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WO2022049230A1 - Druckbehälter, druckbehältersystem und kraftfahrzeug mit brennstoffleiste - Google Patents

Druckbehälter, druckbehältersystem und kraftfahrzeug mit brennstoffleiste Download PDF

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WO2022049230A1
WO2022049230A1 PCT/EP2021/074341 EP2021074341W WO2022049230A1 WO 2022049230 A1 WO2022049230 A1 WO 2022049230A1 EP 2021074341 W EP2021074341 W EP 2021074341W WO 2022049230 A1 WO2022049230 A1 WO 2022049230A1
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WO
WIPO (PCT)
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pressure vessel
fuel
pressure
motor vehicle
sealing surface
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2021/074341
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Timo Gutmann
Peter Bartl
Klaus Szoucsek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to US18/024,329 priority patent/US12287066B2/en
Priority to JP2023514718A priority patent/JP2023539765A/ja
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

Definitions

  • Pressure vessel Pressure vessel, pressure vessel system and motor vehicle with fuel rail
  • the technology disclosed here relates to a pressure vessel system for a motor vehicle (eg passenger cars, motorcycles, commercial vehicles).
  • the pressure vessel system includes at least one pressure vessel for storing fuel.
  • the pressure vessel system is used to store fuel that is gaseous under ambient conditions.
  • the pressure vessel system can be used, for example, in a motor vehicle that is operated with compressed (also called Compressed Natural Gas or CNG) or liquefied (also called Liquid Natural Gas or LNG) natural gas or with hydrogen.
  • compressed also called Compressed Natural Gas or CNG
  • liquefied also called Liquid Natural Gas or LNG
  • the pressure vessel system is fluidly connected to at least one energy converter which is set up to convert the chemical energy of the fuel into other forms of energy, eg a fuel cell or an internal combustion engine.
  • the technology disclosed herein relates to a pressure vessel.
  • the pressure vessel can be a high-pressure gas vessel, for example.
  • NWP nominal working pressure
  • the pressure vessels can have circular or oval cross-sections.
  • several pressure vessels can be provided, the longitudinal axes of which run parallel to one another in the installed position.
  • the individual pressure vessels can each have a length-to-diameter ratio with a value between 5 and 200, preferably between 7 and 100, and particularly preferably between 9 and 50.
  • the length-to-diameter ratio is the quotient of the total length of the individual pressure vessels (e.g. total length of a storage tube without fluid connectors) in the numerator and the largest outside diameter of the pressure vessel in the denominator.
  • the individual pressure vessels can be arranged directly adjacent to one another, for example at a distance from one another of less than 20 cm or less than 15 cm or less than 10 cm or less than 5 cm.
  • the plurality of pressure vessels may each be mechanically coupled to one another at one or both ends.
  • body connection elements common to the plurality of pressure vessels are provided at both ends, by means of which the pressure vessels can be fastened in the motor vehicle.
  • Such a system is particularly suitable for flat installation spaces, especially in the underfloor area below the vehicle interior.
  • the pressure vessel includes a fitting.
  • the connection piece forms the pressure vessel opening of the pressure vessel. ldR the connection piece is provided at one end of the pressure vessel.
  • the connector is preferably made of metal and is often referred to as the "boss".
  • the connecting piece is expediently provided coaxially to the longitudinal axis of the pressure vessel.
  • the connection piece is used to form a fluid connection between the fuel storage volume of the pressure vessel and the energy converter of the motor vehicle. A part of the connection piece is led out of the pressure vessel. Another part can be integrated into the container wall.
  • the connecting piece is attached to the outside of the pressure vessel.
  • the connecting piece can have a section that protrudes into the container wall and is surrounded by a fiber-reinforced layer.
  • the connector includes an end face that is regular essentially parallel to a plane which is oriented perpendicularly to the longitudinal axis of the pressure vessel.
  • the side faces of the connecting piece are provided laterally to the end face.
  • a pipe rupture safety valve can be provided in the fuel storage volume or in the connection piece of the at least one pressure vessel, which valve prevents fuel from flowing out of the pressure vessel in the event of a fault.
  • a pipe rupture safety valve prevents the uncontrolled release of fuel in the event of a line rupture in the downstream line system of the fuel supply system and can be reset automatically when the fault has been rectified.
  • the part of the outer surface of the connecting piece that leads out of the pressure vessel comprises a sealing surface and a curved fastening surface.
  • the outer surface of the portion of the fitting protruding from the pressure vessel has a sealing surface.
  • the sealing surface can be designed as a truncated cone surface or a funnel-shaped surface that tapers into the connecting piece.
  • the sealing surface is set up to seal off the fluid connection between the pressure vessel and a fuel-carrying section of the motor vehicle when the pressure vessel is in the installed position.
  • an outer surface of the fuel-carrying section can contact the sealing surface of the connection piece directly or with the interposition of a sealing element.
  • the outer surface of the fuel-carrying section is preferably a curved and particularly preferably spherical segment-shaped outer surface, which contacts the sealing surface at least in regions.
  • a good sealing seat can be produced.
  • the pressure vessel can thus also be aligned with simple means.
  • the outer surface of the part of the fitting protruding from the pressure vessel also has a curved attachment surface.
  • the attachment surface can be formed by a surface section of a spherical segment or a cylinder.
  • the attachment surface is provided for the direct or immediate attachment of the pressure vessel to at least one body connection element.
  • the at least one body connection element is used for direct or indirect attachment of the pressure vessel to the body of the motor vehicle and can have any suitable shape.
  • the connection piece or the body connection element is/are designed to transfer the forces and moments resulting from the operation of the motor vehicle from the pressure vessel to the body of the motor vehicle at the respective end at which the connection piece is provided.
  • the body connection element can have a curved inner surface, preferably in the shape of a segment of a sphere, the curvature of which essentially corresponds to the curvature of the outer surface of the fastening surface in order to form a contact surface.
  • the fastening surface and the sealing surface are expediently provided on the side of the part of the connecting piece that is led out of the pressure vessel.
  • the connecting piece can expediently comprise an end face which is arranged in a plane which runs essentially perpendicularly to the longitudinal axis of the pressure vessel.
  • the part of the connection piece that is led out of the pressure vessel can also comprise peripheral surfaces on which the (lateral) outer surfaces are provided, wherein the fastening surface and the sealing surface can be provided on these peripheral surfaces.
  • the peripheral surfaces can expediently run at right angles to the end face.
  • the fastening surface and the sealing surface can be arranged opposite one another in such a way that in the installed position the fastening surface and the sealing surface can be braced against one another by at least one clamping means (eg screws).
  • the fuel-carrying section and the body connection element can preferably clamp the part of the connecting piece that is brought out to form a bearing point.
  • the connecting piece and in particular the fastening surface are therefore used to mount the pressure vessel in the motor vehicle. Such storage over the end of the pressure vessel is also referred to as a "neck mount".
  • the fuel system or the pressure vessel can be set up such that the fuel can flow in or out at the end of the pressure vessel via a fluid channel running laterally and in particular perpendicular to the longitudinal axis of the pressure vessel.
  • the sealing surface In the installed position of the pressure vessel, the sealing surface can rest against the fuel-carrying section at sealing surface contact points. In the installed position of the pressure vessel, the fastening surface can make contact with the body connection element in fastening surface contact points.
  • the angular deviation is the deviation of the actual installation position of the pressure vessel from a target installation position in relation to the longitudinal axis of the pressure vessel. It is regularly provided that the opening of the pressure vessel and the sealing surface surrounding it is always arranged in the same position during assembly. Deviations from this ideal situation occur due to unavoidable tolerances. With regard to the rotation around the longitudinal axis of the pressure vessel, this deviation can occur the angular deviation can be described.
  • the sealing surface and the fastening surface can be arranged and designed in such a way that with different angular deviations A (i) the sealing surface contact points and the fastening surface contact points are each formed at different points and (ii) the entirety is off sealing surface contact points resulting from different angular deviations A and the entirety of fastening surface contact points resulting from different angular deviations A each have curved surfaces with at least one common pivot point.
  • the fluid connection between the section and the pressure vessel can be established without leakage even with different angular deviations A.
  • comparatively good interference fits can also be achieved for mounting the pressure tank via the sealing surface and the curved surface, even with different angular deviations A.
  • the fuel-carrying section is used to fill the pressure vessel with fuel and/or to remove fuel from the pressure vessel.
  • the pressure in the fuel-carrying section preferably essentially corresponds to the internal pressure of the pressure vessel.
  • the individual pressure vessels are regularly connected in parallel.
  • the multiple pressure vessels are in fluid communication with one another or with one another without interruption.
  • “uninterrupted” means that no valve is provided between the individual pressure vessels that would interrupt this fluid connection during error-free operation.
  • the fuel pressure in the various pressure vessels generally has essentially the same value.
  • the at least one fuel-carrying section can preferably be designed as a fuel rail.
  • the fuel rail may also be referred to as a high pressure fuel rail.
  • such a fuel rail can be configured similarly to a high-pressure injection rail of an internal combustion engine.
  • the fuel rail expediently includes a number of rail connections for direct connection of the pressure vessels.
  • the individual strip connections are advantageously provided directly on the strip housing and/or all have the same spacing from one another.
  • the fuel rail can be designed to be essentially rigid.
  • rigid means that the fuel rail is rigid against bending or that in the functional use of the fuel rail there is only an imperceptible and irrelevant bending for the function.
  • the at least one fuel rail and the at least one body connection element can each clamp multiple pressure vessels. A particularly simple, space-saving and cost-efficient pressure vessel system can thus advantageously be achieved, which can be assembled easily, reliably and quickly.
  • At least one thermally activatable pressure relief device can be connected directly to the at least one fuel rail disclosed here without further line sections.
  • one can be attached to the at least one pressure vessel and preferably to each of the pressure vessels thermally activated pressure relief device may be provided, preferably at the distal end(s) with respect to the fuel-carrying section or at the proximal end(s) or at both ends.
  • Such a system for thermal pressure relief is shown, for example, in the German patent application with the publication number DE 102015222252 A1.
  • At least one valve unit can be connected to the fuel rail directly and without further line sections, the valve unit comprising at least one normally closed valve.
  • the plurality of pressure vessels are particularly preferably fluidly connected to the valve during functional operation of the motor vehicle.
  • the valve is the valve whose inlet pressure is (substantially) equal to the pressure of the multiple pressure vessels.
  • the valve is in particular a controllable or regulatable valve.
  • EU Commission Regulation
  • EC Regulation
  • a tank shut-off valve is also used as the first valve designated.
  • the valve is used, among other things, in normal operation, the fluid connection between the individual To interrupt pressure vessels and the downstream components of the fuel supply system, for example if the motor vehicle is parked, and / or if a malfunction was detected and the fluid connection is to be interrupted for safety.
  • no normally closed valves are provided between the fuel storage volume of the pressure vessel and the rail connections.
  • the technology disclosed here also relates to a motor vehicle with the pressure vessel system disclosed here or with the pressure vessel disclosed here.
  • An underfloor area of the motor vehicle can be divided into different underfloor installation areas by at least one carrier. Such carriers can be provided in order to transfer the loads introduced into the motor vehicle in the event of a side impact to the opposite rocker panel.
  • a fuel rail can be provided on or in several or all underfloor installation areas, to which the pressure tanks arranged in the respective underfloor installation area are connected. In one embodiment, it can be provided that, depending on the customer's wishes, the individual underfloor installation areas are equipped with high-voltage batteries or with pressure vessel systems.
  • the technology disclosed here relates to the provision of a rail per tank module with at least three pressure vessels or tanks.
  • the rail can be forged and post-processed.
  • the pressure vessel bosses are connected to the rail via a ball and cone connection.
  • the ball can be provided in the rail and the cone can be provided in the boss.
  • the rail and the boss can be clamped with screws, so that the pressing force that is required for the tightness of the connection is also generated.
  • tolerance compensation can be made possible via three spherical surfaces (in the rail, in the boss, and in the holder) with the same pivot point (or center point).
  • the holder can be attached to the floor structure using rubber elements. This allows a fixed bearing to be created on the connection side of the tank. A floating bearing can be provided on the other side.
  • the tank system in the vehicle can consist of a different number of tanks or modules. A cost-effective fixed bearing with connections and valve elements can be put together for each of these by cleverly combining the variants.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a first embodiment of the technology disclosed herein;
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the embodiment according to FIG. 1 with an angular deviation A;
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a second embodiment of the technology disclosed herein;
  • FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of an embodiment with multiple pressure vessels
  • FIG. 5 shows a schematic cross-sectional view of a further exemplary embodiment with a plurality of pressure vessels
  • FIG. 6 shows a schematic cross-sectional view of a further exemplary embodiment with a plurality of pressure vessels
  • FIG. 7 shows a schematic cross-sectional view of a pressure vessel 100 together with a connecting piece 130;
  • FIG. 8 shows a schematic cross-sectional view of a fastening means 310
  • Fig. 10 is a schematic sectional view along line A-A of Fig
  • FIG. 11 shows a schematic detailed view of a further fuel rail
  • FIG. 12 shows a schematic view of an underfloor area of a motor vehicle according to a further embodiment.
  • FIG. 13 shows a schematic view of an underfloor area of a motor vehicle according to a further embodiment.
  • connection piece 130 here comprises a fuel channel which extends from the center of the connection piece 130 to the lateral edge of the connection piece 130 and opens out in a frustoconical or funnel-shaped area.
  • the sealing surfaces 132 of the connecting piece 130 are provided in this area.
  • the strip connection 210 is introduced into this funnel-shaped area.
  • the outer surface of a segment of a sphere of the strip connection 210 together with the sealing surface 132 forms a sealing seat. At the same time, these components serve to align the fitting 130 during assembly.
  • the rail connection 210 establishes a fluid connection with downstream components such as a refueling coupling or an energy converter via the fuel-carrying section 200 .
  • the fuel-carrying section 200 is designed here as a rigid fuel strip.
  • the fuel rail can have a rectangular cross-sectional contour, for example.
  • An essentially straight fuel collecting channel is provided on the inside.
  • the fuel rail is configured to withstand substantially the same pressures as the pressure vessel(s) attached to the fuel rail.
  • the fastening surface 134 of the connecting piece 130 is provided opposite the sealing surface 132 . In its contact surfaces, the fastening surface 134 has essentially the same curvature as the inner surface 302 of the body connection element 300.
  • the body connection element 300 is here an elongate support element which is provided essentially parallel to the fuel strip.
  • the body attachment element 300 can have any suitable cross-sectional profile.
  • a recessed area that forms the inner surface 302 is provided in the body connection element 300 .
  • the inner surface can also partially or completely protrude from the body connection element 300 .
  • the fuel rail and the body connection element 300 have essentially the same length.
  • the fuel strip and/or the body connection element 300 has a length of at least 30 cm or at least 60 cm or at least 90 cm or at least 120 cm.
  • the clamping means 400 are expansion bolts here, which brace the fuel rail and the body connection element 300 against one another here.
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the embodiment according to FIG. 1 with an angular deviation A.
  • Structural components and functions that are the same in both figures are partially not shown or are only shown in dots. Only the differences or additions are explained below and otherwise reference is made to the explanations for FIG.
  • the connecting piece 130 is shown here in an actual installation position that deviates from the desired installation position shown in dotted lines.
  • the extent of the deviation with respect to the longitudinal axis of the pressure vessel shows the angular deviation A.
  • the technology disclosed here enables the connection piece 130 to be securely fastened or clamped by the body connection element 300 and the fuel rail.
  • the technology disclosed herein advantageously ensures that the sealing surface 132 seals against the outer surface of the strip terminal 210 .
  • sealing surface 132 or fastening surface 134 This is made possible by the special configuration and arrangement of the sealing surface 132 or fastening surface 134.
  • the circular paths on which the possible sealing surface contact points P132 and the possible fastening surface contact points P134 lie are drawn in broken lines in FIG. These circular paths indicate which contact points could result for different angular deviations A, with points also being drawn in for clarification which can no longer be realized due to impermissibly large angular deviations A. It can be seen that the sealing surface contact points P132 and the fastening surface contact points P134 are based on circular and
  • FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of an alternative embodiment of the fitting 130 and the fuel rail. Only the differences from the previously discussed embodiment are explained below.
  • the strip connection 210 is not configured here as a projection, but as a recessed or set-back area against which the sealing surface 132 rests.
  • the sealing surface 132 is no longer designed as a conical surface, but also as a curved outer surface.
  • the curvature of the strip connection 210 essentially corresponds to the curvature of the sealing surface 132 in the contact area. In a preferred embodiment, both surfaces are designed in the shape of a segment of a sphere.
  • the common pivot point P of the sealing surface 132 and the attachment surface 134 is provided here in or immediately adjacent to the pressure vessel longitudinal axis L-L.
  • the pivot point P is expediently also the pivot point of the inner surface of the body connection element 300 and the strip connection 210.
  • FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of an exemplary embodiment according to FIG. 1 with a plurality of pressure vessels 100. Only the most important differences from the previous exemplary embodiments are explained in more detail below and otherwise reference is made to the explanations relating to the other figures.
  • the pressure vessels 100 are provided here coaxially in one plane in the underfloor area of the motor vehicle. In the installed position, there is a base plate 600 above the pressure vessel. Below the pressure vessel 100 is the base plate 700 planned. In one configuration, the base plate 600 and the base plate can be part of a common housing of the pressure vessel system. In another embodiment, such a separate housing is not provided.
  • the fuel rail comprises three rail connections 210 here, via which three pressure vessels 100 are fluidly connected to one another without interruption. Not shown are any other components such as a pipe rupture valve or a thermally activatable pressure relief valve.
  • the sealing surfaces 132 of the fittings 130 are aligned by the strip connectors 210 and pressed down at the same time.
  • the body connection element 300 in particular its inner surfaces 302, apply the counteracting forces. This will hold the fittings 130 in place.
  • Fastening elements 710 protrude from the base plate 700 . At the same time, these fastening elements 710 serve to stabilize the base plate 700.
  • the valve unit 220 is fastened directly to the side of the fuel rail 200 here.
  • a normally closed valve is provided in the valve unit 220, which prevents the fuel supply to the downstream components of the fuel supply system (eg the components of an anode subsystem of a fuel cell system).
  • a pressure reducer is provided adjacent to the valve unit 220 or in the valve unit 220, which reduces the pressure to a medium-pressure range (usually to a value between 5 bar and 50 bar).
  • Leading out of the valve unit 220 here is an extraction line connection 202 which can be connected, for example, to the extraction line (not shown).
  • a refueling line connection 204 is provided here, which can be connected to a refueling line.
  • leading lines could also be coupled directly to other fuel rails or other elements there.
  • the fuel rail includes a further pressure relief connection 242 for connecting the thermally activatable pressure relief device 240.
  • Valve unit 220 is provided with a pipe rupture protection, which prevents the fluid connection to adjacent components of the fuel supply system of the motor vehicle, should (i) the pressure vessel 100 and/or the fuel rail be damaged and/or (ii) the pressure relief device 240 should be activated.
  • thermally activatable pressure relief devices 240 are also provided on the ends facing away from the connecting pieces 130 .
  • the carriers 500 which subdivide the individual underfloor installation spaces, are shown schematically here.
  • the left beam here extends downwards from the floor panel 600 of the motor vehicle.
  • the refueling line connection 204 is provided here oriented downwards.
  • a refueling line can thus be laid below the carrier 500 here. On the right edge, however, it is assumed that the carrier 500 extends upward away from the bottom plate 700 .
  • the fuel line can be routed over the carrier 500 at the right-hand edge.
  • the specific arrangement of the lines can be adapted to the installation situation.
  • the fuel rail additionally comprises a further valve unit 230 which can be provided at the other end of the fuel rail.
  • a check valve for example, can be provided in this valve unit, which prevents the backflow of fuel into the upstream region of the refueling path.
  • the thermally activatable pressure relief device 240 could also be provided on this unit (not shown).
  • the pressure vessel 100 comprises a liner 110, which forms the fuel storage volume V.
  • the liner 110 can be, for example, a plastic liner 110 around which carbon fibers are braided or wrapped to form the fiber-reinforced layer 120 .
  • the connection piece 130 is provided here at the right-hand end of the pressure vessel 100 .
  • the connecting piece 130 is designed here in one piece and protrudes from the end of the pressure vessel 100 . It is therefore made of a single piece and cannot be dismantled non-destructively.
  • a spherical one Mounting surface 134 and opposite a frustoconical sealing surface 132 is provided at the led-out part of the connecting piece 130.
  • connection piece 130 before the pressure vessel 100 was manufactured runs from the inside of pressure vessel 100 first in an axial direction and then in a radial direction in the protruding part and ends in the sealing surface 132 provided on the side.
  • the part of connection piece 130 provided in the pressure vessel wall also extends in radial direction.
  • the part extending in the radial direction is surrounded at least in regions by the fiber-reinforced layer 120 .
  • a particularly good liner-boss connection can thus be achieved.
  • the connection between the connection piece 130 and the fuel rail can be established comparatively easily.
  • FIG. 8 shows a schematic and enlarged cross-sectional view of a dampened fastening means 310 for fastening the body connection element 300 to the fastening element 710 of the floor panel 700, as is indicated in FIGS. 4 to 6, for example.
  • the damped fastening means 310 comprises a rubber bearing 320, which at least dampens any shocks which act on the fastening element 710 during operation of the motor vehicle.
  • FIG. 9 shows a schematic and enlarged cross-sectional view of a fuel rail as can be provided in one of the exemplary embodiments disclosed here.
  • the end of the fuel rail here has an enlarged cross-section compared to the other areas, so that a component of the fuel supply system can be accommodated in this end section of the fuel rail.
  • a pipe rupture protection device 250 is included in the example shown. Alternatively or additionally, a check valve, the pressure relief device 240 or a fuel filter could be provided in this end section.
  • a plug 260 is provided here coaxially to the fuel channel of the fuel rail. The plug 260 simplifies assembly and disassembly of the received component.
  • the refueling line connection 204 is integrated here in one piece.
  • a fuel line 270 can be connected to the refueling line connection 204 by means of a union nut 272 .
  • the line connection could also be designed differently.
  • FIG. 10 shows a schematic sectional illustration along line AA of FIG. 9 of an alternative embodiment.
  • a first connection is the refueling line connection 204 which is connected here via the adapter 280 to a fuel line 270 by means of a union nut 272 .
  • a component of the fuel supply system preferably a pipe rupture protection device 250 and/or a fuel filter, can be provided in the adapter 280 .
  • a thermal pressure relief device 240 may be provided at this end of the fuel rail.
  • FIG. 11 shows a schematic and enlarged cross-sectional view of a fuel rail as can be provided in one of the exemplary embodiments disclosed here.
  • the refueling line connection here does not run at right angles, but rather coaxially to the fuel channel of the fuel rail.
  • FIG. 12 shows a plan view of an underfloor area of a motor vehicle.
  • the supports 500 divide the underfloor area into different underfloor installation areas.
  • the underfloor installation areas are essentially the same size here.
  • the individual supports 500 extend here in the transverse direction of the vehicle from one side sill to the other side sill and contribute significantly to the rigidity of the body structure.
  • a pressure tank system is provided in the right underfloor installation area.
  • the pressure vessel system comprises three pressure vessels 100 which are provided between two carriers 500.
  • the pressure vessels 100 are arranged parallel to each other and parallel to the carrier 500 .
  • One end of each pressure vessel 100 is connected to the fuel rail via a connector 130 .
  • Thermally activatable pressure relief devices 240 are provided at the opposite end of the pressure vessel 100 .
  • the fuel rail forms the fuel-carrying section 200 .
  • a fuel line 270 is connected to one end of the fuel rail and serves as a refueling line and is connected to the fuel tank coupling (not shown) of the motor vehicle.
  • the valve unit 220 with the normally closed valve is provided at the other end of the fuel rail.
  • the normally closed valve is regulated or controlled by a control unit of the motor vehicle. By actuating the valve, the fuel is removed from the pressure tanks.
  • the valve unit 220 is fluidly connected to a pressure reducer 290 via a fuel line 270 .
  • a further fuel line 270 is provided downstream of the pressure reducer 290 and leads to the energy converter (not shown) of the motor vehicle.
  • further pressure vessels and further fuel rails can be provided in the further underfloor installation areas, which are fluidly connected to the pressure vessels shown in series or in parallel. It is also conceivable for high-voltage storage batteries to be installed in one or more underfloor installation areas are provided. It is also conceivable that the same vehicle architecture could be used for a purely battery-powered motor vehicle without a pressure vessel system.
  • FIG. 13 shows a further plan view of an underfloor area of a motor vehicle.
  • four fuel rails are provided, one fuel rail each with three pressure vessels 100 being arranged in an underfloor area.
  • the fuel rails are connected in series here and are each connected to one another by means of fuel lines 270 .
  • the fuel lines 270 are routed around the supports 500 .
  • a valve unit 220 is provided between the pressure reducer 290 and the fuel rails, which also contains the normally closed valve and shuts off all the pressure vessels 100 provided in the underfloor area from the rest of the fuel supply system. Only one fuel rail of the four fuel rails is connected to a fuel line 270 serving as a refueling line.
  • the two middle fuel rails are only connected to adjacent fuel rails.
  • the term “essentially” includes the exact property or the exact value (e.g. “rigid”) as well as deviations that are insignificant for the function of the property/value (e.g “tolerable deviation from rigid”).
  • Fuel strips be provided.
  • a fuel rail can extend over the entire underfloor area.

Landscapes

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Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft erfindungsgemäß einen Druckbehälter (100) zur Speicherung von Brennstoff, ein Druckbehältersystem sowie ein Kraftfahrzeug. Der Druckbehälter (100) weist ein Anschlussstück (130) zum Ausbilden einer Fluidverbindung zwischen dem Brennstoffspeichervolumen V des Druckbehälters (100) und einem Energiewandler eines Kraftfahrzeugs auf. Das Anschlussstück (130) ist zumindest teilweise aus dem Druckbehälter (100) herausgeführt. Eine Außenoberfläche des Anschlussstücks (130) weist eine Dichtfläche (132) und eine gewölbte Befestigungsfläche (134) auf. Die Dichtfläche (132) ist eingerichtet, die Fluidverbindung zwischen dem Druckbehälter 100 und einem brennstoffführenden Abschnitt (200) des Kraftfahrzeugs abzudichten. Die Befestigungsfläche (134) ist zur Befestigung des Druckbehälters (100) an mindestens einem Karosserieanbindungselement (300) vorgesehen.

Description

Druckbehälter, Druckbehältersystem und Kraftfahrzeug mit Brennstoffleiste
Aus dem Stand der Technik sind Kraftfahrzeuge mit Druckbehältern bekannt. l.d.R. sind pro Kraftfahrzeug bis zu drei große Druckbehälter vorgesehen. Solche Druckbehälter lassen sich aufgrund ihrer Ausmaße vergleichsweise schlecht in ein Kraftfahrzeug integrieren. Es gibt ferner Fahrzeugkonzepte, bei denen deutlich mehr Druckbehälter in das Kraftfahrzeug integriert werden, wobei jeder einzelne Druckbehälter im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet ist. Druckbehältersysteme mit einer Vielzahl an Speicherrohren lassen sich besser in den vorhandenen Bauraum integrieren. Nachteilig ist, dass solche Druckbehältersysteme vergleichsweise komplex und kostspielig sind, da sie denselben Anforderungen hinsichtlich Reichweite und Bauteilsicherheit genügen müssen wie konventionelle Druckbehältersysteme.
Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil von einer vorbekannten Lösung zu verringern oder zu beheben oder eine alternative Lösung vorzuschlagen. Es ist insbesondere eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, ein vergleichsweise einfaches, kostengünstiges, sicheres, leichtes und/oder bauraumoptimiertes Druckbehältersystem vorzuschlagen. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 . Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar. Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Druckbehältersystem für ein Kraftfahrzeug (z.B. Personenkraftwagen, Krafträder, Nutzfahrzeuge). Das Druckbehältersystem umfasst mindestens einen Druckbehälter zur Speicherung von Brennstoff. Das Druckbehältersystem dient zur Speicherung von unter Umgebungsbedingungen gasförmigen Brennstoff. Das Druckbehältersystem kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das mit komprimiertem (auch Compressed Natural Gas oder CNG genannt) oder verflüssigtem (auch Liquid Natural Gas oder LNG genannt) Erdgas oder mit Wasserstoff betrieben wird. Das Druckbehältersystem ist mit mindestens einem Energiewandler fluidverbunden, der eingerichtet ist, die chemische Energie des Brennstoffs in andere Energieformen umzuwandeln, z.B. eine Brennstoffzelle oder eine Brennkraftmaschine.
Ferner betrifft die hier offenbarte Technologie einen Druckbehälter. Der Druckbehälter kann beispielsweise ein Hochdruckgasbehälter sein. Hochdruckgasbehälter sind ausgebildet, bei Umgebungstemperaturen Brennstoff dauerhaft bei einem nominalen Betriebsdruck (auch nominal working pressure oder NWP genannt) von mindestens 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck) oder mindestens 700 barü zu speichern. Die Druckbehälter können kreisförmige oder ovale Querschnitte aufweisen. Beispielsweise können mehrere Druckbehälter vorgesehen sein, deren Längsachsen in der Einbaulage parallel zueinander verlaufen. Die einzelnen Druckbehälter können jeweils ein Länge-zu-Durchmesser- Verhältnis mit einem Wert zwischen 5 und 200, bevorzugt zwischen 7 und 100, und besonders bevorzugt zwischen 9 und 50 aufweisen. Das Länge-zu- Durchmesser-Verhältnis ist der Quotient aus der Gesamtlänge der einzelnen Druckbehälter (z.B. Gesamtlänge eines Speicherrohrs ohne Fluidverbindungselemente) im Zähler und dem größten Außendurchmesser des Druckbehälters im Nenner. Die einzelnen Druckbehälter können unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sein, beispielsweise in einem Abstand zueinander von weniger als 20 cm oder weniger als 15 cm oder weniger als 10 cm oder weniger als 5 cm. Die mehreren Druckbehälter können jeweils an einem oder an beiden Enden mechanisch miteinander gekoppelt sein. Vorteilhaft kann ferner vorgesehen sein, dass an beiden Enden jeweils für die mehreren Druckbehälter gemeinsame Karosserieanbindungselemente vorgesehen sind, mittels derer die Druckbehälter im Kraftfahrzeug befestigbar sind. Ein solches System eignet sich besonders für flache Einbauräume, insbesondere im Unterflurbereich unterhalb des Fahrzeuginnenraums.
Der Druckbehälter umfasst ein Anschlussstück. Das Anschlussstück bildet die Druckbehälteröffnung des Druckbehälters aus. l.d.R. ist das Anschlussstück an einem Ende des Druckbehälters vorgesehenen. Das Anschlussstück ist bevorzugt aus Metall hergestellt und wird oft auch als „Boss“ bezeichnet. Zweckmäßig ist das Anschlussstück koaxial zur Druckbehälterlängsachse vorgesehen. Das Anschlussstück dient zur Ausbildung einer Fluidverbindung zwischen dem Brennstoffspeichervolumen des Druckbehälters und dem Energiewandler des Kraftfahrzeugs. Ein Teil des Anschlussstücks ist aus dem Druckbehälter herausgeführt. Ein anderer Teil kann in die Behälterwand integriert sein. Es ist aber auch vorstellbar, dass das Anschlussstück am Druckbehälteräußerem angebracht ist. Beispielsweise kann das Anschlussstück einen Abschnitt aufweisen, der in die Behälterwand hineinragt und von einer faserverstärkten Schicht umgeben ist. Eine solche faserverstärkte Schicht kann auch als Armierung bezeichnet werden und wird in der Regel durch Flechten und/oder Wickeln aufgebracht. Vorzugsweise umfasst das Anschlussstück eine Stirnfläche, die regelmäßig im Wesentlichen parallel zu einer Ebene verläuft, die senkrecht zur Druckbehälterlängsachse ausgerichtet ist. Die Seitenflächen des Anschlussstücks sind seitlich zur Stirnfläche vorgesehen.
In einer Ausgestaltung kann jeweils im Brennstoffspeichervolumen oder im Anschlussstück des mindestens einen Druckbehälters ein Rohbruchsicherungsventil vorgesehen sein, dass im Fehlerfall das Ausströmen von Brennstoff aus dem Druckbehälter unterbindet. Ein solches Rohbruchsicherungsventil verhindert die unkontrollierte Freigabe des Brennstoffs bei einem Leitungsbruch im nachgelagerten Leitungssystem der Brennstoffversorgungsanlage und kann automatisch zurückgesetzt werden, wenn der Fehlerfall behoben ist.
Der aus dem Druckbehälter herausgeführte Teil der Außenoberfläche des Anschlussstücks umfasst eine Dichtfläche und eine gewölbte Befestigungsfläche. Die Außenoberfläche des aus dem Druckbehälter herausragenden Teils des Anschlussstücks weist eine Dichtfläche auf. Die Dichtfläche kann als sich in das Anschlussstück hinein verjüngende Kegelstumpffläche bzw. trichterförmige Fläche ausgebildet sein. Die Dichtfläche ist eingerichtet, in der Einbaulage des Druckbehälters die Fluidverbindung zwischen dem Druckbehälter und einem brennstoffführenden Abschnitt des Kraftfahrzeugs abzudichten. Hierzu kann eine Außenoberfläche vom brennstoffführenden Abschnitt direkt oder unter Zwischenlage eines Dichtelementes die Dichtfläche des Anschlussstückes kontaktieren. Bevorzugt ist die Außenoberfläche vom brennstoffführenden Abschnitt eine gewölbte und besonders bevorzugt kugelsegmentförmige Außenoberfläche, die die Dichtfläche zumindest bereichsweise kontaktiert. Treffen somit die kugelsegmentförmige Außenoberfläche des brennstoffführenden Abschnitts und die kegelstumpfförmige Dichtfläche aufeinander, lässt sich ein guter Dichtsitz erzeugen. Ferner kann somit auch mit einfachen Mitteln der Druckbehälter ausgerichtet werden.
Die Außenoberfläche des aus dem Druckbehälter herausragenden Teils des Anschlussstücks weist ferner eine gewölbte Befestigungsfläche auf. Die Befestigungsfläche kann von einem Oberflächenabschnitt eines Kugelsegments oder eines Zylinders ausgebildet werden. Die Befestigungsfläche ist zur direkten oder unmittelbaren Befestigung des Druckbehälters an mindestens einem Karosserieanbindungselement vorgesehen. Das mindestens eine Karosserieanbindungselement dient zur direkten oder indirekten Befestigung des Druckbehälters an die Karosserie des Kraftfahrzeugs und kann jede geeignete Gestalt aufweisen. Das Anschlussstück bzw. das Karosserieanbindungselement ist/sind ausgebildet, die beim Betrieb des Kraftfahrzeugs aus dem Druckbehälter resultierenden Kräfte und Momente am jeweiligen Ende, an dem das Anschlussstück vorgesehen ist, auf die Karosserie des Kraftfahrzeugs zu übertragen. Das Karosserieanbindungselement kann eine gewölbte und bevorzugt kugelsegmentförmige Innenoberfläche aufweisen, deren Wölbung zur Ausbildung einer Kontaktfläche im Wesentlichen der Wölbung der Außenoberfläche der Befestigungsfläche entspricht. Somit kann eine möglichst große Kontaktfläche zur sicheren Übertragung der mechanischen Last realisiert werden. Die Befestigungsfläche und die Dichtfläche sind zweckmäßig seitlich am aus dem Druckbehälter herausgeführten Teil des Anschlussstücks vorgesehen. Das Anschlussstück kann zweckmäßig eine Stirnfläche umfassen, die in einer Ebene angeordnet ist, die im Wesentlichen senkrecht zur Druckbehälterlängsachse verläuft. Der aus dem Druckbehälter herausgeführte Teil des Anschlussstücks kann ferner Umfangsflächen umfassen, an denen die (seitlichen) Außenflächen vorgesehen sind, wobei an diesen Umfangsflächen die Befestigungsfläche und die Dichtfläche vorgesehen sein können. Die Umfangsflächen können in einer Ausgestaltung zweckmäßig rechtwinklig zur Stirnfläche verlaufen. Die Befestigungsfläche und die Dichtfläche können derart gegenüberliegend angeordnet sein, dass in der Einbaulage die Befestigungsfläche und die Dichtfläche durch dasselbe mindestens eine Spannmittel (z.B. Schrauben) gegeneinander verspannbar sind. Der brennstoffführende Abschnitt und das Karosserieanbindungselement können bevorzugt zur Ausbildung einer Lagerstelle den herausgeführten Teil des Anschlussstücks einklemmen. Das Anschlussstück und insbesondere die Befestigungsfläche dienen also der Lagerung des Druckbehälters im Kraftfahrzeug. Eine solche Lagerung über das Ende des Druckbehälters wird auch als „Neck-Mount“ bezeichnet.
Das Brennstoffsystem bzw. der Druckbehälter kann eingerichtet sein, dass der Brennstoff am Ende des Druckbehälters über einen seitlich und insbesondere senkrecht zur Druckbehälterlängsachse verlaufenden Fluidkanal zu- bzw. abströmen kann.
In der Einbaulage des Druckbehälters kann die Dichtfläche in Dichtflächenkontaktpunkten an dem brennstoffführenden Abschnitt anliegen. In der Einbaulage des Druckbehälters kann die Befestigungsfläche in Befestigungsflächenkontaktpunkten das Karosserieanbindungselement kontaktieren. Die Winkelabweichung ist die Abweichung der Ist-Einbaulage des Druckbehälters von einer Soll-Einbaulage bezogen auf die Druckbehälterlängsachse. Regelmäßig ist vorgesehen, dass die Öffnung des Druckbehälters und die sie umgebende Dichtfläche immer an derselben Position während der Montage angeordnet ist. Aufgrund von unvermeidlichen Toleranzen kommt es zu Abweichungen von dieser Ideallage. Hinsichtlich der Rotation um die Druckbehälterlängsachse kann diese Abweichung durch die Winkelabweichung beschrieben werden. Bei dem hier offenbarten Druckbehälter bzw. dem hier offenbarten Druckbehältersystem können die Dichtfläche und die Befestigungsfläche derart angeordnet und ausgebildet sein, dass bei unterschiedlichen Winkelabweichungen A (i) die Dichtflächenkontaktpunkte und die Befestigungsflächenkontaktpunkte jeweils an unterschiedlichen Stellen sich ausbilden und (ii) die Gesamtheit an aus unterschiedlichen Winkelabweichungen A resultierenden Dichtflächenkontaktpunkten und die Gesamtheit an aus unterschiedlichen Winkelabweichungen A resultierenden Befestigungsflächenkontaktpunkten jeweils gewölbte Flächen mit mindestens einem gemeinsamen Drehpunkt aufweisen. Vorteilhaft kann somit auch bei unterschiedlichen Winkelabweichungen A die Fluidverbindung zwischen dem Abschnitt und dem Druckbehälter ohne Leckage hergestellt werden. Gleichzeitig lassen sich zudem auch bei unterschiedlichen Winkelabweichungen A vergleichsweise gute Pressverbände zur Lagerung des Drucktanks über die Dichtfläche und der gewölbten Fläche realisieren.
Der brennstoffführende Abschnitt dient zur Befüllung des Druckbehälters mit Brennstoff und/oder zur Entnahme von Brennstoff aus der Druckbehälter. Bevorzugt entspricht der Druck im brennstoffführendnen Abschnitt im Wesentlichen dem Innendruck der Druckbehälter. Die einzelnen Druckbehälter sind regelmäßig parallel geschaltet. Die mehreren Druckbehälter sind untereinander bzw. miteinander unterbrechungsfrei fluidverbunden. „Unterbrechungsfrei“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass zwischen den einzelnen Druckbehältern kein Ventil vorgesehen ist, das im fehlerfreien Betrieb diese Fluidverbindung unterbrechen würde. Folglich weist der Brennstoffdruck in den verschiedenen Druckbehältern i.d.R. im Wesentlichen denselben Wert auf. Falls das Druckbehältersystem eine Mehrzahl an Druckbehältern umfasst, kann der mindestens eine brennstoffführende Abschnitt bevorzugt als Brennstoffleiste ausgebildet sein. Die Brennstoffleiste kann auch als Hochdruckbrennstoffleiste bezeichnet werden. Sie ist regelmäßig stromauf vom Hochdruck-Druckminderer vorgesehen. Grundsätzlich kann eine solche Brennstoffleiste ähnlich ausgestaltet sein wie eine Hochdruckeinspritzleiste einer Brennkraftmaschine. Zweckmäßig umfasst die Brennstoffleiste mehrere Leistenanschlüsse zum direkten Anschluss der Druckbehälter. Vorteilhaft sind die einzelnen Leistenanschlüsse direkt am Leistengehäuse vorgesehen und/oder weisen alle denselben Abstand untereinander auf. Die Brennstoffleiste kann im Wesentlichen biegesteif ausgebildet sein. Biegesteif bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Brennstoffleiste gegen Verbiegen steif ist bzw. dass im funktionsgemäßen Gebrauch der Brennstoffleiste nur eine für die Funktion unmerkliche und unbeachtliche Verbiegung sich einstellt. Die mindestens eine Brennstoffleiste und das mindestens eine Karosserieanbindungselement können jeweils mehrere Druckbehälter einklemmen. Vorteilhaft kann somit ein besonders einfaches, platzsparendes und kosteneffizientes Druckbehältersystem erzielt werden, welches leicht, zuverlässig und schnell montierbar ist.
Gemäß der hier offenbarten Technologie kann mindestens eine thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung direkt ohne weitere Leitungsabschnitte an die hier offenbarte mindestens eine Brennstoffleiste angeschlossen sein. Alternativ oder zusätzlich kann an den mindestens einen Druckbehälter und bevorzugt an jedem der Druckbehälter eine thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung vorgesehen sein, bevorzugt an dem/den mit Bezug auf den brennstoffführenden Abschnitt distalen Ende(n) oder an dem/den proximalen Ende(n) oder an beiden Enden. 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). Es können ferner Auslöseleitungen vorgesehen sein. Ein solches System zur thermischen Druckentlastung ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer DE 102015222252 A1 gezeigt.
Mindestens eine Ventileinheit kann an der Brennstoffleiste direkt und ohne weitere Leitungsabschnitte angeschlossen sein, wobei die Ventileinheit mindestens ein stromlos geschlossenes Ventil umfasst. Besonders bevorzugt sind die mehreren Druckbehälter beim funktionsgemäßen Betrieb des Kraftfahrzeugs unterbrechungsfrei mit dem Ventil fluidverbunden. Das Ventil ist das Ventil, dessen Eingangsdruck (im Wesentlichen) dem Druck der mehreren Druckbehälter entspricht. Das Ventil ist insbesondere ein steuerbares bzw. regelbares Ventil. In der Verordnung (EU) Nr. 406/2010 der Kommission vom 26. April 2010 zur Durchführung der Verordnung (EG) Nr. 79/2009 des Europäischen Parlaments und des Rates über die Typgenehmigung von wasserstoffbetriebenen Kraftfahrzeugen wird ein solches Tankabsperrventil auch als erstes Ventil bezeichnet. Das Ventil dient u.a. dazu, im Normalbetrieb die Fluidverbindung zwischen den einzelnen Druckbehältern und den nachgelagerten Komponenten der Brennstoffversorgungsanlage zu unterbrechen, beispielsweise falls das Kraftfahrzeug einen geparkten Zustand einnimmt, und/oder falls eine Fehlfunktion detektiert wurde und die Fluidverbindung zur Sicherheit unterbrochen werden soll. Zwischen dem Brennstoffspeichervolumen der Druckbehälter und den Leistenanschlüssen sind i.d.R. keine stromlos geschlossenen Ventile vorgesehen.
Die hier offenbarte Technologie betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit dem hier offenbarten Druckbehältersystem bzw. mit dem hier offenbarten Druckbehälter. Ein Unterflurbereich des Kraftfahrzeugs kann durch mindestens einen Träger in verschiedene Unterflureinbaubereiche unterteilt sein. Solche Träger können vorgesehen sein, um die bei einem Seitenaufprall in das Kraftfahrzeug eingebrachten Lasten auf den gegenüberliegenden Schweller zu übertragen. An oder in mehreren oder allen Unterflureinbaubereichen kann eine Brennstoffleiste vorgesehen sein, an die die im jeweiligen Unterflureinbaubereich angeordneten Druckbehälter angeschlossen sind. In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass je nach Kundenwunsch, die einzelnen Unterflureinbaubereiche mit Hochvoltbatterien oder mit Druckbehältersystemen bestückt werden.
Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie das Vorsehen einer Rail pro Tankmodul mit mindestens drei Druckbehältern bzw. Tanks. Die Rail kann im Schmiedeverfahren hergestellt und nachbearbeitet sein. Der Anschuss Druckbehälterbosse an die Rail erfolgt über eine Kugel-Kegel- Verbindung. In der Rail kann die Kugel und im Boss kann der Kegel vorgesehen sein. Die Rail und der Boss können über Schrauben verklemmt werden, so dass dadurch auch die Presskraft erzeugt wird, die für die Dichtheit der Verbindung erforderlich ist. Über drei Kugelflächen (in der Rail, im Boss, und im Halter) mit gleichem Drehpunkt (oder Mittelpunkt) kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung ein Toleranzausgleich ermöglicht werden. Der Halter kann über Gummi-Elemente an die Bodenstruktur befestigt sein. Damit kann auf der Anschlussseite der Tanks ein Festlager erzeugt werden. An der anderen Seite kann ein Loslager vorgesehen sein. Das Tanksystem im Fahrzeug kann aus unterschiedlich vielen Tanks bzw. Modulen bestehen. Für jedes davon kann durch geschickte Kombination der Varianten ein kostengünstiges Festlager mit Anschlüssen und Ventilelementen zusammengestellt werden.
Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer ersten Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie;
Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht der Ausgestaltung gemäß der Fig. 1 mit einer Winkelabweichung A;
Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht einer zweiten Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie;
Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels mit mehreren Druckbehältern; Fig. 5 eine schematische Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels mit mehreren Druckbehältern;
Fig. 6 eine schematische Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels mit mehreren Druckbehältern;
Fig. 7 eine schematische Querschnittsansicht eines Druckbehälters 100 samt Anschlussstück 130;
Fig. 8 eine schematische Querschnittsansicht eines Befestigungsmittels 310;
Fig. 9 eine schematische Detailansicht einer Brennstoffleiste;
Fig. 10 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie A-A der
Fig. 9;
Fig. 11 eine schematische Detailansicht einer weiteren Brennstoffleiste;
Fig. 12 eine schematische Ansicht eines Unterflurbereichs von einem Kraftfahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
Fig. 13 eine schematische Ansicht eines Unterflurbereichs von einem Kraftfahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer ersten Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie. Hier gezeigt ist lediglich ein Anschluss 130 eines Druckbehälters 100. Der Druckbehälter 100 selbst ist vereinfachend weggelassen worden. Ebenso ist vorstellbar, dass mehrere Druckbehälter 100 das Druckbehältersystem ausbilden. Das Anschlussstück 130 umfasst hier einen Brennstoffkanal, der sich von der Mitte des Anschlussstücks 130 zum seitlichen Rand des Anschlussstücks130 hin erstreckt und in einer kegelstumpfförmigen bzw. trichterförmigen Bereich mündet. In diesem Bereich sind die Dichtflächen 132 des Anschlussstücks130 vorgesehen. In diesen trichterförmigen Bereich ist der Leistenanschluss 210 eingeführt. Die kugelsegmentförmige Außenoberfläche des Leistenanschlusses 210 bildet zusammen mit der Dichtfläche 132 einen Dichtsitz aus. Gleichzeitigt dienen diese Komponenten dazu, das Anschlussstück 130 während der Montage auszurichten.
Der Leistenanschluss 210 stellt eine Fluidverbindung mit nachgelagerten Komponenten wie beispielsweise einer Betankungskupplung bzw. einem Energiewandler über den brennstoffführenden Abschnitt 200 her. Der brennstoffführende Abschnitt 200 ist hier als biegesteife Brennstoffleiste ausgebildet. Die Brennstoffleiste kann beispielsweise eine rechteckförmige Querschnittskontur aufweisen. Im Inneren ist ein im Wesentlichen gerade verlaufender Brennstoffsammelkanal vorgesehen. Die Brennstoffleiste ist ausgebildet, im Wesentlichen denselben Drücken standzuhalten wie der/die Druckbehälter, der/die an der Brennstoffleiste angeschlossen ist/sind. Gegenüberliegend zur Dichtfläche 132 ist die Befestigungsfläche 134 vom Anschlussstück 130 vorgesehen. Die Befestigungsfläche 134 weist in ihren Kontaktflachen im Wesentlichen dieselbe Wölbung auf wie die Innenoberfläche 302 des Karosserieanbindungselementes 300. Das Karosserieanbindungselement 300 ist hier ein längliches Stützelement, welches im Wesentlichen parallel zur Brennstoffleiste vorgesehen ist. Das Karosserieanbindungselement 300 kann jedes geeignetes Querschnittprofil aufweisen. In dem Karosserieanbindungselement 300 ist ein ausgenommener Bereich vorgesehen, der die Innenoberfläche 302 ausbildet. In einer weiteren Ausgestaltung kann die Innenoberfläche auch teilweise oder vollständig aus dem Karosserieanbindungselement 300 hervorstehen. In einer bevorzugten Ausgestaltung weisen die Brennstoffleiste und das Karosserieanbindungselement 300 im Wesentlichen dieselbe Länge auf. In einer Ausgestaltung weist die Brennstoffleiste und/oder das Karosserieanbindungselement 300 eine Länge von mindestens 30 cm oder mindestens 60 cm oder mindestens 90 cm oder mindestens 120 cm auf. Die Spannmittel 400 sind hier Dehnschrauben, die hier die Brennstoffleiste und das Karosserieanbindungselement 300 gegeneinander verspannen.
Die Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Ausgestaltung gemäß der Fig. 1 mit einer Winkelabweichung A. Strukturelle Komponenten und Funktionen, die bei beiden Figuren gleich sind, werden teilweise nicht gezeigt oder nur gepunktet dargestellt. Nachstehend werden nur die Unterschiede bzw. Ergänzungen erläutert und ansonsten auf die Erläuterungen zur Fig. 1 verwiesen. Der Anschlussstück 130 ist hier in einer Ist-Einbaulage gezeigt, die von der gepunktet dargestellten Soll-Einbaulage abweicht. Das Maß der Abweichung bzgl. der Druckbehälterlängsachse zeigt hier die Winkelabweichung A. Trotz der vergleichsweise großen Winkelabweichung A ermöglicht die hier offenbarte Technologie eine sichere Befestigung bzw. Einklemmung des Anschlussstücks 130 durch die Karosserieanbindungselement 300 und der Brennstoffleiste. Ebenso stellt die hier offenbarte Technologie vorteilhaft sicher, dass die Dichtfläche 132 dichtend an der Außenoberfläche des Leistenanschlusses 210 an.
Ermöglicht wird dies durch die besondere Ausgestaltung und Anordnung der Dichtfläche 132 bzw. Befestigungsfläche 134. Strichpunktiert eingezeichnet in Fig. 2 sind die Kreisbahnen, auf den die möglichen Dichtflächenkontaktpunkte P132 und die möglichen Befestigungsflächenkontaktpunkte P134 liegen. Diese Kreisbahnen geben an, welche Kontaktpunkte sich für unterschiedliche Winkelabweichungen A ergeben könnten, wobei zur Verdeutlichung auch Punkte eingezeichnet sind, die sich aufgrund von unzulässig großen Winkelabweichungen A nicht mehr realisierbar sind. Es ist erkennbar, dass die Dichtflächenkontaktpunkte P132 und die Befestigungsflächenkontaktpunkte P134 auf Kreis- bzw.
Kugelabschnitte liegen, die den gemeinsamen Drehpunkt P aufweisen. Somit lässt sich ein besonders guter Toleranzausgleich zwischen der Brennstoffleiste, dem Karosserieanbindungselement 300 und dem Anschlussstück 130 erzielen.
Die Fig. 3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer alternativen Ausgestaltung des Anschlussstück 130 und der Brennstoffleiste. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu der zuvor erörterten Ausführung erläutert.
Der Leistenanschluss 210 ist hier nicht als Vorsprung ausgestaltet, sondern als ausgenommener bzw. zurückversetzter Bereich, an den die Dichtfläche 132 anliegt. Die Dichtfläche 132 ist nicht mehr als Kegelfläche ausgebildet, sondern ebenfalls als gewölbte Außenfläche. Die Wölbung des Leistenanschlusses 210 entspricht im Kontaktbereich im Wesentlichen der Wölbung der Dichtfläche 132. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind beide Flächen kugelsegmentförmig ausgebildet. Der gemeinsame Drehpunkt P der Dichtfläche 132 und der Befestigungsfläche 134 ist hier in oder unmittelbar benachbart Druckbehälterlängsachse L-L vorgesehen. Der Drehpunkt P ist zweckmäßig auch der Drehpunkt der Innenoberfläche der Karosserieanbindungselement 300 und des Leistenanschlusses 210.
Die Fig. 4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels gemäß der Fig. 1 mit mehreren Druckbehältern 100. Nachstehend werden lediglich die wichtigsten Unterschiede zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen näher erläutert und ansonsten auf die Erläuterungen zu den anderen Figuren verwiesen. Die Druckbehälter 100 sind hier koaxial in einer Ebene im Unterflurbereich des Kraftfahrzeugs vorgesehen. In der Einbaulage befindet sich oberhalb von der Druckbehälter ein Bodenblech 600. Unterhalb der Druckbehälter 100 ist die Bodenplatte 700 vorgesehen. Das Bodenblech 600 und die Bodenplatte können in einer Ausgestaltung Bestandteil eines gemeinsamen Gehäuses des Druckbehältersystems sein. In einer anderen Ausgestaltung ist ein solches separates Gehäuse nicht vorgesehen.
Die Brennstoffleiste umfasst hier drei Leistenanschlüsse 210, über die drei Druckbehälter 100 miteinander unterbrechungsfrei fluidverbunden sind. Nicht gezeigt sind etwaige weitere Komponenten wie beispielsweise eine Rohrbruchsicherung oder ein thermisch aktivierbares Druckentlastungsventil. Die Dichtflächen 132 der Anschlussstück 130 werden durch die Leistenanschlüsse 210 ausgerichtet und gleichzeitig nach unten gedrückt. Das Karosserieanbindungselement 300, insbesondere dessen Innenoberflächen 302 bringen die Gegenkräfte auf. Dadurch werden die Anschlussstück 130 in ihrer Position gehalten. Von der Bodenplatte 700 stehen Befestigungselemente 710 ab. Diese Befestigungselemente 710 dienen gleichzeitig zu Stabilisierung der Bodenplatte 700. Seitlich an der Brennstoffleiste 200 ist hier die Ventileinheit 220 direkt an die Brennstoffleiste befestigt. In der Ventileinheit 220 ist ein stromlos geschlossenes Ventil vorgesehen, welches die Brennstoffzufuhr zu den nachgelagerten Komponenten des Brennstoffversorgungssystems (z.B. die Komponenten eines Anodensubsystems eines Brennstoffzellensystems) unterbindet. l.d.R. ist benachbart zur Ventileinheit 220 oder in der Ventileinheit 220 ein Druckminderer vorgesehen, der den Druck auf einen Mitteldruckbereich (i.d.R. auf einen Wert zwischen 5 bar und 50 bar) absenkt. Aus der Ventileinheit 220 herausgeführt ist hier ein Entnahmeleitungsanschluss 202 vorgesehen, der beispielsweise mit der Entnahmeleitung (nicht gezeigt) verbunden sein kann. Am anderen Ende der Brennstoffleiste ist hier ein Betankungsleitungsanschluss 204 vorgesehen, der mit einer Betankungsleitung verbunden sein kann. Anstatt zu weiteren Komponenten führende Leitungen könnten auch weitere Brennstoffleisten oder andere Elemente dort direkt angekoppelt sein.
Die Fig. 5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels. Nachstehend werden lediglich die wichtigsten Unterschiede zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen näher erläutert und ansonsten auf die Erläuterungen zu den anderen Figuren verwiesen. Die Brennstoffleiste umfasst zusätzlich zu den Leistenanschlüssen 210 für die Druckbehälter 100 und den Anschlüssen für die Ventileinheit 220 bzw. der Leitungsanschlüsse 202, 204 einen weiteren Druckentlastungsanschluss 242 zum Anschluss der thermisch aktivierbaren Druckentlastungseinrichtung 240 auf. Kommt es zu einem thermischen Event, so löst die Druckentlastungseinrichtung 240 aus und es kommt zur Druckentlastung aller drei Druckbehälter 100. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass an den Enden der Brennstoffleiste, insbesondere an bzw. in den Leitungsanschlüssen 202, 204 und/oder in der Ventileinheit 220 eine Rohrbruchsicherung vorgesehen ist, die die Fluidverbindung zu angrenzenden Komponenten des Brennstoffversorgungssystems vom Kraftfahrzeug unterbindet, sollte (i) es zum Beschädigung der Druckbehälter 100 und/oder der Brennstoffleiste kommen und/oder (ii) sollte das Druckentlastungseinrichtung 240 aktiviert werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind auch am von den Anschlussstücken 130 abgewandten Enden thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtungen 240 vorgesehen. Hier schematisch gezeigt sind die Träger 500, die die einzelnen Unterflureinbauräume unterteilen. Der linke Träger erstreckt sich hier von dem Bodenblech 600 des Kraftfahrzeugs nach unten. Zur Überwindung ist hier der Betankungsleitungsanschluss 204 nach unten orientiert vorgesehen. Somit kann hier eine Betankungsleitung unterhalb des Trägers 500 verlegt werden. Am rechten Rand ist indes angenommen, dass sich der Träger 500 von der Bodenplatte 700 nach oben weg erstreckt. Am rechten Rand kann die Brennstoffleitung über den Träger 500 hinweg verlegt sein. Die konkrete Anordnung der Leitungen kann der Einbausituation entsprechend angepasst sein.
Die Fig. 6 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels. Nachstehend werden lediglich die wichtigsten Unterschiede zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen näher erläutert und ansonsten auf die Erläuterungen zu den anderen Figuren verwiesen. Die Brennstoffleiste umfasst zusätzlich eine weitere Ventileinheit 230, die am anderen Ende der Brennstoffleiste vorgesehen sein kann. In dieser Ventileinheit kann beispielsweise ein Rückschlagventil vorgesehen sein, welches den Rückfluss von Brennstoff in den ström aufwärtigen Bereich des Betankungspfads unterbindet. Auch könnte an dieser Einheit die thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung 240 vorgesehen sein (nicht gezeigt).
Die Fig. 7 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Druckbehälters 100 samt Anschlussstück 130. Der Druckbehälter 100 umfasst einen Liner 110, der das Brennstoffspeichervolumen V ausbildet. Der Liner 110 kann beispielsweise ein Kunststoffliner 110 sein, der zur Ausbildung der faserverstärkten Schicht 120 mit karbonfasern umflochten bzw. umwickelt wurde. Am rechten Ende des Druckbehälters 100 ist hier das Anschlussstück 130 vorgesehen. Das Anschlussstück 130 ist hier einstückig ausgebildet und ragt aus dem Ende des Druckbehälters 100 heraus. Es ist also aus einem einzigen Teil und nicht zerstörungsfrei zerlegbar hergestellt. Am herausgeführten Teil des Anschlussstücks 130 ist hier eine kugelförmige Befestigungsfläche 134 sowie gegenüberliegend eine kegelstumpfförmige Dichtfläche 132 vorgesehen. Der im Anschlussstück 130 bereits vor der Herstellung des Druckbehälters 100 ausgebildete Brennstoffkanal verläuft vom Inneren des Druckbehälters 100 zunächst axial und im herausgeführten Teil dann in radialer Richtung und mündet in der seitlich vorgesehenen Dichtfläche 132. Der in der Druckbehälterwand vorgesehene Teil des Anschlussstücks 130 erstreckt sich auch in radialer Richtung. Der sich in radialer Richtung erstreckende Teil wird zumindest bereichsweise von der faserverstärkten Schicht 120 umgeben. Somit kann eine besonders gute Liner-Boss-Anbindung erzielt werden. Ferner kann vergleichsweise einfach die Anbindung zwischen dem Anschlussstück 130 und der Brennstoffleiste hergestellt werden.
Die Fig. 8 zeigt eine schematische und vergrößerte Querschnittsansicht eines gedämpften Befestigungsmittels 310 zur Befestigung des Karosserieanbindungselement 300 an das Befestigungselement 710 der Bodenplatte 700, wie es beispielsweise in den Figuren 4 bis 6 angedeutet ist. Das gedämpfte Befestigungsmittel 310 umfasst ein Gummilager 320, welches etwaige Stöße, welche auf das Befestigungselement 710 im Betrieb des Kraftfahrzeugs einwirken, zumindest abdämpft.
Die Fig. 9 zeigt eine schematische und vergrößerte Querschnittsansicht einer Brennstoffleiste, wie sie in einem der hier offenbarten Ausführungsbeispiele vorgesehen sein kann. Das Ende der Brennstoffleiste weist hier im Vergleich zu den übrigen Bereichen einen vergrößerten Querschnitt auf, damit in diesem Endabschnitt der Brennstoffleiste eine Komponente des Brennstoffversorgungssystems aufgenommen sein kann. In dem gezeigten Beispiel ist eine Rohrbruchsicherung 250 aufgenommen. Alternativ oder zusätzlich könnte ein Rückschlagventil, die Druckentlastungseinrichtung 240 oder ein Brennstofffilter in diesem Endabschnitt vorgesehen sein. Koaxial zur Brennstoffkanal der Brennstoffleiste ist hier ein Stopfen 260 vorgesehen. Der Stopfen 260 vereinfacht die Montage und Demontage der aufgenommenen Komponente. Hier einstückig integriert ist der Betankungsleitungsanschluss 204. An den Betankungsleitungsanschluss 204 ist mittels einer Überwurfmutter 272 eine Brennstoffleitung 270 anschließbar. Der Leitungsanschluss könnte ebenso anders ausgebildet sein. Die Fig. 10 zeigt eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie A-A der Fig. 9 einer alternativen Ausgestaltung. In der Ausgestaltung sind am Ende der Brennstoffleiste zwei Anschlüsse vorgesehen. Ein erster Anschluss ist der Betankungsleitungsanschluss 204, der hier über den Adapter 280 mit einer Brennstoffleitung 270 mittels einer Überwurfmutter 272 verbunden ist. Im Adapter 280 kann eine Komponente des Brennstoffversorgungssystems, bevorzugt eine Rohrbruchsicherung 250 und/oder ein Brennstofffilter vorgesehen sein. Fluidisch parallel dazu kann eine thermische Druckentlastungseinrichtung 240 an diesem Ende der Brennstoffleist vorgesehen sein.
Die Fig. 11 zeigt eine schematische und vergrößerte Querschnittsansicht einer Brennstoffleiste, wie sie in einem der hier offenbarten Ausführungsbeispiele vorgesehen sein kann. Im Unterschied zur Ausgestaltung gemäß der Fig. 10 verläuft hier der Betankungsleitungsanschluss nicht im rechten Winkel, sondern koaxial zum Brennstoffkanal der Brennstoffleiste. Die Fig. 12 zeigt eine Draufsicht auf einen Unterflurbereich eines Kraftfahrzeugs. Die Träger 500 unterteilen den Unterflurbereich in verschiedene Unterflureinbaubereiche. Die Unterflureinbaubereiche sind hier im Wesentlichen gleich groß. Die einzelnen Träger 500 erstrecken sich hier in Fahrzeugquerrichtung von einem Seitenschweller zum anderen Seitenschweller und tragen wesentlich zur Steifigkeit der Karosseriestruktur bei. In dem rechten Unterflureinbaubereich ist hier ein Druckbehältersystem vorgesehen. Das Druckbehältersystem umfasst drei Druckbehälter 100, die zwischen zwei Träger 500 vorgesehen sind. Die Druckbehälter 100 sind parallel zueinander und parallel zu den Träger 500 angeordnet. Ein Ende der Druckbehälter 100 ist jeweils über ein Anschlussstück 130 an die Brennstoffleiste angeschlossen. Am gegenüberliegenden Ende der Druckbehälter 100 sind jeweils thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtungen 240 vorgesehen. Die Brennstoffleiste bildet den brennstoffführenden Abschnitt 200 aus. An einem Ende der Brennstoffleiste ist eine Brennstoffleitung 270 angeschlossen, die als Betankungsleitung dient und mit der Tankkupplung (nicht gezeigt) des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Am anderen Ende der Brennstoffleiste ist die Ventileinheit 220 mit dem stromlos geschlossenen Ventil vorgesehen. Das stromlos geschlossene Ventil wird durch ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs geregelt bzw. gesteuert. Durch die Betätigung des Ventils wird die Brennstoffentnahme aus den Druckbehältern bewirkt. Die Ventileinheit 220 ist über eine Brennstoffleitung 270 mit einem Druckminderer 290 fluidverbunden. Stromab vom Druckminderer 290 ist eine weitere Brennstoffleitung 270 vorgesehen, die zum Energiewandler (nicht gezeigt) des Kraftfahrzeugs führt. Je nach Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs können in den weiteren Unterflureinbaubereichen weitere Druckbehälter und weitere Brennstoffleisten vorgesehen sein, die mit dem gezeigten Druckbehältern in Serie oder parallel fluidverbunden sind. Ebenso ist denkbar, dass in einem oder in mehreren Unterflureinbaubereichen Hochvoltspeicherbatterien vorgesehen sind. Auch ist vorstellbar, dass dieselbe Fahrzeugarchitektur für ein rein batterieelektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug ohne Druckbehältersystem genutzt wird.
Die Fig. 13 zeigt eine weitere Draufsicht auf einen Unterflurbereich eines Kraftfahrzeugs. In dieser Ausgestaltung sind vier Brennstoffleisten vorgesehen, wobei jeweils eine Brennstoffleiste mit drei Druckbehältern 100 in einem Unterflurbereich angeordnet ist. Die Brennstoffleisten sind hier in Serie geschaltet und jeweils mittels Brennstoffleitungen 270 miteinander verbunden. Die Brennstoffleitungen 270 sind um die Träger 500 herum geführt. Zwischen dem Druckminderer 290 und den Brennstoffleisten ist eine Ventileinheit 220 vorgesehen, die ebenfalls das stromlos geschlossene Ventil enthält und alle im Unterflurbereich vorgesehenen Druckbehälter 100 gegenüber der restlichen Brennstoffversorgungsanlage absperrt. Lediglich eine Brennstoffleiste der vier Brennstoffleisten ist an eine als Betankungsleitung dienende Brennstoffleitung 270 angeschlossen. Die zwei mittleren Brennstoffleisten sind lediglich an benachbarte Brennstoffleisten angeschlossen.
Der Begriff „im Wesentlichen“ (z.B. „im Wesentlichen biegesteif“) umfasst im Kontext der hier offenbarten Technologie jeweils die genaue Eigenschaft bzw. den genauen Wert (z.B. „biegesteif“) sowie jeweils für die Funktion der Eigenschaft/ des Wertes unerhebliche Abweichungen (z.B. „tolerierbare Abweichung von biegesteif“).
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. Beispielsweise können anstatt drei Druckbehälter (vgl. Fig. 12) eine beliebige Anzahl an Druckbehältern 100 an eine Brennstoffleiste angeschlossen sein. Auch können anstatt einer Brennstoffleiste bzw. vier Brennstoffleisten auch eine andere Anzahl an
Brennstoffleisten vorgesehen sein. In einer Ausgestaltung kann sich eine Brennstoffleiste über den gesamten Unterflurbereich erstrecken.
Bezugszeichenliste
100 Druckbehälter
120 faserverstärkte Schicht
130 Anschlussstück
132 Dichtfläche
134 Befestigungsfläche
200 brennstoffführender Abschnitt
202 Entnahmeleitungsanschluss
204 Betankungsleitungsanschluss
210 Leistenanschluss
220,230 Ventileinheit
240 thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung
242 Druckentlastungsanschluss
250 Rohbruchsicherungsventil
260 Stopfen
270 Brennstoff leitung
280 Adapter
290 Druckminderer
300 Karosserieanbindungselement
302 Innenoberfläche
310 Befestigungsmittel
400 Spannmittel
500 Träger
600 Bodenblech
700 Bodenplatte
710 Befestigungselement
P132 Dichtflächenkontaktpunkte
P134 Befestigungsflächenkontaktpunkte
A Winkelabweichung
L - L Druckbehälterlängsachse V Brennstoffspeichervolumen

Claims

26 Ansprüche
1. Druckbehälter (100) zur Speicherung von Brennstoff,
- wobei der Druckbehälter (100) ein Anschlussstück (130) zum Ausbilden einer Fluidverbindung zwischen dem Brennstoffspeichervolumen (V) des Druckbehälters (100) und einem Energiewandler eines Kraftfahrzeugs ausbildet;
- wobei das Anschlussstück (130) zumindest teilweise aus dem Druckbehälter (100) herausgeführt ist;
- wobei eine Außenoberfläche des Anschlussstücks (130) eine Dichtfläche (132) und eine gewölbte Befestigungsfläche (134) aufweist;
- wobei die Dichtfläche (132) eingerichtet ist, die Fluidverbindung zwischen dem Druckbehälter (100) und einem brennstoffführenden Abschnitt (200) des Kraftfahrzeugs abzudichten;
- wobei die Befestigungsfläche (134) vorgesehen ist zur Befestigung des Druckbehälters (100) an mindestens ein Karosserieanbindungselement (300).
2. Druckbehälter (100) nach Anspruch 1 ,
- wobei die Befestigungsfläche (134) und die Dichtfläche (132) seitlich am aus dem Druckbehälter (100) herausgeführten Teil des Anschlussstücks (130) vorgesehen sind; und
- wobei die Befestigungsfläche (134) und die Dichtfläche (132) gegenüberliegend angeordnet sind. Druckbehälter (100) nach Anspruch 1 oder 2
- wobei in der Einbaulage des Druckbehälters (100) die Dichtfläche (132) in Dichtflächenkontaktpunkten (P132) an dem brennstoffführenden Abschnitt (200) anliegt;
- wobei in der Einbaulage des Druckbehälters (100) die Befestigungsfläche (134) in Befestigungsflächenkontaktpunkten (P134) das Karosserieanbindungselement (300) kontaktiert;
- wobei die Winkelabweichung (A) die Abweichung der Ist-Einbaulage des Druckbehälters (100) von einer Soll-Einbaulage bezogen auf die Druckbehälterlängsachse (L-L) ist;
- und wobei die Dichtfläche (132) und die Befestigungsfläche (134) derart angeordnet und ausgebildet sind, dass die Gesamtheit an aus unterschiedlichen Winkelabweichungen (A) resultierenden Dichtflächenkontaktpunkten (P132) und die Gesamtheit an aus unterschiedlichen Winkelabweichungen (A) resultierenden Befestigungsflächenkontaktpunkten (P134) jeweils gewölbte Flächen mit zumindest einen gemeinsamen Drehpunkt aufweisen. Druckbehälter (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Dichtfläche (132) als sich in das Anschlussstück (130) hinein verjüngende Kegelstumpffläche ausgebildet ist; und/oder wobei die Befestigungsfläche (134) von einem Oberflächenabschnitt eines Kugelsegments oder eines Zylinders ausgebildet wird. Druckbehälter (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Anschlussstück (130) einstückig ausgebildet ist; und wobei das Anschlussstück (130) bereichsweise in die Behälterwand hineinragt und von einer faserverstärkten Schicht (120) umgeben ist. Druckbehältersystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend:
- mindestens einen Druckbehälter (100) nach einem der vorherigen Ansprüche;
- mindestens einen brennstoffführenden Abschnitt (200), der mit dem Druckbehälter (100) fluidverbunden ist; und
- mindestens ein Karosserieanbindungselement (300) zur Befestigung des Druckbehälters (100) an die Karosserie des Kraftfahrzeugs; wobei der brennstoffführende Abschnitt (200) zur Befüllung des Druckbehälters (100) mit Brennstoff und/oder zur Entnahme des Brennstoffs aus dem Druckbehälter (100) dient. Druckbehältersystem nach Anspruch 6, wobei der brennstoffführende Abschnitt (200) und das Karosserieanbindungselement (300) den herausgeführten Teil das Anschlussstück einklemmen. Druckbehältersystem nach Anspruch 6 oder 7, wobei der brennstoffführenden Abschnitt (200) eine gewölbte und bevorzugt kugelsegmentförmige Außenoberfläche aufweist, die die Dichtfläche (132) zumindest bereichsweise kontaktiert. Druckbehältersystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Karosserieanbindungselement (300) eine gewölbte Innenoberfläche (302) aufweist, deren Wölbung zur Ausbildung einer Kontaktfläche im Wesentlichen der Wölbung der Außenoberfläche der Befestigungsfläche (134) entspricht. . Druckbehältersystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Druckbehältersystem eine Mehrzahl an Druckbehältern (100) umfasst; und wobei der mindestens eine brennstoffführende Abschnitt (200) als 29
Brennstoffleiste ausgebildet ist, die mehrere Leistenanschlüsse (210) zum Anschluss der Druckbehälter (100) aufweist. Druckbehältersystem nach Anspruch 10, wobei die Brennstoffleiste im Wesentlichen biegesteif ausgebildet ist. Druckbehältersystem nach einem der Ansprüche 6 bis 11 , wobei die mindestens eine Brennstoff leiste und das mindestens eine Karosserieanbindungselement (300) jeweils mehrere Druckbehälter (100) einklemmen. Druckbehältersystem nach einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei an die Brennstoffleiste mindestens eine Ventileinheit (220, 230) angeschlossen ist, die ein stromlos geschlossenes Ventil umfasst; und wobei zwischen dem Brennstoffspeichervolumen (V) der Druckbehälter (100) und dem Leistenanschlüssen (210) keine stromlos geschlossene Ventile vorgesehen sind. Druckbehältersystem nach einem der Ansprüche 6 bis 13, wobei jeweils im Brennstoffspeichervolumen (V) oder im Anschlussstück (130) eines jeden Druckbehälters (100) ein Rohbruchsicherungsventil (250) vorgesehen ist. Druckbehältersystem nach einem der Ansprüche 6 bis 14, wobei mindestens eine thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung (240) angeschlossen ist i) an die mindestens eine Brennstoffleiste und/oder ii) an dem mindestens einen Druckbehälter (100). Kraftfahrzeug, umfassend ein Druckbehältersystem nach einem der Ansprüche 6 bis 15, wobei ein Unterflurbereich des Kraftfahrzeugs durch mindestens einen Träger (500) in verschiedene Unterflureinbaubereiche unterteilt ist, wobei an oder in jedem Unterflureinbaubereich eine Brennstoffleiste vorgesehen ist, an die die im jeweiligen Unterflureinbaubereiche angeordneten Druckbehälter (100) angeschlossen sind.
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