WO2019192804A1 - Kraftfahrzeug mit einer thermisch aktivierbaren druckentlastungseinrichtung sowie verfahren zur druckentlastung - Google Patents

Kraftfahrzeug mit einer thermisch aktivierbaren druckentlastungseinrichtung sowie verfahren zur druckentlastung Download PDF

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WO2019192804A1
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Timo Christ
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the technology disclosed herein relates to a motor vehicle with a thermally activatable pressure relief device for pressure relief of at least one pressure vessel and a method for pressure relief.
  • a motor vehicle may be, for example, a fuel cell-powered motor vehicle (FCEV). If there is a thermal event in the vehicle interior, it is intended that the usually gaseous fuel from the FCEV.
  • FCEV fuel cell-powered motor vehicle
  • Pressure vessel is drained before the thermal event on the
  • a pressure relief release is arranged to cause the pressure relief directly or indirectly without electrical current or without an electrical signal; wherein the pressure relief trigger is adapted to receive heat energy from the passenger compartment or trunk for triggering the pressure relief device, without the heat energy absorbed for triggering has been previously transmitted through the body floor element on the pressure relief release.
  • such a triggering is faster than a conventional triggering, in which the heat energy is first taken up by the body floor element and then released to a TPRD.
  • the proposed solution is advantageously a purely mechanical / thermal triggering device without electrical signal processing. Such a system is very reliable.
  • the motor vehicle may be, for example, a passenger car, a motorcycle or a commercial vehicle.
  • the motor vehicle comprises at least one
  • Pressure vessel As a rule, the pressure vessels together with their peripheral components are referred to as a pressure vessel system.
  • the at least one pressure vessel is used for storage of under
  • Operating pressure also called nominal working pressure or NWP
  • NWP nominal working pressure
  • a cryogenic pressure vessel is suitable to store the fuel at the aforementioned operating pressures even at temperatures well below the operating temperature of the motor vehicle.
  • the pressure relief is the process by which the pressure in the pressure vessel is reduced due to an event.
  • the event is not the intended removal for the supply of an energy converter, but in particular an accident (for example thermal event).
  • the pressure relief starts i.d.R. with the at least partial opening of a valve and / or a bursting element, which is directly fluidly connected to the
  • the pressure relief can preferably by at least one
  • Pressure relief device of the motor vehicle done. If, due to a malfunction of another component and / or by an external thermal and / or mechanical action (eg accident, local flame, etc.) to an accident, the pressure relief device is set up, the pressure in the pressure vessel system, in particular in at least one pressure vessel to reduce.
  • the pressure relief device is set up, the pressure in the pressure vessel system, in particular in at least one pressure vessel to reduce.
  • Pressure relief device is fluidly connected to the at least one
  • the pressure relief device may be suitably arranged to allow a pressure take-off mass flow, which is greater (eg, at least by a factor of 1, 5, 2, 5, 10, 100 or more to relieve the pressure of the pressure vessel higher) than the maximum fuel withdrawal mass flow through the removal path to at least one energy converter (usually by a Tankabsperrventil).
  • the at least one pressure relief device is used for filling the
  • Pressure relief can be conveniently used a parallel to the anode subsystem flow path. I.d.R. is lowered by the pressure relief of the pressure vessel internal pressure to atmospheric pressure.
  • the pressure relief device may be a thermally activated
  • Pressure Relief Device also called Thermal Pressure Relief Device (TPRD) or thermal fuse is i.d.R. provided adjacent to the pressure vessel.
  • TPRD Thermal Pressure Relief Device
  • the TPRD releases the fuel stored in the pressure vessel into the environment.
  • the pressure relief device releases the fuel as soon as the
  • the passenger compartment also called the passenger compartment, is the interior of the motor vehicle in which the vehicle occupants are located.
  • Passenger cabin is usually covered by the bodywork
  • Vehicle roof the intervening vehicle pillars, doors, flaps and other body parts for the separation of the passenger compartment formed by the environment.
  • the body floor panel is a part of the vehicle body that
  • the body floor panel is a plate or a sheet.
  • the body floor element at least partially forms the center tunnel of the motor vehicle.
  • the body floor element in the region of the rear seats at least partially forms the boundary between the passenger compartment or trunk and the
  • the body floor element is made of a metallic material or of a metal alloy. According to the technology disclosed here, the body floor element is at least partially disposed between the passenger compartment or boot and the at least one pressure vessel.
  • Technology disclosed herein further includes a pressure relief actuator.
  • the pressure relief release is set up without electricity
  • the pressure relief release may be configured to heat energy from the passenger compartment or
  • Body floor panel was transferred to the pressure relief release.
  • the pressure relief release may comprise a triggering medium, which is heated by the heat energy generated in the interior of the passenger compartment or trunk.
  • a triggering medium which is heated by the heat energy generated in the interior of the passenger compartment or trunk.
  • the pressure relief trigger may be configured to heat it by the absorption of heat energy to a temperature that is equal to or higher than the triggering temperature of the
  • Pressure relief release be at least partially arranged in the passenger compartment or trunk.
  • at least one surface may be embedded in the body floor panel.
  • the at least one surface is set up, heat energy emitted directly from the thermal event, e.g. About heat radiation or over the air in the passenger compartment or
  • Trunk at least partially directly record.
  • Pressure relief release closer to the passenger compartment or trunk is arranged as the thermally activated pressure relief device itself. Expressed in other words is therefore advantageous the
  • Trunk receives only indirectly via the body floor panel.
  • the pressure relief release may be arranged to depressurize the at least one pressure vessel from the passenger compartment or
  • Dispense opening element can be an im
  • Pressure relief release stored release medium the heat energy from the passenger compartment or trunk at least partially record and transport to the opening element.
  • the Pressure relief release be designed so that the transport of
  • Heat energy the release medium itself is transported. In particular, so much heat energy can be delivered to the opening element that the opening element is thermally activated and there is pressure relief.
  • the pressure relief release can be designed and arranged such that it is stored in the pressure relief release
  • Triggering medium for thermal activation of the opening element with the opening element is at least partially brought into contact.
  • the pressure relief release can be designed and arranged such that the triggering medium for thermal activation can flow or flow around the opening element.
  • the triggering medium may have a solid or liquid state of aggregation if the temperature of the triggering medium is less than one
  • the limit temperature for a thermal event in the passenger compartment or trunk can be indicative.
  • the triggering medium may be a liquid or gaseous
  • the limit temperature can
  • Pressure relief device or from the opening element is
  • the pressure relief device has at least one thermally activatable or operable opening element.
  • the pressure relief trigger may be configured to thermally activate the orifice member for pressure relief.
  • thermal activation Usually at a release temperature of about 1 10 ° C and more, the opening elements change their shape or are destroyed (thermal activation). This opens the pressure relief device. Due to the thermal activation, the opening element can change its shape. Alternatively or additionally, the opening element can be destroyed by thermal activation.
  • the term "opening element" is restricted to the area of the pressure relief device, which can be changed or destroyed in shape by the thermal activation. In the closed state of the pressure relief device causes the
  • the opening element holds, for example, a valve body, wherein the valve body in turn closes the pressure relief device.
  • the opening element is suitably designed so that it at a
  • Tripping temperature for example, of 110 ° C, opens (i.e., there is the
  • Tripping temperature is chosen so that at a thermal event, e.g. a vehicle fire, a bursting of the pressure vessel by thermal
  • the opening element may be formed, for example, as a glass ampule.
  • a glass ampoule is a fluid-filled bursting body.
  • the glass ampoule has a closed fluid volume, which is relatively brittle or even at the triggering temperature.
  • fragile material e.g., glass
  • Glass ampoule is not limited to "glass", but any material can be chosen that is sufficiently brittle.
  • a melting solder can be provided. If the temperature in the pressure relief device rises to the release temperature, the fusible link becomes soft. That softened
  • Fusible solder is deformed by a force directly or indirectly generated by the pressure vessel internal pressure. This deformation of the melt solder causes a release of the pressure relief device.
  • the pressure relief release disclosed herein may include at least one closure.
  • the closure can be set when it reaches or
  • the closure may be formed as a fusion disk or as a rupture disk.
  • the triggering medium may be such that from a
  • the pressure relief release can be arranged and designed so that the release medium for pressure relief alone by gravity and / or pressure difference between the triggering medium and the environment can flow.
  • the closure in the installation position of the pressure relief release can advantageously be provided at the lowest point.
  • the pressure relief trigger is formed in the direction of the vehicle vertical axis on the thermally activated pressure relief device.
  • Pressure relief release comprises a triggering line, wherein the triggering line or a fluid-connected thereto element or at least partially passed through the body floor element.
  • the triggering line can be a line, in particular a tube, which preferably extends at least partially over the surface of the pressure vessel.
  • the triggering line extends at least partially over a central region or jacket region of the pressure vessel.
  • the middle area is i.d.R. cylindrically shaped and / or between the ends of
  • the triggering line extends at least partially in the axial direction and / or in the circumferential direction of the
  • the triggering line extends helically or helically or meandering over the surface of the pressure vessel. Adjacent sections of the triggering line are preferably spaced such that a thermal event occurring between these adjacent sections is reliably detected or the safety valve safely discharges the fuel gas before the pressure vessel is damaged.
  • a first triggering line which is connected to a pressure relief unit of a first pressure vessel, extends at least partially over the surface (for example via the middle regions or jacket regions) of a second pressure vessel.
  • a single trigger line thermal Detect events on both pressure vessels and bring about a pressure relief of a pressure vessel.
  • a triggering line can connect the respective pressure relief unit of the pressure vessel to form a common fluid system.
  • a structure is particularly compact and inexpensive to implement.
  • an end of the triggering line to a first is advantageous
  • Pressure relief unit of the first pressure vessel connected and a second end of the triggering line is connected to a second pressure relief unit of the second pressure vessel.
  • a triggering line runs at least partially through the central regions of the
  • trigger lines which are each fluidly connected via separate fluid systems with the respective valves of the respective pressure vessel. These trigger lines preferably also extend over the first and second pressure vessels (in particular via their central areas or jacket areas).
  • the triggering line may in particular be pressure-resistant, in particular in such a way that the triggering line does not expand and / or become damaged due to an operational pressure increase and / or closes due to non-operational mechanical action, with dimensions and mechanical stresses that are irrelevant to the function
  • the conduit is made of a metal. Further preferably, the conduit made of a material having a melting point far above the
  • Shutter temperature to be formed.
  • a Triggering line which has a better thermal conductivity in the radial direction than in the axial direction of the triggering line.
  • a heat conduction is forced into the substance described below, whereas an idR
  • the trigger line may be filled with the trigger medium. It is also conceivable that a heat pipe or a detonating cord be used as trigger lines.
  • the technology disclosed herein also relates to a method for pressure relief of a motor vehicle, in particular of the motor vehicle disclosed here with the pressure relief device disclosed herein and / or the opening element disclosed here or at least one pressure vessel.
  • the method comprises the steps:
  • Thermal energy of a thermal event is in the passenger compartment or in the trunk at least partially from a trigger medium
  • the heated by the recording trigger medium is at least partially a thermally activated opening element of
  • Opening element is thermally activated.
  • the technology disclosed herein relates to a pressure release technology.
  • the high temperatures occurring in a thermal event can advantageously achieve the TPRD faster than the pressure storage armature, in accordance with the technology disclosed herein.
  • a principle based on heat transfer by mass flow is proposed in the technology disclosed here. It is proposed to soil a medium in the interior of the body panel as close as possible to the TPRD, which absorbs heat directly during a thermal event and, upon reaching a certain temperature, starts to flow as a fluid and can flow to the TPRD. There can be advantageously triggered by the high temperature of the fluid / Ausl Harbormedium the pressure relief.
  • the triggering medium may preferably be non-flammable media having high boiling points and / or high heat capacities. It is preferably a nonflammable triggering medium.
  • the following solutions are preferred:
  • the triggering medium may be a liquid, preferably hydrocarbons or oils, for example "Fluorinert PC70" from 3M.
  • the liquid both during normal operation of the
  • Initial flow initiation can be effected, for example, by i) a melt disk having a melting temperature approximately shortly below the boiling point of the medium or by ii.) Bursting of a rupture disk by increasing the volume of the liquid.
  • a melting solder can be used, for example metal, plastic or long-chain wax.
  • the fusible link has a Melting point above normal operating temperature.
  • the fusible link can assume a solid state of aggregation in normal operation and, in the case of a thermal event in the passenger compartment I or trunk K, a liquid state of aggregation.
  • the flow initiator can be effected, for example, by i) melting the medium and / or by ii) a melt disk having a higher melting temperature than the medium.
  • sufficient heat can thus be introduced into the medium in each case in order to avoid re-solidification on the way to the TPRD.
  • a liquid having a boiling point not far above the usual vehicle operating temperatures may be used, e.g. Water.
  • the liquid may have the liquid state of aggregation, whereas in a thermal event in the passenger compartment I or trunk K, the gaseous
  • the flow initial can take state of aggregation.
  • the container of the heat-transporting medium can be designed to be open or closed upwards (towards the interior I) in order to also guide hot air or combustion gases from the interior to the TPRD in the open case in addition to or after the flowing fluid.
  • the already mentioned above melting plate can serve as a closure of the open-topped variant of the apparatus during normal vehicle operation.
  • the apparatus can with as large a surface of the heat / fluid storage in the
  • Interior I be provided (eg by means of ribs) to absorb heat as quickly as possible.
  • a tubing connection from the reservoir to the TPRD can direct the fluid to the destination.
  • the medium can be distributed, for example, by a vent or by a heat exchanger integrated in the TPRD be directed to improve the heat transfer from the medium to the TPRD.
  • the thermal barrier of the body panel can thus be overcome faster or safer.
  • the heat input into the fiber-reinforced layer from the pressure vessel to the triggering of the TPRD can thus be reduced.
  • Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of the disclosed here
  • Fig. 2 is a schematic cross-sectional view of another
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view in which a
  • Pressure vessel 100 has a liner 110 and a fiber reinforced layer 120.
  • the pressure vessel includes a Tankabsperrventil 130, which is inserted at one end of the pressure vessel 100 in a boss of the pressure vessel 100.
  • the pressure vessel 100 and the Tankabsperrventil 130 may have any suitable shape.
  • the pressure vessel 100 is shielded from the passenger compartment I or trunk M by the body floor element 300.
  • Body floor element 300 may be, for example, the center tunnel of a motor vehicle. It is also conceivable that the pressure vessel 100 is arranged below the vehicle seats or below the trunk K. Depending on The body floor element 300 may be covered by a carpet material 310. In the body floor element 300 is here
  • Pressure relief trigger 210 protrudes here in the passenger compartment I or
  • the pressure relief trigger 210 shown here includes an interior volume 211 in which the triggering medium is stored. To improve the heat transfer, the pressure relief trigger 210 has a ribbing 212.
  • the pressure relief trigger 210 includes a closure 216 disposed at the bottom of the pressure relief trigger 110 at the lowest point. In the embodiment shown here is the
  • Pressure relief release 210 arranged in its installed position directly in the vehicle vertical axis above the thermally activated pressure relief unit 200.
  • a trigger media channel 214 serves to direct the trigger medium onto the opening element of the thermally activatable
  • the triggering medium can be any suitable medium.
  • the pressure relief device 200 is set up, after its thermal activation, a flow path from the interior of the pressure vessel 100 to
  • the filling flow or removal flow path (s) has been omitted here. These can be configured as desired.
  • the pressure relief path is formed fluidically parallel.
  • only one pressure relief device 200 is provided on the pressure vessel 100.
  • a plurality of thermally activated pressure relief devices 200 may be provided on the pressure vessel 100.
  • a thermally activatable pressure relief device 200 may be provided at each end. If there is now a thermal event in the passenger compartment I or in the trunk K, the temperature of the triggering medium in the interior volume 211 can rise to a temperature which is above the limit temperature (eg 500 ° C.).
  • the pressure in the inner volume 211 may increase so much that the closure 216 formed as a rupture disk is destroyed.
  • the now heavily heated release medium flows due to the gravity and / or pressure difference between the triggering medium and the environment of the
  • Pressure Relief Actuator 210 is by the release medium channel 214 on the opening element of the thermally activated
  • Pressure relief device 200 steered.
  • the triggering medium previously heated by the thermal event gives some of the heat energy at arrival or
  • Opening element rises to a value which is above the triggering temperature.
  • the opening element is thermally activated.
  • the fusible link melts and directly or indirectly releases the pressure relief flow path of the pressure relief device 200.
  • the TPRD can thus trigger faster and safer.
  • the fuel can safely escape even before the fiber reinforced layer 120 is weakened by the thermal energy transmitted to the fiber reinforced layer 120 by the body bottom member 300.
  • FIG. 2 shows a pressure vessel 100 and a body floor element 300, which can be embodied exactly as described in connection with FIG. Notwithstanding here is the pressure relief trigger 210 designed as a trigger line 217.
  • the triggering line 217 protrudes here into the jacket area of the pressure vessel.
  • the triggering line 217 is set up to detect a thermal event in the jacket area directly or indirectly and to trigger the thermally activatable pressure relief device 200.
  • the triggering line 217 may be filled with a triggering medium that, depending on the temperature, the pressure in the
  • Trigger line 217 increases or decreases.
  • the triggering line 217 could be a fuse or a heat pipe.
  • the concrete embodiment of the triggering line 217 and the pressure relief device 200 may be any suitable embodiment, if in particular a thermal event immediately adjacent to the triggering line 217 is detected directly or indirectly by means of the triggering line 217, and if the triggering line 217 is set up that when the triggering temperature is exceeded Triggering line 217 adjacent to the thermal event, the triggering line 217 causes the pressure relief by means of the pressure relief device 200. According to the technology disclosed herein, such a triggering line 217 or a so
  • operatively connected (here fluid-connected) element at least partially passed through the body floor element.
  • the body floor element operatively connected (here fluid-connected) element at least partially passed through the body floor element.
  • Hose or pipe partially pass through the passenger compartment I and / or the trunk K.
  • an element (here a head part) of the triggering line 217 opens in the passenger compartment I or trunk K. If there is now a thermal event in the passenger compartment I or
  • Trunk K so the release medium heats up in the headboard on a
  • Pressure relief mechanism is hereby incorporated by reference. With such a configuration, it is possible to thermal events
  • Pressure vessel the / a pressure relief actuator, the / on
  • Body floor element, the / a fiber reinforced layer, the / a liner, the / an opening element, etc. should also be disclosed at the same time also the plurality thereof (for example, the at least one pressure vessel, the at least one
  • substantially in the context of the technology disclosed herein includes the exact property or value (eg, “vertical axis") and deviations irrelevant to the function of the property / value (eg "tolerable

Abstract

Die offenbarte Technologie betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer thermisch aktivierbaren Druckentlastungseinrichtung (200) zur Druckentlastung von mindestens einem Druckbehälter (100) sowie ein Verfahren zur Druckentlastung. Ein Karosseriebodenelement (300) ist zumindest bereichsweise zwischen dem Fahrgastinnenraum I oder dem Kofferraum K und dem Druckbehälter (100) angeordnet. Ein Druckentlastungsauslöser (210) ist eingerichtet, die Druckentlastung direkt oder indirekt zu bewirken. Der Druckentlastungsauslöser (210) ist eingerichtet, Wärmeenergie aus dem Fahrgastinnenraum I oder dem Kofferraum K zur Auslösung der Druckentlastungseinrichtung (200) aufzunehmen, ohne dass die zur Auslösung aufgenommene Wärmeenergie zuvor durch das Karosseriebodenelement (300) auf den Druckentlastungsauslöser (210) übertragen wurde.

Description

Kraftfahrzeug mit einer thermisch aktivierbaren
Druckentlastungseinrichtung sowie Verfahren zur Druckentlastung
Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer thermisch aktivierbaren Druckentlastungseinrichtung zur Druckentlastung von mindestens einem Druckbehälter sowie ein Verfahren zur Druckentlastung. Ein solches Kraftfahrzeug kann beispielsweise ein brennstoffzellenbetriebenes Kraftfahrzeug (FCEV) sein. Kommt es zu einem thermischen Event im Fahrzeuginnenraum, so wird angestrebt, dass der in der Regel gasförmige Brennstoff aus dem
Druckbehälter abgelassen wird, bevor das thermische Event auf die
lasttragenden Faserverbundschichten des Druckbehälters einwirkt. Flierzu sind aus dem Stand der Technik Druckentlastungsventile (engl „thermal pressure relief device“ (=TPRD)) bekannt, die ab einer bestimmten Temperatur eine Druckentlastung bewirken.
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, bei einem thermischen Event im Fahrzeuginnenraum eine Druckentlastung vom mindestens einem Druckbehälter vergleichsweise schnell bzw. sicher zu bewirken, bevorzugt ohne bzw. nur mit geringen negativen Auswirkungen auf Bauraum, Gewicht und/oder Kosten. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar. Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer thermisch aktivierbaren Druckentlastungseinrichtung zur Druckentlastung von mindestens einem Druckbehälter, wobei ein Karosseriebodenelement zumindest
bereichsweise
i) zwischen dem Fahrgastinnenraum und dem Druckbehälter und/oder ii) zwischen dem Kofferraum und dem Druckbehälter
angeordnet ist; wobei ein Druckentlastungsauslöser eingerichtet ist, ohne elektrischen Strom bzw. ohne ein elektrisches Signal die Druckentlastung direkt oder indirekt zu bewirken; wobei der Druckentlastungsauslöser eingerichtet ist, Wärmeenergie aus dem Fahrgastinnenraum bzw. Kofferraum zur Auslösung der Druckentlastungseinrichtung aufzunehmen, ohne dass die zur Auslösung aufgenommene Wärmeenergie zuvor durch das Karosseriebodenelement auf den Druckentlastungsauslöser übertragen wurde.
Vorteilhaft ist eine solche Auslösung schneller als eine herkömmliche Auslösung, bei der die Wärmeenergie zunächst vom Karosseriebodenelement aufgenommen und anschließend an ein TPRD abgegeben wird. Ferner vorteilhaft ist die vorgeschlagene Lösung eine rein mechanisch/thermisch auslösende Vorrichtung ohne elektrischer Signalverarbeitung. Ein solches System ist sehr verlässlich.
Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise ein Personenkraftwagen, ein Kraftrad oder ein Nutzfahrzeug sein. Das Kraftfahrzeug umfasst mindestens einen
Druckbehälter. In der Regel werden die Druckbehälter samt ihrer peripheren Komponenten als Druckbehältersystem bezeichnet.
Der mindestens eine Druckbehälter dient zur Speicherung von unter
Umgebungsbedingungen gasförmigen Brennstoff, z.B. komprimiertes
(„Compressed Natural Gas“ = CNG) oder verflüssigtes (LNG) Erdgas oder Wasserstoff. Der Druckbehälter kann beispielsweise ein composite overwrapped pressure vessel (=COPV) sein. Der Druckbehälter kann beispielsweise ein kryogener Druckbehälter (= CcH2 oder COP) oder ein Hochdruckgasbehälter (= CGH2) sein. Hochdruckgasbehälter sind ausgebildet, bei
Umgebungstemperaturen Brennstoff dauerhaft bei einem nominalen
Betriebsdruck (auch nominal working pressure oder NWP genannt) von ca. 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck), ferner bevorzugt von ca. 700 barü oder mehr zu speichern. Ein kryogener Druckbehälter ist geeignet, den Brennstoff bei den vorgenannten Betriebsdrücken auch bei Temperaturen zu speichern, die deutlich unter der Betriebstemperatur des Kraftfahrzeuges liegen.
Die Druckentlastung ist der Vorgang, durch den aufgrund eines Ereignisses der Druck im Druckbehälter verringert wird. Das Ereignis ist insbesondere nicht die bestimmungsgemäße Entnahme zur Versorgung eines Energiewandlers, sondern insbesondere ein Störfall (z.B. thermisches Event). Die Druckentlastung beginnt i.d.R. mit der zumindest teilweisen Öffnung von einem Ventil und/oder einem Berstelement, welches unmittelbar fluidverbunden ist mit dem
Druckbehälter.
Die Druckentlastung kann bevorzugt durch mindestens eine
Druckentlastungseinrichtung des Kraftfahrzeugs erfolgen. Kommt es aufgrund einer Fehlfunktion einer anderen Komponente und/oder durch eine äußere thermische und/oder mechanische Einwirkung (z.B. Unfall, lokale Flamme, etc.) zu einem Störfall, so ist die Druckentlastungseinrichtung eingerichtet, den Druck im Druckbehältersystem, insbesondere im mindestens einen Druckbehälter zu verringern. Die
Druckentlastungseinrichtung ist fluidverbunden mit dem mindestens einen
Druckbehälter. 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 (i.d.R. durch ein Tankabsperrventil). Die mindestens eine Druckentlastungseinrichtung wird für die Befüllung des
Druckbehältersystems und/oder für die Entnahme von Brennstoff zur Bereitstellung von Energie im Kraftfahrzeug im Betrieb ohne Störfall i.d.R. nicht eingesetzt. Zur
Druckentlastung kann zweckmäßig ein zum Anodensubsystem paralleler Strömungspfad genutzt werden. I.d.R. wird durch die Druckentlastung der Druckbehälterinnendruck auf Atmosphärendruck abgesenkt.
Die Druckentlastungsvorrichtung kann eine thermisch aktivierbare
Druckentlastungseinrichtung sein. Die thermisch aktivierbare
Druckentlastungseinrichtung, auch Thermal Pressure Relief Device (= TPRD) oder Thermosicherung genannt, ist i.d.R. benachbart zum Druckbehälter vorgesehen. Bei Hitzeeinwirkung (z.B. durch Flammen) wird durch das TPRD der im Druckbehälter gespeicherte Brennstoff in die Umgebung abgelassen. Die Druckentlastungseinrichtung lässt den Brennstoff ab, sobald die
Auslösetemperatur des TPRDs überschritten wird (=wird thermisch aktiviert).
Der Fahrgastinnenraum, auch Fahrgastzelle genannt, ist der Innenraum des Kraftfahrzeugs, in dem die Fahrzeuginsassen sich befinden. Der
Fahrgastinnenraum wird in der Regel durch den Karosserieunterbau, das
Fahrzeugdach, die dazwischen befindlichen Fahrzeugsäulen, Türen, Klappen und weitere Karosserieteile zur Separation des Fahrgastinnenraums von der Umwelt ausgebildet.
Das Karosseriebodenelement ist ein Teil der Fahrzeugkarosserie, die
zweckmäßig den Karosserieunterbau zumindest teilweise mit ausbildet. In der Regel ist das Karosseriebodenelement eine Platte oder ein Blech. In einer Ausgestaltung bildet das Karosseriebodenelement zumindest teilweise den Mitteltunnel des Kraftfahrzeugs aus. In einer weiteren Ausgestaltung bildet das Karosseriebodenelement im Bereich der Rücksitze zumindest teilweise die Begrenzung zwischen dem Fahrgastinnenraum bzw. Kofferraum und dem
Fahrzeugunterboden aus. Besonders bevorzugt ist das Karosseriebodenelement aus einem metallischen Werkstoff bzw. aus einer Metalllegierung hergestellt. Gemäß der hier offenbarten Technologie ist das Karosseriebodenelement zumindest bereichsweise zwischen dem Fahrgastinnenraum bzw. Kofferraum und dem mindestens einen Druckbehälter angeordnet.
Hier offenbarte Technologie umfasst ferner einen Druckentlastungsauslöser. Der Druckentlastungsauslöser ist eingerichtet, ohne elektrischen Strom die
Druckentlastung direkt oder indirekt zu bewirken. Der Druckentlastungsauslöser kann eingerichtet sein, Wärmeenergie aus dem Fahrgastinnenraum bzw.
Kofferraum zur Auslösung des Öffnungselementes aufzunehmen, ohne dass die zur Auslösung aufgenommene Wärmeenergie zuvor durch das
Karosseriebodenelement auf den Druckentlastungsauslöser übertragen wurde.
Insbesondere kann der Druckentlastungsauslöser ein Auslösemedium umfassen, welches durch die im Inneren des Fahrgastinnenraums bzw. Kofferraums erzeugte Wärmeenergie erwärmt wird. Durch diese Wärmeaufnahme kann sich beispielsweise eine der folgenden Größen vom Auslösemedium verändern:
- Volumen vom erwärmten Auslösemedium;
- Aggregatzustand vom erwärmten Auslösemedium;
- Druck vom Auslösemedium innerhalb des Druckentlastungsauslösers; und/oder
- Temperatur des erwärmten Auslösemediums. Zweckmäßig kann der Druckentlastungsauslöser derart gestaltet sein, dass er/sie durch die Aufnahme von Wärmeenergie auf eine Temperatur erwärmt wird, die gleich ist oder die höher ist als die Auslösetemperatur der
Druckentlastungseinrichtung bzw. des Öffnungselementes.
In einer Ausgestaltung kann zumindest eine Oberfläche des
Druckentlastungsauslösers zumindest teilweise im Fahrgastinnenraum bzw. Kofferraum angeordnet sein. Alternativ kann zumindest eine Oberfläche in das Karosseriebodenelement eingelassen sein. Zweckmäßig ist die zumindest eine Oberfläche eingerichtet, direkt vom thermischen Event emittierte Wärmeenergie z.B. über Wärmestrahlung bzw. über die Luft im Fahrgastinnenraum bzw.
Kofferraum zumindest teilweise direkt aufzunehmen.
Mit anderen Worten ist also vorteilhaft vorgesehen, dass zumindest ein
Druckentlastungsauslöser näher zum Fahrgastinnenraum bzw. Kofferraum angeordnet ist als die thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung selbst. Noch einmal anders ausgedrückt ist also vorteilhaft der
Druckentlastungsauslöser nicht wie ein herkömmliches TPRD derart unterhalb des Karosseriebodenelements ohne mechanischen Kontakt zu diesem
angeordnet, dass die Wärmeenergie aus dem Fahrgastinnenraum bzw.
Kofferraum lediglich mittelbar über das Karosseriebodenelement aufnimmt.
Der Druckentlastungsauslöser kann eingerichtet sein, zur Druckentlastung des mindestens einen Druckbehälters die aus dem Fahrgastinnenraum bzw.
Kofferraum aufgenommene Wärmeenergie zumindest teilweise an das
Öffnungselement abzugeben. Zweckmäßig kann hierzu ein im
Druckentlastungsauslöser gespeichertes Auslösemedium die Wärmeenergie aus dem Fahrgastinnenraum bzw. Kofferraum zumindest teilweise aufnehmen und zum Öffnungselement transportieren. Insbesondere kann der Druckentlastungsauslöser derart gestaltet sein, dass zum Transport der
Wärmeenergie das Auslösemedium selbst transportiert wird. Insbesondere kann so viel Wärmeenergie an das Öffnungselement abgegeben werden, dass das Öffnungselement thermisch aktiviert wird und es zur Druckentlastung kommt.
Besonders bevorzugt kann der Druckentlastungsauslöser derart ausgebildet und angeordnet sein, dass das im Druckentlastungsauslöser bevorratete
Auslösemedium zur thermischen Aktivierung des Öffnungselements mit dem Öffnungselement zumindest teilweise in Kontakt bringbar ist. In einer
Ausgestaltung kann der Druckentlastungsauslöser derart ausgebildet und angeordnet sein, dass das Auslösemedium zur thermischen Aktivierung das Öffnungselement an- oder umströmen kann.
Das Auslösemedium kann einen festen oder flüssigen Aggregatzustand aufweisen, falls die Temperatur vom Auslösemedium geringer ist als eine
Grenztemperatur, wobei die Grenztemperatur für ein thermisches Event im Fahrgastinnenraum bzw. Kofferraum indikativ sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann das Auslösemedium einen flüssigen oder gasförmigen
Aggregatzustand aufweisen, falls die Temperatur vom Auslösemedium die Grenztemperatur erreicht oder übersteigt. Die Grenztemperatur kann
beispielsweise mindestens um den Faktor 1 ,2 oder mindestens um den Faktor 1 ,5 oder mindestens um den Faktor 2 oder mindestens um den Faktor 4 höher sein als die Auslösetemperatur der thermisch aktivierbaren
Druckentlastungseinrichtung bzw. vom Öffnungselement.
Die Druckentlastungseinrichtung weist mindestens ein thermisch aktivierbares bzw. betätigbares Öffnungselement auf. Gemäß der hier offenbarten Technologie kann der Druckentlastungsauslöser eingerichtet sein, zur Druckentlastung das Öffnungselement thermisch zu aktivieren. Bei der thermischen Aktivierung, üblicherweise bei einer Auslösetemperatur von ca. 1 10 °C und mehr, verändern die Öffnungselemente ihre Form oder werden zerstört (thermisches Aktivieren). Dadurch öffnet sich die Druckentlastungseinrichtung. Durch die thermische Aktivierung kann das Öffnungselement seine Form verändern. Alternativ oder zusätzlich kann durch thermische Aktivierung das Öffnungselement zerstört werden. Der Begriff„Öffnungselement“ ist im Rahmen der hier offenbarten Technologie auf den Bereich der Druckentlastungseinrichtung beschränkt, der durch die thermische Aktivierung in seiner Form veränderbar bzw. zerstörbar ist. Im geschlossenen Zustand der Druckentlastungseinrichtung bewirkt das
Öffnungselement direkt oder indirekt, dass die Druckentlastungseinrichtung einen Strömungspfad vom Inneren des Druckbehälters zur Umgebung nicht freigibt. Beim indirekten Verschließen hält das Öffnungselement beispielsweise einen Ventilkörper, wobei der Ventilkörper wiederum die Druckentlastungseinrichtung verschließt.
Das Öffnungselement ist zweckmäßig so ausgebildet, dass es bei einer
Auslösetemperatur, beispielsweise von 110°C, öffnet (, d.h. es gibt den
Strömungspfad vom Inneren des Druckbehälters zur Umgebung frei). Die
Auslösetemperatur ist so gewählt, dass bei einem thermischen Ereignis, z.B. ein Fahrzeugbrand, ein Bersten des Druckbehälters durch thermische
Strukturschwächung vermieden wird. Das Öffnungselement kann beispielsweise als Glasampulle ausgebildet sein. Eine solche Glasampulle ist ein fluidgefüllter Berstkörper. Die Glasampulle weist ein geschlossenes Fluidvolumen auf, das von einem auch bei der Auslösetemperatur vergleichsweise spröden bzw.
zerbrechlichen Material (z.B. Glas) umgeben ist. Das Material für die
Glasampulle ist nicht auf“Glas“ beschränkt, sondern es kann jedes Material gewählt werden, dass ausreichend spröde ist. Das Fluidvolumen ist mit einem Fluid gefüllt, welches sich bei Erwärmung vergleichsweise stark ausdehnt. Steigt nun die Temperatur auf die Auslösetemperatur an, so bricht die Glasampulle und bewirkt somit das Auslösen der Druckentlastungseinrichtung (=Freigabe des Strömungspfads zur Umgebung). Alternativ oder zusätzlich kann ein Schmelzlot vorgesehen sein. Steigt die Temperatur in der Druckentlastungseinrichtung auf die Auslösetemperatur an, so wird das Schmelzlot weich. Das erweichte
Schmelzlot wird durch eine vom Druckbehälterinnendruck direkt oder indirekt erzeugte Kraft verformt. Diese Verformung des Schmelzlots bewirkt ein Auslösen der Druckentlastungseinrichtung.
Druckentlastungseinrichtungen mit solchen Öffnungselementen sind
beispielsweise in den deutschen Patentanmeldungen DE 10 2016 206192,
DE 10 2016 217028, DE 10 2016 213288, DE 10 2016 218692,
DE 10 2016 222668 und DE 10 2017 205645 offenbart, deren Inhalt bzgl. der Druckentlastungseinrichtung bzw. des Öffnungselementes per Verweis hiermit hier mit aufgenommen werden.
Der hier offenbarte Druckentlastungsauslöser kann mindestens einen Verschluss aufweisen. Der Verschluss kann eingerichtet sein, bei Erreichen oder
Übersteigen der Auslösetemperatur zu schmelzen oder zu bersten. Bevorzugt kann der Verschluss als Schmelzscheibe oder als Berstscheibe ausgebildet sein. Insbesondere kann das Auslösemedium dergestalt sein, dass ab einer
bestimmten Temperatur der Druck im Druckentlastungsauslöser auf einen Wert ansteigt, bei dem die Berstscheibe bricht.
Zweckmäßig kann der Druckentlastungsauslöser derart angeordnet und ausgebildet sein, dass das Auslösemedium zur Druckentlastung allein durch Schwerkraft und/oder Druckdifferenz zwischen Auslösemedium und Umgebung ausströmen kann. Vorteilhaft kann hierzu der Verschluss in der Einbaulage des Druckentlastungsauslösers an der tiefsten Stelle vorgesehen sein. Zweckmäßig ist der Druckentlastungsauslöser in Richtung der Fahrzeughochachse über der thermisch aktivierbaren Druckentlastungseinrichtung ausgebildet.
In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der
Druckentlastungsauslöser eine Auslöseleitung umfasst, wobei die Auslöseleitung oder ein damit wirk- bzw. fluidverbundenes Element zumindest teilweise durch das Karosseriebodenelement hindurchgeführt ist.
Ein solches System zur thermischen Druckentlastung mit einer Auslöseleitung ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung mit der
Veröffentlichungsnummer DE 10 2015222252 A1 gezeigt.
Die Auslöseleitung kann eine Leitung sein, insbesondere ein Rohr, das sich bevorzugt zumindest bereichsweise über die Oberfläche des Druckbehälters erstreckt. Bevorzugt erstreckt sich die Auslöseleitung zumindest teilweise über einen Mittelbereich bzw. Mantelbereich des Druckbehälters. Der Mittelbereich ist i.d.R. zylinderförmig ausgebildet und/oder zwischen den Enden vom
Druckbehälter angeordnet. Bevorzugt verläuft die Auslöseleitung zumindest bereichsweise in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung des
Druckbehälters. Besonders bevorzugt verläuft die Auslöseleitung helixförmig bzw. wendelförmig oder mäanderförmig über die Oberfläche des Druckbehälters. Bevorzugt sind benachbarte Abschnitte der Auslöseleitung derart beabstandet, dass ein zwischen diesen benachbarten Abschnitten auftretendes thermisches Ereignis sicher detektiert wird bzw. das Sicherheitsventil das Brenngas sicher ablässt bevor der Druckbehälter beschädigt wird.
Besonders bevorzugt erstreckt sich eine mit einer Druckentlastungseinheit eines ersten Druckbehälters verbundene erste Auslöseleitung zumindest teilweise über die Oberfläche (z.B. über die Mittelbereiche bzw. Mantelbereiche) eines zweiten Druckbehälters. Vorteilhaft kann somit eine einzige Auslöseleitung thermische Events an beiden Druckbehältern erfassen und eine Druckentlastung eines Druckbehälter herbeiführen.
Bevorzugt kann eine Auslöseleitung die jeweilige Druckentlastungseinheit der Druckbehälter zur Ausbildung eines gemeinsamen Fluidsystems miteinander verbinden. Ein solcher Aufbau ist besonders kompakt und kostengünstig zu realisieren. Vorteilhaft ist also ein Ende der Auslöseleitung an eine erste
Druckentlastungseinheit des ersten Druckbehälters angeschlossen und ein zweites Ende der Auslöseleitung ist an eine zweite Druckentlastungseinheit des zweiten Druckbehälters angeschlossen. Besonders bevorzugt verläuft eine solche Auslöseleitung zumindest teilweise durch die Mittelbereiche der
Druckbehälter.
Es können auch zwei Auslöseleitungen vorgesehen sein, die jeweils über separate Fluidsysteme mit den jeweiligen Ventilen der jeweiligen Druckbehälter fluidverbunden sind. Diese Auslöseleitungen verlaufen bevorzugt ebenfalls über den ersten und zweiten Druckbehälter (insbesondere über deren Mittelbereiche bzw. Mantelbereiche).
Die Auslöseleitung kann insbesondere druckbeständig ausgebildet sein, insbesondere derart, dass die Auslöseleitung aufgrund einer betriebsbedingten Druckerhöhung sich nicht ausdehnt und/oder beschädigt wird und/oder sich verschließt aufgrund einer nicht betriebsbedingten mechanischen Einwirkung, wobei für die Funktion unbeachtliche Ausdehnungen und mechanische
Einwirkungen unbeachtlich sind. Somit kann vorteilhaft ein besonders betriebssicheres Sicherheitsventil realisiert werden.
Bevorzugt ist die Leitung aus einem Metall gefertigt. Ferner bevorzugt kann die Leitung aus einem Material mit einem Schmelzpunkt weit oberhalb der
Auslösetemperatur ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist eine Auslöseleitung, die in radialer Richtung eine bessere Wärmeleitfähigkeit aufweist als in Axialrichtung der Auslöseleitung. Vorteilhaft wird somit eine Wärmeleitung in den nachstehend beschriebenen Stoff forciert, wohingegen eine i.d.R.
unerwünschte Wärmeableitung entlang der Auslöseleitung reduziert werden kann.
Die Auslöseleitung kann mit dem Auslösemedium gefüllt sein. Ferner ist vorstellbar, dass eine Heat Pipe bzw. ein Zündschnur als Auslöseleitungen eingesetzt werden.
Die hier offenbarte Technologie betrifft ebenso ein Verfahren zur Druckentlastung eines Kraftfahrzeuges, insbesondere des hier offenbarten Kraftfahrzeuges mit der hier offenbarten Druckentlastungseinrichtung und/oder des hier offenbarten Öffnungselementes bzw. mindestens einen Druckbehälters. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- Wärmeenergie eines thermischen Events wird im Fahrgastinnenraum oder im Kofferraum zumindest teilweise von einem Auslösemedium
aufgenommen;
- das durch die Aufnahme erwärmte Auslösemedium wird zumindest teilweise zu einem thermisch aktivierbaren Öffnungselement der
Druckentlastungseinrichtung (200) transportiert; und
- das transportierte Auslösemedium gibt anschließend die Wärmeenergie
zumindest teilweise an das Öffnungselement ab, wodurch das
Öffnungselement thermisch aktiviert wird.
Merkmale, die im Zusammenhang mit dem hier offenbarten Kraftfahrzeug offenbart sind, sind gleichsam bei dem hier offenbarten Verfahren einsetzbar. Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie eine Technologie zur Druckentlastung. Die bei einem thermischen Event (z.B. Brand) auftretenden hohen Temperaturen können vorteilhaft gemäß der hier offenbarten Technologie das/die TPRD schneller erreichen als die Druckspeicherarmierung. In einer Ausgestaltung wird bei der hier offenbarten Technologie ein Prinzip basierend auf Wärmetransport durch Massenstrom vorgeschlagen. Es wird vorgeschlagen, ein Medium im Innenraum auf dem Karosserieblech möglichst nahe dem/den TPRD zu veröden, das bei einem thermischen Event direkt Wärme absorbieren und sich bei Erreichen einer bestimmten Temperatur als Fluid in Bewegung setzten und zum TPRD strömen kann. Dort kann vorteilhaft durch die hohe Temperatur des Fluids/Auslösemedium die Druckentlastung ausgelöst werden.
Als Auslösemedium können bevorzugt nicht brennbare Medien mit hohen Siedepunkten und/oder hohen Wärmekapazitäten eingesetzt werden. Bevorzugt handelt es sich um ein nicht brennbares Auslösemedium. Folgende Lösungen sind bevorzugt:
1. Als Auslösemedium kann eine Flüssigkeit eingesetzt werden, bevorzugt Kohlenwasserstoffe bzw. Öle, z.B.„Fluorinert PC70“ der Firma 3M.
Bevorzugt weist die Flüssigkeit sowohl beim Normalbetrieb des
Kraftfahrzeugs als auch bei einem thermischen Event im Fahrgastinnenraum I bzw. im Kofferraum K einen flüssigen Aggregatzustand auf. Das
Strömungsinitial kann beispielsweise durch i) eine Schmelzscheibe mit Schmelztemperatur etwa kurz unterhalb des Siedepunktes des Mediums oder durch ii.) Bersten einer Berstscheibe durch Volumenzuwachs der Flüssigkeit erfolgen.
2. Als Auslösemedium kann ein Schmelzlot eingesetzt werden, z.B. Metall, Kunststoff oder langkettiges Wachs. Bevorzugt hat das Schmelzlot einen Schmelzpunkt oberhalb der normalen Betriebstemperatur. Insbesondere kann das Schmelzlot im Normalbetrieb einen festen Aggregatzustand und bei einem thermischen Event im Fahrgastinnenraum I bzw. Kofferraum K ein flüssigen Aggregatszustand einnehmen. Das Strömungsinitial kann beispielsweise durch i) Schmelzen des Mediums und/oder durch ii) eine Schmelzscheibe mit höherer Schmelztemperatur als das Medium erfolgen. Vorteilhaft kann somit in jedem Fall ausreichend Wärme ins Medium eingebracht werden, um ein Wiedererstarren auf dem Weg zum TPRD zu vermeiden.
3. Als Auslösemedium kann ferner eine Flüssigkeit mit einem Siedepunkt nicht weit oberhalb der üblichen Kraftfahrzeug-Betriebstemperaturen eingesetzt werden, z.B. Wasser. Im Normalbetrieb kann die Flüssigkeit den flüssigen Aggregatszustand aufweisen, wohingegen es bei einem thermischen Event im Fahrgastinnenraum I bzw. Kofferraum K den gasförmigen
Aggregatszustand einnehmen kann. Das Strömungsinitial kann
beispielsweise durch Bersten einer Berstscheibe bei einem Druck, der einer ausreichend hohen Dampftemperatur zuzuordnen ist, geschehen.
Der Behälter des wärmetransportierenden Mediums kann nach oben (zum Innenraum I hin) offen oder geschlossen ausgeführt sein, um im offenen Fall zusätzlich zum bzw. zeitlich nach dem strömenden Fluid auch heiße Luft oder Brandgase vom Innenraum zum TPRD zu führen. Die bereits oben genannte Schmelzscheibe kann als Verschluss der nach oben offenen Variante des Apparates während des normalen Fahrzeugbetriebs dienen. Der Apparat kann mit einer möglichst große Oberfläche des Wärme-/Fluidsspeichers im
Innenraum I vorgesehen sein (z.B. mittels Rippen), um möglichst schnell Wärme aufzunehmen. Eine Schlauchverbindung vom Behälter zum TPRD kann das fluide Medium zum Zielort leiten. Dort kann das Medium z.B. durch einen Ausströmer verteilt oder durch einen im TPRD integrierten Wärmetauscher geleitet werden, um den Wärmeübergang vom Mediums auf das TPRD zu verbessern.
Vorteilhaft kann somit die thermische Barriere des Karosserieblechs schneller bzw. sicherer überwunden werden. Der Wärmeeintrag in die faserverstärkte Schicht vom Druckbehälter bis zur Auslösung vom TPRD kann somit verringert werden.
Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht der hier offenbarten
Technologie; und
Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren
Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, bei der ein
Druckbehälter 100 einen Liner 110 und eine faserverstärkte Schicht 120 aufweist. Der Druckbehälter umfasst ein Tankabsperrventil 130, welches an einem Ende des Druckbehälters 100 in ein Boss des Druckbehälters 100 eingesetzt ist. Der Druckbehälter 100 und das Tankabsperrventil 130 können jede geeignete Gestalt aufweisen.
Der Druckbehälter 100 wird durch das Karosseriebodenelement 300 vom Fahrgastinnenraum I bzw. Kofferraum M abgeschirmt. Das
Karosseriebodenelement 300 kann beispielsweise der Mitteltunnel eines Kraftfahrzeugs sein. Ebenso ist denkbar, dass der Druckbehälter 100 unterhalb der Fahrzeugsitze bzw. unterhalb vom Kofferraum K angeordnet ist. Je nach Einsatzort kann das Karosseriebodenelement 300 von einem Teppichmaterial 310 bedeckt sein. In das Karosseriebodenelement 300 ist hier ein
Druckentlastungsauslöser 210 eingelassen. Eine obere Oberfläche des
Druckentlastungsauslösers 210 ragt hier in den Fahrgastinnenraum I bzw.
Kofferraum K. Der hier gezeigte Druckentlastungsauslöser 210 umfasst ein Innenvolumen 211 , in dem das Auslösemedium bevorratet ist. Zur Verbesserung des Wärmeübergangs weist der Druckentlastungsauslöser 210 eine Verrippung 212 auf. Der Druckentlastungsauslöser 210 umfasst einen Verschluss 216, der an der Unterseite vom Druckentlastungsauslöser 110 an der tiefsten Stelle angeordnet ist. In der hier dargestellten Ausgestaltung ist der
Druckentlastungsauslöser 210 in seiner Einbaulage direkt in Fahrzeughochachse gesehen über der thermisch aktivierbaren Druckentlastungseinheit 200 angeordnet. Ein Auslösemedienkanal 214 dient dazu, das Auslösemedium direkt auf das Öffnungselement der thermisch aktivierbaren
Druckentlastungseinrichtung 200 auszugießen. Als Auslösemedium kann jedes geeignete Medium eingesetzt werden.
Die Druckentlastungseinrichtung 200 ist eingerichtet, nach deren thermischen Aktivierung ein Strömungspfad vom Inneren des Druckbehälters 100 zur
Umgebung freizugeben. Vereinfachend weggelassen wurde hier der/die Befüll- bzw. Entnahmeströmungspfad(e). Diese können nach Belieben ausgestaltet sein. Bevorzugt ist der Druckentlastungspfad fluidisch parallel ausgebildet. In der hier dargestellten Ausführung ist lediglich eine Druckentlastungseinrichtung 200 am Druckbehälter 100 vorgesehen. Gleichsam können mehrere thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtungen 200 am Druckbehälter 100 vorgesehen sein. Beispielsweise kann an jedem Ende jeweils eine thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung 200 vorgesehen sein. Kommt es nun zu einem thermischen Event im Fahrgastinnenraum I bzw. im Kofferraum K, so kann die Temperatur vom Auslösemedium im Innenvolumen 211 auf eine Temperatur einsteigen, die oberhalb der Grenztemperatur liegt (z.B. 500°C). Ist dies der Fall, so kann in einer Ausgestaltung der Druck im Innenvolumen 211 so stark ansteigen, dass der als Berstscheibe ausgebildet Verschluss 216 zerstört wird. Das nun stark erhitzte Auslösemedium strömt aufgrund der Schwerkraft und/oder Druckdifferenz zwischen Auslösemedium und Umgebung aus dem
Druckentlastungsauslöser 210 aus und wird durch den Auslösemedienkanal 214 auf das Öffnungselement der thermisch aktivierbaren
Druckentlastungseinrichtung 200 gelenkt. Das zuvor durch das thermische Event erhitzte Auslösemedium gibt einen Teil der Wärmeenergie beim An- oder
Umströmen des Öffnungselementes an das Öffnungselement ab. Hierdurch wird das Öffnungselement so stark erwärmt, dass die Temperatur vom
Öffnungselement auf einen Wert ansteigt, der oberhalb der Auslösetemperatur liegt. Somit wird das Öffnungselement thermisch aktiviert. Ist beispielsweise ein Schmelzlot vorgesehen, so schmilzt das Schmelzlot und gibt direkt oder indirekt den Druckentlastungs-Strömungspfad der Druckentlastungseinrichtung 200 frei. Im Vergleich zu vorbekannten Lösung wird somit die Wärmeenergie aus dem Fahrgastinnenraum I bzw. Kofferraum K viel schneller und direkter an das TPRD herangeführt. Das TPRD kann somit schneller und sicherer auslösen. Somit kann der Brennstoff sicher entweichen, noch bevor die faserverstärkte Schicht 120 durch die durch das Karosseriebodenelement 300 an die faserverstärkte Schicht 120 übertragene Wärmeenergie geschwächt wird.
Bei der nachfolgenden Beschreibung des in Fig 2 dargestellten alternativen Ausführungsbeispiels werden für Merkmale, die im Vergleich zum in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel in ihrer Ausgestaltung und/oder
Wirkweise identisch und/oder zumindest vergleichbar sind, gleiche
Bezugszeichen verwendet. Sofern diese nicht nochmals detailliert erläutert werden, entspricht deren Ausgestaltung und/oder Wirkweise der Ausgestaltung und/oder Wirkweise der vorstehend bereits beschriebenen Merkmale. Die Figur 2 zeigt ein Druckbehälter 100 und ein Karosseriebodenelement 300, welches genauso ausgeführt sein kann wie es im Zusammenhang mit der Figur eins beschrieben wurde. Abweichend ist hier der Druckentlastungsauslöser 210 als eine Auslöseleitung 217 ausgeführt. Die Auslöseleitung 217 ragt hier in den Mantelbereich des Druckbehälters rein. Die Auslöseleitung 217 ist eingerichtet, ein thermisches Event im Mantelbereich direkt oder indirekt zu erfassen und das Auslösen der thermisch aktivierbaren Druckentlastungseinrichtung 200 zu bewirken. Beispielsweise kann die Auslöseleitung 217 mit einem Auslösemedium gefüllt sein, dass in Abhängigkeit von der Temperatur den Druck in der
Auslöseleitung 217 steigert oder reduziert. Gleichsam könnte die Auslöseleitung 217 eine Zündschnur oder eine Heat-Pipe sein. Die konkrete Ausgestaltung der Auslöseleitung 217 und der Druckentlastungseinrichtung 200 kann jede geeignete Ausgestaltung sein, sofern insbesondere ein thermisches Event unmittelbar benachbart zur Auslöseleitung 217 mittels der Auslöseleitung 217 direkt oder indirekt erfasst wird, und sofern die Auslöseleitung 217 eingerichtet ist, dass beim Überschreiten der Auslösetemperatur der Auslöseleitung 217 benachbart zum thermischen Event die Auslöseleitung 217 die Druckentlastung mittels der Druckentlastungseinrichtung 200 bewirkt. Gemäß der hier offenbarten Technologie kann nun eine solche Auslöseleitung 217 oder ein damit
wirkverbundenes (hier fluidverbundenes) Element zumindest teilweise durch das Karosseriebodenelement hindurchgeführt sein. Beispielsweise kann der
Schlauch bzw. das Rohr teilweise durch den Fahrgastinnenraum I und/oder den Kofferraum K verlaufen. Im hier dargestellten Beispiel mündet ein Element (hier ein Kopfteil) der Auslöseleitung 217 im Fahrgastinnenraum I bzw. Kofferraum K. Kommt es nun zu einem thermischen Event im Fahrgastinnenraum I bzw.
Kofferraum K, so erwärmt sich das Auslösemedium im Kopfteil auf eine
Temperatur oberhalb der Auslösetemperatur. Dies bewirkt eine Druckentlastung mittels der Druckentlastungseinrichtung 200. Als Druckentlastungsmechanismus kann beispielsweise der Mechanismus genutzt werden, wie er in der deutschen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer DE 10 2018 203183 offenbart ist. Die Offenbarung der DE 10 2018 203183 bezüglich des
Druckentlastungsmechanismus wird hiermit per Verweis hier mit aufgenommen. Mit einer solchen Ausgestaltung ist es möglich, thermische Events an
unterschiedlichen Orten zu detektieren.
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. der/ein
Druckbehälter, der/ein Druckentlastungsauslöser, das/ein
Karosseriebodenelement, die/eine faserverstärkte Schicht, der/ein Liner, das/ein Öffnungselement, etc.) so soll gleichzeitig auch deren Mehrzahl mit offenbart sein (z.B. der mindestens eine Druckbehälter, der mindestens eine
Druckentlastungsauslöser, das mindestens eine Karosseriebodenelement, die mindestens eine faserverstärkte Schicht, der mindestens ein Liner, das
mindestens eine Öffnungselement, etc.).
Der Begriff„im Wesentlichen“ (z.B.„im Wesentlichen senkrechte Achse“) umfasst im Kontext der hier offenbarten Technologie jeweils die genaue Eigenschaft bzw. den genauen Wert (z.B.„senkrechte Achse“) sowie jeweils für die Funktion der Eigenschaft/ des Wertes unerhebliche Abweichungen (z.B.„tolerierbare
Abweichung von senkrechte Achse“).
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

Ansprüche
1. Kraftfahrzeug mit einer thermisch aktivierbaren
Druckentlastungseinrichtung (200) zur Druckentlastung von mindestens einem Druckbehälter (100),
- wobei ein Karosseriebodenelement (300) zumindest bereichsweise zwischen dem Fahrgastinnenraum (I) oder dem Kofferraum (K) und dem Druckbehälter (100) angeordnet ist;
- wobei ein Druckentlastungsauslöser (210) eingerichtet ist, die
Druckentlastung direkt oder indirekt zu bewirken; und
- wobei der Druckentlastungsauslöser (210) eingerichtet ist,
Wärmeenergie aus dem Fahrgastinnenraum (I) oder aus dem Kofferraum (K) zur Auslösung der Druckentlastungseinrichtung (200) aufzunehmen, ohne dass die zur Auslösung aufgenommene Wärmeenergie zuvor durch das Karosseriebodenelement (300) auf den Druckentlastungsauslöser (210) übertragen wurde.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 , wobei zumindest eine Oberfläche des Druckentlastungsauslösers (210) zumindest teilweise im
Fahrgastinnenraum (I) oder im Kofferraum (K) angeordnet ist oder in das Karosseriebodenelement (300) eingelassen ist.
3. Kraftfahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die
Druckentlastungseinrichtung (200) mindestens ein thermisch aktivierbares Öffnungselement aufweist; und wobei der Druckentlastungsauslöser (210) eingerichtet ist, das Öffnungselement thermisch zu aktivieren.
4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 3, wobei der Druckentlastungsauslöser (210) eingerichtet ist, die aufgenommene Wärmeenergie zumindest teilweise an das Öffnungselement abzugeben.
5. Kraftfahrzeug nach Anspruch 3 oder 4, wobei im
Druckentlastungsauslöser (210) ein Auslösemedium bevorratet ist.
6. Kraftfahrzeug nach Anspruch 5, wobei der Druckentlastungsauslöser (210) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass das Auslösemedium zur thermischen Aktivierung des Öffnungselements mit dem Öffnungselement zumindest teilweise in Kontakt bringbar ist.
7. Kraftfahrzeug nach Anspruch 5 oder 6,
wobei das Auslösemedium einen festen oder flüssigen Aggregatzustand aufweist, falls die Temperatur vom Auslösemedium geringer ist als eine Grenztemperatur, wobei die Grenztemperatur für ein thermisches Event im Fahrgastinnenraum (I) oder im Kofferraum (K) indikativ ist; und/oder wobei das Auslösemedium einen flüssigen oder gasförmigen
Aggregatzustand aufweist, falls die Temperatur vom Auslösemedium die Grenztemperatur erreicht oder übersteigt.
8. Kraftfahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche 5 bis 7, wobei der Druckentlastungsauslöser (210) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass das Auslösemedium zur Druckentlastung allein durch Schwerkraft und/oder durch Druckdifferenz zwischen Auslösemedium und Umgebung ausströmen kann.
9. Kraftfahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der
Druckentlastungsauslöser (210) mindestens einen Verschluss (216) aufweist, wobei der Verschluss (216) eingerichtet ist, bei Erreichen oder Übersteigen einer Auslösetemperatur zu schmelzen oder zu bersten.
10. Kraftfahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der
Druckentlastungsauslöser (210) eine Auslöseleitung (217) umfasst, wobei die Auslöseleitung (217) oder ein damit wirkverbundenes Element zumindest teilweise durch das Karosseriebodenelement (300)
hindurchgeführt ist.
11. Verfahren zur Druckentlastung eines Kraftfahrzeugs, wobei das
Kraftfahrzeug eine Druckentlastungseinrichtung (200) zur Druckentlastung von mindestens einem Druckbehälter (100) umfasst, umfassend die Schritte:
- Wärmeenergie eines thermischen Events wird im Fahrgastinnenraum (I) oder im Kofferraum (K) des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise von einem Auslösemedium aufgenommen;
- das durch die Aufnahme erwärmte Auslösemedium wird zumindest teilweise zu einem thermisch aktivierbaren Öffnungselement der Druckentlastungseinrichtung (200) transportiert; und
- das transportierte Auslösemedium gibt die Wärmeenergie zumindest teilweise an das Öffnungselement ab, wodurch das Öffnungselement thermisch aktiviert wird.
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