Titel

Vorrichtung zur Temperaturdruckentlastung eines Brennstofftanks

Stand der Technik

Aus der Praxis ist es bekannt, dass wasserstoffbasierte Brennstoffzellen oder erdgasbasierte Verbrennungsmotoren in Fahrzeugen eingesetzt werden, um Kohlenstoff basierte Abgase zu reduzieren und gleichzeitig eine Betankungszeit im Vergleich zu batteriebetriebenen Fahrzeugen zu reduzieren. Die Speicherung von Wasserstoff oder Erdgas (Englisch "Compressed Natural Gas", CNG) im Fahrzeug ist allerdings aufgrund der geringen Dichte des Gases eine

Herausforderung. Zugehörige Brennstofftanks für die gasförmige Speicherung des Wasserstoffstoffs bestehen beispielsweise in der Regel aus Metall und stehen unter einen Druck zwischen 350 bar und 700 bar. Es können ebenfalls mehrere Brennstofftanks für Wasserstoff in einem Fahrzeug, beispielsweise Bussen, eingebaut werden, um eine größere Reichweite des Fahrzeugs zu ermöglichen. Gemäß der United Nations Normierung UNECE R Nr. 134 ist es vorgeschrieben, dass jeder Wasserstoff- Brennstofftank eine Schmelzsicherung (Englisch "thermally activated relief device, TPRD") aufweisen muss, die ein Bersten des Brennstofftanks bei hohem Druck bzw. Temperatur verhindern soll. Dieses Prinzip ist unter dem englischen Begriff "leak before burst" bekannt. Ein solches Bersten kann beispielsweise durch eine Temperaturerhöhung in dem oder nahe des Brennstofftanks über eine vorgegebene Schwelle, z. B. 105°C, entstehen, die mit einer Druckerhöhung im Brennstofftank verbunden ist. Die Schmelzsicherung soll sicherstellen, dass ein Abblasventil in einer Abblasleitung, die mit dem Brennstofftank verbunden ist, rechtzeitig öffnet, um den Brennstoff aus dem Brennstofftank freizugeben, damit eine Tankexplosion verhindert wird. Es ist ebenfalls in Deutschland vom Technischen Überwachungsverein (TÜV) vorgeschrieben, dass eine Schmelzsicherung an jeder Extremität jedes

Brennstofftanks vorgesehen ist, um die entgegengesetzten Enden der üblicherweise langgestreckt gebauten Brennstofftanks abzusichern. Solche Schmelzsicherungen stellen in der Regel hohe Kosten für das Fahrzeug dar und können beispielsweise keine Brände in einem Mittelbereich des Tanks detektieren.

Es besteht ein Bedürfnis, das Bersten eines Brennstofftanks auf einfache und kostengünstige Weise und mit hoher Sicherheit zu verhindern.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zur

Temperaturdruckentlastung eines Brennstofftanks vorgesehen, wobei die Vorrichtung eine wärmeleitende Leitung aufweist, die mit einem gasförmigen oder flüssigen Medium füllbar ist, wobei ein erstes Ende der Leitung mit einem druckgesteuerten Abblasventil, das in einer Abblasleitung zum Abblasen von Brennstoff aus dem Brennstofftank angeordnet ist, verbindbar ist, wobei die Vorrichtung so ausgelegt ist, dass die Vorrichtung, wenn ein Druck des Mediums in der Leitung größer als ein Druckschwellwert ist, das Abblasventil mit Druck beaufschlagt, so dass das Abblasventil öffnet, um den Brennstoff aus dem Brennstofftank in die Abblasleitung zu entleeren.

Um einen Brennstofftank, der beispielsweise mit gasförmigen Wasserstoff oder gasförmigen Erdgas (CNG) gefüllt sein kann, gegenüber einem Bersten zu sichern, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine, insbesondere dünne, wärmeleitende Leitung aufweisen, die mit einem gasförmigen oder flüssigen Medium füllbar ist. Ein erstes Ende der Leitung kann in einem eingebauten Zustand der Vorrichtung mit einem druckgesteuerten Abblasventil verbunden sein, so dass, wenn ein externer Wärmeeintrag (beispielsweise bei einem Brand) auf die Leitung einwirkt, ein Druck des Mediums in der Leitung größer als ein Druckschwellwert für Abblasventil wird, und sich das druckgesteuerte

Abblasventil durch die Druckeinwirkung öffnen kann. Dadurch kann der

Brennstoff aus dem Brennstofftank in die Abblasleitung entweichen, so dass der Druck in dem Brennstofftank wieder sinken kann. Es kann folglich das Bersten des Brennstofftanks auf sichere Weise verhindert werden, da das Abblasventil insbesondere bei langen Tanks auch dann ansprechen kann, wenn der externe Wärmeeintrag weit entfernt von einer Tankextremität auftreten kann. Ferner kann die Vorrichtung passiv, also stromlos, arbeiten, und es muss keine zusätzliche elektrische Ansteuerung des Abblasventils notwendig sein. Aufgrund der einfachen Bauweise der Vorrichtung kann diese kostengünstig realisiert sein.

Dabei kann die Leitung beispielsweise entlang des Brennstofftanks

(beispielsweise seitlich des Tanks, unter dem Tank oder über dem Tank) verlaufen und/oder sich entweder in dem Brennstofftank oder außerhalb des Brennstofftanks befinden. Alternativ kann die Leitung beispielsweise benachbart zur Batterie eines Fahrzeugs, dass die Vorrichtung aufweist, oder benachbart zu einer Fahrzeugkarosserie angeordnet sein, um das Abblasventil bereits frühzeitig auszulösen, bevor der Brennstofftank sich erwärmen kann. Die Leitung kann auch beabstandet von dem Brennstofftank angeordnet sein, so dass kein direkter Wärmeeintrag auf die Leitung wirken, aber die Vorrichtung dennoch bei einem Brand ansprechen kann. Ferner kann die Leitung in diesem Fall keine Wärme an den Brennstofftank verlieren, so dass die Temperaturerhöhung in der Leitung schneller registriert werden kann und die Ansprechzeiten der Vorrichtung kürzer werden können. Es ist ebenfalls möglich, dass die Leitung mit einem Abstand zur untersten Stelle des Brennstofftanks, also benachbart der Fahrbahn, angebracht ist, so dass die Wärmeeinwirkung von unten auf die Leitung besonders effektiv sein kann.

Es ist möglich, dass das Abblasventil an einem Ende der Abblasleitung angebracht ist, oder in anderen Worten, einen Abschluss der Abblasleitung bildet. Alternativ kann das Abblasventil an einer beliebigen Stelle entlang der Leitung vorgesehen sein. Das Abblasventil kann im Brennstofftank,

beispielsweise in einem Tankhals, angeordnet sein, so dass eine bruchsicheres Design gewährleistet sein. Es ist auch möglich, dass das Abblasventil direkt am Brennstofftank oder in der Nähe der Tanköffnung angeordnet ist.

Die Leitung kann aus einem wärmeleitfähigen Material, insbesondere Stahl, ausgebildet sein. Alternativ kann die Leitung aus Kunststoff gebildet sei, wenn das Medium beispielweise einen geringen Druck aufweist.

In einer Ausführungsform kann ein zweites Ende der Leitung druckdicht verschlossen sein, so dass eine besonders einfache Realisierung der

Vorrichtung bewirkt sein kann. Die einseitig offene Leitung kann dabei direkt an das Abblasventil angeschlossen sein. Ein Druck in der Leitung muss dabei beispielsweise im Normalfall, d.h. ohne den externen Wärmeeintrag, kleiner als der Druckschwellwert sein, bei dem das Abblasventil öffnen kann. Der Druckschwellwert kann dabei je nach Design des Abblasventils geeignet gewählt sein.

In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung mehrere wärmeleitende

Leitungen aufweisen, die jeweils mit einem gasförmigen oder flüssigen Medium befüllbar und jeweils separat mit dem Abblasventil verbunden sein können, und die Vorrichtung kann so ausgelegt sein, dass die Vorrichtung, wenn ein Druck des Mediums in zumindest einer der Leitungen größer als der Druckschwellwert ist, das Abblasventil mit Druck beaufschlagt, so dass das Abblasventil öffnet, um den Brennstoff aus den Brennstofftanks in die Abblasleitung zu entleeren. Dabei können beispielsweise die Leitungen mit einem gemeinsamen Behälter verbunden sein, der wiederum mit dem Abblasventil verbunden sein kann. Ein Druck in dem Behälter kann dabei im Brandfall dem Druckschwellwert entsprechen, bei dem das Abblasventil entsprechend öffnen kann. Es ist auch möglich, dass die Leitungen über entsprechende Rückschlagventile direkt oder über einen mit den Rückschlagventilen verbundenen gemeinsamen Behälter mit dem Abblasventil verbunden sind. Ein Druck in dem Behälter kann dabei im Brandfall dem höchsten Druck in den Leitungen entsprechen. In diesem Falle kann der Druckschwellwert dem Öffnungsdruck jedes Rückschlagventils entsprechen, bei deren Öffnung der Druck auf das Abblasventil (insbesondere bei kurzen Verbindungsleitungen zwischen den Rückschlagventilen und dem Behälter und/der zwischen dem Behälter und dem Abblasventil und/oder bei kleinen Volumen des Behälters) ebenfalls auf den Druckschwellwert ansteigen und das Abblasventil entsprechend öffnen kann. Durch diese Maßnahme kann eine frühzeitige Entleerung aller Brennstofftanks auch ohne direkte

Hitzeeinwirkung auf eine Teil dieser Brennstofftanks ermöglicht sein, so dass die Brand-Sicherung des Tanks verbessert wird. Die Vorrichtung kann ebenfalls besonders kostengünstig in das Fahrzeug integriert sein, da lediglich ein einziges Abblasventil und eine einzige Vorrichtung zur Temperaturdruckentlastung der Brennstofftanks vorgesehen sein kann.

Bei den zuletzt genannten beiden Ausführungsformen kann das Medium Gas, beispielsweise gasförmiger Wasserstoff, oder eine Flüssigkeit sein. Die

Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, kann dabei bei Wärmeeinwirkung

verdampfen und zu einer Druckerhöhung in der Leitung führen. Alternativ kann eine solche Flüssigkeit auswählt sein, die einen ausreichend großen thermischen Diffusionskoeffizienten und einen Ausdehnungsgradienten aufweist, damit sich der Druck in der Leitung bei thermischer Ausdehnung der Flüssigkeit erhöht und das Öffnen des Abblasventils ausgelöst werden kann. Eine solche Flüssigkeit kann beispielweise Quecksilber sein.

In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung ferner ein erstes Ventil und ein zweites Ventil aufweisen, die in (insbesondere verschiedenen) Endbereichen der Leitung angeordnet sind, und die Leitung kann mittels des ersten Ventils, wenn es geöffnet ist, mit dem Medium befüllbar sein, und mittels des zweiten Ventils, wenn es geöffnet ist, kann das benachbart zum zweiten Ventil anordbare Abblasventil mit Druck beaufschlagbar sein, so dass das Abblasventil

(insbesondere bei Überschreiten des Druckschwellwerts) öffnet, um den

Brennstoff aus dem Brennstofftank in die Abblasleitung zu entleeren. Der Druckschwellwert kann dem zweiten Ventil zugeordnet sein und dem

Öffnungsdruck des zweiten Ventils und gleichzeitig dem Öffnungsdruck des Abblasventils entsprechen. Diese Maßnahme kann bewirken, dass die Leitung stets, also während des Betriebs wiederholt, beispielsweise während der Betankung oder zu einem späteren Zeitpunkt, mit dem Medium befüllbar und somit auf eine definierte Mediumsmenge in der Leitung bzw. auf einen definierte Leitungstemperatur und einen definierten Leitungsdruck kalibrierbar ist, so dass ein sicherheitsbedingter Prüfungsbedarf hinsichtlich Dichtigkeit der Leitung und Druck des Mediums in der Leitung, wie er bei der oben beschriebenen, einseitig geöffneten Leitung bestehen kann, entfallen kann.

Das erste Ventil kann weit entfernt vom zweiten Ventil angeordnet sein.

Beispielsweise können beide Ventil an entgegengesetzten Enden des Tanks angeordnet sein, so dass an beiden Tankextremitäten ein Brand gleichermaßen detektiert werden kann.

In einer Ausführungsform ist das erste Ende der Leitung, zu dem benachbart oder an dem das zweite Ventil angeordnet sein kann, mit der Abblasleitung, die mit einer Zuführung für den Brennstofftank zwischen einem Absperrventil des Brennstofftanks, insbesondere einem Magnetabsperrventil, und dem

Brennstofftank verbunden ist, verbindbar. Ein Ende der Leitung kann dabei einen Endpunkt der Leitung bezeichnen. Im Falle, dass das zweite Ventil am Ende der Leitung angeordnet ist, kann das zweite Ventil direkt am Abblasventil aufsitzen und beide Ventile können gemeinsam ausgebildet sein. Dabei kann das

Magnetabsperrventil es ermöglichen, dass das Medium bei der Betankung des Brennstofftanks im stromlosen Zustand des Absperrventils in den Tank gelangen kann, aber das Medium lediglich bei einer Ansteuerung einer Spule im Magnetabsperrventil aus dem Tank austreten kann. Mittels dieser Maßnahme können das Abblasventil und das zweite Ventil (und, je nach Anordnung des ersten Ventils, auch erste Ventil) und optional das Absperrventil in einem gemeinsamen (Ventil-)Gehäuse besonders platzsparend und kostengünstig integriert werden.

Die Zuführung für den Brennstofftank kann dabei eine entsprechende

Zuführleitung aufweisen, die im Bereichs des Absperrventils eine

Brennstoffhochdruckleitung aufweisen kann.

In einer alternativen Ausführungsform kann das erste Ende der Leitung, zu dem benachbart oder an dem das zweite Ventil angeordnet sein kann, mit der Abblasleitung, die stromabwärts des Brennstofftanks vorgesehen ist, verbindbar sein. Eine Richtung des Mediumstroms kann dabei in Richtung von einer Zuführleitung zu dem Brennstofftank, durch den Brennstofftank und in Richtung der Abblasleitung an einem Tankausgang definiert sein. Dadurch kann eine Extremität des Brennstofftanks wirksam gesichert werden.

In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung eine Mehrzahl von zweiten Ventilen aufweisen, mittels denen, wenn sie geöffnet sind, ein entsprechendes benachbart zum jeweiligen zweiten Ventil anordbares Abblasventil mit Druck beaufschlagbar sein kann, so dass das jeweilige Abblasventil öffnet, um den Brennstoff aus dem jeweiligen zugeordneten Brennstofftank in die jeweilige Abblasleitung zu entleeren. Dabei kann lediglich ein erstes Ventil in der gemeinsamen Leitung vorgesehen sein, die in eine der Abblasleitungen mündet und sich aufgrund geeigneter Verzweigungen entlang der Brennstofftanks erstrecken kann. Auf diese Weise kann besonders kostengünstig eine Sicherung von mehreren Brennstofftanks gleichzeitig gewährleistet werden, die alle gleichzeitig entleert werden können.

In einer Ausführungsform kann sich die Leitung entlang einer Mehrzahl von Brennstofftanks erstrecken, so dass mit nur einem ersten und zweiten Ventil besonders kostengünstig eine Sicherung von mehreren Brennstofftanks und insbesondere aller Tankextremitäten ermöglicht sein kann. In diesem Fall kann nur eine Abblasleitung mit einem Abblasventil und/oder nur ein Absperrventil in einer für alle Brennstofftanks gemeinsamen Zuführleitung vorgesehen sein. Alle Ventile können dann in einem gemeinsamen (Ventil-)Gehäuse integriert sein, sofern die Abblasleitung aus einer Zuführleitung für dem Brennstofftank zwischen dem Brennstofftank und dem Absperrventil abzweigen kann.

Es ist auch möglich, dass eine Mehrzahl von Brennstofftanks mit zugeordneten Abblasleitungen und druckgesteuerten Abblasventilen vorgesehen sind, wobei pro Brennstofftank eine separate Vorrichtung vorgesehen ist, so dass die

Brennstofftanks einzeln entleert werden können. Dadurch kann eine

kostengünstige Sicherung mehrerer Brennstofftanks erreicht werden, da jede der Vorrichtungen mit gleichen Ventilen und Leitungen einheitlich ausgestaltet sein kann.

In einer Ausführungsform kann ein zweites Ende der Leitung, zu dem benachbart das erste Ventil angeordnet ist, mit der Abblasleitung, die insbesondere aus einer (Brennstoff-) Hochdruckleitung zwischen einem Absperrventil (beispielsweise einem Magnetabsperrventil) für den Brennstofftank und dem Brennstofftank abzweigt oder stromabwärts des Brennstofftanks vorgesehen ist, oder mit dem Brennstofftank, oder mit einer Brennstoffmitteldruckleitung, die sich insbesondere stromaufwärts des Absperrventils und der Brennstoffhochdruckleitung, die wiederum stromaufwärts des Absperrventils angeordnet sein kann, befinden kann, oder mit einer Brennstoffniederdruckleitung, die insbesondere

stromaufwärts des Absperrventils und der Brennstoffhochdruckleitung (und insbesondere stromaufwärts der Brennstoffmitteldruckleitung) angeordnet sein kann, oder mit der Brennstoffhochdruckleitung stromaufwärts des Absperrventils verbindbar sein. Die Brennstoffhochdruck-, Brennstoffniederdruck- und

Brennstoffmitteldruckleitung können Teil der Brennstoffzuführleitung für den Brennstofftank sein. Im Falle, dass die Abblasleitung zwischen dem Absperrventil und dem Brennstofftank, also in der Zuführleitung zum Brennstofftank, angeordnet ist, können das erste und zweite Ventil sowie optional das

Absperrventil und optional das Abblasventil platzsparend und kostengünstig in einem gemeinsamen (Ventil-)Gehäuse integriert sein. Im Falle, dass die

Abblasleitung stromabwärts des Brennstofftanks angeordnet ist, kann die Leitung besonders kurz gestaltet werden. Bei der Verbindung der Leitung mit der Brennstoffmitteldruck- bzw. der Brennstoffniederdruckleitung kann eine

Wandstärke der Leitung dünner als bei der Verbindung der Leitung mit der Brennstoffhochdruckleitung sein, was zu einer Kostenreduzierung der

Vorrichtung beitragen kann. Ferner kann in diesen Fällen eine Wärmekapazität der Leitung geringer sein, so dass die Vorrichtung ein schnelleres

Ansprechverhalten im Brandfall und sicherere Detektion des Brands ermöglichen kann. Während die Leitung bei einer Verbindung der Leitung mit der Zuführung (bzw. der Zuführleitung) oder der Brennstoffhochdruckleitung während des Betankungsvorgangs mit Brennstoff befüllbar und auf einen Druck- und

Temperaturwert kalibrierbar sein kann, kann die Leitung bei einer Verbindung der Leitung mit der Brennstoffmitteldruckleitung bzw. der

Brennstoffniederdruckleitung nach der Betankung, also während eines Betriebs zur Detektion eines Brands, mit Brennstoff befüllbar und auf einen Druck- und Temperaturwert kalibrierbar sein.

Die Brennstoffhochdruckleitung kann einen Druck von größer als ca. 700 bar aufweisen. Die Brennstoffmitteldruckleitung kann einen Druck von größer als ca. 10 bar und kleiner als ca. 30 bar aufweisen. Die Brennstoffniederdruckleitung kann einen Druck von kleiner als ca. 4 bar aufweisen.

In einer Ausführungsform kann ein zweites Ende der Leitung, zu dem benachbart das erste Ventil angeordnet ist, mit einer Kühlmittelleitung (insbesondere einer Kühlmittelniederdruckleitung), also in einem Niederdruckbereich, oder einer Luftniederdruckleitung verbindbar sein, so dass auch andere Medien als

Wasserstoff oder CNG besonders einfach zur Sicherung des Brennstofftanks, der insbesondere als Wasserstoffbrennstofftank ausgebildet sein kann, verwendet werden können. Die Leitung kann dann entsprechend einen

Niederdruck (kleiner als ca. 3 bar) aufweisen. Bei diesen Maßnahmen kann eine Wandstärke der Leitung dünn ausgebildet sein, was zu einer Kostenreduzierung der Vorrichtung beitragen kann. Ferner kann eine Wärmekapazität der Leitung gering sein, so dass die Vorrichtung ein schnelles Ansprechverhalten im

Brandfall und sichere Detektion des Brands ermöglichen kann. Die Leitung kann auch aus einem kostengünstigen Material, beispielsweise Kunststoff , anstelle des Stahls hergestellt sein. Die Kalibrierung der Leitungen kann beispielsweise beim Volllastpunkt erfolgen, bei dem der Druck in der Regel am höchsten ist. Die Verwendung von Niederdruck in der Leitung kann eine Sicherheit der Vorrichtung erhöhen. Ferner kann eine Verwendung von Luft oder Kühlmittel eine

Designflexibilität der Vorrichtung gewährleisten.

Die Verbindung des zweiten Endes der Leitung mit der Luftniederdruckleitung kann insbesondere, in Fließrichtung der Luft gesehen, stromabwärts eines Wärmetausches, der in dem Luftkreislauf vorgesehen sein kann, vorgesehen sein, da die Luft dann temperiert sein kann. ln einer Ausführungsform können das erste Ventil und das zweite Ventil als Rückschlagventil ausgebildet sein, so dass eine besonders kostengünstige Realisierung der Vorrichtung ermöglicht sein kann. Ein erster Druckschwellwert, bei dem das erste Rückschlagventil öffnen kann, muss dabei beispielsweise kleiner als ein zweiter Druckschwellwert sein, bei dem das zweite

Rückschlagventil öffnen kann.

Im Falle der Verbindung der Leitung mit der Brennstoffhochdruckleitung kann der erste Druckschwellwert ca. 850 bar und der zweite Druckschwellwert ca. 970 bar betragen. Im Falle der Verbindung der Leitung mit der

Brennstoffmitteldruckleitung kann der erste Druckschwellwert auch ca. 20 bar und der zweite Druckschwellwert ca. 23 bar betragen. Im Falle der Verbindung der Leitung mit der Brennstoffniederdruckleitung kann der erste

Druckschwellwert ca. 3,7 bar und der zweite Druckschwellwert ca. 4,7 bar betragen, so dass kostengünstige Niederdruck- Rückschlagventile verwendbar sein können. Im Falle, dass das Medium Luft ist, kann der erste

Druckschwellwert 3,0 bar und der zweite Druckschwellwert 3,2 bar betragen. Im Falle, dass das Medium Kühlmittel ist, kann der erste Druckschwellwert 2,5 bar und der zweite Druckschwellwert 2,9 bar betragen.

In einer alternativen Ausführungsform kann das erste Ventil als Absperrventil, insbesondere als Magnetabsperrventil, und das zweite Ventil als

Rückschlagventil ausgebildet sein. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass der Druck in der Leitung nicht höher als der normale Systemdruck des Mediums sein muss. Diese Maßnahme kann insbesondere mit der Verbindung der Leitung mit der Luftniederdruckleitung kombinierbar sein. Es ist auch möglich, dass diese Maßnahme bei Vorrichtungen, die auf anderen Medium als Luft, also auf beispielsweise Brennstoff oder Kühlmittel, basieren, anwendbar ist. Diese Maßnahme kann ebenfalls eine kostengünstige Realisierung der Vorrichtung darstellen, da ein Niederdruck- Rückschlagventil verwendet wird.

In einer Ausführungsform kann eine Temperatur des in die Leitung zu füllenden Mediums anpassbar sein. Diese Maßnahme kann insbesondere bei einen Medium in Form von Luft oder Kühlmittel vorgesehen sein.

Gemäß einem zweiten Aspekt ist ein Wasserstoff- Brennstoffzellensystem mit der Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt und einen Wasserstofftank vorgesehen. Gemäß einem driten Aspekt ist ein Fahrzeug vorgesehen, dass einen

Brennstofftank und die Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt aufweist. Der Brennstofftank kann ein Wasserstofftank sein, und optional kann das Fahrzeug das Wasserstoff- Brennstoffzellensystem gemäß dem zweiten Aspekt aufweisen. Alternativ kann der Brennstofftank ein CNG-Tank sein.

Gemäß einem vierten Aspekt ist ein Verfahren zum (insbesondere aktiven) Kalibrieren der Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt vorgesehen, wobei das Verfahren die Schrite Einstellen (insbesondere Erhöhen) eines Drucks zum Kalibrieren der Leitung und Öffnen und Schließen des ersten Ventils aufweist, während das zweite Ventil geschlossen ist. Dadurch kann der Druck in der Leitung eingestellt werden, indem nach Öffnen des ersten Ventils ein

herrschender Systemdruck auch in der Leitung vorhanden sein kann. Die geeignete Ansteuerung des ersten Ventils kann dabei in Falle des als

Absperrventils ausgebildeten ersten Ventils aktiv durchgeführt werden.

In einer Ausführungsform weist das Verfahren ferner den Schrit (aktives) Einstellen einer Temperatur des Mediums auf. Dadurch kann insbesondere bei falscher Kalibrierungstemperatur des Mediums dieses auf die eine geeignete Temperatur gebracht werden, so dass die Kalibrierung dennoch durchgeführt werden kann. Die Temperatureinstellung kann beispielsweise eine

Temperaturerhöhung sein und/oder sie kann vor der Druckeinstellung

durchgeführt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 schematisch ein Fahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem und einer Vorrichtung zur Temperaturdruckentlastung eines Wasserstofftanks;

Figur 2 bis 9 schematisch Ausführungsbeispiele der Vorrichtung in Figur 1;

Figur 10 schematisch einen Druckverlauf während eines Betankungsvorgang und einen Brands im Betrieb der Vorrichtung in Figuren 4 bis 9; Figur 11 bis 16 schematisch weitere Ausführungsbeispiel der Vorrichtung in Figur 1; und

Figur 17 schematisch ein Ablauf eines Verfahrens zum Kalibrieren der

Vorrichtung in Figuren 13 bis 15 und insbesondere zur Anpassung einer

Temperatur des Mediums in der Vorrichtung in Figuren 13 bis 15.

Ausführungsformen der Erfindung

Gleiche oder ähnliche Bauteile oder Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.

In Figur 1 ist ein Fahrzeug 2 dargestellt, das mittels eines

Brennstoffzellensystems 4 betreibbar ist. Einer oder mehreren Brennstoffzellen 6 ist Wasserstoff aus einem als Wasserstofftank ausgebildeten Brennstofftank 8 des Brennstoffzellensystems 4 zuführbar. Die Brennstoffzellen 6 erzeugen Energie, die mittels einer Leitungselektronik 10 zum Antrieb eines Motors 12 verwendbar ist. Der Brennstofftank 8 weist eine Hochdruckzuführleitung 14 und eine Abblasleitung 16 auf, in der ein druckgesteuertes Abblasventil 18

angeordnet ist. Um ein Bersten des Brennstofftanks 8, beispielsweise im Falle eines Feuers in der Nähe des Brennstofftanks 8, zu verhindern, ist eine schematisch als Block dargestellte Vorrichtung 20 zur

Temperaturdruckentlastung des Wasserstofftanks 8 vorgesehen.

In einem in Figur 2 in Seitenansicht (obere Figur) und in Draufsicht von unten (untere Figur) gezeigten, ersten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 20a-20d weist diese eine wärmeleitende Leitung 22a-22d auf, die mit einem gasförmigen oder flüssigen Medium befüllbar ist. Dieses Medium kann beispielsweise

Wasserstoff, Luft oder eine Flüssigkeit sein. Ein erstes Ende 24a-24d der Leitung 22a-22d ist über das Abblasventil 18a-18d mit der Abblasleitung 16a-16d verbunden. Ein zweites Ende 25a-25d der Leitung 22a-22d ist luftdicht verschlossen. Die Leitung 22a-22d erstreckt sich entlang der gesamten Länge des Brennstofftanks 8a-8d benachbart zu einem Fahrbahnboden an einer Unterseite eines als LKW ausgebildeten Fahrzeugs 2. Sofern das Fahrzeug 2, wie dargestellt, mehrere Brennstofftanks 8a-8d aufweist, ist jeder dieser

Brennstofftanks 8a-8d mit einer gleichen Vorrichtung 20a-20d ausgestattet. In einem zweiten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 20, die in Figur 3 in Draufsicht von unten gezeigt ist, ist die Vorrichtung 20 für mehrere

Brennstofftanks 8a-8d vorgesehen und weist pro Brennstofftank 8a-8d eine Leitung 22a-22d auf, die jeweils in einen gemeinsamen Behälter 28 münden, der über das Abblasventil 18 mit der Abblasleitung 16 verbunden ist. Jede der Leitungen 22a-22d erstreckt sich entlang der gesamten Länge des zugeordneten Brennstofftanks 8a-8d.

In einem Betrieb der in Figuren 2, 3 gezeigten Vorrichtung 20 dehnt sich das Medium in der Leitung 22 aus, wenn ein Wärmeeintrag, beispielsweise in Form eines Feuers, die Leitung 22 erwärmt. Dadurch erhöht sich der Druck in der Leitung 22 bis über einen Druckschwellwert, der etwa 870 bar beträgt, und das Abblasventil 18 wird mit diesem Druck von 870 bar beaufschlagt. Im Falle von Figur 3 steigt der Druck in dem Behälter 28 auch über den Druckschwellwert an, bis sich das Abblasventil 18 öffnet. Dadurch öffnet sich das Abblasventil 18 und der im Brennstofftank 8 gespeicherte Wasserstoff entweicht über die

Abblasleitung 16.

Bei dem in Figur 4 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 20 ist ein erstes Ende 24 einer wärmeleitenden und mit Wasserstoff befüllten Leitung 22 mit einem Abblasventil 18 in einer Abblasleitung 16 verbunden und ein zweites Ende 25 der Leitung 22 ist stromaufwärts des Abblasventils 18 mit der Abblasleitung 16 verbunden, die aus einem Tankende 30 des Brennstofftanks 8 austritt. Ein Magnetabsperrventil 32 dichtet eine Hochdruckleitung 34, die Teil der Zuführleitung 14 ist, von einem weiteren Tankende 36, das dem Tankende 30 gegenüberliegt, ab. Die Leitung 22 ist U-förmig ausgebildet, kann aber auch eine andere Form aufweisen. Die Leitung 22 weist ein erstes Rückschlagventil 38 auf, das in einen Endbereich 40 der Leitung 22 angeordnet ist, das in die

Abblasleitung 16 stromaufwärts des Abblasventils 18 mündet. Ein zweites Rückschlagventil 44 ist in einem zweiten Endbereich 46 der Leitung 22 angeordnet, das mit dem Abblasventil 18 verbunden ist.

Bei einem in Figur 5 gezeigten vierten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 20 tritt eine wärmeleitende Leitung 22 aus einem Tankende 30 aus, das der

Hochdruckleitung 34 gegenüberliegt, und erstreckt sich entlang der gesamten Länge des Brennstofftanks 8 zurück zu einem Tankende 36. Damit kann ein Brand entlang des Tanks 8 detektiert werden. Eine L-förmige Verzweigung der Leitung 22 mündet über ein Absperrventil 18 in eine Abblasleitung 16. Die Abblasleitung 16 ist zwischen einem Magnetabsperrventil 32 in der

Hochdruckleitung 34 und dem Tankende 36 angeordnet. Ein erstes

Rückschlagventil 38 befindet sich an einem Ende 25 der Leitung 22 und sitzt direkt am Tankende 30 auf. Ein zweites Rückschlagventil 44 ist in einem

Endbereich 46 der Leitung 22 benachbart zum Absperrventil 18 angeordnet. Die Leitung 22 weist jeweils Biegungen um 90 Grad auf, so dass die Vorrichtung 20 besonders kompakt ausgebildet ist. Die Leitung 22 kann auch unter anderen Winkeln gebogen sein. Die Leitung 22 kann beispielsweise unterhalb des Tanks 8 in Richtung zur Fahrbahn angeordnet sein. Das Magnetabsperrventil 32, das zweite Rückschlagventil 44 und das Abblasventil 18 können in einem

gemeinsamen Ventilgehäuse integriert sein.

Ein in Figur 6 gezeigtes fünftes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 20 ist ähnlich zu der Vorrichtung 20 in Figur 5 ausgebildet. Allerdings mündet eine Leitung 22 in die Abblasleitung 16 stromaufwärts des Abblasventils 18 und ist nicht mit einem Tankende 30 verbunden. Das erste Rückschlagventil 38 ist benachbart der Mündung der Leitung 22 in die Abblasleitung 16 vorgesehen. Das erste Rückschlagventil 38 kann auch in dem mit Bezug auf Figur 5

beschriebenen Ventilgehäuse integriert sein.

In Figur 7 sind eine Mehrzahl von Brennstofftanks 8 gezeigt, die jeweils mit einer Vorrichtung 20, die wie die Vorrichtung 20 in Figur 6 ausgebildet sind, versehen sind. Der Übersichthalber ist nur eine Vorrichtung 20 und nur ein Tank 8 mit Bezugszeichen versehen. Jeder der Brennstofftanks 8a-8c ist einzeln im

Brandfall entleerbar. Die Ventile 38, 44 und die Leitungen 22 sind jeweils gleich ausgebildet, so dass die Vorrichtungen 20 somit kostengünstig produziert sind.

Bei dem in Figur 8 gezeigten sechsten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 20 ist für jeden Brennstofftank 8a-8c eine Abblasleitung 16a-16c vorgesehen, die zwischen einem Magnetabsperrventil 32a-32c und einem Tankende 36a-36c aus der Hochdruckleitung 34a-34c abzweigt. Eine einzige Leitung 22 ist gitterförmig ausgebildet und erstreckt sich entlang der gesamten Länge aller Brennstofftanks 8a-8c. Die Leitung 22 ist mit einem Ende 25 mit der Abblasleitung 16a eines ersten Brennstofftanks 8 verbunden. Weitere Enden 24a-24c der Leitung 22 sind jeweils mit einem Abblasventil 18a-18c in der zugeordneten Abblasleitung 16a- 16c verbunden. Ein erstes Rückschlagventil 38 ist in einem Endbereich 40 der Leitung 22 benachbart einer Mündung der Leitung 22 in die Abblasleitung 16a vorgesehen. Pro Brennstofftank 8a-8c ist jeweils ein zweites Rückschlagventil 44a-44c vorgesehen, das in Endbereichen 46a-46c der Leitung 22 benachbart zu dem jeweils zugeordneten Abblasventil 18a-18c abgeordnet ist.

In einem in Figur 9 gezeigten siebten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 20 ist jeder von Brennstofftanks 8a-8c mit einer gemeinsamen Hochdruckzuführleitung 34 verbunden, die über ein einziges Magnetabsperrventil 32 befüllbar sind. Eine Leitung 22 zweigt aus der Hochdruckleitung 34 benachbart zu einem Tankende 36 eines der Tanks 8a-8c ab und mündet in eine Abblasleitung 16, die auch aus der Hochdruckleitung 34 zwischen dem Magnetabsperrventil 18 und dem

Tankende 36 abzweigt. Die Leitung 22 ist verzweigt ausgebildet und erstreckt sich entlang jedes Brennstofftanks 8a-8c und verbindet diese miteinander. Ein zweites Ende 24 der Leitung 22 ist mit dem Abblasventil 18 verbunden, das in der Abblasleitung 16 vorgesehen ist, die aus der Hochdruckzuführleitung 34 stromabwärts des Magnetabsperrventils 32 abzweigt. Ein erstes

Rückschlageventil 38 ist benachbart dem Tankende 36 in der Leitung 22 angeordnet. Ein zweites Rückschlagventil 44 sitzt benachbart dem Abblasventil 18 in einem Endbereich 46 der Leitung 22. Das erste Rückschlagventil 38 kann anstelle benachbart zum Tankende 36 benachbart der Abzweigung der

Abblasleitung 16 aus der Zuführleitung 34 vorgesehen sein, so dass dann alle Ventile 18, 32, 38, 44 in einem Ventilgehäuse integriert sein können.

Bei den in Figuren 4 bis 9 gezeigten Ausführungsbeispielen beträgt der

Druckschwellwert P_l, also der Öffnungsdruck, für das erste Rückschlagventil 38 ca. 850 bar und der Druckschwellwert P_2, also der Öffnungsdruck, für das zweite Rückschlagventil 44 ca. 970 bar.

Figur 10 stellt den zeitlichen Verlauf des Drucks P in Abhängigkeit einer Zeit t während eines Betankungsvorgangs (oberes Diagramm) sowie eines Brandes (unteres Diagramm) für die in Figur 4 bis 9 gezeigten Ausführungsbeispielen der Vorrichtung 20 dar. Bei der Betankung erwärmt sich der Wasserstoff auf Grund seiner Expansion bis auf 85°C auf, und in dem Betankungsvorgang wird das Absperrventil 32 überdrückt und von der Tankstelle derart geregelt, dass der Wasserstoffdruck P im Brennstofftank 8 bis auf ca. 870 bar ansteigt. Kurve B zeigt schematisch die Betankungsdauer. Der Druck von 870 bar entspricht einem Druck von 700 bar bei 20°C, der sich nach Abkühlung des Tankinhalts einstellt. Wird der Druckschwel Iwert P_1 des ersten Rückschlagventils 38 erreicht, der bei 850 bar liegt, öffnet das erste Rückschlagventil 38, so die Leitung 22 zwischen dem Rückschlagventil 38 und dem zweiten Rückschlagventil 44 mit Wasserstoff befüllt wird. Eine Kurve RS1 zeigt schematisch das Öffnungs- und

Schließverhalten des Rückschlagventils 38. Dabei ist das zweite

Rückschlagventil 44 geschlossen, dessen Druckwellwert P_2 für ein Öffnen größer als 870 bar ist. Dadurch wird die Wasserstoffmenge in der Leitung 22 zwischen den beiden Rückschlagventilen 38, 44 auf den hohen Druck verdichtet. Während des Abkühlens des Tankinhalts und der entsprechenden Reduzierung des Drucks P_1 wird das erste Rückschlagventil 38 geschlossen. Die

Temperatur T in der Leitung 22 beim Schließen des ersten Rückschlageventils 38 gleicht dann der Tanktemperatur bei diesem Schließdruck P_l, die sich aus der idealen Gasgleichung berechnen lässt, da der Druck des gefüllten

Brennstofftanks bei 20°C, wie zuvor beschrieben, 70 MPa beträgt:

293,15 K/ 70 MPa = T / P_l = V / (n*R).

Für einen Druckschwellwert P_1 von 850 bar beträgt die Temperatur T folglich gemäß der idealen Gasgleichung 82,8°C. Das erste Rückschlagventil 38 stellt somit sicher, dass der Druck in der Leitung 22 immer auf diesen Wert kalibriert ist.

Die Leitung 22 umschließt auch eine bekannte Gasmenge. Eine externe

Nachfüllung der Leitung 22 ist nicht erforderlich, da eventuelle Leckmengen wieder bei der Betankung aufgefüllt werden können. Die Wasserstoffmenge in der Leitung 22 lässt sich aus dem Leitungsvolumen, dem Druckschwellwert P_1 des ersten Rückschlagventils 38 sowie der oben genannten Temperatur T berechnen, und ist eine konstante Größe.

Der Druckschwellwert P_2 des zweiten Rückschlagventils 44 kann in ähnlicher Art und Weise berechnet werden. Soll das zweite Rückschlagventil 44 bei z. B. bei 105°C geöffnet werden, was der bekannten Auslösetemperatur für

Schmelzsicherungen für Wasserstofftanks entspricht, beträgt der

Druckschwellwert P_2 = 969 bar.

Wie im unteren Diagramm von Figur 10 gezeigt, variiert der Druck P in der Leitung 22 zwischen dem ersten Rückschlagventil 38 und dem zweiten

Rückschlagventil 44 im Normalbetrieb gemäß der Umgebungstemperatur, z. B. zwischen 580 bar (für -30°C) und 830 bar (für 50°C). Bei einem Brand heizt sich die Leitung 22 und der Wasserstoff in ihr so auf, dass der Druckschwellwert P_2 des zweiten Rückschlagventils 44 überschritten wird und sich das zweite Rückschlagventil 44 öffnet. Eine Kurve RS2 zeigt das Öffnungs-und

Schließverhalten des Rückschlagventils 44. Das Abblasventil 18 bleibt so lange offen, bis der Druck in der dünnen Leitung 22 den Druckschwellwert P_2 wieder unterschreitet, d. h. bis die Temperatur der Leitung 22 absinkt. Dies tritt erst ein, wenn der Brand gelöscht worden ist, und der Brennstofftank 8 abgekühlt ist.

In einem Betrieb der Vorrichtung 22 öffnet sich das erste Rückschlagventil 38 während eines Betankungsvorgangs des Brennstofftanks 8 aufgrund der ansteigenden Temperatur, während das zweite Rückschlagventil 44 geschlossen ist. Auf diese Weise wird die Leitung 22 mit einer konstanten bekannten Menge an Wasserstoff gefüllt. Danach wird das erste Rückschlagventil 38 aufgrund absinkender Temperatur während des oder nach dem Betankungsvorgang geschlossen. Zu einem späteren Zeitpunkt erhöht sich der Druck in der dünnen Leitung 22 durch einen lokalen Wärmeeintrag, z. B. durch einen Brand. Der lokale Wärmeintrag kann z. B. größer als 85°C über 850 bar hinaus sein. Das zweite Rückschlagventil 44 weist einen Druckschwel Iwert P_2 größer als 900 bar, hier ca. 970 bar, auf. Erst wenn eine Temperatur in der Leitung 22 größer als 100°C (z.B. 105°C) ist, wird das zweite Rückschlagventil 44 ausgelöst, durch die Druckeinwirkung wird das Abblasventil 18 geöffnet und der Brennstofftank 8 wird in Richtung Abblasleitung 16 geöffnet. Der Wasserstoff kann durch die

Abblasleitung 16 aus dem Brennstofftank 8 entweichen.

Figur 11 zeigt ein achtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 20, die einem Brennstoffzellensystem 4 zugeordnet ist. Die Vorrichtung 20 ist ähnlich zu der Vorrichtung 20 in Figur 4 ausgebildet, allerdings ist ein zweites Ende 25 einer Leitung 22 mit einer Wasserstoff-Mitteldruckleitung 50 verbunden. Diese ist in dem Brennstoffzellensystem 4 zwischen einem Wasserstoff- Injektor 52 und einem Druckminderer 54 angeordnet, der wiederum mittels der Hochdruckleitung 34 mit dem Magnetabsperrventil 32 verbunden ist. Die Leitung 50 ist ebenfalls Teil der Zuführleitung 14. Der Druck in der Leitung 22 liegt im Bereich von 20 bar. Der Druckschwellwert des ersten Rückschlagventils 38 und des zweiten

Rückschlagventils 44 müssen ähnlich wie in Figuren 4 bis 9 gemäß den

Betankungsdrücken ausgewählt werden und betragen 20 bzw. 23 bar. Ein Betrieb der Vorrichtung 20 ist ähnlich zum Betrieb der Vorrichtungen 20 in Figuren 4 bis 9. Allerdings findet der Kalibrierungsvorgang der Leitung 22 im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen in Figuren 4 bis 9 nicht während der Betankung, sondern erst nach der Betankung statt, da das Tankabsperrventil 32 erst im Normalbetrieb geöffnet wird. Das in Figur 12 gezeigte neunte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 20 ist ähnlich zu der Vorrichtung 20 in Figur 11 ausgebildet, allerdings ist ein Ende 25 einer Leitung 20, in der ein erstes Rückschlagventil 38 vorgesehen ist, mit einer Wasserstoff-Niederdruckleitung 56 verbunden, die zwischen den Brennstoffzellen 6 und einem Wasserstoff-Injektor 52 vorgesehen ist. Die Leitung 56 ist ebenfalls Teil der Zuführleitung 14. Die Leitung 20 und die Ventile 38, 44 sind einem Druck, der viel kleiner als 5 bar ist, ausgesetzt. Das erste Rückschlagventil 38 hat einen Druckschwellwert P_1 von 3,7 bar und dient dazu, die Leitung 20 zwischen dem ersten Rückschlagventil 38 und dem zweiten Rückschlagventil 44 mit Wasserstoff zu befüllen, um dadurch die Leitung 22 zu kalibrieren. Dadurch enthält die Leitung 20 eine bekannte Gasmenge. Eine externe Nachfüllung ist nicht erforderlich, da eventuelle Leckmengen während des Betriebs wieder aufgefüllt werden. Der Druck P_1 wird oberhalb des maximalen Betriebsdrucks von 3,5 bar gewählt, so dass das Ventil 38 nur zur Befüllung der Leitung 22 öffnet. Dieser Druck wird nur bei einem Kalibrierungsvorgang erreicht. Das zweite Rückschlagventil 44 weist einen Druckschwel Iwert P_2 von 4,7 bar auf, der mittels der idealen Gasgleichung für eine Kalibrierungstemperatur T=20°C des ersten Rückschlagventils 38 bei einem Auslösen des zweiten

Rückschlagventils 44 bei einer Temperatur T_Abblasen von größer als 105°C ausgerechnet werden kann, bei der das Öffnen des Abblasventils 18 erreicht werden soll:

T / P_1 = T_Abblasen / P_2 = V / (N*R)

293,15 / 0,37 MPa = T_Abblasen / P_2, also

P_2 = 0,47 MPa.

Das in Figur 13 gezeigte zehnte Ausführungsbeispiel ist ähnlich zu dem

Ausführungsbeispiel in Figur 12 ausgebildet, allerdings ist ein Ende 25 einer Leitung 22 mit einer Kühlmittelleitung 58 verbunden. Der Druck des Kühlmittels und somit in der Leitung 22 beträgt 2,5 bar. Die Druckschwellwerte betragen bei einer Kalibrierungstemperatur von T=50°C=323,15K und einer Abblastemperatur T_Abblasen=105°C=378,15K dabei P_l=2,5 bar bzw. P_2=2,9 bar.

Das in Figur 14 gezeigte elfte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 20 ist ähnlich zu der Vorrichtung in Figur 13 ausgebildet, allerdings ist das Ende 25 der Leitung 22 mit einer Luft- Niederdruckleitung 60, insbesondere stromabwärts eines Wärmetauschers 61, verbunden, die in einem Luftkreislauf 62 vorgesehen ist.

Das Druckniveau in der Luft-Niederdruckleitung 60 und somit in der Leitung 22 beträgt ca. 3 bar. Wie in Figur 15 gezeigt, kann in dem zu Figur 14 ähnlichen Ausführungsbeispiel an Stelle des ersten Rückschlagventils 38 ein Absperrventil 64 vorgesehen sein. Die Druckschwellwerte betragen bei einer

Kalibrierungstemperatur von T=80°C=353,15K und einer Abblastemperatur T_Abblasen=105°C=378,15K dabei P_l=3 bar bzw. P_2=3,2 bar.

Die Berechnung des Drucks P_2 für die in Figuren 13 bis 15 gezeigten

Ausführungsbeispiel erfolgt analog zu dem in Figur 12 gezeigten

Ausführungsbeispiel.

Die in Figur 16 gezeigte Vorrichtung 20 gemäß einem zwölften

Ausführungsbeispiel ist ähnlich zu der Vorrichtung 20 in Figur 12 ausgebildet, allerdings erstreckt sich die Leitung 22 entlang der gesamten Tanklänge und unter dem Tank 8, so dass die Leitung 22 L-förmig ausgebildet ist. Das

Rückschlagventil 44 und das Abblasventil 18 können in einem gemeinsamen Ventilgehäuse untergebracht sein.

Ein Betrieb der Vorrichtung 20 in Figuren 12 bis 16 ist ähnlich zum Betrieb der Vorrichtungen in Figuren 4 bis 9. Der Kalibrierungsvorgang verläuft allerdings unterschiedlich, und muss regelmäßig während des Betriebs realisiert werden, z. B. einmal pro Fahrt, und er wird aktiv angetriggert. Wird der Kalibrierungsvorgang während des Normalbetriebs gestartet, wird die Temperatur des entsprechenden Mediums in der Leitung 22 mit dem Kalibrierungsbereich abgeglichen, z. B. 20°C für Wasserstoff, 80°C für Luft, und 50°C für das Kühlmittel. Falls die Temperatur innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, z. B. plus/minus 1 Kelvin Unterschied, wird der Druck über den Druckschwellwert P_1 des ersten Rückschlagventils 38 erhöht. Für den Wasserstoff erfolgt es einfach über die Ansteuerung eines Regelventils des Wasserstoff-Injektors 52. Im Falle der Luft müssen

Luftverdichter 65 und gegebenenfalls eine Luft-Drossel entsprechend

angesteuert werden, und im Falle des Kühlmittels muss die Kühlmittelpumpe 66 entsprechend angesteuert werden. Wird der Druckschwel Iwert P_1 des ersten Rückschlagventils 38 überschritten bzw. wird das Absperrventil 64 in Figur 15 (wobei der Druck P_1 von z.B. 3 bar eingestellt wurde) geöffnet, wird die Leitung 22 mit dem komprimierten Medium gefüllt bzw. aufgefüllt, und der

Kalibrierungsvorgang ist abgeschlossen. Das erste Rückschlagventil 38 bzw. das Absperrventil 64 wird wieder geschlossen.

Im Falle, dass die Temperatur des Mediums nicht geeignet für die Kalibrierung ist und sie geändert werden kann, wird sie entsprechend vor der Befüllung der Leitung 22 angepasst. Figur 17 zeigt ein entsprechendes Verfahren zum

Kalibrieren der Vorrichtung 20 und insbesondere zur Anpassung der Temperatur des Mediums in der Leitung 22. In einem ersten Schritt S1 wird die Kalibrierung des Drucks in der Leitung 22 gestartet. In einem nächsten Schritt S2 wird bestimmt, ob die Temperatur innerhalb des gewünschten Temperaturbereichs ist. Ist dies nicht der Fall, wird in einem Schritt S3 bestimmt, ob die Temperatur geändert werden kann. Ist dies der Fall, wird in einem Schritt S4 die

Mediumstemperatur erhöht und das Verfahren verzweigt zurück zum Schritt S2. Ist ein Ergebnis der Entscheidung in dem Schritt S3 negativ, endet das Verfahren mit dem Schritt S5. Ist ein Ergebnis der Entscheidung in dem Schritt S2 positiv, wird in einem Schritt S6 der Druck in der Leitung 22 im Falle des ersten

Rückschlagventils 38 über den normalen Mediumsdruck erhöht bzw. im Falle des Absperrventils 64 wird der gewünschte Druck in der Leitung 22 durch den Mediumsdruck eingestellt. Ist im Falle des ersten Rückschlagventils der Druck P_1 überschritten, wird in einem Schritt S7 das erste Rückschlagventil 38 in Figuren 11 bis 14 und 16 geöffnet und wieder geschlossen, wenn der Druck unter den Druckschwellwert P_1 absinkt. In Falle des Absperrventils 64 in Figur 15 wird in dem Schritt S7 das Absperrventil 64 für eine vorbestimmte Zeit (z.B.

0,5 s) geöffnet und später wieder geschlossen, wenn die vorbestimmte Zeit verstrichen ist. Danach endet das Verfahren mit dem Schritt S5.

Das positive Ergebnis der Entscheidung in dem Schritt S3, dass die Temperatur des Mediums geändert werden kann, ist insbesondere der Fall für das Kühlmittel. Die Temperatur der Luft kann auch durch Variation der Verdichtung in

bestimmten Grenzen angepasst werden. Die Temperatur des Wasserstoffs entspricht der Tanktemperatur und kann im Normalbetrieb nicht beeinflusst werden. In anderen Worten ist die Entscheidung im Schritt S3 negativ. Um dennoch den Kalibrierungsvorgang mit einer anderen Temperatur als 20°C ablaufen zu lassen, wird die Temperatur des Wasserstoffs auf ca. 50°C ausgewählt, die nach jeder Betankung erreicht wird, da die

Wasserstofftemperatur im Brennstofftank während der Betankung auf ca. 85°C ansteigt, so dass der Kalibrierungsvorgang in der Abkühlphase des

Brennstofftanks 8 erfolgt (siehe Figur 10, oberes Diagramm). Falls die Abkühlung ohne Betrieb des Brennstoffzellensystems 4 erfolgt, findet die Kalibrierungsphase erst nach der nächsten Betankung während des Betriebs des

Brennstoffzellensystems 2 statt. Im dem Schritt S6 kann der Druck dadurch erhöht werden, dass der Druck in dem System auf zumindest den ersten Druckschwellwert P_1 aktiv erhöht wird. Nach dem Schalten des ersten Ventils 38 bzw. des Absperrventils 64 kann der Druck wieder geringfügig abfallen, so dass der Druck dann aktiv auf zumindest den ersten Druckschwellwert nachgesteuert werden kann. Der Druck in der

Leitung 22 kann dann den ersten Druckschwellwert P_1 erreichen. Der Schritt S6 kann also zumindest teilweise parallel zum Schritt S7 durchgeführt werden.