HyMon

Druckbehälter zur Speicherung von gasförmigem Wasserstoff (H2) stellen sicherheitsrelevante Kernelemente von H2-Brennstoffzellenfahrzeugen dar. Aus Sicherheitsgründen sind über die Betriebsdauer der Fahrzeuge wiederkehrende Prüfungen der Gasanlage im Rahmen der Hauptuntersuchung alle zwei Jahre vorgeschrieben. Die Schadensdetektion erfolgt bisher nur mittels einer Sichtprüfung auf äußere Beschädigung der Behälter, hervorgerufen z.B. durch Stoß- oder Schlagbelastungen.

Das Vorhaben Hymon entwickelt eine sensorbasierte On-Board-Strukturüberwachung von 700 bar H2-Druckbehältern. Konkret werden im Projekt Schallemissions- und Dehnungssensoren mit Schwerpunkt auf akustischen und dehnungsbasierten Messprinzipien und das neuartige Sensorprinzip eines kostengünstigen, gedruckten Widerstandsensors mit Diodenmatrix untersucht. Eine Strategie zur Integration von faseroptischen Sensoren bei der Herstellung der Composite-Druckbehälter im Nasswickelverfahren und die Ableitung der Anforderungen an den Fertigungsprozess werden ebenfalls entwickelt. Das Gesamtsensorsystem wird final mit angepasster Tank-Control-Unit in ein Versuchsfahrzeug integriert und durch die Kombination zwischen virtuellem Crash und realem Prüfaufbau validiert.

Durch diese durchgängige On-Board-Strukturüberwachung der Druckbehälter wird ein hohes Sicherheitsniveau von H2BZ-Fahrzeugen gewährleistet, da mögliche Schäden, auch bei kleinen Impakts (z.B. durch das Aufsetzen auf einen Poller), oder der Ermüdungszustand detektiert und die Restlebensdauer des Behälters verlässlich abgeschätzt werden kann. Es wird so eine automatisierte, elektronische Bewertung der eingebauten Behälter innerhalb von wenigen Minuten mit den im Fahrzeug gespeicherten Sonderlast-Informationen ermöglicht. Bei der wiederkehrenden Prüfung verringert diese objektivierte Bewertung auf Basis von Strukturüberwachungsdaten den Reparaturaufwand im Falle des überkonservativen Austauschs vollintakter Behälter. Ferner können durch ein entwicklungsbegleitendes Monitoring mittels der Sensortechnologien die Entwicklungs- und Testzeiten der Behälter signifikant reduziert und die Sensorik zur kostengünstigen und effizienten Überwachung der Fertigungsqualität eingesetzt werden.