燃料电池系统技术方案

本发明专利技术涉及一种燃料电池系统(1)，具有燃料电池(2)、用于将环境空气供应到所述燃料电池(2)中的空气供应管路(3)和用于将已反应的环境空气从所述燃料电池(2)中排出的排气管路(4)。压缩机(5)布置在所述空气供应管路(3)中。在所述压缩机(5)的下游与所述燃料电池(2)并联地布置有环境空气的至少一个另外的消耗器(21、22、23)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池系统
技术介绍
由现有技术、例如由DE102004051359B4已知燃料电池系统。已知的燃料电池系统具有燃料电池、用于将环境空气供应到燃料电池中的空气供应管路和用于将已反应的环境空气从燃料电池排出的排气管路。在空气供应管路中布置有用于压缩环境空气的压缩机。
技术实现思路
本专利技术的任务是，使燃料电池系统、尤其是环境空气的压缩或输送更有效地构型。这通过以下方式实现，这样实施压缩机，使得所述压缩机除了燃料电池之外可以给另外的消耗器供给以环境空气。为此，燃料电池系统包括燃料电池、用于将环境空气供应到燃料电池中的空气供应管路和用于将已反应的环境空气从燃料电池中排出的排气管路。压缩机布置在空气供应管路中。在压缩机的下游与燃料电池并联地布置有环境空气的至少一个另外的消耗器。由此，压缩机可以给燃料电池和所述另外的消耗器供给以环境空气。在此，另外的消耗器例如可以是空调设施、冷却系统、阻塞空气系统(Sperrluftsystem)或用于燃料电池的阳极侧的稀释装置(Verdünnung)。在此，优选给每个另外的消耗器配属控制阀，使得所有消耗器可以按照需要供给以环境空气。在优选的实施方案中，压缩机布置在可以由驱动单元驱动的轴上。有利地，驱动单元是电动机。由此可以非常动态地操控压缩机的转速，该压缩机优选实施为径向叶轮，使得由所述压缩机输送的环境空气的质量流可以非常快速地应对相应的要求。在有利的扩展方案中，排气涡轮机布置在排气管路中，其中，排气涡轮机优选布置在轴上。由此，压缩机通过排气涡轮机驱动、优选通过电动机支持。存在于排气中的(损失)能量又重复使用以输送环境空气。在有利的实施方案中，燃料电池配属有供应阀，并且所述至少一个另外的消耗器配属有控制阀。由此，可以将空气供应管路中的空气质量流按照需要分配到燃料电池和所述另外的消耗器上。优选地，供应阀和控制阀在此实施为比例阀并且分别布置在燃料电池或所述另外的消耗器的上游。优选地，另外的压缩机布置在空气供应管路中。在此，所述另外的压缩机可以与压缩机并联或串联地连接。在具有特定的控制阀要求的实施方案中，所述另外的压缩机关于所述压缩机可以这样连接，使得到燃料电池中的空气供应二级压缩地进行，或者两个压缩机中的一个压缩机一级地供应燃料电池。尤其在车辆中的燃料电池系统中，所述另外的压缩机也可以从相邻的系统、例如由空调系统中取出。这样特别有效地使用本来存在于车辆中的另外的压缩机。在有利的实施方案中，所述另外的压缩机与所述压缩机串联连接并且供应阀布置在压缩机和所述另外的压缩机之间。通过供应阀使一方面的所述另外的压缩机和燃料电池和另一方面的具有所配属的控制阀的所述另外的消耗器并联连接。由此，所述另外的消耗器通过压缩机的供给借助一级压缩的环境空气进行。燃料电池的供给借助二级(通过压缩机和所述另外的压缩机)压缩的环境空气进行。在有利的扩展方案中，与供应阀和所述另外的压缩机并联地布置有压缩机旁通阀。由此得出由一方面的所述另外的消耗器和另一方面的压缩机旁通阀和具有供应阀的另外的压缩机的并联连接所组成的并联连接。因此，压缩机旁通阀打开和关闭经由压缩机至燃料电池的一级压缩的流动路径。供应阀打开和关闭经由压缩机和所述另外的压缩机至燃料电池的二级压缩的流动路径。因此，在该实施方案中，燃料电池既可以供给以一级压缩的环境空气，也可以供给以二级压缩的环境空气。在另外的有利扩展方案中，与供应阀和压缩机并联地布置有压缩机旁通阀。由此得出由压缩机旁通阀和具有供应阀的压缩机组成的并联连接。因此，燃料电池的供给可以通过压缩机旁通阀和另外的压缩机的路径进行，或者通过压缩机、供应阀和另外的压缩机的路径进行。因此，燃料电池的供给既可以一级地进行，也可以二级地进行。在该实施方案中，所述另外的消耗器由压缩机供给。因此，在压缩机的下游存在通向所述另外的消耗器和通向供应阀的分岔点。在替代的有利实施方案中，所述另外的压缩机与压缩机并联连接。压缩机配属有供应阀，并且所述另外的压缩机配属有压缩机旁通阀。由此，燃料电池以环境空气的供给既可以通过具有供应阀的压缩机进行，也可以通过具有压缩机旁通阀的所述另外的压缩机进行。如果两个控制阀打开，那么产生由环境空气到燃料电池中的、由压缩机和另外的压缩机输送的质量流组成的总质量流，扣除通向所述另外的消耗器的、同样由压缩机馈给的质量流。然而，燃料电池以环境空气的供给也可以由压缩机或由所述另外的压缩机冗余地进行。在具有由压缩机和另外的压缩机组成的并联连接的实施方案中，两个压缩机可以分别通过排气涡轮机和/或驱动单元驱动，其中，两个压缩机的至少一个压缩机应具有驱动单元。在优选的扩展方案中，所述另外的压缩机借助于阀关于压缩机这样连接，使得燃料电池和所述至少一个另外的消耗器既可以由压缩机也可以由所述另外的压缩机供给以环境空气。为此，压缩机和所述另外的压缩机并联地布置。在它们下游布置有通向燃料电池和通向所述另外的消耗器的阀的交叉连接。交叉连接由配属于压缩机的供应阀、配属于所述另外的压缩机的另外的压缩机旁通阀、配属于燃料电池的另外的供应阀、分别配属于另外的消耗器的各一个控制阀和布置在这四个阀的交叉点处的压缩机旁通阀组成。由此，燃料电池系统非常灵活；燃料电池和所述另外的消耗器可以由压缩机和另外的压缩机供给以任意的质量流分量。在此，压缩机和所述另外的压缩机分别针对燃料电池和所述另外的消耗器冗余地设计。燃料电池和另外的消耗器既可以由压缩机供给以环境空气，也可以由所述另外的压缩机供给以环境空气，并且由此也共同地由两个压缩机供给以环境空气。在特别优选的实施方案中，所述另外的压缩机关于所述压缩机既可以串联连接，也可以并联连接。由此，用于燃料电池的环境空气既可以一级地压缩，也可以二级地压缩，并且一级压缩同时冗余地实施。在有利的扩展方案中，所述至少一个另外的消耗器也可以由所述另外的压缩机供给以环境空气。因此，用于所述另外的消耗器的一级压缩也冗余地实施。燃料电池系统可以优选设置成用于驱动机动车的驱动单元。优选地，车辆具有根据前述实施方案中任一个所述的燃料电池系统和驾驶室，其中，另外的消耗器构造成用于使驾驶室通风。由此，压缩机在需要时给驾驶室供给以环境空气，必要时加热或冷却所述驾驶室。附图说明本专利技术的其他可选细节和特征由下面对优选实施例的描述得出，这些实施例在附图中示意性示出。在附图中：图1示意性示出根据本专利技术的燃料电池系统，图2示意性示出另外的根据本专利技术的燃料电池系统，图3还示意性示出另外的根据本专利技术的燃料电池系统，图4还示意性示出另外的根据本专利技术的燃料电池系统，图5还示意性示出另外的根据本专利技术的燃料电池系统，图6还示意性示出另外的根据本专利技术的燃料电池系统，图7还示意性示出另外的根据本专利技术的燃料电池系统。具体实施方式图1示意性示出根据本专利技术的燃料电池系统1。燃料电池系统1包括具有阴极和阳极的燃料电池2、空气供应管路3和在阴极路径中的排气管路4和压缩机5，所述燃料电池系统在优选的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.燃料电池系统(1)，具有燃料电池(2)、用于将环境空气供应到所述燃料电池(2)中的空气供应管路(3)和用于将已反应的环境空气从所述燃料电池(2)中排出的排气管路(4)，其中，压缩机(5)布置在所述空气供应管路(3)中，其特征在于，在所述压缩机(5)的下游与所述燃料电池(2)并联地布置有环境空气的至少一个另外的消耗器(21、22、23)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180409 DE 102018205288.31.燃料电池系统(1)，具有燃料电池(2)、用于将环境空气供应到所述燃料电池(2)中的空气供应管路(3)和用于将已反应的环境空气从所述燃料电池(2)中排出的排气管路(4)，其中，压缩机(5)布置在所述空气供应管路(3)中，其特征在于，在所述压缩机(5)的下游与所述燃料电池(2)并联地布置有环境空气的至少一个另外的消耗器(21、22、23)。


2.根据权利要求1所述的燃料电池系统(1)，其特征在于，所述压缩机(5)布置在能够由驱动单元(11)驱动的轴(7)上。


3.根据权利要求1所述的燃料电池系统(1)，其特征在于，在所述排气管路(4)中布置有排气涡轮机(6)，其中，所述排气涡轮机(6)优选布置在所述轴(7)上。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料电池系统(1)，其特征在于，所述燃料电池(2)配属有供应阀(2a)并且所述至少一个另外的消耗器配属有控制阀(21a、22a、23a)。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料电池系统(1)，其特征在于，在所述空气供应管路(3)中布置有另外的压缩机(52)。


6.根据权利要求5所述的燃料电池系统(1)，其特征在于，所述另外的压缩机(52)与所述压缩机(5)串联连接。


7.根据权利要求6所述的燃料电池系统(1)，其特征在于，在所述压缩机(5)和所述另外的压缩机(52)之间布置有供应阀(2a)。


8.根据权利要求7所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·布劳恩，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE