[发明专利]压力罐、用于监控压力罐的系统以及机动车

说明书

本发明涉及一种尤其用于机动车的压力罐(10)，该压力罐被设计用于存储压缩的燃料，具有形成用于容纳燃料的容器的基体(12)以及具有包括至少一个电导体的至少一个传感器装置(18)，该至少一个传感器装置用于检测至少一个参量，该至少一个参量允许推断出基体(12)的状态。在所述至少一个传感器装置(18)与基体(12)的外侧(26)之间布置有补偿层(30)。该补偿层(30)被设计用于，当基体(12)的外侧(26)上存在不平整性时，至少在至少一个传感器装置(18)的区域中补偿该不平整性。本发明还涉及一种用于监视压力罐(10)的系统以及一种机动车。

技术领域

本发明涉及一种压力罐，该压力罐设计用于存储压缩的燃料，该压力罐具有基体，通过该基体形成用于容纳燃料的容器。包括至少一个电导体的至少一个传感器装置用于检测至少一个参量，该参量允许推断出基体的状态。此外，本发明还涉及一种用于监控压力罐的系统以及一种机动车。

背景技术

DE 10 2014 100 551 A1描述了一种用于在加压气体的存储系统中检测内衬鼓包的方法。加压气体存储系统包括具有内表面和外表面的外壳。内表面限定用于容纳加压气体的内部容积。第一导电层固定在外壳上。第二导电层固定在外壳的内衬上。电容测量仪测量第一和第二导电层之间的电容。在此，应基于电容的变化确定存储系统中的鼓包。

此外，EP 2 780 664 B1描述了一种用于弯曲表面的应变传感器，该应变传感器具有带有光纤布拉格光栅的光纤。

DE 100 04 384C2也描述了一种通过施加到载体上的覆盖层来检测应变的布置，在覆盖层中嵌入了具有光导纤维的光学传感器。

例如用于存储压缩燃料(例如用于存储氢气)的气瓶之类的压力罐尤其可以具有设计成容纳燃料的基体，该基体由诸如纤维复合塑料(FVK)的纤维复合材料形成。这种基体可以配备有应变计/应变片或印刷在无纺布上的电子设备，以便检测或测量纤维复合材料层压件中的膨胀和损坏，并确定操作期间压力罐的使用负荷。

可以将诸如应变计的传感器层压到纤维复合层压件中，以便能够测量由基体形成的容器的内部的机械应力。这可以在压力罐或气瓶(尤其是氢气瓶)中实现，因此可以随时确定气瓶所处的状态。由此应该能实现，例如能够对超压或泄漏迅速做出反应。

但是，用纤维复合塑料制造压力罐或气瓶要比用纤维增强塑料制造标准部件复杂得多。这是由于以下事实：在由纤维复合塑料制成的压力罐的基体的制造期间，纤维复合材料的各个层被缠绕。这种例如碳纤维增强塑料(CFK)或玻璃纤维增强塑料(GFK)的层的缠绕使得很难将传感器(例如应变计或印刷在无纺布上的电子设备)插入基体中。因为例如电子设备对高压和高温以及其他工艺参数(如在制造由纤维复合材料制成的压力罐的过程中所出现的)的反应极其严重。这又会导致，电子设备最终无法以所需的精度来检测测量值或者甚至根本无法进行任何测量。

此外，由于无法将RFID芯片层压到基体的材料中，因此无法例如通过RFID芯片(RFID＝射频识别，借助电磁波识别)非接触式读取测量值或测量信号。因此，例如必须暴露应变计或类似的传感器装置，以使得能够对测量信号进行有线的获取。这又是不利的，因为尤其是湿气会进入应变计的暴露区域，并且可能进一步损坏应变计。此外，当将应变计层压到基体中并且随后在基体中暴露应变计的区域时，会形成缺陷处，在该缺陷处基体会以不希望的方式被削弱。因此，这也是不利的。

此外，原则上可以将电容传感器安装在基体的外侧。然而，借助于这种例如包括两个箔式电极的传感器只能检测到从外部作用在基体上的压力的影响，而不能检测基体内部存在的压力的变化或基体内部存在的温度的变化。

另外，尤其是由纤维增强塑料制成基体的压力罐、但还有例如由金属形成的压力罐还具有不平整性。在由金属形成的压力罐中，这种不平整或不一致现象会在外表面上发生，例如在焊缝等区域。而在具有由纤维增强塑料制成的基体的压力罐中，在纤维份额高的部位出现隆起，而在基质份额或树脂份额高的部位存在所谓的凹陷。这些隆起和凹陷导致基体的外侧上出现有起伏的或不一致的表面。