EP4341117A1 - Kraftfahrzeug - Google Patents

Kraftfahrzeug

Info

Publication number
EP4341117A1
EP4341117A1 EP22725352.3A EP22725352A EP4341117A1 EP 4341117 A1 EP4341117 A1 EP 4341117A1 EP 22725352 A EP22725352 A EP 22725352A EP 4341117 A1 EP4341117 A1 EP 4341117A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
container
motor vehicle
heat
protective casing
heat transfer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22725352.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Mayr
Mario Mitteregger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AVL List GmbH
Original Assignee
AVL List GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AVL List GmbH filed Critical AVL List GmbH
Publication of EP4341117A1 publication Critical patent/EP4341117A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/01—Arrangement of fuel conduits
    • B60K15/013—Arrangement of fuel conduits of gas conduits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • B60K15/03006—Gas tanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • B60K15/073—Tank construction specially adapted to the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • B60K2015/03309—Tanks specially adapted for particular fuels
    • B60K2015/03315—Tanks specially adapted for particular fuels for hydrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • B60K2015/03328—Arrangements or special measures related to fuel tanks or fuel handling
    • B60K2015/03414—Arrangements or special measures related to fuel tanks or fuel handling associated with the fuel tank for cooling heated fuel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • B60K2015/03328—Arrangements or special measures related to fuel tanks or fuel handling
    • B60K2015/03421—Arrangements or special measures related to fuel tanks or fuel handling to protect the fuel tank against heat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • B60K2015/03328—Arrangements or special measures related to fuel tanks or fuel handling
    • B60K2015/03427—Arrangements or special measures related to fuel tanks or fuel handling for heating fuel, e.g. to avoiding freezing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • B60K2015/03486—Fuel tanks characterised by the materials the tank or parts thereof are essentially made from
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/10—Road Vehicles
    • B60Y2200/14—Trucks; Load vehicles, Busses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2306/00—Other features of vehicle sub-units
    • B60Y2306/05—Cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2410/00—Constructional features of vehicle sub-units
    • B60Y2410/10—Housings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2410/00—Constructional features of vehicle sub-units
    • B60Y2410/114—Shields, e.g. for heat protection

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle with at least one container having a container wall for an in particular gaseous energy carrier, with a channel arrangement having a plurality of channels for receiving a heat transfer medium being arranged in the region of at least one container wall.
  • the invention also relates to a method for operating this motor vehicle.
  • US 2016/039279 A1 describes a fuel tank for a vehicle, with a pipe arrangement in an insulating sleeve being provided on an upper or lower tank wall of the fuel tank to cool the fuel. This is intended to reduce emissions from fuel vapors.
  • Containers for gaseous energy carriers are often made of carbon fiber reinforced plastic and are potentially at risk from UV rays and mechanical damage, such as stone chips.
  • container positions between the front and rear axles are often preferred, which have the lowest risk of destruction and damage in the event of an accident.
  • the container walls are sometimes directly exposed to the sun's rays and are therefore at risk from UV rays.
  • the containers are subject to thermal cycling due to the filling and dispensing of H2, which affects the service life of components.
  • the temperature of the energy carrier should be kept within a temperature window that is optimal for storage.
  • the object of the invention is to ensure effective protection of the loading container from UV rays and mechanical damage in a simple manner and at the same time to enable thermal conditioning of the container.
  • the container wall has a protective jacket at least in sections and/or is surrounded by a protective jacket, with the channel arrangement being integrated into the protective jacket, preferably being formed therein.
  • the container consists at least partially of carbon fiber reinforced plastic. Provision is preferably made for the container wall surrounded by the protective jacket to be formed at least partially by a preferably cylindrical jacket which is configured parallel to a longitudinal axis of the container.
  • the protective casing consists of a flexible and resistant material, preferably synthetic rubber, in particular EPDM (ethylene-propylene-diene rubber).
  • the protective jacket borders directly or indirectly on the outer surface of the container wall and is formed by a part that is separate from the container wall. If necessary, a heat transfer layer can be arranged between the protective jacket and the outer surface of the container wall, which layer enables better heat transfer between the container wall and the protective jacket.
  • the channel arrangement has a multiplicity of channels arranged parallel to one another, with the channels preferably being formed essentially parallel to the longitudinal axis of the container.
  • the channel arrangement is flow-connected to a circuit for the heat transfer medium, the circuit having at least one pump and at least one heat exchanger having a primary side and a secondary side, the primary side of the heat exchanger being connected to the circuit . It is preferably provided that the secondary side of the heat exchanger is connected to the vehicle cooling system of the vehicle.
  • the temperature of the heat transfer medium can be regulated or controlled by a temperature control device.
  • the temperature of the container can thus be controlled via the channel arrangement where - in the case of cooling the container - the heat transfer medium, preferably via a heat exchanger, is cooled by a heat sink and/or - in the case of heating of the container - the heat transfer medium, preferably via a heat exchanger, by a heat source is heated, preferably the heat sink and / or the heat source is formed by the vehicle cooling system.
  • a simple embodiment variant of the invention provides that the protective jacket is formed by a tube mat.
  • the protective jacket has an uneven outer surface, the uneven surface having elevations in the area of the channels and depressions in the area between adjacent channels.
  • the protective jacket has at least one heat-conducting profile, preferably made of aluminum or an aluminum alloy, with at least one channel of the channel arrangement being arranged in the heat-conducting profile.
  • the heat-conducting profile offers protection against UV rays and mechanical damage and at the same time enables the container to be temperature-controlled.
  • At least one heat-conducting profile has cooling fins radially outside the channel in relation to the longitudinal axis of the container.
  • the protective jacket has at least two heat-conducting profiles, with a filling segment preferably made of a flexible material being arranged between at least two adjacent heat-conducting profiles. Thanks to the filling segment, the protective jacket can be used flexibly for containers with different diameters.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle according to the invention in an embodiment variant according to the invention in a side view
  • FIG. 2 shows a container of this motor vehicle in a first embodiment according to the invention, in a section along the line III-III in FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a container of this motor vehicle in a second embodiment according to the invention in a section analogous to FIG. 2;
  • Fig. 4 shows detail IV of this container; 5 and 6 the motor vehicle in a further side view,
  • Fig. 7 shows a circuit for the heat transfer medium including temperature control device of the motor vehicle.
  • FIG 8 shows a temperature profile of a container filled with hydrogen.
  • a motor vehicle 1 designed, for example, as a fuel cell-operated electric truck, with a container 4 arranged between a front axle 2 and a rear axle 3 for a gaseous energy carrier, for example hydrogen.
  • the hydrogen is used, for example, to feed at least one fuel cell (not shown) to provide electrical drive energy for the motor vehicle 1.
  • the container 4 consists, for example, of carbon-fiber-reinforced plastic.
  • the container 4 which is cylindrical in shape in the exemplary embodiments, has a container wall 40 with a cylindrical jacket 41 and dome-shaped end regions 42 , 43 . Following the end portions 42, 43 of the container 4 are mechanical protection devices 44, 45 provided as impact protection. Reference numerals 46, 47 are shown in FIG. 3 as fastening devices for fastening the container 4 to the motor vehicle 1.
  • the container wall 40 is surrounded by a protective jacket 5, wherein a channel arrangement 50 is integrated into the protective jacket 5.
  • the channel arrangement 50 has a number of parallel channels 51 which are integrated into the protective casing 5, for example formed therein.
  • the channels 51 are arranged essentially parallel to the longitudinal axis 4a of the container 4
  • the shell 41 of the container 4 and the protective shell 5 are formed by separate parts.
  • the protective jacket 5 is applied to the mounting structure of the motor vehicle 1 on the container 4 before assembly via the Befest onlysvorrich lines 46, 47, for example wrapped over the container 4.
  • the protective jacket 5 is formed by a tube mat and consists of a flexible and durable material such as EPDM (ethylene propylene diene rubber).
  • the protective jacket 5 has an uneven outer surface, as can be seen from FIG.
  • the uneven surface is formed with elevations 52 in the area of the channels 51 and depressions 53 in the area between adjacent channels 51 .
  • the elevations 52 and depressions 53 increase the surface area and thus contribute to the temperature control of the container 4 .
  • a heat transfer layer 6 is located between the jacket 41 of the container 4 and the protective jacket 5.
  • the protective jacket 5 has a number of heat-conducting profiles 54 distributed over the circumference of the jacket 41 of the container 4 and made of a material with high thermal conductivity. for example, made of aluminum or an aluminum alloy, in which parallel to the longitudinal axis 4a of the container 4 oriented channels 51 are formed.
  • the filling segments 55 Arranged between two adjacent heat-conducting profiles 54 are flexible, expandable filling segments 55 made of durable, waterproof insulation layers, which are made of rubber or EPDM, for example.
  • the filling segments 55 offer thermal insulation around the container 4 to the environment.
  • the filler segments 55 are attached to the heat-conducting profiles 54, e.g. with adhesive 55a or other mechanical elements such as rivets or the like.
  • the filling segments 55 are movably mounted in order to allow different sized radii. As a result, on the one hand, the same protection can be guaranteed for containers 4 of different diameters.
  • the flexible filling segments 55 make it possible to compensate for the expansion and contraction movements of the container 4 during refueling and emptying processes, and still achieve good heat transfer through the metal heat-conducting profiles 54 .
  • Both the filling segments 55 and the heat-conducting profile 54 protect the jacket 41 of the container 4 from UV radiation 7a and from mechanical effects, such as stone chips 7b.
  • An expandable heat transfer layer 6 with high thermal conductivity is arranged between the jacket 41 of the container 4 and the heat conducting profiles 54 and the filling segments 55 .
  • the heat transfer layer 6 conducts the heat between the heat conducting profiles 54 and the jacket 41 of the container 4. Because of their high thermal conductivity, graphene plates, for example, are particularly well suited as a material for the heat transfer layer 6. This enables an almost uniform distribution of heat, with only a few heat-conducting profiles 54 for the heat transfer and the channels 51 being necessary.
  • Each heat-conducting profile 54 has two contact points 56 radially inside the channel 51, which make it possible to attach the heat-conducting profile 54 to containers 4 with different radii. This allows for great modularity without changing the Shape and tool of the thermally conductive profile 54.
  • the contact surface of the support points 56 can be enlarged with a thermally conductive paste, which is applied before assembly.
  • Each heat-conducting profile 54 has heat-conducting bridges 57 between an inner region 54i and an outer region 54a of the heat-conducting profile 54 on both sides of each channel 51 .
  • the cross section of the thermally conductive bridges 57 is made as small as possible in order to keep the heat transfer between the inner area 54i and the outer area 54a as low as possible and thus to control the heat transfer to the heat transfer medium flowing through the channels 51 in a targeted manner. Since water-based liquids have low heat transfer conductivity, minimizing the thermal bridges 57 acts as a partial thermal insulation between the container 4 and the environment. This enables a lower temperature level to be stored in container 4, which can be used in peak demand situations.
  • Another way to increase the conductivity between the heat transfer layer 6 and the heat conducting profiles 54 is to apply an additional heat transfer layer 60, for example in the form of a cylinder segment located between the heat conducting profile 54 and the heat transfer layer 6.
  • the additional heat transfer layer 60 enables a particularly high heat transfer performance and thus a selective execution of the channel arrangement and thus a saving in line length and pump output.
  • cooling ribs 58 with elevations 52 and depressions 53 are arranged radially outside of the channels 51, which are formed into the heat-conducting profile 54, for example.
  • the cooling fins 58 increase the total surface area to the environment and thus improve the heat transfer by convection.
  • the channels 51 can have a complex cross-sectional profile that deviates from the circular shape.
  • the channels 51 are flat, for example elliptical, with the extension in the radial direction--in relation to the longitudinal axis 4a of the container 4--is less than in the circumferential direction in order.
  • the system is not integrally connected to the container 4, but is first provided with the heat transfer layer 6, and then the connected heat-conducting profile 54 and filling segments 55 are attached.
  • the execution of the heat-conducting profile 54 with large contact surfaces to the environment, as well as to the jacket 41 of the container 4 allows temperature control the heat transfer medium, and to the same extent an insulation through the small cross-section thermally conductive bridges 57 and the heat transfer medium.
  • the protective jacket 5 permanently protects the container 4 from UV radiation indicated by the arrows 7a and stone chips 7b in FIGS. 1, 5 and 6 and contains a pipeline system 80 formed at least partially by the channels 51 within the same structure , Which is part of a circuit 8 for a heat transfer medium.
  • the closed circuit 8 has at least one pump 81 for the coolant and at least one heat exchanger 82 .
  • the piping system 80 is filled with the heat transfer medium formed by a cooling liquid, which is circulated by the pump 81 .
  • the heat exchanger 82 has a primary side 821 and a secondary side 822, the primary side 821 of the heat exchanger 82 being connected to the circuit 8 and the secondary side 822 of the heat exchanger 82 being connected to the vehicle cooling system 9 (FIG. 6, FIG. 7).
  • the temperature of the heat transfer medium can be regulated or controlled by means of a temperature control device 10 .
  • the thermal system of the tank 4 formed by the circuit 8 performs the following main functions:
  • the heat exchange can also be reversed, for example while filling the lens of the container 4.
  • the temperature of the container 4 can be lowered by the vehicle cooling system 9, whereby the thermal stresses on the components of the container 4 are reduced can, which has an advantageous effect on their service life.
  • the thermal system of the container 4 acts as a thermal cooling body around the container 4 due to the large surface, whereby the thermal cooling performance of the vehicle cooling system 9 can be supported.
  • FIG. 8 shows, for example, the profile of the container temperature T plotted over time t for various operating phases of the container 4, namely for one Filling phase A, a storage phase B and an emptying phase C of the container age 4.
  • a defined limit temperature T G there is a risk that a defined limit temperature T G will be exceeded.
  • the emptying phase C there can be a sharp drop in temperature.
  • the temperature of the heat transfer medium is controlled by the temperature control device 10 of the motor vehicle 1.
  • the heat exchange can be reversed depending on the temperature level of the vehicle cooling system 9.
  • the container temperature T can be lowered by the temperature control device 10 and the overall load on the components of the container 4 can thus be reduced, which has an advantageous effect on the life cycles of the components.
  • the thermal system and the temperature control device 10 can be used to pre-cool the container 4 in advance in order to prevent the defined upper temperature limit T G from being reached or exceeded. An improved filling process can be realized with this functionality.
  • At least one temperature sensor 11 is provided, for example in the area of the channel arrangement 50, which is connected to the temperature control device 10.
  • the circuit 8 and/or the vehicle cooling system 9 is controlled or regulated via flow control valves 83, 91 of the circuit 8 and/or the vehicle cooling system 9, which are connected to the temperature control device 19, and/or via the regulation of the speed of the pump 81 (Fig. 7).
  • the temperature of the container 4 can thus be controlled via the channel arrangement 50, with the heat transfer medium being cooled via the heat exchanger 82 by a heat sink if cooling of the container 4 is intended, and the heat transfer medium being cooled if the container 4 is to be heated the heat exchanger 82 is heated by a heat source.
  • the heat sink and the heat source are equally formed by the vehicle cooling system 9, the temperature of which is adjusted depending on the requirement in an appro priate manner by thermal connection with heat generators - for example with fuel cells - or cooling devices - for example a vehicle cooler.
  • the protective jacket 5 having the channel arrangement 50 it is thus possible to achieve a low temperature level when emptying the container 4 (for example in the case of high fuel cell performance with increased cooling requirements). enable by exploiting synergies between the thermal system of the container 4 and the vehicle cooling system 9; to provide effective protection against UV and stone chips; carry out a controlled thermal management, in particular when filling and emptying, of the container 4; to improve the cooling of the vehicle cooling system 9 through the high surface area of the protective jacket 5, which at constant ferry operation contributes to the cooling capacity of the vehicle and acts as a heat sink; In contrast to an additional cooler, the cooling capacity can be increased without negatively influencing the drag coefficient.
  • the thermal system of the container 4 supplements the conventional vehicle cooling system 9 and enables the capacity of the conventional vehicle cooling system 9 to be expanded.
  • the cooling of the vehicle cooling system 9 can thus be supported, particularly during peak loads.
  • the invention is not limited to the transport of Fh and can also be used for the transport of other gases such as methane, etc.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug (1) mit zumindest einem eine Behälterwand (40) aufweisenden Behälter (4) für einen insbesondere gasförmigen Energieträger, wobei im Bereich zumindest einer Behälterwand (40) eine Kanalanordnung (50) mit mehreren Kanälen (51) zur Aufnahme eines Wärmeübertragungsmediums angeordnet ist. Um auf einfache Weise einen effektiven Schutz des Behälters (4) vor UV-Strahlen und mechanischer Beschädigung zu gewährleisten und eine thermische Konditionierung des Behälters (4) zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass die Behälterwand (40) zumindest abschnittsweise einen Schutzmantel (5) aufweist und/oder von einem Schutzmantel (5) umgeben ist, wobei die Kanalanordnung (50) in den Schutzmantel (5) integriert, vorzugsweise eingeformt ist.

Description

Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem eine Behälterwand aufweisenden Behälter für einen insbesondere gasförmigen Energieträger, wobei im Bereich zumindest einer Behälterwand eine Kanalanordnung mit mehreren Ka nälen zur Aufnahme eines Wärmeübertragungsmediums angeordnet ist. Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben dieses Kraftfahrzeuges.
Die US 2016/039279 Al beschreibt einen Kraftstoffbehälter für ein Fahrzeug, wobei zur Kühlung des Kraftstoffes eine Rohranordnung in einer Isolierhülle an einer oberen oder unteren Behälterwand des Kraftstoffbehälters vorgesehen ist. Dadurch sollen die Emissionen durch Kraftstoffdämpfe vermindert werden.
Behälter für gasförmige Energieträger, beispielsweise Wasserstoff, bestehen häu fig aus kohlefaserverstärkten Kunststoff und sind potenziell gefährdet durch UV- Strahlen und mechanische Beschädigungen, beispielsweise Steinschlag. Insbeson dere bei Wasserstoffbetriebenen Lastkraftfahrzeugen werden oft Behälterpositio nen zwischen der Vorder- und der Hinterachse bevorzugt, welche im Falle eines Unfalles das geringste Risiko vor Zerstörung und Beschädigung aufweisen. Aller dings sind die Behälterwände mitunter den Sonnenstrahlen direkt ausgesetzt und somit durch UV-Strahlen gefährdet. Außerdem sind die Behälter durch die Befül lung und Abgabe von H2 thermischen Zyklen ausgesetzt, was die Lebensdauer von Komponenten beeinträchtigt.
Zudem sollte die Temperatur des Energieträgers innerhalb eines für die Speiche rung optimalen Temperaturfensters gehalten werden.
Aufgabe der Erfindung ist es auf einfache Weise einen effektiven Schutz des Be hälters vor UV-Strahlen und mechanischer Beschädigung zu gewährleisten und gleichzeitig eine thermische Konditionierung des Behälters zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Behälterwand zumindest abschnittsweise einen Schutzmantel aufweist und/oder von einem Schutzmantel umgeben ist, wobei die Kanalanordnung in den Schutzmantel integriert, vorzugs weise eingeformt ist.
In einer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Behälter zumindest teilweise aus kohlefaserverstärktem Kunststoff besteht. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die vom Schutzmantel umgebende Behälter wand zumindest teilweise durch einen parallel zu einer Längsachse des Behälters ausgebildeten, vorzugsweise zylindrischen Mantel gebildet ist.
In einer besonders robusten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schutzmantel aus flexiblem und widerstandsfähigem Material, vorzugs weise aus Synthesekautschuk, insbesondere EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kaut- schuk) besteht.
Da sich der Behälter in der Befestigungsstruktur bewegen kann, muss in der Regel bei bekannten Behältern ein Mindestabstand zu umgebenden Bauteilen eingehal ten werden. Dies gilt insbesondere für mechanische Schutzstrukturen oder UV- Schutzstrukturen. Für fahrzeugseitige Befestigungs- und/oder Schutzstrukturen bedeutete dies bisher, dass ein größerer Bauraum zur Verfügung gestellt werden muss, um einen direkten Kontakt zwischen Behälter und Befestigungs- und/oder Schutzstrukturen zu vermeiden.
Durch die erfindungsgemäße Integration des Schutzes am Behälter entfällt dieses Vorhalten des Abstandes in vielen Bereichen.
In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schutzmantel direkt oder indirekt an die Außenfläche der Behälterwand grenzt und durch einen von der Behälterwand getrennten Teil gebildet ist. Zwischen dem Schutzmantel und der Außenfläche der Behälterwand kann gegebenenfalls eine Wärmeübertra gungsschicht angeordnet sein, welche einen besser Wärmeübergang zwischen der Behälterwand und dem Schutzmantel ermöglicht.
Um eine gleichmäßige thermische Konditionierung zu ermöglichen ist es vorteil haft, wenn die Kanalanordnung eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Kanälen aufweist, wobei vorzugsweise die Kanäle im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Behälters ausgebildet sind.
Eine effektive Wärmeab- oder zufuhr ist möglich, wenn die Kanalanordnung mit einem Kreislauf für das Wärmeübertragungsmedium strömungsverbunden ist, wobei der Kreislauf zumindest eine Pumpe und zumindest einen eine Primärseite und eine Sekundärseite aufweisenden Wärmetauscher aufweist, wobei die Primär seite des Wärmetauschers mit dem Kreislauf verbunden ist. Vorzugsweise ist vor gesehen, dass die Sekundärseite des Wärmetauschers an das Fahrzeugkühlsystem des Fahrzeuges angeschlossen ist.
In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Temperatur des Wärmeüberträgermediums durch eine Temperatursteuereinrichtung regelbar oder steuerbar ist. Somit kann der Behälter über die Kanalanordnung temperiert werden, wobei - im Falle einer Kühlung des Behälters - das Wärmeübertragungs medium, vorzugsweise über einen Wärmetauscher, durch eine Wärmesenke ge kühlt wird und/oder -im Falle einer Erwärmung des Behälters - das Wärmeüber tragungsmedium, vorzugsweise über einen Wärmetauscher, durch eine Wärme quelle erwärmt wird, wobei vorzugsweise die Wärmesenke und/oder die Wärme quelle durch das Fahrzeugkühlsystem gebildet wird.
Eine einfache Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass der Schutzmantel durch eine Rohrmatte gebildet. Vorzugsweise weist der Schutzmantel eine un ebene äußere Oberfläche auf, wobei die unebene Oberfläche Erhebungen im Be reich der Kanäle und Senken im Bereich zwischen benachbarten Kanälen aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schutz mantel zumindest ein Wärmeleitprofil, vorzugsweise aus Aluminium oder einer Alu miniumlegierung, aufweist, wobei in dem Wärmeleitprofil zumindest ein Kanal der Kanalanordnung angeordnet ist. Das Wärmeleitprofil bietet Schutz vor UV-Strahlen und mechanischen Beschädigungen und ermöglicht gleichzeitig eine Temperierung des Behälters.
Um einen hohen Wärmeaustausch mit der Umgebung zu ermöglichen, ist es vor teilhaft, wenn zumindest ein Wärmeleitprofil - in Bezug auf die Längsachse des Behälters - radial außerhalb des Kanals Kühlrippen aufweist.
In weiterer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schutzmantel zu mindest zwei Wärmeleitprofile aufweist, wobei zwischen zumindest zwei benach barten Wärmeleitprofilen ein vorzugsweise aus einem flexiblen Material bestehen des Füllsegment angeordnet ist. Durch das Füllsegment kann der Schutzmantel flexibel für Behälter mit verschiedenen Durchmessern eingesetzt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Figuren dargestellten nicht einschränkenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. Darin zeigen schematisch:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug in einer erfindungsgemäßen Ausführungsvariante in einer Seitenansicht;
Fig. 2 einen Behälter dieses Kraftfahrzeuges in einer ersten erfindungsge mäßen Ausführungsvariante in einem Schnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 1;
Fig. 3 einen Behälter dieses Kraftfahrzeuges in einer zweiten erfindungs gemäßen Ausführungsvariante in einem Schnitt analog zu Fig. 2;
Fig. 4 das Detail IV dieses Behälters; Fig. 5 und Fig. 6 das Kraftfahrzeug in einer weiteren Seitenansicht,
Fig. 7 einen Kreislauf für das Wärmeüberträgermedium samt Temperatur steuereinrichtung des Kraftfahrzeuges; und
Fig. 8 einen Temperaturverlauf eines mit Wasserstoff gefüllten Behälters.
Die Fig. 1, Fig. 5 und Fig. 6 zeigen ein beispielsweise als brennstoffzellenbetriebe nes Elektro-Lastkraftfahrzeug ausgebildetes Kraftfahrzeug 1 mit einem zwischen einer Vorderachse 2 und einer Hinterachse 3 angeordneten Behälter 4 für einen gasförmigen Energieträger, beispielsweise Wasserstoff. Der Wasserstoff dient bei spielsweise zur Speisung zumindest einer nicht weiter dargestellten Brennstoffzelle zur Bereitstellung von elektrischer Antriebsenergie für das Kraftfahrzeug 1. Der Behälter 4 besteht beispielsweise aus kohlefaserverstärktem Kunststoff. Der in den Ausführungsbeispielen zylindrisch geformte Behälter 4 weist eine Behälterwand 40 mit einem zylindrischen Mantel 41 und kalottenförmigen Endbereichen 42, 43 auf. Anschließend an die Endbereiche 42, 43 des Behälters 4 sind mechanische Schutz vorrichtungen 44, 45 als Prallschutz vorgesehen. Mit Bezugszeichen 46, 47 sind in Fig. 3 Befestigungsvorrichtungen zur Befestigung des Behälters 4 am Kraftfahr zeug 1 bezeichnet.
Zumindest im Bereich des zylindrischen Mantels 41 ist die Behälterwand 40 von einem Schutzmantel 5 umgeben, wobei in den Schutzmantel 5 eine Kanalanord nung 50 integriert ist. Die Kanalanordnung 50 weist eine Anzahl an parallelen Ka nälen 51 auf, welche in den Schutzmantel 5 integriert, beispielsweise eingeformt sind. Die Kanäle 51 sind im Wesentlichen parallel zur Längsachse 4a des Behälters 4 angeordnet
Der Mantel 41 des Behälters 4 und der Schutzmantel 5 sind durch separate Teile gebildet. Der Schutzmantel 5 wird vor der Montage über die Befestigungsvorrich tungen 46, 47 an der Befestigungsstruktur des Kraftfahrzeuges 1 am Behälter 4 aufgebracht, beispielsweise über den Behälter 4 gewickelt.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsvariante ist der Schutzmantel 5 durch eine Rohrmatte gebildet und besteht aus flexiblem und widerstandsfähigem Mate rial, beispielsweise EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk). Der Schutzmantel 5 weist eine unebene äußere Oberfläche auf, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Die un ebene Oberfläche ist mit Erhebungen 52 im Bereich der Kanäle 51 und Senken 53 im Bereich zwischen benachbarten Kanälen 51 ausgebildet. Die Erhebungen 52 und Senken 53 bewirken eine Oberflächenvergrößerung und tragen somit zurTem- perierung des Behälters 4 bei. Zwischen dem Mantel 41 des Behälters 4 und dem Schutzmantel 5 befindet sich eine Wärmeübertragungsschicht 6.
Die Fig. 3 und Fig. 4 zeigen eine weitere Ausführungsvariante bei der der Schutz mantel 5 mehrteilig ausgeführt ist, Der Schutzmantel 5 weist eine Anzahl von über den Umfang des Mantels 41 des Behälters 4 verteilt angeordnete Wärmeleitprofile 54 aus einem Material mit hoher thermischer Leitfähigkeit, beispielsweise aus Alu minium oder einer Aluminiumlegierung auf, in welches parallel zur Längsachse 4a des Behälters 4 orientierte Kanäle 51 eingeformt sind.
Zwischen zwei benachbarten Wärmeleitprofilen 54 sind flexible expandierbare Füllsegmente 55 aus beständigen wasserdichten Isolationsschichten angeordnet, welche beispielsweise aus Gummi oder EPDM bestehen. Die Füllsegmente 55 bie ten eine Wärmedämmung rund um den Behälter 4 zur Umgebung hin. Die Fül lersegmente 55 werden an den Wärmeleitprofilen 54 befestigt, z.B. mit Klebstoff 55a oder weiteren mechanischen Elementen wie Nieten oder dergleichen. Die Füllsegmente 55 sind beweglich angebracht, um verschieden große Radien zu er möglichen. Dadurch kann für Behälter 4 unterschiedlicher Durchmesser einerseits derselbe Schutz gewährleistet werden. Andererseits ist es durch die flexiblen Füllsegmente 55 möglich, die Expansion- und Kontraktionsbewegungen des Behäl ters 4 bei Betankungs- und Entleerungsvorgängen zu kompensieren, und dennoch eine gute Wärmeübertragung durch die metallischen Wärmeleitprofile 54 zu errei chen.
Sowohl die Füllsegmente 55 als auch das Wärmeleitprofil 54 schützen den Mantel 41 des Behälters 4 vor UV-Strahlung 7a sowie vor mechanischen Einwirkungen, wie Steinschlag 7b.
Zwischen dem Mantel 41 des Behälters 4 und den Wärmeleitprofilen 54 und den Füllsegmenten 55 ist eine expandierbare Wärmeübertragungsschicht 6 mit hoher Wärmeleitfähigkeit angeordnet. Die Wärmeübertragungsschicht 6 leitet die Wärme zwischen den Wärmeleitprofilen 54 und dem Mantel 41 des Behälters 4. Wegen ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit sind beispielsweise Graphenplatten besonders gut als Material für die Wärmeübertragungsschicht 6 geeignet. Dies ermöglicht eine nahezu gleichmäßige Wärmeverteilung, wobei nur wenige Wärmeleitprofile 54 für die Wärmeübertragung und die Kanäle 51 notwendig sind.
Jedes Wärmeleitprofil 54 weist radial innerhalb des Kanals 51 zwei Auflagepunkte 56 auf, die es ermöglichen, das Wärmeleitprofil 54 an Behältern 4 mit unterschied lichen Radien anzubringen. Dies erlaubt eine große Modularität ohne Änderung der Form und des Werkzeugs des Wärmeleitprofiles 54. Die Kontaktfläche der Aufla gepunkte 56 kann gegebenenfalls mit einer Wärmeleitpaste vergrößert werden, die vor der Montage aufgetragen wird.
Beidseits jedes Kanals 51 weist jedes Wärmeleitprofil 54 Wärmeleitbrücken 57 zwischen einem inneren Bereich 54i und einem äußeren Bereich 54a des Wärme leitprofiles 54 auf. Der Querschnitt der Wärmeleitbrücken 57 wird möglichst klein ausgeführt, um die Wärmeübertragung zwischen dem inneren Bereich 54i und dem äußeren Bereich 54a möglichst gering zu halten und um somit die Wärmeübertra gung auf das durch die Kanäle 51 strömende Wärmeübertragungsmedium gezielt zu steuern. Da Flüssigkeiten auf Wasserbasis eine geringe Wärmeübertragungs leitfähigkeit haben, wirkt die Minimierung der Wärmeleitbrücken 57 wie eine teil weise Wärmeisolierung zwischen dem Behälter 4 und der Umgebung. Dies ermög licht die Speicherung eines niedrigeren Temperaturniveaus im Behälter 4, welches bei Spitzenbedarfssituationen genutzt werden kann.
Eine weitere Möglichkeit, die Leitfähigkeit zwischen der Wärmeübertragungs schicht 6 und den Wärmeleitprofilen 54 zu vergrößern, ist das Aufbringen einer zusätzlichen Wärmeübertragungsschicht 60, beispielsweise in der Form eines Zy lindersegmentes, das sich zwischen den dem Wärmeleitprofil 54 und der Wärme übertragungsschicht 6 befindet. Die zusätzliche Wärmeübertragungsschicht 60 er möglicht eine besonders hohe Wärmeübertragungsleistung und dadurch eine punktuelle Ausführung der Kanalanordnung und somit eine Einsparung an Lei tungslänge und Pumpenleistung.
In Bezug auf die Längsachse 4a des Behälters 4 sind radial außerhalb der Kanäle 51 Kühlrippen 58 mit Erhebungen 52 und Vertiefungen 53 angeordnet, welche beispielsweise in das Wärmeleitprofil 54 eingeformt sind. Die Kühlrippen 58 ver größern die Gesamtoberfläche zur Umgebung und verbessern damit die Wärme übertragung durch Konvektion.
Die Kanäle 51 können ein von der Kreisform abweichendes komplexes Quer schnittsprofil aufweisen. Im Ausführungsbeispiel sind die Kanäle 51 flach, bei spielsweise elliptisch ausgebildet, wobei die Erstreckung in radialer Richtung - in Bezug auf die Längsachse 4a des Behälters 4 betrachtet - geringer ist als in Um fangsrichtung.
Das System ist nicht integral mit dem Behälter 4 verbunden, sondern wird zuerst mit dem Wärmeübertragungsschicht 6 versehen, und dann werden die verbunde nen Wärmeleitprofil 54 und Füllsegmente 55 befestigt.
Die Ausführung der Wärmeleitprofil 54 mit großen Kontaktflächen zur Umwelt, als auch zum Mantel 41 des Behälters 4 ermöglicht eine Temperatursteuerung durch das Wärmeübertragungsmedium, sowie in gleichem Maße eine Isolation durch die einen kleinen Querschnitt aufweisenden Wärmeleitbrücken 57 und das Wärme übertragungsmedium.
Der Schutzmantel 5 schützt den Behälter 4 dauerhaft vor in den Fig. 1, Fig. 5 und Fig. 6 mit den Pfeilen 7a angedeuteter UV-Strahlung und Steinschlag 7b und ent hält ein zumindest teilweise durch die Kanäle 51 gebildetes Rohrleitungssystem 80 innerhalb der gleichen Struktur, welches Teil eines Kreislaufes 8 für ein Wärme übertragungsmedium ist. Der geschlossene Kreislauf 8 weist zumindest eine Pumpe 81 für das Kühlmittel und mindestens einen Wärmetauscher 82 auf.
Das Rohrleitungssystem 80 ist mit dem durch eine Kühlflüssigkeit gebildeten Wär meübertragungsmedium gefüllt, das von der Pumpe 81 umgewälzt wird. Der Wär metauscher 82 weist eine Primärseite 821 und eine Sekundärseite 822 auf, wobei die Primärseite 821 des Wärmetauscher 82 an den Kreislauf 8 und die Sekundär seite 822 des Wärmetauschers 82 an das Fahrzeugkühlsystem 9 angeschlossen ist (Fig. 6, Fig. 7).
Mittels einer Temperatursteuereinrichtung 10 kann die Temperatur des Wärme überträgermediums geregelt oder gesteuert werden.
Das durch den Kreislauf 8 gebildete thermische System des Behälters 4 erfüllt folgende Hauptfunktionen:
• Bereitstellung eines niedrigeren Temperaturniveaus für das Fahrzeugkühl system 9 durch das potenziell niedrigere Temperaturniveau des Behälters 4 aufgrund der Freisetzung von H2 während der Fahrt.
• Abhängig vom Temperaturniveau des Fahrzeugkühlsystems 9 kann der Wärmeaustausch auch umgekehrt werden, beispielsweise während des Fül lens des Behälters 4. Dabei kann die Temperatur des Behälters 4 durch das Fahrzeugkühlsystem 9 gesenkt werden, wodurch die thermischen Spannun gen auf die Komponenten des Behälters 4 reduziert werden können, was sich vorteilhaft auf deren Lebensdauer auswirkt.
• Weiters fungiert das thermische System des Behälters 4 durch die große Oberfläche als thermischer Kühlkörper rund um den Behälter 4, wodurch die thermische Abkühlleistung des Fahrzeugkühlsystems 9 unterstützt werden kann.
Fig. 8 zeigt beispielsweise den Verlauf der Behältertemperatur T über der Zeit t aufgetragen für verschiedene Betriebsphasen des Behälters 4, nämlich für eine Füllungsphase A, eine Speicherphase B und eine Entleerungsphase C des Behäl ters 4. Während der Füllungsphase A besteht die Gefahr, dass eine definierte Grenztemperatur TG überschritten wird. In der Entleerungsphase C kann es zu einem starken Temperaturabfall kommen.
Die Temperatur des Wärmeüberträgermediums wird durch die Temperatursteuer einrichtung 10 des Kraftfahrzeuges 1 gesteuert.
Abhängig vom Zustand und den Betriebsphasen des Behälters 4 kann je nach Tem peraturniveau des Fahrzeugkühlsystems 9 der Wärmeaustausch umgekehrt wer den. In diesem Fall, zum Beispiel während der Füllungsphase A des Behälters 4, kann die Behältertemperatur T durch die Temperatursteuereinrichtung 10 gesenkt werden und so die Gesamtbelastung der Komponenten des Behälters 4 reduziert werden, was sich vorteilhaft auf die Lebenszyklen der Komponenten auswirkt. Wei terhin kann mit dem thermischen System und der Temperatursteuereinrichtung 10 eine vorausschauende Vorkühlung des Behälters 4 erfolgen, um zu vermeiden, dass die definierte Temperaturobergrenze TG erreicht oder überschritten wird. Mit dieser Funktionalität kann ein verbesserter Befüllvorgang verwirklicht werden.
Zur Überwachung der Temperatur des Behälters 4 ist zumindest ein Temperatur sensor 11 beispielsweise im Bereich der Kanalanordnung 50 vorgesehen, welcher mit der Temperatursteuereinrichtung 10 verbunden ist. Die Steuerung bzw. Rege lung des Kreislaufes 8 und/oder des Fahrzeugkühlsystems 9 erfolgt über mit der Temperatursteuereinrichtung 19 verbundene Durchflusssteuerventile 83, 91 des Kreislaufes 8 und/oder des Fahrzeugkühlsystems 9, und/oder über die Regelung der Drehzahl der Pumpe 81 (Fig. 7).
Der Behälter 4 kann somit über die Kanalanordnung 50 temperiert werden, wobei - im Falle einer beabsichtigten Kühlung des Behälters 4 - das Wärmeübertragungs medium über den Wärmetauscher 82 durch eine Wärmesenke gekühlt wird und - im Falle einer beabsichtigten Erwärmung des Behälters 4 - das Wärmeübertra gungsmedium über den Wärmetauscher 82 durch eine Wärmequelle erwärmt wird. Die Wärmesenke und die Wärmequelle werden dabei gleichermaßen durch das Fahrzeugkühlsystem 9 gebildet, dessen Temperatur je nach Anforderung in geeig neter Weise durch thermisches Verbinden mit Wärmeerzeugern - beispielsweise mit Brennstoffzellen - oder Kühleinrichtungen - beispielsweise einem Fahrzeug kühler - eingestellt wird.
Mit dem die Kanalanordnung 50 aufweisenden Schutzmantel 5 ist es somit möglich ein niedriges Temperaturniveau beim Entleeren des Behälters 4 (zum Bei spiel bei hoher Brennstoffzellenleistung mit gesteigertem Kühlbedarf) zu ermöglichen, indem Synergien zwischen dem thermischen System des Behälters 4 und dem Fahrzeugkühlsystem 9 genutzt werden; einen effektiven Schutz vor UV und Steinschlag bereitzustellen; ein kontrolliertes Thermomanagement, insbesondere beim Befüllen und Entleeren, des Behälters 4 durchzuführen; die Kühlung des Fahrzeugkühlsystems 9 durch den hoher Oberflächenan teil des Schutzmantels 5 zu verbessern, welcher bei konstantem Fährbe trieb zur Kühlleistung des Fahrzeugs beiträgt und als Wärmesenke wirkt; im Gegensatz zu einem zusätzlichen Kühler kann ohne negative Beein flussung des Luftwiderstandsbeiwert die Kühlleistung erhöht werden.
Das thermische System des Behälters 4 ergänzt das herkömmliche Fahrzeugkühl system 9 und ermöglicht eine Kapazitätserweiterung des herkömmlichen Fahr zeugkühlsystems 9. Somit kann die Kühlung des Fahrzeugkühlsystems 9 insbe sondere bei Spitzenbelastungen unterstützt werden.
Die Erfindung ist nicht auf den Transport von Fh beschränkt und kann auch für den Transport weiterer Gase wie Methan etc. verwendet werden.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Kraftfahrzeug (1) mit zumindest einem eine Behälterwand (40) aufweisenden Behälter (4) für einen insbesondere gasförmigen Energieträger, wobei im Be reich zumindest einer Behälterwand (40) eine Kanalanordnung (50) mit mehreren Kanälen (51) zur Aufnahme eines Wärmeübertragungsmediums angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälterwand (40) zu mindest abschnittsweise einen Schutzmantel (5) aufweist und/oder von einem Schutzmantel (5) umgeben ist, wobei die Kanalanordnung (50) in den Schutzmantel (5) integriert, vorzugsweise eingeformt ist.
2. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Schutzmantel (5) umgebende Behälterwand (40) zumindest teilweise durch einen parallel zu einer Längsachse (4a) des Behälters (4) ausgebildeten, vor zugsweise zylindrischen Mantel (41) gebildet ist.
3. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzmantel (5) zumindest teilweise aus flexiblem und widerstandsfähi gem Material, vorzugsweise aus Synthesekautschuk, insbesondere EPDM, be steht.
4. Kraftfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzmantel (5) direkt oder indirekt an die Außenfläche der Behälterwand (40) grenzt und durch zumindest einen von der Behälterwand (40) getrennten Teil gebildet ist.
5. Kraftfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalanordnung (50) eine Vielzahl an parallel zueinander an geordneten Kanälen (51) aufweist, wobei vorzugsweise die Kanäle (51) im Wesentlichen parallel zur Längsachse (4a) des Behälters (4) ausgebildet sind.
6. Kraftfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalanordnung (50) mit einem Kreislauf (8) für das Wärme übertragungsmedium strömungsverbunden ist, wobei der Kreislauf (8) zu mindest eine Pumpe (81) und zumindest einen eine Primärseite (821) und eine Sekundärseite (822) aufweisenden Wärmetauscher (82) aufweist, wobei die Primärseite (821) des Wärmetauschers (82) mit dem Kreislauf (8) ver bunden ist.
7. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Se kundärseite (822) des Wärmetauschers (82) an ein Fahrzeugkühlsystem (9) des Kraftfahrzeuges (1) angeschlossen ist.
8. Kraftfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Wärmeüberträgermediums durch eine Tempe ratursteuereinrichtung (10) regelbar oder steuerbar ist.
9. Kraftfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzmantel (5) zumindest ein Wärmeleitprofile (54), vor zugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, aufweist, wobei in jedem Wärmeleitprofil (54) zumindest ein Kanal (51) der Kanalanordnung (50) angeordnet ist.
10. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumin dest ein Wärmeleitprofil (54) - in Bezug auf die Längsachse (4a) des Behäl ters (4) - radial außerhalb des Kanals (51) Kühlrippen (58) aufweist.
11. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzmantel (5) zumindest zwei Wärmeleitprofile (54) aufweist, wobei zwischen zumindest zwei benachbarten Wärmeleitprofile (54) ein vorzugs weise aus einem flexiblen Material bestehendes Füllsegment (55) angeordnet ist.
12. Kraftfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzmantel (5) durch eine Rohrmatte gebildet ist.
13. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzmantel (5) eine unebene äußere Oberfläche aufweist, wobei die un ebene Oberfläche Erhebungen (52) im Bereich der Kanäle (51) und Senken (53) im Bereich zwischen benachbarten Kanälen (51) aufweist.
14. Kraftfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (4) zumindest teilweise aus kohlefaserverstärk tem Kunststoff besteht.
15. Kraftfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeüberträgermedium durch eine Kühlflüssigkeit ge bildet ist.
16. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges (1) nach einem der Ansprü che 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (4) über die Ka nalanordnung (50) temperiert wird, wobei - im Falle einer Kühlung des Be hälters (4) - das Wärmeübertragungsmedium, vorzugsweise über den Wär metauscher (82), durch eine Wärmesenke gekühlt wird und/oder -im Falle einer Erwärmung des Behälters (4) - das Wärmeübertragungsmedium, vor zugsweise über den Wärmetauscher (82), durch eine Wärmequelle erwärmt wird, wobei vorzugsweise die Wärmesenke und/oder die Wärmequelle durch das Fahrzeugkühlsystem (9) gebildet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Tempera tur des Wärmeüberträgermediums durch eine Temperatursteuereinrichtung (10) geregelt oder gesteuert wird.
2022 05 18 FU
EP22725352.3A 2021-05-18 2022-05-18 Kraftfahrzeug Pending EP4341117A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50389/2021A AT524865B1 (de) 2021-05-18 2021-05-18 Kraftfahrzeug
PCT/AT2022/060172 WO2022241496A1 (de) 2021-05-18 2022-05-18 Kraftfahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4341117A1 true EP4341117A1 (de) 2024-03-27

Family

ID=81846416

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22725352.3A Pending EP4341117A1 (de) 2021-05-18 2022-05-18 Kraftfahrzeug

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4341117A1 (de)
AT (1) AT524865B1 (de)
WO (1) WO2022241496A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011072313A1 (de) * 2009-12-17 2011-06-23 Alutech Gesellschaft M.B.H. Behältnis für fluide betriebsmittel eines kraftfahrzeuges
EP2354741A2 (de) * 2010-01-29 2011-08-10 Alutech Gesellschaft m.b.H. Behälter für fluide Betriebsmittel eines Kraftfahrzeugs

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100461150B1 (ko) * 2002-02-07 2004-12-13 현대자동차주식회사 연료전지 차량의 수소저장탱크 냉각시스템
JP2005238976A (ja) * 2004-02-26 2005-09-08 Toyota Motor Corp 燃料タンク
EP2497667B1 (de) * 2009-11-06 2016-12-14 Honda Motor Co., Ltd. Gastank
US9493051B2 (en) 2014-08-08 2016-11-15 Antwanette Bills Chilled vehicle fuel storage tank

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011072313A1 (de) * 2009-12-17 2011-06-23 Alutech Gesellschaft M.B.H. Behältnis für fluide betriebsmittel eines kraftfahrzeuges
EP2354741A2 (de) * 2010-01-29 2011-08-10 Alutech Gesellschaft m.b.H. Behälter für fluide Betriebsmittel eines Kraftfahrzeugs

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2022241496A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
AT524865B1 (de) 2022-10-15
WO2022241496A1 (de) 2022-11-24
AT524865A4 (de) 2022-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009024593B4 (de) Druckbehälter mit Druckentlastungsvorrichtung
EP2446492B1 (de) Vorrichtung zur spannungsversorgung eines kraftfahrzeugs mit einem kühlerblock
EP2864142A1 (de) Fahrzeug mit einer batterieanordnung
WO2013072093A1 (de) Batteriesystem mit einem temperierkörper enthaltend einen temperierkanal und einen bypass sowie kraftfahrzeug welches das batteriesystem enthält
DE102014206370A1 (de) Druckbehälter mit einem Innen- und einem Außenbehälter
DE102017005303B4 (de) Temperiersystem für ein Elektrofahrzeug
EP4096952B1 (de) Druckgasspeicheraufnahmevorrichtung für ein kraftfahrzeug
EP2096699A2 (de) Temperaturregelanlage für Brennstoffzellen und Verfahren zur Temperaturregelung von Brennstoffzellen
DE102011103984A1 (de) Kühlvorrichtung für eine Batterie
DE102017005313B4 (de) Energiespeicher und Kraftfahrzeug
EP2070806B1 (de) Kofferaufbau mit einem Fahrzeugdach
EP4341117A1 (de) Kraftfahrzeug
DE10242463B4 (de) Kälte-/Wärmespeicher für eine Klimaeinrichtung
DE102020126174A1 (de) Batteriesystem sowie Kraftfahrzeug und Verfahren zum Verspannen hierzu
AT521295B1 (de) Akkumulator
DE102010041698A1 (de) Batteriezelle, Batteriezellenmodul, Verfahren zur Beeinflussung der Temperatur von Batteriezellen und Kraftfahrzeug
WO2007068223A1 (de) Batteriehalter
EP3977533B1 (de) Fluidtemperierbare traktionsbatterie und batteriegehäuseanordnung mit durchführung für wärmeübertragungseinrichtung
DE102009000066A1 (de) Kühlung von Batteriezellen
EP1862651B1 (de) Isoliervorrichtung für ein, insbesondere von einem heißen Medium durchströmbares Maschinenelement
DE10039111B4 (de) Solarabsorber
DE102017010274A1 (de) Batterieanordnung für ein Fahrzeug
EP4163164B1 (de) Kühleinrichtung für eine bremse eines fahrzeugs
DE102022121853A1 (de) Fluidtemperierbare Traktionsbatterie
EP4640530A1 (de) Kühlvorrichtungsanordnung

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20231114

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

P01 Opt-out of the competence of the unified patent court (upc) registered

Effective date: 20240516

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20260310