【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电动车辆领域、更具体地涉及用于对这些电动车辆供应能量的系统。
技术介绍
1、在本申请中，术语“电动车辆”被理解为是指纯电动车辆(其唯一的动力源是电能源)和混合动力车辆(其将热能源与该电能源相结合)两者。到目前为止，与常规的热力车辆相比，这些电动车辆的自主性有限，这可能对电动车辆用户不利，特别是当他们希望完成长途旅行时。
2、可以通过增大为车辆提供动力的蓄电池的容量或增加电池数量来提高自主性，但这种增加是昂贵的并且还会带来空间需求问题。
3、提高自主性的另一解决方案是不仅使用外部能源还使用车辆内的能源(例如燃料电池)来给蓄电池供电，于是该燃料电池可以用作自主性的扩展器。燃料电池与蓄电池电并联安装。电动马达初始地由蓄电池供电，并且在主蓄电池的电量不足以继续供电时在适当的情况下由燃料电池供电以产生电力并且在蓄电池放完电时延长作用范围。在这种情况下，实施了使用燃料电池的系统，并且该系统产生用于使车辆前进并且因此移动所需的电力，从而允许用户完成长途旅行。
4、该使用燃料电池的系统尤其要被供应氢，其中该氢能够以液态形式或气态形式储存。当氢储存器使用其液态形式时，该氢处于非常低的温度、通常为-253℃，而当其使用气态形式时，氢处于高压下。
5、在现有技术中存在氢供应系统中交换器放在该氢储存器的出口处，从而允许氢被加热，如果氢以液体形式储存，则使得氢蒸发并达到接近为了操作燃料电池所需的温度、通常在0至70℃之间，或者如果氢以气态形式储存，则使得其达到与燃料电池的操作相适应的压力。因此
技术实现思路
1、本专利技术的目的是通过提出一种用于使液态氢蒸发的自调节方法来克服该缺点，该方法允许回收在液化步骤期间涉及的能量中一些能量，从而提高燃料电池系统的总体效率。
2、因此，本专利技术的主要目的是提供一种用于向车辆的燃料电池供应氢的系统，该系统包括蒸发器，该蒸发器配备有用于供应液态形式的氢的入口和用于排出气态形式的氢的出口，所述蒸发器包括包壳，在包壳内设有多孔材料，该包壳被热传递流体管道穿过。
3、该系统允许对电动车辆供应能量，其中该能量由燃料电池利用氢来供应。
4、为此，氢经历蒸发过程，以允许其从液态形式转变为气态形式，从而可以供应给燃料电池。这种蒸发发生在蒸发器内，该蒸发器包括入口和出口，液态形式的氢从储存氢的罐被传送穿过该入口，气态形式的氢穿过该出口离开蒸发器流向燃料电池。
5、如上所述，根据本专利技术，蒸发器包括包壳，该包壳界定了蒸发器内的容器，该容器包括设置在氢的入口与出口之间的多孔材料。
6、氢通过根据毛细现象在多孔材料中循环而穿过包壳。包壳还被管道穿过，其中该管道帮助热传递流体在蒸发器中循环。
7、应注意的是，热传递流体的作用是加热氢，从而使氢蒸发。因此，根据本专利技术，包壳容装液态氢(与被引入包壳中的状态相比没有改变)和被热传递流体加热的气态氢。
8、由包壳界定的容器可以分为两个部分，这两个部分通过利用毛细作用穿过多孔材料的氢的液态或气态来区分。第一部分位于用于供应液态形式的氢的入口附近，而第二部分位于用于排出气态形式的氢的出口和热传递流体管道的附近。因此，第一部分对应于多孔材料中氢以液态形式循环的部分，而第二部分对应于多孔材料中氢以气态形式循环的部分。这两个部分在容器内不以物理分隔来界定。应理解的是，每个部分的体积可以是随着热传递流体的温度、并且因此随着在蒸发器中循环的液态形式的氢的体积和气态形式的氢的体积而可变的。
9、根据本专利技术的一个特征，该包壳包括两个前壁以及连接这些前壁的外围侧壁，该热传递流体管道连接在这些前壁上，该用于供应液态形式的氢的入口和该用于排出气态形式的氢的出口连接在该外围侧壁上。
10、应理解的是，用于多孔材料的容器由包壳界定，该包壳包括两个前壁、和外围侧壁。这两个前壁彼此相对、并且均被热传递流体管道穿过。因此，该热传递流体管道穿过蒸发器的容器。外围侧壁设置在这两个侧壁之间并将其连接。如果容器呈现旋转圆筒的形状，则这种外围侧壁尤其可以从侧面或柱形表面延伸，或者如果容器呈现笔直块的形式，则这种外围侧壁甚至可以具有四个毗连的平坦壁的连续性。外围侧壁支撑用于供应液态形式的氢的入口和用于排出气态形式的氢的出口。因此，氢可以通过穿过外围侧壁而传送至蒸发器，然后在该蒸发器内循环并且再次穿过外围侧壁而离开蒸发器。
11、根据本专利技术的另一特征，热传递流体管道包括电加热元件。
12、该电加热元件可以是例如电阻元件(比如电阻器)、或者甚至是加热护套。该电加热元件能够加热热传递流体，从而参与氢从液态形式转变为气态形式的蒸发。应注意的是，电加热元件可以用于防止热传递流体在车辆启动时被液态氢的极低温度冻结。除了热传递流体的作用外，电加热元件也可以直接加热氢。
13、根据本专利技术的一个特征，热传递流体管道相对于包壳的、穿过前壁的中轴线偏心，其中在热传递流体管道与该用于排出气态形式的氢的出口之间测得的最短距离小于在热传递流体管道与该用于供应液态形式的氢的入口之间测得的最短距离。
14、如果蒸发器的容器(由包壳界定)是旋转圆筒，则这种中轴线可以对应于例如旋转轴线。“偏心”应理解为是指热传递流体管道没有设置在用于供应液态形式的氢的入口与用于排出气态形式的氢的出口之间的等距离处，而是设置在该用于排出气态形式的氢的出口附近。这确保了出口附近的氢确实是气态形式并且被引导至燃料电池的氢确实是气态。
15、根据本专利技术的另一特征，供应系统包括涡轮机，所述涡轮机设置在用于排出气态形式的氢的管道与燃料电池之间。
16、气态形式的氢在涡轮机内膨胀并且其压力降低。然后，由涡轮机回收的机械压力能尤其可以用于操作为车辆提供电能的发电机，从而帮助提高燃料电池系统的效率。
17、根据本专利技术的一个特征，供应系统包括至少一个阀，该至少一个阀能够调节供应系统内的压力并且设置在蒸发器与涡轮机之间。
18、该阀形成用于控制压力的器件。该阀可以被控制为使得只要压力低于阈值，蒸发就会持续。例如，这样的阀可以类似于阀系统。
19、根据本专利技术的另一特征，供应系统包括能够调节蒸发器中的压力的第一阀。第一阀尤其设置在蒸发器与气态氢缓冲罐之间。根据燃料电池所需的氢的量，控制第一阀打开，以调节与液态氢罐分开的罐(尤其称为缓冲罐)中的压力和氢流量。
20、根据本专利技术的另一特征，该供应系统包括设置在缓冲罐与涡轮机之间的第二阀。第二阀被配置用于在气态形式的氢进入涡轮机之前调节该气态形式的氢的压力和流量，其中该气体在供给燃料电池之前由于其穿过涡轮机而膨胀。这种架构本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于向车辆的燃料电池(1)供应氢的系统(17)，该系统包括蒸发器(4)，该蒸发器配备有用于供应液态形式的氢的入口(61)和用于排出气态形式的氢的出口(62)，所述蒸发器(4)包括包壳(41)，该包壳内设有多孔材料，该包壳(41)被热传递流体管道(45)穿过。
2.如前一项权利要求所述的供应系统(17)，其中，该包壳(41)包括两个前壁(46)以及连接所述前壁(46)的外围侧壁(47)，该热传递流体管道(45)连接在所述前壁上，该用于供应液态形式的氢的入口(61)和该用于排出气态形式的氢的出口(62)连接在该外围侧壁上。
3.如前述权利要求中任一项所述的供应系统(17)，其中，该热传递流体管道(45)包括电加热元件(44)。
4.根据前述权利要求中任一项结合权利要求2所述的供应系统(17)，其中，该热传递流体管道(45)相对于该包壳的、穿过所述前壁(46)的中轴线(M)是偏心的，其中在该热传递流体管道(45)与该用于排出气态形式的氢的出口(62)之间测得的最短距离(D1)小于在该热传递流体管道(45)与该用于供应液态形式的氢的入口(61)
5.如前述权利要求中任一项所述的供应系统(17)，包括涡轮机(3)，所述涡轮机(3)设置在该用于排出气态形式的氢的管道(62)与该燃料电池(1)之间。
6.如前一项权利要求所述的供应系统(17)，包括至少一个阀(5，5b)，该至少一个阀能够调节该供应系统(17)内的压力并且设置在该蒸发器(4)与该涡轮机(3)之间。
7.如前述权利要求中任一项所述的供应系统(17)，其中，该热传递流体管道(45)形成包括调节部件(34)的热调节系统(18)的一部分，所述调节部件(34)旨在将热传递流体在穿过热交换器(30)与穿过旁路(35)之间定向。
8.如前一项权利要求所述的供应系统(17)，其中，该热调节系统(18)包括能够调节该燃料电池(1)的温度的第一分支(36)。
9.如权利要求8所述的供应系统(17)，其中，该热调节系统(18)包括能够调节该蒸发器(4)内的温度的第二分支(38)。
10.一种用于向燃料电池(1)供应氢的方法，包括：将氢传送至该蒸发器(4)的步骤、将该氢蒸发并增大其压力的步骤、以及将氢传递至该燃料电池(1)的步骤。
11.根据前一项权利要求结合权利要求6所述的供应方法，包括压力控制子步骤，所述控制子步骤至少部分地由该至少一个阀(5，5b)提供。
12.一种电动车辆，该电动车辆配备有根据权利要求1至9中任一项所述的供应系统(17)、和/或根据如权利要求10和11中任一项所述的供应方法被供应氢。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于向车辆的燃料电池(1)供应氢的系统(17)，该系统包括蒸发器(4)，该蒸发器配备有用于供应液态形式的氢的入口(61)和用于排出气态形式的氢的出口(62)，所述蒸发器(4)包括包壳(41)，该包壳内设有多孔材料，该包壳(41)被热传递流体管道(45)穿过。
2.如前一项权利要求所述的供应系统(17)，其中，该包壳(41)包括两个前壁(46)以及连接所述前壁(46)的外围侧壁(47)，该热传递流体管道(45)连接在所述前壁上，该用于供应液态形式的氢的入口(61)和该用于排出气态形式的氢的出口(62)连接在该外围侧壁上。
3.如前述权利要求中任一项所述的供应系统(17)，其中，该热传递流体管道(45)包括电加热元件(44)。
4.根据前述权利要求中任一项结合权利要求2所述的供应系统(17)，其中，该热传递流体管道(45)相对于该包壳的、穿过所述前壁(46)的中轴线(m)是偏心的，其中在该热传递流体管道(45)与该用于排出气态形式的氢的出口(62)之间测得的最短距离(d1)小于在该热传递流体管道(45)与该用于供应液态形式的氢的入口(61)之间测得的最短距离(d2)。
5.如前述权利要求中任一项所述的供应系统(17)，包括涡轮机(3)，所述涡轮机(3)设置在该用于排出气态形式的氢的管道(62)与该燃料...
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