DE102017212491A1

DE102017212491A1 - Verfahren zur Druckentlastung mindestens einer brennstoffführenden Komponente sowie Druckbehältersystem

Info

Publication number: DE102017212491A1
Application number: DE102017212491.1A
Authority: DE
Inventors: Jan-Mark Kunberger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-07-20
Filing date: 2017-07-20
Publication date: 2019-01-24

Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zur Druckentlastung mindestens einer brennstoffführenden Komponente 4 eines Kraftfahrzeugs. Das Verfahren umfasst die Schritte: i) Erfassung einer Fehlfunktion einer Energiespeichereinrichtung 200; und ii) Druckentlastung der brennstoffführenden Komponente 4, falls die erfasste Fehlfunktion die brennstoffführende Komponente 4 hinsichtlich ihrer Brennstoffdichtigkeit gefährdet oder gefährden kann.

Description

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zur Druckentlastung von mindestens einer brennstoffführenden Komponente. Ferner betrifft die hier offenbarte Technologie ein Druckbehältersystem. Druckbehältersysteme zur Speicherung von Brennstoff in Kraftfahrzeugen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Ferner ist aus dem Stand der Technik bekannt, im Falle eines thermischen Ereignisses eine Druckentlastung des Druckbehälters durchzuführen. Hierzu werden sogenannte Druckentlastungsventile (engl. Thermal Pressure Release Devices bzw. TPRDs) eingesetzt. Ferner bekannt sind Druckentlastungsventile, die auch von außerhalb des Kraftfahrzeugs aktiviert werden können. Ein solches Druckentlastungsventil ist beispielsweise offenbart in der deutschen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer DE 10 2014 205712 . Solche vorbekannten Druckentlastungsventile sind eingerichtet, thermische Ereignisse zu erfassen, die sich unmittelbar benachbart zum Druckbehälter ereignen. Sie eignen sich indes nicht, bereits frühzeitig thermische Ereignisse zu erfassen, die gegebenenfalls den Druckbehälter zu einem späteren Zeitpunkt schädigen könnten.
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, mit vergleichsweise einfachen Mitteln bereits frühzeitig eine Druckentlastung zu bewirken, falls am Kraftfahrzeug ein thermisches Ereignis auftritt, welches gegebenenfalls Auswirkungen auf die Dichtigkeit einer brennstoffführenden Komponente haben könnte. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zur Druckentlastung von mindestens einer brennstoffführenden Komponente eines Kraftfahrzeugs. Das Verfahren umfasst die Schritte:

- Erfassung einer Fehlfunktion einer Energiespeichereinrichtung; und
- Druckentlastung der brennstoffführenden Komponente, falls die Fehlfunktion die brennstoffführende Komponente hinsichtlich ihrer Brennstoffdichtigkeit gefährdet oder gefährden kann.

Bevorzugt ist die brennstoffführende Komponente ein Druckbehälter. Der Druckbehälter kann beispielsweise ein kryogener Druckbehälter (= CcH2) oder ein Hochdruckgasbehälter (= CGH2) sein. Hochdruckgasbehälter sind ausgebildet, im Wesentlichen 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. Der Druckbehälter umfasst i.d.R. mindestens eine faserverstärkte Schicht. Die faserverstärkte Schicht kann einen Liner zumindest bereichsweise bevorzugt vollständig umgeben. Die faserverstärkte Schicht wird oft auch als Laminat bzw. Ummantelung oder Armierung bezeichnet. Nachstehend wird meistens der Begriff „faserverstärkte Schicht“ verwendet. Als faserverstärkte Schicht kommen i.d.R. faserverstärkte Kunststoffe (auch FVK bzw. FKV abgekürzt) zum Einsatz, bspw. kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) und/oder glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK).
Gleichsam könnte die brennstoffführende Komponente auch eine andere brennstoffführende Komponente sein, die unter Umgebungsbedingungen gasförmigen Brennstoff führt. Beispielsweise könnte die brennstoffführende Komponente eine Komponente eines Anodensubsystems eines Brennstoffzellensystems sein. Bevorzugt handelt es sich jedoch um den Druckbehälter.
Die hier offenbarte Technologie betrifft ferner ein Druckbehältersystem für ein Kraftfahrzeug (z.B. Personenkraftwagen, Krafträder, Nutzfahrzeuge). Das Druckbehältersystem dient zur Speicherung von unter Umgebungsbedingungen gasförmigen Brennstoff. Das Druckbehältersystem kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das mit komprimiertem („Compressed Natural Gas“ = CNG) oder verflüssigtem (LNG) Erdgas oder mit Wasserstoff betrieben wird. Ein solches Druckbehältersystem umfasst mindestens einen Druckbehälter.
Die Druckentlastung kann bevorzugt durch mindestens eine Druckentlastungseinrichtung erfolgen. Kommt es aufgrund einer Fehlfunktion der Energiespeichereinrichtung oder 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 bzw. das hier offenbarte Verfahren eingerichtet, den Druck im Druckbehältersystem, insbesondere im mindestens einen Druckbehälter, zu verringern. Die Druckentlastungseinrichtung ist fluidverbunden mit dem mindestens einen Druckbehälter. Die Druckentlastungseinrichtung bzw. das hier offenbarte Verfahren 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 mittels der Druckentlastungseinrichtung auf Atmosphärendruck abgesenkt.
Gemäß der hier offenbarten Technologie ist eine Druckentlastung der brennstoffführenden Komponente vorgesehen, falls die Fehlfunktion der Energiespeichereinrichtung die brennstoffführende Komponente hinsichtlich ihrer Brennstoffdichtigkeit, insbesondere hinsichtlich Leckage und/oder hinsichtlich eines Berstereignisses gefährdet bzw. gefährden kann, wobei die Fehlfunktion der Energiespeichereinrichtung (z.B. ein thermisches Ereignis der Energiespeichereinrichtung) zumindest zu Beginn der Druckentlastung nicht unmittelbar auf die brennstoffführende Komponente einwirkt. Mit anderen Worten wird die brennstoffführende Komponente bereits druckentlastet, bevor das thermische Ereignis der Energiespeichereinrichtung unmittelbar auf den Druckbehälter, insbesondere dessen faserverstärkte Schicht, einwirkt oder einwirken kann. Insbesondere ist dies der Fall, wenn

- sich die Fehlfunktion bereits proximal zur Energiespeichereinrichtung und distal zur brennstoffführende Komponente auswirkt; und gleichzeitig
- die Fehlfunktion sich nicht oder noch nicht proximal zur brennstoffführenden Komponente auswirkt.

Ist die Fehlfunktion der Energiespeichereinrichtung beispielsweise ein thermisches Ereignis, so wird die brennstoffführende Komponente bereits druckentlastet zu einem Zeitpunkt, zu dem das thermische Ereignis der Energiespeichereinrichtung noch nicht unmittelbar auf den Druckbehälter, insbesondere dessen faserverstärkte Schicht, einwirkt. Bei einem Fahrzeugbrand ohne der hier offenbarten Technologie könnte das thermische Ereignis allmählich auf den Druckbehälter übergreifen. Das bzw. die TPRDs vom Druckbehälter würden die durch das thermische Ereignis verursachte Erwärmung vergleichsweise spät erkennen, nämlich erst, wenn das thermische Ereignis sich auf den Druckbehälter auswirkt. Gemäß der hier offenbarten Technologie erfolgt also die Druckentlastung aufgrund eines thermisches Ereignis der Energiespeichereinrichtung noch bevor ein thermisches Ereignis an der brennstoffführenden Komponente selbst detektiert wird bzw. auf die brennstoffführenden Komponente unmittelbar einwirkt.
Eine Energiespeichereinrichtung ist eine Einrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie. Beispielsweise kann die Energiespeichereinrichtung ein Hochvoltspeicher sein. Zweckmäßig kann die Energiespeichereinrichtung als Batterie, insbesondere als Hochvolt-Batterie ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können auch Superkondensatoren (engl. Supercapacitors, kurz Supercaps oder SC) als Energiespeichereinrichtung dienen.
Insbesondere kann die Fehlfunktion ein thermisches Ereignis der Energiespeichereinrichtung sein. Beispielsweite kann es zu einem (zunächst) lokalen Brand der Energiespeichereinrichtung kommen. Abhängig von den verwendeten Materialien kann von einem thermischen Ereignis ausgegangen werden, wenn die Temperatur in der Energiespeichereinrichtung oberhalb von einer Grenztemperatur der Energiespeichereinrichtung liegt, z.B. in einem Bereich von 100°C bis 500 °C oder 200 °C bis 400 °C. Es kann ferner von einem thermischen Ereignis ausgegangen werden falls bei der Energiespeichereinrichtung ein thermisches Durchgehen (Thermal Runaway) vorliegt. Ein solches thermisches Durchgehen kann sowohl durch eine externe als auch durch eine interne Erwärmung der Energiespeichereinrichtung entstehen. Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, um ein thermisches Ereignis der Energiespeichereinrichtung direkt oder indirekt zu erfassen. Beispielsweise kann hierzu die Temperatur in bzw. an der Energiespeichereinrichtung direkt oder indirekt erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Druck bzw. der Druckanstieg im Gehäuse der Energiespeichereinrichtung dazu genutzt werden, um eine Fehlfunktion zu detektieren. Verfahren zur Erfassung einer solchen Fehlfunktion der Energiespeichereinrichtung sind beispielsweise offenbart in der deutschen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer DE 10 2014 204956 A1 . Neben einem thermischen Ereignis sind auch andere Fehlfunktionen denkbar.
Der Druckbehälter ist bzgl. Brennstoffdichtigkeit bzw. bzgl. eines Bestereignisses dadurch gefährdet, dass das thermische Ereignis der Energiespeichereinrichtung zumindest bereichsweise den Druckbehälter, insbesondere die faserverstärkte Schicht, auf eine Temperatur oberhalb von einer Druckbehältergrenztemperatur erwärmt. Die Druckbehältergrenztemperatur kann dabei die Temperatur sein, bei der ein strukturelles Versagen des Druckbehälters wahrscheinlich ist. Bevorzugt entspricht die Druckbehältergrenztemperatur der Auslösetemperatur der thermisch aktivierbaren Druckentlastungseinrichtung.
Die Druckentlastungsvorrichtung kann hier mindestens eine thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung umfassen. Die thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung, auch Thermal Pressure Release Device bzw. TPRD-System genannt, ist i.d.R. unmittelbar benachbart zum Druckbehälter vorgesehen. Bei Hitzeeinwirkung auf den Druckbehälter bzw. auf das TPRD (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). Es können ferner Auslöseleitungen vorgesehen sein. Ein solches System zur thermischen Druckentlastung ist beispielsweise in der DE 10 2011114725 A1 oder der EP 1 655 533 B1 gezeigt.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Druckentlastungseinrichtung eine Ferndruckentlastungseinrichtung ist. Eine solche Druckentlastungseinrichtung ist eine Druckentlastungseinrichtung mit einer aus der Ferne aktivierbare Druckentlastungskomponente. Eine Ferndruckentlastungseinrichtung ist insbesondere eine Einrichtung, die ausgebildet ist, direkt oder indirekt aus der Ferne, d.h. einem Sicherheitsabstand zum Druckbehälter bzw. Kraftfahrzeug, bspw. mindestens von außerhalb des Kraftfahrzeuges, bevorzugt von außerhalb des Gefahrenbereiches (z.B. mindestens 2 m, mindestens 10 m, mindestens 100 m oder mindestens 1 km) direkt oder indirekt aktiviert zu werden. Die Ferndruckentlastungseinrichtung ist ausgebildet, durch eine Aktion einer Person direkt oder indirekt ausgelöst zu werden. Selbstverständlich ist die Person nicht ein Unfallverursacher, sondern ein Fahrzeugführer, Retter, Berger, oder andere unterstützende Kraft. Insbesondere kann die Ferndruckentlastungseinrichtung ausgebildet sein, unabhängig von auf Temperaturveränderungen im Druckbehälterumfeld und/oder Druckbehälterinnendruckänderungen zur Druckentlastung betätigbar zu sein. Eine solche aus der Ferne auslösbare Druckentlastungeinrichtung kann bevorzugt zugleich eine thermisch aktivierbare Druckentlastungskomponente sein, die beispielsweise aus der Ferne ausgelöst die Druckentlastungskomponente, insbesondere ein Öffnungselement, zur Druckentlastung erwärmt. Bevorzugt wird die Druckentlastungseinrichtung elektrisch und/oder elektronisch betätigt.
Solche Ferndruckentlastungseinrichtungen sind beispielsweise offenbart in den deutschen Patentanmeldungen mit den Anmeldenummern
DE 10 2014 205712 , DE 10 2013220388 , DE 10 2015223966 ,

DE 10 2016213288 , DE 10 2016218692 , DE 10 2016217028 , und
DE 10 2017205645 , deren Inhalt jeweils per Verweis hier mit aufgenommen wird.
Die thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung kann mindestens ein thermisch aktivierbares Öffnungselement aufweisen. Bei der thermischen Aktivierung, üblicherweise bei einer Auslösetemperatur von ca. 110 °C und mehr, verändern die Öffnungselemente ihre Form oder werden zerstört. 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 so ausgebildet, dass es bei einer Auslösetemperatur, beispielsweise von 110°C, öffnet. 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.
Ferner kann das Öffnungselement auch ein Formgedächnismaterial umfassen, insbesondere einen Formgedächtnisdraht. Das Formgedächnismaterial kann insbesondere ausgebildet sein, bei einer Temperatur unterhalb der Auslösetemperatur eine erste Form einzunehmen, die sich von der zweiten Form unterscheidet, die sich mit Überschreiten der Auslösetemperatur einstellt. Konkrete Ausbildungen einer Druckentlastungseinrichtung mit einer Glasampulle, einem Schmelzlot und/oder einem Formgedächnismaterial sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 10 2014 000616 A1 ein Druckentlastungseinrichtung mit einem Formgedächnismaterial und diskutiert im einleitenden Teil ebenfalls Lösungen mit einer Glasampulle und einem Schmelzlot.
Die Druckentlastungseinrichtung kann mindestens eine Mikrowellensenderkomponente umfassen. Der Begriff „mindestens eine Mikrowellensenderkomponente“ umfasst dabei

- mindestens eine oder mehrere oder alle Komponte(n) eines Mikrowellensenders
- oder mindestens eine oder mehrere oder alle Komponte(n) mehrerer Mikrowellensender.

Die mindestens eine Mikrowellensenderkomponente ist also Bestandteil von mindestens einem Mikrowellensender.
Der Mikrowellensender bzw. die Mikrowellensenderkomponente ist ausgebildet bzw. dazu vorgesehen, das mindestens eine thermisch aktivierbares Öffnungselement direkt und/oder indirekt zu erwärmen. Insbesondere kann der Mikrowellensender bzw. die Mikrowellensenderkomponente ausgebildet sein, elektromagnetische Wellen mit einem Frequenzbereich von 1 bis 300 GHz zu emittieren.
Insbesondere kann es sich bei der Mikrowellensenderkomponente um eine elektrische Spule handeln, die ausgebildet ist, Mikrowellen auszusenden. Weitere Komponenten des Mikrowellensenders können ebenfalls mit der Spule zu einem kompletten Mikrowellensender als eine Baueinheit verbaut sein. Ebenso ist vorstellbar, das mindestens eine erste Mikrowellensenderkomponente am bzw. im Druckentlastungseinrichtung bzw. unmittelbar benachbart dazu (= proximal zum Druckentlastungseinrichtung) vorgesehen ist und das mindestens eine zweite Komponente des Mikrowellensenders an einem anderen Ort des Kraftfahrzeuges (insbesondere distal zum Druckentlastungseinrichtung, also weiter entfernt als die proximale erste Mikrowellensenderkomponente) und/oder fahrzeugextern vorgesehen sind.
Insbesondere können die erste und zweite Mikrowellensenderkomponenten bzw. das Kraftfahrzeug eingerichtet sein, dass die distale Mikrowellensenderkomponenten bzw. fahrzeugexterne Mikrowellenkomponente mit der proximalen Mikrowellensenderkomponente interagieren kann, damit die proximale Mikrowellenkomponente Mikrowellen aussendet. Die distalen fahrzeuginternen bzw. fahrzeugexternen Mikrowellenkomponenten können kabellos oder kabelgebunden mit der proximalen Mikrowellensenderkomponente interagieren. Bevorzugt wird über die hier offenbarten Anschlüsse ein elektrischer Stromkreis hierzu eingerichtet.
Es kann bevorzugt zumindest ein Teil des den Mikrowellen erzeugenden Schaltkreises außerhalb und unabhängig vom Kraftfahrzeug mobil mitgeführt werden, beispielsweise in Servicefahrzeugen, Rettungsfahrzeugen, Servicewerkstätten, etc. Somit lassen sich gegebenenfalls Ausfallwahrscheinlichkeit, Bauraumanforderungen, Gewicht und/oder Bauteilkosten verringern.
Bevorzugt ist der Mikrowellensender bzw. die Mikrowellensenderkomponente im bzw. an der Druckentlastungseinrichtung bzw. unmittelbar benachbart dazu vorgesehen. In einer Ausgestaltung kann der Mikrowellensender bzw. die Mikrowellensenderkomponente am äußeren Gehäuse der Druckentlastungseinrichtung oder unmittelbar benachbart hierzu angebracht sein. Unmittelbar benachbart bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Mikrowellen des Mikrowellensenders bzw. der Mikrowellensenderkomponente noch in einer ausreichenden Stärke auf die Druckentlastungseinrichtung einwirken können, um das Öffnungselement bzw. die hier offenbarten weiteren Abschnitte auf eine Temperatur oberhalb der Auslösetemperatur zu erwärmen. Der Mikrowellensender bzw. die Mikrowellensenderkomponente erzeugt die Wärme im Inneren des Öffnungselements. Somit kann das Öffnungselement besonders schnell betätigt (d.h. zerbrochen, aufgeschmolzen bzw. verformt) werden. Mithin kann also besonders schnell die Druckentlastung eingeleitet werden.
Der Mikrowellensender bzw. die Mikrowellensenderkomponente kann derart ausgebildet und angeordnet sein, dass der Mikrowellensender bzw. die Mikrowellensenderkomponente mindestens einen weiteren Abschnitt der Druckentlastungseinrichtung erwärmen kann. Beispielsweise kann der Mikrowellensender einen Gehäuseabschnitt der Druckentlastungseinrichtung erwärmen, dessen Innenoberfläche der Außenoberfläche des Öffnungselements zugewandt ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Mikrowellensender bzw. die Mikrowellensenderkomponente Abschnitte der Druckentlastungseinrichtung erwärmen, die das Öffnungselement positionieren. Vorteilhaft kann somit durch Wärmestrahlung und/oder Wärmeleitung zusätzlich Wärme in das Öffnungselement eingebracht werden. Der weitere Abschnitt ist aber nicht das Öffnungselement. Eine solche Ausgestaltung bewirkt, dass das Öffnungselement noch schneller durch den Mikrowellensender bzw. die Mikrowellensenderkomponente ausgelöst werden kann.
Neben der hier gezeigten Ausgestaltung mit der Mikrowellensenderkomponente sind gleichsam auch andere elektrisch oder elektronisch betätigte Druckentlastungseinrichtungen vorstellbar. Beispielsweise kann ein elektrisches Heizmittel vorgesehen sein, wie es in der per Verweis hier mit aufgenommenen DE 10 2014 205712 A1 offenbart ist; oder es kann ein elektromagnetisches Betätigungsmittel vorgesehen sein, wie es in der ebenfalls per Verweis hier mit aufgenommenen DE 10 2016213288 (dort: „elektrischer Aktuator“) gezeigt ist. Weitere elektrisch oder elektronisch betätigte Druckentlastungseinrichtungen sind vorstellbar.
Das hier offenbarte mindestens eine Steuergerät und/oder die hier offenbarte Druckentlastungseinrichtung kann/können insbesondere derart ausgebildet sein, dass sie von einer fahrzeuginternen und/oder von einer fahrzeugexternen Energiequelle mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Gleichsam kann gemäß dem hier offenbarten Verfahren die elektrische Energie für die Betätigung der Druckentlastungseinrichtung von einer fahrzeuginternen und/oder von einer fahrzeugexternen Energiequelle bereitgestellt werden
Die fahrzeuginterne Energiequelle kann beispielsweise eine weitere elektrische Energiespeichereinrichtung (z.B. Batterie) sein. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die interne Energiequelle eine autarke Energiequelle, die unabhängig vom Bordnetz ist. Beispielsweise kann die Energiequelle ein thermoelektrischer Generator sein. Vorteilhaft kann der thermoelektrische Generator unmittelbar benachbart angeordnet sein

i) zur Mantelfläche des Druckbehälters; und/oder
ii) ii) zur Gehäuseoberfläche der Energiespeichereinrichtung, die hinsichtlich der Fehlfunktion überwacht wird.

Der thermoelektrische Generator kann so ausgebildet sein wie der Generator, der in der deutschen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer DE 10 2016 215053.7 (dort: thermoelektrischer Generator 110) offenbart ist. Der Inhalt der deutschen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer DE 10 2016 215053.7 wird bezüglich der Ausgestaltung und Anordnung des thermoelektrischen Generators per Verweis hiermit mit in diese Offenbarung mit aufgenommen.
Die hier offenbarte Druckentlastungseinrichtung, insbesondere der/die hier offenbarte Mikrowellensender/Mikrowellensenderkomponente, kann insbesondere durch eine fahrzeugexterne Energiequelle und/oder durch ein fahrzeugexternes Steuergerät aktivierbar sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass das Druckbehältersystem derart eingerichtet ist, dass der Mikrowellensender bzw. die Mikrowellensenderkomponente an die fahrzeugexterne Energiequelle und/oder an ein fahrzeugexternes Steuergerät anschließbar ist. Die fahrzeugexterne Energiequelle kann jegliche Art von elektrische Energiequelle sein, beispielsweise eine Batterie. Die fahrzeugexterne Energiequelle kann eingerichtet sein, den Mikrowellensender bzw. die Mikrowellensenderkomponente mit ausreichend Energie zu versorgen, damit der Mikrowellensender bzw. die Mikrowellensenderkomponente das Öffnungselement thermisch aktiviert. Das fahrzeugexterne Steuergerät kann eingerichtet sein, das sichere Betätigen der Ferndruckentlastungseinrichtung zu steuern bzw. zu regeln. Zweckmäßig können elektrische Leitungen zu mindestens einem Anschluss für eine solche Energiequelle bzw. für ein solches Steuergerät führen. Es kann aber auch lediglich eine elektrische Leitung vorgesehen sein, falls beispielsweise lediglich ein Pol zur Steuerung benötigt wird und als anderes Signal das Massesignal bzw. die Erde herangezogen wird. Die konkrete Ausgestaltung des Stromkreises ist einem Fachmann geläufig.
Besonders bevorzugt sind an unterschiedlichen Stellen des hier offenbarten Kraftfahrzeugs zueinander beabstandet mindestens zwei elektrische Anschlüsse vorgesehen, an denen jeweils die fahrzeugexterne Energiequelle und/oder das fahrzeugexterne Steuergerät anschließbar sind. Zu jedem dieser Anschlüsse kann/können beispielsweise mindestens eine elektrische Leitung, bevorzugt zwei elektrische Leitungen, führen. „Zueinander beabstandet“ bedeutet im Zusammenhang mit der hier offenbarten Technologie, dass die elektrischen Anschlussstellen mindestens 50 cm, bevorzugt mindestens 1 m oder 1,5 m voneinander entfernt sind. Sie können derart beabstandet sein, dass die elektrischen Anschlüsse von außen aus unterschiedlichen Richtungen und/oder von unterschiedlichen Fahrzeugseiten (rechte Fahrzeugseite, linke Fahrzeugseite, Fahrzeugboden, Fahrzeugdach, etc.) aus zugänglich sind.
Bevorzugt umfasst das hier offenbarte Druckbehältersystem ferner mindestens einen elektrischen Schalter bzw. Crashschalter bzw. elektrische Schaltvorrichtung (nachstehend: elektrischer Schalter). Der elektrische Schalter ist hier im stromlosen Zustand offen. Der elektrische Schalter kann derart angeordnet und ausgebildet sein, dass der elektrische Schalter einen den elektrischen Kontakt zur Druckentlastungseinrichtung, insbesondere zum Mikrowellensender bzw. zur Mikrowellensenderkomponente, unterbindet, solange kein für ein Unfall-/Brandereignis indikatives Signal und/oder ein fahrzeugexternes Signal von authentifizierbaren Dritten vorliegt. Erkennt ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs bzw. der elektrischen Schaltvorrichtung, dass das Kraftfahrzeug in einem Unfall verwickelt ist und/oder dass ein Brandereignis am Kraftfahrzeug eingetreten ist, und/oder wird von dem Steuergerät ein befugter Dritter authentifiziert (der ein Schließsignal für den elektrischen Schalter initiiert), so wird der elektrische Schalter geschlossen und eine Stromzufuhr zur Druckentlastungseinrichtung bzw. zum Mikrowellensender bzw. zur Mikrowellensenderkomponente ermöglicht. Der elektrische Schalter ist also ein durch ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs ansteuerbarer elektrischer Schalter. Die Vorrichtungen zum Erkennen eines Crashs in einem Fahrzeug sind üblicherweise vorhanden und werden auch zum Auslösen von anderen Sicherheitssystemen, beispielsweise einem Airbag, verwendet. So kann ein Missbrauch des Systems vermieden werden.
Der elektrische Schalter kann auch über ein fahrzeugexternes Signal (z.B. Rettungskräfte, Wartungspersonal) aktiviert werden. D.h. es kann auch der elektrische Schalter von befugten (insbesondere authentifizierte) Dritten (z.B. Personal einer Servicestelle) geschlossen werden, ohne dass ein Fahrzeugbrand bzw. ein Unfall bzw. ein Crashsignal fahrzeugseitig vorliegt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, falls aus anderen Gründen eine Druckentlastung stattfinden soll, beispielsweise weil bei einem Fahrzeugbrand bzw. einem Unfall das Steuergerät deaktiviert war/wurde (z.B. beim Parken) und/oder das Steuergerät den Brand/Unfall nicht als solchen detektiert/klassifiziert hat. Auch sind andere Gründe denkbar. Vorteilhaft kann der elektrische Schalter über ein kabelloses bzw. kabelgebundenes Kommunikationssignal von einer fahrzeugexternen Vorrichtung geschlossen werden, beispielsweise durch ein E-Call System einer Servicestelle. Prinzipiell ist hier jede Form der Kommunikation vorstellbar.
Das hier offenbarte Druckbehältersystem kann mindestens eine Verzögerungseinrichtung umfassen. Die Verzögerungseinrichtung kann fahrzeugseitig vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Verzögerungseinrichtung auch an der fahrzeugexternen Energiequelle bzw. an der fahrzeugexternen Steuerung vorgesehen sein. Die Verzögerungseinrichtung ist eingerichtet, den Betrieb der Druckentlastungseinrichtung, insbesondere des Mikrowellensenders bzw. der Mikrowellensenderkomponente, zeitlich zu verzögern. Die technische Umsetzung einer solchen Verzögerungseinrichtung ist dem Fachmann geläufig. In der Regelungstechnik wird hierfür auch der Begriff „Totzeitglied“ verwendet. Die hier offenbarte Verzögerungseinrichtung kann das thermische Auslösen des Öffnungselements mindestens 30 Sekunden, mindestens 2 Minuten oder mindestens 2 Minuten oder mindestens 5 Minuten verzögern. Vorteilhaft können sich somit Sicherheitskräfte vor dem Auslösen des Öffnungselements in Sicherheit bringen. Vorteilhaft müssen somit nicht lange elektrische Leiter zum Auslösen aus sicherer Entfernung verlegt werden. Bevorzugt kann die Verzögerungseinrichtung so gestaltet sein, dass die Verzögerungszeit eingestellt werden kann. Wie bei einem Selbstauslöser eines Fotoapparates kann somit eingestellt werden wann die Ferndruckentlastung stattfinden soll.
Die hier offenbarte Technologie betrifft ferner ein Endstück. Das Endstück ist in einer Druckbehälteröffnung des Druckbehälters vorgesehen. I.d.R. ist das Endstück in der an einem Ende des Druckbehälters vorgesehenen Druckbehälteröffnung eingeschraubt, insbesondere in einem aus Metall hergestellten Boss. Ein solches Endstück ist dann als Auslasseinheit ausgebildet und umfasst i.d.R. auch ein Tankabsperrventil. Diese Auslasseinheit wird i.d.R. mit Brennstoffleitungen fluidverbunden. Zweckmäßig sind das Endstück und/oder die Druckbehälteröffnung koaxial zur Druckbehälterlängsachse vorgesehen. Bevorzugt ist in bzw. an diesem Endstück die thermisch aktivierbare Druckentlastungsvorrichtung vorgesehen.
In einer pneumatisch betätigten Druckentlastungseinrichtung kann vorgesehen sein, dass aus der Energiespeichereinrichtung entweichende Gase so an das Druckentlastungsvorrichtung geführt sind, dass das Öffnungselement durch die erwärmten Gase betätigt wird, wobei gleichzeitig die Druckentlastungsvorrichtung bzw. das Druckbehältersystem derart vorgesehen ist, das gleichsam die erwärmten Gase die faserverstärkte Schicht vom Druckbehälter im Wesentlichen nicht (=d.h. lediglich in einem für die Bauteilfestigkeit unbedeutendem Maße) erwärmen.
Die hier offenbarte Technologie umfasst ferner mindestens ein Steuergerät. Das Steuergerät ist u.a. eingerichtet, die hier offenbarten Verfahrensschritte durchzuführen. Hierzu kann das Steuergerät basierend auf bereitgestellten Signalen die Druckentlastungseinrichtung zumindest teilweise und bevorzugt vollständig regeln (engl. closed loop control) oder steuern (engl. open loop control). Zweckmäßig kann das Steuergerät oder ein weiteres Steuergerät eingerichtet sein, die Fehlfunktion der Energiespeichereinrichtung zu erfassen. Das Steuergerät kann ein Steuergerät der Energiespeichereinrichtung und/oder des Druckbehältersystems sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuergerät auch in einem anderen Steuergerät mit integriert sein, z.B. in einem übergeordneten Steuergerät. Das Steuergerät kann mit weiteren Steuergeräten des Kraftfahrzeuges interagieren.
Insbesondere kann das hier offenbarte Steuergerät eingerichtet sein bzw. die hier offenbarten Verfahren vorsehen, auch während einer Phase der Nichtbenutzung i) die Fehlfunktion der Energiespeichereinrichtung des Kraftfahrzeugs zu erfassen; und/oder die hier offenbarte Druckentlastung auszulösen. Eine Phase der Nichtbenutzung des Kraftfahrzeugs ist indes eine bzgl. der Fortbewegung inaktive Phase des Kraftfahrzeugs. Mit anderen Worten ist die Phase der Nichtbenutzung beispielsweise ein (längeres) Zeitintervall, während dessen das Kraftfahrzeug vom Benutzer aktiv keine (Fahr)Anweisung erhält, die das Betreiben der Brennstoffzelle bzw. des Kraftfahrzeuges erfordert. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn ein Kraftfahrzeug geparkt ist.
Das hier offenbarte Verfahren kann den Schritt umfassen, wonach die brennstoffführende Komponente ein Druckbehälter ist; und wobei die Fehlfunktion ein thermisches Ereignis der Energiespeichereinrichtung ist. Ferner kann das hier offenbarte Verfahren den Schritt umfassen, wonach die Druckentlastung erfolgt durch eine Druckentlastungseinrichtung, wobei die Druckentlastungseinrichtung thermisch auslösbar ist. Das hier offenbarte Verfahren kann den Schritt umfassen, wonach die bzw. eine Druckentlastungseinrichtung elektrisch und/oder elektronisch betätigt wird. Das hier offenbarte Verfahren kann den Schritt umfassen, wonach
die Druckentlastungseinrichtung eine Mikrowellensenderkomponente zur thermischen Auslösung umfasst. Alternativ kann die bzw. eine Druckentlastungseinrichtung nach dem hier offenbarten Verfahren mechanisch betätigt werden.
Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie ein Kraftfahrzeug einer mit Energiespeichereinrichtung wie z.B. eine Traktionsbatterie. Diese verfügt über Sicherheitsfunktionen, die ein thermisches Ereignis verhindern können. Ferner können Traktionsbatterien über Sicherheitsfunktionen verfügen, welche die Umgebung warnen, falls sich ein thermisches Ereignis nicht verhindern lässt. Ferner können Energiespeichereinrichtungen mit einem flüssigen Elektrolyt (z.B. Li-Ionenbatterien) über eine Gasdruckabblaseleitung verfügen, über welche der verdampfende Elektrolyt in die Umgebung abgelassen werden kann. Dabei kann die Gastemperatur über 110°C liegen. Ein in der Energiespeichereinrichtung entstehendes Ereignis kann sich in seltenen Fällen auf die Struktur der brennstoffführenden Komponente (z.B. Druckbehälter) auswirken. Lässt sich ein thermisches Ereignis in der Energiespeichereinrichtung nicht mehr verhindern, kann eventuell ein weitreichender Fahrzeugbrand entstehen. Ein Fahrzeugbrand könnte je nach Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs gegebenenfalls auch sich auf die strukturelle Integrität der Druckbehälters auswirken und diese ggf. schwächen. Zur Absicherung eines thermischen Ereignisses nutzt hier der Druckbehälter ein TPRD-System. Dieses reagiert auf einen Temperatur-/Zeitverlauf am TPRD-System. Die Übertragung der Auslöseanforderung kann daher über das thermische Ereignis am TPRD-System selbst erfolgen. Die batterieseitige Information über das thermische Ereignis wird gemäß der hier offenbarten Technologie genutzt, um eine Druckentlastung einzuleiten. Dadurch benötigt das Druckbehältersystem weniger Zeit, um als Schutzreaktion eine Druckentlastung einzuleiten. Somit wird tendenziell früher druckentlastet, wodurch strukturelle Schäden am Druckbehälter vermieden werden können, die ansonsten aufgrund des thermischen Ereignisses der Energiespeichereinrichtung am Druckbehälter verursacht würden. In einer Ausgestaltung wird das TPRD-System als Ferndruckentlastungssystem ausgestaltet, das bevorzugt über die Bordstromversorgung mit Strom versorgt wird. Über einen Batterieschalter wird eine Druckentlastung über den elektrischen Entlastungsmechanismus ausgelöst, z.B. über Heizdraht oder Mikrowelle. Dabei kann die Auslösung auch zeitverzögert mit einer entsprechenden Zusatzwarnung erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Auslöseelement bzw. Öffnungselement vom TPRD in oder an der Gasabblaseleitung der Traktionsbatterie positioniert sein. Auf diese Weise wird zweckmäßig das TPRD durch die ausströmenden Elektrolytgase ausgelöst. Die Zeit bis zur Einleitung der Schutzreaktion „Druckbehälterentlastung“ wird bei einem entstehenden Batteriebrand wesentlich verkürzt. Dadurch kann der sichere Zustand des Druckbehälters schneller erreicht werden.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der hier offenbarten Technologie ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:

1 schematisch einen Schaltkreis des hier offenbarten Druckbehältersystems 1 eines Kraftfahrzeugs 2;
2 schematisch eine Querschnittszeichnung einer Druckentlastungseinrichtung 5 mit einem Mikrowellensender 20 und einem Öffnungselement 6;
3 eine weitere schematische Querschnittszeichnung einer Druckentlastungseinrichtung 5 an einem Druckbehälter 4 entlang der Linie C-C der 4; und
4 eine weitere schematische Querschnittszeichnung entlang der Linie B-B der 3.

Die 1 zeigt schematisch einen Schaltkreis, in dem die hier offenbarte Technologie verwirklicht ist. Gestrichelt gekennzeichnet ist das Kraftfahrzeug 2. Nach außen hin leicht zugänglich ist der Anschluss 8 vorgesehen. Der Anschluss 8 kann beispielsweise hinter einer Klappe der Karosserie-Außenhaut oder am Unterbodenblech vorgesehen sein. Der Anschluss 8 ist so ausgebildet, dass eine fahrzeugexterne Energiequelle 3 leicht anschließbar ist. Hier dargestellt ist lediglich ein Anschluss 8. Bevorzugt umfasst das Kraftfahrzeug 2 mindestens zwei Anschlüsse 8, die an unterschiedlichen Stellen des Kraftfahrzeugs 2 von außen zugänglich angeordnet sind. Vorteilhaft kann somit unabhängig von der Fahrzeuglage nach einem Unfall die externe Energiequelle 3 angeschlossen werden. Über elektrische Leitungen 7 ist die externe Energiequelle 3 mit dem Mikrowellensender bzw. der Mikrowellensenderkomponente 20 verbunden. Der Mikrowellensender bzw. die Mikrowellensenderkomponente 20 ist hier an oder in einer Druckentlastungseinrichtung 5 angeordnet (Druckentlastungseinrichtung 5 nicht gezeigt, vgl. 2). Die elektrischen Leitungen 7, die fahrzeugexterne Energiequelle 3 und der Mikrowellensender 20 bilden hier einen elektrischen Schaltkreis aus, in dem hier zusätzlich ein als Crashschalter ausgebildeter elektrischer Schalter 9 vorgesehen ist. Der elektrische Schalter 9 ist im stromlosen Zustand offen. Wird von einem Steuergerät (nicht dargestellt) ein Unfall bzw. ein Fahrzeugbrand detektiert, so veranlasst das Steuergerät, dass der elektrische Schalter 9 geschlossen wird. Alternativ oder zusätzlich könnten Sicherheitskräfte aus der Ferne den Mikrowellensender bzw. die Mikrowellensenderkomponente 20 aktivieren. Somit kann bei angeschlossener externer Energiequelle 3 nur ein Strom fließen, wenn ein Unfall bzw. Fahrzeugbrand vorliegt. Diese Maßnahme kann dazu beitragen, dass die Wahrscheinlichkeit einer missbräuchlichen Druckentlastung verringert wird. Ferner kann das hier offenbarte System eine Verzögerungseinrichtung 12 umfassen. Die Verzögerungseinrichtung 12 ist eingerichtet, auch bei einem geschlossenen elektrischen Schalter 9 und angeschlossener externer Energiequelle 3 den Stromfluss direkt nach dem Ausbilden des geschlossenen Stromkreises zunächst für eine gewisse Zeit zu unterbinden. Hier ist die Verzögerungseinrichtung 12 als separates Bauteil eingezeichnet. Ebenso könnte die Verzögerungseinrichtung 12 auch in ein anderes Bauteil (z.B. Mikrowellensender bzw. Mikrowellensenderkomponente, Steuergerät, etc.) mit integriert sein. Somit haben die Rettungskräfte i.d.R. genügend Zeit, sich außerhalb der Gefahrenzone zu begeben, nachdem sie die externe Energiequelle 3 an den Anschluss 8 des Kraftfahrzeugs 2 angeschlossen haben. Eine solche Verzögerungseinrichtung 12 muss jedoch nicht vorgesehen sein. Es ist ebenso möglich, die externe Energiequelle 3 mittels langer elektrischer Leitungen an den Anschluss 8 anzuschließen, wobei die Leitungslänge zweckmäßig so gewählt ist, dass die externe Energiequelle außerhalb des Gefahrenbereiches angeordnet ist. An der externen Energiequelle 3 kann dann eine externe Steuerung bzw. ein externer Schalter vorgesehen sein, über den der Stromkreis geschlossen wird. Ist nun der Stromkreis geschlossen und fließt nun nach einer gewissen Verzögerung durch die Verzögerungseinrichtung 12 ein elektrischer Strom, so sendet der Mikrowellensender bzw. die Mikrowellensenderkomponente 20 Mikrowellen aus, die das Öffnungselement 6/10 der Druckentlastungseinrichtung 5 und gegebenenfalls weitere Bereiche der Druckentlastungseinrichtung 5 erwärmen.
Ferner umfasst der Schaltkreis hier eine interne Energiequelle 30. Die interne Energiequelle 30 versorgt ein Steuergerät 32 mit elektrischer Energie. Das Steuergerät 32 ist eingerichtet, eine Fehlfunktion der Energiespeichereinrichtung 200 (vgl. 4) zu erfassen. Erfasst das Steuergerät 32 beispielsweise ein thermisches Ereignis der Energiespeichereinrichtung 200, so wird ein entsprechendes Signal bereitgestellt, wodurch die Druckentlastungseinrichtung 5 betätigt wird.
Hierzu wird hier der elektrische Stromkreis geschlossen. Besonders bevorzugt kann hier das Steuergerät 32 die Druckentlastungseinrichtung 5 betätigen, ohne dass ein für ein Crash indikatives Signal am elektrischen Schalter 9 vorliegen muss. Auch wird hier die Betätigung der Druckentlastungseinrichtung 20 nicht durch die Verzögerungseinrichtung 12 verzögert. Die Verzögerungseinrichtung 12 wird indes nur bei einer Ferndruckentlastung aktiv. Die Schaltung könnte aber auch anders ausgestaltet sein.
Die 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Druckentlastungseinrichtung 5, das an einem Druckbehälter 4 vorgesehen ist. Durch einen Einlass 51 kann der Brennstoff, hier Wasserstoff, in der Druckentlastungseinrichtung 5 einströmen. Ein Kolben 54 samt Dichtung 53 verhindert das Ausströmen von Brennstoff durch die Abblaseleitung 52. Der Kolben 54 wird hier durch das Öffnungselement 6 in seiner ersten den Brennstoffdurchgang sperrenden Position gehalten. Das Öffnungselement 6 wird hier auf Druck beansprucht. Über den Kolben 54 wird eine durch den Druckbehälterinnendruck ausgeübte Kolbenkraft auf das Öffnungselement 6 übertragen. Das Gegendruckelement 55 ist hier mit dem Gehäuse 56 der Druckentlastungseinrichtung 5 über Verbindungsstäbe 57 verbunden. Das Gegendruckelement 55 bringt die Gegenkraft zur Kolbenkraft auf. Das Gegendruckelement 55 und die Verbindungsstäbe 57 sind derart ausgebildet, dass erwärmte Luft der Umgebung einfach in die Ventilkammer 58 einströmen kann, um das Öffnungselement 6 im Brandfall unmittelbar benachbart zum Druckentlastungseinrichtung 5 thermisch zu aktivieren. Findet nun ein Brandereignis an einer anderen Stelle des Kraftfahrzeugs statt oder hat sich ein Unfall ereignet, so kann der Mikrowellensender bzw. die Mikrowellensenderkomponente 20 bestromt werden, so dass dieser Mikrowellen aussendet. Die Mikrowellen erwärmen das Fluid im Fluidraum 11 und gegebenenfalls weitere Abschnitte der Druckentlastungseinrichtung 5, wie beispielsweise das Gegendruckelement 55, die Verbindungsstäbe 57 und/oder Abschnitte des Gehäuses 56. Überschreitet die Temperatur im Fluidraum 11 die Auslösetemperatur, so zerbricht das als Glasampulle 10 ausgebildet Öffnungselement 6. Folglich wirkt auf den Kolben 54 nur noch die vom Druckbehälterinnendruck aufgebrachte Kolbenkraft. Der Kolben 54 verschiebt sich also in axialer Richtung der Druckentlastungseinrichtung 5 zum Gegendruckelement 55 hin. Durch diese Axialbewegung kann der Brennstoff durch die Abblaseleitung 52 entweichen und der Druckbehälter 4 wird druckentlastet.
In den 1 und 2 dargestellt ist eine elektronisch bzw. elektrisch betätigbares Druckentlastungseinrichtung. Gleichsam ist vorstellbar, dass die Druckentlastungseinrichtung 5 mechanisch betätigt wird. Hierzu kann beispielsweise ein entsprechendes hydraulisches, pneumatisches oder anders geartete Signal (z.B. Draht, Seilzug) verwendet werden.
Die 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie entlang der Schnittlinie C-C der 4. Der Druckbehälter 4 umfasst einen Liner 110, der von einer faserverstärkten Schicht 120 umgeben ist. An einem Ende des Druckbehälters 4 ist ein Endstück 170 vorgesehen. Im Endstrück 170 ist eine Druckentlastungseinrichtung 5 aufgenommen. Die Druckentlastungseinrichtung 5 kann ein Öffnungselement 6 umfassen, das beispielsweise eine Glasampulle oder ein Schmelzlot sein kann. Hier senkrecht zur Druckbehälterlängsachse A-A verläuft ein Strömungspfad 220, durch den heiße Gase aus der Energiespeichereinrichtung 200 (vgl. 4) bei einer Fehlfunktion der Energiespeichereinrichtung 200 ausströmen können. Die aus der Energiespeichereinrichtung 200 aufgrund des Überdrucks herausströmende Gase sind hier so an die Druckentlastungseinrichtung 5 bzw. an das thermisch aktivierbares Öffnungselement 6 herangeführt, dass die aufgrund des thermischen Ereignisses der Energiespeichereinrichtung 200 erhitzten und herausströmenden Gase das Öffnungselement 6 erwärmen. Gleichzeitig wird hier durch die Strömungsführung der herausströmenden Gase verhindert, dass diese unmittelbar auf die faserverstärkten Schicht 120 zu und/oder an dieser entlang strömen (vgl. 4). Hierzu kann zumindest bereichsweise zusätzlich noch ein Wärmeschutzschild zwischen den Gasen und der faserverstärkten Schicht 120 vorgesehen sein. Gleichsam ist bevorzugt die Druckentlastungseinrichtung 5 derart angeordnet, dass die Druckentlastungseinrichtung 5 weiterhin lokale thermische Ereignisse am Druckbehälter 4 detektieren kann um in einem solchen Fall eine Druckentlastung zu bewirken.
Die 4 zeigt einen Schnitt entlang der Schnittlinie B-B der 3. Hier gezeigt ist die Energiespeichereinrichtung 200 und der verkürzt dargestellte Strömungspfad 220. Die heißen Gase aus der Energiespeichereinrichtung 200 umströmen hier das TPRD und werden anschließend über einen Abgaskanal 230 abgeführt.
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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014205712 [0001, 0014]
DE 102014204956 A1 [0011]
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EP 1655533 B1 [0013]
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DE 102016213288 [0014, 0026]
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DE 102014205712 A1 [0026]
DE 102016215053 [0029]

Claims

Verfahren zur Druckentlastung von mindestens einer brennstoffführenden Komponente (4) eines Kraftfahrzeugs (2), umfassend die Schritte: - Erfassung einer Fehlfunktion von einer Energiespeichereinrichtung (200); und - Druckentlastung der brennstoffführenden Komponente (4), falls die erfasste Fehlfunktion die brennstoffführende Komponente (4) hinsichtlich ihrer Brennstoffdichtigkeit gefährdet oder gefährden kann.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die brennstoffführende Komponente (4) ein Druckbehälter (4) ist; wobei die Fehlfunktion ein thermisches Ereignis der Energiespeichereinrichtung ist; und wobei die brennstoffführende Komponente (4) bereits druckentlastet wird, bevor das thermische Ereignis der Energiespeichereinrichtung (200) unmittelbar auf den Druckbehälter (4), insbesondere dessen faserverstärkte Schicht (120), einwirkt oder einwirken kann.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Druckentlastung erfolgt durch eine Druckentlastungseinrichtung (5), wobei die Druckentlastungseinrichtung (5) thermisch auslösbar ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die bzw. eine Druckentlastungseinrichtung (5) elektrisch und/oder elektronisch betätigt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Druckentlastungseinrichtung (5) mindestens eine Mikrowellensenderkomponente (20) zur thermischen Auslösung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die bzw. eine Druckentlastungseinrichtung (5) mechanisch betätigt wird.
Druckbehältersystem (1) eines Kraftfahrzeugs (2) umfassend: - mindestens einen Druckbehälter (4); und - mindestens eine Druckentlastungseinrichtung (5), die fluidverbunden ist mit dem Druckbehälter (4); wobei die Druckentlastungseinrichtung (5) thermisch aktivierbar ist durch ein auf den Druckbehälter (4) einwirkendes thermisches Ereignis; und wobei die Druckentlastungseinrichtung (5) zudem eingerichtet ist, eine Druckentlastung vom Druckbehälter (4) auszulösen, falls ein thermisches Ereignis einer Energiespeichereinrichtung (200) vorliegt.
Druckbehältersystem nach Anspruch 7, wobei die Druckentlastungseinrichtung (5) mindestens eine Mikrowellensenderkomponente (20) zur thermischen Auslösung umfasst.
Druckbehältersystem nach Anspruch 7 oder 8, ferner umfassend mindestens einen elektrischen Anschluss (8) zum Anschluss einer fahrzeugexternen Energiequelle (3).
Druckbehälter nach einem der vorherigen Ansprüche 7 bis 9, ferner umfassend: - mindestens einen elektrischen Schalter (9), der derart angeordnet und ausgebildet ist, dass der elektrische Schalter (9) einen elektrischen Kontakt zur Druckentlastungseinrichtung (5) unterbindet, solange kein für ein Unfallereignis und/oder Brandereignis indikatives Signal und/oder ein fahrzeugexternes Signal von authentifizierbaren Dritten vorliegt; und/oder - mindestens eine Verzögerungseinrichtung (12), die eingerichtet ist, den Betrieb der Druckentlastungseinrichtung (20) zeitlich zu verzögern.
Druckbehälter nach Anspruch 10 oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei bei einem thermischen Ereignis der Energiespeichereinrichtung - der elektrische Schalter (9) den elektrischen Kontakt nicht unterbindet; und/oder - die Verzögerungseinrichtung (12) die Druckentlastung nicht verzögert.