本发明专利技术涉及发电机系统(1)，其具有外壳(10)、布置在外壳(10)的内腔(10a)中的燃料电池装置(20)、具有上游开口(30a)和下游开口(30b)的气体输送管道(30)、被提供且尤其被设置用于至少有时以气体输送方式将内腔(10a)连通至管道(30)的阀(40)、使气体在管道(30)内从上游开口(30a)运动到下游开口(30b)的驱动装置(50)和布置在管道(30)的自阀(40)起的下游方向且设计用于检测气体的至少一个参数的传感器机构(60)。本发明专利技术也涉及发电机系统监视方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有燃料电池装置的发电机系统、具有这种发电机系统的载具和发电机系统监视方法
本专利技术涉及具有燃料电池装置的发电机系统、具有这种发电机系统的载具和发电机系统监视方法。
技术介绍
这种发电机系统例如可作为主驱动器的部件被用在陆上载具如个人机动车辆和/或卡车上。根据一个优选实施方式，燃料尤其是生物乙醇和/或与乙醇混合的水被供给发电机系统，其由此产生电能。所产生的电能至少部分尤其通过插设的电池被供应给电驱动器，其优选地驱动该载具的至少其中一个车轮。根据本专利技术的发电机系统的另一优选应用是所谓的辅助动力系统(APU)，就像例如尤其在陆上载具如个人机动车辆和/或卡车中当驱动系统如具有相连的交流发电机的内燃机被关停时尤其用来为车载系统提供电力那样。燃料电池的理论自19世纪中期就是已知的。燃料电池是原电池，其将连续供应的燃料和氧化剂的化学反应能转化为电能。这也可以被称为所谓的“冷燃烧”。将这种技术应用在汽车中早已是诸多汽车厂商过去二十多年来的研究课题。传统的燃料电池通常采用氢气作为燃料电池用燃料。氢气的固有性能尤其是其挥发性和可燃性或爆炸性使得采取特殊措施以检测在燃料电池中可能有的氢气泄漏以便根据需要来及时启动反制措施成为必需。DE102014200838A1披露了一种具有集成在一个壳体内的燃料电池堆的燃料电池系统。该燃料电池堆布置在至少朝上大部分封闭的外壳中。在该外壳内通过被固定至外壳外表面的风机产生空气流动。氢气传感器也被布置在该外壳中，其检测流过空气中的氢气含量。如果氢气从燃料电池堆逸出，则氢气被流动的环境空气裹挟并被供送至氢气传感器，其检测氢气量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改进的具有燃料电池的发电机系统。尤其是，该发电机系统就鲁棒性尤其是防泄漏性而言得到改善。该目的通过一种根据权利要求1的发电机系统、一种根据权利要求15的载具和一种根据权利要求17的方法来实现。以下所述的有利实施方式的特征可以根据需要相互组合，除非这被明确排除。尤其是，关于本专利技术的第一方面所描述的特征和优点也适用于本专利技术的其它方面及其有利实施方式，反之亦然。本专利技术的第一方面涉及一种发电机系统，其具有外壳、布置在该外壳的内腔中的燃料电池装置、具有上游开口和下游开口的气体输送管道、被提供且尤其被设置用于以气体输送方式将燃料电池装置的内腔连通至该管道的阀、使气体在管道内从上游开口运动至下游开口的驱动装置和布置在管道的自阀起的下游方向且被设置用于检测该气体的至少一个参数的传感器机构。本专利技术的发电机系统的优选使用是在陆上载具例如个人机动车辆和/或卡车中作为辅助动力系统(APU)，尤其用来在驱动系统例如具有相连的交流发电机的内燃机被关停时为车载系统提供电力。本专利技术的发电机系统的另一个优选使用是在陆上载具如个人机动车辆和/或卡车中作为主动力系统部件。产生的电能至少部分被用来驱动车辆。本专利技术尤其基于如何防止和/或发现带燃料电池的发电机系统的不受控制的气体泄漏和/或如何对此做出反应的构思。因此，本专利技术的发电机系统的燃料电池装置优选地，至少大部分，被气密地封装直到阀。该阀，优选地只有当外壳内腔中的压力增大迫使其打开时才打开，优选地又密封该内腔，至少大多、完全防止气体、液体或固体的环境影响，例如水、灰尘或污垢。如果气体尤其氢气逸出燃料电池装置，这优选增大内腔中压力，这使得阀打开且气体被排出到气体输送管道中。因为有驱动装置，从内腔逸出的气体优选随同在气体输送管道中输送的气体尤其是环境空气被输送并且被移动向传感器机构。传感器机构优选检测该气体的至少一个参数，尤其是其氢气含量，并且输出测定参数至控制装置以便评估，该控制装置优选于是能够作用于该燃料电池装置。这是尤其有利的，因为通过这种方式获得对环境影响尤其气体、液体或固体环境影响的更高抵抗能力。这尤其通过以下事实做到，燃料电池装置通常以气密方式被封闭并且只有当该内腔中的内压超出预定极限值时以气体输送方式连通至其周围环境尤其是气体输送管道。因为此设计，燃料电池装置，尤其是其部件须被设计成是对上述环境影响比从现有技术中知道的解决方案更不鲁棒也是有利的。这也是尤其有利的，因为通过这种方式更好地在旅途之前和/或之中和/或之后保护载具乘客以避免危险的尤其可燃的和/或爆炸性的气体尤其是氢气。这尤其通过至少大多气密地将燃料电池容装在外壳内来完成，其结果就是气体不受控制的泄漏到尤其载具的乘客舱室被减少，尤其至少大多被阻止。在气体逸出燃料电池装置情况下，这通过本专利技术的发电机系统被至少大多立即和/或至少大多可靠发现，从而可启动反制措施、尤其是关断发电机系统和/或关停交通工具，尤其在针对乘客和/或载具出现危险之前。根据一个实施方式，所产生的空气流还用于冷却该燃料电池的至少一个部件，其如已知的那样可以在运行中达到几百摄氏度的温度。本专利技术意义上的“发电机系统”应该尤其是指产生电能的装置。本专利技术意义上的发电机系统尤其是APU(辅助动力装置)，如果主动力系统被关停，则APU在载具中提供电能。本专利技术意义上的“外壳”尤其是指如下装置，在其所具有的腔室中可以布置附加部件，该装置将这些部件组合而形成结构单元和/或保护这些部件以免外界的尤其是气体和/或液体和/或固体的环境影响。本专利技术的外壳优选由金属材料、尤其是板状金属材料尤其是钢或铝合金形成并且以一次成型和/或再成型和/或机加工方式来制造。根据一个实施方式，本专利技术意义上的“外壳”具有许多区域和/或内腔，它们尤其是以至少大多流体密封方式、尤其是至少大多以气密方式相互分开。本专利技术意义中的“燃料电池装置”尤其是如下装置，它通过化学反应因冷燃烧而将连续供应的燃料转化为电能。该定义尤其包含碱性燃料电池(AFC)、聚合物电解质燃料电池(PEMFC)、直接甲醇燃料电池(DMFC)、尤其根据实施方式具有铂和/或钯和/或钌催化剂的甲酸燃料电池、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、直接碳燃料电池(SOFC，MCFC)和镁空气燃料电池(MAFC)。尤其对于作为APU的应用，上述固体氧化物燃料电池被优选采用，它尤其是工作温度在650～1000℃之间的高温燃料电池。根据一个实施方式，在这种电池中的电解质包括固态陶瓷材料，其能传导氧离子且同时具有对电子的绝缘作用。电解质层的一侧具有布置在其上的阴极，电解质层的另一侧具有布置在其上的阳极。阴极和阳极优选被设计成透气导电体。根据一个优选实施方式，阳极被供应燃料尤其是生物乙醇和/或与乙醇尤其是生物乙醇混合的水，和/或由其产生的气体混合物。氧离子传导电解质优选以薄膜形式设置以便能用最小能量输送氧离子。这在高温下尤其工作良好。阴极的背对电解质的外侧面被空气包围；阳极的外侧面被燃料气体包围。未用的空气和未用的燃料气体以及燃烧产物优选被吸走。燃料电池的运行基于氧化还原反应，在此，还原和氧化以物理分离方式发生，尤其发生在阳极与电解质之间的或者电解质与阴极之间的分界处。在SOFC情况下，该氧化还原反应优选是氧气与燃料尤其是氢气或一氧化碳的反应。在阴极侧优选存在多余氧气，而在阳极侧存在氧气不足，因为所存在的氧气马上与燃料如与氢气反应。因为这种浓度梯度，氧气从阴极扩散至阳极。但是，因为两者间的电解质只允许氧离子透过，故氧分子在阴极与电解质本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种发电机系统(1)，包括：外壳(10)；燃料电池装置(20)，其布置在该外壳(10)的内腔(10a)中，该内腔尤其是气密的；气体输送管道(30)，其具有上游开口(30a)和下游开口(30b)；阀(40)，其被提供、尤其被设置用于至少有时以气体输送方式将该内腔(10a)连通至该管道(30)；驱动装置(50)，其使气体在该管道(30)内从该上游开口(30a)运动至该下游开口(30b)；传感器机构(60)，其布置在该管道(30)的自该阀(40)起的下游方向并且被设置用于检测该气体的至少一个参数。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.02 AT A50702/20161.一种发电机系统(1)，包括：外壳(10)；燃料电池装置(20)，其布置在该外壳(10)的内腔(10a)中，该内腔尤其是气密的；气体输送管道(30)，其具有上游开口(30a)和下游开口(30b)；阀(40)，其被提供、尤其被设置用于至少有时以气体输送方式将该内腔(10a)连通至该管道(30)；驱动装置(50)，其使气体在该管道(30)内从该上游开口(30a)运动至该下游开口(30b)；传感器机构(60)，其布置在该管道(30)的自该阀(40)起的下游方向并且被设置用于检测该气体的至少一个参数。2.根据权利要求1所述的发电机系统，其中，该气体的所述至少一个参数是化学成分，尤其是化学成分的量，尤其是氢气，尤其是氢气的量。3.根据权利要求1或2所述的发电机系统，其中，该管道(30)布置在该燃料电池(20)的一侧，尤其在处于安装位置的该燃料电池(20)的上侧。4.根据权利要求1至3之一所述的发电机系统，其中，该阀(40)是单向阀，其至少大部分情况下，仅允许从该内腔(10a)至该管道(30)的气体转移。5.根据权利要求1至4之一所述的发电机系统，其中，该阀(40)具有隔膜，该隔膜至少大部分情况下，尤其是气密和/或水密的。6.根据权利要求1至5之一所述的发电机系统，其中，该驱动装置(50)具有风机，尤其是由风机形成。7.根据权利要求1至6之一所述的发电机系统，其中，该驱动装置(50)布置在该管道的自该阀(40)起，尤其自在流动方向(S)上看最后的阀起的下游方向。8.根据权利要求1至7之一所述的发电机系统，还包括控制装置(80)，其以信号传输方式被连接至该传感器机构(60)和该燃料电池装置(20)，并且被提供且尤其被设置用于在所述至少一个参数超出阈值，尤其存储在该控制装置(80)内的阈值的情况下，发送控制信号至该燃料电池装置(20)。9.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱利安·马金森，迈克尔·赖西格，约尔格·马斯，R·珀斯彻尔，田中大记，
申请(专利权)人：AVL李斯特有限公司，日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT
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