DE102004002338A1 - Kraftfahrzeug mit einem Druckbehälter für kondensiertes Gas - Google Patents

Kraftfahrzeug mit einem Druckbehälter für kondensiertes Gas Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Druckbehälter, insbesondere einem Kryotank, zur Speicherung von kondensiertem Gas, zur Versorgung einer das Kraftfahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine. Des weiteren mit einer Vorrichtung zum Entfernen von boil-off-Gas aus dem Druckbehälter und mit einer Kälteanlage mit einem Kältemittelkreislauf. Nach der Erfindung wird die Kälteanlage zumindest anteilig mit boil-off-Gas betrieben, was die Energiebilanz des Kraftfahrzeugs verbessert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Druckbehälter, insbesondere einem Kryotank, zur Speicherung von kondensiertem Gas, zur Versorgung einer das Kraftfahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
  • Es ist bereits bekannt, Kraftfahrzeuge mit kondensiertem Gas, zum Beispiel mit Wasserstoff oder Erdgas, anzutreiben. Zu dessen verflüssigter Speicherung sind spezielle Druckbehälter notwendig, die aufgrund der tiefen Speichertemperaturen eine sehr gute Isolation besitzen sollten. Dabei ist bekannt, zur Vermeidung von Wärmeeintrag aus der Umgebung doppelwandige, vakuumisolierte Behälter zu verwenden. Zur weiteren Verbesserung der Isolationseigenschaften ist bekannt, in den evakuierten Zwischenraum zusätzlich Isolationsfolien oder Mikrohohlglaskugeln einzubringen. Trotzdem verdampft durch Wärmeeintrag in den Druckbehälter praktisch kontinuierlich eine geringe Menge von flüssigem Kraftstoff, wobei sich das sog. boil-off-Gas bildet. Insbesondere wenn kein Verbraucher für den Kraftstoff in Betrieb ist, d.h. insbesondere dann, wenn die Brennkraftmaschine außer Betrieb ist; steigt als Folge hiervon der Behälter-Innendruck an. Aus Sicherheitsgründen muss dieser Druck durch Öffnen von Ventilen begrenzt werden. Im allgemeinen wird dabei das boil-off-Gas über Abblaseleitungen, in denen die besagten Ventile vorgesehen sind, in die Umgebung abgegeben.
  • Die DE 102 02 172 A1 beschreibt die Entsorgung des boil-off-Gases durch dessen Verwendung als Treibstoff für ein Antriebsaggregat, insbesondere eine Brennkraftmaschine. Das Antriebsaggregat wird dazu, abhängig vom Druckniveau im Tank, in Betrieb genommen, auch wenn vom Antriebsaggregat keine Antriebsleistung umgesetzt werden kann.
  • Grundsätzlich ist die Verbrennung des boil-off-Gases, wozu auch zum Beispiel dessen katalytische Oxidation zählt, genauso wie das einfache Abblasen des (brennbaren) boil-off-Gases in die Umgebung ungünstig, da dadurch Energie vernichtet wird, wenn mit dieser, zum notwendigen Zeitpunkt für die Senkung des Druckniveaus im Tank, keine Arbeit verrichtet werden kann.
    •
  • Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
  • Nach der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug mit einem Druckbehälter, insbesondere einem Kryotank, zur Speicherung von kondensiertem Gas, zur Versorgung einer das Kraftfahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine, des weiteren mit einer Vorrichtung zum Entfernen von boil-off-Gas aus dem Druckbehälter und mit einer Kälteanlage mit einem Kältemittelkreislauf, dadurch gekennzeichnet, dass die Kälteanlage zumindest anteilig mit boil-off-Gas betrieben wird.
  • Das hat den Vorteil, dass der Energieinhalt des boil-off-Gases genutzt wird, was die Energiebilanz des Kraftfahrzeugs verbessert.
  • Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird mindestens ein Teil des Kältemittels zur Kühlung des kondensierten Gases im Druckbehälter verwendet. Und zwar entweder durch direkte Kühlung des kondensierten Gases oder indirekt durch Kühlung des Druckbehälters.
  • Dadurch wird dem Druckbehälter Wärme entzogen, was zu einer vorteilhaften Reduzierung der Boil-off-Gase führt.
  • Wenn die Kälteanlage eine Kompressor-Kälteanlage ist, kann zu deren Betreiben vorteilhafterweise von einer Brennstoffzelle erzeugter elektrischer Strom verwendet werden, wobei die Brennstoffzelle dann zumindest anteilig mit boil-off-Gas betrieben werden kann.
  • Alternativ kann die Kälteanlage eine Absorber-Kälteanlage sein, die direkt, zumindest anteilig, mit boil-off-Gas betrieben wird.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird mindestens ein Teil des Kältemittels über einen Kondensator zur Erwärmung des kondensierten Gases im Druckbehälter verwendet.
  • Vorteilhafterweise bietet sich dadurch die Möglichkeit, die selbe Anordnung bei Bedarf für einen gezielten Druckaufbau, beziehungsweise für eine Unterstützung des vorhandenen Druckaufbausystems im Druckbehälter zu nutzen, indem der Kreisprozess der Kälteanlage entgegengesetzt durchlaufen und dem kondensierten Gas Wärme zugeführt wird. Das Druckaufbausystem ist für die Versorgung des Antriebsaggregats mit kondensiertem Gas notwendig. Beispielsweise kann dies bei kalten Umgebungsbedingungen das Startverhalten verbessern, denn in diesem Fall besteht im allgemeinen die Schwierigkeit, entsprechend viel Wärme für den Druckaufbau im Druckbehälter, sowie für die Konditionierung des Kraftstoffs bereitzustellen.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des Kältemittels, insbesondere über Verdampfer beziehungsweise Kondensatoren, zur Klimatisierung beziehungsweise Erwärmung eines Fahrzeuginnenraums verwendet werden.
  • So kann das Boil-off-Gas auch noch zur Versorgung von weiteren Energieverbrauchern vorteilhaft genutzt werden, was die Gesamt-Energiebilanz des Kraftfahrzeugs verbessert, wobei dies, sowie eine Vielzahl weiterer Details, durchaus abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
    •
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Die einzige Figur zeigt, symbolisch dargestellt, ein Beispiel eines Flüssigwasserstoffspeichers mit Brennstoffzelle, zum Betreiben einer Kühlmaschine.
  • In einem nicht gezeichneten Kraftfahrzeug ist ein Kryotank 1 zur Speicherung von Flüssigwasserstoff LH2 eingebaut. Dieser dient als Kraftstoff zur Versorgung einer das Kraftfahrzeug antreibenden, nicht gezeichneten, Brennkraftmaschine. Am Kryotank 1 ist eine Vorrichtung zum Entfernen von boil-off-Gas aus dem Kryotank 1, ausgebildet als Überdruckventil 2, installiert, das über eine Zuleitung 3 mit einer Brennstoffzelle 4 zu deren Versorgung mit Wasserstoff verbunden ist. Die Brennstoffzelle 4 erzeugt elektrischen Strom, der zum Antrieb einer Kompressor-Kälteanlage 5 mit einem Kältemittelkreislauf 6 verwendet wird. Das Kältemittel kühlt den Flüssigwasserstoff LH2 im Kryotank 1. Symbolisch gezeichnet ist dies durch den Pfeil 7, der die vom Flüssigwasserstoff LH2 an das Kältemittel übergehende Wärmemenge Q darstellen soll, während die aus der Umgebung in den Kryotank 1 übertragene Wärmemenge Q durch den Pfeil 8 symbolisch dargestellt ist.

Claims (6)

  1. Kraftfahrzeug mit einem Druckbehälter, insbesondere einem Kryotank (1), zur Speicherung von kondensiertem Gas, zur Versorgung einer das Kraftfahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine, des weiteren mit einer Vorrichtung zum Entfernen von boil-off-Gas aus dem Druckbehälter und mit einer Kälteanlage mit einem Kältemittelkreislauf (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Kälteanlage zumindest anteilig mit boil-off-Gas betrieben wird.
  2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des Kältemittels zur Kühlung des kondensierten Gases im Druckbehälter verwendet wird.
  3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kälteanlage eine Kompressor-Kälteanlage (5) ist, zu deren Betreiben von einer Brennstoffzelle (4) erzeugter elektrischer Strom verwendet wird, wobei die Brennstoffzelle (4) zumindest anteilig mit boil-off-Gas betrieben wird.
  4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kälteanlage eine Absorber-Kälteanlage ist, die zumindest anteilig mit boil-off-Gas betrieben wird.
  5. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des Kältemittels über einen Kondensator zur Erwärmung des kondensierten Gases im Druckbehälter verwendet wird.
  6. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des Kältemittels, insbesondere über Verdampfer beziehungsweise Kondensatoren, zur Klimatisierung beziehungsweise Erwärmung eines Fahrzeuginnenraums verwendet werden.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014220146A1 (de) * 2014-10-06 2016-04-07 Continental Automotive Gmbh Vorrichtung zur Kraftstoffversorgung für ein mit verflüssigtem Gas betriebenes Fahrzeug, Klimaanlage, Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Kraftstoffversorgung und Computerprogrammprodukt

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102014220146A1 (de) * 2014-10-06 2016-04-07 Continental Automotive Gmbh Vorrichtung zur Kraftstoffversorgung für ein mit verflüssigtem Gas betriebenes Fahrzeug, Klimaanlage, Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Kraftstoffversorgung und Computerprogrammprodukt

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