DE102020215940A1 - Tank device for temperature pressure relief of a gas tank - Google Patents

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Hans-Arndt Freudigmann
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Abstract

Tankvorrichtung (40) zur Temperaturdruckentlastung eines Gastanks, wobei die Tankvorrichtung (40) mindestens zwei Tankbehälter (44) und eine mit den Tankbehältern (44) verbindbare Zuführleitung (45) umfasst. Jeder der mindestens zwei Tankbehälter (44) weist an einem Ende (26) mindestens ein Absperrventil (43) auf, welches Absperrventil (43) zwischen dem jeweiligen Tankbehälter (44) und der Zufuhrleitung (45) angeordnet ist, wobei an einem anderen Ende (27) des Tankbehälters (44) mindestens ein Sicherungsventil (77) angeordnet ist. An den Tankbehältern (44) ist ein Gitterelement (30) aus elektrischen Leitungen (A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L) und weiteren elektrischen Leitungen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) angeordnet, wobei die elektrischen Leitungen (A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L) eine Längsachse (42) aufweisen, welche Längsachse (42) unterschiedlich zu einer Längsachse (43) der weiteren elektrischen Leitungen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) ist. Die elektrischen Leitungen (A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L) bilden dabei mit den weiteren elektrischen Leitungen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) Knotenpunkte (32) aus, welche Knotenpunkte (32) elektrisch isoliert sind. Weiterhin weisen das Gitterelement (30) und die Tankbehälter (44) keinen elektrischen Kontakt auf.Tank device (40) for relieving temperature pressure in a gas tank, the tank device (40) comprising at least two tank containers (44) and a supply line (45) which can be connected to the tank containers (44). Each of the at least two tank containers (44) has at least one shut-off valve (43) at one end (26), which shut-off valve (43) is arranged between the respective tank container (44) and the supply line (45), with at another end ( 27) of the tank container (44) at least one safety valve (77) is arranged. A grid element (30) made of electrical lines (A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L) and other electrical lines (1, 2, 3 , 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) arranged, whereby the electrical lines (A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L) have a longitudinal axis (42), which longitudinal axis (42) differs from a longitudinal axis (43) of the further electrical lines (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20). The electrical lines (A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L) form with the other electrical lines (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) nodes (32), which nodes (32) are electrically isolated. Furthermore, the grid element (30) and the tank container (44) have no electrical contact.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tankvorrichtung zur Temperaturdruckentlastung eines Gastanks, beispielsweise zur Anwendung in Fahrzeugen mit Brennstoffzellenantrieb oder in Fahrzeugen mit Wasserstoff-Antrieb.The invention relates to a tank device for relieving temperature pressure in a gas tank, for example for use in vehicles with a fuel cell drive or in vehicles with a hydrogen drive.

Stand der TechnikState of the art

Die DE 10 2017 212 485 A1 beschreibt eine Einrichtung zur Speicherung von verdichteten Fluiden, die als Kraftstoff für ein Fahrzeug dienen, wobei die Einrichtung mindestens zwei rohrförmige Tankmodule und mindestens einen Hochdruckkraftstoffzuteiler mit mindestens einer integrierten Regel- und Sicherheitstechnik umfasst. Außerdem bestehen die mindestens zwei rohrförmigen Tankmodule aus Metall und sind mit dem mindestens einen Hochdruckkraftstoffzuteiler mit der mindestens einen integrierten Regel- und Sicherheitstechnik modular zu einem Modul in flexibler Geometrie verbunden.the DE 10 2017 212 485 A1 describes a device for storing compressed fluids that serve as fuel for a vehicle, the device comprising at least two tubular tank modules and at least one high-pressure fuel distributor with at least one integrated control and safety technology. In addition, the at least two tubular tank modules are made of metal and are connected to the at least one high-pressure fuel rail with the at least one integrated control and safety technology in a modular manner to form a module with flexible geometry.

Die Sicherheitsvorrichtungen für solch eine Einrichtung wie in DE 10 2017 212 485 A1 gezeigt, sind normiert. Dabei muss jedes Tankmodul ein automatisch absperrbares Überströmventil und ein Sicherungsventil aufweisen. So kann das Überströmventil beispielsweise bei einem Unfall mit der Einrichtung zur Speicherung von verdichteten Fluiden oder bei einem Bruch einer Leitung innerhalb der Einrichtung verschließen, so dass kein Gas aus der Speichereinheit austreten kann. Weiterhin soll das Sicherungsventil beispielsweise bei einem Brand oder einer Temperaturerhöhung über einen vorbestimmten Schwellwert hinaus sicherstellen, dass beispielsweise der Wasserstoff aus dem Tankmodul hinausgeleitet werden kann, um einer Explosion des Tankmoduls oder sogar der gesamten Einrichtung zur Speicherung von verdichteten Fluiden vorzubeugen.The safety devices for such a facility as in DE 10 2017 212 485 A1 shown are normalized. Each tank module must have an automatically shut-off overflow valve and a safety valve. For example, the overflow valve can close in the event of an accident with the device for storing compressed fluids or if a line within the device breaks, so that no gas can escape from the storage unit. Furthermore, the safety valve should ensure, for example in the event of a fire or a temperature increase above a predetermined threshold value, that the hydrogen can be routed out of the tank module, for example, in order to prevent the tank module or even the entire device for storing compressed fluids from exploding.

Für diese Sicherheitsvorkehrungen ist eine Vielzahl von Ventilen notwendig, wodurch die Komplexität des gesamten Gasspeichersystems sowie dessen Kosten erhöht werden. Weiterhin muss je nach Position des Sicherungsventils sichergestellt sein, dass dieses auch auslöst, wenn sich der Brandherd nicht in der Nähe des Sicherungsventils befindet, um einer möglichen Explosion des Gasspeichersystems vorzubeugen.A large number of valves are necessary for these safety precautions, which increases the complexity of the entire gas storage system as well as its costs. Furthermore, depending on the position of the safety valve, it must be ensured that this also triggers when the source of the fire is not in the vicinity of the safety valve in order to prevent a possible explosion of the gas storage system.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention

Die erfindungsgemäße Tankvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass in konstruktiv einfacher Weise bei Hitzeeinwirkungen auf die Tankvorrichtung in einfacher und schneller Weise die Tankvorrichtung entleert wird, wobei durch gezieltes Ablassen des gasförmigen Mediums, beispielsweise Wasserstoff, ein Bersten der Tankvorrichtung verhindert wird.The tank device according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage, in a structurally simple manner, that when the tank device is exposed to heat, the tank device is emptied easily and quickly, with targeted venting of the gaseous medium, for example hydrogen, preventing the tank device from bursting Tank device is prevented.

Dazu weist die Tankvorrichtung zur Temperaturdruckentlastung eines Gastanks mindestens zwei Tankbehälter und eine mit den Tankbehältern verbindbare Zuführleitung auf. Jeder der mindestens zwei Tankbehälter weist an einem Ende mindestens ein Absperrventil auf, welches Absperrventil zwischen dem jeweiligen Tankbehälter und der Zufuhrleitung angeordnet ist. An einem anderen Ende des Tankbehälters ist mindestens ein Sicherungsventil angeordnet. Darüber hinaus ist an den Tankbehältern ein Gitterelement aus elektrischen Leitungen und weiteren elektrischen Leitungen angeordnet, wobei die elektrischen Leitungen eine Längsachse aufweisen, welche Längsachse unterschiedlich zu einer Längsachse der weiteren elektrischen Leitungen ist. Außerdem bilden die elektrischen Leitungen mit den weiteren elektrischen Leitungen Knotenpunkte aus, welche Knotenpunkte elektrisch isoliert sind. Darüber hinaus weisen das Gitterelement und die Tankbehälter keinen elektrischen Kontakt auf.For this purpose, the tank device has at least two tank containers and a supply line that can be connected to the tank containers for relieving the temperature pressure of a gas tank. Each of the at least two tank containers has at least one shut-off valve at one end, which shut-off valve is arranged between the respective tank container and the supply line. At least one safety valve is arranged at another end of the tank container. In addition, a grid element made of electrical lines and other electrical lines is arranged on the tank containers, the electrical lines having a longitudinal axis that is different from a longitudinal axis of the other electrical lines. In addition, the electrical lines form nodes with the other electrical lines, which nodes are electrically insulated. In addition, the grid element and the tank containers have no electrical contact.

So kann in einfacher Weise sichergestellt werden, dass im Falle eines Notfalls, beispielsweise mit ausgebrochenem Feuer, genügend Zeit vorhanden ist, damit das Sicherungsventil sicher und beständig öffnen kann, um das gespeicherte Gas, beispielsweise Wasserstoff, abzulassen. Denn je nach dem, an welcher Stelle der Wärmeeintrag auf die Tankvorrichtung wirkt, muss sichergestellt werden, dass das Sicherungsventil zuverlässig öffnet, um einem Bersten der Tankbehälter entgegenzuwirken.It can thus be ensured in a simple manner that in the event of an emergency, for example when a fire breaks out, there is sufficient time for the safety valve to be able to open safely and continuously in order to release the stored gas, for example hydrogen. Because depending on the point at which the heat input acts on the tank device, it must be ensured that the safety valve opens reliably in order to counteract the tank container bursting.

In erster vorteilhafter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass die elektrischen Leitungen senkrecht zu den weiteren elektrischen Leitungen angeordnet sind. Vorteilhafterweise weisen die elektrischen Leitungen eine Leitungslänge auf, welche Leitungslänge unterschiedlich zu einer Leitungslänge der weiteren elektrischen Leitungen ist. So weisen die elektrischen Leitungen bei gleicher Temperatur im Vergleich zu den weiteren elektrischen Leitungen einen unterschiedlichen elektrischen Widerstand auf. Vorteilhafterweise ist das Sicherungsventil ein elektrisch ansteuerbares Ablassventil. Befindet sich nun unter den Tankbehältern eine Wärmequelle, so erwärmen sich die jeweiligen einzelnen elektrischen Leitungen unterschiedlich stark. Es werden somit in diesen elektrischen Leitungen auch unterschiedliche elektrische Widerstände auftreten, wodurch beispielsweise durch einen Abgleich mit einem in einem Steuergerät hinterlegten Kennfeld ein Abgleich ausgeführt werden kann und so beispielsweise das elektrisch ansteuerbare Ablassventil angesteuert werden kann, um das Gas, beispielsweise Wasserstoff, abzulassen.In a first advantageous development, it is provided that the electrical lines are arranged perpendicular to the other electrical lines. Advantageously, the electrical lines have a line length that is different from a line length of the other electrical lines. Thus, at the same temperature, the electrical lines have a different electrical resistance than the other electrical lines. The safety valve is advantageously an electrically controllable drain valve. If there is a heat source under the tank containers, the respective individual electrical lines heat up to different degrees. Different electrical resistances will therefore also occur in these electrical lines, which means that a comparison can be carried out, for example, by means of a comparison with a characteristic map stored in a control unit, and the electrically controllable discharge valve can thus be controlled, for example, in order to discharge the gas, for example hydrogen.

In vorteilhafter Weiterbildung sind die Tankbehälter mittels des Sicherungsventils mit einer Abführleitung verbindbar. So kann in einfacher Weise im Falle eines Notfalls das gasförmige Medium, beispielsweise Wasserstoff, aus den Tankbehältern abgeführt und beispielsweise in die Umgebung abgegeben werden.In an advantageous development, the tank containers can be connected to a discharge line by means of the safety valve. In the event of an emergency, the gaseous medium, for example hydrogen, can thus be discharged from the tank containers in a simple manner and released into the environment, for example.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft vorgesehen, dass die mindestens zwei Tankbehälter aus Stahl gefertigt sind. Durch die Wahl des Materials wird so eine Kostenersparnis erzielt.In a further embodiment of the invention, it is advantageously provided that the at least two tank containers are made of steel. The choice of material results in cost savings.

In vorteilhafter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass die mindestens zwei Tankbehälter über das Absperrventil und der Zuführleitung mit einem Zulaufbereich eines Verbrauchersystems verbindbar sind, vorzugsweise einem Anodenbereich eines Brennstoffzellensystems.In an advantageous development, it is provided that the at least two tank containers can be connected to an inlet area of a consumer system, preferably an anode area of a fuel cell system, via the shut-off valve and the feed line.

Die beschriebene Tankvorrichtung eignet sich vorzugsweise in einem Brennstoffzellensystem zur Speicherung von Wasserstoff für den Betrieb einer Brennstoffzelle.The tank device described is preferably suitable in a fuel cell system for storing hydrogen for the operation of a fuel cell.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft vorgesehen, dass das Gitterelement mit einer separat angeordneten Batterie verbindbar ist. So kann sichergestellt werden, dass auch im Falle eines abgestellten Fahrzeugs ein elektrischer Strom zur Ermittlung der einzelnen elektrischen Widerstände vorhanden ist und so auch in diesem Fall eine zuverlässige Kontrolle über mögliche Brandherde in der Nähe der Tankvorrichtung erfolgt.In a further embodiment of the invention, it is advantageously provided that the grid element can be connected to a separately arranged battery. In this way, it can be ensured that even when the vehicle is parked, there is an electrical current for determining the individual electrical resistances, so that a reliable control of possible sources of fire in the vicinity of the tank device is also carried out in this case.

In vorteilhaften Verwendungen kann die Tankvorrichtung in Fahrzeugen mit einem Brennstoffzellenantrieb verwendet werden.In advantageous uses, the tank device can be used in vehicles with a fuel cell drive.

In vorteilhaften Verwendungen kann die Tankvorrichtung in Fahrzeugen mit Wasserstoff als Antrieb verwendet werden.In advantageous uses, the tank device can be used in vehicles with hydrogen as the drive.

Zusätzlich zu der Detektion lokaler Wärmequellen bietet es auch einen Schutz vor mechanischen Beschädigungen bzw. ermöglicht die Detektion einer mechanischen Beschädigung der Tankbehälter. Fährt das Fahrzeug über ein Hindernis, welches die Tankbehälter von unten beschädigen könnte, so werden zuerst die elektrischen Leitungen beschädigt. Reißt eine Leitung durch eine mechanische Schädigung, so kann dies eindeutig am ermittelten elektrischen Widerstand erkannt werden und das Gas, beispielsweise Wasserstoff, sicherheitshalber abgelassen und/oder der Fahrer informiert werden.In addition to the detection of local heat sources, it also offers protection against mechanical damage and enables the detection of mechanical damage to the tank container. If the vehicle drives over an obstacle that could damage the tank container from below, the electrical lines are damaged first. If a line tears due to mechanical damage, this can be clearly identified from the electrical resistance determined and the gas, for example hydrogen, can be released to be on the safe side and/or the driver can be informed.

Figurenlistecharacter list

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Tankvorrichtung zur Temperaturdruckentlastung eines Gastanks dargestellt. Es zeigt in

  • Fig. lein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Tankvorrichtung in einer Draufsicht,
  • 2eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels aus der 1 mit einem Gitterelement,
  • 3eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels aus der 1 mit einem Gitterelement und einem Brandherd.
The drawing shows exemplary embodiments of a tank device according to the invention for relieving temperature pressure in a gas tank. It shows in
  • Fig. 1 exemplary embodiment of a tank device according to the invention in a plan view,
  • 2one Top view of the embodiment from FIG 1 with a grid element,
  • 3a Top view of the embodiment from FIG 1 with a grid element and a seat of fire.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Tankvorrichtung 40 in einer Draufsicht. Die Tankvorrichtung 40 weist mehrere Tankbehälter 44 mit einem Tankgehäuse 100 auf, welche im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und aus Stahl gefertigt sind. Die jeweiligen Enden 26, 27 des jeweiligen Tankbehälters 44 weisen eine konische Verjüngung und somit eine typische Flaschenhalsstruktur auf. 1 shows an embodiment of a tank device 40 according to the invention in a plan view. The tank device 40 has a plurality of tank containers 44 with a tank housing 100, which are of essentially cylindrical design and are made of steel. The respective ends 26, 27 of the respective tank container 44 have a conical taper and thus a typical bottleneck structure.

Mit dem einen Ende 26 ist der jeweilige Tankbehälter 44 mittels eines Absperrventils 43 mit einer Zuführleitung 45 verbunden, wie in 1 gezeigt. Diese Zuführleitung 45 ist mittels eines weiteren Ventils 41 beispielsweise mit einem Zulaufbereich eines Verbrauchersystems, beispielsweise einem Anodenbereich eines Brennstoffzellensystems, verbunden. So kann die Tankvorrichtung 40 beispielsweise Wasserstoff für eine in einem Brennstoffzellensystem angeordnete Brennstoffzelle bereitstellen.One end 26 of the respective tank container 44 is connected to a feed line 45 by means of a shut-off valve 43, as shown in FIG 1 shown. This supply line 45 is connected by means of a further valve 41, for example to an inflow area of a consumer system, for example an anode area of a fuel cell system. For example, the tank device 40 can provide hydrogen for a fuel cell arranged in a fuel cell system.

Mit dem anderen Ende 27 ist der jeweilige Tankbehälter 44 über eine Tankausführleitung 71 mit einer Abführleitung 70 verbunden. In der Tankausführleitung 71 ist jeweils für jeden Tankbehälter 44 ein Sicherungsventil 77 angeordnet. Das Sicherungsventil 77 ist hier als ein elektrisch ansteuerbares Ablassventil ausgebildet.The respective tank container 44 is connected to the other end 27 via a tank discharge line 71 with a discharge line 70 . A safety valve 77 is arranged in the tank discharge line 71 for each tank container 44 . The safety valve 77 is designed here as an electrically controllable drain valve.

In einer alternativen Ausführung sind die Tankbehälter 44 von einem Gehäuseelement 12 vollständig umschlossen und zu einer Umgebung 120 druckdicht gekapselt.In an alternative embodiment, the tank containers 44 are completely enclosed by a housing element 12 and encapsulated in a pressure-tight manner in relation to an environment 120 .

2 zeigt das Ausführungsbeispiel aus der 1 mit einem Gitterelement 30 aus elektrischen Leitungen A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L und weiteren elektrischen Leitungen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 in einer Draufsicht. Die elektrischen Leitungen A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L weisen eine Längsachse 42 auf, welche unterschiedlich zu einer Längsachse 43 der weiteren elektrischen Leitungen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 ist. Weiterhin bilden die elektrischen Leitungen A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L mit den weiteren elektrischen Leitungen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 Knotenpunkte 32 aus, welche elektrisch isoliert sind. Zudem weisen das Gitterelement 30 und die Tankbehälter 44 keinen elektrischen Kontakt auf. 2 shows the exemplary embodiment from FIG 1 with a grid element 30 made of electrical lines A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L and other electrical lines 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 in plan view. The electrical lines A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L have a longitudinal axis 42 which differs from a longitudinal axis 43 of the other electrical lines 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20. Furthermore, the electrical lines A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L form with the other electrical lines 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 , 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 nodes 32 which are electrically isolated. In addition, the grid element 30 and the tank containers 44 have no electrical contact.

Hier sind die elektrischen Leitungen A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L senkrecht zu den weiteren elektrischen Leitungen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 angeordnet. Darüber hinaus weisen die elektrischen Leitungen A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L eine Leitungslänge auf, welche unterschiedlich zu einer Leitungslänge der weiteren elektrischen Leitungen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 ist.Here the electrical lines A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L are perpendicular to the other electrical lines 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 arranged. In addition, the electrical lines A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L have a line length that differs from a line length of the other electrical lines 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20.

In dem Verbrauchersystem, beispielsweise dem Brennstoffzellensystem, ist in weiteren Ausführungen eine zusätzlich angeordnete Batterie vorhanden, welche mit dem Gitterelement 30 verbunden werden kann.In further embodiments, the consumer system, for example the fuel cell system, has an additionally arranged battery which can be connected to the grid element 30 .

Die Funktionsweise der Tankvorrichtung 40 ist die folgende: Bei einer ordentlichen Funktionsweise versorgt die Tankvorrichtung 40 das Verbrauchersystem mit Gas aus den Tankbehältern 44. Dabei werden die Absperrventile 43 so ausgelegt, dass eine sichere Zufuhr zu dem Verbrauchersystem gewährleistet ist.The functioning of the tank device 40 is as follows: When functioning properly, the tank device 40 supplies the consumer system with gas from the tank containers 44. The shut-off valves 43 are designed in such a way that a safe supply to the consumer system is ensured.

Erfolgt, beispielsweise verursacht durch Feuer, ein Wärmeeintrag auf die Tankvorrichtung 40 bzw. die Tankbehälter 44, so sollen die Sicherungsventile 77 möglichst schnell nach Auftreten des Wärmeeintrags auslösen, so dass das Gas aus den Tankbehältern 44 über die Tankausführleitung 71 in die Abführleitung 70 geleitet werden kann, um beispielsweise einer Explosion der Tankbehälter 44 vorzubeugen. Dabei wird in der Regel auch der Stromzufuhr zu den Absperrventilen 43 unterbrochen, so dass kein Gas mehr aus den Tankbehältern 44 entweichen kann.If heat is applied to the tank device 40 or the tank containers 44, for example caused by fire, the safety valves 77 should trigger as quickly as possible after the heat input occurs, so that the gas is routed from the tank containers 44 via the tank discharge line 71 into the discharge line 70 can, for example, to prevent an explosion of the tank container 44. As a rule, the power supply to the shut-off valves 43 is also interrupted, so that no more gas can escape from the tank containers 44 .

Je nach dem in welchem Bereich der Tankvorrichtung 40 der Wärmeeintrag erfolgt, kann dies zu einer gewissen Verzögerungszeit führen, bis die Sicherungsventile 77 aufgrund des Wärmeeintrags und der entsprechenden Wärmeleitung öffnen. Der Druck in dem jeweiligen Tankbehälter 44 steigt jedoch bereits mit Einwirken des Wärmeeintrags auf die Tankbehälter 40 an. Daher sind die Sicherungsventile 77 hier als elektrisch ansteuerbare Ablassventile ausgebildet.Depending on the area of the tank device 40 in which the heat input takes place, this can lead to a certain delay before the safety valves 77 open due to the heat input and the corresponding heat conduction. However, the pressure in the respective tank container 44 already increases with the effect of the heat input on the tank container 40 . Therefore, the safety valves 77 are designed here as electrically controllable drain valves.

Weiterhin wird der elektrische Widerstand der elektrischen Leitungen A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L und der weiteren elektrischen Leitungen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 konstant in gewissen vorgegebenen zeitlichen Abständen gemessen, so dass ein elektrischer Widerstand in den elektrischen Leitungen A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L und den weiteren elektrischen Leitungen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 ermittelt wird.Furthermore, the electrical resistance of the electrical lines A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L and the other electrical lines 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 are measured constantly at certain predetermined time intervals, so that an electrical resistance in the electrical lines A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L and the other electrical lines 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 is determined.

Bei gleicher Temperatur weisen die elektrischen Leitungen A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L denselben elektrischen Widerstand auf und die weiteren elektrischen Leitungen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 ebenfalls denselben elektrischen Widerstand aufweisen.At the same temperature, the electrical lines A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L have the same electrical resistance and the other electrical lines 1, 2, 3, 4, 5, 6 , 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 also have the same electrical resistance.

Bei einem Wärmeeintrag 33 erwärmen sich die einzelnen elektrischen Leitungen A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L und die einzelnen weiteren elektrischen Leitungen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 unterschiedlich stark. Dabei werden, wie in 3 beispielhaft gezeigt, in den elektrischen Leitungen B, C im Vergleich zu den elektrischen Leitungen A, D, E, F, G, H, I, J, K, L und den weiteren elektrischen Leitungen 15, 16, 17, 18 im Vergleich zu den weiteren elektrischen Leitungen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 19, 20 andere elektrische Widerstände ermittelt.With a heat input 33, the individual electrical lines A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L and the individual additional electrical lines 1, 2, 3, 4, 5, 6 heat up , 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 different strengths. As in 3 shown by way of example in the electrical lines B, C in comparison to the electrical lines A, D, E, F, G, H, I, J, K, L and the other electrical lines 15, 16, 17, 18 in comparison to the other electrical lines 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 19, 20 other electrical resistances are determined.

Je nach Grad der Änderung der elektrischen Widerstände, beispielsweise Gradient oder räumliche Ausdehnung oder Betrag, kann über ein in einem Steuergerät hinterlegtes Kennfeld unterschieden werden, ob es sich um eine Notsituation handelt oder nicht. Im Falle einer Notsituation, d.h. beispielsweise ein Brand unter einem Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen Tankvorrichtung, können somit zum Schutz vor einer Beschädigung der einzelnen Tankbehälter 44 gezielt über ein elektrisch angesteuertes Ablassventil, das jeweilige Sicherungsventil 77, die betroffenen Tankbehälter 44 entleert werden und beispielsweise ein Signal an einen Fahrer oder einen Fahrzeughalter übermittelt werden.Depending on the degree of change in the electrical resistances, for example gradient or spatial extent or amount, a characteristic map stored in a control unit can be used to distinguish whether an emergency situation is involved or not. In the event of an emergency, i.e., for example, a fire under a vehicle with the tank device according to the invention, to protect against damage to the individual tank containers 44, the affected tank containers 44 can be emptied in a targeted manner via an electrically controlled drain valve, the respective safety valve 77 and, for example, a signal be transmitted to a driver or vehicle owner.

Gasförmiges Medium, Wasserstoff, kann so beim Auslösen der Sicherungsventile 77 aus den Tankbehältern 44 in Richtung der Abführleitung 12 strömen, so dass diese im Brandfall sicher entleert werden.Gaseous medium, hydrogen, can thus flow out of the tank containers 44 in the direction of the discharge line 12 when the safety valves 77 are triggered, so that these can be safely emptied in the event of a fire.

Die erfindungsgemäße Tankvorrichtung 40 benötigt auch im Falle eines abgestellten Fahrzeugs einen kleinen elektrischen Strom zur Ermittlung der einzelnen elektrischen Widerstände. Dieser Strombedarf kann aus der in dem Verbrauchersystem vorhandenen oder aus einer separaten Batterie gespeist werden. Die Ermittlung der einzelnen elektrischen Widerstände muss nicht permanent erfolgen. Es reicht die elektrischen Widerstände in gewissen zeitlichen Abständen zu ermitteln. Diese Abstände können mit der Abstelldauer des Fahrzeugs gekoppelt werden. So ist es mit der Dauer der Abstelldauer immer unwahrscheinlicher, dass ein Brandfall unter dem Auto eintritt.The tank device 40 according to the invention also requires a small electrical current to determine the individual electrical resistances when the vehicle is parked. This power requirement can be supplied from the battery present in the consumer system or from a separate battery. The individual electrical resistances do not have to be determined continuously. It is sufficient to determine the electrical resistances at certain time intervals. These distances can be linked to the parking time of the vehicle. It is the same with the duration of the shutdown period less and less likely that a fire will start under the car.

Andererseits ist es eher wahrscheinlich, dass das Fahrzeug beim Abstellen über eine bereits vorhandene Wärmequelle, beispielsweise Feuer, fährt und das Fahrzeug über eine solch Wärmequelle abgestellt wird. Daher sollte direkt nach dem Abstellen des Fahrzeuges mit relativ kurzen Abständen die elektrischen Widerstände ermittelt werden.On the other hand, when parked, the vehicle is more likely to run over an already existing heat source, such as fire, and park the vehicle over such a heat source. Therefore, the electrical resistance should be determined at relatively short intervals immediately after parking the vehicle.

Zusätzlich zu der Detektion lokaler Wärmequellen bietet die erfindungsgemäße Tankvorrichtung 1 auch einen Schutz vor mechanischen Beschädigungen bzw. ermöglicht die Detektion einer mechanischen Beschädigung der Tankbehälter 44. Fährt das Fahrzeug über ein Hindernis, welches die Tankvorrichtung 40 von unten beschädigen könnte, so wird zuerst das Gitterelement 30 aus elektrischen Leitungen A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L und weiteren elektrischen Leitungen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 beschädigt. Reißt eine der elektrischen Leitungen A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L oder der weiteren elektrischen Leitungen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 durch eine mechanische Schädigung, so kann dies eindeutig am ermittelten elektrischen Widerstand erkannt werden und das Gas sicherheitshalber abgelassen und/oder der Fahrer informiert werden.In addition to the detection of local heat sources, the tank device 1 according to the invention also offers protection against mechanical damage or enables the detection of mechanical damage to the tank container 44. If the vehicle drives over an obstacle that could damage the tank device 40 from below, the grid element is damaged first 30 of electrical lines A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L and other electrical lines 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 , 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 damaged. If one of the electrical lines A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L or the other electrical lines 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 tears , 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 due to mechanical damage, this can be clearly identified from the electrical resistance determined and the gas released to be on the safe side and/or the driver informed.

Die Tankvorrichtung 40 zur Speicherung eines gasförmigen Mediums kann jedoch neben brennstoffzellenbetriebenen Fahrzeugen beispielsweise auch zur Wasserstoff-Speicherung in Fahrzeugen mit einem Wasserstoff-Verbrenner als Antrieb verwendet werden.However, the tank device 40 for storing a gaseous medium can also be used, for example, for storing hydrogen in vehicles with a hydrogen combustion engine as the drive, in addition to fuel cell-operated vehicles.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102017212485 A1 [0002, 0003]DE 102017212485 A1 [0002, 0003]

Claims (11)

Tankvorrichtung (40) zur Temperaturdruckentlastung eines Gastanks, wobei die Tankvorrichtung (40) mindestens zwei Tankbehälter (44) und eine mit den Tankbehältern (44) verbindbare Zuführleitung (45) umfasst, wobei jeder der mindestens zwei Tankbehälter (44) an einem Ende (26) mindestens ein Absperrventil (43) aufweist, welches Absperrventil (43) zwischen dem jeweiligen Tankbehälter (44) und der Zufuhrleitung (45) angeordnet ist, wobei an einem anderen Ende (27) des Tankbehälters (44) mindestens ein Sicherungsventil (77) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an den Tankbehältern (44) ein Gitterelement (30) aus elektrischen Leitungen (A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L) und weiteren elektrischen Leitungen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) angeordnet ist, wobei die elektrischen Leitungen (A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L) eine Längsachse (42) aufweisen, welche Längsachse (42) unterschiedlich zu einer Längsachse (43) der weiteren elektrischen Leitungen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) ist, wobei die elektrischen Leitungen (A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L) mit den weiteren elektrischen Leitungen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) Knotenpunkte (32) ausbilden, welche Knotenpunkte (32) elektrisch isoliert sind und wobei das Gitterelement (30) und die Tankbehälter (44) keinen elektrischen Kontakt aufweisen.Tank device (40) for relieving temperature pressure in a gas tank, the tank device (40) comprising at least two tank containers (44) and a supply line (45) which can be connected to the tank containers (44), each of the at least two tank containers (44) being connected at one end (26 ) has at least one shut-off valve (43), which shut-off valve (43) is arranged between the respective tank container (44) and the supply line (45), at least one safety valve (77) being arranged at another end (27) of the tank container (44). is, characterized in that on the tank containers (44) a grid element (30) made of electrical lines (A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L) and other electrical lines ( 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20), the electrical lines (A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L) have a longitudinal axis (42), which longitudinal axis (42) is different from a longitudinal axis (43) of the other electrical Lines (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20), the electrical lines (A , B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L) with the other electrical lines (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 , 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) form nodes (32), which nodes (32) are electrically isolated and wherein the grid element (30) and the tank containers (44) have no electrical contact . Tankvorrichtung (40) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leitungen (A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L) senkrecht zu den weiteren elektrischen Leitungen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) angeordnet sind.Tank device (40) after claim 1 , characterized in that the electrical lines (A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L) are perpendicular to the other electrical lines (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20). Tankvorrichtung (40) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leitungen (A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L) eine Leitungslänge aufweisen, welche Leitungslänge unterschiedlich zu einer Leitungslänge der weiteren elektrischen Leitungen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) ist.Tank device (40) after claim 1 or 2 , characterized in that the electrical lines (A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L) have a line length which is different from a line length of the further electrical lines (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20). Tankvorrichtung (40) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungsventil (77) ein elektrisch ansteuerbares Ablassventil ist.Tank device (40) after claim 1 , 2 or 3 , characterized in that the safety valve (77) is an electrically controllable drain valve. Tankvorrichtung (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tankbehälter (44) mittels des Sicherungsventils (77) mit einer Abführleitung (70) verbindbar sind.Tank device (40) according to one of the preceding claims, characterized in that the tank containers (44) can be connected to a discharge line (70) by means of the safety valve (77). Tankvorrichtung (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Tankbehälter (44) aus Stahl gefertigt sind.Tank device (40) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least two tank containers (44) are made of steel. Tankvorrichtung (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Tankbehälter (44) über das Absperrventil (43) und der Zuführleitung (45) mit einem Zulaufbereich eines Verbrauchersystems verbindbar sind, vorzugsweise einem Anodenbereich eines Brennstoffzellensystems.Tank device (40) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least two tank containers (44) can be connected to an inlet area of a consumer system, preferably an anode area of a fuel cell system, via the shut-off valve (43) and the feed line (45). Brennstoffzellensystem mit einer Tankvorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.Fuel cell system with a tank device (40) according to one of Claims 1 until 7 . Brennstoffzellensystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitterelement (30) mit einer zusätzlich angeordneten Batterie verbindbar ist.fuel cell system claim 8 , characterized in that the grid element (30) can be connected to an additionally arranged battery. Brennstoffzellenbetriebenes Fahrzeug mit einer Tankvorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.Fuel cell-powered vehicle with a tank device (40) according to one of Claims 1 until 7 . Wasserstoffbetriebenes Fahrzeug mit einer Tankvorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.Hydrogen-powered vehicle with a tank device (40) according to one of Claims 1 until 7 .
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