DE102014213333A1 - Pressure tank with valve arrangement, in particular for a vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drucktank, für ein Fahrzeug, umfassend eine Ventilanordnung, wobei die Ventilanordnung umfasst: eine Steuerungsvorrichtung, ein einstellbares Drosselventil, und zumindest einen thermoelektrischen Generator, wobei die Steuerungsvorrichtung mit dem Drosselventil zur Ansteuerung des Drosselventils wirkverbunden ist, und wobei der zumindest eine thermoelektrische Generator zur Energieversorgung mit der Steuervorrichtung und/oder dem Drosselventil elektrisch verbunden ist.The invention relates to a pressure tank, for a vehicle, comprising a valve arrangement, the valve arrangement comprising: a control device, an adjustable throttle valve, and at least one thermoelectric generator, wherein the control device is operatively connected to the throttle valve for driving the throttle valve, and wherein the at least one thermoelectric generator for power supply to the control device and / or the throttle valve is electrically connected.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drucktank, der eine Ventilanordnung umfasst und der vorzugsweise in einem Fahrzeug eingesetzt wird. Der Drucktank kann insbesondere Erdgas oder Wasserstoff speichern. Die Speicherung anderer Gase ist jedoch nicht ausgeschlossen.The present invention relates to a pressure tank comprising a valve assembly and which is preferably used in a vehicle. The pressure tank can in particular store natural gas or hydrogen. The storage of other gases is not excluded.

Bei einer automotiven Druckgasbetankung geht der Stand der Technik davon aus, dass bei einer Betankung oder bei einer Entnahme von Gas aus dem Tank, wie dies beispielsweise im Servicebereich vorkommt, nicht immer das Fahrzeug-Steuergerät für den Drucktank zur Verfügung steht. Somit ist nicht immer gewährleistet, dass eine Gastemperaturüberwachung für den Drucktank vorhanden ist.In the case of automotive compressed gas refueling, the prior art assumes that refueling or withdrawing gas from the tank, as occurs, for example, in the service area, does not always make available the vehicle control unit for the pressure tank. Thus, it is not always guaranteed that a gas temperature monitoring for the pressure tank is available.

Außerdem ist aus dem Stand der Technik lediglich bekannt, dass die Gastemperatur innerhalb des Drucktanks überwacht wird. Bei kritischen Betankungen ist für das Versagen jedoch die Temperatur der Drucktankinnenwand von kritischer Bedeutung. Diese ist jedoch mit Mitteln aus dem Stand der Technik nicht bestimmbar.Moreover, it is only known from the prior art that the gas temperature within the pressure tank is monitored. For critical refueling, however, the temperature of the pressure tank inner wall is critically important to failure. However, this is not determinable by means of the prior art.

In verschiedenen Anwendungen, insbesondere im automotiven Bereich, werden Gasdrucktanks zur Speicherung von Treibstoff aus ökonomischen Gründen sowie aus Effizienzgründen aus Leichtbaumaterialien wie CFK oder Kunststoff hergestellt. Aufgrund von Kompressionswärme erwärmen sich die Gasdrucktanks bei der Befüllung. Die Strukturen dieser Behältermaterialien sind jedoch anfällig gegen hohe Temperaturen. So kann es bei einer fehlerhaften Betankung zu einem kritischen Tankinnenwandtemperaturanstieg kommen. Als Folge kann der Drucktank undicht werden oder sogar weit unter seinem Auslegungsberstdruck durch Schwächung der Struktur bersten.In various applications, especially in the automotive sector, gas pressure tanks for storing fuel for economic reasons and for reasons of efficiency made of lightweight materials such as CFRP or plastic. Due to compression heat, the gas pressure tanks heat up during filling. However, the structures of these container materials are susceptible to high temperatures. So it can come in a faulty refueling to a critical tank inner wall temperature rise. As a result, the pressure tank may leak or burst even well below its design burst pressure by weakening the structure.

Bei einer kritischen Entnahme kühlt sich der Drucktank ab. Die Tankdichtungen können bei tiefen Temperaturen, insbesondere bei Temperaturen unter –40°C, versagen und undicht werden, wodurch eine kritische Menge Treibstoff, wie insbesondere Wasserstoff, in die Umgebung gelangen kann.In the event of critical removal, the pressure tank cools down. The tank seals can fail and leak at low temperatures, especially at temperatures below -40 ° C, whereby a critical amount of fuel, in particular hydrogen, can enter the environment.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Ventilanordnung für einen Drucktank bereitzustellen, die bei einfacher und kostengünstiger Herstellbarkeit und Montierbarkeit eine sichere und zuverlässige Überwachung des Drucktanks sicherstellt.It is therefore an object of the invention to provide a valve assembly for a pressure tank, which ensures a safe and reliable monitoring of the pressure tank with simple and cost manufacturability and assembly.

Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Somit wird die Aufgabe gelöst durch einen Drucktank, der eine Ventilanordnung umfasst. Der Drucktank speichert insbesondere einen Brennstoff für ein Fahrzeug, bevorzugt Wasserstoff. Somit ist der Drucktank vorteilhafterweise ein Drucktank für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug. Die Ventilanordnung des Drucktanks umfasst neben einer Steuerungsvorrichtung ein einstellbares Drosselventil. Weiterhin umfasst die Ventilanordnung zumindest einen thermoelektrischen Generator, wobei die Steuerungsvorrichtung mit dem Drosselventil zur Ansteuerung des Drosselventils wirkverbunden ist und wobei der thermoelektrische Generator zur Energieversorgung mit der Steuervorrichtung verbunden ist. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass der thermoelektrische Generator zur Energieversorgung mit dem Drosselventil elektrisch verbunden ist. Somit ist die Ventilanordnung energetisch autark und ist unabhängig von weiteren Komponenten betreibbar. Der thermoelektrische Generator liefert einerseits elektrische Energie, um die Steuerungsvorrichtung zu betreiben, andererseits um das einstellbare Drosselventil einzustellen. Durch die autark operierende Ventilanordnung ist somit das Drosselventil derart einstellbar, dass kritische Situationen innerhalb des Drucktanks vermieden werden.The object is achieved by the features of claim 1. Thus, the object is achieved by a pressure tank comprising a valve assembly. The pressure tank in particular stores a fuel for a vehicle, preferably hydrogen. Thus, the pressure tank is advantageously a pressure tank for a vehicle, in particular a motor vehicle. The valve arrangement of the pressure tank comprises, in addition to a control device, an adjustable throttle valve. Furthermore, the valve assembly comprises at least one thermoelectric generator, wherein the control device is operatively connected to the throttle valve for driving the throttle valve and wherein the thermoelectric generator is connected to the power supply to the control device. Alternatively or additionally, it is provided that the thermoelectric generator is electrically connected to the power supply to the throttle valve. Thus, the valve assembly is energetically self-sufficient and can be operated independently of other components. The thermoelectric generator supplies on the one hand electrical energy to operate the control device, on the other hand to adjust the adjustable throttle valve. As a result of the autonomously operating valve arrangement, the throttle valve can be adjusted such that critical situations within the pressure tank are avoided.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.The dependent claims have advantageous developments of the invention to the content.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der thermoelektrische Generator derart angeordnet ist, dass dieser eine elektrische Spannung erzeugt, wenn sich eine Temperatur innerhalb des Drucktanks, also eine Temperatur des Fluids, von einer Temperatur einer Innenwand des Drucktanks unterscheidet. Somit wird Energie lediglich dann bereitgestellt, wenn diese von dem Drosselventil und der Steuerungsvorrichtung benötigt werden, um den Drucktank vor kritischen Bedingungen zu schützen.Advantageously, it is provided that the thermoelectric generator is arranged such that it generates an electrical voltage when a temperature within the pressure tank, ie a temperature of the fluid, differs from a temperature of an inner wall of the pressure tank. Thus, power is provided only when needed by the throttle valve and the control device to protect the pressure tank from critical conditions.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der thermoelektrische Generator innerhalb einer Folie angeordnet ist. Die Folie ist vorteilhafterweise an einer Innenwand des Drucktanks anbringbar. Somit ist vorgesehen, dass der thermoelektrische Generator, wie zuvor beschrieben, lediglich dann Energie erzeugt, wenn sich eine Temperatur innerhalb des Drucktanks von einer Temperatur der Innenwand des Drucktanks unterscheidet. Durch das Anbringen des thermoelektrischen Generators innerhalb einer Folie ist dieser sehr flexibel anordenbar. Besonders vorteilhaft weist die Folie gasdurchlässige Stellen auf, sodass ein Druckausgleich erfolgen kann.Furthermore, it is preferably provided that the thermoelectric generator is arranged within a film. The film is advantageously attachable to an inner wall of the pressure tank. Thus, it is provided that the thermoelectric generator, as described above, only generates energy when a temperature within the pressure tank differs from a temperature of the inner wall of the pressure tank. By attaching the thermoelectric generator within a film this can be arranged very flexible. Particularly advantageously, the film on gas-permeable sites, so that a pressure equalization can take place.

Vorteilhafterweise ist die Steuerungsvorrichtung eingerichtet, anhand des thermoelektrischen Generators eine Temperatur innerhalb des Drucktanks zu bestimmen. Anhand der Temperatur innerhalb des Drucktanks ist vorteilhafterweise bestimmbar, ob kritische Zustände innerhalb des Drucktanks vorliegen.Advantageously, the control device is set up to determine a temperature within the pressure tank on the basis of the thermoelectric generator. Based on the temperature within the pressure tank is advantageously determined whether critical conditions exist within the pressure tank.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Steuerungseinheit eingerichtet ist, das Drosselventil zu schließen, wenn die durch den thermoelektrischen Generator bestimmte Temperatur innerhalb des Drucktanks einen vordefinierten Grenzwert erreicht. Der vordefinierte Grenzwert umfasst insbesondere einen oberen Grenzwert sowie einen unteren Grenzwert, um kritische Zustände beim Betanken und beim Entleeren des Drucktanks gleichermaßen erkennen und vermeiden zu können.Particularly preferably, it is provided that the control unit is set up, the Close throttle valve when the temperature determined by the thermoelectric generator within the pressure tank reaches a predefined limit. In particular, the predefined limit value comprises an upper limit value and a lower limit value in order to be able to detect and avoid critical states during refueling and when emptying the pressure tank.

Vorteilhafterweise ist der Drucktank dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung eine Vielzahl von thermoelektrischen Generatoren aufweist. Die thermoelektrischen Generatoren sind sehr flexibel miteinander kombinierbar. So ist insbesondere die von den thermoelektrischen Generatoren insgesamt erzeugbare Spannung flexibel einstellbar, indem die einzelnen thermoelektrischen Generatoren unterschiedlich verschaltet werden. Insbesondere durch verschiedene Kombinationen von Parallelschaltungen und Reihenschaltungen der einzelnen thermoelektrischen Generatoren lässt sich die Spannung variieren. Durch die räumliche Anordnung der thermoelektrischen Generatoren ist vorteilhafterweise außerdem feststellbar, wie groß eine Temperaturdifferenz über die gesamte Innenwand des Drucktanks ist, und/oder wie groß eine Fläche ist, über die eine derartige Temperaturdifferenz besteht.Advantageously, the pressure tank is characterized in that the valve arrangement comprises a plurality of thermoelectric generators. The thermoelectric generators can be combined with one another very flexibly. Thus, in particular, the total voltage that can be generated by the thermoelectric generators can be flexibly adjusted by the individual thermoelectric generators being connected differently. In particular, by various combinations of parallel circuits and series circuits of the individual thermoelectric generators, the voltage can be varied. Due to the spatial arrangement of the thermoelectric generators is also advantageously determined how large a temperature difference over the entire inner wall of the pressure tank, and / or how large an area over which such a temperature difference exists.

Bevorzugt weist der Drucktank einen Kunststoffliner auf, der ein thermisch isolierendes Material umfasst. Der Kunststoffliner ist von einem Verbundmaterial, bevorzugt von einem CFK-Verbundmaterial, umgeben. Außerdem ist bevorzugt vorgesehen, dass der thermoelektrische Generator innerhalb oder an dem Kunststoffliner angeordnet ist. Somit ist mit dem thermoelektrischen Generator eine Temperaturdifferenz zwischen der Innenwand des Drucktankes und der Innenwand des Verbundmaterials erfassbar.The pressure tank preferably has a plastic liner which comprises a thermally insulating material. The plastic liner is surrounded by a composite material, preferably by a CFRP composite material. In addition, it is preferably provided that the thermoelectric generator is arranged inside or on the plastic liner. Thus, with the thermoelectric generator, a temperature difference between the inner wall of the pressure tank and the inner wall of the composite material can be detected.

Außerdem ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Drosselventil der Ventilanordnung innerhalb des von der Innenwand umschlossenen Raums des Drucktanks liegt. Da auch die Folie mit den thermoelektrischen Generatoren bevorzugt innerhalb des von der Innenwand umschlossenen Raumes liegt, ist so eine unmittelbare Energieversorgung des Drosselventils möglich.In addition, it is advantageously provided that the throttle valve of the valve assembly is within the space enclosed by the inner wall space of the pressure tank. Since the film with the thermoelectric generators is preferably within the space enclosed by the inner wall, so an immediate power supply of the throttle valve is possible.

Alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass das Drosselventil außerhalb des von der Innenwand umschlossenen Raumes liegt, wobei eine Energieversorgung des Drosselventils vorteilhafterweise durch eine elektromagnetische Kopplung erfolgt.Alternatively, it is preferably provided that the throttle valve is outside the space enclosed by the inner wall, wherein a power supply of the throttle valve is advantageously carried out by an electromagnetic coupling.

Schließlich ist bevorzugt vorgesehen, dass der Drucktank ein Zusatzventil aufweist. Das Zusatzventil ist insbesondere derart angeordnet, dass ein Fluid innerhalb des Drucktanks zunächst das Drosselventil und anschließend das Zusatzventil durchfließen muss, um aus dem Drucktank zu entweichen. Somit ist das Zusatzventil ein Ventil zum Öffnen und Schließen des Tanks, beispielsweise um den Tank zu öffnen, um das Fluid zum Betreiben eines Fahrzeuges zu entnehmen. Das Zusatzventil ist dabei vorteilhafterweise von einer externen Steuereinheit ansteuerbar, die eine Entnahme des Fluids aus dem Tank gemäß einer Motorenregelung oder einer Brennstoffzellenregelung entnimmt, sodass das Fluid zum Betreiben des Fahrzeugs verwendbar ist.Finally, it is preferably provided that the pressure tank has an additional valve. The additional valve is in particular arranged such that a fluid within the pressure tank first has to flow through the throttle valve and then the additional valve in order to escape from the pressure tank. Thus, the auxiliary valve is a valve for opening and closing the tank, for example, to open the tank to remove the fluid for operating a vehicle. The additional valve is advantageously controlled by an external control unit, which removes a removal of the fluid from the tank according to an engine control or a fuel cell control, so that the fluid is used to operate the vehicle.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description and the figures. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Drucktanks gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1 a schematic representation of a pressure tank according to an embodiment of the invention,

2 eine schematische Darstellung der Ventilanordnung des Drucktanks gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und 2 a schematic representation of the valve assembly of the pressure tank according to the embodiment of the invention, and

3 eine Detailansicht aus 1. 3 a detailed view 1 ,

1 zeigt einen Drucktank 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Drucktank 10 weist ein Zusatzventil 11 auf, mit dem der Drucktank 10 öffenbar oder verschließbar ist. Weiterhin weist der Drucktank 10 eine Innenwand 8 sowie eine Außenwand 9 auf. 1 shows a pressure tank 10 according to an embodiment of the invention. The pressure tank 10 has an additional valve 11 on, with which the pressure tank 10 can be opened or closed. Furthermore, the pressure tank 10 an inner wall 8th as well as an outer wall 9 on.

Der Drucktank 10 ist bevorzugt ein Tank für einen Betriebsstoff eines Fahrzeugs. So ist insbesondere vorgesehen, dass der Drucktank 10 in einem Fahrzeug angeordnet ist. Der Drucktank kann ein kryogener Drucktank oder ein nichtkryogener Drucktank sein, in dem Wasserstoff speicherbar ist.The pressure tank 10 is preferably a tank for a fuel of a vehicle. Thus, it is provided in particular that the pressure tank 10 is arranged in a vehicle. The pressure tank may be a cryogenic pressure tank or a non-cryogenic pressure tank in which hydrogen can be stored.

Innerhalb des Drucktanks 10, insbesondere innerhalb der Innenwand 8 des Drucktanks 10 ist die Ventilanordnung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung angeordnet. Die einzelnen Elemente der Ventilanordnung 1 sind in 2 dargestellt.Inside the pressure tank 10 , in particular within the inner wall 8th of the pressure tank 10 is the valve assembly 1 arranged according to an embodiment of the invention. The individual elements of the valve assembly 1 are in 2 shown.

2 zeigt die Ventilanordnung 1, wobei zusätzlich das Zusatzventil 11 dargestellt ist. Somit ist ersichtlich, dass ein Fluid, um aus dem Tank 10 zu entweichen, zunächst durch ein Drosselventil 3 und anschließend durch das Zusatzventil 11 fließen muss. Das Drosselventil 3 als Teil der Ventilanordnung 1 ist mit einer Steuerungsvorrichtung 2 verbunden. Die Steuerungsvorrichtung 2 ist somit ausgebildet, das Drosselventil 3 einzustellen. Eine Energieversorgung steht in Form von thermoelektrischen Generatoren 4 zur Verfügung, wobei eine beispielhafte Verschaltung der thermoelektrischen Generatoren in 2 gezeigt ist, wobei die thermoelektrischen Generatoren 4 mit der Steuerungsvorrichtung 2 elektrisch verbunden sind. 2 shows the valve assembly 1 , In addition, the additional valve 11 is shown. Thus it can be seen that a fluid has to leave the tank 10 to escape, first through a throttle valve 3 and then through the additional valve 11 must flow. The throttle valve 3 as part of the valve assembly 1 is with a control device 2 connected. The control device 2 is thus formed, the throttle valve 3 adjust. An energy supply is in the form of thermoelectric generators 4 available, wherein an exemplary interconnection of the thermoelectric generators in 2 is shown, wherein the thermoelectric generators 4 with the control device 2 are electrically connected.

Die thermoelektrischen Generatoren 4 sind innerhalb einer Folie 7 angeordnet. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist die Folie 7 innerhalb eines von der Innenwand 8 umschlossenen Raums angeordnet, wobei die Folie 7 in direktem Kontakt mit der Innenwand 8 des Drucktanks 10 steht. In 1 ist weiterhin ein Bereich 100 markiert, der in 3 detailliert dargestellt ist. Somit zeigt 3 einen Ausschnitt aus der Folie 7. The thermoelectric generators 4 are inside a slide 7 arranged. How out 1 can be seen, is the film 7 inside of one of the inner wall 8th enclosed space, with the film 7 in direct contact with the inner wall 8th of the pressure tank 10 stands. In 1 is still an area 100 marked in 3 is shown in detail. Thus shows 3 a section of the slide 7 ,

Die thermoelektrischen Generatoren 4 sind innerhalb der Folie 7 derart angeordnet, dass ein erster Temperaturmesspunkt 5 in den Innenraum des Drucktanks 10 weist. Ein zweiter Temperaturmesspunkt 6 ist unmittelbar an der Innenwand 8 des Drucktanks 10 angeordnet. Die thermoelektrischen Generatoren 4 stellen dann eine elektrische Energie bereit, wenn eine Temperatur an dem ersten Temperaturmesspunkt 5 unterschiedlich von einer Temperatur an dem zweiten Temperaturmesspunkt 6 ist. Im Normalbetrieb des Drucktanks 10 ist eine Temperatur innerhalb des Drucktanks 10, das heißt eine Temperatur des Fluids nahezu gleich groß wie die Temperatur des Drucktanks 10 selbst, das heißt eine Temperatur der Innenwand 8. Somit ist die Temperatur an dem ersten Temperaturmesspunkt 5 genauso groß wie die Temperatur an dem zweiten Temperaturmesspunkt 6. In diesem Fall erfolgt keine Bereitstellung von elektrischer Energie durch die thermoelektrischen Generatoren 4. Daher ist durch die thermoelektrischen Generatoren 4 keine Temperaturdifferenz zwischen dem ersten Temperaturmesspunkt 5 und dem zweiten Temperaturmesspunkt 6 erfassbar.The thermoelectric generators 4 are inside the slide 7 arranged such that a first temperature measuring point 5 in the interior of the pressure tank 10 has. A second temperature measuring point 6 is directly on the inner wall 8th of the pressure tank 10 arranged. The thermoelectric generators 4 then provide electrical energy when a temperature at the first temperature measurement point 5 different from a temperature at the second temperature measuring point 6 is. In normal operation of the pressure tank 10 is a temperature inside the pressure tank 10 That is, a temperature of the fluid is almost equal to the temperature of the pressure tank 10 itself, that is a temperature of the inner wall 8th , Thus, the temperature is at the first temperature measurement point 5 the same as the temperature at the second temperature measuring point 6 , In this case, there is no provision of electrical energy by the thermoelectric generators 4 , Therefore, by the thermoelectric generators 4 no temperature difference between the first temperature measuring point 5 and the second temperature measuring point 6 detectable.

Sollte jedoch eine kritische Entnahme oder eine kritische Betankung vorliegen, so kühlt sich die Temperatur innerhalb des Drucktanks 10 sehr rasch ab oder steigt sehr rasch an. Somit ist ein Temperaturgefälle zwischen dem ersten Temperaturmesspunkt 5 und dem zweiten Temperaturmesspunkt 6 erfassbar. In diesem Fall stellen die thermoelektrischen Generatoren 4 eine elektrische Energie bereit. Folglich wird das Drosselventil 3 über die thermoelektrischen Generatoren 4 mit elektrischer Energie versorgt.However, should there be a critical or critical refueling, the temperature inside the pressure tank cools down 10 very quickly or increases very quickly. Thus, there is a temperature gradient between the first temperature measurement point 5 and the second temperature measuring point 6 detectable. In this case, put the thermoelectric generators 4 an electrical energy ready. As a result, the throttle valve becomes 3 over the thermoelectric generators 4 supplied with electrical energy.

Um eine Durchleitung der elektrischen Versorgungskabel durch die Innenwand 8 zu vermeiden, ist das Drosselventil 3 vorteilhafterweise innerhalb des von der Innenwand 8 umschlossenen Raumes angeordnet. Über eine elektromagnetische Kopplung ist es jedoch ebenso möglich, das Drosselventil 3 außerhalb des von der Innenwand 8 umschlossenen Raumes vorzusehen. Sollten die thermoelektrischen Generatoren 4 keine elektrische Spannung erzeugen, so ist das Drosselventil 3 vollständig geöffnet. Wenn über das Zusatzventil 11 ein Fluid in den Tank 10 eingefüllt wird oder aus dem Tank 10 entnommen wird, so ist der Druckverlust über das Drosselventil 3 minimal.To a passage of the electrical supply cable through the inner wall 8th to avoid is the throttle valve 3 advantageously within of the inner wall 8th enclosed space arranged. However, via an electromagnetic coupling, it is also possible, the throttle valve 3 outside of the inner wall 8th provided enclosed space. Should the thermoelectric generators 4 do not generate any electrical voltage, so is the throttle valve 3 fully open. If over the additional valve 11 a fluid in the tank 10 is filled or out of the tank 10 is removed, so is the pressure loss through the throttle valve 3 minimal.

Sollte die Temperaturdifferenz zwischen dem ersten Temperaturmesspunkt 5 und dem zweiten Temperaturmesspunkt 6 jedoch ansteigen, was überwiegend durch kritische Betankungen oder Entnahmen, wie zuvor beschrieben, geschieht, so wird die Funktion des Drosselventils 3 aktiviert. Über die Steuerungsvorrichtung 2 wird das Drosselventil 3 geschlossen, wodurch der Druckverlust während der Befüllung oder der Entnahme ansteigt. Dabei ist als eine Alternative insbesondere vorgesehen, dass die Steuerungsvorrichtung 2 das Drosselventil 3 progressiv ansteuert, sodass sich der Druckverlust über das Drosselventil 3 bei Annäherung an eine kritische elektrische Leistung der thermoelektrischen Generatoren 4 erhöht. Eine kritische elektrische Leistung der thermoelektrischen Generatoren 4 liegt dann vor, wenn eine kritische Temperaturdifferenz auf einer kritischen Fläche der Folie 7 vorliegt. Somit wird beispielsweise ein Betankungsmassenstrom durch Schließen des Drosselventils 3 verringert. Erfolgt diese Drosselung schnell, so bricht eine Tanksäule, die beispielsweise nach dem SAE2601-Standard arbeitet, die Betankung ab, da der Druckanstieg die von der Tanksäule einzuregelnde Druckrampe verlässt. Erfolgt die Drosselung langsam, so bricht die Tanksäule, insbesondere beim Erreichen eines Massestroms von 0,6 g H2/s, gemäß SAE2601 die Betankung ab. Erfolgt kein tankstellenseitiger Betankungsabbruch steigt durch die Drosselung die Temperatur an der Innenwand nicht weiter an.Should the temperature difference between the first temperature measuring point 5 and the second temperature measuring point 6 however, increasing, which is mainly due to critical refueling or withdrawals, as previously described, so does the function of the throttle valve 3 activated. About the control device 2 becomes the throttle valve 3 closed, whereby the pressure loss during filling or removal increases. It is provided as an alternative in particular that the control device 2 the throttle valve 3 progressively controls, so that the pressure loss through the throttle valve 3 approaching a critical electrical power of the thermoelectric generators 4 elevated. A critical electrical power of thermoelectric generators 4 occurs when a critical temperature difference on a critical area of the film 7 is present. Thus, for example, a refueling mass flow by closing the throttle valve 3 reduced. If this throttling occurs quickly, a fuel pump breaks, for example, after the SAE2601 standard refueling, as the pressure increase leaves the pressure ramp to be regulated by the fuel pump. If the throttling is slow, the fuel pump breaks, in particular when a mass flow of 0.6 g H 2 / s, according to SAE2601 the refueling. If refueling is not carried out at the filling station, throttling will not further increase the temperature on the inner wall.

Erfolgt beispielsweise eine kritische Entnahme, so kühlt sich das Fluid innerhalb des Drucktanks 10 kritisch ab. In diesem Fall wird das Drosselventil 3 geschlossen. Somit reduziert sich der Entnahmemassestrom und der Drucktank 10 kühlt sich langsamer oder gar nicht mehr weiter ab.For example, if a critical removal, the fluid cools within the pressure tank 10 critically. In this case, the throttle valve 3 closed. This reduces the withdrawal flow and the pressure tank 10 Cools down more slowly or not at all.

Insbesondere ist vorgesehen, dass das Drosselventil 3 elektrisch oder mechanisch geregelt ist. Die thermomechanische Regelung bei einer Betankung oder Entnahme kann insbesondere über Metalle oder Legierungen, wie insbesondere Bimetalle oder Flüssigkeiten oder Gase, deren Ausdehnungskoeffizienz stark temperaturabhängig ist, umgesetzt werden. Alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass eine autark funktionierende elektronische Sensor-Aktorregelung eingesetzt wird.In particular, it is provided that the throttle valve 3 is regulated electrically or mechanically. The thermo-mechanical control during refueling or removal can be implemented in particular via metals or alloys, such as, in particular, bimetals or liquids or gases whose expansion coefficient is highly temperature-dependent. Alternatively, it is preferably provided that a self-sufficient functioning electronic sensor-actuator control is used.

Es ist ersichtlich, dass die erfindungsgemäße Ventilanordnung 1 eine autarke Energieversorgung sicherstellt. Durch die thermoelektrischen Generatoren 4, die insbesondere in einer Folie 7 angeordnet sind, wird keine Bordstromversorgung benötigt. Außerdem wird die beschriebene Tankdruckregelung mit der Gefahrenursache selbst verknüpft, sodass die Ursache ihre eigene Regelung treibt.It can be seen that the valve arrangement according to the invention 1 ensures a self-sufficient energy supply. By the thermoelectric generators 4 especially in a foil 7 are arranged, no on-board power supply is needed. In addition, the tank pressure control described is linked to the cause of the hazard itself, so that the cause drives its own regulation.

Weiterhin werden beim Betanken eine Temperaturmessung und eine Energieerzeugung nicht innerhalb des Fluids selbst durchgeführt, sondern an der kritischen Stelle innerhalb des Drucktanks 10, nämlich an der Innenwand 8. Weiterhin verhindert die erfindungsgemäße Ventilanordnung neben einer kritischen Betankung auch eine kritische Entnahme. Somit ist eine klare Trennung der Haftungsverantwortung zwischen Tankstelle und Fahrzeug vorhanden, da sich der Drucktank 10 bei kritischer Betankung oder Entnahme selbst schützt. Zuletzt ist eine schnelle und sichere Betankung oder Entnahme auch ohne sicherheitsgerichtete Kommunikation und sogar vollständig ohne Kommunikation zwischen Tankstelle und Fahrzeug möglich.Furthermore, during refueling, a temperature measurement and an energy production are not inside the fluid itself, but at the critical point inside the pressure tank 10 namely on the inner wall 8th , Furthermore, the valve assembly according to the invention prevents not only a critical refueling but also a critical removal. Thus, there is a clear separation of responsibility for liability between gas station and vehicle, since the pressure tank 10 Protects itself during critical refueling or removal. Lastly, fast and safe refueling or removal is also possible without safety-related communication and even completely without communication between gas station and vehicle.

Somit ist der erfindungsgemäße Drucktank 10 optimal für die Verwendung in Fahrzeugen geeignet. Insbesondere ist vorgesehen, ein Fahrzeug bereitzustellen, das einen derartigen Drucktank 10 aufweist. Das Fahrzeug ist dabei vorteilhafterweise ein Personenkraftfahrzeug.Thus, the pressure tank according to the invention 10 optimally suited for use in vehicles. In particular, it is provided to provide a vehicle having such a pressure tank 10 having. The vehicle is advantageously a passenger vehicle.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Ventilanordnungvalve assembly
22
Steuerungsvorrichtungcontrol device
33
Drosselventilthrottle valve
44
Thermoelektrischer GeneratorThermoelectric generator
55
Erster TemperaturmesspunktFirst temperature measuring point
66
Zweiter TemperaturmesspunktSecond temperature measuring point
77
Foliefoil
88th
Innenwandinner wall
99
Außenwandouter wall
1010
Drucktankpressure tank
1111
Zusatzventiladditional valve
100100
Detailbereichdetail section

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • SAE2601-Standard [0030] SAE2601 standard [0030]
  • SAE2601 [0030] SAE2601 [0030]

Claims (10)

Drucktank (10), für ein Fahrzeug, umfassend eine Ventilanordnung (1), wobei die Ventilanordnung (1) umfasst: – eine Steuerungsvorrichtung (2), – ein einstellbares Drosselventil (3), und – zumindest einen thermoelektrischen Generator (4), – wobei die Steuerungsvorrichtung (2) mit dem Drosselventil (3) zur Ansteuerung des Drosselventils (3) wirkverbunden ist, und – wobei der zumindest eine thermoelektrische Generator (4) zur Energieversorgung mit der Steuervorrichtung (2) und/oder dem Drosselventil (3) elektrisch verbunden ist.Pressure tank ( 10 ), for a vehicle, comprising a valve assembly ( 1 ), wherein the valve arrangement ( 1 ) comprises: - a control device ( 2 ), - an adjustable throttle valve ( 3 ), and - at least one thermoelectric generator ( 4 ), - wherein the control device ( 2 ) with the throttle valve ( 3 ) for controlling the throttle valve ( 3 ), and - wherein the at least one thermoelectric generator ( 4 ) for power supply with the control device ( 2 ) and / or the throttle valve ( 3 ) is electrically connected. Drucktank (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine thermoelektrische Generator (4) derart angeordnet ist, dass dieser eine elektrische Spannung erzeugt, wenn sich eine Temperatur eines Fluids innerhalb des Drucktanks (10) von einer Temperatur einer Innenwand (8) des Drucktanks (10) unterscheidet.Pressure tank ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the at least one thermoelectric generator ( 4 ) is arranged such that it generates an electrical voltage when a temperature of a fluid within the pressure tank ( 10 ) of a temperature of an inner wall ( 8th ) of the pressure tank ( 10 ) is different. Drucktank (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoelektrischen Generator (4) innerhalb oder an einer Folie (7) angeordnet ist, wobei die Folie (7) insbesondere an einer Innenwand (8) des Drucktanks (10) angebracht ist.Pressure tank ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the thermoelectric generator ( 4 ) within or on a film ( 7 ), the film ( 7 ) in particular on an inner wall ( 8th ) of the pressure tank ( 10 ) is attached. Drucktank (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, anhand des zumindest einen thermoelektrischen Generators (4) eine Temperatur innerhalb des Drucktanks (10) zu bestimmen.Pressure tank ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the control device is set up on the basis of the at least one thermoelectric generator ( 4 ) a temperature within the pressure tank ( 10 ). Drucktank (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (2) eingerichtet ist, das Drosselventil (3) zu schließen, wenn die bestimmte Temperatur innerhalb des Drucktanks (10) oder an der Innenwand (8) einen vordefinierten Grenzwert erreicht.Pressure tank ( 10 ) according to claim 4, characterized in that the control unit ( 2 ), the throttle valve ( 3 ) when the specific temperature inside the pressure tank ( 10 ) or on the inner wall ( 8th ) reaches a predefined limit. Drucktank (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (1) eine Vielzahl von thermoelektrischen Generatoren (4) aufweist.Pressure tank ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the valve arrangement ( 1 ) a plurality of thermoelectric generators ( 4 ) having. Drucktank (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Kunststoffliner, der ein thermisch isolierendes Material umfasst, wobei der thermoelektrische Generator (4) innerhalb oder an dem Kunststoffliner angeordnet ist.Pressure tank ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized by a plastic liner comprising a thermally insulating material, wherein the thermoelectric generator ( 4 ) is disposed inside or on the plastic liner. Drucktank (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselventil (3) der Ventilanordnung (1) innerhalb des von der Innenwand (8) umschlossenen Raumes liegt.Pressure tank ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the throttle valve ( 3 ) of the valve assembly ( 1 ) inside of the inner wall ( 8th ) enclosed space lies. Drucktank (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselventil (3) der Ventilanordnung (1) außerhalb des von der Innenwand (8) umschlossenen Raumes liegt, wobei eine Energieversorgung des Drosselventils (3) durch eine elektromagnetische Kopplung erfolgt.Pressure tank ( 10 ) according to one of the preceding claims 1 to 7, characterized in that the throttle valve ( 3 ) of the valve assembly ( 1 ) outside of the inner wall ( 8th ) enclosed space, wherein a power supply of the throttle valve ( 3 ) is effected by an electromagnetic coupling. Drucktank (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Zusatzventil (11), wobei das Zusatzventil (11) derart angeordnet ist, dass ein Fluid innerhalb des Drucktanks (10) zunächst das Drosselventil (3) und anschließend das Zusatzventil (11) durchfließen muss, um aus dem Drucktank (10) zu entweichen.Pressure tank ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized by an additional valve ( 11 ), whereby the additional valve ( 11 ) is arranged such that a fluid within the pressure tank ( 10 ) first the throttle valve ( 3 ) and then the additional valve ( 11 ) to flow out of the pressure tank ( 10 ) to escape.
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