CN101389893B - 带有用低温存储的燃料驱动的机组的机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机动车，具有一个机组，该机组通过一种在环境温度下气态的，但在一个车辆-储箱(1)中深冷存储的燃料驱动，该燃料在输送至机组时通过与一种较热的介质热交换而被加热，在此使为了机组的驱动从车辆-储箱(1)中提取的燃料与一个热电发电机(7)的冷侧接触，从而通过该热电发电机产生用于车辆的车载电器网络的电流。其他的热电发电机的热侧优选也可以被加载也用来与冷燃料热交换的较热介质，其中，热电发电机(7)可以内置于用于在从储箱(1)提取的燃料与较热介质之间热交换的换热器(5)中。在热电发电机的冷侧被加载从储箱中提取的冷燃料期间，热电发电机的另外的热侧被加载也用来与冷燃料热交换的较热介质。

Description

带有用低温存储的燃料驱动的机组的机动车
技术领域
本发明涉及一种机动车，它带有一个机组，特别是驱动机组，该机组通过一种在环境温度下气态的、但在车辆-储箱中低温存储的燃料驱动，它在输送到机组时通过用一种较热的介质热交换被加热。
背景技术
关于该技术领域请参考DE 195 06 486C2以及DE 198 54 581A1。
当前带有所谓的低温储箱(Kryotanks)的机动车还处于研究阶段，其中优选氢作为燃料，优选用于驱动机组，但必要时也用于车辆的辅助机组，在低温特别是深冷的状态下存储。驱动机组可以例如是一种内燃机，辅助机组例如是一种燃料电池，在其中产生的电能，或者只用于供给车辆的车载电器网络，或者也用于供给一个或者多个驱动电动机。
在车辆-燃料箱中存储的液态氢必须作为气体提供给燃烧该氢气的机组，因此，在该供给的范围内加入一个汽化过程，在一个适合的换热器中从一种载热介质中吸收热量的情况下实施该汽化过程。作为载热介质，可以采用例如内燃机的冷却剂，请参看例如上述的DE 19506 486C2。
发明内容
原则上致力于以尽可能高的效率推动系统。在这种意义上给出用于机动车的改进措施是本发明的任务。
该任务的解决方案的特征如下，即提出一种机动车，具有一个机组，特别是驱动机组，该机组通过一种在环境温度下气态的、但在一个车辆-储箱中深冷存储的燃料驱动，该燃料在输送至机组时通过与一种较热的介质热交换而被加热，使为了驱动所述机组从车辆-储箱提取的燃料与一特别是以一种所谓的塞贝克-元件(Seebeck-Elements)形式的热电发电机(thermoelektrischen Generator)接触，从而通过所述热电发电机产生用于车辆的车载电器网络的电流，在热电发电机的冷侧被加载从储箱中提取的冷燃料期间，热电发电机的另外的热侧被加载也用来与冷燃料热交换的较热介质。
因此建议，从储箱中提取的燃料特别是氢的冷量被至少部分地用于产生电能，并且将其提供给车辆-车载电器网络，以便借此减轻机动车的通常的直流发电机的负荷。由燃料的冷量产生电能，在此可以通过一个所谓的热电发电机进行，它通常情况下由两个不同的电半导体材料构建，它们导热且导电地互相连接。使这个材料对遭受在一个热源和一个冷却源之间的温度降，就在这个材料对上形成一个电压。通过组合大量这样的材料对，可以在相应的高效率热源和冷却源的情况下获得可经济地利用的电功率。这样的元件也被称为塞贝克-元件，并且是已知的珀耳贴元件的逆转。
在带有用于低温存储的燃料的储箱，特别是低温/深冷储箱的机动车上，现在存在一个特别高效率的冷却源，因为在深冷的氢作为燃料的情况下，只要以很少开尔文的温度就从储箱中提取该燃料。
虽然在带有低温储箱的机动车上应用热电发电机是已知的，而且是从上述的第二篇文献DE 198 54 581A1中已知，然而按照该篇文献，热电发电机用于由在所谓的汽化-气体燃烧时释放出来的热量来产生电能。本发明与该现有技术的区别是基于以下两个方面：一方面，利用存在的由储箱提取的燃料的冷量，而不利用在它的燃烧中产生的热量；另一方面，在上述的机组运转期间而不是在它的停机期间实现电能的获取，在此期间可以单独积累汽化气体。
当不仅热电发电机的所谓冷侧被加载冷的从储箱中提取的(深冷)燃料而且此外热电发电机的其他的所谓热侧被加载也用来与冷燃料热交换的较热的介质时，随着温度降的升高而升高的热电发电机效率可以被提高。这种较热的介质在通常情况下比环境温度明显更热，否则它应紧贴在热电发电机的“热侧”。就此而言本措施特别有利的是，即上述这种较热的介质反正已经必须被导入从储箱中提取的燃料的周围，而并且是与它进行热交换，从而可以将燃料以气态输送到上述机组中。在这种关系中，在设计观点下特别有利的是，热电发电机在结构上内置在用于在从储箱提取的燃料与较热介质之间热交换的一个或所述换热器中。
按照一种有利的改进构造，依照本发明的机动车可以额外配备有一个用于转换车辆-储箱的汽化-气体的装置，该装置包括一个用于汽化-气体的燃烧装置以及用于从在该转换过程中释放的热量获取电能的一个其他的热电发电机。该技术基本上由上述的DE 198 54 581A1中是已知的。在这篇文献中，不仅阐述所谓的与低温-燃料储箱关联的汽化-问题，该问题对于专业人士基本已知，因此在这里不再继续说明，而是在此也建议，利用废热，这些废热是以所不希望的方式从一个低温-车辆-储箱中排出的汽化-气体的所需要燃烧中释放的，其中一个在那里以热电偶形式的所谓的能量转换器可以被加载这些废气，并且这样产生电流。热电偶因此同样涉及热电发电机或者塞贝克-元件。
这里现在建议另一种措施用于提高效率或者可产生的电功率，而且是在一个其他的与汽化-气体的转换相关联地设置的热电发电机的所谓的热侧被加载在特别是汽化-气体的催化燃烧时所释放的热量期间，而该其他的热电发电机的另一所谓的冷侧被加载从燃料储箱中排出的冷的汽化-气体(Boil-Off-Gas)。
通过这种措施，在其他的热电发电机上(其是除了上面进一步提到的热电发电机外设置的)，在热源即被燃烧的汽化-气体与冷却源即新鲜从低温-储箱中排出的汽化-气体之间比考虑作为冷却源例如周围空气可以显示出一个显著更大的温差。在冷的未被燃烧的汽化-气体的温度的数量级为少量的开尔文之后，通过因此显著较大的数量级绝对可以是多个100度的温差，在热电发电机中可产生的电能自然显著被提高。
当一组亦即大量的热电发电机包围一个催化燃烧装置的外壳地设置，并且这些热电发电机通过其背离催化燃烧装置外壳的侧面与一个引导冷汽化-气体并包围燃烧装置连同其他热电发电机的环形通道处于热传导连接中，得到一种设计上特别有利的这里在结构空间角度以及在各元件之间最佳可能的热传递方面有利的结构布置。代替一个这样的构造，也可以是其他的热电发电机的一种矩阵结构，该矩阵结构这样构造成，使其通过一侧接触一个用于汽化-气体的催化燃烧装置的外壳，并且通过另一侧接触一个合适地成型的通道等等，通过该通道，汽化-气体被输给上述催化燃烧装置以进行氧化。
在其他的热电发电机上积累的或者释放的电能可以优选提供给一个用于所谓的汽化-过程的监测和控制的安全系统。在配有低温-燃料箱的机动车中，一个汽化-管理系统的连续的能源供给同样可能是一个问题。也许超过一个相对较长的时期可能需要的是，对一种适合的传感装置、阀以及用于过程-控制的电子监测装置(在其范围内，汽化-气体被从车辆-储箱中排出并且输送到一个或者所述燃烧装置中)供给电能，以及必要时也对上述的燃烧装置的一个点火装置供给电能。当为此需要的能量现在在一定程度上通过汽化-气体的所需的燃烧产生，并且在一个适合的缓冲存储器中中间存储，这样可以借此以灵巧的方式和有利的方式效率有利地解决上述能量供应问题。
附图说明
下面借助于唯一的附图进一步解释本发明。
具体实施方式
附图标记1标识一个机动车的一个低温-燃料储箱(＝车辆-储箱)，用于在低温状态下存储液态氢，氢可以从该储箱中通过一个阀2作为燃料被提取，并且可以通过一个管路3被输送给车辆的一个没有示出的机组以进行燃烧。该管路3穿过一所谓的辅助系统封壳(Nebensystemkapsel)4，在其中设有一个换热器5，在该换热器中所述管路3与一个通过另一管路6a引入并且通过一管路6b引出的较热介质处于热交换中，使得在管路3中的冷的氢在这个换热器5内被加热并因此转变成气态状态。在氢在管路3中的输送方面，在这个热交换器5的上游在所谓的辅助系统封壳4内设有热电发电机7，它的冷侧与管路3并且因此与在其中引导的冷氢处于热传导连接中，并且它的热侧与通过管路6b流入并通过管路6c流出的上述的较热介质处于热传导连接中。由于因此在热电发电机7上施加的温度降的数量级是几个100度，可以通过热电发电机产生电流或者获取电功率，而且是在通常效率的情况下以及在这个热电发电机和这个对其加载的质量流特别是冷氢的可代替大小处于显著的或者说值得的高度情况下。当因此获取的电能被输送到车辆的车载电器网络时，它是可利用的并且因此减轻一个此外存在的电能产生器的负荷，从而借此车辆的总效率可以得以提高，在此还要指出，绝对可以设计许多不同于以上解释的细节，而不离开权利要求的内容。

Claims (7)

1.一种机动车，具有一个机组，该机组通过一种在环境温度下气态的、但在一个车辆-储箱(1)中深冷存储的燃料驱动，该燃料在输送至机组时通过与一种较热的介质热交换而被加热，其特征在于，使为了机组的驱动从车辆-储箱(1)中提取的燃料与一热电发电机(7)接触，以便通过所述热电发电机产生用于车辆的车载电器网络的电流，在热电发电机(7)的冷侧被加载从储箱中提取的冷燃料期间，热电发电机(7)的另外的热侧被加载也用来与冷燃料热交换的较热介质。
2.如权利要求1所述的机动车，其特征在于，所述机组是驱动机组。
3.如权利要求1所述的机动车，其特征在于，所述热电发电机(7)以塞贝克-元件的形式构成。
4.如权利要求1至3中任一项所述的机动车，其特征在于，热电发电机(7)内置在一个用于在从储箱提取的燃料与较热介质之间热交换的换热器(5)中。
5.如权利要求1至3中任一项所述的机动车，其特征在于，所述机动车具有一个用于转换车辆-储箱的汽化-气体的装置，该装置包括一用于汽化-气体的燃烧装置以及一个或一组其他的热电发电机，用于从在该转换过程中释放出来的热量中获取电能，
在所述其他的热电发电机的热侧被加载在汽化-气体的催化燃烧中释放出来的热量期间，所述其他的热电发电机的另外的冷侧被加载从燃料箱中排出的冷的汽化-气体。
6.如权利要求5所述的机动车，其特征在于，一组其他的热电发电机设置成包围一个催化燃烧装置的外壳，并且这些其他的热电发电机通过其背离催化燃烧装置外壳的侧面与一个引导冷汽化-气体并包围燃烧装置连同其他热电发电机的环形通道处于热传导的连接中。
7.如权利要求5所述的机动车，其特征在于，所获得的电能被提供给一个用于汽化过程的监测和控制的安全系统。
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