DE102022132218A1

DE102022132218A1 - Pressure vessel system with a pressure vessel assembly

Info

Publication number: DE102022132218A1
Application number: DE102022132218.1A
Authority: DE
Inventors: Joerg HENNECKE; Timo Gutmann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-12-05
Filing date: 2022-12-05
Publication date: 2024-06-06
Also published as: WO2024120574A1

Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft erfindungsgemäß ein Druckbehältersystem für ein Kraftfahrzeug zur Speicherung von Brennstoff mit mehreren Druckbehältern 100, die zu einer Druckbehälterbaugruppe 10 zusammengefasst sind, wobei die Druckbehälter 100 in der Einbaulage im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, und wobei die Druckbehälter 100 über eine gemeinsame Brennstoffleitung 200 miteinander fluidverbunden sind und das Druckbehältersystem ein Behälteranschlussstück 230 umfasst.The technology disclosed here relates according to the invention to a pressure vessel system for a motor vehicle for storing fuel with a plurality of pressure vessels 100 which are combined to form a pressure vessel assembly 10, wherein the pressure vessels 100 are arranged substantially parallel to one another in the installation position, and wherein the pressure vessels 100 are fluidly connected to one another via a common fuel line 200 and the pressure vessel system comprises a vessel connection piece 230.

Description

Ein Druckbehältersystem mit einer Druckbehälterbaugruppe für ein Kraftfahrzeug zur Speicherung von Brennstoff ist aus dem Stand der Technik bekannt. Es existiert ein Bestreben, die Brennstoffspeicher eines Kraftfahrzeugs in den Unterflurbereich unterhalb der Fahrgastzelle anzuordnen. Der Bauraum verlangt dafür neue Druckbehältersysteme, die anstatt weniger große Druckbehälter mehrere kleine Druckbehälter vorsehen. Ziel ist es dabei, möglichst viel Brennstoff in dem vorhandenen Bauraum unterzubringen, ohne dass sich dies merklich nachteilig auf die Kosten, das Gewicht oder sonstige Konstruktionsparameter auswirkt. Solche Konzepte sind grundsätzlich bekannt aus folgenden Druckschriften:

DE 10 2018215447 B3 , DE 10 2018210699 A1 , US 2006102398 AA,
DE 102018116090 A1 , DE 10 2018119087 A1 , DE 10 2018000756 A1 ,
DE102017004902 A1 und EP 3441253 A1 .

A pressure vessel system with a pressure vessel assembly for a motor vehicle for storing fuel is known from the prior art. There is an effort to arrange the fuel storage of a motor vehicle in the underfloor area beneath the passenger compartment. The installation space requires new pressure vessel systems that provide several small pressure vessels instead of a few large pressure vessels. The aim is to accommodate as much fuel as possible in the available installation space without this having a noticeable negative effect on costs, weight or other design parameters. Such concepts are basically known from the following publications:

EN 10 2018215447 B3 , EN 10 2018210699 A1 , US2006102398 A.A.,
EN 102018116090 A1 , EN 10 2018119087 A1 , EN 10 2018000756 A1 ,
DE102017004902 A1 and EP3441253A1 .

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 kostengünstiges, leichtes und/oder bauraumkonformes Speicherkonzept bereitzustellen, dass zudem die Sicherheit weiter verbessert. 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.It is a preferred object of the technology disclosed here to reduce or eliminate at least one disadvantage of a previously known solution or to propose an alternative solution. It is in particular a preferred object of the technology disclosed here to provide a cost-effective, lightweight and/or space-conforming storage concept that also further improves safety. Further preferred objects can result from the advantageous effects of the technology disclosed here. The object(s) is/are solved by the subject matter of patent claim 1. The dependent claims represent preferred embodiments.

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Behälteranschlussstück für ein Druckbehältersystem, insbesondere eines hier offenbarten Druckbehältersystems. Das Behälteranschlussstück umfasst mindestens eine thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung; einen Behälteranschluss zum Anschluss eines Druckbehälters zur Speicherung von Brennstoff und einen Brennstoffleitungsanschluss zum Anschluss einer Brennstoffleitung an das Behälteranschlussstück. Der Druckbehälter, das Druckbehältersystem und die Druckentlastungseinrichtung können so ausgebildet sein, wie es in dieser Schrift offenbart ist.The technology disclosed here relates to a container connection piece for a pressure vessel system, in particular a pressure vessel system disclosed here. The container connection piece comprises at least one thermally activatable pressure relief device; a container connection for connecting a pressure vessel for storing fuel and a fuel line connection for connecting a fuel line to the container connection piece. The pressure vessel, the pressure vessel system and the pressure relief device can be designed as disclosed in this document.

Das Behälteranschlussstück und die Druckentlastungseinrichtung können in einem gemeinsamen Gehäuse vorgesehen sein, bevorzugt in einem Metallblock. Zweckmäßig kann die Druckentlastungseinrichtung in das Gehäuse bzw. in den Metallblock eingeschraubt sein. Das Behälteranschlussstück kann ausgebildet sein, in der Einbaulage an einem Ende einer Brennstoffleitung angebracht zu sein. Der Brennstoffleitungsanschluss kann ein Gewinde oder eine Überwurfmutter umfassen, welche bzw. welches eingerichtet ist, mit einer Überwurfmutter bzw. mit einem Gewinde einer Brennstoffleitung (wie sie beispielsweise in dieser Schrift offenbart ist) eine Schraubverbindung auszubilden. Das Behälteranschlussstück kann ferner eine Rohrbruchsicherung umfassen.The container connection piece and the pressure relief device can be provided in a common housing, preferably in a metal block. The pressure relief device can expediently be screwed into the housing or into the metal block. The container connection piece can be designed to be attached to one end of a fuel line in the installed position. The fuel line connection can comprise a thread or a union nut, which is designed to form a screw connection with a union nut or with a thread of a fuel line (as disclosed in this document, for example). The container connection piece can also comprise a pipe rupture protection device.

Das Behälteranschlussstück kann ferner einen Druckentlastungskanal umfassend, der in oder an einer Unterbodenöffnung mündet und eingerichtet ist, zusammen mit der Unterbodenöffnung für die thermische Druckentlastung einen Brennstoff-Strömungspad zur Umgebung auszubilden. Die Unterbodenöffnung kann im Unterbodenchassis oder in einem die Druckbehälterbaugruppe aufnehmendes Gehäuse vorgesehene sein.The container connection piece can further comprise a pressure relief channel which opens into or at an underbody opening and is designed to form a fuel flow pad to the environment together with the underbody opening for thermal pressure relief. The underbody opening can be provided in the underbody chassis or in a housing accommodating the pressure vessel assembly.

Die Öffnung der Druckentlastungseinrichtung kann derart angeordnet und ausgebildet sein, dass in der Einbaulage des Behälteranschlussstücks während einer thermischen Druckentlastung sich ein Brennstoff-Strömungspfad ausbildet, der die Öffnung der Druckentlastungseinrichtung und die Gehäuseöffnung geradlinig verbindet. Hierzu kann zweckmäßig die Öffnung der Druckentlastungseinrichtung an der Unterbodenöffnung münden. Alternativ kann die Öffnung der Druckentlastungseinrichtung gegenüber der Unterbodenöffnung von außen (d.h. von der Fahrbahn aus) betrachtet im Unterbodenchassis zurückversetzt vorgesehen sein.The opening of the pressure relief device can be arranged and designed in such a way that in the installation position of the container connection piece during thermal pressure relief, a fuel flow path is formed that connects the opening of the pressure relief device and the housing opening in a straight line. For this purpose, the opening of the pressure relief device can expediently open out at the underbody opening. Alternatively, the opening of the pressure relief device can be provided set back in the underbody chassis relative to the underbody opening when viewed from the outside (i.e. from the roadway).

Zweckmäßig bilden die Mittelpunkte der Öffnung der Druckentlastungseinrichtung und der Unterbodenöffnung eine Linie aus, die parallel zur Ausströmungsrichtung des Brennstoffs aus der Öffnung der Druckentlastungseinrichtung verläuft.It is advisable for the centre points of the opening of the pressure relief device and the underbody opening to form a line which runs parallel to the outflow direction of the fuel from the opening of the pressure relief device.

Der Brennstoffleitungsanschluss bildet bevorzugt einen Strömungspfad für den Brennstoff aus, dessen Hauptachse winkelig zu der Hauptachse des in der Einbaulage an das Behälteranschlussstück angeschlossenen Druckbehälters verläuft. Der Winkel α zwischen den Hauptachsen kann bevorzugt einen Wert zwischen 60° und 120° und ferner bevorzugt zwischen 80° und 100° aufweisen. Besonders bevorzugt ist der Winkel α ein rechter Winkel.The fuel line connection preferably forms a flow path for the fuel, the main axis of which runs at an angle to the main axis of the pressure vessel connected to the vessel connection piece in the installed position. The angle α between the main axes can preferably have a value between 60° and 120° and further preferably between 80° and 100°. The angle α is particularly preferably a right angle.

Die hier offenbarte Technologie betrifft 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 (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. Der Energiewandler kann beispielsweise eine Brennkraftmaschine oder ein Brennstoffzellensystem bzw. ein Brennstoffzellenstapel sein.The technology disclosed here relates to a pressure vessel system for a motor vehicle (e.g. passenger cars, motorcycles, commercial vehicles). 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 runs on compressed (also called compressed natural gas or CNG) or liquefied (also called liquid Natural Gas or LNG) or is operated with hydrogen. The pressure vessel system is fluidly connected to at least one energy converter that is designed to convert the chemical energy of the fuel into other forms of energy. The energy converter can be, for example, an internal combustion engine or a fuel cell system or a fuel cell stack.

Ein solches Druckbehältersystem umfasst mehrere Druckbehälter, bevorzugt composite overwrapped pressure vessels. Die Druckbehälter können 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. Ein kryogener Druckbehälter ist geeignet, den Brennstoff bei den vorgenannten Betriebsdrücken auch bei Temperaturen zu speichern, die deutlich (z.B. mehr als 50 Kelvin oder mehr als 100 Kelvin) unter der Betriebstemperatur des Kraftfahrzeuges liegen.Such a pressure vessel system comprises several pressure vessels, preferably composite overwrapped pressure vessels. The pressure vessels can be, for example, a high-pressure gas vessel. High-pressure gas vessels are designed to permanently store fuel at ambient temperatures at a nominal operating pressure (also called nominal working pressure or NWP) of at least 350 barg (= overpressure compared to atmospheric pressure) or at least 700 barg. A cryogenic pressure vessel is suitable for storing the fuel at the aforementioned operating pressures even at temperatures that are significantly (e.g. more than 50 Kelvin or more than 100 Kelvin) below the operating temperature of the motor vehicle.

Das Kraftfahrzeug kann eine Mehrzahl an Druckbehälter umfassen. Bevorzugt kann eine Druckbehälterbaugruppe (auch „Container Assembly“ genannt) die Druckbehälter sowie permanent mit den Druckbehältern verbundene Trag-, Befestigungs- und/oder Schutzelemente aufweisen (z.B. Schutzschilder, Abschirmungen, Sperrschichten, Abdeckungen, Beschichtungen, Umwicklungen, etc.). Die Trag-, Befestigungs- und/oder Schutzelemente können zweckmäßig nur temporär und bevorzugt nur von Fachpersonal und/oder nicht zerstörungsfrei demontierbar sein. Eine solche Druckbehälterbaugruppe eignet sich besonders für flache Einbauräume, insbesondere im Unterflurbereich unterhalb des Fahrzeuginnenraums. Bevorzugt umfasst eine Druckbehälterbaugruppe mehr als 3 oder mehr als 5 oder mehr als 7 oder mehr als 10 Druckbehälter. Die Druckbehälter können in der Einbaulage im Kraftfahrzeug in Fahrzeugquerrichtung oder in Fahrzeuglängsrichtung orientiert sein.The motor vehicle can comprise a plurality of pressure vessels. Preferably, a pressure vessel assembly (also called a “container assembly”) can comprise the pressure vessels as well as supporting, fastening and/or protective elements permanently connected to the pressure vessels (e.g. protective shields, shields, barrier layers, covers, coatings, wrappings, etc.). The supporting, fastening and/or protective elements can expediently only be dismantled temporarily and preferably only by specialist personnel and/or not in a non-destructive manner. Such a pressure vessel assembly is particularly suitable for flat installation spaces, in particular in the underfloor area beneath the vehicle interior. Preferably, a pressure vessel assembly comprises more than 3 or more than 5 or more than 7 or more than 10 pressure vessels. The pressure vessels can be oriented in the installation position in the motor vehicle in the transverse direction of the vehicle or in the longitudinal direction of the vehicle.

Die Druckbehälter können kreisförmige oder ovale Querschnitte aufweisen. Die einzelnen Druckbehälter können als Speicherrohre ausgebildet sein. 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.The pressure vessels can have circular or oval cross-sections. The individual pressure vessels can be designed as storage tubes. For example, several pressure vessels can be provided whose longitudinal axes 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 connection elements) 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.

Die mehreren Druckbehälter sind über eine gemeinsame Brennstoffleitung miteinander fluidverbunden. Sie ist regelmäßig stromauf vom (Hochdruck-) Druckminderer vorgesehen. Die Brennstoffleitung ist zweckmäßig ausgebildet, im Wesentlichen denselben Drücken standzuhalten wie die Druckbehälter, die an der Brennstoffleiste angeschlossen sind. Die einzelnen Druckbehälter der Druckbehälterbaugruppe sind über die Brennstoffleitung bzw. der Brennstoffleiste unmittelbar miteinander fluidverbunden, so dass die einzelnen Druckbehälter nach dem Prinzip kommunizierender Röhren im Wesentlichen im bestimmungsgemäßen Zustand denselben Druck aufweisen.The multiple pressure vessels are fluidically connected to one another via a common fuel line. This is usually provided upstream of the (high-pressure) pressure reducer. The fuel line is suitably designed to withstand essentially the same pressures as the pressure vessels connected to the fuel rail. The individual pressure vessels of the pressure vessel assembly are fluidically connected directly to one another via the fuel line or the fuel rail, so that the individual pressure vessels essentially have the same pressure in their intended state according to the principle of communicating tubes.

Die Brennstoffleitung kann bevorzugt als Brennstoffleiste ausgebildet sein. Die Brennstoffleiste kann auch als Hochdruckbrennstoffleiste bezeichnet werden. Grundsätzlich kann eine solche Brennstoffleiste ähnlich ausgestaltet sein wie eine Hochdruckeinspritzleiste einer Brennkraftmaschine. Bevorzugt bildet ein einziges Rohr bzw. ein einziger Block oder ein einziges Gehäuse die Brennstoffleiste aus. Zweckmäßig umfasst die Brennstoffleiste mehrere Leistenanschlüsse zum direkten Anschluss der Druckbehälter. Vorteilhaft sind die einzelnen Leistenanschlüsse direkt am Leistengehäuse bzw. Block bzw. Rohr vorgesehen und/oder weisen alle denselben Abstand untereinander auf. Eine solche Brennstoffleiste ist beispielsweise in den deutschen Patentanmeldungen mit den Anmeldenummern DE 10 2020 128 607.4 und DE 10 2020 123 037.0 offenbart, deren Inhalt hinsichtlich der Ausgestaltung der Brennstoffleiste (auch als Verteilerrohr oder Rail bezeichnet) und der Anbindung der Druckbehälter hiermit per Verweis hier mit aufgenommen wird. 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. In einer alternativen Ausgestaltung kann die Brennstoffleiste derart ausgebildet sein, dass die Brennstoffleiste Lageänderungen der Druckbehälter, und insbesondere von deren Anschlussstücken, kompensieren kann. Lageänderungen sind Abweichungen zwischen einer Istlage der Druckbehälter (im Betrieb, während der Herstellung, während eines Serviceeinsatzes oder sonstigen Situation) und einer bei der Konstruktion angenommenen Solllage. Lageänderungen resultieren beispielsweise durch die Ausdehnung der Bauteile (z.B. der Druckbehälter) aufgrund von Innendruckänderungen und/oder Temperaturänderungen. Ferner können aufgrund von Fertigungstoleranzen Lageänderungen (Lageabweichungen) auftreten. Die Brennstoffleiste kann eingerichtet sein, einen Toleranzausgleich senkrecht zu den Druckbehälterlängsachsen des Druckbehältersystems zu ermöglichen. Vorteilhaft ist die Brennstoffleitung bzw. die Brennstoffleiste und i.d.R. auch das nachstehend beschriebene Absperrventil Bestandteil der Druckbehälterbaugruppe. Die Anbindung der Druckbehälter an die Brennstoffleitung bzw. die proximalen Enden der Druckbehälter können beispielsweise so gestaltet sein, wie es in einer der nachstehenden Druckschriften offenbart ist: DE102018118397 A1 , EP3346178 A1 , EP3346179 A1 , DE102018101300 A1 , JP2020128784 A2 , JP2019032034 A2 , deren Inhalt hinsichtlich der Ausgestaltung der proximalen Enden und gegebenenfalls der Brennstoffleitung hiermit per Verweis hier mit aufgenommen werden. In einer Ausgestaltung kann die Brennstoffleitung aus separaten Brennstoffleitungsabschnitten ausgebildet werden, die jeweils einzelne Druckbehälter miteinander verbinden. Die Brennstoffleitungsabschnitte können kollinear angeordnet sein und/oder jeweils bogenförmig ausgebildet sein.The fuel line can preferably be designed as a fuel rail. The fuel rail can also be referred to as a high-pressure fuel rail. In principle, such a fuel rail can be designed similarly to a high-pressure injection rail of an internal combustion engine. Preferably, a single pipe or a single block or a single housing forms the fuel rail. The fuel rail expediently comprises several rail connections for the direct connection of the pressure vessels. The individual rail connections are advantageously provided directly on the rail housing or block or pipe and/or all have the same distance from one another. Such a fuel rail is described, for example, in the German patent applications with the application numbers DE 10 2020 128 607.4 and EN 10 2020 123 037.0 disclosed, the content of which with regard to the design of the fuel rail (also referred to as a distributor pipe or rail) and the connection of the pressure vessels is hereby incorporated by reference. The fuel rail can be designed to be essentially rigid. In this context, rigid means that the fuel rail is rigid against bending or that when the fuel rail is used properly, only a bending occurs that is imperceptible and insignificant for the function. In an alternative design, the fuel rail can be designed in such a way that the fuel rail can compensate for changes in the position of the pressure vessels, and in particular of their connecting pieces. Changes in position are deviations between an actual position of the pressure vessels (in operation, during production, during a service call or other situation) and a target position assumed during construction. Changes in position result, for example, from the expansion of the components (e.g. the pressure vessel) due to internal pressure changes and/or temperature changes. Furthermore, position changes (position deviations) can occur due to manufacturing tolerances. The fuel rail can be set up to allow tolerance compensation perpendicular to the pressure vessel longitudinal axes of the pressure vessel system. The fuel line or the fuel rail and usually also the shut-off valve described below are advantageously part of the pressure vessel assembly. The connection of the pressure vessels to the fuel line or the proximal ends of the pressure vessels can, for example, be designed as disclosed in one of the following publications: DE102018118397 A1 , EP3346178 A1 , EP3346179 A1 , DE102018101300 A1 , JP2020128784 A2 , JP2019032034 A2 , the content of which with regard to the design of the proximal ends and, if applicable, the fuel line is hereby incorporated by reference. In one design, the fuel line can be formed from separate fuel line sections, each of which connects individual pressure vessels to one another. The fuel line sections can be arranged collinearly and/or each be curved.

An oder unmittelbar benachbart zu jedem Ende der Brennstoffleitung kann jeweils mindestens eine thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung vorgesehen sein. Benachbart zum Ende umfasst dabei die Anordnung der TPRDs in einem Abstand von maximal 0,1 x L, wobei L die Gesamtlänge der Brennstoffleiste ist. Eine 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 10 2015222252 A1 gezeigt. Vorteilhaft kann somit bereits frühzeitig ein lokaler Brand detektiert werden.At least one thermally activated pressure relief device can be provided at or immediately adjacent to each end of the fuel line. Adjacent to the end, the arrangement of the TPRDs includes a maximum distance of 0.1 x L, where L is the total length of the fuel rail. A thermally activated pressure relief device, also called a thermal pressure relief device (= TPRD) or thermal fuse, is usually provided adjacent to the pressure vessel. When exposed to heat (e.g. from flames), the TPRD releases the fuel stored in the pressure vessel into the environment. The pressure relief device releases the fuel as soon as the trigger temperature of the TPRD is exceeded (= is thermally activated). Trigger lines can also be provided. Such a system for thermal pressure relief is described, for example, in the German patent application with the publication number EN 10 2015222252 A1 This makes it advantageous to detect a local fire at an early stage.

Zweckmäßig sind an den mit Bezug auf die Brennstoffleitung distalen Enden der Druckbehälter thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtungen vorgesehen. Vorteilhaft können nur an den distalen Enden der äußeren Druckbehälter thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtungen vorgesehen sein. Vorteilhaft lassen sich somit lokale Hitzequellen leicht detektieren, ohne dass an jedem Druckbehälterende eine thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung vorgesehen ist, so dass sich der Herstellungsaufwand, die Herstellungskosten und die Anzahl an Dichtstellen verringern.Thermally activated pressure relief devices are expediently provided at the distal ends of the pressure vessels with respect to the fuel line. Thermally activated pressure relief devices can advantageously only be provided at the distal ends of the outer pressure vessels. Local heat sources can thus advantageously be easily detected without a thermally activated pressure relief device being provided at each end of the pressure vessel, so that the manufacturing effort, the manufacturing costs and the number of sealing points are reduced.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Druckentlastungseinrichtungen in separaten Gehäusen vorgesehen, die neben den Druckentlastungseinrichtungen weitere Funktionsbauteile wie Sensoren und/oder Ventile enthalten. Beispielsweise kann die Druckentlastungseinrichtung im Gehäuse des hier offenbarten Absperrventils vorgesehen sein. Mindestens eine Druckentlastungseinrichtung kann ein Gehäuse umfassen, in oder an dem zusätzlich ein Temperatursensor vorgesehen ist, insbesondere am distalen Ende. Somit kann die Montage vereinfacht und die Anzahl an abzudichtenden Schnittstellen reduziert werden.In a preferred embodiment, the pressure relief devices are provided in separate housings which, in addition to the pressure relief devices, contain further functional components such as sensors and/or valves. For example, the pressure relief device can be provided in the housing of the shut-off valve disclosed here. At least one pressure relief device can comprise a housing in or on which a temperature sensor is additionally provided, in particular at the distal end. This simplifies assembly and reduces the number of interfaces to be sealed.

An der Druckbehälterbaugruppe bzw. an der Brennstoffleitung kann ein elektrisch betätigbares und stromlos geschlossenes Absperrventil vorgesehen sein, das eingerichtet ist, die Druckbehälterbaugruppe bzw. die Brennstoffleiste gegenüber den übrigen brennstoffführenden Leitungen der zum Energiewandler führenden Brennstoffversorgungsanlage abzusperren. Dieses Absperrventil besitzt die Funktion eines On-Tank-Valves eines herkömmlichen Druckbehälters. Zweckmäßig ist lediglich ein stromlos geschlossenes Absperrventil vorgesehen. Das Absperrventil kann beispielsweise unmittelbar an die Druckbehälterbaugruppe an- bzw. einschraubbar sein. Das (gemeinsame) Absperrventil ist das erste Ventil, das stromab eines jeden der an der gemeinsamen Brennstoffleitung angeschlossenen Druckbehälter vorgesehen ist. Eine Rohrbruchsicherung, auch Überstrombegrenzungsventil (engl. Excess Flow Valve) genannt, kann an jedem Druckbehälter, an der Brennstoffleitung oder im Gehäuse des Absperrventils vorgesehen sein. Zweckmäßig sind auf der einen Anschlussseite des Absperrventils die Druckbehälter der Druckbehälterbaugruppe als kommunizierende Röhren ohne ein weiteres elektrisch betätigbares Sperrventil vorgesehen und auf der anderen Anschlussseite ist die restliche Kraftstoffversorgungsanlage samt Energiewandler vorgesehen, (i.d.R. die restlichen Komponenten des Anodensubsystems eines Brennstoffzellensystems. Bevorzugt ist/sind im Gehäuse des Tankabsperrventils ferner ein Exessive Flow Valve und/oder die thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung vorgesehen.An electrically operated shut-off valve that is closed when de-energized can be provided on the pressure vessel assembly or on the fuel line, which is designed to shut off the pressure vessel assembly or the fuel rail from the other fuel-carrying lines of the fuel supply system leading to the energy converter. This shut-off valve has the function of an on-tank valve of a conventional pressure vessel. It is expedient to only provide a shut-off valve that is closed when de-energized. The shut-off valve can, for example, be screwed directly onto or into the pressure vessel assembly. The (common) shut-off valve is the first valve that is provided downstream of each of the pressure vessels connected to the common fuel line. A pipe rupture protection device, also known as an excess flow valve, can be provided on each pressure vessel, on the fuel line or in the housing of the shut-off valve. It is expedient for the pressure vessels of the pressure vessel assembly to be provided as communicating tubes without a further electrically actuated shut-off valve on one connection side of the shut-off valve, and for the rest of the fuel supply system including the energy converter to be provided on the other connection side (usually the remaining components of the anode subsystem of a fuel cell system). Preferably, an excessive flow valve and/or the thermally activated pressure relief device is/are also provided in the housing of the tank shut-off valve.

Das Druckbehältersystem kann ferner mindestens ein Unterbodenchassis umfassen, welches von unten an eine Fahrzeugkarosserie montierbar ist. Die Druckbehälterbaugruppe und das Unterbodenchassis können derart ausgebildet sein, dass die Druckbehälterbaugruppe von oben in das Unterbodenchassis einsetzbar bzw. montierbar ist, wobei die Einheit von Unterbodenchassis und Druckbehälterbaugruppe von unten an die Fahrzeugkarosserie montierbar ist. Dies erleichtert die Montage und Demontage des Druckbehältersystems. Ferner ist somit das Druckbehältersystem gut gegen Witterungseinflüsse und sonstige Umgebungseinflüsse geschützt.The pressure vessel system can further comprise at least one underbody chassis which can be mounted from below on a vehicle body. The pressure vessel assembly and the underbody chassis can be designed such that the pressure vessel assembly can be inserted or mounted into the underbody chassis from above, wherein the unit of underbody chassis and pressure vessel assembly can be mounted from below onto the vehicle body. This facilitates the assembly and disassembly of the pressure vessel system. Furthermore, the pressure vessel system is well protected against weather and other environmental influences.

Zweckmäßig sind die mit Bezug zur Brennstoffleitung proximalen Enden der Druckbehälter als Festlager ausgebildet. Ferner vorteilhaft sind die mit Bezug auf die Brennstoffleitung distalen Enden der Druckbehälter als Loslager ausgebildet. Vorteilhaft werden die Enden der Druckbehälter durch gemeinsame Halteelemente (z.B. Querstreben) miteinander verbunden. Diese gemeinsamen Haltelemente können am distalen Ende in einer Ausgestaltung so beschaffen sein, dass sich das gesamte Halteelement relativ zum Festlager bewegt, um etwaige Längendehnungen auszugleichen. In einer anderen Ausgestaltung wird das Loslager ausgebildet, indem i) jeder Druckbehälter oder ii) nur einige der Druckbehälter als Untergruppe zusammen relativ zum Festlager verschieblich ausgebildet sind. Beispielsweise kann das Festlager-Loslager-Prinzip so umgesetzt sein, wie es in der Druckschrift US2019047409 AA oder in der deutschen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer DE 10 2021 102 694.6 , deren Inhalt bzgl. der Loslagerausbildung hiermit per Verweis hier mit aufgenommen werden.The ends of the pressure vessels that are proximal to the fuel line are expediently designed as fixed bearings. The ends of the pressure vessels that are distal to the fuel line are also advantageously designed as floating bearings. The ends of the pressure vessels are advantageously connected to one another by common holding elements (e.g. cross braces). In one embodiment, these common holding elements can be designed at the distal end in such a way that the entire holding element moves relative to the fixed bearing in order to compensate for any longitudinal expansion. In another embodiment, the floating bearing is designed in that i) each pressure vessel or ii) only some of the pressure vessels as a subgroup are designed to be displaceable relative to the fixed bearing. For example, the fixed bearing-floating bearing principle can be implemented as described in the publication US2019047409 AA or in the German patent application with the application number EN 10 2021 102 694.6 , the content of which with regard to the loose bearing formation is hereby included here by reference.

Somit lassen sich vorteilhaft die brennstoffinnendruckbedingten Längenänderungen auf einfache Art und Weise kompensieren.This makes it easy to compensate for changes in length caused by internal fuel pressure.

Vorteilhaft sind die Druckbehälter in der Einbaulage im Wesentlichen zwischen den Türschwellern angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann das Unterbodenchassis an den Seiten energieabsorbierende Crash-Deformationsstrukturen, bevorzugt mit Fachwerkstrukturen, umfassen, die eingerichtet sind, die an die Druckbehälterbaugruppe übertragene Impaktenergie im Fall einer Kollision zumindest zu reduzieren.Advantageously, the pressure vessels are arranged in the installation position essentially between the door sills. Alternatively or additionally, the underbody chassis can comprise energy-absorbing crash deformation structures on the sides, preferably with lattice structures, which are designed to at least reduce the impact energy transferred to the pressure vessel assembly in the event of a collision.

In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Unterbodenchassis in der Bodenwand Stützstreben, wie sie beispielsweise in der EP3667151 A1 oder den deutschen Patentanmeldungen mit den Anmeldenummern DE 10 2020 128 607.4 und DE 10 2020 123 037.0 offenbart, deren Inhalt hinsichtlich der Ausgestaltung der Stützstreben (dort als „supporting member“ oder als „Befestigungselemente“ bezeichnet) und der Anbindung der Druckbehälter hiermit per Verweis hier mit aufgenommen wirdIn a preferred embodiment, the underbody chassis comprises support struts in the floor wall, as used, for example, in the EP3667151 A1 or the German patent applications with the application numbers DE 10 2020 128 607.4 and EN 10 2020 123 037.0 the content of which with regard to the design of the support struts (referred to therein as “supporting member” or “fastening elements”) and the connection of the pressure vessels is hereby incorporated by reference

Die elektrische Energiespeichereinrichtung ist eine Einrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie, insbesondere um mindestens eine elektrische (Traktions-)Antriebsmaschine anzutreiben. Die Energiespeichereinrichtung umfasst mindestens eine Einzelzelle, die die elektrochemische Energiespeicherzelle ausbildet. In der Regel ist eine Vielzahl an Einzelzellen vorgesehen. Beispielsweise kann die Energiespeichereinrichtung ein Hochvoltspeicher bzw. eine Hochvolt-Batterie sein.The electrical energy storage device is a device for storing electrical energy, in particular to drive at least one electric (traction) drive machine. The energy storage device comprises at least one individual cell that forms the electrochemical energy storage cell. As a rule, a large number of individual cells are provided. For example, the energy storage device can be a high-voltage storage device or a high-voltage battery.

Das Unterbodenchassis kann ausgebildet sein, die Druckbehälterbaugruppe sowie mindestens eine elektrische Energiespeichereinrichtung und den mindestens einen weiteren Druckbehälter aufzunehmen, so dass Druckbehälterbaugruppe, die elektrische Energiespeichereinrichtung und der Druckbehälter gemeinsam mit dem Unterbodenchassis an das Kraftfahrzeug montierbar sind.The underbody chassis can be designed to accommodate the pressure vessel assembly as well as at least one electrical energy storage device and the at least one further pressure vessel, so that the pressure vessel assembly, the electrical energy storage device and the pressure vessel can be mounted on the motor vehicle together with the underbody chassis.

Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie ein Tanksystem (=Druckbehältersystem) mit beispielsweise 6 Flachspeichertanks (=Druckbehälter) und einem Rücksitztank (=weiterer Tank). Das Verteilerblockventil (=Absperrventil samt Gehäuse; vgl. 2) ist mit der Rail (=Brennstoffleiste) verbunden und umfasst ein manuell verschließbares Ventil, ein TPRD, ein zur Rail hin öffnendes Rückschlagventil samt vorgeschaltetem Filter sowie fluidisch parallel zum Rückschlagventil ein Excess Flow Valve und ein Bleed Valve. Am anderen Ende der Rail ist eine Verteilerblockbrandsicherung mit der Rail verbunden und enthält als Subkomponente ein TPRD (vgl. 3)In other words, the technology disclosed here relates to a tank system (= pressure vessel system) with, for example, 6 flat storage tanks (= pressure vessels) and a rear seat tank (= additional tank). The distribution block valve (= shut-off valve including housing; cf. 2 ) is connected to the rail (= fuel rail) and includes a manually lockable valve, a TPRD, a check valve opening towards the rail including an upstream filter, as well as an excess flow valve and a bleed valve running parallel to the check valve. At the other end of the rail, a distribution block fire protection device is connected to the rail and contains a TPRD as a subcomponent (see. 3 )

In die äußersten Flachspeichertanks ist jeweils ein Tankendplug am distalen Ende der Flachspeichertanks eingeschraubt. Es kann als Subkomponenten umfassen: ein TPRD samt Abblaseleitung und ein Temperatursensor.A tank end plug is screwed into the distal end of each of the outermost flat storage tanks. It can include the following subcomponents: a TPRD including a blow-off line and a temperature sensor.

Vorteilhaft sind also in allen vier Ecken des Flachspeichermoduls (=Druckbehälterbaugruppe) ein TPRD vorgesehen. Eine punktuelle Wärmequelle kann damit noch schneller erkannt werden. Jedes TPRD das aktiviert wird, ist zweckmäßig in der Lage, den gesamten Brennstoffinhalt des Flachspeichermoduls in die Umgebung ausströmen zu lassen. Es wurde in Versuchen und Simulationen festgestellt, dass die Temperaturentwicklung innerhalb der hier offenbarten Druckbehälterbaugruppe beim Betanken und Entnehmen vergleichsweise ähnlich ist und daher bereits ein oder zwei Temperatursensoren ausreichen, um die Temperatur innerhalb der Druckbehälterbaugruppe zu erfassen.It is therefore advantageous to provide a TPRD in all four corners of the flat storage module (= pressure vessel assembly). This allows a localized heat source to be detected even more quickly. Each TPRD that is activated is able to allow the entire fuel content of the flat storage module to flow out into the environment. Tests and simulations have shown that the temperature development within the pressure vessel assembly disclosed here is comparatively similar when filling and removing fuel, and therefore one or two temperature sensors are sufficient to record the temperature within the pressure vessel assembly.

In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Druckbehälterbaugruppe lediglich einen Temperatursensor aufweist. Der lediglich eine Temperatursensor kann bevorzugt im bzw. am bzw. benachbart zum Gehäuse des Absperrventils vorgesehen sein. In einer alternativen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Sensor an bzw. benachbart zu dem Ende der Brennleitung vorgesehen ist, dass dem Ende vom Absperrventil gegenüber liegt. Dies hat den Vorteil, dass die Fertigungskosten sich verringern. Ferner können somit die Schnittstellen für die an den distalen Enden der Druckbehälter vorgesehenen TPRDs kleiner ausfallen, da diese nur die TPRDs und nicht noch zusätzlich einen Temperatursensor aufweisen. Insgesamt wirkt sich dies vorteilhaft auf die Bauraumausnutzung aus. Auch müssen keine elektrischen Leitungen zu den distalen Enden der Druckbehälter geführt werden. Zweckmäßig ist der Temperatursensor derart integriert, dass der Temperatursensor eingerichtet ist, sowohl die Temperatur während der Betankung als auch bei der Entnahme zu erfassen. Sofern lediglich eine Druckbehälterbaugruppe ohne weiteren Druckbehälter (z.B. ein Rücksitztank) vorgesehen ist, könnte auch der Drucksensor aus der Druckminderungseinheit in das Gehäuse des Absperrventils überführt werden. Vorteilhaft ist der Drucksensor derart vorgesehen, dass er zwischen der Brennstoffleitung und dem Absperrventil vorgesehen ist. Somit kann eine Druckmessung auch bei geschlossenem Absperrventil durchgeführt werden.In a further embodiment, it can be provided that the pressure vessel assembly has only one temperature sensor. The only one temperature sensor can preferably be provided in or on or adjacent to the housing of the shut-off valve. In an alternative embodiment, it can be provided that the sensor is on or adjacent to the end of the fuel line that is opposite the end of the shut-off valve. This has the advantage that manufacturing costs are reduced. Furthermore, the interfaces for the TPRDs provided at the distal ends of the pressure vessels can be smaller because they only have the TPRDs and not an additional temperature sensor. Overall, this has a beneficial effect on the use of installation space. Also, no electrical cables have to be led to the distal ends of the pressure vessels. The temperature sensor is expediently integrated in such a way that the temperature sensor is set up to record the temperature both during refueling and during removal. If only a pressure vessel assembly without another pressure vessel (e.g. a rear seat tank) is provided, the pressure sensor from the pressure reduction unit could also be transferred to the housing of the shut-off valve. The pressure sensor is advantageously provided in such a way that it is located between the fuel line and the shut-off valve. This means that pressure measurement can also be carried out when the shut-off valve is closed.

Die fehlende Information über die Temperatur im Tank kann insbesondere folgendermaßen ersetzt werden:

- Im Betriebsmodus Betanken kann die Tanktemperatur in den Druckbehältern mit einem mathematischen Modell berechnet werden.

The missing information about the temperature in the tank can be replaced in particular as follows:

- In refueling mode, the tank temperature in the pressure vessels can be calculated using a mathematical model.

Eingangssignale sind der gemessene Druck und die gemessene Temperatur in der Brennstoffleitung vor dem Absperrventil. Am Ende der Betankung kühlen sich die Druckbehälter ab und der Druck fällt. An dem Druckgefälle kann in einer bevorzugten Ausgestaltung die ermittelte Temperatur plausibilisiert werden.

- Im Betriebsmodus Fahren (bzw. Entnahme) kann bei H2-Massenströmen ab z.B. 1 kg/h die Tanktemperatur mit dem Temperatursensor am Absperrventil gemessen werden.
- Im Betriebsmodus Parken (bzw. Speichern) kann bevorzugt auf die Messung der Tanktemperatur verzichtet werden.

The input signals are the measured pressure and the measured temperature in the fuel line before the shut-off valve. At the end of the refueling, the pressure vessels cool down and the pressure drops. In a preferred embodiment, the determined temperature can be checked for plausibility using the pressure drop.

- In the operating mode driving (or withdrawal), the tank temperature can be measured with the temperature sensor on the shut-off valve for H2 mass flows of 1 kg/h or more.
- In the parking (or storage) operating mode, the tank temperature measurement can preferably be omitted.

Zusätzlich zu den bisher genannten Verbesserungsmaßnahmen könnte in einer Variante ein Dehnungssignal eines Druckbehälters zur Verfügung stehen. Das Signal könnte aus der Messung der Längen-, Durchmesser-, Umfangs- oder Volumenveränderung stammen und als Eingangssignal an das Tanksteuergerät gesendet werden. Damit kann also der Druck in einem Druckbehälter ermittelt werden.In addition to the improvement measures mentioned so far, a strain signal from a pressure vessel could be available in one variant. The signal could come from the measurement of the change in length, diameter, circumference or volume and be sent as an input signal to the tank control unit. This means that the pressure in a pressure vessel can be determined.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der lediglich eine Temperatursensor an einem distalen Ende einer der Druckbehälter der Druckbehälterbaugruppe vorgesehen.In a further embodiment, only one temperature sensor is provided at a distal end of one of the pressure vessels of the pressure vessel assembly.

Zweckmäßig kann also an oder in der Druckbehälterbaugruppe lediglich ein Temperatursensor vorgesehen sein, wobei der lediglich eine Temperatursensor bevorzugt i) an oder benachbart zu einem der Enden der Brennstoffleitung vorgesehen ist, oder ii) an dem distalen Ende eines Druckbehälters vorgesehen ist.Thus, it is expedient for only one temperature sensor to be provided on or in the pressure vessel assembly, wherein the only one temperature sensor is preferably i) provided at or adjacent to one of the ends of the fuel line, or ii) provided at the distal end of a pressure vessel.

Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figur erläutert.The technology disclosed here will now be explained using the figure.

Die 1 zeigt eine schematische Ansicht des Druckbehältersystems der hier offenbarten Technologie. Der Tankstutzen 420 ist über eine Brennstoffleitung mit einer Verteilereinheit 410 fluidverbunden. In der Verteilereinheit 410 kann ein Rückschlagventil vorgesehen sein, das eingerichtet ist, ein Rückströmen zum Tankstutzen 420 hin zu unterbinden.The 1 shows a schematic view of the pressure vessel system of the technology disclosed here. The tank nozzle 420 is fluidly connected to a distributor unit 410 via a fuel line. A check valve can be provided in the distributor unit 410, which is designed to prevent backflow to the tank nozzle 420.

Eine Brennstoffleitung 406 verbindet die Verteilereinheit 410 mit einer Druckminderungseinheit 430, in der hier eine Rohrbruchsicherung 432, mindestens ein Drucksensor, mindestens ein Temperatursenor, ein mechanisches Sicherheitsventil 436 sowie ein Druckminderer 434 vorgesehen sein kann. Stromab vom Druckminderer 434 ist hier ferner eine Serviceschnittstelle 438 vorgesehen, die zum Ablassen von Brennstoff vorgesehen ist.A fuel line 406 connects the distribution unit 410 to a pressure reduction unit 430, in which a pipe rupture protection device 432, at least one pressure sensor, at least one temperature sensor, a mechanical safety valve 436 and a pressure reducer 434 can be provided. Downstream of the pressure reducer 434, a service interface 438 is also provided, which is intended for draining fuel.

Die Brennstoffleitung 402 verbindet die Verteilereinheit 410 mit dem Absperrventil 212. Das Absperrventil 212 ist ein elektrisch betätigbares Absperrventil, das eingerichtet ist, die Fluidverbindung der Druckbehälterbaugruppe 10 vom restlichen Kraftstoffversorgungssystem abzutrennen. Die Brennstoffleitung 200 ist hier als Brennstoffleiste ausgebildet. Sie ist in bzw. an der Druckbehälterbaugruppe 10 vorgesehen. Die Brennstoffleiste ist eine Leitung, von der Leistenanschlüsse für die Befestigung der einzelnen Druckbehälter 100 abgehen. Die Brennstoffleitung 200 kann als derart mechanisch steife Brennstoffleiste ausgeführt sein, dass auch bei Intrusion während eines Unfalls die Brennstoffleiste nicht aufbricht. Alternativ kann eine vergleichsweise flexible Brennstoffleitung vorgesehen sein, die in ein Leitungsgehäuse aufgenommen ist. Das Leitungsgehäuse dient dazu, die Brennstoffleitung 200 zusätzlich vor mechanischer Intrusion zu schützen. Die einzelnen Druckbehälter 100 der Druckbehälterbaugruppe 10 sind im Wesentlichen parallel zueinander und gleich beabstandet voneinander angeordnet. Diese Druckbehälter 100 weisen hier im Wesentlichen dieselbe Länge auf. Je nach Bauraum, in den die Druckbehälterbaugruppe 10 eingebaut werden soll, können einzelne Druckbehälter 100 der Druckbehälterbaugruppe 10 unterschiedlich lang sein und/oder einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Bevorzugt sind zwischen den einzelnen Druckbehältern 100 und der Brennstoffleitung 200 keine weiteren elektrisch betätigbare Absperrventile vorgesehen, so dass im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Druckbehältersystems die einzelnen Druckbehälter 100 der Druckbehälterbaugruppe 10 untereinander direkt fluidverbunden sind, so wie kommunizierende Röhren. Das Bezugszeichen L bezeichnet hier die Gesamtlänge der Brennstoffleitung 200.The fuel line 402 connects the distributor unit 410 to the shut-off valve 212. The shut-off valve 212 is an electrically actuated shut-off valve that is designed to separate the fluid connection of the pressure vessel assembly 10 from the rest of the fuel supply system. The fuel line 200 is designed here as a fuel rail. It is provided in or on the pressure vessel assembly 10. The fuel rail is a line from which rail connections for fastening the individual pressure vessels 100 extend. The fuel line 200 can be designed as a fuel rail that is mechanically rigid enough that the fuel rail does not break open even if it is intruded during an accident. Alternatively, a comparatively flexible fuel line can be provided that is accommodated in a line housing. The line housing serves to additionally protect the fuel line 200 from mechanical intrusion. The individual pressure vessels 100 of the pressure vessel assembly 10 are arranged essentially parallel to one another and at the same distance from one another. These pressure vessels 100 here have essentially the same length. Depending on the installation space in which the pressure vessel assembly 10 is to be installed, individual pressure vessels 100 of the pressure vessel assembly 10 can be differentiated be of different lengths and/or have different diameters. Preferably, no further electrically actuated shut-off valves are provided between the individual pressure vessels 100 and the fuel line 200, so that when the pressure vessel system is used as intended, the individual pressure vessels 100 of the pressure vessel assembly 10 are directly fluidically connected to one another, like communicating tubes. The reference symbol L here designates the total length of the fuel line 200.

Die Enden der Druckbehälter 100, die mit der Brennstoffleitung 200 verbunden sind, sind die proximalen Enden der Druckbehälter 100. Die Enden der Druckbehälter 100, die an der gegenüberliegenden Seite vorgesehen sind, sind die mit Bezug auf die Brennstoffleitung 120 distalen Enden der Druckbehälter 100.The ends of the pressure vessels 100 that are connected to the fuel line 200 are the proximal ends of the pressure vessels 100. The ends of the pressure vessels 100 that are provided on the opposite side are the distal ends of the pressure vessels 100 with respect to the fuel line 120.

Vorteilhaft sind an den distalen Enden der beiden äußeren Druckbehälter 100 - also diejenigen Druckbehälter 100, die in der Draufsicht nicht an jeder Seite einen weiteren Druckbehälter 100 aufweisen - jeweils ein TPRD und vorteilhaft auch jeweils ein Temperatursensor vorgesehen. In dem Gehäuse bzw. Block des Absperrventils 212 ist ebenfalls ein TPRD vorgesehen. Ferner ist am bzw. benachbart zum Ende der Brennstoffleitung ein TPRD vorgesehen, das dem Absperrventil 212 gegenüberliegt. Vorteilhaft sind die TPRDs, die Sensoren und die Ventile, sofern lokal an denselben Stellen der Druckbehälter 100 bzw. der Brennstoffleiste 200 angeordnet, in gemeinsamen Gehäusen bzw. Blöcken vorgesehen, so dass vorteilhaft die Anzahl an abzudichtenden Schnittstellen verringert wird.Advantageously, a TPRD and advantageously also a temperature sensor are provided at the distal ends of the two outer pressure vessels 100 - i.e. those pressure vessels 100 which do not have another pressure vessel 100 on each side in the plan view. A TPRD is also provided in the housing or block of the shut-off valve 212. Furthermore, a TPRD is provided at or adjacent to the end of the fuel line, which is opposite the shut-off valve 212. The TPRDs, the sensors and the valves, if arranged locally at the same points on the pressure vessels 100 or the fuel rail 200, are advantageously provided in common housings or blocks, so that the number of interfaces to be sealed is advantageously reduced.

In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Druckbehälterbaugruppe 10 lediglich einen Temperatursensor aufweist. Der lediglich eine Temperatursensor kann bevorzugt im bzw. am bzw. benachbart zum Gehäuse des Absperrventils 212 vorgesehen sein. In einer alternativen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Sensor an bzw. benachbart zu dem Ende der Brennleitung vorgesehen ist, dass dem Ende vom Absperrventil 212 gegenüber liegt. Dies hat den Vorteil, dass die Fertigungskosten sich verringern. Ferner können somit die Schnittstellen für die an den distalen Enden der Druckbehälter vorgesehenen TPRDs kleiner ausfallen, da diese nur die TPRDs und nicht noch zusätzlich einen Temperatursensor aufweisen. Insgesamt wirkt sich dies vorteilhaft auf die Bauraumausnutzung aus. Auch müssen keine elektrischen Leitungen zu den distalen Enden der Druckbehälter geführt werden. Zweckmäßig ist der Temperatursensor derart integriert, dass der Temperatursensor eingerichtet ist, sowohl die Temperatur während der Betankung als auch bei der Entnahme zu erfassen. Sofern lediglich eine Druckbehälterbaugruppe ohne weiteren Druckbehälter (z.B. ein Rücksitztank) vorgesehen ist, könnte auch der Drucksensor aus der Druckminderungseinheit in das Gehäuse des Absperrventils überführt werden. Vorteilhaft ist der Drucksensor derart vorgesehen, dass er zwischen der Brennstoffleitung 200 und dem Absperrventil 212 vorgesehen ist. Somit kann eine Druckmessung auch bei geschlossenem Absperrventil 212 durchgeführt werden.In a further embodiment, it can be provided that the pressure vessel assembly 10 has only one temperature sensor. The only one temperature sensor can preferably be provided in or on or adjacent to the housing of the shut-off valve 212. In an alternative embodiment, it can be provided that the sensor is provided at or adjacent to the end of the fuel line that is opposite the end of the shut-off valve 212. This has the advantage that the manufacturing costs are reduced. Furthermore, the interfaces for the TPRDs provided at the distal ends of the pressure vessels can be smaller, since they only have the TPRDs and not an additional temperature sensor. Overall, this has an advantageous effect on the use of installation space. Also, no electrical lines have to be led to the distal ends of the pressure vessels. The temperature sensor is expediently integrated in such a way that the temperature sensor is set up to record the temperature both during refueling and during removal. If only a pressure vessel assembly without any additional pressure vessels (e.g. a rear seat tank) is provided, the pressure sensor from the pressure reduction unit could also be transferred into the housing of the shut-off valve. The pressure sensor is advantageously provided in such a way that it is located between the fuel line 200 and the shut-off valve 212. This means that a pressure measurement can also be carried out when the shut-off valve 212 is closed.

- Im Betriebsmodus Betanken kann die Tanktemperatur in den Druckbehältern mit einem mathematischen Modell berechnet werden. Eingangssignale sind der gemessene Druck und die gemessene Temperatur in der Brennstoffleitung 200 vor dem Absperrventil 212. Am Ende der Betankung kühlen sich die Druckbehälter ab und der Druck fällt. An dem Druckgefälle kann in einer bevorzugten Ausgestaltung die ermittelte Temperatur plausibilisiert werden.
- Im Betriebsmodus Fahren (bzw. Entnahme) kann bei H2-Massenströmen ab z.B. 1 kg/h die Tanktemperatur mit dem Temperatursensor am Absperrventil gemessen werden.
- Im Betriebsmodus Parken (bzw. Speichern) kann bevorzugt auf die Messung der Tanktemperatur verzichtet werden.

- In the refueling operating mode, the tank temperature in the pressure vessels can be calculated using a mathematical model. The input signals are the measured pressure and the measured temperature in the fuel line 200 before the shut-off valve 212. At the end of the refueling, the pressure vessels cool down and the pressure drops. In a preferred embodiment, the determined temperature can be checked for plausibility using the pressure drop.
- In the operating mode driving (or withdrawal), the tank temperature can be measured with the temperature sensor on the shut-off valve for H2 mass flows of 1 kg/h or more.
- In the parking (or storage) operating mode, the tank temperature measurement can preferably be omitted.

Das Absperrventil 212, kann eingerichtet sein, die Druckbehälterbaugruppe 10 vom restlichen Kraftstoffversorgungssystem abzutrennen. Im Gehäuse des Absperrventils 212 ist ferner eine Rohrbruchsicherung, ein Manual Valve und/oder ein TPRD vorgesehen. In einem zur Rohrbruchsicherung parallelen Strömungspfad ist ein Rückschlagventil vorgesehen, welches in einer Strömungsrichtung von den Druckbehältern weg den Durchfluss versperrt und in eine Strömungsrichtung zu den Druckbehältern hin den Durchfluss freigibt. Stromauf von diesen beiden Strömungspfaden kann das Manual Valve und das TPRD vorgesehen sein. In der Regel ist das Gehäuse als ein Ventilblock ausgebildet, in dem die entsprechenden Strömungskanäle und Subkomponenten eingebracht sind. Vorteilhaft lassen sich somit die hinsichtlich Leckage abzudichtenden Schnittstellen reduzieren.The shut-off valve 212 can be designed to separate the pressure vessel assembly 10 from the rest of the fuel supply system. A pipe rupture protection device, a manual valve and/or a TPRD are also provided in the housing of the shut-off valve 212. A check valve is provided in a flow path parallel to the pipe rupture protection device, which blocks the flow in a flow direction away from the pressure vessels and allows the flow in a flow direction towards the pressure vessels. The manual valve and the TPRD can be provided upstream of these two flow paths. The housing is usually designed as a valve block. in which the corresponding flow channels and subcomponents are incorporated. This advantageously reduces the number of interfaces that need to be sealed against leakage.

Das Behälteranschlussstück 230 umfasst eine thermisch aktivierbare Druckentlastungseinrichtung 232; einen Behälteranschluss 234 zum Anschluss des Druckbehälters 100 und einen Brennstoffleitungsanschluss 236 zum Anschluss der Brennstoffleitung 200. Das Behälteranschlussstück 230 und die Druckentlastungseinrichtung 232 können in einem gemeinsamen Gehäuse vorgesehen sein, bevorzugt in einem Metallblock. Das Behälteranschlussstück 230 ist in der Einbaulage an einem Ende der Brennstoffleitung 200 angebracht. Das Behälteranschlussstück 230 umfasst einen Druckentlastungskanal 231, der in oder an einer Unterbodenöffnung 233 mündet und eingerichtet ist, zusammen mit der Unterbodenöffnung 233 für die thermische Druckentlastung einen Brennstoff-Strömungspad zur Umgebung auszubilden. Die Unterbodenöffnung 233 kann im Unterbodenchassis oder in einem die Druckbehälterbaugruppe aufnehmendes Gehäuse vorgesehene sein.The container connection piece 230 comprises a thermally activated pressure relief device 232; a container connection 234 for connecting the pressure vessel 100 and a fuel line connection 236 for connecting the fuel line 200. The container connection piece 230 and the pressure relief device 232 can be provided in a common housing, preferably in a metal block. The container connection piece 230 is attached to one end of the fuel line 200 in the installed position. The container connection piece 230 comprises a pressure relief channel 231 which opens into or at an underbody opening 233 and is designed, together with the underbody opening 233, to form a fuel flow pad to the environment for thermal pressure relief. The underbody opening 233 can be provided in the underbody chassis or in a housing accommodating the pressure vessel assembly.

Der Brennstoffleitungsanschluss 230 bildet bevorzugt einen Strömungspfad für den Brennstoff aus, dessen Hauptachse winkelig zu der Hauptachse des in der Einbaulage an das Behälteranschlussstück angeschlossenen Druckbehälters verläuft. Der Winkel α zwischen den Hauptachsen ist hier ein rechter Winkel.The fuel line connection 230 preferably forms a flow path for the fuel, the main axis of which runs at an angle to the main axis of the pressure vessel connected to the vessel connection piece in the installed position. The angle α between the main axes is a right angle here.

Aus Gründen der Leserlichkeit wurde vereinfachend der Ausdruck „mindestens ein(e)“ teilweise weggelassen. Sofern ein Merkmal der hier offenbarten Technologie in der Einzahl bzw. unbestimmt beschrieben ist (z.B. der/ein Druckbehälter, die/eine Energiespeichereinrichtung, etc.) so soll gleichzeitig auch deren Mehrzahl mit offenbart sein (z.B. die mindestens eine Energiespeichereinrichtung, etc.).For reasons of readability, the expression "at least one" has been partially omitted for the sake of simplicity. If a feature of the technology disclosed here is described in the singular or indefinitely (e.g. the pressure vessel, the energy storage device, etc.), the plural form is also intended to be disclosed at the same time (e.g. the at least one energy storage device, etc.).

Der Begriff „im Wesentlichen“ (z.B. „im Wesentlichen parallel angeordnete Druckbehälter“) umfasst im Kontext der hier offenbarten Technologie jeweils die genaue Eigenschaft bzw. den genauen Wert (z.B. „parallel angeordnete Druckbehälter“) sowie jeweils für die Funktion der Eigenschaft des Wertes unerhebliche Abweichungen (z.B. „tolerierbare Abweichung von parallel angeordnete Druckbehälter“).In the context of the technology disclosed here, the term "essentially" (e.g., "pressure vessels arranged essentially in parallel") includes the exact property or the exact value (e.g., "pressure vessels arranged in parallel") as well as deviations that are insignificant for the function of the property or the value (e.g., "tolerable deviation of pressure vessels arranged in parallel").

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.The foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and not for the purpose of limiting the invention. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention and its equivalents.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims

Container connection piece (230) for a pressure vessel system, comprising: - at least one thermally activatable pressure relief device (232); - a container connection (234) for connecting a pressure vessel (100) for storing fuel; and - a fuel line connection (236) for connecting a fuel line (200).

Container connection piece (230) according to Claim 1 , wherein the container connection piece (230) and the pressure relief device (232) are provided in a common housing.

Container connection piece (230) according to Claim 1 or 2 , wherein the container connector (230) is designed to be attached to one end of a fuel line (200).

Container connector (230) according to one of the preceding claims, wherein the fuel line connector (236) comprises a thread or a union nut for forming a screw connection with the fuel line (200).

Container connector (230) according to one of the preceding claims, further comprising a pipe rupture protection device.

Container connection piece (230) according to one of the preceding claims, further comprising a pressure relief channel (231) which opens into or at an underbody opening (233) and is adapted, together with the housing opening (233), to form a fuel flow pad to the environment for the pressure relief.

Container connection piece (230) according to one of the preceding claims, wherein an opening of the pressure relief device (234) is arranged and designed such that in the installed position of the container connection piece (230) during thermal pressure relief, a fuel flow path is formed which connects the opening of the pressure relief device and the underbody opening (233) in a straight line.

Container connection piece (230) according to one of the preceding claims, wherein the fuel line connection (236) forms a flow path for the fuel, the main axis of which runs at an angle to the main axis of the pressure vessel (100) connected to the container connection piece (230) in the installed position.

Container connection piece (230) according to Claim 8 , wherein the angle (a) between the main axes has a value between 60° and 120°, preferably between 80° and 100° and is particularly preferably a right angle.

Pressure vessel system for a motor vehicle for storing fuel, with a plurality of pressure vessels (100) which are combined to form a pressure vessel assembly (10), wherein the pressure vessels (100) are arranged substantially parallel to one another in the installed position, wherein the pressure vessels (100) are fluidly connected to one another via a common fuel line (200), further comprising a vessel connection piece (230) according to one of the preceding claims.

Pressure vessel system according to Claim 10 , wherein the fuel line (200) is designed as a fuel rail.

Pressure vessel system according to Claim 10 or 11 , wherein the fuel line (200) comprises a union nut or a thread for connecting the container connector (230).

Pressure vessel system according to one of the previous Claims 10 until 12 , wherein at least one thermally activatable pressure relief device (216, 220) is provided at or adjacent to each end of the fuel line (200).

Pressure vessel system according to one of the previous Claims 10 until 13 , wherein thermally activated pressure relief devices (120) are provided at the distal ends of the pressure vessels (100).

Pressure vessel system according to one of the previous Claims 10 until 14 , further comprising an underbody chassis (20) which can be mounted from below onto a vehicle body, wherein the pressure vessel assembly (10) and the underbody chassis (20) are designed such that the pressure vessel assembly (10) can be mounted from above into the underbody chassis (20), and wherein the unit of underbody chassis (20) and pressure vessel assembly (10) can be mounted from below onto the vehicle body.