DE102022115824A1 - Druckbehältersystem, Kraftfahrzeug, Betriebsverfahren für ein Druckbehältersystem und Betriebsverfahren für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Druckbehältersystem, Kraftfahrzeug, Betriebsverfahren für ein Druckbehältersystem und Betriebsverfahren für ein Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Druckbehältersystem (100) für ein Kraftfahrzeug, umfassend mindestens einen Druckbehälter (10) zum Speichern von Brennstoff, wobei der mindestens eine Druckbehälter (10) eine Wandung (20) aufweist, die einen Innenbereich (30) des mindestens einen Druckbehälters (10) festlegt, eine Sensoreinrichtung (102), die dazu ausgelegt ist, Messwerte zu gewinnen, die jeweils für einen Druck in dem Innenbereich (30) repräsentativ sind, und eine signalübertragend mit der Sensoreinrichtung (102) verbundene Steuereinrichtung (104), wobei der mindestens eine Druckbehälter (10) mindestens ein Stützelement (40) aufweist, welches den Innenbereich (30) durchsetzt und einen ersten Abschnitt (22) der Wandung (20) mit einem zweiten Abschnitt (24) der Wandung (20) verbindet, und wobei die Steuereinrichtung (104) dazu eingerichtet ist,die Messwerte von der Sensoreinrichtung (102) zu erhalten, auf Basis der Messwerte einen zeitlichen Druckverlauf in dem Innenbereich (30) zu ermitteln, und,wenn der Druckverlauf einen vordefinierten Druckabfall aufweist, eine vorbestimmte Steuerfunktion auszuführen. Darüber hinaus betrifft die hier offenbarte Technologie erfindungsgemäß ein Kraftfahrzeug mit dem Druckbehältersystem sowie ein Betriebsverfahren für das Druckbehältersystem und ein Betriebsverfahren für das Kraftfahrzeug.

Description

  • Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Druckbehältersystem für ein Kraftfahrzeug, ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Druckbehältersystem, ein Verfahren zum Betreiben eines Druckbehältersystems sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges.
  • Druckbehältersysteme zum Speichern von Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, in einem Kraftfahrzeug (beispielsweise einem Land-, Wasser- oder Luftfahrzeug) als solche sind bekannt. Es ist auch bekannt, dass derartige Druckbehältersysteme einen oder mehrere Druckbehälter sowie ein oder mehrere Ventile zum Steuern eines Brennstoffstromes durch das Druckbehältersystem aufweisen können. Die Druckbehälter sind üblicherweise zylindrisch ausgestaltet und können an verschiedenen Stellen in dem Kraftfahrzeug, beispielsweise unter einer Rückbank oder im Kofferraum, montiert werden. Um den Brennstoff bei hohem Druck speichern zu können, ist es ferner bekannt, die zylindrischen Druckbehälter zu versteifen, indem sie mit einer Ummantelung aus einem Faserverbundwerkstoff, beispielsweise Carbon, versehen werden. Auf diese Weise soll erreicht werden, dass das Kraftfahrzeug eine möglichst große Reichweite hat.
  • Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil von einer vorbekannten Lösung zu verringern oder zu beheben oder eine alternative Lösung vorzuschlagen. Es ist insbesondere eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, ein bauraumeffizient in das Kraftfahrzeug integrierbares Druckbehältersystem bereitzustellen, welches einen möglichst sicheren und komfortablen Betrieb des Kraftfahrzeuges erlaubt. Darüber hinaus ist es eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, ein entsprechendes Kraftfahrzeug, ein entsprechendes Betriebsverfahren für ein Druckbehältersystem sowie ein entsprechendes Betriebsverfahren für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben.
  • Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 und der weiteren unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Patentansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
  • Gemäß einem Aspekt wird hier ein Druckbehältersystem für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Wie nachstehend erläutert, kann sich dieses Druckbehältersystem insbesondere dadurch auszeichnen, dass es zur Speicherung von unter Normbedingungen (0 °C, 1013 hPa) gasförmigen Brennstoff, der unter Druck gesetzt worden ist, ausgelegt sein kann. Das Druckbehältersystem umfasst entsprechend mindestens einen Druckbehälter zum Speichern des Brennstoffes. Der mindestens eine Druckbehälter weist eine Wandung auf, die einen Innenbereich des mindestens einen Druckbehälters festlegt. Darüber hinaus enthält das Druckbehältersystem eine Sensoreinrichtung, die dazu ausgelegt ist, Messwerte zu gewinnen, die jeweils für einen Druck in dem Innenbereich repräsentativ sind, und eine signalübertragend mit der Sensoreinrichtung verbundene Steuereinrichtung. Der mindestens eine Druckbehälter umfasst mindestens ein Stützelement, welches den Innenbereich durchsetzt und einen ersten Abschnitt der Wandung mit einem zweiten Abschnitt der Wandung verbindet. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, die Messwerte von der Sensoreinrichtung zu erhalten, auf Basis der Messwerte einen zeitlichen Druckverlauf in dem Innenbereich zu ermitteln, und, wenn der Druckverlauf einen vordefinierten, insbesondere für eine Beschädigung des mindestens einen Stützelements repräsentativen, Druckabfall aufweist, eine vorbestimmte Steuerfunktion auszuführen.
  • Dies ermöglicht, den (mindestens einen) Druckbehälter mit einer von der klassischen zylindrischen Form abweichenden Geometrie auszugestalten, um ihn/sie effizient in einen oder mehrere am Kraftfahrzeug verfügbare Bauräume integrieren zu können.
  • Der Druckbehälter kann dennoch relativ leichtgewichtig ausgestaltet werden. Da das Druckbehältersystem, insbesondere die Steuereinrichtung, auf den Druckabfall mit der vorbestimmten Steuerfunktion reagiert, kann Ersteres während der Entwicklung vergleichsweise einfach auf Basis der Ausgestaltung des Druckbehälters ausgelegt und die Wandung dünner ausgestaltet werden.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass bei Druckbehältern, die das/die genannte/n Stützelement/e aufweisen, das/die Stützelemente versagen, bevor es zum Bersten des Druckbehälters kommt. Diese Stützelemente tragen nämlich zur mechanischen Festigkeit des Druckbehälters bei. Wenn eines der Stützelemente beispielsweise während des Befüllens des Druckbehälters bricht, kann sich die Wandung des Druckbehälters auswärts plastisch deformierten („ausbeulen“), ohne direkt zu reißen. Die Wandung ist dabei bestrebt, sich in Richtung einer Kugelform zu deformieren. Dadurch vergrößert sich das Volumen des Innenbereichs, welches dem (dort befindlichen) Brennstoff zur Verfügung steht, sodass der Druck im Innenbereich schlagartig auf einen niedrigeren Wert fällt.
  • Diese mittels der Sensoreinrichtung und der Steuereinrichtung gewonnene Information kann ausgenutzt werden, um einen sogenannten Sicherheitsfaktor bei der Entwicklung des Druckbehälters (Verhältnis zwischen dem Berstdruck und dem nominalen Betriebsdruck des Druckbehälters (beispielsweise mindestens 700 bar im Fall eines Wasserstoff-Druckbehälters)) gering zu halten. Während frühere Druckbehälter häufig mit Sicherheitsfaktoren von 2,25 entwickelt worden sind, kann die vorliegende Technologie Sicherheitsfaktoren von zum Beispiel ca. 2,0 ermöglichen. In der Folge kann der Druckabfall hier de facto als Auslöser für eine Vorwarnung verwendet werden, sodass der Druckbehälter mit weniger Material hergestellt werden kann, um Ressourcen einzusparen und die Speichereffizienz des Druckbehältersystems synergetisch zu steigern.
  • Der Druckabfall kann indikativ sein für eine plastische und bevorzugt im Wesentlichen leckagefreien oder leckagefreien Deformation der Wandung. Eine plastische Deformation ist im Gegensatz zur elastischen Deformation nicht reversibel. Regelmäßig kann die Wandung weiterhin brennstoffdicht und ohne undichte Risse ausgebeult sein, falls eine Stützelement reißt. Durch die sichere Detektion dieser Bauteilschädigung kann ein größeres Schadensausmaß, wie beispielsweise ein Berstereignis vermieden werden. Auch können auf die Situation angepasst unterschiedliche Sicherheitsfunktionen nach der Detektion der plastischen und bevorzugt im Wesentlichen leckagefreien oder leckagefreien Deformation ausgelöst werden, die sich von den Sicherheitsfunktionen im Falle eines Berstereignisses unterscheiden.
  • Im Kontext der vorliegenden Offenbarung ist die Haupterstreckungsrichtung des Stützelements diejenige Richtung, in der das Stützelement die größte Abmessung aufweist. Eine Mittellängsachse des Stützelements verläuft in der Haupterstreckungsrichtung („axial“). Eine Radialrichtung des Stützelements (im Folgenden vereinfachend auch als „radial“ bezeichnet) bedeutet im vorliegenden Kontext senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung.
  • Im Folgenden wird zunächst die Ausgestaltung des Druckbehälters beschrieben, wonach auf den Druckabfall und die darauf basierende Funktionsweise der Steuereinrichtung eingegangen wird. Dabei für den Druckbehälter gesagtes kann für jeden Druckbehälter des Druckbehältersystems gelten, wenn mehrere Druckbehälter vorhanden sind. Analog dazu gilt für ein Stützelement gesagtes entsprechend für die weiteren Stützelemente, wenn der Druckbehälter mehrere Stützelemente aufweist.
  • Der Druckbehälter ist vorzugsweise nichtzylindrisch ausgestaltet. Ein zylindrischer Druckbehälter ist ausgebildet mit (abgesehen von seinem Anschluss) einem axial mittigen Hauptabschnitt, der die Form eines hohlzylindrischen senkrechten Kreiszylinders aufweist. Dieser Hauptabschnitt kann sich von einer halbkugelförmigen ersten Endkappe (sogenannter Dom) bis zu einer halbkugelförmigen zweiten Endkappe erstrecken. Als nichtzylindrisch im Sinne der vorliegenden Offenbarung wird eine Druckbehälterform bezeichnet, die den Hauptabschnitt nicht aufweist und/oder von der erläuterten Form abweicht. Insbesondere kann der vorliegende Druckbehälter senkrecht zu seiner Haupterstreckungsrichtung einen (im Wesentlichen) elliptischen oder rechteckförmigen Querschnitt mit gerundeten Kanten und Ecken aufweisen.
  • In einer bevorzugten Variante ist der Druckbehälter ein sogenannter Hochdruckgasbehälter, der vorzugsweise zur Speicherung von Wasserstoff in gasförmigem Zustand als Brennstoff vorgesehen sein kann. Der Druckbehälter kann insbesondere einem (Innen-) Gasdruck von (jeweils mindestens) bis zu 400 bar, bis zu 550 bar, bis zu 700 bar oder bis zu 875 bar standhalten. Bei Normbedingungen (in seiner unmittelbaren Umgebung) kann der Druckbehälter damit Brennstoff (insbesondere Wasserstoff) dauerhaft bei einem nominalen Betriebsdruck (auch nominal working pressure oder NWP genannt) von mindestens 400 bar oder mindestens 550 bar oder mindestens 700 bar speichern.
  • Vorzugsweise ist der Druckbehälter additiv (umgangssprachlich „mittels 3D-Druck“) hergestellt. Alternativ lässt sich der Druckbehälter mittels eines Gießverfahrens mit verlorenem Kern herstellen, um den Innenbereich als Kavität ausbilden zu können. Daher kann ein erster Endabschnitt des Stützelements fügestellenfrei sowie unmittelbar mit dem ersten Abschnitt der Wandung verbunden sein. Analog kann ein zweiter Endabschnitt des Stützelements fügestellenfrei sowie unmittelbar mit dem zweiten Abschnitt der Wandung verbunden sein. Fügestellenfrei kann im vorliegenden Kontext monolithisch (umgangssprachlich „aus einem Guss“, auch „werkstoffeinstückig“) bedeuten. Vorzugsweise sind außerdem der erste Abschnitt der Wandung, der zweite Abschnitt der Wandung und/oder das Stützelement (insbesondere der erste Endabschnitt und/oder der zweite Endabschnitt) für sich fügestellenfrei/monolithisch ausgebildet. Dies ermöglicht, das Bruchrisiko im Bereich der genannten Teile sowie zwischen diesen Teilen des Druckbehälters weiter zu reduzieren.
  • Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass der erste und/oder der zweite Abschnitt der Wandung sowie das Stützelement bevorzugt nicht faserverstärkt und somit faserfrei oder fadenfrei sind. Vorzugsweise ist keine während der Speicherung des Brennstoffes auf Zug belastete Ummantelung am Druckbehälter vorgesehen. Entsprechend ist das Stützelement vorzugsweise aus einem Vollmaterial ausgebildet.
  • Die Wandung ist vorliegend als drucktragende Wandung zu verstehen, die bei befülltem Druckbehälter auf Zug belastet ist. Sie kann sich, abgesehen von einem oder mehreren Anschlüssen des Druckbehälters, über den gesamten Außenumfang des Druckbehälters erstrecken. Der Druckbehälter kann insbesondere ein Wasserstoffdruckbehälter vom Typ 1 sein. Er kann sich somit dadurch auszeichnen, dass seine Wandung (vollständig) metallisch, d.h., aus einem Metall und/oder aus einer Metalllegierung hergestellt, ist. Das mindestens eine Stützelement und die Wandung können aus dem gleichen Material hergestellt sein.
  • Vorzugsweise sind der erste Abschnitt der Wandlung und/oder der zweite Abschnitt der Wandlung jeweils plan. Im Kontext der vorliegenden Offenbarung bedeutet der Begriff „plan“ gemäß seiner allgemeinen Definition eine ebene Fläche aufweisend. Der erste beziehungsweise zweite Abschnitt der Wandung zeichnet sich entsprechend dadurch aus, dass zumindest seine den Innenbereich begrenzende Oberfläche eben (krümmungsfrei, flach) ist. Zylindrische Druckbehälter weisen im Gegensatz dazu allgemein keine planen Wandungsabschnitte auf.
  • Ein Zentralabschnitt des Stützelements kann sich vom ersten Endabschnitt bis zum zweiten Endabschnitt erstrecken. Entsprechend kann ein Lastpfad von dem ersten Abschnitt der Wandung direkt über den ersten Endabschnitt, den Zentralabschnitt und den zweiten Endabschnitt zum zweiten Abschnitt der Wandung führen. Die Verbindung zwischen dem Stützelement und dem ersten Abschnitt der Wandung kann identisch zur Verbindung zwischen dem Stützelement und dem zweiten Abschnitt der Wandung ausgebildet sein. Nachstehend für den ersten Endabschnitt und den ersten Abschnitt der Wandung gesagtes gilt daher entsprechend für den zweiten Endabschnitt beziehungsweise den zweiten Abschnitt der Wandung.
  • Das (mindestens eine) Stützelement ist bevorzugt als Strebe, insbesondere als monolithische und/oder metallische, Strebe ausgestaltet. Das Stützelement / die Strebe bildet vorteilhafterweise einen Steg zwischen dem ersten Abschnitt der Wandung und dem zweiten Abschnitt der Wandung. Das Stützelement ist vorzugsweise dazu angeordnet, während der Speicherung des Brennstoffs im Innenbereich einer radial auswärts auf die Wandung des Druckbehälters wirkenden Druckkraft entgegenzuwirken. Hierbei wird das Stützelement auf Zug belastet; sie ist entsprechend eine Zugstrebe / ein Zuganker. Wenn mehrere derartige Stützelemente vorgesehen sind, können alle Stützelemente des mindestens einen Druckbehälters voneinander beabstandet und/oder parallel zueinander ausgerichtet sein. Spannungen können somit gleichmäßig über den Druckbehälter verteilt werden.
  • Das mindestens eine Stützelement ist verglichen mit der Größe des Druckbehälters sehr klein. In einer Querschnittsebene des Stützelements, die insbesondere durch den Zentralabschnitt und senkrecht zu der Haupterstreckungsrichtung des Stützelements verläuft, kann ein Durchmesser des Stützelements mindestens 2 mm oder mindestens 3 mm betragen. Der Durchmesser kann außerdem höchstens 4 mm oder höchstens 5 mm oder höchstens 6 mm betragen. Die Querschnittsebene ist vorzugsweise eine parallel zum ersten Abschnitt der Wandung und/oder zweiten Abschnitt der Wandung verlaufende Mittelebene. Höchstvorzugsweise ist das mindestens eine Stützelement zylindrisch ausgestaltet. Das mindestens eine Stützelement kann dabei einen runden, kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt aufweisen. Bei einem zylindersymmetrischen Stützelement / einer zylindersymmetrischen Strebe kann eine in der Haupterstreckungsrichtung verlaufende Mittellängsachse des Stützelements die Symmetrieachse des Stützelements sein. In parallel zur Querschnittsebene, durch die Endabschnitte verlaufenden Schnittebenen kann das Stützelement entsprechend einen größeren Durchmesser aufweisen als in der genannten Querschnittsebene. Die Länge des Stützelements kann, insbesondere wenn das Stützelement senkrecht zum ersten Abschnitt der Wandung verläuft, einem Abstand zwischen dem ersten Abschnitt der Wandung und dem zweiten Abschnitt der Wandung entsprechen.
  • In einer Variante weisen der erste Endabschnitt und der zweite Endabschnitt jeweils in einer in der Haupterstreckungsrichtung verlaufenden Längsschnittsebene eine zumindest abschnittsweise hyperbelförmige Kontur auf. Definitionsgemäß zeichnet sich eine Hyperbelform dadurch aus, dass sie sich im Limes gegen unendlich asymptotisch gegen Null und im Limes gegen Null asymptotisch gegen unendlich annähert. Dementsprechend kann optional ein hyperbelförmiger Teil des ersten Endabschnitts über einen nicht-hyperbelförmigen Teil (Übergangsteil) des ersten Endabschnitts in den ersten Abschnitt der Wandung münden. Wenn der erste Endabschnitt hingegen eine vollständig hyperbelförmige Kontur aufweist, kann vorgesehen sein, dass der erste Endabschnitt an der Grenze zum ersten Abschnitt der Wandung quer zur Innenoberfläche des ersten Abschnitts der Wandung verläuft. D.h., eine Asymptote der Hyperbelform kann außen relativ zu einer Innenoberfläche der Wandung des Druckbehälters liegen. Wie oben angegeben, gilt dies entsprechend für den zweiten Endabschnitt an der Grenze zur Innenoberfläche des zweiten Abschnitts der Wandung.
  • Vorteilhafterweise können mit der vorliegenden Technologie Spannungsspitzen in den Endabschnitten (sogenannte Fußanbindungen) während der Speicherung des Brennstoffs verringert oder gar vermieden werden. Entsprechend kann der Druckbehälter den Brennstoff bei einem relativ hohen Druck speichern, ohne dass das Stützelement oder der Endabschnitt bricht. In der Folge kann das Risiko für eine Verformung der Wandung des Druckbehälters gesenkt werden. Der Druckbehälter kann daher hohe Sicherheitsanforderungen erfüllen. Auf synergetische Art und Weise können außerdem bei der Herstellung des Druckbehälters noch mehr Ressourcen eingespart werden, denn die Hyperbelform erlaubt eine zusätzliche Reduktion der Wandstärke des Druckbehälters. Folglich kann auch das Leergewicht des Druckbehälters weiter reduziert sowie die Bauraumeffizienz des Druckbehälters zusätzlich gesteigert werden. Darüber hinaus kann der Druckbehälter vorteilhafterweise automatisiert und leicht, insbesondere mittels additiver Fertigung, hergestellt werden.
  • Im Folgenden wird auf den bevorzugten Verlauf der hyperbelförmigen Kontur näher eingegangen. Eine Hyperbel kann im Sinne der vorliegenden Offenbarung durch die mathematische Funktion f(x)=1/(k*x) beschrieben werden. Ein kartesisches Koordinatensystem kann so definiert sein, dass die y-Achse entlang der Haupterstreckungsrichtung des jeweiligen Stützelements und die x-Achse senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung verlaufen. Insbesondere kann dabei unter Berücksichtigung obiger Ausführungen hinsichtlich der hyperbelförmigen Kontur die x-Achse durch den ersten/zweiten Abschnitt der Wandung, entlang des ersten/zweiten Abschnitts der Wandung oder auf einer Oberfläche des ersten/zweiten Abschnitts der Wandung verlaufen. D.h., die Kontur des ersten Endabschnitts kann durch die Formel y=1/(k*x) beschrieben werden, wobei der Parameter k eine Konstante ist. In der Literatur ist der Parameter k auch als sogenannter Steigungsfaktor oder Hyperbelsteigungsfaktor bezeichnet. Vorzugsweise beträgt der Wert des Parameters k zwischen 0,1 und 5, zwischen 0,3 und 1 oder zwischen 0,5 und 0,8.
  • Zueinander benachbarte Stützelemente können sich mit ihren ersten beziehungsweise zweiten Endabschnitten berühren. Insbesondere können die Stützelemente nicht nur parallel zueinander sondern auch senkrecht zum ersten Abschnitt der Wandung und/oder senkrecht zum zweiten Abschnitt der Wandung ausgerichtet sein. Ein Versatz zwischen den Stützelementen, d.h. ein Abstand zwischen den Mittellängsachsen der Stützelemente, kann mindestens 2 mm, mindestens 3 mm oder mindestens 5 mm betragen. Dieser Versatz kann ferner höchstens 5 mm, höchstens 10 mm oder 15 mm betragen. Alternativ können die Stützelemente separat voneinander ausgebildet sein, d.h., vollständig voneinander beabstandet sein, ohne dass sie sich (an irgendeiner Stelle) berühren.
  • Die Ausgestaltung der einzelnen Stützelemente kann in Abhängigkeit von der Stelle im Innenbereich, an der sich das jeweilige Stützelement befindet, variieren. Insbesondere können verschiedene Stützelemente unterschiedliche Werte für den Parameter k aufweisen, um unterschiedlichen Spannungen an der Wandung Rechnung tragen zu können. Die Erfinder haben ermittelt, dass ein erster Wert für den Parameter k bei einem ersten Stützelement, das einer bestimmten Ecke von allen Stützelementen des Druckbehälters am nächsten ist, vorteilhafterweise kleiner als ein zweiter Wert für den Parameter k bei einem mittig im Druckbehälter angeordneten zweiten Stützelement ist. Ein Abstand zwischen dem ersten Stützelement und der bestimmten Ecke kann dabei kleiner als ein Abstand zwischen dem zweiten Stützelement und einer beliebigen Ecke des Druckbehälters sein. Ein randseitiges, nicht an einer Ecke des Druckbehälters befindliches drittes Stützelement (das weiter von jeder Ecke angeordnet ist als das erste Stützelement von der bestimmten Ecke) hat vorzugsweise einen dritten Wert für den Parameter k, der wiederum größer als der zweite Wert sein kann. Das dritte Stützelement kann dabei näher zu einem seitlichen Rand des Druckbehälters angeordnet sein als das zweite Stützelement und weiter von der ersten Ecke entfernt sein als das erste Stützelement.
  • Wie unten näher erläutert, ist der Druckbehälter vorzugsweise (im Wesentlichen) quaderförmig und weist bei Betrachtung in der Querschnittsebene eine Rechteckform auf. Die Stützelemente (Streben) können in einem regelmäßigen Raster im Innenbereich angeordnet sein und diesen jeweils vom ersten Abschnitt der Wandung bis zum zweiten Abschnitt der Wandung durchsetzen. Das erste, zweite und dritte Stützelement können Teil dieses Rasters sein, wobei jeweils mehrere erste Stützelemente, zweite Stützelemente und dritte Stützelemente mit den erläuterten Merkmalen vorgesehen sein können. Entsprechend können bei Betrachtung in der Querschnittsebene die ersten und dritten Stützelemente zusammen um die gesamte Anordnung von zweiten Stützelementen herum angeordnet sein. In dieser Querschnittsebene betrachtet können die (vorliegend vier) ersten Stützelemente diejenigen sein, die jeweils einer zugehörigen Ecke der Rechteckform am nächsten sind. Auf (vier) gedachten Verbindungsachsen zwischen diesen (vier) ersten Stützelementen befinden sich vorzugsweise die dritten Stützelemente.
  • Es wurde gesagt, dass der Druckbehälter bevorzugt quaderförmig ist. Der Begriff „quaderförmig“ bedeutet im vorliegenden Kontext nicht, dass seitliche Ränder (Seitenkanten) und Ecken des Druckbehälters scharf oder spitz sein müssen. Vielmehr können sie abgerundet sein. Bevorzugt ist, dass der erste Abschnitt der Wandung und der zweite Abschnitt der Wandung im Wesentlichen (abgesehen von geringfügigen Fertigungstoleranzen) parallel zueinander verlaufen und höchstvorzugsweise rechteckig sind. Die Querschnittsebene kann ebenfalls parallel zu dem ersten Abschnitt der Wandung sowie dem zweiten Abschnitt der Wandung verlaufen. Vorzugsweise beträgt ein Verhältnis von einer Länge des Druckbehälters (senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung der Stützelemente) zu einer Länge der Stützelemente in der Haupterstreckungsrichtung mindestens 5:1 oder mindestens 8:1 oder mindestens 10:1. Vorzugsweise beträgt ein Verhältnis von der Länge des Druckbehälters zu einer dazu senkrechten Breite des Druckbehälters mindestens 0,5:1 oder mindestens 0,7:1.
  • Der erste und der zweite Abschnitt der Wandung können entlang des Seitenrandes (bei Betrachtung in der Querschnittsebene) mittels mehrerer, bei quaderförmiger Ausgestaltung vierer, Randabschnitte verbunden sein, die bevorzugt ebenfalls Teil der Wandung sind. Vorzugsweise erstrecken sich der erste und der zweite Abschnitt der Wandung dabei jeweils bis zu Randabschnitten, die an entgegengesetzten Seiten des Druckbehälters angeordnet sind. Nachfolgend für einen dieser Randabschnitte gesagtes gilt entsprechend für die übrigen Randabschnitte. Der Randabschnitt begrenzt den Innenbereich und verbindet den ersten Abschnitt der Wandung mit dem zweiten Abschnitt der Wandung. Der Randabschnitt ist vorzugsweise bei Betrachtung in der Längsschnittsebene halbkreisförmig (d.h., er hat die Form eines Halbkreisbogens) und/oder bei Betrachtung in der Querschnittsebene geradlinig. Auf diese Weise lässt sich der Druckbehälter relativ einfach und präzise herstellen und er kann eine große Menge an Brennstoff bauraumeffizient speichern. Im mindestens einen Randabschnitt ist bevorzugt keine der Stützelemente ausgebildet.
  • Darüber hinaus kann der Druckbehälter mindestens einen Anschluss umfassen, über den der Innenbereich mit dem Brennstoff befüllbar ist. Der Anschluss weist vorzugsweise eine Öffnung in der Wandlung des Druckbehälters auf. Er kann im Bereich einer Ecke des Druckbehälters angeordnet sein. Wenn der Druckbehälter beispielsweise unter Verwendung eines Pulverbetts hergestellt wird, kann überschüssiges Pulver aus dem Innenbereich über den Anschluss/die Öffnung hinaus fließen. Vorzugsweise ist der Anschluss mit einem Flansch ausgebildet, der von der Wandung / dem Randabschnitt radial auswärts ragt. Vorteilhafterweise können an zwei verschiedenen Ecken des Druckbehälters derartige Anschlüsse vorgesehen sein. In diesem Fall kann ein Anschluss für den Austritt des Pulvers und der andere Austritt für einströmende Druckluft verwendet werden, um das Pulver schneller zu entfernen.
  • Wenn es während des Befüllens des mindestens einen Druckbehälters mit dem Brennstoff und/oder während des Betriebs des mit dem Druckbehältersystem ausgestatteten Kraftfahrzeuges zu einem Störfall, insbesondere zu der oben genannten Beschädigung („Versagen“) des mindestens einen Stützelements, kommt, in dem das Stützelement seine Zuglast tragende Funktion nicht mehr vollständig erfüllen kann, vergrößert sich das Innenvolumen des Druckbehälters schlagartig. Diese Vergrößerung kann sich unmittelbar auf den im Innenbereich vorherrschenden Druck auswirken. Insbesondere wenn das Versagen des Stützelements während des Befüllens des Druckbehälters oder während einer Entnahme von Brennstoff aus dem Druckbehälter durch eine Brennstoffleitung auftritt, kann sich die Vergrößerung des Volumens indirekt auf den durch die Brennstoffleitung strömenden Brennstoffmassenstrom auswirken.
  • Die Sensoreinrichtung kann entsprechend dazu ausgelegt sein, den im Innenbereich herrschenden Druck zu messen. In diesem Fall sind die genannten Messwerte vorzugsweise die hierbei gemessenen Druckwerte. Alternativ kann die Sensoreinrichtung beispielsweise den Brennstoff-Massenstrom messen und die dabei gewonnenen Massenstrom-Messwerte als die Messwerte bereitstellen. Die Messwerte können in allen Fällen kontinuierlich (insbesondere mit einer Wiederholungsrate von mindestens 1 Hz) als zeitliche Folge gewonnen werden. Gegebenenfalls kann die Sensoreinrichtung die Wiederholungsrate als zusätzliche Informationen an die Steuereinrichtung weiterleiten oder die Wiederholungsrate kann in der Steuereinrichtung gespeichert sein.
  • Der von der Steuereinrichtung auf Basis (der Folge) der Messwerte ermittelte Druckverlauf wird sodann, ebenfalls von der Steuereinrichtung, gemäß der vorliegenden Technologie auf das Vorliegen des vordefinierten, für das Versagen des Stützelements charakteristischen Druckabfalls analysiert. Hierbei kann die Wiederholungsrate oder eine Zeitinformation, die für den Zeitpunkt repräsentativ ist, zu dem die Messwerte gewonnen worden sind, mitberücksichtigt werden. Bei Druckbehältersystemen mit Druckbehältern der bevorzugten Art, die sich insbesondere für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug eigenen und eine hohe Bauraumeffizienz mit hoher Stabilität verbinden, führt ein Versagen mindestens eines Stützelements vorzugsweise zu einem Druckabfall um mindestens 5 % oder mindestens 1 % oder mindestens 0,5 % innerhalb einer bestimmten Zeitdauer. D.h., der Druckabfall enthält eine Verringerung des Druckes von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert, wobei der zweite Wert um mindestens 5 %, mindestens 1 % beziehungsweise mindestens 0,5 % niedriger als der erste Wert ist. Die relative Prozentangabe bezieht sich auf den ersten Wert. Vorzugsweise verringert sich der Druck bei dem genannten Druckabfall um höchstens 50 %. Die vorbestimmte Zeitdauer beträgt bei dem bevorzugten Druckbehälter vorzugsweise höchstens 2 Sekunden, höchstens 1 Sekunde oder höchstens 0,5 Sekunden, d.h., es Druckabfall hat bevorzugt in dieser Zeit zu erfolgen, damit die Steuereinrichtung die vorbestimmte Steuerfunktion ausführt. Vorzugsweise verringert sich der Druck bei dem genannten Druckabfall in innerhalb von mindestens 0,5 Millisekunden oder mindestens 10 Millisekunden oder mindestens 50 Millisekunden.
  • Die Steuereinrichtung ist somit bevorzugt dazu eingerichtet, zwischen einer während des Betriebs des Kraftfahrzeuges/Druckbehältersystems normalen brennstoffverbrauchsbedingten langsamen Verringerung des Drucks im Innenbereich und dem durch den Störfall bedingten (schnelleren/schlagartigen) Druckabfall zu unterscheiden und die Steuerfunktion nur in letzterem Fall auszuführen. Hierbei kann ausgenutzt werden, dass bei diesem schlagartigen Druckabfall lediglich das Stützelement/die Stützelemente versagt haben und sich der Druckbehälter plastisch verformt („ausgebeult“) hat, ohne zu reißen. In der Folge können die Stützelemente mit weniger Material hergestellt werden, sodass der Druckbehälter leichtgewichtiger gebaut werden und eine hohe Speichereffizienz bereitstellen kann.
  • Die Steuerfunktion kann bei der Entwicklung des Druckbehältersystems und/oder des Kraftfahrzeuges flexibel festgelegt werden. Insbesondere kann die Steuereinrichtung mittels der Steuerfunktion ein Steuersignal an eine weitere Komponente des Kraftfahrzeuges übermitteln, um auf den Störfall reagieren zu können. Die Steuerfunktion/das Steuersignal kann dazu ausgestaltet sein, einen Betrieb des Kraftfahrzeuges, insbesondere den Fahrbetrieb und/oder einen Fahrbereitschaftsbetrieb, zu beschränken. Beispielsweise kann die Steuerfunktion diesen Betrieb hinsichtlich mindestens eines Betriebsparameters limitieren. Der Betriebsparameter kann eine ab dem Zeitpunkt des Druckabfalls zulässige weitere Betriebsdauer, die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges oder eine Antriebsleistung eines Antriebsaggregats des Kraftfahrzeuges sein.
  • In einer Variante kann der Druckabfall während des Befüllens des Druckbehälters auftreten. Vorzugsweise ist daher ein (Befüll-) Ventil an einem Brennstoff-Zuführpfad zwischen einem Einlass des Druckbehältersystems und dem mindestens einen Druckbehälter vorgesehen. Der Brennstoff-Zuführpfad bildet den Pfad, entlang dessen Brennstoff beim Befüllen des Druckbehälters strömt. Das Befüllventil kann elektrisch ansteuerbar, beispielsweise als elektromagnetisches Ventil ausgestaltet, sein. Der Brennstoff-Zuführpfad kann beispielsweise durch eine den Einlass mit dem Druckbehälter fluidleitend verbindende Brennstoffleitung festgelegt sein. In diesem Fall kann die Steuerfunktion der Steuereinrichtung vorteilhafterweise ein Verschlie-ßen der Brennstoffleitung/Blockieren des Brennstoff-Zuführpfades enthalten. Zu diesem Zweck kann die Steuereinrichtung zunächst ermitteln, ob der Druckabfall während eines Befüllens des Druckbehälters aufgetreten ist. In Antwort auf dieses Ermitteln (d.h., falls von der Steuereinrichtung ermittelt worden ist, dass der Druckabfall während des Befüllens aufgetreten ist), kann die Steuereinrichtung die Steuerfunktion durchführen, wobei das Befüllventil angesteuert wird, den Brennstoff-Zuführpfad zu verschließen. In der Folge wird das Befüllen (vorübergehend oder abschließend) unterbrochen. Dabei beinhaltet also die Steuerfunktion, das Steuersignal auszugeben, welches Anweisungen enthält, die Brennstoffleitung zu schließen.
  • Das Druckbehältersystem kann außerdem eine Druckentlastungseinrichtung enthalten, die fluidleitend mit dem mindestens einen Druckbehälter verbunden ist. Der Begriff „Druckentlastung“ bezieht sich auf einen Vorgang, durch den aufgrund eines Ereignisses der Druck im Druckbehälter kontrolliert und zügig verringert wird. Das Ereignis ist hierbei nicht die bestimmungsgemäße Entnahme zur Versorgung eines Energiewandlers, sondern insbesondere der Störfall.
  • Die Druckentlastung kann mit der zumindest teilweisen Öffnung von einem Druckentlastungsventil und/oder einem Berstelement beginnen (sogenanntes Auslösen der Druckentlastungseinrichtung), welches mit dem Druckbehälter verbunden ist. Die Druckentlastungseinrichtung ist somit vorzugsweise eingerichtet, den Druck im Druckbehältersystem, insbesondere im mindestens einen Druckbehälter zu verringern. Die Druckentlastungseinrichtung kann zweckmäßig eingerichtet sein, zur Druckentlastung des Druckbehälters einen Brennstoffentnahmemassenstrom zu ermöglichen, der größer (z.B. mindestens um den Faktor 1,5, 2, 5,10, 100 oder mehr höher) ist als der maximale Brennstoffentnahmemassenstrom durch den Entnahmepfad zum mindestens einen Energiewandler. Die Druckentlastungseinrichtung wird für die Befüllung des Druckbehältersystems und/oder für die Entnahme von Brennstoff zur Bereitstellung von Energie im Kraftfahrzeug im Betrieb ohne Störfall nicht eingesetzt.
  • Die Steuereinrichtung kann dazu ausgelegt sein, die Druckentlastungseinrichtung und/oder eine Überdruckventileinrichtung anzusteuern bzw. auszulösen. Mit anderen Worten kann die Steuerfunktion umfassen, das Druckentlastungsventil und/oder die Überdruckventileinrichtung öffnen zu lassen, sodass Brennstoff aus dem Druckbehälter direkt in die Umgebung des Druckbehältersystems abgeblasen wird. Hierzu wird das Steuersignal an die Druckentlastungseinrichtung und/oder die Überdruckventileinrichtung übertragen. Nachstehend wird vorrangig auf die Druckentlastungseinrichtung eingegangen.
  • In einer weiteren Variante kann das Druckbehältersystem ferner eine Kommunikationseinrichtung umfassen. Die Kommunikationseinrichtung kann mit der Steuereinrichtung verbunden sein, sodass sie das von der Steuereinrichtung im Wege der Steuerfunktion ausgegebene Steuersignal an eine anzusteuernde Vorrichtung übermitteln kann. Bei dieser anzusteuern Vorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Zapfanlage für den Brennstoff, beispielsweise eine Zapfsäule einer Wasserstoff-Tankanlage, handeln. Die Steuerfunktion kann entsprechend umfassen, die Kommunikationseinrichtung anzusteuern, ein Steuersignal an die Zapfanlage für den Brennstoff zu senden. Das Steuersignal kann dazu ausgestaltet sein, die Vorrichtung zu veranlassen, ein Abgeben des Brennstoffes zu unterbrechen. Die Vorrichtung kann das Steuersignal empfangen und in Antwort auf das Steuersignal einen Befüllvorgang des Druckbehältersystems unterbrechen. An dieser Stelle ist die Anordnung aus dem Druckbehältersystem und der Vorrichtung (Zapfanlage) zusätzlich in unabhängiger Form offenbart.
  • Bei dem hier vorgeschlagenen Kraftfahrzeug kann es sich um ein Landfahrzeug, ein Wasserfahrzeug oder ein Luftfahrzeug handeln, wobei das Kraftfahrzeug bevorzugt ein Personenkraftwagen oder einen Nutzfahrzeug ist. Das Kraftfahrzeug weist ein oben im Detail beschriebenes Druckbehältersystem auf, dessen Druckbehälter vorzugsweise in einem Unterflurraum des Kraftfahrzeuges montiert ist. Ein bei batterieelektrischen Kraftfahrzeugen für die Antriebsbatterie verwendeter Bauraum kann somit effizient für die Montage des Druckbehälters genutzt werden.
  • Ferner umfasst das Kraftfahrzeug ein Antriebsaggregat und ein Brennstoffversorgungssystem, das dazu angeordnet ist, das Antriebsaggregat mit Brennstoff aus dem Druckbehältersystem zu versorgen. Zu diesem Zweck ist das Antriebsaggregat vorzugsweise mittels des Brennstoffversorgungssystems fluidleitend mit dem Anschluss des Druckbehälters verbunden. Das Antriebsaggregat kann einen mit dem Brennstoff betreibbaren Energiewandler, insbesondere eine Brennstoffzelle oder einen Verbrennungsmotor für den Brennstoff, umfassen. Die Steuereinrichtung kann ein oder mehrere Teile enthalten. Wenn die Steuereinrichtung mehrere Teile enthält, können diese Teile an unterschiedlichen Stellen im Kraftfahrzeug vorgesehen sein. Insbesondere kann die Steuereinrichtung des Druckbehältersystems teilweise oder vollständig in einem Steuergerät des Kraftfahrzeuges integriert sein.
  • In einer bevorzugten Variante umfasst die Steuerfunktion, das Antriebsaggregat zu veranlassen (d.h., das Antriebsaggregat mittels des Steuersignals anzusteuern), in einen Betriebszustand zu wechseln, in dem eine (elektrische) Maximalleistung des Antriebsaggregats gedrosselt ist oder in dem das Antriebsaggregat keine Leistung bereitstellt (ausgeschaltet ist). Vorteilhafterweise kann das Kraftfahrzeug somit dazu eingerichtet sein, in dem Störfall bei Versagen des Stützelements nicht weiter betrieben werden zu können. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass das Druckbehältersystem nicht weiteren, durch den Betrieb des Kraftfahrzeuges bedingten mechanischen Belastungen wie Stößen ausgesetzt wird. Folglich kann das Risiko für einen Riss in der Wandlung des Druckbehälters reduziert und die Sicherheit für Fahrer und Fahrgäste erhöht werden. Alternativ zur direkten Ansteuerung des Antriebsaggregats mittels des Steuersignals kann in den Betrieb des Brennstoffversorgungssystems eingegriffen werden. Insbesondere kann die Steuerfunktion umfassen, das Brennstoffversorgungssystem zu veranlassen, eine Versorgung des Antriebsaggregats mit dem Brennstoff (beispielsweise nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer) zu unterbinden. In einer Variante kann die Steuereinrichtung dazu ausgelegt sein, ein Ventil im Druckbehältersystem oder im Brennstoffversorgungssystem zu schließen, um die Versorgung des Antriebsaggregats mit dem Brennstoff zu unterbinden.
  • Eine weitere bevorzugte Variante sieht vor, dass das Kraftfahrzeug eine Anzeigeeinrichtung mit einer Anzeige (beispielsweise einem Display) aufweist. In diesem Fall kann die Steuerfunktion umfassen, zu bewirken, dass die Anzeigeeinrichtung einen Hinweis auf eine Beschädigung des Kraftfahrzeuges, des Druckbehältersystems und/oder des mindestens einen Druckbehälters anzeigt. Hierbei kann das Steuersignal Anweisungen beinhalten, die die Anzeigeeinrichtung veranlassen, den Hinweis auf die Beschädigung anzuzeigen. Der Hinweis kann optional als einfache Textnachricht oder als Grafik dargestellt werden.
  • Das hier vorgeschlagene Betriebsverfahren ist zum Betrieb des vorstehend im Detail beschriebenen Druckbehältersystems vorgesehen. Es umfasst folgende Schritte, die vorzugsweise in der nachstehend beschriebenen Reihenfolge durchgeführt werden: Gewinnen der Messwerte mittels der Sensoreinrichtung; Übertragen der Messwerte an die Steuereinrichtung; Ermitteln des zeitlichen Druckverlaufs in dem Innenbereich auf Basis der Messwerte; und Bestimmen, ob der Druckverlauf den vordefinierten Druckabfall enthält, und, wenn der Druckverlauf den Druckabfall enthält, Ausführen der mindestens einen Steuerfunktion. Vorzugsweise werden im Schritt des Gewinnes der Messwerte die Messwerte als die oben genannte zeitliche Folge der Messwerte sequenziell und kontinuierlich ermittelt und an die Steuereinrichtung übertragen.
  • Das Betriebsverfahren für das beschriebene Kraftfahrzeug umfasst die Schritte des vorstehend beschriebenen Betriebsverfahrens für das Druckbehältersystem. Zusätzlich dazu wird der weitere Betrieb des Kraftfahrzeuges per Steuerfunktion verhindert, wenn der Druckabfall in dem Druckverlauf enthalten ist.
  • Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie die Verwendung von Druckbehältern mit quaderförmigen Behältergeometrien. Diese sind unter anderem vorteilhaft, um eine effizientere Bauraumausnutzung im Fahrzeug zu erhalten (zum Beispiel für die Integration der Druckbehälter im Fahrzeugunterboden analog zur Hochvoltspeicherintegration).
  • Untersuchungen haben gezeigt, dass ein Versagen der Zugstreben (Stützelemente) nicht zwingend zu einem vollständigen Versagen des Druckbehälters führen muss.
  • Stattdessen erfolgt an denjenigen Stellen des Behälters, an denen die Zugstreben zuerst versagt haben, ein Ausbeulen des Behälters in der Außenwand. Durch die rein plastische Verformung der Außenwand entstehen keine Risse in der Außenwand und es treten keine Leckagen auf. Des Weiteren führt die Ausbeulung zu einer Erhöhung des Innenvolumens. Daraus resultiert ein abrupter Druckabfall im Behälter, da mehr Volumen für das gespeicherte Fluid (Brennstoff) zur Verfügung steht.
  • Eine Detektion dieses Druckabfalls kann verhindern, dass der Druckbehälter weiter in Benutzung bleibt, bis es zu einem vollständigen Versagen (Bersten) des Behälters kommt. Dies ermöglicht folgende vorteilhafte Ausgestaltungen: Ein Fahrzeug, das Kraftstoff/Brennstoff unter Hochdruck in einem Behälter speichert, der keine zylindrische oder kugelförmige Grundgeometrie aufweist. Der Behälter kann im Inneren Stützstrukturen aufweisen, die eine belastungsgerechte Auslegung des Behälters Ermöglichen. Das Fahrzeug bzw. der Behälter weist vorzugsweise eine Vorrichtung auf, die es erlaubt, durch einen Drucksensor, den Druck im Behälterinneren zu messen (es ist vorteilhaft, dass die Vorrichtung den Druck zu jedem Zeitpunkt misst).
  • Sofern im Betrieb des Fahrzeugs ein schlagartiger Druckabfall (mehr als 5% bzw. mehr als 1 % oder mehr als 0,5 %) gemessen wird, ist davon auszugehen, dass es zu einem Versagen einer Zugstrebe gekommen ist und eine Ausbeulung der Behälterwand stattgefunden hat. In diesem Fall kann beispielsweise ein Hinweis für den Fahrer zum Fehlerfall im Druckbehältersystem erfolgen und ein Tausch des Druckbehältersystems erforderlich sein. Ggf. ist ein weiterer Betrieb des Fahrzeuges aus Sicherheitsgründen nicht mehr möglich oder vorteilhaft. Sofern während der Betankung des Fahrzeugs ein schlagartiger Druckabfall (mehr als 1 % bzw. mehr als 0,5% oder mehr als 0,1 %) gemessen wird, ist davon auszugehen, dass es zu einem Versagen einer Zugstrebe gekommen ist und eine Ausbeulung der Behälterwand stattgefunden hat. In der Betankung kann der Druckabfall geringer sein, da kontinuierlich Kraftstoff zugeführt wird. In diesem Fall ist bevorzugt durch ein Absperrventil sicherzustellen, dass durch die Betankung nicht weiter Brennstoff zugeführt und damit weiter Druck aufgebaut wird. Es kann ein Hinweis an den Fahrer erfolgen, dass ein Tausch des Druckbehältersystems notwendig wird oder ein weiterer Betrieb aus Sicherheitsgründen nicht mehr zulässig ist. Es kann der Fehlerfall durch direkte Kommunikation (z.B. über eine Infrarot-Schnittstelle) mit der Tankstelle an letztere weitergegeben werden.
  • Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine Variante eines Druckbehältersystems in einer schematischen, nicht maßstabsgetreuen Ansicht, wobei der Druckbehälter in einer Längsschnittsansicht dargestellt ist;
    • 2 einen mittels einer Sensoreinrichtung des Druckbehältersystems aus 1 ermittelten Druckverlauf;
    • 3 einen Druckbehälter des Druckbehältersystems aus 1 in einer Längsschnittsansicht;
    • 4 den Druckbehälter aus 3 in einer perspektivischen Detailansicht mit Blickrichtung aus dem Innenbereich des Druckbehälters;
    • 5 ein Stützelement des Druckbehälters aus 3 in einer detaillierten Längsschnittsansicht;
    • 6 einen Rand des Druckbehälters aus 3 in einer detaillierten Längsschnittsansicht;
    • 7 einen Eckbereich des Druckbehälters aus 3 in einer detaillierten Querschnittsansicht;
    • 8 einen Innenbereich des Druckbehälters aus 3 mit mehreren Stützelementen in einer schematischen, nicht maßstabsgetreuen Querschnittsansicht;
    • 9 eine Modifikation des Druckbehälters, wobei dieser Druckbehälter zwei Anschlüsse aufweist;
    • 10 ein Kraftfahrzeug mit dem Druckbehältersystem aus 1;
    • 11 ein Betriebsverfahren für das Druckbehältersystem aus 1; und
    • 12 ein Betriebsverfahren für das Kraftfahrzeug aus 10.
  • Die 1 zeigt ein Druckbehältersystem 100 für ein in 10 vereinfacht dargestelltes Kraftfahrzeug 200. Bei dem Kraftfahrzeug 200 handelt es sich vorliegend um einen Personenkraftwagen. Das Druckbehältersystem 100 enthält hier einen Druckbehälter 10 zum Speichern von Brennstoff, wenngleich mehrere derartige Druckbehälter 10 vorgesehen sein können. Der Druckbehälter 10 ist in den 3 bis 8 gezeigt und dazu ausgelegt, unter (Hoch-) Druck gesetztes Wasserstoffgas zu speichern. Der Druckbehälter 10 eignet sich zur Montage im Unterflurraum des Kraftfahrzeuges 200 zwischen zwei Achsen. Zusätzlich zum Druckbehälter 10 enthält das Druckbehältersystem 100 eine Sensoreinrichtung 102 sowie eine Steuereinrichtung 104.
  • Der Druckbehälter 10 weist eine quaderförmige Geometrie mit gerundeten Ecken und Kanten auf und hat eine Wandung 20, die einen Innenbereich 30 des Druckbehälters 10 begrenzt und einen ersten Abschnitt 22 der Wandung 20 auf einer in 1 unteren Seite eines Stützelements 40 des Druckbehälters 10 sowie einen zweiten Abschnitt 24 der Wandung 20 auf einer in 1 oberen Seite des Stützelements 40 aufweist. Der erste Abschnitt 22 und der zweite Abschnitt 24 verlaufen planparallel zueinander. Das Stützelement 40 erstreckt sich vom ersten Abschnitt 22 bis zum zweiten Abschnitt 24 der Wandung 20 und durchsetzt so den Innenbereich 30. In dem Druckbehälter 10 ist eine Vielzahl von Stützelementen 40 vorgesehen, die im Wesentlichen dieselbe Form aufweisen und sich wie unten näher erläutert lediglich durch die Krümmung ihrer Endabschnitte an den Übergängen zum ersten beziehungsweise zweiten Abschnitt 22, 24 der Wandung 20 unterscheiden.
  • Das Druckbehältersystem 100 weist einen Einlass 110 auf, über den dem Druckbehältersystem 100 der Brennstoff zugeführt werden kann. Der Einlass 110 ist über eine Brennstoffleitung, die zumindest einen Teil eines Brennstoff-Zuführpfads 108 festlegt, mit dem Druckbehälter 10 verbunden. Der Brennstoff-Zuführpfad 108 führt über ein Befüllventil 106, mit dem der Brennstoff-Zuführpfad 108/die Brennstoffleitung geschlossen werden kann. In einem Brennstoff-Entnahmepfad 109, über den der Brennstoff vom Druckbehälter 10 durch das Druckbehältersystem 100 in Richtung des Antriebsaggregats 202 des Kraftfahrzeuges 200 zu einem Auslass 111 des Druckbehältersystems 100 strömt, ist ein Ventil 107 vorgesehen, um den Brennstoff-Entnahmepfad 109 verschließen zu können. Darüber hinaus ist eine Druckentlastungseinrichtung 112 vorgesehen, die fluidleitend mit dem mindestens einen Druckbehälter 10 verbunden ist und mindestens ein Druckentlastungsventil enthält, über das bei Auslösen der Druckentlastungseinrichtung 112 Brennstoff aus dem Druckbehältersystem 100 in dessen Umgebung abgeblasen werden kann. Außerdem enthält das Druckbehältersystem 100 eine Kommunikationseinrichtung 113, die beispielsweise als Funksender ausgebildet sein kann.
  • Die Sensoreinrichtung 102 enthält einen Drucksensor 103, der kontinuierlich den Druck in einer mit dem Druckbehälter 10 fluidleitend verbundenen, einer zumindest einen Abschnitt eines Brennstoff-Zuführpfads 108 festlegenden Brennstoffleitung misst. Die Messwerte sind in diesem Fall Druckwerte. Alternativ kann der Drucksensor 103 den Druck direkt im Druckbehälter 10, beispielsweise an einem Anschluss des Druckbehälters, an dem die Brennstoffleitung mit dem Druckbehälter 10 verbunden ist, messen. Maßgeblich ist dabei, dass die gewonnenen Messwerte für einen Druck im Innenbereich 30 repräsentativ sind. Diese gewonnenen Messwerte werden von der Sensoreinrichtung 102 an die Steuereinrichtung 104 übertragen (vgl. unterbrochene Linie zwischen dem Drucksensor 103 und der Steuereinrichtung 104).
  • Die Steuereinrichtung 104 erhält die Messwerte von der Sensoreinrichtung 102 und ermittelt auf deren Basis den in 2 graphisch dargestellten zeitlichen Druckverlauf 120. Sodann analysiert die Steuereinrichtung 104 diesen Druckverlauf 120. Hierbei kann die Steuereinrichtung 104 insbesondere einen Gradienten des Druckverlaufs 120 bestimmen. Die Steuereinrichtung 104 bestimmt insbesondere, ob der Druckverlauf 120 einen Druckabfall 122 aufweist, der ein oder mehrere Kriterien erfüllt. Ist dies der Fall, kann die Steuereinrichtung 104 eine vorbestimmte Steuerfunktion auszuführen. Zu den genannten Kriterien kann beispielsweise gehören, dass der Gradient einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt. Weitere Kriterien können sein, dass der Druckabfall 122 eine Verringerung des Druckes von dem Druck p1 um mindestens 5 % oder mindestens 1 % oder mindestens 0,5 % auf den Druck p2 innerhalb einer Zeit delta t von höchstens 1 Sekunde oder höchstens einer halben Sekunde aufweist. Vor dem Druckabfall 122 sinkt der gemessene Druck im Druckbehälter 10 wesentlich langsamer. In dieser Zeit ist der Druckbehälter 10 noch nicht beschädigt und der sinkende Druck ist auf einen bestimmungsgemäßen Betrieb des Kraftfahrzeuges 200 unter Verbrauch des Brennstoffes zurückzuführen. Der Druckabfall 122 ist hingegen repräsentativ für das Versagen/Reißen eines Stützelements 40, sodass die Steuereinrichtung 104 diesem Versagen des Stützelements 40 Rechnung trägt, indem es die Steuerfunktion ausführt. Diese Steuerfunktion kann eine oder mehrere der nachfolgend beschriebenen Teilfunktionen enthalten.
  • Eine erste dieser Teilfunktionen kann enthalten, dass die Steuereinrichtung 104 ermittelt, ob der Druckabfall 122 während eines Befüllens des Druckbehälters 10 aufgetreten ist. Wenn das Ergebnis dieses Ermittelns positiv ist, also ermittelt worden ist, dass der Druckabfall 122 während des Befüllens aufgetreten ist, kann die Steuerfunktion enthalten, das Befüllventil 106 anzusteuern, den Brennstoff-Zuführpfad 108 zu verschließen. Somit kann vermieden werden, dass der Druck im Innenbereich 30 weiter ansteigt. Folglich kann das Bruchrisiko der Wandung 20 reduziert werden.
  • Eine zweite dieser Teilfunktionen der vorteilhaften Steuerfunktion umfasst, die Druckentlastungseinrichtung 112 infolge des Druckabfalls 122 auslösen zu lassen. Da die Wandung 20 des Druckbehälters 10 nach dem Versagen des Stützelements 40 stärker auf Zug belastet ist, sieht die vorliegende Technologie vor, den Brennstoff aus dem Druckbehälter 10 zumindest teilweise mittels der Druckentlastungseinrichtung 112 abzulassen (bei gasförmigem Brennstoff: sog. „Abblasen“). Das Auslösen kann insbesondere innerhalb von wenigen Sekunden oder innerhalb von 1 Sekunde nach dem Druckabfall 112 erfolgen.
  • Außerdem kann eine dritte Teilfunktion beinhalten, die Kommunikationseinrichtung 113 anzusteuern, ein Steuersignal an eine Zapfanlage für den Brennstoff zu senden.
  • Zu diesem Zweck kann die Zapfanlage während des Befüllens des Druckbehältersystems mit dem Brennstoff über die Kommunikationseinrichtung 113 mit dem Druckbehältersystem 100 in (drahtloser oder drahtgebundener) Kommunikationsverbindung stehen. In Antwort auf das Versagen des Stützelements 40 und das Erkennen des Druckabfalls 122 durch die Steuereinrichtung 104, kann letztere mittels des Steuersignals die Zapfanlage veranlassen, ein Abgeben des Brennstoffes zu unterbrechen. In diesem Fall ist es nicht mehr erforderlich, dass Befüllventil 106 zum Verschließen anzusteuern, um einen weiteren Druckanstieg im Innenbereich 30 zu vermeiden.
  • Im Folgenden wird die Ausgestaltung des Druckbehälters 10 unter Bezugnahme auf die 3 bis 9 näher erläutert.
  • Der Druckbehälter 10 ist metallisch (insbesondere stählern) und additiv hergestellt. Der erste Abschnitt 22 und der zweite Abschnitt 24 bilden zusammen mit vier sich bei Betrachtung in der Hauptebene des ersten Abschnitts 22 oder des zweiten Abschnitts 24 umfänglich um den ersten Abschnitt 22 und den zweiten Abschnitt 24 herum erstreckenden Randabschnitten 23 die (gesamte) den Innenbereich 30 gegenüber der Umgebung des Druckbehälters 10 abdichtende Wandung 20 des Druckbehälters 10 aus. Falls erforderlich, kann die Wandung 20 mit einer Oberflächenbehandlung versehen werden, um eine wasserstoffbedingte Versprödung der Wandung 20 zu vermeiden. Vorzugsweise ist die Wandung 20 aus einem Werkstoff mit einer Zugfestigkeit von mindestens 1400 MPa hergestellt.
  • Die Stützelemente 40 sind als monolithische und/oder metallische Streben ausgebildet. Erste Streben 42 davon sind diejenigen Streben, die jeweils einer Ecke des Druckbehälters 10 am nächsten sind. Beispielsweise ist die in 4 mit dem Bezugszeichen 42 versehene erste Strebe die zur Ecke 26 des Druckbehälters 10 am nächsten angeordnete Strebe. Stützelemente, die auf gerader Linie zwischen den ersten Streben 42 positioniert sind (wobei die jeweilige gerade Linie parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung eines Randabschnitts 23 verläuft), sind als dritte Streben 46 bezeichnet. Alle übrigen, d.h. alle in einer Querschnittsebene Q von den ersten Streben 42 und den dritten Streben 46 umgebenen, Streben sind als zweite Streben 44 bezeichnet. Ein Teil 56 des Innenbereichs 30, durch den sich die Stützelemente 40 erstrecken, ist in 8 dargestellt. Die ersten Streben 42 sind in Eckbereichen 57 dieses Teils 56 ausgebildet. Die zweiten Streben 44 sind in einem mittigen Bereich 58 des Teils 56 und die dritten Streben 46 sind in randseitigen Bereichen 59 zwischen den Eckbereichen 57 vorgesehen.
  • Die ersten, zweiten und dritten Streben 42, 44, 46 grenzen sowohl an den ersten Abschnitt 22 als auch an den zweiten Abschnitt 24 und verbinden diese Abschnitte 22, 24 auf diese Weise. Die Randabschnitte 23 verbinden den ersten Abschnitt 22 ebenfalls mit dem zweiten Abschnitt 24. Jeder der vier Randabschnitte 23 weist bei Betrachtung in der Längsschnittsebene (vgl. Ansicht aus 3) die Form eines Halbkreisbogens auf und fluchtet an seinen Grenzen zum ersten beziehungsweise zweiten Abschnitt 22, 24 mit letzteren.
  • Nachstehend für das (mindestens eine) Stützelement 40 gesagtes gilt analog für alle ersten Streben 42, alle zweiten Streben 44 und alle dritten Streben 46.
  • Das Stützelement 40 weist eine Haupterstreckungsrichtung H auf. Die Querschnittsebene Q verläuft senkrecht zu dieser Haupterstreckungsrichtung H. Das Stützelement 40 ist aus drei Abschnitten gebildet, nämlich einem ersten Endabschnitt 50, der an den ersten Abschnitt 22 grenzt, einem zweiten Endabschnitt 52, der an den zweiten Abschnitt 24 grenzt, und einem Zentralabschnitt 54, der sich vom ersten Endabschnitt 50 bis zum zweiten Endabschnitt 52 erstreckt. Das gesamte Stützelement 40 ist zylindrisch, insbesondere zylindersymmetrisch um eine Mittellängsachse des Stützelements 40, ausgebildet. Querschnitte des Stützelements 40 parallel zur Querschnittsebene Q sind ausschließlich kreisförmig. Die Haupterstreckungsrichtung H der Stützelemente 40 verlaufen parallel zueinander. Ein Versatz zwischen dem Stützelement 40 und seinen in der Längsschnittsansicht aus 3 benachbarten Stützelementen beträgt etwa 12 (+/- 2) mm. Das Stützelement 40 kontaktiert diese benachbarten Stützelemente dort, wo der erste beziehungsweise zweite Endabschnitt 50, 52 an den zugehörigen ersten beziehungsweise zweiten Abschnitt 22, 24 angrenzt.
  • Während der Zentralabschnitt 54 über die in der Haupterstreckungsrichtung H verlaufende Längsachse E des Stützelements 40 hinweg einen konstanten, gleichbleibenden Durchmesser aufweist, zeichnen sich der erste und der zweite Endabschnitt 50, 52 durch einen gerundeten Übergang zum jeweiligen Abschnitt 22, 24 aus. Wie in den 3 bis 5 detailliert dargestellt, haben der erste Endabschnitt 50 und der zweite Endabschnitt 52 in einer in der Haupterstreckungsrichtung H verlaufenden Längsschnittsebene aus 3 jeweils eine hyperbelförmige Kontur. Aus diesem Grund ist der Zentralabschnitt 54 dünner als der erste und/oder der zweite Endabschnitt 50, 52. Ein Durchmesser D des Stützelements 40 beträgt im Zentralabschnitt 54, insbesondere in der Querschnittsebene Q, die eine Symmetrieebene des Druckbehälters 10 bilden kann, etwa 4,5 (+/- 0,2) mm (vgl. 5).
  • Die hyperbelförmige Kontur verläuft im in 5 dargestellten kartesischen Koordinatensystem, in dem die x-Achse entlang der Innenoberfläche des ersten Abschnitts 22 und die y-Achse in der Haupterstreckungsrichtung H des Stützelements 40 verläuft, gemäß der Formel y=1/(k*x). Der Parameter k hat bei allen zweiten Streben 44 einen bevorzugten Wert von 0,7. Bei den ersten Streben 42 hat der Parameter k einen Wert von 0,5 und bei den dritten Streben hat der Parameter k einen Wert von 0,8 (jeweils +/- 0,05). Insgesamt sind die ersten, zweiten und dritten Streben 42, 44, 46 zusammen so dimensioniert, dass sie die gesamte Last senkrecht zur Querschnittsebene Q infolge der Innendruckbeanspruchungen aufnehmen.
  • Darüber hinaus enthält der Druckbehälter 10 einen Anschluss 60 (vgl. Variante aus 9), der an einer (gerundeten) Ecke, beispielsweise der Ecke 26, des Druckbehälters 10 angeordnet ist. Der Anschluss 60 kann beim Befüllen des Druckbehälters 10 als Einlass für den Brennstoff und beim Entleeren des Druckbehälters 10 als Auslass für den Brennstoff dienen.
  • Ein in 9 dargestellter, modifizierter Druckbehälter 10 unterscheidet sich dadurch von dem Druckbehälter 10 aus 3, dass der modifizierte Druckbehälter 10 mindestens zwei der oben beschriebenen Anschlüsse 60 aufweist. Diese Anschlüsse 60 können an unterschiedlichen Ecken des Druckbehälters 10 vorgesehen sein, sodass Reststoffe von der Produktion des Druckbehälters 10 leichter aus dem Innenbereich 30 entfernt, beispielsweise mittels Druckluft herausgeblasen, werden können. Bei den Reststoffen kann es sich insbesondere bei einem pulverbettbasierten additiven Fertigungsverfahren um ein Pulver handeln. Darüber hinaus weist der Druckbehälter 10 aus 9 alle Merkmale des Druckbehälters 10 aus 3 auf.
  • Die 10 zeigt stark vereinfacht das Kraftfahrzeug 200 mit dem Druckbehältersystem 100, welches den Druckbehälter 10 aus 1 aufweist, wenngleich alternativ der modifizierte Druckbehälter 10 aus 9 verbaut sein kann. Der Auslass 111 des Druckbehältersystems 100 ist über ein Brennstoffversorgungssystem 204 fluidleitend mit einem Antriebsaggregat 202 des Kraftfahrzeuges 100 verbunden, welches beispielsweise einen thermischen oder chemischen Energiewandler, insbesondere eine Brennstoffzelle, aufweisen kann. Der Druckbehälter 10 weist alle oben beschriebenen Merkmale auf.
  • Bei dem Kraftfahrzeug 100 kann die Steuerfunktion, insbesondere eine vierte Teilfunktion davon, bewirken, dass das Antriebsaggregat 202, in einen Betriebszustand wechselt, in dem eine Maximalleistung des Antriebsaggregats 202 gedrosselt ist oder in dem das Antriebsaggregat 202 keine Leistung bereitstellt. Bevorzugt ist hierbei vorgesehen, dass das Antriebsaggregat mittels der vierten Teilfunktion in einen ausgeschalteten, nicht betriebsbereiten Zustand versetzt wird, in dem das Kraftfahrzeug 200 nicht fahren kann. Hierbei kann die Steuereinrichtung 104 das Brennstoffversorgungssystem 204 veranlassen, die Versorgung des Antriebsaggregats 202 mit dem Brennstoff zu unterbinden.
  • Darüber hinaus enthält das Kraftfahrzeug 200 eine Anzeigeeinrichtung 206, bei der es sich beispielsweise um ein Display, insbesondere ein sogenanntes Central-Information-Display (CID) auf dem Armaturenbrett oder ein Head-Up-Display (HUD), handeln kann. Eine sechste Teilfunktion der Steuerfunktion kann in diesem Fall enthalten, das Display anzusteuern, einen Hinweis auf eine Beschädigung des Kraftfahrzeuges 200, des Druckbehältersystems 100 und/oder des mindestens einen Druckbehälters 10 anzuzeigen.
  • Das in 11 dargestellte Betriebsverfahren 300 für das Druckbehältersystem 100 umfasst die folgenden Schritte. In einem ersten Schritt 302 werden die Messwerte mittels der Sensoreinrichtung 102 gewonnen. Diese Messwerte werden sodann im Schritt 304 an die Steuereinrichtung 104 übertragen, damit die Steuereinrichtung 104 im nachfolgenden Schritt 306 den zeitlichen Druckverlauf 120 im Innenbereich 30 auf Basis der Messwerte ermitteln kann. Sodann wird im Schritt 308 bestimmt, ob der Druckverlauf 120 den vordefinierten Druckabfall 122 enthält. Wenn dies der Fall ist, wird die Steuerfunktion ausgeführt, die insbesondere die erste Teilfunktion, die zweite Teilfunktion, die dritte Teilfunktion, die vierte Teilfunktion, die fünfte Teilfunktion und/oder die sechste Teilfunktion oder eine beliebige Teilmenge hiervon enthält. Das Betriebsverfahren 300 kann Teil eines Betriebsverfahrens 400 für das Kraftfahrzeug 200 sein (siehe 12). Bei diesem Betriebsverfahren 400 kann mittels der Steuerfunktion in einem Schritt 402 ein weiterer Betrieb des Kraftfahrzeuges 200 nach dem Versagen des Stützelements 40 verhindert werden.
  • Aus Gründen der Leserlichkeit wurde vereinfachend der Ausdruck „mindestens ein(e)“ teilweise weggelassen. Sofern ein Merkmal der hier offenbarten Technologie in der Einzahl bzw. unbestimmt beschrieben ist (z.B. das/ein Stützelement, die/eine Ecke, etc.) so soll gleichzeitig auch deren Mehrzahl mit offenbart sein (z.B. das mindestens eine Stützelement, die mindestens eine Ecke, etc.). Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“, „mit“ und ähnliche sind als nicht abschließend zu verstehen. Der Begriff „im Wesentlichen“ umfasst im Kontext der hier offenbarten Technologie jeweils die genaue Eigenschaft bzw. den genauen Wert sowie jeweils für die Funktion der Eigenschaft des Wertes unerhebliche Abweichungen. Zumindest abschnittsweise bedeutet abschnittsweise oder vollständig. Auch wenn vorrangig auf die komplette Druckentlastung eingegangen wird ist ebenso vorstellbar, dass anstatt einer kompletten Druckentlastung lediglich eine Teildruckentlastung um maximal 80% oder um maximal 50% oder um maximal 50% vom zuletzt gemessen Druckbehälterinnendrucks oder vom nominalen Betriebsdruck des Druckbehälters erfolgt. Zweckmäßig kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung auf ein Bersten bzw. vollständigem Versagen des Druckbehälters schließt, falls der Druckabfall größer ist als ein Grenzwert, der indikativ für ein Bersten bzw. vollständigem Versagen des Druckbehälters. Der Grenzwert kann beispielsweise eine Verringerung des Druckes um mindestens 10% oder um mindestens 10% sein. Alternativ kann der Grenzwert indikativ für die zeitliche Veränderung des Druckes sein, z.B. eine Verringerung des Druckes um mindestens 10% innerhalb von 1 Sekunde oder eine Verringerung des Druckes um mindestens 20% innerhalb von 1 Sekunde. Zweckmäßig kann vorgesehen sein, dass andere vorbestimmte Steuerfunktionen ausgeführt werden, falls auf ein Bersten bzw. vollständigem Versagen des Druckbehälters geschlossen wird. Die anderen vorbestimmten Steuerfunktionen unterscheiden sich von den vorbestimmten Steuerfunktionen.
  • Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.

Claims (15)

  1. Druckbehältersystem (100) für ein Kraftfahrzeug (200), umfassend mindestens einen Druckbehälter (10) zum Speichern von Brennstoff, wobei der mindestens eine Druckbehälter (10) eine Wandung (20) aufweist, die einen Innenbereich (30) des mindestens einen Druckbehälters (10) festlegt, eine Sensoreinrichtung (102), die dazu ausgelegt ist, Messwerte zu gewinnen, die jeweils für einen Druck in dem Innenbereich (30) repräsentativ sind, und eine signalübertragend mit der Sensoreinrichtung (102) verbundene Steuereinrichtung (104), wobei der mindestens eine Druckbehälter (10) mindestens ein Stützelement (40) aufweist, welches den Innenbereich (30) durchsetzt und einen ersten Abschnitt (22) der Wandung (20) mit einem zweiten Abschnitt (24) der Wandung (20) verbindet, und wobei die Steuereinrichtung (104) dazu eingerichtet ist, die Messwerte von der Sensoreinrichtung (102) zu erhalten, auf Basis der Messwerte einen zeitlichen Druckverlauf (120) in dem Innenbereich (30) zu ermitteln, und, wenn der Druckverlauf (120) einen vordefinierten Druckabfall (122) aufweist, eine vorbestimmte Steuerfunktion auszuführen.
  2. Druckbehältersystem (100) nach Anspruch 1, wobei der Druckabfall (122) eine Verringerung des Druckes um mindestens 5 % oder mindestens 1 % oder mindestens 0,5 % enthält; und/oder wobei der Druckabfall (122) innerhalb von höchstens 1 Sekunde oder höchstens 0,5 Sekunden erfolgt
  3. Druckbehältersystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Druckabfall (122) indikativ ist für eine plastische und leckagefreie Deformation der Wandung. (20).
  4. Druckbehältersystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Befüllventil (106) an einem Brennstoff-Zuführpfad (108) zwischen einem Einlass (110) des Druckbehältersystems (100) und dem mindestens einen Druckbehälter (10) vorgesehen ist, wobei die Steuereinrichtung (104) dazu eingerichtet ist, zu ermitteln, ob der Druckabfall (122) während eines Befüllens des Druckbehälters (10) aufgetreten ist, und, falls der Druckabfall (122) während des Befüllens aufgetreten ist, als die Steuerfunktion das Befüllventil (106) anzusteuern, den Brennstoff-Zuführpfad (108) zu verschließen.
  5. Druckbehältersystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Druckentlastungseinrichtung (112) und/oder eine Überdruckventileinrichtung, die fluidleitend mit dem mindestens einen Druckbehälter (10) verbunden ist, wobei die Steuerfunktion umfasst, die Druckentlastungseinrichtung (112) und/oder eine Überdruckventileinrichtung auslösen zu lassen.
  6. Druckbehältersystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Kommunikationseinrichtung (113), wobei die Steuerfunktion umfasst, die Kommunikationseinrichtung (113) anzusteuern, ein Steuersignal an eine Zapfanlage für den Brennstoff zu senden, wobei das Steuersignal dazu ausgestaltet ist, die Zapfanlage zu veranlassen, ein Abgeben des Brennstoffes zu unterbrechen.
  7. Druckbehältersystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensoreinrichtung (102) einen Drucksensor (103) aufweist und die Messwerte Druckwerte sind.
  8. Druckbehältersystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Abschnitt (22) der Wandung (20) und/oder der zweite Abschnitt (24) der Wandung (20) plan ist, und/oder wobei der mindestens eine Druckbehälter (10) nichtzylindrisch und/oder quaderförmig ist.
  9. Druckbehältersystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Stützelement (40) als mindestens eine monolithische und/oder metallische Strebe ausgestaltet ist.
  10. Druckbehältersystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Anzahl des mindestens einen Stützelements (40) mindestens 2 beträgt, und wobei alle Stützelemente (40) des mindestens einen Druckbehälters (10) voneinander beabstandet und/oder parallel zueinander ausgerichtet sind.
  11. Kraftfahrzeug (200), umfassend ein Druckbehältersystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ein Antriebsaggregat (202) und ein Brennstoffversorgungssystem (204), das dazu angeordnet ist, das Antriebsaggregat (202) mit Brennstoff aus dem Druckbehältersystem (100) zu versorgen.
  12. Kraftfahrzeug (200) nach Anspruch 11, wobei die Steuerfunktion umfasst, das Antriebsaggregat (202) zu veranlassen, in einen Betriebszustand zu wechseln, in dem eine Maximalleistung des Antriebsaggregats (202) gedrosselt ist oder in dem das Antriebsaggregat (202) keine Leistung bereitstellt, und/oder wobei die Steuerfunktion umfasst, das Brennstoffversorgungssystem (204) zu veranlassen, eine Versorgung des Antriebsaggregats (202) mit dem Brennstoff zu unterbinden.
  13. Kraftfahrzeug (200) nach Anspruch 11 oder 12, ferner umfassend eine Anzeigeeinrichtung (206), wobei die Steuerfunktion umfasst, zu bewirken, dass die Anzeigeeinrichtung (206) einen Hinweis auf eine Beschädigung des Kraftfahrzeuges (200), des Druckbehältersystems (100) und/oder des mindestens einen Druckbehälters (10) anzeigt.
  14. Betriebsverfahren (300) für ein Druckbehältersystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend die Schritte: Gewinnen (302) der Messwerte mittels der Sensoreinrichtung (102); Übertragen (304) der Messwerte an die Steuereinrichtung (104); Ermitteln (306) des zeitlichen Druckverlaufs (120) in dem Innenbereich (30) auf Basis der Messwerte; und Bestimmen (308), ob der Druckverlauf (120) den vordefinierten Druckabfall (122) enthält, und, wenn der Druckverlauf (120) den Druckabfall (122) enthält, Ausführen der mindestens einen Steuerfunktion.
  15. Betriebsverfahren (400) für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 13, umfassend: das Betriebsverfahren (300) nach Anspruch 14; wobei die Steuerfunktion ein Verhindern (402) eines weiteren Betriebs des Kraftfahrzeuges (200) umfasst.
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