压力容器和机动车

本申请是国际申请号为PCT/EP2020/075829、国家申请号为202080065747.9、申请日为2020年09月16日、名称为“压力容器和机动车”的发明专利申请的分案申请。

背景技术

文件DE102015204623A1公开了一种具有用于利用悬挂件以安置内部容器的低温的压力容器，其中，布置在彼此中的纤维增强管形成内部容器和外部容器之间的散热距离。这种设计需要比较大的安装空间。从文件EP2217845B1已知具有用于加热燃料的热交换器的低温的压力容器。该技术的缺点是压力容器尤其是由于热交换器等原因而相对较重、较大、复杂和昂贵，并且只有在燃料被提取的情况下才能引入热。从文件DE102015213563A1已知阻挡层以防止从塑料材料层逸出的组分进入真空中。需要使阻挡层设计得更加牢固。已知为压力容器配备机械过压安全阀，过压安全阀在达到极限压力的情况下触发。

发明内容

在此公开的技术的优选任务是减小或消除先前已知的解决方案的至少一个缺点或提出一种替代的解决方案。尤其是在此公开的技术的优选任务是改进低温的压力容器，尤其是在成本、安装空间要求、重量、牢固性和/或运行特性方面改进低温的压力容器。其他优选目的可能来自在此公开的技术的有益效果。该任务通过权利要求1的主题来解决。从属权利要求构成优选的扩展方案。

在此公开的技术涉及用于机动车(例如乘用车、摩托车、商用车)的压力容器。压力容器用于储存在环境条件下为气态的燃料。压力容器例如可以用在用压缩(压缩天然气)或液化(LNG)天然气或氢气运行的机动车中。这种压力容器通常为能量转换器(例如燃料电池系统、内燃机)提供燃料。压力容器可以是燃料电池系统的阳极子系统的一部分。阳极子系统包括燃料电池系统的所有引导燃料的部件。

低温的压力容器可以储存液态或超临界聚集状态的燃料。超临界聚集状态是物质的如下热力学状态，该热力学状态具有比临界点更高的温度和压力。临界点表示如下热力学状态，在该热力学状态下，物质的气体和液体的密度重合，即物质以单相存在。在p-T图中，蒸气压力曲线的一端部由三相点标明，而临界点则呈现另一端部。对于氢气，临界点为33.18K和13.0bar。低温的压力容器特别适用于在明显低于机动车的运行温度(意味着车辆环境的如下温度范围，车辆应在该温度范围中将运行)的温度下储存燃料，例如比机动车的工作温度(通常约-40℃至约+85℃)低至少50开尔文，优选至少100开尔文或至少150开尔文。例如，燃料可以是氢气，其在大约34K到360K的温度下储存在低温的压力容器中。

压力容器、尤其是低温的压力容器的内部容器可以设计用于大约350barü(＝与大气压相比的过压)或以上的标称运行压力(也称为标称工作压力或NWP)，优选为约500barü或以上，更优选约700barü或以上。燃料储存在内部容器中。外部容器至少部分地包围内部容器并且将压力容器向外封闭。优选地，低温的压力容器包括绝对压力在10

内部容器可以包括内衬。内衬形成中空体，在该中空体中储存燃料。例如，内衬可以由铝或钢或其合金制成。内部容器可以包括至少一个纤维增强层。纤维增强层可以优选地至少局部地完全包围内衬。纤维增强层通常也称为层压板或护套或增强层。通常使用纤维增强塑料、例如碳纤维增强塑料和/或玻璃纤维增强塑料作为纤维增强层。纤维增强层适宜地包括埋入塑料基体中的增强纤维。纤维增强层通常包括连续纤维，优选通过缠绕和/或编织将其引入纤维增强层中。

根据在此公开的技术可以规定，压力容器具有连接端部段，该连接端部段与内衬和/或纤维增强层连接。这种连接端部段也称为凸台。优选地，所述连接端部段由金属材料制成。连接端部段特别优选地材料锁合地与内衬连接，例如通过至少一个焊缝与内衬连接。在一个实施例中，内衬和连接器端部段由相同的材料制成。特别优选地，连接端部段平行于压力容器的纵向轴线布置并且特别优选同轴于压力容器的纵向轴线布置。连接端部段有规律地伸入内部容器的内部容积中。连接端部段优选构造成罐形的，其中，伸入内部容器中的周壁和端壁形成罐形状。在安装位置中，连接端部段的处于内部的端侧相对于内部容器的端部沿压力容器纵向轴线的方向向内后退地布置。

内部容器可以优选地通过至少一个连接元件机械地耦联到外部容器上。内部容器优选地在两端部处分别通过连接元件耦联到外部容器上。连接元件适宜地至少部分地由纤维复合材料制成。此外，连接元件优选地包括至少一个纤维增强管。连接元件(尤其是纤维增强管)适宜地构造为散热距离，以便在安装状态下，在外部容器上引入连接元件中的热量的至少70％或至少80％或至少95％或至少99％不通过连接元件被传递到内部容器上。关于管的悬挂和管的固定能以如在公开号为DE102015204623A1的德国专利申请中公开的方式设计。公开号为DE102015204623A1的德国专利申请的全部内容通过引用并入本文。在一个特别优选的实施例中，连接元件设计为可插入连接端部段中的连接元件。在此，连接元件的至少一个外周面优选地可以例如通过轻微的压配合贴靠在连接端部段的内周面上。这种设计尤其是在装配和真空密封性等方面是有利的。此外，可以减小内部容器和外部容器之间的真空空间。尤其是，连接元件的外周面和连接端部段的内周面可以构造为在压力容器纵向轴线的方向上相对于彼此可移动以补偿长度变化。因此可以特别容易地通过在中间层设置可能的滑动元件来实现浮动支承件。

特别优选地，在设置填充和提取管路的一端部处设置固定支承件，并且在相对置的端部处设置浮动支承件。

在内部容器中可以设置至少一个电的加热元件以用于加热燃料。为此可以使用任何合适的加热元件，例如电阻加热元件。这种加热器比较简单和便宜。加热元件优选地构造为加热棒。加热器适宜地设置为在其加热表面上产生大约80℃至350℃或100℃至200℃的温度。在安装位置中，加热元件可以平行于并且特别优选同轴于内部容器的压力容器纵向轴线延伸。加热元件可以在压力容器的压力容器纵向轴线上或基本上在压力容器纵向轴线上延伸。因此，加热元件有利地布置在压力容器中心。加热元件有利地构造为具有自由端部的加热棒。这在加热元件的装配和燃料的更均匀加热方面是特别有利的。加热元件可以至少局部地被金属套筒包围。加热元件尤其可以设置在内部容器的如下端部处，该端部与设置有用于填充和/或提取的管路的另一端部相对置。这种设计在制造方面是有利的。还可以设想，加热元件设置如下端部处，在该端部处设置有用于填充和/或提取的管路。有利地，在此可以在加热元件上设置混合元件，该混合元件混合在加注期间流入的燃料。替代地或附加地，伸入内部容积中的加注管路可以支撑在加热元件上。加热元件伸入内部容器的内部容积中的加热长度与内部容器的总长度之比优选介于0.1至0.8之间或介于0.25至0.5之间，其中，加热长度(即加热元件的进行加热的表面的长度)为分子，而内部容器的总长度(即内部容器从一端部到另一端部的长度)为分母。加热元件可以从连接端部段的处于内部和后退或者说缩进的端侧伸入地突出到内部容积中。加热元件可以具有金属套筒，该金属套筒包围加热元件并且以燃料密封的方式屏蔽或包围燃料。金属套筒能以燃料密封的方式与连接端部段连接，尤其是通过材料锁合的连接进行连接，优选通过至少一个焊缝进行连接。

所述端侧与至少局部地包围内衬的纤维增强层间隔开，由加热元件产生的热量不能将纤维增强层加热到高于极限温度的温度。例如，极限温度可以在测试中确定或可以在考虑可能的技术规定(例如标准等)的情况下确定。例如，极限温度可以处于大约50℃到150℃或大约70℃到120℃或大约80℃到90℃的范围内。罐形的连接端部段因此用作散热距离，以便由此尽可能少的热量通过热传导而导入纤维增强层中，使得纤维增强层不发生热损坏。加热元件因此可以有利地在较高的温度下运行，从而可以将所需的热交换表面——以及因此还有加热元件本身——设计得较小。加热元件的电线路特别优选地在连接元件内被引导。

纤维增强层和/或内衬可以构造或一同构造塑料材料层。尤其是在制造纤维增强层期间，例如通过缠绕和/或编织，可能较频繁地出现不能完全去除的气体夹杂。这些气体夹杂可能侵入抽真空的空间中。根据在此所公开的技术，阻挡层能基本上气密地将塑料材料层与抽真空的空间隔开。阻挡层用于减少并优选防止进入塑料中的气体析出产物渗透到抽真空的空间中。例如，可以设置阻挡层以阻碍吸收、扩散和解吸这三个决定渗透的子步骤、特别是阻碍扩散。为此，阻挡层可以提供尽可能小的自由体积，即例如在聚合物的情况下在分子链之间提供仅很小的自由空间。

基本上气密意味着不考虑对真空质量没有明显影响的可忽略不计地少量的气体，例如已经穿过阻挡层扩散的非常少量的气体。术语“基本上气密”总是包括术语“气密”。适宜地，阻挡层包围内部容积的至少70％或至少90％或至少99％。有利地，阻挡层本身构成内部容器与抽真空的空间的边界或最外层。阻挡层本身适宜地由不析出气体的材料制成，从而可以避免由于阻挡层析出气体而导致的绝缘劣化。阻挡层可以构造为金属层，尤其是由铝、钢和/或铜以及其合金构成。阻挡层可替代地由阻隔燃料的塑料制成，例如由乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)制成。通常，热塑性塑料中的高填料含量或高结晶度以及在弹性体和热固性塑料的情况下高交联度会抑制扩散。阻挡层优选具有约0.1mm至5mm或约0.25mm至约2mm或约0.5mm至约1mm的层厚度。阻挡层特别优选构造如下主体(也称为硬封闭结构或封装结构)，i)塑料材料层和内部容器的内部容积设置在该主体内部，以及ii)该主体相对于贴靠在该主体的外侧上的抽真空的空间基本上是气密的。表面涂层可以有利地形成阻挡层。然而，在阻挡层和塑料材料层之间也可以至少局部地形成间隙。例如，这种间隙可以这样确定尺寸，使得可以补偿不同材料层、例如内衬、纤维增强层和/或阻挡层在径向方向上的不同热膨胀。此外，在塑料材料层和阻挡层之间的通过间隙一同形成的空间中会积聚析出气体。由间隙一同形成的空间优选构造成使得析出气体不能到达抽真空的空间中。

在此处公开的技术中，塑料材料层中存在的气体夹杂物不会对压力容器的长期绝缘性能产生负面影响。同时，由于与低的温度相关联的相对较高的内部容器压力，相对大量的燃料可以储存在内部容器中。

阻挡层可以包括长度补偿装置，该长度补偿装置别设置成——尤其是通过可逆的弹性变形——基本上气密地补偿内部容器的长度变化。长度补偿装置可以包括至少一个波纹管元件。波纹管是如下元件，该元件可以像手风琴一样折叠。通过对通常锯齿状地布置的元件进行弹性变形，能以小的安装空间实现较大的弹性变形。长度补偿装置优选地直接邻接于内部容器的如下端部布置(并且特别优选地布置在内部容器的如下端部处)，该端部构造为浮动支承件。固定支承件特别优选设置在内部容器的如下端部处，在该端部处填充和提取管路从内部容器引出并且在相对置的端部处构造浮动支承件。阻挡层可以包括从连接端部段径向向外(即垂直于压力容器纵向轴线)延伸的环形板。长度补偿装置可以固定在环形板的外边缘上。通常，环形板在中心包括通孔，连接端部段设置在通孔中。环形板可以在通孔处具有连接法兰。同样，环形板可以与连接元件制成一体。阻挡层的最大外径可以大于环形板的最大外径。环形板和/或长度补偿装置可以沿内部容器的轴向方向相对于连接端部段的处于外部的边界后退地或者说缩进地布置。换言之，板和/或长度补偿装置优选既不径向突出或又不轴向突出。相反地，长度补偿装置布置在极罩盖的通常未使用的环形区域中。阻挡层、尤其是长度补偿装置和/或环形板可以由金属材料制成，优选由铝、钢和/或铜及其合金制成。适宜地，阻挡层的至少一些且优选所有元件材料锁合地彼此连接，尤其是通过焊缝彼此连接。因此可以容易且可靠地构建完全包围内部容器的基本上气密的阻挡层。阻挡层特别优选地以材料锁合且基本上气密的方式与内部容器的一个或两个连接端部段连接。替代或附加于环形板到连接元件上的材料锁合的附接，也可实现力锁合连接(例如通过收缩进行的压入配合)或形状锁合连接。该间隙可以在塑料材料层和阻挡层之间形成基本上气密的空间。压力容器适宜地构造成使得在基本上气密的空间中的气体成分能够被从外部评估。为此可使用安装在该空间中的传感器。基本上气密的空间特别优选地包括至少一个从外部容器引出的检查接头。因此，可以容易地检查析出气体。替代地或附加地，基本上气密的空间可以通过该检查接头至少在一定程度上被抽真空。该检查接头则用作抽真空接头。在阻挡层外部可以设置有至少一个辐射绝缘体。

在此公开的技术尤其包括用于在机动车中储存燃料的压力容器，该压力容器具有用于压力容器的卸压的卸压装置，该卸压装置具有至少一个能热激活的卸压机构；并且卸压机构通过卸压管路与压力容器的内部容积直接流体连接。压力容器可以是高压气体容器或低温的压力容器，尤其是如本文所公开的。在本文中，术语“直接流体连接”是指在压力容器的内部容积和卸压管路之间的流动路径中不设置可能中断流动路径的截止元件(例如阀)。同时，在压力容器的内部容积与在此公开的能热激活的卸压机构和/或在此公开的过压排泄阀之间适宜地没有设置截止元件。一个可能不起作用的截止阀因此可以不防止卸压。至少在燃料的按照规定的储存和提取期间，卸压管路中的压力与压力容器的内部容积中的压力始终偏差小于10％或小于5％。在卸压期间可能会出现较大的压力差。卸压是降低压力容器内的压力的过程。尤其是，触发事件不是用于能量转换器的供应的按照规定的提取，而通常是故障情况。卸压通常随着与压力容器直接流体连接的阀和/或爆裂元件的至少部分的打开开始。如果由于另一个部件的功能故障和/或由于外部的热作用和/或机械作用(例如事故、局部火焰等)而发生干扰情况，则卸压装置设置为降低压力容器中的压力。卸压装置可以适宜地设置成为了压力容器的卸压而实现如下燃料提取质量流，该燃料提取质量流大于通过提取路径到至少一个能量转换器(通常通过至少一个箱体截止阀)所实现的最大燃料提取质量流(例如为至少2倍、5倍、10倍、100倍或更多倍)。整个卸压装置通常不用于填充压力容器系统和/或用于提取燃料，以在运行时在无干扰情况下在机动车中提供能量。至少部分平行于阳极子系统的流动路径可以适宜地用于卸压。通常，压力容器内部压力由于卸压而降低到大气压。

在此公开的技术可以包括至少一个能热激活的卸压机构，也称为热卸压机构(＝TPRD)或热保险机构。它通常相邻于压力容器设置。在热作用(例如由于火焰)的情况下，储存在压力容器中的燃料会通过TPRD排泄到环境中。一旦超过TPRD的触发温度(例如110℃)(＝被热激活)，卸压机构就会排泄燃料。适宜地，TPRD包括可熔化嵌板或玻璃安瓿。TPRD可以与卸压管路流体连接。卸压机构可以通过卸压管路与压力容器的内部容积直接流体连接。

压力容器可以包括至少一个用于卸压的爆裂元件。卸压机构和爆裂元件有利地与压力容器的内部容积直接流体连接，例如其方式为，卸压机构和爆裂元件直接连接到卸压管路上或集成到卸压管路中。爆裂元件优选构造成爆裂盘。通常，爆裂元件相对便宜，占用空间小，并且非常可靠。特别地，当压力升高到爆裂元件的高于压力容器的最大运行压力(并且优选地也高于在此公开的过压安全阀的触发压力)的爆裂压力时，爆裂元件可以触发。有利地，大的质量流可以通过爆裂元件非常迅速地逸出。爆裂元件尤其可以是不可逆地触发的元件。爆裂元件可以设置在外部容器之外。尤其是，因此不涉及如下爆裂元件，该爆裂元件确保外部容器安全。为此，可以在外部容器的壁中设置另外的爆裂元件，该另外的爆裂元件与抽真空的空间流体连接。用于卸压的爆裂元件通常比第二安全阀更适宜。爆裂元件还有利地减少了压力管路的数量，否则这些压力管路对于第二安全阀是必需的。此外，为了在卸压期间将燃料朝车身底板的方向排出，必须从外部容器引出另外的流动路径。然而，由于所述另外的流动路径，输入到内部容器中的热量会增加。总的来说，这得到了相对便宜、故障安全且空间优化的卸压装置。

在此公开的系统包括至少一个用于排泄燃料的过压排泄阀。能热激活的卸压机构和过压卸压阀有利地与压力容器的内部容积直接流体连接，例如其方式为，能热激活的卸压机构和过压卸压阀直接连接到共同的卸压管路上或集成到共同的卸压管路中。过压排泄阀可以是可以通过压力容器中的压力打开和再次关闭的装置。特别地，过压排泄阀允许燃料逐步或爆发式地逸出到环境中或进入车辆外部的收集装置中。例如，在维修的情况下可以使用这样的收集装置。优选地，一旦压力容器系统中的压力已经达到压力容器的最大运行压力或在压力容器系统中的压力达到压力容器的最大运行压力压力之前不久，过压排泄阀打开。过压排泄阀的触发压力优选低于此处公开的过压安全阀的触发压力和/或低于此处公开的爆裂元件的触发压力。

至少一个燃料转换器设置在过压排泄阀的下游。例如，燃料转换器可以是催化转换器。特别地，燃料转换器可以设置成利用来自环境空气的氧气对通过过压排泄阀逸出或从阳极子系统的其他区域逸出的燃料(例如氢气)进行催化转化(在氢气的情况下，反应产物是水)。燃料转换器和过压排泄阀也称为吹出管理系统或蒸发管理系统。燃料转换器和过压排泄阀设置为合成地转换燃料，以补偿由于(在机动车较长时间不活动期间)热量输入到内部容器中而升高的内部压力。

此处公开的技术还涉及通向能量转换器的提取路径，在提取路径中设置有至少一个另外的过压阀，并且所述另外的过压阀与燃料转换器流体连接，使得通过所述另外的过压阀从提取路径排出的燃料在燃料转换器中被催化转化。此外，在提取路径中可以设置有减压器，该减压器将提取路径中的压力从减压器上游的第一压力水平降低到减压器下游的第二压力水平。所述另外的过压阀可以设置在减压器的下游。因此，从中压区域逸出的燃料可以在燃料转换器中进行转换，并且不会在未燃烧的情况下进入环境。可以有利地在燃料转换器的上游设置节流元件。

在此公开的压力容器系统还包括至少一个过压安全阀。如果压力容器系统中的压力至少部分地高于过压安全阀的触发压力，则过压安全阀对压力容器系统进行卸载。过压安全阀优选为可打开和再次关闭的机械阀。触发压力大于最大运行压力，例如比最大运行压力大了约10％至约20％。特别地，过压安全阀被设计成使得过压安全阀在过高的压力可能损坏压力容器系统的部件之前触发。过压安全阀也适宜地与压力容器的内部容积直接流体连接。过压安全阀优选地构造成可从外部嵌入到外部容器中，并且在安装位置中通过压力管路与内部容器的内部容积直接流体连接。这样的设计能够更容易维护。过压安全阀可以有利地与爆裂元件间隔开地设置。特别地，过压安全阀可以设置在压力容器的一侧上，该侧与构造有爆裂元件的一侧相对置。例如，爆裂元件可以设置在压力容器的第一端部处，并且过压安全阀可以设置在压力容器的与第一端部相对的第二端部处。由此，可以实现至少爆裂元件或过压安全阀在不同的事故场景下打开。由此，卸压更加安全。此外，在过压安全阀和爆裂元件的情况下采用不同的用于卸压的结构元件，由此可以降低共因故障的概率。

卸压管路可以在压力容器的周部区域上延伸，尤其是在低温的压力容器的外部容器的周部区域上延伸。卸压管路可以包括多个管路区段。周部区域中的卸压管路适宜地平行于压力容器纵向轴线延伸。卸压管路可以具有第一管路端部。此外，卸压管路可以具有第二管路端部，第二管路端部通向箱体截止阀和/或通入压力容器的内部容积中。第一管路端部也可以称为相对于箱体截止阀的远侧端部。第二管路端部也可以称为相对于箱体截止阀的近侧端部。在一种设计方案中，第一管路端部可以相邻于压力容器的第一端部布置，尤其是布置在周部区域和第一端部之间的过渡处。爆裂元件和/或过压排泄阀可以构造在第一管路端部处。例如，如果爆裂元件和/或过压排泄阀与箱体截止阀间隔远(例如，最小距离为0.5D或0.8D，其中，D是内部容器的总长度)，则低温燃料的温度在燃料碰到爆裂元件和/或过压排泄阀之前增加。由于通过过压排泄阀流入燃料转换器中的质量流相对小，燃料温度可显著升高。因此，这些部件不必针对内部容积中的最低存储温度进行设计。由此，可以有利地使用更适宜的部件。

在此公开的压力容器还包括箱体截止阀。箱体截止阀是如下阀，该阀的输入压力基本上相应于容器压力。箱体截止阀尤其是可控制或可调节的和尤其是常闭的阀，其与压力容器的内部容积直接流体连接。在用于执行欧洲议会和理事会关于氢动力机动车的类型批准的第79/2009号条例(EG)的2010年4月26日的第406/2010号委员会条例(EU)中，例如这样的箱体截止阀也称为第一阀。

在此公开的技术还涉及用于低温的压力容器的填充系统，尤其是用于在此公开的压力容器的填充系统。填充系统通常包括低温的填充接头，该填充接头与在此在低温的温度下运行的箱体截止阀流体连接。箱体截止阀和低温填充接头之间的流体连接可以配备有热绝缘体，例如部分抽真空的空间和/或具有泡沫塑料和/或气凝胶的绝缘体。低温的填充接头可以是能与相应的加注站侧的耦联件耦联的。附加地，可以为热加注设置另外的填充接头。这两个填充接头适宜地构造成使得低温填充接头可以接纳低温燃料，该低温燃料具有比所述另外的填充接头可以接纳的最低燃料温度至少低150开尔文或至少低180开尔文的燃料温度。对于用氢加注的机动车，结合本文所公开的技术，热加注通常被理解为是如下加注，在该加注中，接纳在机动车中的燃料在箱体耦联件中具有约-60℃和约+50℃以及优选在约-40℃和约+35℃之间的温度。有利地，一个压力管路能连接所述另外的填充接头上，该压力管路——尤其是在低温运行的箱体截止阀的上游——在抽真空的空间中通入低温管路系统中其中，其中，在该压力管路中优选设置有另外的箱体截止阀和/或限压阀。通过所述另外的箱体截止阀可以可靠地禁止压力容器的加注。限压阀可以设置成限制最大加注压力，优选限制于压力容器的在压力容器运行期间可出现的最大允许压力(通常是最大运行压力)以下的压力。在与低温箱体截止阀流体平行的流动路径中，设置有加注止回阀，该加注止回阀允许燃料通向压力容器并在其他运行状态(例如提取或储存)下阻断穿通。在填充接头上也可以设置有止回阀，所述止回阀禁止燃料回流到加注站或环境中。本段中描述的加注系统在功能上独立于在此公开的技术的其他特征，并且可以与在此公开的压力容器不同的低温的压力容器一起使用。

在此公开的技术还涉及用于低温的压力容器的传感器组件，尤其是如在此公开的那样。传感器组件包括：i)至少一个传感器元件，其设置成检测指示存储在内部容器中的燃料的至少一个状态参量(例如温度和/或压力)的信号；ii)传感器接头，其设置在外部容器上，并且通过该传感器接头，可以将评估单元(例如控制器)与传感器元件连接；iii)至少一个电线路，其将传感器元件与传感器接头连接。传感器接头和/或传感器元件优选地接纳在内部箱体悬挂件内，尤其是接纳在此处公开的连接元件内。这在制造中是特别有利的。传感器接头和传感器元件特别优选地彼此同轴地布置。在维护服务的情况下，传感器元件因此可以特别有利地通过用于传感器元件的设置在外部容器中的留空部进行维护。特别有利的是，连接元件可以在更换传感器元件时用作引导件并且还防止部件落入抽真空的空间中。为此，传感器接头和/或传感器元件优选地设计成可从外部更换。本段中描述的传感器系统在功能上独立于在此公开的技术的其他特征并且可以与在此公开的压力容器不同的低温的压力容器一起使用。

在此公开的技术还包括具有至少一个在此公开的压力容器的机动车。优选地，过压排泄阀的在下游的端部可以与设置在车顶上的燃料导出部流体连接，以用于将燃料导出到环境中。

换言之，此处公开的技术涉及许多特征，这些特征虽然功能上相互独立，但在交互时实现共生效应。根据在此公开的技术可以规定，压力容器包括罐形的凸台，该凸台优选地焊接到内衬上。纤维增强的内部箱体悬挂件可插入凸台中，从而内部容器与外部容器之间的环形空间能减少到最小尺度。在固定支承件侧，最小尺度可以通过管线、尤其是填充和提取管路的空间需求来定义。在浮动支承件侧，最小尺度可以通过由于不同压力和/或温度引起的内部容器的长度变化来定义。有利地，可以更好地利用安装空间或者可以在相同的安装空间中存储更多的燃料。此外，因此可以实现具有更轻重量的更简单的结构。此外，有利地可以利用在此公开的内部容器悬挂件改善真空稳定性，因为较少量的气体从纤维复合管扩散到真空中。在此公开的压力容器可以包括电加热器。电加热器可以内置到金属套筒中。套筒可以与凸台焊接。用于加热器的电缆可以在浮动支承件侧的内部压力容器悬挂件的内部被引导。套筒的长度可以保持相对短，从而对于顶部的振动负载不需要附加的支撑。在加热器和纤维增强层之间可以设置足够的散热距离，由此例如加热器处的例如200℃的相对高的温度得以耗散，以便例如在纤维增强层上产生最高85℃的极限温度。电加热器或包围电加热器的套筒有利地具有比先前已知的气体-气体热交换器更小的外表面。此外，有利地，加热器可以在例如200℃的较高温度下运行并且由此补偿相对较小的面并将足够的热量引入压力容器中。热流可以连续供应并且可以通过改变加热器的温度来调整。可以有利地省略切换阀。此外，两条引导氢的管路更少地被需要。利用电加热器，可实现更大的表面温度，因此可以借助较小的表面传递所需的热流。压力容器系统的可能的水泵也可以尺寸设计得更小。因此，在此公开的解决方案通常比先前已知的气体-气体热交换器更简单和更轻。即使没有从压力容器中提取燃料，有利地也可以将热量引入燃料中。从外部容器到内部容器的热量输入可以减少，因为热流不能再通过三个管线壁借助热传导流入。由此可以改善压力构建时间或无损耗的使用时间。在此公开的技术通常包括硬封闭结构。硬封闭结构包括优选由金属制成的渗透阻挡部或阻挡层，以便将纤维增强层与内部容器屏蔽开。硬封闭结构优选地由钢制成，尤其是由不锈钢制成。硬封闭结构由彼此焊接的6个构建组成。膜片式波纹管设置成允许内部压力容器的(由于温度和/或压力变化引起的)长度变化，而气体不会进入抽真空的空间中。多亏其硬封闭结构，这样设计的内部容器包括相对稳定的真空。硬封闭结构比先前已知的解决方案更牢固，因为内部压力容器的可能的长度变化都不会导致塑性变形，而只会导致可逆的弹性变形，在该可逆的弹性变形的情况下，硬封闭结构的密封性不受负面影响。此外，可以通过焊接容易且可再现地制造硬封闭结构。

在此公开的技术还可以从以下方面来描述：

1.用于在机动车中储存燃料的低温的压力容器，所述压力容器具有内部容器100和外部容器200，其中，在内部容器100和外部容器200之间至少局部地布置有抽真空的空间V；

其中，所述内部容器100具有塑料材料层；其中，在塑料材料层和抽真空的空间V之间至少局部地布置有阻挡层150；其中，阻挡层150构造和布置成，使得所述阻挡层至少减少从塑料材料层130逸出的组分到抽真空的空间V中的转移；并且在阻挡层150和塑料材料层之间至少局部地构造有间隙S。

2.根据方面1所述的压力容器，其中，所述阻挡层150包括长度补偿装置152，所述长度补偿装置被设置为——尤其是通过可逆的弹性变形——补偿所述内部容器100的长度变化。

3.根据方面2所述的压力容器，其中，所述长度补偿装置152包括至少一个波纹管元件。

4.根据方面2或3所述的压力容器，其中，所述长度补偿装置152直接相邻于所述内部容器100的构造为浮动支承件的端部布置。

5.根据前述方面之一所述的压力容器，其中，所述阻挡层150由金属材料制成。

6.根据前述方面之一所述的压力容器，其中，所述塑料材料层是包围内衬110的纤维增强层120；并且阻挡层150基本上气密地将纤维增强层120与抽真空的空间V隔开。

7.根据前述方面之一所述的压力容器，其中，所述内部容器100具有连接端部段140，其中，内衬110和/或纤维增强层120与连接端部段140连接，其中，所述连接端部段140以材料锁合且基本上气密的方式与所述阻挡层150连接。

8.根据前述方面之一所述的压力容器，其中，所述阻挡层150包括从所述连接端部段140出发径向向外延伸的环形板154。

9.根据前述方面之一所述的压力容器，其中，所述长度补偿装置152设置在所述环形板154的外边缘上，并且所述环形板154和/或所述长度补偿装置152沿轴向方向相对于连接端部段140的处于外部的边界146后退地布置。

10.根据前述方面之一所述的压力容器，其中，在所述阻挡层150和所述塑料材料层之间构造有基本上气密的空间GR；并且所述压力容器构造成，使得在基本上气密的空间GR中的气体成分能够被从外部评估。

11.根据权利要求10所述的压力容器，其中，所述基本上气密的空间GR包括至少一个检查接头，并且所述检查接头从所述外部容器200引出。

12.根据前述方面之一所述的压力容器，其中，在所述阻挡层150的外部布置有至少一个辐射绝缘体。

a)用于在机动车中储存燃料的压力容器，尤其是根据前述方面1至12中任一方面所述的压力容器，所述压力容器具有用于所述压力容器的卸压的卸压装置170，所述卸压装置170具有至少一个能热激活的卸压机构172、174；并且卸压机构172、174通过卸压管路171与压力容器的内部容积I直接流体连接。

b)根据方面a所述的压力容器，还包括至少一个爆裂元件176，其中，所述卸压机构172、174和所述爆裂元件176与所述压力容器的内部容积I直接流体连接。

c)根据方面a或b所述的压力容器，还包括至少一个过压排泄阀177，其中，在所述过压排泄阀177的下游设置有至少一个燃料转换器180；并且卸压机构172、174和过压排泄阀177与压力容器的内部容积I直接流体连接。

d)根据前述方面之一所述的压力容器，其中，所述卸压装置170包括过压安全阀175，其中，所述过压安全阀175也与压力容器的内部容积I直接流体连接。

e)根据方面d所述的压力容器，其中，所述过压安全阀175与爆裂元件176间隔开地设置。

f)根据方面d或e的压力容器，其中，述过压安全阀175设置在所述压力容器的一侧上，该侧与构造有所述爆裂元件176的一侧相对置。

g)根据前述方面之一所述的压力容器，其中，所述爆裂元件176设置在第一端部P1处，并且所述过压安全阀175设置在与第一端部P1相对置的第二端部P2处。

h)根据前述方面之一所述的压力容器，包括内部容器100和外部容器200，其中，在内部容器100和外部容器200之间至少局部地布置有抽真空的空间V，内部容器100构造储存燃料的内部容积I。

i)根据前述方面之一所述的压力容器，其中，所述爆裂元件176设置在所述外部容器200的外部。

j)根据前述方面之一所述的压力容器，其中，在所述外部容器200的壁中设置有另外的爆裂元件202，所述另外的爆裂元件与所述抽真空的空间V流体连接。

k)根据前述方面之一所述的压力容器，其中，卸压管路171具有第一管路端部178；并且爆裂元件176和/或过压排泄阀177构造在所述第一管路端部178处。

l)根据前述方面之一所述的压力容器，其中，卸压管路171在所述压力容器、优选所述外部容器200的周部区域上延伸。

m)根据前述方面之一所述的压力容器，其中，所述过压排泄阀177的触发压力低于所述过压安全阀175的触发压力和/或低于所述爆裂元件176的触发压力。

n)机动车，包括至少一个根据前述方面之一所述的压力容器。

o)根据方面n的机动车，其中，所述过压安全阀175与设置在车顶上的燃料导出部179流体连接。

i)用于在机动车中储存燃料的低温的压力容器，尤其是根据方面1至12或a至o之一所述的压力容器，该压力容器具有内部容器100和外部容器200，其中，在内部容器100和外部容器200之间至少局部地布置有抽真空的空间V，其中，在所述内部容器100中设置有至少一个电的加热元件130以用于加热所述燃料。

ii)根据方面i所述的低温的压力容器，其中，所述加热元件130在安装位置中平行于所述内部容器100的纵向轴线A-A延伸。

iii)根据前述方面之一所述的低温的压力容器，其中，内部容器100具有连接端部段140，其中，内衬110和/或纤维增强层120与连接端部段140连接，并且所述加热元件130从所述连接端部段140的处于内部的端侧142突出。

iv)根据方面iii所述的低温的压力容器，其中，所述处于内部的端侧142与所述纤维增强层120间隔开，使得由所述加热元件130产生的热量不能将所述纤维增强层120加热到高于极限温度的温度，从该极限温度起有概率发生纤维增强层120的损坏。

v)根据前述方面之一所述的低温的压力容器，其中，所述加热元件130至少部分地被金属套筒135包围。

vi)根据方面v所述的低温的压力容器，其中，所述金属套筒135燃料密封地与所述连接端部段140连接。

vii)根据前述方面之一所述的低温的压力容器，其中，所述加热元件130设置在所述内部容器100的第一端部P1处，所述第一端部与第二端部P2相对置，在该第二端部处设置有用于填充和/或提取的管路。

viii)根据前述方面之一所述的低温的压力容器，其中，所述内部容器100通过至少一个连接元件144机械地耦联到所述外部容器200上；并且加热元件130的电线路133在连接元件144内被引导。

ix)根据方面viii所述的低温的压力容器，其中，所述连接元件144至少部分地由纤维复合材料制成。

x)根据前述方面之一所述的低温的压力容器，其中，所述加热元件130的伸入所述内部容器100中的加热长度lh与所述内部容器100的总长度L100之比介于0.1至0.8之间或介于0.25至0.5之间。

xi)机动车，包括根据前述方面中任一项的低温的压力容器。

附图说明

现在借助附图解释在此公开的技术。附图中：

图1示出在此公开的压力容器的示意性横截面图；

图2示出在此公开的压力容器的另一示意性详细视图。

具体实施方式

图1示意性地示出在此公开的压力容器系统的视图。压力容器包括被外部容器200包围的内部容器100。抽真空的空间V位于内部容器100和外部容器200之间，内部容器100包括内衬110，该内衬被纤维增强层120包围。填充和提取管路410在此设置在第二端部P2处。同样，也可以提供两条分开的用于填充和提取的管路。为了填充，压力容器在此包括低温填充接头432，该填充接头与在此在低温温度下运行的箱体截止阀420流体连接。在箱体截止阀420和低温填充接头432之间的流体连接部配备有热绝缘体433，例如部分抽真空的空间和/或具有泡沫塑料和/或气凝胶的绝缘体。低温填充接头432能够与加注站侧的相应耦联件耦联。此外，可以优选地设置另外的填充接头434用于热加注。这两个填充接头432、434适宜地构造为使得低温填充接头432可以接纳低温燃料，该低温燃料的燃料温度比所述另外的填充接头434可以接纳的最低燃料温度低至少150K或至少180K。压力管路435可以有利地连接到所述另外的填充接头434，该压力管路在抽真空的空间V中通入到低温管路系统中，尤其是在低温运行的箱体截止阀420的上游，其中，优选在该压力管路435中设置有另外的箱体截止阀437和/或限压阀436。通过所述另外的箱体截止阀437可以可靠地禁止压力容器的加注。限压阀436可以设置成限制最大加注压力，优选限制于压力容器的在压力容器运行期间可出现的最大允许压力(通常是最大运行压力)。在与低温箱体截止阀420流体平行的流动路径中设置有加注止回阀421，该加注止回阀设置为在加注期间允许燃料通向压力容器并在所有其他运行状态(例如提取或储存)下阻断穿通。在填充接头432、434上在这里也设置有止回阀439，所述止回阀禁止燃料回流到加注站或环境中。在第二端部P2处设置的传感器组件在此包括传感器元件205，该传感器元件被设置为检测信号，该信号至少指示内部容积I中的燃料温度。传感器元件205通过电线路203与传感器接头204连接。在此，传感器接头204设置在外部容器200上，并且传感器元件205设置在内部容器100上。控制器可以通过传感器接头204经由诸如电线路、总线系统等的合适的元件与传感器元件205连接或能连接。传感器接头204和传感器元件205接纳在连接元件144内。第二端部P2处的连接元件144适宜地如结合第一端部P1的连接元件144所公开的那样构造。传感器接头204和传感器元件205在此彼此同轴地布置并且优选地与压力容器纵向轴线A-A同轴地构造。替代地或附加地，传感器元件205、传感器接头和电线路203能以相同的方式(也)设置在第一端部P1处。

加热元件130在此布置在第一端部P1处，该第一端部与第二端部P2相对置。加热元件130在此构造为与压力容器纵向轴线A-A同心地延伸的加热棒。加热元件130是电阻加热器。加热元件130包括金属套筒135，金属套筒构造加热元件130的外表面并因此将加热元件相对于燃料屏蔽。加热元件130在此燃料密封地焊接到连接端部段140的处于内部的端侧142上，并且伸入到内部容器100的内部容积I中。端侧142与周壁143一起形成罐形的连接端部段140。连接端部段140——也称为凸台——包括第二区域，该第二区域在此与内衬110连接(这里通过至少一个焊缝)，并且该第二区域至少部分地被纤维增强层120包围。端侧142在此与纤维增强层120间隔开这样远，i)使得在纤维增强层120中未达到极限温度，ii)内部容器和外部容器之间未使用的环形安装空间尽可能小，并且环形安装空间仍然足以补偿由压力和/或温度引起的长度变化，并且连接元件144中的散热距离足够长。连接元件144构造成管状的并且被推入罐形的连接端部段140中。连接元件144至少局部地由纤维复合材料构成，以便由此使输入内部容器中的热量最小化并补偿可能的振动。连接元件144的外表面在此至少局部地贴靠在周壁143的内表面上(参见图2)并且可以构造浮动支承件。至少一个电线路133可以接纳在连接元件144的内部。至少一个电线路为加热元件130供应电能并提供用于控制或调节加热元件130的电信号。加热元件130的伸入内部容器100中的加热长度lh与内部容器100的总长度L100之比介于0.1至0.8之间或介于0.25至0.5之间。

压力容器还包括卸压装置170。卸压装置170不用于填充压力容器或用于提取用于能量转换器500的燃料。相反地，卸压装置170通常用于在干扰或故障情况下进行卸压或用于在很长的停机时间期间进行卸压。填充和提取管路410将内部容器100的内部容积I与设置在抽真空的空间V中的管路系统连接。填充和提取管路410在此包括与卸压管路171流体连接的T形件。同样，卸压管路171可以直接通入内部容积I中。在卸压管路171中，此处设置有两个能热激活的卸压机构(TPRD)172、174。例如，为此卸压管路171可以由多个管路元件形成，在这些管路元件之间分别设置有能热激活的卸压机构172、174。例如，如果相邻于卸压机构174发生热事件，则卸压机构174打开，例如其方式为，熔化可熔化嵌板或破坏玻璃安瓿。还在热事件可能导致内部容器100爆裂之前，燃料就会突然逸出。TPRD的这种布置特别节省空间并且运行可靠。特别有利地，过压排泄阀177也可以构造在卸压管路171上并且与卸压管路171流体连接。过压排泄阀177和/或能热激活的卸压机构174和/或爆裂元件176优选地构造为尽可能靠近第一管路端部178或尽可能靠近第一端部P1。卸压管路171因此可以有利地用作热交换线路，从而低温燃料以比在卸压管路171的直接与箱体截止阀420相邻的另一端部上更高的温度作用到结构元件上。过压排泄阀177和/或能热激活的卸压机构174和/或爆裂元件176和/或此处公开的过压安全阀177在此与压力容器的内部容积I直接流体连接。换言之，在结构元件和内部容积I之间没有设置截止元件(例如阀)，该截止元件可能可阻断用于卸压的流动路径。

另外的卸压管路171从T形件沿相反方向分岔出，所述另外的卸压管路与过压安全阀175流体连接。过压安全阀175可以设置为，使得该过压安全阀从外部接纳到外部容器200中。因此可以有利地更换过压安全阀175，而为此不需要附加的通向抽真空的空间V的接近部。

过压排泄阀177与燃料转换器180流体连接。如果燃料压力上升到高于过压排泄阀177的触发压力的值，则燃料可以从内部容积I经由卸压管路171并且经由过压排泄阀177流动到燃料转换器180中。燃料转换器180被设置成催化地转换燃料。由此，没有或只有少到可忽略的燃料进入环境。在燃料转换器180中或在燃料转换器180的上游可以设置有用于限制排泄燃料质量流的节流阀。如果燃料不能经由过压排泄阀177和燃料转换器180排出或没有充分地排出，则内部容积中的压力继续升高，直到达到过压安全阀175的触发压力。此处过压安全阀175的触发压力因此高于过压排泄阀177的触发压力。当过压安全阀175打开时，可以逸出如下质量流，该质量流可以大于经由燃料转换器180可催化地转换的质量流。燃料可以适宜地通过合适的燃料导出装置导出到环境中或导出到燃料抽吸装置中。为此，例如可以设置通道，所述通道引导至车顶中的车顶鳍状部，燃料通过该车顶鳍状部逸出。如果过压安全阀175具有功能故障，则内部容积I中的压力可继续升高，直到达到爆裂元件176的触发压力，该触发压力高于过压安全阀175的触发压力。如果爆裂元件176爆裂，则也发生快速卸压。过压安全阀175和爆裂元件176的构造不同，从而这两个构件由于相同的故障而发生失效的概率较小。在此，过压安全阀175和爆裂元件176有利地彼此间隔远地构造。通过使过压安全阀175构造在压力容器的上侧处，并且爆裂元件176构造在压力容器的下侧处，在正常位置中和在倒置位置中即使在车身变形的情况下燃料也可仍然可靠排放的概率增加。在此出于同样的原因，爆裂元件176和过压安全阀175特别优选设置在压力容器的不同端部P1、P2处。

此外，箱体截止阀420与内部容器100的内部容积I直接流体连接。箱体截止阀420仅示意性地示出。箱体截止阀是可电操纵的常闭阀。提取路径411在箱体截止阀420下游朝向能量转换器500延伸。在提取路径中设置有热交换器190，该热交换器具有冷却剂流入路径192和冷却剂流出路径194。冷却剂可以从机动车的冷却剂回路提取。

图2示出内部容器100的示意性的横截面图。内部容器100包括被纤维增强层120包围的内衬110。在内衬100的两个端部处分别设有一个连接端部段140(也称为凸台)，其在此为简单起见相同地构造。此处通过间隙S间隔开地设置有阻挡层150。阻挡层150在此由钢合金制成。阻挡层150与纤维增强层120一起形成基本上气密的空间GR。阻挡层150在此构造完全且基本上气密地包围内部容器100的纤维增强层120的主体，从而抽真空的空间V的真空不会以损害其功能的方式降低。为了简单起见，省略了外部容器200和压力容器的其他元件。

未示出可能设置的检查接头，基本上气密的空间GR通过该检查接头可以是可从外部接近的。如果可能的气体从纤维增强层逸出，则由于阻挡层150的密封作用，所述气体不能逸出到抽真空的空间V中。气体聚集在基本上气密的空间GR中。在一个实施例中，已经逸出的气体可以通过检查接头被提取。

间隙S可以选择为，使得即使内部容器100在径向方向上伸展到最大程度，纤维增强层120也不触碰阻挡层150。为了补偿在轴向方向上的长度伸展，阻挡层150在此包括长度补偿装置152。长度补偿装置152构造为波纹管或膜片式波纹管。长度补偿装置152以第一端部P1基本上气密地固定在环形板154上，并且以第二端部P2基本上气密地固定到罩盖部件157(也称为圆顶部件)上。一个或多个罩盖部件157又基本上气密地与通常柱状的中间部件156连接。在阻挡层150的本实施例中，阻挡层包括一个环形板154、两个罩盖部件157、一个或两个中间部件156和一个波纹管152。这些部件优选地由金属材料制成(这里由钢合金制成)并且特别优选地由相同的材料制成并且这样彼此材料锁合地连接，使得这些部件将基本上气密的空间GR向外封闭。根据制造方案，更少或更多的部件或半成品可以构造阻挡层150。环形板154在其中心处焊接到连接端部段140上。换言之，板154是波纹管与凸台之间的连接件。板154在其径向边缘处与波纹管焊接。即使这里仅示出一个环形板154和一个长度补偿装置152，也可以在两端部处分别设置一个环形板154和一个长度补偿装置152。

当内部容器100沿轴向方向(在此用箭头表示)伸展时，第二端部P2向外运动。通过长度补偿装置152立即在第二端部P2处“现场”补偿该长度变化。焊缝在图2中显示为黑点。根据内部容器100的设计，可以设置更少或更多的焊缝。

在此处公开的技术的上下文中，术语“基本上”(例如“基本上垂直的轴线”)包括精确的特性或值(例如“垂直的轴线”)以及对于特性/值的功能而言无关紧要的偏差(例如“与垂直的轴线的可容忍偏差”)。

本发明的上述描述仅用于说明目的，并不用于限制本发明。在不脱离本发明及其等效物的范围的情况下，可以在本发明的范围内进行各种改变和修改。尤其是结合

i)罐形的连接元件(内部箱体悬挂件)；

ii)加热装置；

iii)阻挡层；

iv)排泄阀；

v)爆裂元件；

vi)加注系统；和

vii)传感器组件

所公开的特征分别本身单个地在功能上独立，并且也可以在其他压力容器中适用，尤其是也可以在其他低温的压力容器中使用。然而，它们的组合是特别有利的。