KR20220133239A - 자동차용 가압 가스 탱크 수용 어셈블리 - Google Patents

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KR20220133239A
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헬러존 켐머
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 가압 가스 탱크(10)를 냉각하기 위한 자동차(100)용 가압 가스 탱크 수용 어셈블리(1)에 관한 것으로, 가압 가스 탱크 수용 어셈블리(1)는:
a) 가압 가스 탱크(10)를 수용하기 위한 복수의 채널형 수용면(22)을 갖는 본체(20); -상기 본체(20)는 열전도성이고, 자동차(100)의 차체(120)의 상대 장착 계면(126)상에 배치하기 위한 장착 계면(26)을 가지며, 상기 본체(20)는 차체(120)와의 열 소통 연결(thermally communicating connection)을 위한 열전도면(24)을 가짐-;
b) 고압 가스를 저장하기 위한 가압 가스 탱크(10); -상기 가압 가스 탱크(10)는 열전도성이고, 열 소통을 위해 본체(20)의 채널형 수용면(22)에 본체(20)에 의해 형상 결합식으로 수용됨-;를 포함한다.

Description

자동차용 가압 가스 탱크 수용 어셈블리
수소와 같은 연료로부터 전기 구동 에너지를 생성하는 연료 전지 차량은 종래의 내연기관 차량 및 배터리 전기 차량의 대안이다. 연료 전지 차량의 완전 연료 충전은 종래의 내연기관 차량의 완전 연료 충전과 유사하게 3분 내지 5분이 소요된다. 예를 들어, 연료 전지 차량에서 수소는 실린더형 가압 가스 탱크, 이른바 가스 탱크에 저장될 수 있다. 연료 충전소에서 연료 전지 차량에 연료를 충전할 때, 연료는 연료 충전소의 가스 탱크로부터 자동차의 가압 가스 탱크로 흐른다. 가압 가스 탱크 내 연료는 연료 충전 과정중에 압축되며, 이때 압축 에너지는 열의 형태로 방출된다. 그 결과, 한편으로는 연료 자체가 가열됨에 따라 가압 가스 탱크의 연료 압력이 추가로 상승한다. 다른 한편으로는 가압 가스 탱크도 가열된다. 가압 가스 탱크의 연료 압력은 임계 가압 가스 탱크 압력을 초과해서는 안 되며, 가압 가스 탱크의 온도는 임계 가압 가스 탱크 온도를 초과해서는 안 된다. 따라서 연료 충전 과정은 수소 충전의 경우 SAE TIR J2601에 따른 충전 프로토콜에 의해 전세계적으로 규정되어 있다.
연료 충전 과정에서 연료의 가열에 대응하기 위해, 연료 충전소의 연료를 -40℃로 예비 냉각하는 방법이 공지되어 있다. 이로써 충전 시간을 단축할 수 있지만, 예냉은 높은 비용과 결부된다. 또한, 가압 가스 탱크는 그 대부분이 공기로 둘러싸이는 방식으로 차량에 장착됨에 따라, 연료 충전 과정에서 가압 가스 탱크의 외표면을 통해 매우 열악한 열방출만이 수행된다.
본 발명은 청구항 1항의 특징에 따른 가압 가스 탱크 수용 어셈블리, 청구항 4항의 특징에 따른, 자동차 및 냉각 장치를 구비한 시스템, 청구항 7항의 특징에 따른 연료 충전소 및 청구항 10항의 특징에 따른 자동차의 연료 충전 방법을 제시한다.
본 발명의 또 다른 특징 및 세부 사항은 종속항, 설명부 및 도면에 명시되어 있다. 본 발명에 따른 가압 가스 탱크 수용 어셈블리와 관련하여 설명한 특징 및 세부 사항은 당연히 본 발명에 따른 시스템, 본 발명에 따른 연료 충전소 및 본 발명에 따른 방법과 관련해서도 그리고 그 반대로도 적용되므로, 본 발명의 개별 양태들의 개시와 관련하여 항시 상호 참조되거나 참조 가능하다.
제1 양태에 따라, 본 발명은 가압 가스 탱크를 냉각하기 위한 자동차용 가압 가스 탱크 수용 어셈블리를 제시한다. 가압 가스 탱크 수용 어셈블리는 가압 가스 탱크를 수용하기 위한 복수의 채널형 수용면을 구비한 본체를 갖는다. 본체는 열전도성이고, 자동차 차체의 상대 장착 계면(counter mounting interface)상에 배치하기 위한 장착 계면(mounting interface)을 갖는다. 또한, 상기 본체는 차체와의 열 소통 연결(thermally communicating connection)을 위한 열전도면을 갖는다. 또한, 가압 가스 탱크 수용 어셈블리는 고압 가스를 저장하기 위한 가압 가스 탱크를 가지며, 이 가압 가스 탱크는 열전도성이고, 열 소통을 위해 본체의 채널형 수용면에서 본체에 의해 형상 결합식으로 수용된다.
본 발명에 따른 가압 가스 탱크 수용 어셈블리를 사용하여, 연료 충전 과정에서 발생하는 열은 특히 바람직하게 열전도성 가압 가스 탱크로부터 열전도성 본체를 통해 자동차의 차체로 전도될 수 있고, 특히 전달될 수 있다. 차체는 큰 열질량(thermal mass)과 큰 표면적을 가질 수 있기 때문에, 연료 충전 과정에서 발생하는 열이 특히 간단하고 신속하게 효율적으로, 예를 들어 환경으로, 방출될 수 있다. 이를 위해, 가압 가스 탱크 수용 어셈블리의 열전도성 본체는 가압 가스 탱크의 형상 결합식 수용을 위한 수용면을 갖는다. 따라서, 연료 충전 과정에서 발생하는 열이 가압 가스 탱크, 특히 가압 가스 탱크의 재킷으로부터 그리고 그에 따라 가압 가스 탱크 내 가압 가스로부터도 열전도성 본체로 전도되거나, 열전도성 본체를 통해 자동차의 차체로 전달되는 점이 특히 바람직하게 보장될 수 있다. 따라서 바람직하게는, 각각의 가압 가스 탱크에 대해 임계적인 가압 가스 탱크 압력이 초과되지 않고, 각각의 가압 가스 탱크에 대해 임계적인 가압 가스 탱크 온도가 초과되지 않는 점이 보장될 수 있다. 따라서 예를 들어 가압 가스 탱크의 폭발과 같은 자동차 탑승자가 처할 수 있는 위험이 최소화될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 가압 가스 탱크 수용 어셈블리를 통해 가압 가스 탱크와 자동차 차체 사이의 특히 효율적인 열 소통으로 인해 가압 가스 탱크의 완전 연료 충전을 위한 연료 충전 지속 시간이 특히 짧을 수 있다. 또한, SAE TIR J2601에 따른 연료 충전 프로토콜에서와 같이 연료 충전 과정 중에 연료 흐름을 중단해야 하는 시간을 생략할 수 있다. 이는 본 발명에 따른 가압 가스 탱크 수용 어셈블리를 이용하면 자동차의 가압 가스 탱크의 연료 충전을 시간상 연속적으로 수행할 수 있음을 의미한다.
열전도성 본체는 특히 바람직하게, 연료 충전 과정에서 발생하는 열을 가압 가스 탱크로부터 채널형 수용면을 통해 흡수하고 전도하여 자동차 차체로 방출할 수 있다. 열전도성 본체는 금속으로 형성될 수 있다. 금속 본체는 특히 높은 열전도성을 가질 수 있다. 특히, 금속 본체는 적어도 부분적으로 강으로 형성될 수 있고, 그에 따라 본체의 특히 높은 안정성이 동시에 보장될 수 있다. 특히, 금속 몸체는 전체가 강으로 형성될 수 있다. 열전도성 본체는 적어도 부분적으로, 열전도성이 높은 충전재를 함유한 플라스틱으로 형성될 수도 있다. 이러한 본체는 높은 열전도성과 동시에 특히 낮은 중량을 가질 수 있고, 특히 저렴하고 간단하게 제조될 수 있다.
가압 가스 탱크가 본체의 채널형 수용면에 형상 결합식으로 수용된다는 말은, 가압 가스 탱크와 채널형 수용면이 적어도 부분적으로 서로 상보적으로 형성되었음을 의미할 수 있다. 바람직하게는, 상기 서로 상보적으로 형성된 면들이 접촉함으로써 가압 가스 탱크와 수용면 사이의 열 소통이 특히 유리하다.
가압 가스 탱크는 실질적으로 중공 원통형으로 형성될 수 있고, 그에 따라 공지된 가스 실린더를 의미할 수 있다. 열전도성 가압 가스 탱크는 금속으로 형성될 수 있다. 금속 가압 가스 탱크는 각각 특히 높은 열전도성을 가질 수 있다. 특히, 금속 가압 가스 탱크는 각각 적어도 부분적으로 강으로 형성될 수 있고, 그에 따라 가압 가스 탱크의 특히 높은 안정성이 보장될 수 있다. 특히, 금속 가압 가스 탱크는 전체가 강으로 형성될 수 있다. 열전도성 가압 가스 탱크는 각각 적어도 부분적으로, 열전도성이 높은 충전재를 함유한 플라스틱으로 형성될 수도 있다. 이러한 열전도성 가압 가스 탱크는 높은 열전도성과 동시에 특히 낮은 중량을 가질 수 있고, 특히 저렴하고 간단하게 제조될 수 있다. 연료 충전 과정에서 발생하는 열은 결과적으로 특히 바람직하게 열전도성 가압 가스 탱크로부터 열전도성 본체를 통해 자동차의 차체로 전도될 수 있다.
또한, 상기 가압 가스 탱크 어셈블리는 특히 복수의 개별 가압 가스 탱크를 갖는다. 상기 복수의 개별 가압 가스 탱크는 유체공학적으로 서로 연결될 수 있다. 바람직하게는, 복수의 개별적인, 특히 소형의 가압 가스 탱크를 통해, 동일한 저장 용적에서 단일의 대형 가압 가스 탱크에 비해 전체적으로 더 큰 외부 재킷 면이 달성될 수 있다. 또한, 복수의 개별 가압 가스 탱크는 함께, 동일한 저장 용적에서 단일의 대형 가압 가스 탱크보다 더 큰 열질량을 가질 수 있다. 가압 가스 탱크의 열질량이란 가압 가스 탱크 재킷, 특히 탱크 재킷의 질량으로 이해될 수 있다. 달리 말하면, 열질량은 예를 들어 수소와 같은 가압 가스를 둘러싸고 있는 가압 가스 탱크 외피의 질량으로 이해될 수 있다. 따라서 연료 충전 과정에서 발생하는 열은 복수의 개별 가압 가스 탱크의 특히 큰 열질량에 의해 특히 바람직하게 흡수될 수 있다. 또한, 바람직하게는 복수의 개별적인, 특히 소형의 가압 가스 탱크를 통해 동일한 저장 용적에서 단일의 대형 가압 가스 탱크에 비해 특히 평평한 가압 가스 탱크 수용 어셈블리가 형성될 수 있다. 이러한 평평한 가압 가스 탱크 수용 어셈블리, 특히 가압 가스 탱크 수용 어셈블리의 본체는 특히 바람직하게 차량의 차체의 일부, 예를 들어 하부를 형성할 수 있다. 따라서 비용이 절약될 수 있고, 연료 충전 과정에서 발생하는 열은 한편으로는 특히 바람직하게 본체 자체에 의해, 다른 한편으로는 자동차 차체의 나머지 부분으로 방출될 수 있다.
복수의 채널형 수용면은 특히 서로 나란히 그리고/또는 연이어 배열된 복수의 채널형 수용면을 의미할 수 있다. 특히, 서로 나란히 배열된 수용면은 서로 이격되어 배열될 수 있다. 따라서, 서로 나란히 배열된 수용면들에 수용된 가압 가스 탱크들이 이들 수용면에 최적으로 수용될 수 있고, 특히 서로 접촉하지 않는 점이 보장될 수 있다. 따라서 가압 가스 탱크의 열팽창 시에도 가압 가스 탱크 수용 어셈블리의 본체에 의해 가압 가스 탱크가 계속 형상 결합식으로 수용되는 점이 보장될 수 있다. 서로 나란히 그리고/또는 연이어 배열된 복수의 채널형 수용면은 가압 가스 탱크를 수용하기 위한 특히 큰 면을 제공할 수 있다. 따라서 연료 충전 과정에서 생성되는 특히 많은 양의 열이 특히 넓은 면, 특히 채널형 수용면에 의해 흡수되고, 전도되어 자동차 차체로 방출될 수 있다. 더욱이, 열전도성 본체는 서로 나란히 그리고/또는 연이어 배열된 복수의 채널형 수용면에 의해 특히 평평하게 형성될 수 있다. 본체의 채널형 수용면과 가압 가스 탱크의 외부 재킷 면은 각각 적어도 부분적으로 동일한 형상의 단면을 가질 수 있다. 채널형 수용면의 단면은 각각 원호형일 수 있다. 가압 가스 탱크는 실질적으로 중공 원통형으로 형성될 수 있고, 가압 가스 탱크의 외부 재킷 면의 단면은 각각 원형일 수 있다. 따라서 원호형 수용면은 특히 바람직하게 중공 원통형 가압 가스 탱크를 수용할 수 있고, 이로써 특히 바람직하게 연료 충전 과정에서 열을 열전도성 본체 내로 전도할 수 있다. 따라서 가압 가스 탱크를 냉각하는 것이 특히 바람직할 수 있다. 채널형 수용면을 홈 형태로 형성하는 것도 고려할 수 있다. 홈의 단면은 직육면체 형태일 수 있다. 직육면체 수용면은 특히 바람직하게 직육면체형 가압 가스 탱크를 수용할 수 있고, 그에 따라 가압 가스 탱크와 채널형 수용면 사이의 열 소통을 촉진할 수 있다.
장착 계면은 나사를 통과시키기 위한 구멍을 가질 수 있다. 자동차 차체의 상대 장착 계면은 대응되도록 배열된 구멍을 가질 수 있고, 특히 자동차 차체의 크로스 멤버(cross member) 및/또는 사이드 멤버(side member)가 대응되도록 배열된 구멍을 가질 수 있다. 가압 가스 탱크 수용 어셈블리의 본체는 볼트 및 너트를 사용하여 자동차 차체에 배치될 수 있다. 이러한 배치는 특히 간단하게 수행될 수 있다. 가압 가스 탱크 수용 어셈블리 본체의 장착 계면을 차체의 상대 장착 계면에 배치하는 작업은 용접에 의해서도 수행될 수 있다. 이로서 매우 안정적인 배치가 수행될 수 있다. 특히, 가압 가스 탱크 수용 어셈블리의 본체가 자동차 차체의 일부를 형성해야 할 경우, 용접에 의한 배치가 특히 바람직할 수 있다.
본체의 열전도면은, 본체로부터 자동차의 차체로 특히 바람직하게 열을 전도할 수 있는 본체의 면을 의미할 수 있다. 열전도면이 차체에 특히 바람직하게 접촉할 수 있고, 그 결과 본체와 열전도면 사이의 열 저항이 특히 낮다. 자동차의 차체는, 특히 가압 가스 탱크 수용 어셈블리 본체의 열전도면에 대향하여 놓인 상대 열전도면도 가질 수 있다. 특히, 본체와 열전도면 사이의 열 저항이 가압 가스 탱크 어셈블리의 본체와 차체의 다른 접촉점, 예컨대 장착 계면 및 상대 장착 계면에서보다 더 작을 수 있다. 달리 말하면, 열전도면에서 열이 더 잘 전도될 수 있고, 특히 더 잘 전달될 수 있다. 차체의 열전도면에 의해, 그리고 특히 자동차 차체의 상대 열전도면과 함께, 열이 가압 가스 탱크로부터 차체의 특히 유리한 영역으로 특히 표적화되어 도입될 수 있고, 특히 효율적인 열방출이 가능하다. 따라서 가압 가스 탱크의 냉각이 특히 효율적으로 수행될 수 있다. 가압 가스 탱크 수용 어셈블리 본체의 장착 계면이 특히 열전도면을 갖는, 특히 형성하는 점도 고려할 수 있다. 이 경우, 차체의 상대 장착 계면은 바람직하게 상대 열전도면을 가질 수 있다. 따라서 매우 간단한 방식으로, 연료 충전 과정에서 발생하는 열이 가압 가스 탱크로부터 자동차 차체로 방출될 수 있다. 가압 가스 탱크 어셈블리 본체의 열전도면이 열전도성 접착제를 가질 수 있고, 그리고/또는 자동차 치체의 상대 열전도면이 열전도성 접착제를 가질 수 있다. 따라서, 가압 가스 탱크 수용 어셈블리의 본체와 자동차 차체 사이에 특히 바람직한 열 소통이 달성될 수 있다. 따라서, 연료 충전 과정에서 발생하는 열이 특히 바람직하게 전도되어 자동차 차체로 방출될 수 있다. 따라서 가압 가스 탱크의 냉각이 특히 효율적으로 수행될 수 있다.
본체는 박스 형태로 형성될 수 있다. 박스형 본체는 특히 바람직하게 자동차 차체의 2개의 사이드 멤버 사이에 장착될 수 있고, 그에 따라 연료 충전 과정에서 발생하는 열이 특히 바람직하게 본체를 통해 차체로 방출될 수 있다. 박스형 본체는 내부 공간을 가질 수 있으며, 이 경우 박스형 본체는 내부 공간에 복수의 채널형 수용면을 포함한다. 박스형 본체는 그의 외면에 박스형 본체 주위를 둘러싸는 돌출 에지를 가질 수 있다. 상기 주위를 둘러싸는 돌출 에지가 장착 계면을 형성할 수 있다.
고압 가스란, 가압 가스 탱크 내에 예를 들어 700 내지 800바아로 압축되어 있거나, 연료 충전 과정 중에 700 내지 800바아로 압축되는 수소와 같은 연료를 의미할 수 있다. 본 발명에 따른 가압 가스 탱크 수용 어셈블리는 다른 압축성 연료에도 적합할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 가압 가스 탱크 수용 어셈블리는 가스 압축 시 발생하는 압축열을 방출하는 데 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 가압 가스 탱크 수용 어셈블리의 경우, 각각의 가압 가스 탱크의 외부 재킷 면의 적어도 15%, 바람직하게는 외부 재킷 면의 적어도 25%가 본체와의 열 소통을 위해 본체의 개별 채널형 수용면에 수용되는 것이 바람직할 수 있다. 가압 가스 탱크 수용 어셈블리가 본체와의 열 소통을 위해 본체의 개별 채널형 수용면에 각각의 가압 가스 탱크의 외부 재킷 면의 적어도 15%를 수용하는 경우, 가압 가스 탱크의 특히 효과적인 냉각이 수행될 수 있다. 가압 가스 탱크 수용 어셈블리가 본체와의 열 소통을 위해 본체의 개별 채널형 수용면에 각각의 가압 가스 탱크의 외부 재킷 면의 적어도 25%를 수용하는 경우, 가압 가스 탱크의 더욱 효과적인 냉각이 수행될 수 있다. 각각의 가압 가스 탱크의 외부 재킷 면의 적어도 15% 또는 적어도 25%는 하나의 연속 면일 수 있다. 바람직하게는 열전도성 본체, 특히 가압 가스 탱크 수용 어셈블리의 열전도성 본체의 채널형 수용면은 각각의 가압 가스 탱크의 상기 연속 면을 수용하는 방식으로 구성될 수 있다. 따라서 가압 가스 탱크의 외부 재킷 면의 각각의 연속 면으로부터 열이 특히 효율적으로 열전도성 본체로 전도될 수 있다. 이로써 가압 가스 탱크로부터 국소적인 열 방출이 가능해질 수 있다. 각각의 가압 가스 탱크의 외부 재킷 면의 적어도 15% 또는 적어도 25%가 개별 외부 재킷 면의 서로 분리된 적어도 2개의 면으로 구성되는 점도 고려할 수 있다. 이 경우, 열전도성 본체, 특히 열전도성 본체의 채널형 수용면은 각각의 가압 가스 탱크의 상기 각각 서로 분리된 적어도 2개의 면을 수용하는 방식으로 구성될 수 있다. 이를 위해 예를 들어 그러한 열전도성 본체가 자유 공간을 가질 수 있다. 특히, 열전도성 본체의 채널형 수용면 각각이 자유 공간을 가질 수 있다. 바람직하게 본체는, 각각의 가압 가스 탱크의 길이 방향을 따라 균일하게 분포된, 그리고/또는 각각의 가압 가스 탱크의 주연부를 따라 균일하게 분포된 개별 채널형 수용면을 가질 수 있다. 따라서, 가압 가스 탱크로부터 연료 충전 과정에서 발생하는 열이 특히 균일하게 열전도성 본체에 의해 흡수될 수 있고, 자동차 차체로 전도될 수 있으며, 특히 전달될 수 있다.
바람직하게는 본 발명에 따른 가압 가스 탱크 수용 어셈블리의 경우, 본체가 다음 요소들 중 적어도 하나를 가질 수 있다:
- 본체를 냉각하기 위한 열전도 요소, 특히 냉각 핀 및/또는 냉각 채널 및/또는 냉각판,
- 가압 가스 탱크의 열팽창을 보상하기 위한, 가압 가스 탱크와 채널형 수용면 사이의 열전도성 탄성 요소,
- 본체의 안정화를 위한 보강 요소.
열 전도 요소, 특히 냉각 핀 및/또는 냉각 채널 및/또는 냉각판은 특히 열전도성 본체와 자동차 차체 사이에 추가적인 열 소통을 제공할 수 있다. 열전도 요소에 의해 차체와 열전도성 본체 사이의 열저항이 감소할 수 있다. 그 결과, 가압 가스 탱크의 열이 본체를 통해 차체로 더 잘 방출될 수 있다. 열전도 요소, 특히 냉각 핀 및/또는 냉각 채널 및/또는 냉각판은 열전도성 재료로 형성될 수 있다. 열전도성 재료는 금속일 수 있다. 예를 들어, 추가 패널이 본체로부터 자동차 차체로 이어질 수 있다. 금속 열전도 요소, 특히 냉각 핀 및/또는 냉각 채널 및/또는 냉각판은 자동차 차체의 안정성에도 기여할 수 있다. 열전도성 재료는 열전도성이 높은 충전재를 함유한 플라스틱일 수도 있다. 그러한 열전도 요소, 특히 냉각 핀 및/또는 냉각 채널 및/또는 냉각판은 매우 낮은 중량을 가질 수 있다. 또한, 열전도 요소는 열전도성 본체와 일체로 형성될 수 있다. 그 결과, 열전도 요소와 열전도성 본체 사이의 열 저항이 매우 작게 유지될 수 있다. 열전도 요소는 열전도성 본체에 별도로 배치될 수도 있다. 냉각 핀 및/또는 냉각 채널 및/또는 냉각판은 나아가 특히 바람직하게 열전도성 본체로부터 유체, 예를 들어 물 또는 공기로 열을 방출할 수 있다. 따라서 연료 충전 과정에서 발생하는 열이 특히 바람직하게 가압 가스 탱크로부터 열전도성 본체를 통해 자동차 차체로 전도될 수 있고, 특히 전달될 수 있는데, 그 이유는 냉각 핀 및/또는 냉각 채널 및/또는 냉각판에 의해 열전도성 본체의 열 저항이 작게 유지될 수 있기 때문이다.
바람직하게는, 가압 가스 탱크와 채널형 수용면 사이의 열전도성 탄성 요소가 열전도성 본체와 열전도성 가압 가스 탱크 사이의 개선된 열 소통을 제공할 수 있다. 나아가, 열전도성 탄성 요소에 의해 각각의 가압 가스 탱크의 열팽창이 보상될 수 있다. 또한, 열전도성 탄성 요소는 열전도성 본체와 일체로 형성될 수 있다. 그 결과, 열전도성 탄성 요소와 본체 사이의 열 저항이 작게 유지될 수 있다. 열전도성 요소는 별도로 형성되어 본체에 배치될 수도 있다. 특히, 본체의 채널형 수용면은 각각 열전도성 탄성 요소를 갖거나 형성할 수 있다. 그로 인해, 특히 바람직하게 가압 가스 탱크의 열팽창이 보상될 수 있고, 가압 가스 탱크가 연료 충전 과정 동안 본체에 의해 형상 결합식으로 수용되는 점이 보장될 수 있다. 따라서, 연료 충전 과정 동안 가압 가스 탱크로부터의 열이 열전도성 본체를 통해 자동차 차체로 특히 효율적으로 전도될 수 있고, 특히 방출될 수 있는 점이 보장될 수 있다. 열전도성 탄성 요소는 탄성 열전도성 플라스틱을 재료로 가질 수 있다. 이러한 열전도성 탄성 요소는 매우 간단하게 제조될 수 있고, 매우 바람직한 열전도성을 가질 수 있다.
본체는 복수의 보강 요소를 가질 수 있다. 바람직하게는 본체의 보강 요소에 의해, 가압 가스 탱크가 열 소통을 위해 본체의 채널형 수용면에 매우 바람직하게 형상 결합식으로 수용되는 점이 보장된다. 또한, 보강 요소는 각각의 수용면에 수용된 가압 가스 탱크를 움직이지 않게 고정할 수 있다. 보강 요소는 열전도성 재료로 형성될 수 있고, 열전도성 본체의 열 저항을 작게 유지할 수 있다. 이는, 보강 요소의 추가 열전도성 재료에 의해 열전도성 본체의 열질량이 증가할 수 있고, 그에 따라 열이 가압 가스 탱크에 의해 특히 바람직하게 흡수되고 방출될 수 있음을 의미한다. 또한, 보강 요소는 자동차의 차체에 배치되도록 구성될 수 있고, 그리고/또는 보강 요소가 본체에 배치될 수 있다. 따라서 보강 요소는 탱크로부터 본체 및 차체로의 열전달을 더 개선할 수 있다. 특히, 보강 요소와 본체 사이의 공간은 가압 가스 탱크로부터 본체로의 최적의 열전달이 수행되는 방식으로 구성될 수 있다.
제2 양태에 따라, 본 발명은 하나의 시스템을 제시하며, 이 시스템은 자동차 및 이 자동차의 차체를 냉각하기 위한 냉각 장치를 포함한다. 자동차는 본 발명에 따른 가압 가스 탱크 수용 어셈블리 및 나아가 상대 장착 계면을 갖는 차체를 가지며, 이 경우 가압 가스 탱크 수용 어셈블리의 열전도성 본체는 장착 계면을 이용하여 상대 장착 계면에 배치된다.
차체는 복수의 상대 장착 계면을 가질 수 있다. 가압 가스 탱크 수용 어셈블리의 열전도성 본체도 복수의 대응하는 장착 계면을 가질 수 있다. 가압 가스 탱크 어셈블리는 자동차의 객실 하부에 배치될 수 있다. 가압 가스 탱크 어셈블리가 자동차 하부의 적어도 일부를 형성하는 점도 고려할 수 있다. 차체는 사이드 멤버 및 크로스 멤버를 가질 수 있다. 사이드 멤버 및/또는 크로스 멤버는 특히 상대 장착 계면을 가질 수 있고, 특히 형성할 수 있다. 특히, 가압 가스 탱크 어셈블리는 자동차 차체의 2개의 사이드 멤버 사이에 그리고/또는 2개의 크로스 멤버 사이에 배치된다. 따라서 열전도성 본체, 특히 열전도면과 차체 사이의 열 소통 연결이 특히 작은 열 저항을 가질 수 있다. 그 결과, 가압 가스 탱크의 열이 매우 효율적으로 차체로 전달될 수 있고, 특히 방출될 수 있다. 차체로부터의 열 방출은 주변 공기를 통해 이루어질 수 있다. 이는 특히 저렴하고 효율적인 해결책이 될 수 있다.
자동차는 연료 전지 시스템을 가질 수 있다. 연료 전지 시스템은 연료 전지들을 갖는 연료 전지 스택을 포함할 수 있다. 또한, 연료 전지 시스템은 압축된 공기를 연료 전지 스택에 공급하기 위한 공기 압축기를 포함할 수 있다. 또한, 연료 전지 시스템은 연료 전지 시스템, 특히 연료 전지 스택을 냉각하기 위한 냉각 회로를 가질 수 있다.
특히 바람직하게는, 본 발명에 따른 시스템에서 냉각 장치가 자동차의 팬 및 이 팬으로부터 자동차의 차체로 이송되는 냉각 공기를 안내하기 위한 냉각 공기 안내 요소를 가질 수 있고, 그리고/또는 냉각 장치가 자동차의 냉각 회로 및 냉각 유체를 자동차의 차체로 안내하기 위한 냉각 유체 안내 요소를 갖는다. 이 냉각 장치는 내부 냉각 장치로도 이해될 수 있다.
자동차의 팬은 특히 하기의 팬들 중 하나일 수 있다:
- 엔진의 액체 냉각 장치의 팬,
- 자동차 내부 공간의 환기를 위한 송풍기,
- 자동차의 연료 전지 시스템의 공기 압축기.
엔진의 액체 냉각 장치의 팬이란 자동차의 주 냉각 팬을 의미할 수 있다. 자동차의 팬은 자동차의 연료 전지 시스템의 공기 압축기일 수 있다. 공기 압축기는 특히 높은 압력 또는 특히 높은 유속으로 냉각 공기를 자동차 차체로 전달할 수 있다. 따라서 열이 특히 효과적으로 방출될 수 있다. 자동차의 팬을 이용하여 특히 간단하고 저렴한 방식으로, 자동차의 차체가 팬으로부터 이송된 냉각 공기로 냉각될 수 있다. 따라서 냉각 공기에 의해, 연료 충전 과정에서 발생하는 열이 특히 바람직하게 가압 가스 탱크로부터, 특히 자동차 차체로부터 방출될 수 있다. 냉각 공기 안내 요소는 냉각 공기를 팬으로부터 본체로 안내하여 본체로부터 열을 방출할 수 있다. 냉각 공기 안내 요소는 팬과 본체 사이에 관을 가질 수 있으며, 이 관을 통해 냉각 공기가 팬으로부터 본체로 흐른다. 냉각 공기 안내 요소는 팬과 차체 사이의 유체 소통 연결로서 복수의 관을 가질 수도 있다. 이들 관이 냉각 공기를 차체의 상이한 지점들로 유도할 수 있다. 특히, 냉각 공기는 냉각 공기 안내 요소에 의해, 자동차 차체에서 차체가 차체의 다른 지점에 비해 특히 높은 온도를 갖는 지점으로 안내된다. 따라서 열이 특히 효율적으로 방출될 수 있고, 가압 가스 탱크는 특히 자동차의 차체를 통해 냉각될 수 있다. 냉각 공기가 냉각 공기 안내 요소에 의해, 열전도성 본체가 그의 열전도면을 이용하여 자동차 차체에 배치되는 차체 상의 지점으로 안내되는 점도 고려할 수 있다. 냉각 공기 안내 요소는 가압 가스 탱크 수용 어셈블리의 열전도성 본체의 열전도 요소로도 냉각 공기를 안내할 수 있다. 따라서 특히 바람직하게 열이 방출될 수 있다. 바람직하게는, 냉각 공기가 자동차의 팬으로부터 냉각 공기 안내 요소에 의해 열전도성 본체 및/또는 가압 가스 탱크로도 안내될 수 있고, 그에 따라 추가로 열이 방출될 수 있다.
자동차의 냉각 회로는 아래 냉각 회로 중 하나일 수 있다:
- 자동차의 엔진 또는 전력 전자 시스템을 냉각하기 위한 냉각 회로,
- 자동차 공조를 위한 냉각 회로, 특히 자동차 공조 시스템의 냉각 회로,
- 연료 전지 시스템의 냉각을 위한 냉각 회로.
자동차의 냉각 회로를 이용하여 특히 간단하고 저렴한 방식으로 자동차의 차체가 냉각 유체로 냉각될 수 있다. 따라서 연료 충전 과정에서 발생하는 열이 특히 바람직하게 가압 가스 탱크로부터 방출될 수 있고, 특히 상기 발생하는 열은 가압 가스 탱크로부터 열전도성 본체를 통해 자동차의 차체로 방출될 수 있다. 냉각 유체에 의해 열이 방출될 수 있다. 냉각 유체 안내 요소는 냉각 유체를 차체로 안내하여 차체로부터 열을 방출할 수 있다. 바람직하게는, 냉각 유체 안내 요소로 냉각 공기 안내 요소에 의해 팬, 특히 주 냉각 팬으로부터 냉각 공기가 안내될 수 있다. 그럼으로써 냉각 유체 안내 요소 내 냉각 유체가 추가로 냉각될 수 있고, 열이 자동차 차체로부터 특히 효율적으로 방출될 수 있다. 냉각 유체 안내 요소는 자동차의 냉각 회로로부터 차체로 냉각 유체를 안내하는 관일 수 있다. 냉각 유체 안내 요소는 복수의 관도 가질 수 있으며, 이 경우 관들은 냉각 유체를 차체의 상이한 지점들로 안내한다. 냉각 유체 안내 요소는 냉각 호스도 가질 수 있으며, 이 경우 냉각 호스는 자동차 차체 및/또는 가압 가스 탱크 주위에 배치된다. 냉각 공기 안내 요소는 가압 가스 탱크 수용 어셈블리의 열전도성 본체의 열전도 요소로도 냉각 유체를 안내할 수 있다. 따라서 특히 바람직하게 열이 방출될 수 있다. 특히, 냉각 유체는 냉각 유체 안내 요소에 의해, 자동차 차체에서 차체가 차체의 나머지 지점에 비해 특히 높은 온도를 갖는 지점으로 안내된다. 따라서 열이 특히 효율적으로 방출될 수 있고, 가압 가스 탱크는 특히 자동차의 차체를 통해 냉각될 수 있다. 냉각 유체가 냉각 유체 안내 요소에 의해, 열전도성 본체가 그의 열전도면을 이용하여 자동차 차체에 배치되는 차체 상의 지점으로 안내되는 점도 고려할 수 있다. 바람직하게는, 냉각 유체가 냉각 공기 안내 요소에 의해 열전도성 본체 및/또는 가압 가스 탱크로도 안내될 수 있고, 그에 따라 추가로 열이 방출될 수 있다. 냉각 회로, 특히 자동차의 공조 시스템의 냉각 회로에 의해, 특히 차가운 냉각 유체가 자동차의 차체로 안내될 수 있다.
본 발명에 따른 시스템의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 냉각 장치는 자동차의 차체를 냉각하기 위한 외부 냉각 요소를 가질 수 있고, 이 경우 냉각 요소는 자동차의 영역 내에 배치될 수 있으며, 냉각 요소는 특히 다음 요소 중 하나이다:
- 외부 팬,
- 자동차에 물을 분사하기 위한 외부 물 분사 장치,
- 외부 냉각 챔버.
외부 냉각 요소는 자동차의 앞, 뒤, 하부 및/또는 상부에 배치될 수 있다. 바람직하게는 외부 냉각 요소가 자동차 하부에 배치됨에 따라, 냉각 요소에 의해 자동차의 차체로부터 열이 특히 효율적으로 방출될 수 있다. 외부 냉각 요소는, 자동차에 휴대될 수는 있지만 자동차의 정상 상태에서 예컨대 자동차의 고정 배치된 주 냉각 팬처럼 자동차에 고정 연결되지는 않는 냉각 요소를 의미할 수 있다. 예를 들어, 자동차 트렁크에 이동식 팬을 실을 수 있고, 연료 충전 과정에서 상기 이동식 팬을 트렁크에서 꺼낼 수 있다. 외부 물 분사 장치는, 동일한 조건에서 물이 공기보다 열을 더 잘 저장할 수 있기 때문에, 연료 충전 과정에서 특히 효율적으로 자동차 차체를 냉각할 수 있다. 또한, 물은 증발할 때 차체에서 열을 추가로 배출시켜 차체를 냉각할 수 있다. 자동차는 연료 전지를 가질 수 있고, 이 경우 바람직하게는 자동차의 연료 전지의 작동에 의해 생성된 물을 외부 물 분사 장치가 분사를 위해 사용한다. 물 분사 장치가 가압 가스 탱크 수용 어셈블리의 열전도성 본체 및/또는 가압 가스 탱크에 물을 분사하는 점도 고려할 수 있으며, 그에 따라 열이 추가로 방출되고, 특히 바람직하게는, 연료 충전 과정에서 발생하는 열이 가압 가스 탱크로부터 그리고 그에 따라 가압 가스 탱크 내 가압 가스로부터도 열전도성 본체로 전도되거나 상기 열전도성 본체를 통해 자동차 차체로 전달되는 점이 보장될 수 있다. 또한, 연료 충전소도 외부 냉각 요소를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 제2 양태에 따른 시스템은 본 발명의 제1 양태에 따른 가압 가스 탱크 수용 어셈블리에 대해 이미 설명한 것과 동일한 장점을 갖는다.
제3 양태에 따라, 본 발명은 자동차 및 냉각 장치를 구비한 본 발명에 따른 시스템을 위한 연료 충전소를 제시한다. 연료 충전소는 자동차를 주차할 수 있는 주차 영역을 갖는다. 또한 연료 충전소는 자동차의 상대 데이터 인터페이스와의 데이터 통신을 위한 데이터 인터페이스를 갖는 연료 충전소 컨트롤 유닛을 갖는다. 또한, 연료 충전소 컨트롤 유닛은 적어도, 데이터 인터페이스와 상대 데이터 인터페이스 간의 데이터 통신을 기반으로 자동차의 긍정적인 연료 충전 과정 상태를 인식하도록, 그리고 긍정적인 연료 충전 과정 상태가 인식되면 자동차 차체를 냉각하기 위한 냉각 장치를 활성화하도록 구성된다.
연료 충전소는 고압 가스를 제공하기 위해 연료 충전소의 주차 영역에 가압 가스 탱크 연료 펌프를 포함할 수 있다. 가압 가스 탱크 연료 펌프는 탱크 호스를 가질 수 있으며, 탱크 호스는 자동차의 상대 데이터 인터페이스와의 데이터 통신을 위한 데이터 인터페이스를 갖는다. 자동차는 연료 탱크 주입구에 상대 데이터 인터페이스를 가질 수 있다. 데이터 인터페이스 및 상대 데이터 인터페이스는 적외선 인터페이스일 수 있다. 자동차가 주차 영역에 주차되어 있을 때, 자동차가 정지해 있을 때, 자동차의 연료 전지 또는 연료 전지 시스템이 작동하고 있지 않을 때, 그리고 가압 가스 탱크 연료 펌프가 가압 가스 탱크 수용 어셈블리의 가압 가스 탱크와 유체 소통 방식으로 연결되어 있을 때, 자동차의 긍정적인 연료 충전 과정 상태가 존재할 수 있다. 연료 충전소 컨트롤 유닛은, 자동차 차체의 냉각을 목적으로 냉각 장치, 특히 자동차의 팬들 중 하나 및/또는 자동차의 냉각 회로들 중 하나를 활성화하기 위해, 데이터 인터페이스를 사용하여 자동차의 상대 데이터 인터페이스에 데이터를 송신할 수 있다. 연료 충전소 컨트롤 유닛은 추가로, 특히 연료 충전소가 외부 냉각 요소를 갖는 경우, 예를 들어 전기 라인을 통해 냉각 장치의 외부 냉각 요소를 활성화할 수도 있다. 팬을 활성화한다는 것은 팬의 전원을 켜는 것으로 이해될 수 있다. 냉각 회로의 활성화 시, 냉각 회로의 냉각 회로 펌프의 전원이 켜질 수 있다. 냉각 장치는 가압 가스 탱크의 온도에 따라 그리고/또는 가압 가스 탱크 수용 어셈블리의 열전도성 본체의 온도에 따라 그리고/또는 자동차 차체의 온도에 따라 제어될 수 있다.
본 발명에 따른 연료 충전소의 경우, 연료 충전소가 자동차의 차체를 냉각하기 위한 냉각 장치의 외부 냉각 요소를 가질 수 있고, 이 경우 냉각 요소는 자동차의 영역 내에 배치되며, 냉각 요소는 다음 요소 중 하나이다:
- 외부 팬,
- 자동차에 물을 분사하기 위한 외부 물 분사 장치,
- 외부 냉각 챔버.
연료 충전소의 외부 냉각 요소는 자동차의 앞, 뒤, 하부 및/또는 상부에 배치될 수 있다. 바람직하게는 외부 냉각 요소가 자동차 하부에 배치됨에 따라, 냉각 요소에 의해 자동차의 차체로부터 열이 특히 효율적으로 방출될 수 있다. 외부 냉각 요소는 자동차의 냉각 요소에 비해 특히 고성능으로 구현될 수 있고, 그에 따라 자동차의 차체를 특히 바람직하게 냉각할 수 있다. 연료 충전소는 주차 영역에 외부 냉각 요소를 가질 수 있다. 외부 팬으로부터 이송된 냉각 공기는 예비 냉각될 수 있다. 이는 냉각 공기가 예를 들어 냉각 회로에 의해 주변 공기의 온도보다 낮은 온도로 예비 냉각됨을 의미한다. 따라서, 연료 충전 과정에서 발생하는 열이 특히 바람직하게 자동차 차체로부터 그리고 그에 따라 가압 가스 탱크로부터 방출될 수 있다. 연료 충전소의 외부 물 분사 장치는 연료 충전 과정에서 특히 효율적으로 자동차 차체를 냉각할 수 있다. 바람직하게는 자동차에, 특히 자동차 차체에 분사되는 물이 예비 냉각될 수 있다. 이는 물이 예를 들어 냉각 회로에 의해 주변 공기의 온도보다 낮은 온도로 예비 냉각됨을 의미한다. 따라서, 연료 충전 과정에서 발생하는 열이 특히 바람직하게 자동차 차체로부터 그리고 그에 따라 가압 가스 탱크로부터 방출될 수 있다. 예를 들어 겨울에는 물 이외의 다른 유체를 자동차, 특히 차체에 분사하는 점도 고려할 수 있다.
바람직하게는 본 발명에 따른 연료 충전소의 경우 주차 영역이 유체 투과성 커버를 갖는 차량 피트(vehicle pit)를 가질 수 있고, 상기 차량 피트에 차량 차체를 냉각하기 위한 냉각 장치가 배치된다. 차량 피트는 주차 공간에서, 자동차가 주차 공간에 주차된 후 차량 피트 상부에 위치하는 방식으로 형성될 수 있다. 주차 공간에는 이와 관련한 표시(marking)가 있을 수 있다. 따라서 냉각 장치에 의해 자동차의 차체가 특히 바람직하게, 간단하고 효율적인 방식으로 냉각될 수 있다. 유체 투과성 커버는 격자판, 특히 금속 격자판일 수 있다. 격자판은 자동차와 같이 특히 높은 하중을 견딜 수 있다. 격자판에 의해, 냉각 장치, 예를 들어 연료 충전소의 외부 팬 및/또는 외부 물 분사 장치가 큰 유동 저항 없이 특히 간단하게 자동차, 특히 자동차 차체를 냉각할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제3 양태에 따른 연료 충전소는 본 발명의 제1 양태에 따른 가압 가스 탱크 수용 어셈블리 또는 본 발명의 제2 양태에 따른 시스템에 대해 이미 설명한 것과 동일한 장점을 갖는다.
제4 양태에 따르면, 본 발명은 본 발명에 따른 연료 충전소에서 본 발명에 따른 시스템의 자동차에 연료 충전 시 본 발명에 따른 자동차의 차체를 냉각하는 방법을 제시하고, 여기서 자동차는 상대 데이터 인터페이스를 가지며, 이 방법은 다음 단계를 포함한다:
a) 연료 충전 과정의 상태를 결정하기 위해 연료 충전소의 데이터 인터페이스와 자동차의 상대 데이터 인터페이스 간의 데이터 통신을 수행하는 단계,
b) 연료 충전소 컨트롤 유닛을 통해 긍정적인 연료 충전 과정 상태를 인식하는 단계,
c) 자동차 차체를 냉각하고 자동차의 가압 가스 탱크에 연료를 충전하기 위해 연료 충전소 컨트롤 유닛 및/또는 차량 컨트롤 유닛을 통해 냉각 장치를 활성화하는 단계.
단계 a)에서, 자동차는 자동차 차체 및/또는 가압 가스 탱크 및/또는 열전도성 본체의 온도에 대한 정보를 연료 충전소 컨트롤 유닛에 송신할 수 있다. 또한, 자동차는 가압 가스 탱크의 충전 상태에 대한 정보를 연료 충전소 컨트롤 유닛에 송신할 수 있다. 이 정보는 전체 연료 충전 과정 중에도 송신될 수 있다. 자동차는 이 정보를, 자동차의 냉각 장치를 제어하도록 구성된 자동차의 제어 장치(차량 컨트롤 유닛일 수 있음)로도 송신할 수 있다. 위에 나열된 정보를 통해 연료 충전소의 냉각 장치 및/또는 자동차의 냉각 장치는, 이 냉각 장치에 의해 자동차, 특히 자동차 차체의 특히 효율적인 냉각이 수행될 수 있도록, 제어되거나 활성화될 수 있다. 또한, 자동차는, 자동차, 특히 가압 가스 탱크와, 연료 충전소, 특히 가압 가스 탱크 연료 펌프가 서로 유체공학적으로 확실하게 연결되어 있고 차량이 현재 정지되어 있으므로 연료 충전 과정을 시작할 수 있다는 정보를 연료 충전소 컨트롤 유닛으로 송신할 수 있다. 연료 충전 과정을 시작할 수 있다는 정보는 긍정적인 연료 충전 과정 상태로서 이해될 수 있다. 방법의 단계 b)에서, 연료 충전소 컨트롤 유닛은 긍정적인 연료 충전 과정 상태를 인식한다. 이 인식은 연료 충전소 컨트롤 유닛에 의한 데이터의 평가를 통해 수행될 수 있다. 다음 단계 c)에서, 냉각 장치가 연료 충전소 컨트롤 유닛에 의해 활성화되고, 특히 자동차의 가압 가스 탱크가 가스로 채워진다. 연료 충전소 컨트롤 유닛은 연료 충전소의 냉각 장치 및/또는 자동차의 냉각 장치를 활성화할 수 있다. 특히, 연료 충전소 컨트롤 유닛은 자동차의 냉각 장치를 제어하도록 구성된 자동차 제어 장치를 제어할 수 있으며, 이 제어 장치가 다시 자동차의 냉각 장치를 활성화한다. 가압 가스 탱크 연료 펌프의 가스로 가압 가스 탱크를 채우는 작업과 냉각 장치의 활성화가 동시에 수행될 수 있다. 또한, 연료 충전소 컨트롤 유닛은 가압 가스 탱크 연료 펌프로부터 자동차의 가압 가스 탱크로 흐르는 가스의 흐름을 제어할 수 있고, 그에 따라 연료 충전 과정 중에 발생하는 열이 차량, 특히 차량의 차체로부터 특히 바람직하게 방출될 수 있다. 이는, 연료 충전소 컨트롤 유닛이, 처음에 제1 시간 간격에서 유량이 최대 유량값까지 증가하는 방식으로, 특히 연속으로 증가하는 방식으로, 가스의 유량을 제어함을 의미할 수 있다. 후속하는 제2 시간 간격에서는 상기 최대 유량값이 일정 시간 동안 유지될 수 있고, 후속하는 제3 시간 간격에서는 가스의 유량이 감소할 수 있으며, 특히 연속으로 감소할 수 있고, 특히 0에 근접해갈 수 있다. 방법의 추가 단계에서 가압 가스 탱크의 연료 충전이 완료될 수 있다. 이는, 가압 가스 탱크 연료 펌프로부터 자동차의 가압 가스 탱크로의 가스 유동이 더 이상 일어나지 않음을 의미할 수 있다. 특히, 연료 충전소 컨트롤 유닛은 냉각 장치, 특히 연료 충전소의 외부 냉각 요소를 비활성화할 수 있다. 비활성화란 전원을 끄는 것으로 이해될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 방법에서, 단계 c) 이후에 또는 추가적인 연료 충전 종료 단계 이후에 단계 d)에서, 가압 가스 탱크가 지정 가능한 온도 임계값 아래로 떨어졌을 때 비로소 냉각 장치, 바람직하게는 자동차의 냉각 장치가 비활성화된다. 이는, 특히 가압 가스 탱크의 연료 충전이 종료된 후에도 자동차의 냉각 장치가 계속 활성화된 상태로 유지될 수 있음을 의미한다. 이로써, 연료 충전 과정 이후에도 자동차, 특히 차체 및/또는 가압 가스 탱크 및/또는 열전도성 본체로부터 열이 계속 방출될 수 있다. 이는, 가압 가스 탱크가 지정 가능한 온도 임계값 미만의 온도에 이를 수 있고, 그에 따라 자동차 탑승자가 처할 수 있는 위험, 예를 들어 가압 가스 탱크의 폭발이 최소화될 수 있다는 장점이 있을 수 있다. 지정 가능한 온도 임계값은 바람직하게 임계 가압 가스 탱크 온도 미만이다. 가압 가스 탱크는 지정 가능한 압력 임계값 미만의 압력에 이를 수도 있다. 지정 가능한 압력 임계값은 바람직하게 임계 가압 가스 탱크 압력 미만이다. 지정 가능한 온도 임계값 및/또는 지정 가능한 압력 임계값 아래로 떨어지면 자동차의 냉각 장치는 특히 자동차의 제어 유닛에 의해 비활성화될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제4 양태에 따른 방법은 본 발명의 제2 양태에 따른 시스템 또는 본 발명의 제3 양태에 따른 연료 충전소에 대해 이미 설명한 것과 동일한 장점을 갖는다.
본 발명을 개선하는 추가 조치는 도면에 개략적으로 도시된 본 발명의 일부 실시예의 하기 설명을 참조한다. 구조적 세부 사항, 공간적 배치 및 방법 단계를 포함하여 청구 범위, 설명부 또는 도면부로부터 도출되는 모든 특징 및/또는 장점은 그 자체로도 그리고 다양한 조합으로도 본 발명에 필수적일 수 있다. 이 경우, 도면은 단지 설명을 위한 것일 뿐 어떤 형태로든 본 발명을 한정하려는 것이 아님을 유의해야 한다.
도 1은 가압 가스 탱크 수용 어셈블리의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 가압 가스 탱크 수용 어셈블리의 실시예의 수직 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 가압 가스 탱크 수용 어셈블리의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 가압 가스 탱크 수용 어셈블리의 또 다른 실시예의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 가압 가스 탱크 수용 어셈블리의 또 다른 실시예의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 시스템의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 시스템의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 연료 충전소의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 연료 충전소의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예를 도시한 도면이다.
하기 도면들에서는 상이한 실시예의 동일한 기술적 특징에 대해 동일한 참조 부호가 사용된다.
도 1에는 가압 가스 탱크 수용 어셈블리(1)의 일 실시예의 사시도가 도시되어 있다. 가압 가스 탱크 수용 어셈블리(1)는 예컨대 강(steel)으로 된 열전도성 본체(20)를 갖는다. 본체(20)는 박스 형태로 형성될 수 있으며, 이 경우 박스형 본체(20)의 내부 공간에서 다수의 채널형 수용면(22)(여기서는 보이지 않음) 내에 가압 가스 탱크(10)가 수용된다. 본체(20)는 박스형 본체(20) 주위를 둘러싸는 돌출 에지(28)를 갖는다. 상기 주위를 둘러싸는 돌출 에지(38)가 장착 계면(26)을 형성하는 동시에 열전도면(24)도 형성한다. 장착 계면(26)은 나사를 통과시키기 위한 구멍을 가질 수 있다. 본체(20)는 상기 장착 계면을 이용해서 자동차(100)의 차체(120)의 상대 장착 계면(126)상에 배치될 수 있다. 가압 가스 탱크(10)는 열전도성이며, 도 1에서와 같이 중공 원통형으로 형성될 수 있다. 가압 가스 탱크(10)는 예를 들어 강으로 형성될 수 있고, 예를 들어 수소와 같은 고압 가스를 특히 바람직하게 저장할 수 있다. 또한, 도 1에는 추가로 3개의 보강 요소(36)가 도시되어 있으며, 이들은 각각의 수용면(22)에 수용된 가압 가스 탱크(10)를 움직이지 않게 고정하고 본체(20)의 안정성에 기여한다. 따라서 연료 충전 과정에서 발생하는 열이 특히 바람직하게 가압 가스 탱크(10)로부터 방출될 수 있고, 특히 상기 발생하는 열은 가압 가스 탱크(10)로부터 열전도성 본체(20)를 통해 자동차(100)의 차체(120)로 전도될 수 있다. 도 2에는 도 1의 가압 가스 탱크 수용 어셈블리(1)의 실시예의 수직 단면도(A1-A1)가 도시되어 있다(도 1의 단면 축 A1-A1 참조). 도 2에서는 개별 외부 재킷 면(AM)을 가진 열전도성 가압 가스 탱크(10)가 열 소통을 위해 본체(20)의 채널형 수용면(22)에서 본체(20)에 의해 형상 결합식으로 수용된다. 채널형 수용면(22)은 원호 형태로 형성되어 있다.
도 3은 본 발명에 따른 가압 가스 탱크 수용 어셈블리(1)의 2개의 추가 실시예를 각각 하나의 수직 단면도로 개시한다(도 1의 단면 축 A1-A1 참조). 두 실시예 모두, 가압 가스 탱크(10)가 채널형 수용면(22)에 수용되어 있다. 또한, 두 실시예 모두 열전도성 면(24) 및 장착 계면(26)을 갖는다. 좌측에 도시된 추가 실시예는 별도의 열전도 요소(32)를 보여주며, 이 열전도 요소(32)는 본체(20)에 배치된 냉각판이다. 열전도 요소(32)는 냉각판 내에 추가로 냉각 채널을 가지며, 이를 통해 예를 들어 냉각 유체 또는 냉각 공기가 흐를 수 있다. 우측에 도시된 추가 실시예는 열전도 요소(32)를 보여주며, 이 열전도 요소(32)는 열전도성 본체(20)와 일체로 되어 있다. 열전도 요소(32)는 여기서도 냉각 채널을 갖는다. 또한, 열전도 요소(32)는 냉각 핀을 포함하며, 이를 통해 냉각 공기가 흐를 수 있고 이에 따라 추가로 열전도성 본체(20)로부터 열이 방출될 수 있다.
도 4에는 본 발명에 따른 가압 가스 탱크 수용 어셈블리(1)의 또 다른 실시예의 수직 단면도가 도시되어 있다(도 1의 단면 축 A1-A1 참조). 도 4에서, 가압 가스 탱크(10)는 서로 나란히 배열된 채널형 수용면(22)에 수용된다. 또한, 서로 나란히 배열된 채널형 수용면(22)은 서로 이격되어 배열된다. 따라서 수용면(22)에 수용된 가압 가스 탱크들(10)은 접촉하지 않는다. 또한, 이로써 가압 가스 탱크(10)의 열팽창 시에도 가압 가스 탱크(10)는 계속 가압 가스 탱크 수용 어셈블리(1)의 열전도성 본체(20)에 의해 형상 결합식으로 수용되어 있는 점이 보장될 수 있다. 또한, 도 4는 가압 가스 탱크(10)와 채널형 수용면(22) 사이에 각각 하나의 열전도성 탄성 요소(34)를 개시하며, 이 탄성 요소에 의해 개별 가압 가스 탱크(10)의 열팽창이 보상될 수 있다. 가압 가스 탱크(10)의 열팽창은 연료 충전 과정에서 발생하는 열로 인해 발생할 수 있다.
도 5에는 본 발명에 따른 가압 가스 탱크 수용 어셈블리(1)의 또 다른 실시예의 수직 단면도가 도시되어 있으며(도 1의 단면 축 A1-A1 참조), 도 5에는 도 2에 추가로 보강 요소(36)가 도시되어 있다. 이 보강 요소(36)는 각각의 수용면(22)에 수용된 가압 가스 탱크(10)를 움직이지 않게 고정하고 본체(20)의 안정성에 기여한다.
도 6에는 일 실시예에서, 자동차(100) 및 자동차(100)의 차체(120)를 냉각하기 위한 냉각 장치(200)를 갖는 본 발명에 따른 시스템(300)의 정면도가 도시되어 있다. 도 6에서 자동차(100)는 내부 냉각 장치(200)를 갖는다. 가압 가스 탱크 어셈블리(1)가 자동차(100) 하부의 적어도 일부를 형성한다. 자동차(100), 특히 차체(120)는 2개의 크로스 멤버(121a, 121b)를 포함하고, 가압 가스 탱크 어셈블리(1)가 상기 2개의 크로스 멤버(121a, 121b)상에 배치된다. 특히, 장착 계면(24a, 24b)을 갖는 가압 가스 탱크 어셈블리(1)의 열 전도성 본체(20)(도시되지 않음)는 크로스 멤버(121a)의 상대 장착 계면(124a) 또는 차체(120)의 크로스 멤버(121b)의 상대 장착 계면(124b)상에 배치된다.
도 7에는 또 다른 실시예에서, 자동차(100) 및 자동차(100)의 차체(120)를 냉각하기 위한 냉각 장치(200)를 갖는 본 발명에 따른 시스템(300)의 정면도가 도시되어 있다. 도 7에서, 냉각 장치(200)는 자동차(100)의 팬(130) 및/또는 자동차(100)의 냉각 회로(140)를 갖는다. 냉각 공기 안내 요소(132)에 의해 팬(130)으로부터 이송된 냉각 공기가 자동차(100)의 차체(120)상의 상이한 지점들로 이송되거나, 냉각 유체 안내 요소(142)를 통해 냉각 유체가 자동차(100)의 차체(120)상의 상이한 지점들로 안내된다. 또한, 냉각 장치(200)는 자동차(100)의 차체(120)를 냉각하기 위한 외부 냉각 요소(210)를 갖는다. 외부 냉각 요소는 자동차(100)에 예를 들어 물을 분사하기 위한 외부 팬(212) 및/또는 외부 물 분사 장치(214)이다. 외부 냉각 요소(210)는 자동차의 하부에 배치된다. 외부 팬(212)에 의해 이송된 공기 및/또는 물 분사 장치(214)에 의해 이송된 물은 차체(120)의 적어도 일부에 대해, 바람직하게는 전체 차체(120)에 대해 유동 방향(S)으로, 특히 실질적으로 수직으로 유동/분사될 수 있다. 매우 바람직하게는 외부 팬(212)으로부터의 공기 및/또는 물 분사 장치(214)로부터의 물이 자동차(100)의 차체(120)의 하부에 대해 흐른다.
도 8에는 자동차(100) 및 자동차(100)의 차체(120)를 냉각하기 위한 냉각 장치(200)를 갖는 시스템(300)을 위한 본 발명에 따른 연료 충전소(500)의 일 실시예의 정면도가 도시되어 있다. 도 8에서 자동차(100)는 내부 냉각 장치(200)를 갖는다. 연료 충전소(500)는 자동차(100)를 주차하기 위한 주차 영역(510)을 갖는다. 또한, 도 8에는 고압 가스를 제공하기 위한 주차 영역(510)에 가압 가스 탱크 연료 펌프(520)가 도시되어 있다. 도 8에서, 가압 가스 탱크 연료 펌프(520)는 차량(100)의 상대 데이터 인터페이스(162)와의 데이터 통신을 위한 데이터 인터페이스(562)를 갖는 연료 충전소 컨트롤 유닛(560)을 포함한다. 연료 충전소 컨트롤 유닛은 가압 가스 탱크 연료 펌프(520)의 외부에도 배치될 수 있다.
도 9에는 자동차(100) 및 자동차(100)의 차체(120)를 냉각하기 위한 냉각 장치(200)를 갖는 시스템(300)을 위한 본 발명에 따른 연료 충전소(500)의 또 다른 실시예의 정면도가 도시되어 있다. 도 9에서 냉각 장치(200)는 한편으로 자동차(100)의 팬(130) 및/또는 자동차(100)의 냉각 회로(140)를 갖는다. 냉각 공기 안내 요소(132)에 의해 팬(130)으로부터 이송된 냉각 공기가 자동차(100)의 차체(120)상의 상이한 지점들로 이송되거나, 냉각 유체 안내 요소(142)를 통해 냉각 유체가 자동차(100)의 차체(120) 상의 상이한 지점들로 안내된다. 냉각 공기 안내 요소(132) 및 냉각 유체 안내 요소(142)는 도 9에 명시적으로 도시되어 있지 않다. 또한, 냉각 장치(200)는 외부 냉각 요소(210)를 갖는다. 연료 충전소(500)는 자동차(100)를 주차하기 위한 주차 영역(510)을 갖는다. 또한, 도 9에는 고압 가스를 제공하기 위한 주차 영역(510)에 가압 가스 탱크 연료 펌프(520)가 도시되어 있다. 도 9에서, 가압 가스 탱크 연료 펌프(520)는 차량(100)의 상대 데이터 인터페이스(162)와의 데이터 통신을 위한 데이터 인터페이스(562)를 갖는 연료 충전소 컨트롤 유닛(560)을 포함한다. 연료 충전소 컨트롤 유닛은 가압 가스 탱크 연료 펌프(520)의 외부에도 배치될 수 있다. 이 실시예에서, 외부 냉각 요소(210)는 유체 투과성 커버(514)와 함께 차량 피트(512)에 배치된다. 유체 투과성 커버(514)를 통해, 냉각 장치(200), 예를 들어 외부 팬(212) 및/또는 외부 물 분사 장치(214)를 이용하여 큰 유동 저항 없이 특히 간단하게 자동차(100)의 차체(120)를 냉각할 수 있다. 매우 바람직하게는 외부 팬(212)의 공기가 그리고/또는 물 분사 장치(214)의 물이 유동 방향(S)으로 자동차(100)의 차체(120)의 하부에 대해 흐르고 그리고/또는 분사된다.
도 10에는 자동차(100)의 연료 충전을 위한 본 발명에 따른 방법의 일 실시예가 개시된다. 제1 단계에서, 연료 충전 과정의 상태를 결정하기 위해 연료 충전소(500)의 데이터 인터페이스(562)와 자동차(100)의 상대 데이터 인터페이스(162) 간에 데이터 통신이 이루어진다(602). 다음 단계에서, 연료 충전소 컨트롤 유닛(560)이 긍정적인 연료 충전 과정 상태를 인식한다(604). 다음 단계로서, 자동차(100)의 차체(120)를 냉각하기 위해 연료 충전소 컨트롤 유닛(560)에 의해 냉각 장치(200)가 활성화되고(606), 자동차(100)의 가압 가스 탱크(10)에 연료가 충전된다(608). 이어서 가압 가스 탱크(10)의 연료 충전이 종료된다(610). 냉각 장치(200)는 가압 가스 탱크(10)의 연료 충전 종료(610) 이후 계속 활성화된 상태로 유지될 수 있고, 추가 단계에서 가압 가스 탱크(10)의 온도가 지정 가능한 임계값 아래로 떨어져야만 비활성화된다(612). 이는, 예를 들어 자동차(100)가 계속 운행되더라도 적어도 지정 가능한 온도 임계값 아래로 떨어질 때까지의 시간 동안 자동차의 팬(130) 및 냉각 회로(140)가 활성화된 상태를 유지됨을 의미할 수 있다.

Claims (11)

  1. 가압 가스 탱크(10)를 냉각하기 위한 자동차(100)용 가압 가스 탱크 수용 어셈블리(1)이며, 가압 가스 탱크 수용 어셈블리(1)는:
    a) 가압 가스 탱크(10)를 수용하기 위한 복수의 채널형 수용면(22)을 갖는 본체(20); -상기 본체(20)는 열전도성이고, 자동차(100)의 차체(120)의 상대 장착 계면(126)상에 배치하기 위한 장착 계면(26)을 가지며, 상기 본체(20)는 차체(120)와의 열 소통 연결(thermally communicating connection)을 위한 열전도면(24)을 가짐-;
    b) 고압 가스를 저장하기 위한 가압 가스 탱크(10); -상기 가압 가스 탱크(10)는 열전도성이고, 열 소통을 위해 본체(20)의 채널형 수용면(22)에 본체(20)에 의해 형상 결합식으로 수용됨-;
    를 포함하는, 가압 가스 탱크 수용 어셈블리(1).
  2. 제1항에 있어서, 각각의 가압 가스 탱크(10)의 외부 재킷 면(AM)의 적어도 15%, 바람직하게는 외부 재킷 면(AM)의 적어도 25%가 본체(20)와의 열 소통을 위해 본체(20)의 개별 채널형 수용면(22)에 수용되는 것을 특징으로 하는, 가압 가스 탱크 수용 어셈블리(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 본체(20)는 다음 요소들 중 적어도 하나:
    - 본체를 냉각하기 위한 열전도 요소(32), 특히 냉각 핀 및/또는 냉각 채널 및/또는 냉각판,
    - 가압 가스 탱크(10)의 열팽창을 보상하기 위한, 가압 가스 탱크(10)와 채널형 수용면(22) 사이의 열전도성 탄성 요소(34),
    - 본체(20)의 안정화를 위한 보강 요소(36)를 갖는 것을 특징으로 하는, 가압 가스 탱크 수용 어셈블리(1).
  4. 시스템(300)이며, 이 시스템(300)은 자동차(100) 및 자동차(100)의 차체(120)를 냉각하기 위한 냉각 장치(200)를 포함하고, 자동차(100)는:
    a) 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 가압 가스 탱크 수용 어셈블리(1);
    b) 상대 장착 계면(124)을 갖는 차체(120); -가압 가스 탱크 수용 어셈블리(1)의 열전도성 본체(20)는 장착 계면(24)을 이용하여 상대 장착 계면(124)에 배치됨-;를 갖는, 시스템(300).
  5. 제4항에 따른, 자동차(100) 및 냉각 장치(200)를 포함하는 시스템(300)에 있어서, 냉각 장치(200)가 자동차(100)의 팬(130) 및 이 팬(130)으로부터 자동차(100)의 차체(120)로 이송되는 냉각 공기를 안내하기 위한 냉각 공기 안내 요소(132)를 가지며,
    그리고/또는 냉각 장치(200)가 자동차(100)의 냉각 회로(140)와, 냉각 유체를 자동차(100)의 차체(120)로 안내하기 위한 냉각 유체 안내 요소(142)를 갖는 것을 특징으로 하는, 시스템(300).
  6. 제4항 또는 제5항에 따른, 자동차(100) 및 냉각 장치(200)를 포함하는 시스템(300)에 있어서, 냉각 장치(200)가 자동차(100)의 차체(120)를 냉각하기 위한 외부 냉각 요소(210)를 가지며, 냉각 요소(210)는 자동차(100)의 영역 내에 배치될 수 있고, 냉각 요소(210)는 다음 요소:
    - 외부 팬(212),
    - 자동차(100)에 물을 분사하기 위한 외부 물 분사 장치(214),
    - 냉각 챔버
    중 하나인 것을 특징으로 하는, 시스템(300).
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른, 자동차(100) 및 냉각 장치(200)를 포함하는 시스템(300)을 위한 연료 충전소(500)이며, 이 연료 충전소(500)는:
    a) 차량(100)을 주차하기 위한 주차 영역(510),
    b) 자동차(100)의 상대 데이터 인터페이스(162)와의 데이터 통신을 위한 데이터 인터페이스(562)를 갖는 연료 충전소 컨트롤 유닛(560)을 가지며,
    연료 충전소 컨트롤 유닛(560)은 적어도, 데이터 인터페이스(562)와 상대 데이터 인터페이스(162) 간의 데이터 통신을 기반으로 자동차(100)의 긍정적인 연료 충전 과정 상태(S1)를 인식하도록, 그리고 긍정적인 연료 충전 과정 상태(S1)가 인식되면 자동차(100)의 차체(120)를 냉각하기 위한 냉각 장치(200)를 활성화하도록 구성되는, 연료 충전소(500).
  8. 제6항과 관련한 제7항에 있어서, 연료 충전소(500)가 자동차(100)의 차체(120)를 냉각하기 위한 냉각 장치(200)의 외부 냉각 요소(210)를 가지며, 냉각 요소(210)는 자동차(100)의 영역 내에 배치되고, 냉각 요소(210)는 다음 요소:
    - 외부 팬(212),
    - 자동차(100)에 물을 분사하기 위한 외부 물 분사 장치(214),
    - 냉각 챔버
    중 하나인 것을 특징으로 하는, 연료 충전소(500).
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 주차 영역(510)이 유체 투과성 커버(514)를 구비한 차량 피트(vehicle pit)(512)를 가지며, 차량 피트(512) 내에 자동차(100)의 차체(120)를 냉각하기 위한 냉각 장치(200)가 배치되는 것을 특징으로 하는, 연료 충전소(500).
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 연료 충전소(500)에서 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 자동차(100)의 연료 충전 시 자동차(100)의 차체(120)를 냉각하기 위한 방법이며, 상기 자동차(100)는 상대 데이터 인터페이스(162)를 가지며, 상기 방법은 다음 단계:
    a) 연료 충전 과정의 상태를 결정하기 위해 연료 충전소(500)의 데이터 인터페이스(562)와 자동차(100)의 상대 데이터 인터페이스(162) 간의 데이터 통신 단계(602),
    b) 연료 충전소 컨트롤 유닛(560)을 통해 긍정적인 연료 충전 과정 상태를 인식하는 단계(604),
    c) 자동차(100)의 차체(120)를 냉각하고 자동차(100)의 가압 가스 탱크(10)에 연료를 충전하기 위해(608) 연료 충전소 컨트롤 유닛(560) 및/또는 차량 컨트롤 유닛을 통해 냉각 장치(200)를 활성화하는 단계(606)를 포함하는, 자동차 차체 냉각 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 방법은 단계 "c)" 이후에 후속 단계 "d)":
    d) 가압 가스 탱크(10)가 지정 가능한 온도 임계값 아래로 떨어지면, 냉각 장치(200)가 비활성화되는 단계(612)를 포함하는, 자동차 차체 냉각 방법.
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