CN106104879A - 尤其用于机动车或商用车的系统和相应的方法 - Google Patents

尤其用于机动车或商用车的系统和相应的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106104879A
CN106104879A CN201580014030.0A CN201580014030A CN106104879A CN 106104879 A CN106104879 A CN 106104879A CN 201580014030 A CN201580014030 A CN 201580014030A CN 106104879 A CN106104879 A CN 106104879A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
holding vessel
natural gas
pressure
control unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201580014030.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106104879B (zh
Inventor
A·瓦赫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of CN106104879A publication Critical patent/CN106104879A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106104879B publication Critical patent/CN106104879B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/70—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by fuel cells
    • B60L50/72—Constructional details of fuel cells specially adapted for electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B60L58/31—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for starting of fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B60L58/32—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load
    • B60L58/34—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load by heating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04225—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during start-up
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04425—Pressure; Ambient pressure; Flow at auxiliary devices, e.g. reformers, compressors, burners
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于储存作为燃料的天然气的系统(10)，尤其用于机动车或商用车，其中，所述系统(10)具有至少一个用于所述燃料的储存罐(11)。根据本发明设置：给所述储存罐(11)配属有至少一个燃料电池(12)，其中，过渡到气态状态的天然气能从所述储存罐(11)供给所述燃料电池(12)，用于至少部分转化为电能，其中，所述储存罐(11)和所述燃料电池(12)通过控制单元(13)共同作用。在此，所述燃料电池(12)构造为固态氧化物燃料电池。

Description

尤其用于机动车或商用车的系统和相应的方法
技术领域
本发明涉及一种用于储存作为燃料的天然气的系统,尤其用于机动车或商用车，其中，所述系统至少具有用于燃料的储存罐，此外，本发明涉及一种用于运行这种系统的方法。
背景技术
这种系统通常涉及接收在机动车或商用车中的液化气罐，其中，在所述液化气罐中储存的天然气处于液化状态，通常处于-162℃的温度中。在这种现有技术中不利的是，液化天然气在几天的使用时间后开始气化，因此，过渡到气相的天然气在液化气罐中超出一确定气压时必须通过阀向周围环境受控制地排出。因此，可以产生不期望的环境负载，因为在天然气中作为主要组分存在的甲烷(CH4)比例如二氧化碳(CO2)以约为25的系数对环境更有害。此外，已经排放到周围环境中的天然气不可再作为能量载体用于供给衔接到液化气罐上的机动车内燃机。
发明内容
具有权利要求1的特征的系统具有其优点，即，由液相蒸发的天然气能从储存罐或液化气罐中受控制地向与所述罐共同作用的燃料电池输送，该燃料电池可以将从液化气罐供给它的天然气的化学能相应于其效率直接转化为电能，因此，这对于在机动车或商用车中可电连接到燃料电池上的用电器可直接使用。在相对应车辆的较长的停止阶段，系统的燃料电池可以有利地将以相应程度在液化气罐中蒸发的天然气转化为用于运行车辆中电辅助设备或用于车辆电池充电的电能。
本发明其他有利的扩展方案和构型通过在从属权利要求中举出的措施给出。
通过将该系统的燃料电池优选构造为固态氧化物燃料电池，烃作为用于天然气的主要组成部分可直接供给固态氧化物燃料电池用于能量转化。因此，由此实现用于能量转化的相对高的效率。
根据本发明一个符合目的的构型，燃料电池可通过至少一个流动路径与储存罐在流动技术方面有效连接。因此，在储存罐中由液化过渡到气态的天然气可通过所述流动路径流出到燃料电池的气体入口。在罐内部的压力以相应程度减小。
在此通过在至少一个流动路径中布置至少一个阀，可实现通过操纵相对应的阀使所述流动路径的限定地且受控地打开或关闭。
本发明的一个特别有利的构型设置：设置有控制单元，用于控制至少一个阀和燃料电池。为此，控制单元可使至少一个阀处于打开或关闭的切换状态，以便打开或关闭用于燃料相应的流动路径，并且在阀打开的切换状态时燃料电池对于流入的天然气激活，以便开始燃料电池内部的能量转化过程。
可实现实际的自给自足工作的系统，其方式为，为了持续探测在储存罐中由天然气产生的压力，给储存罐配属有至少一个压力传感器，其中，控制单元检测由压力传感器探测的和信号传递到控制单元的压力测量值，此外，控制单元根据储存罐中的压力控制至少一个燃料电池和至少一个阀。在此，本发明的一个优选构型在于，仅仅当所检测的储存罐中的压力达到或超过一预定的压力阈值时，控制单元才打开通向燃料电池的流动路径并且激活燃料电池。尤其在机动车或商用车的停止阶段中，当对应的内燃机关断或者说未激活时，储存罐中的压力由于由液态向气态状态过渡的天然气而逐渐建立。在这个压力等于或大于预定或者说预调节设定的压力阈值的时刻，通过控制单元实现打开通向燃料电池的流动路径，其中，向燃料电池流出的气态天然气在那里可由通过控制单元激活的燃料电池转化为电能，该电能则可用于被机动车或商用车中的用电器使用。通过向燃料电池流出的并且之后由燃料电池在电化学过程中处理的天然气导致储存罐中蒸汽压力的逐渐降低。通过设置用于内燃机燃烧室的流动路径，以便至少在内燃机的行车运行中从储存罐给燃烧室供给天然气，并且通过供给燃料电池的流动路径用于可从储存罐向燃料电池供给天然气，其中，只有当检测到的储存罐中的压力达到或超过一预定的压力阈值时通向燃料电池的流动路径才能打开，根据本发明的系统对于天然气的能量利用提供了不同的流动路径供使用。
本发明一个有利的扩展方案设置：从燃料电池溢出的多余的天然气或者说剩余气体可通过至少一个流动路径返回储存罐，从而可继续作为用于所述系统的能量载体使用。因此，用于从储存罐供给天然气的第一流动路径和用于从燃料电池溢出的多余天然气或者说剩余气体的返回的第二流动路径被连接到燃料电池上。
根据本发明的方法尤其用于运行所述系统，并且包括循环实施的方法步骤：检测储存罐中各当前占主导的、与时间相关的压力，以及包括与事件相关的方法步骤：将处于蒸气状态的天然气从储存罐向燃料电池供给并且激活燃料电池，其中，尤其仅仅当检测到的储存罐中的压力达到或超过一预定压力阈值时才进行所述供给并且激活的、与事件相关的方法步骤。
根据本发明的方法的一有利扩展方案可在于，在燃料电池的激活状态下，使到达燃料电池阴极侧的多余的天然气返回储存罐。因此，到达燃料电池的排气侧的和由此在燃料电池内部能量转换过程中未使用的天然气重新被储存在储存罐中。因此，这些首先过量的天然气没有到达大气中，而是由于返回到储存罐中继续作为能量载体可供该系统使用。
附图说明
在接下来的说明和附图中详细阐述本发明的实施例。附图在示意性显示的视图中示出：
图1在示意性示出的布置中的根据本发明的系统，其中，所述系统具有储存罐和固态氧化物燃料电池以及用于储存罐和固态氧化物燃料电池共同作用的控制单元，
图2根据本发明用于运行系统的方法的第一实施方式的具有在控制单元中实施的主要方法步骤的流程图，和
图3根据本发明的方法的第二实施方式的具有在控制单元中实施的主要方法步骤的流程图。
具体实施方式
图1示出根据一个优选实施方式的本发明的系统10的原理线路图。系统10构造为能借助作为燃料的天然气运行的机动车或商用车的部分，并且具有用于接收和储存天然气的储存罐11和固态氧化物燃料电池或者说SOFC燃料电池12(SOFC：固体氧化物燃料电池)以及控制单元13，该天然气在构造为液化气罐的储存罐中基本保持为在通常-162℃的低温下的液化状态。此处，控制单元13用于液化气罐11和固态氧化物燃料电池12的共同作用。
这样的固体氧化物燃料电池12涉及高温燃料电池，该高温燃料电池(如技术人员所知)在运行温度≥500℃时运行，并且为了运行需要在阴极侧供给的燃料和在阳极侧供给的空气中的氧，以便根据进行的电化学过程产生电能，该电能可在固态氧化物燃料电池的电输出端获取。此外，如技术人员所知，在此内部的电荷运输通过氧离子进行，该氧离子通过固态氧化物燃料电池的电解质朝向阳极扩散，以便能够在那里在得到水和电子的情况下使燃料氧化，其中，这些电子在固态氧化物燃料电池的电输出端可供使用。由于高运行温度，固态氧化物燃料电池可以直接处理天然气作为燃料。
在液化气罐11中，在液化气罐11的上部区域中聚集了天然气从液相21过渡到气相22的气体部分。在对应的机动车内燃机30的持续运行中，即行车运行中，处于气态的天然气通过从液化气罐引出的输送管路14和附属于内燃机30的压缩机23得到，并且在那里为了驱动机动车在内燃机30的燃烧室中燃烧，而在液化气罐11底侧引出的的第二输送管路15将液化天然气导向蒸发器24，液化天然气在蒸发器中转化为蒸汽状态并且从蒸发器24朝向内燃机30流出。为了在内燃机的停止阶段在能量技术相关的方面使用罐容量的过渡到气相22的部分，由第一输送管路14分岔出一个供给管路14’，该供给管路导向燃料电池12的阳极侧，使得固态氧化物燃料电池12以其气体进入侧通过这个供给管路14’作为流动路径与液化气罐11连接，并且在阳极侧导入的天然气可转化为电能，当在第一输送管路14中布置在供给管路14’上游、即在压缩机23上游的第一阀16连接到打开位置，由此第一输送管路14和因此的通向燃料电池12的阳极侧的供给管路14’打开。为了将不用于能量转化的、处于固态氧化物燃料电池12的阴极侧上多余天然气从固态氧化物燃料电池12引回到液化气罐11中，固态氧化物燃料电池12在阴极侧以其用于多余积累的气体的气体排出口(未示出)衔接到通往液化气罐11的返回管路25上，该返回管路作为固体氧化物燃料电池12的阴极侧和第一阀16之间的第二流动路径延伸。此处布置在返回管路25中靠近固态氧化物燃料电池12的第二阀17设置用于，根据接通位置打开或关闭返回管路25。当第二阀17处于打开位置时，在阴极输出端溢出的多余天然气可首先流出直至第一阀16，然后在固态氧化物燃料电池12处于激活状态时第一阀16打开的情况下返回达到液化气罐11中。为了能够选择性地、即相互独立地接通具有向固态氧化物燃料电池12分岔的供给管路14’的输送管路14和接通返回管路25，在该实施例中的阀16构造为多通阀。替代于此，返回管路25也可直接地、即在没有中间连接阀16的情况下引导到液化气罐11中。为了操纵这两个阀16、17，设置了控制单元13，该控制单元通过第一信号管路18与第一阀16处于有效电连接，并且通过第二信号管路19与第二阀17处于有效电连接。控制单元13的第三信号管路20衔接到固态氧化物燃料电池12上，为了激活或停用该固态氧化物燃料电池，即，在激活时SOFC燃料电池12例如通过以技术人员所知的方式接通未示出的加热元件加热到处于T≥500℃的运行温度，而为了停用，这种加热元件被关断。(未示出的)压力传感器根据一优选实施例布置在液化气罐11内部的上部区域中，以便持续检测在那里占主导的蒸气压力，该蒸气压力通过(未示出的)测量信号管路传送到控制单元13上。可选择地，在供给管路14’中设置图1中虚线示出的阀40。因此，在行车运行中，即在内燃机30的持续运行中，当第一阀16接通到打开位置时，由此天然气可从储存罐11通过输送管路14和压缩机23流到内燃机30的燃烧室中，导向固态氧化物燃料电池12的供给管路14’可分立地或者说选择性地通过该可选择的阀40被关闭或打开。为了操纵该可选择的阀40，控制单元13通过(在图1中虚线示出的)电信号管路41与阀40有效电连接。因此，在行车运行中，即在内燃机30运行的情况下，当导向内燃机30的输送管路14通过控制单元13和阀16被打开时，通向固态氧化物燃料电池12的供给管路14’可被关闭，其方式为，控制单元13通过电信号管路41将该可选择的阀40置于关闭位置。在停止运行时，即在内燃机30关断的情况下，控制单元13可以既将阀16又将该可选择的阀40接通到各自的打开位置，以便打开用于从液化气罐11流出的天然气的输送管路14和处于压缩机23上游的向固态氧化物燃料电池12分岔的供给管路14’。
在该实施例中，为了清楚起见，将导向内燃机30的输送管路14和导向固态氧化物燃料电池12的供给管路14’通过一个共同的阀16导入到液化气罐11中；然而在实际中，可在液化气罐11的耦合区域中为两个管路中的每一个分别设置单独的阀，其中，这些阀能通过控制单元13被控制。
图2示出具有本发明的控制方法的主要方法步骤的整体以100标记的流程图，该控制方法用于运行系统10，即，用于固态氧化物燃料电池12和液化气罐11的共同作用，并且在控制单元13中实施。在第一方法步骤110中，控制单元13首先初始化。在衔接到该第一方法步骤的方法步骤120中，在液化气罐11中布置的压力传感器(未示出)检测罐内容物的处于气相的部分的相应当前占主导的压力或者说蒸气压力，其中，这个压力值p(t)(p(t)：压力作为各时间t的函数)通过未示出的测量信号管路达到控制单元13，并在那里被处理。在紧接其后的方法步骤130中，实施当前对时间t检测的压力值p(t)与一预定的压力阈值ps的比较。此处，步骤130中的比较得出，当前对时间点t检测的压力值p(t)达到或超过压力阈值ps，即满足条件p(t)≥ps，控制单元13继续进行到下一个步骤140；在其他情况下，即，当满足p(t)<ps时，进行到步骤120的返回130’，其中，在一预定的相对短的时间间隔t+Δt(Δt：时间增量)之后重新以t’＝t+Δt、即对时间点t’测定当前占主导的压力p(t’)并且传递到控制单元13上。此处，压力阈值ps如此调节设定，使得它的值小于这样的破裂压力，所述破裂压力针对液化气罐11的所使用的实施方式规定。为了确保液化气罐11的可靠运行，优选将压力阈值ps调节设定到如下值，所述值低于所规定的破裂压力约10％。在步骤140中，在积极满足条件p(t)≥ps的情况下，第一阀16打开，并且固态氧化物燃料电池12激活，其方式为，控制单元13通过第一信号管路18相应地操纵第一阀16，并且固态氧化物燃料电池12通过第三信号管路20实际地同时激活。因此，在阀16打开时，由液化气罐11出来的气体首先通过第一输送管路14然后通过供给管路14’达到固态氧化物燃料电池12的阳极侧。如果可选择的阀40也在图1的布置中实施，那么在步骤140中两个阀16和40共同由控制单元13通过信号管路18和41操纵，以便打开导向固态氧化物燃料电池12的输送管路14和供给管路14’。此外，也打开第二阀17，以便打开用于多余的流出的天然气的、在阴极侧衔接的返回管路25。在连接到该步骤140上的步骤150中，压力p(t)作为时间t的函数重新进行检测，并且在紧接其后的比较160中求取：这个压力值p(t)是否低于压力阈值ps，其方式为，条件p(t)<ps的成立被检验。如果满足这个条件，那么在步骤170中通往固态氧化物燃料电池12的第一阀16(并且，如果实施，可选择的阀40也)被关闭，使固态氧化物燃料电池12停用，此外，第二阀17被关闭，因此，进行到步骤120的返回170’，重新检测或者说测量当前占主导的压力，使得步骤120到170实际以循环回路的方式运行。
因此，在燃料箱11中建立的超压通过打开阀16(以及可选择的阀40)和由此实现的打开通往固态氧化物燃料电池12的供给管路14’而减小，其方式为，由液相蒸发的天然气可朝向固态氧化物燃料电池12的阳极侧流出。
图3示出根据本发明的方法的第二实施方式的流程图200。此处，如图2的第一实施方式中同样的方法步骤标记有同样的参考标记。根据图3的第二实施方式与图2中示出的第一实施方式的区别在于，替代于图2中示出的方法步骤150到170，实施根据图3的流程图200的方法步骤141到143，这些方法步骤直接衔接到方法步骤140上，该方法步骤140通过打开阀16(以及可选择的阀40)和激活固态氧化物燃料电池12以及打开第二阀17与释放返回管路25来限定。在衔接到该步骤140的步骤141中，限时元件初始化，该限时元件以预定的时间期限启动一确定固态氧化物燃料电池12激活期限的计时器，其中，所述时间期限例如可以在小时或天的范围内。在限时元件初始化之后，在步骤142中进行询问：调节设定的时间期限是否到期。如果还并不满足这个条件，那么在一预定的时间间隔后进行到方法步骤142的入口处的返回142’，重新询问；但如果满足这个条件，即，步骤142中的询问得出：达到所调节设定的时间期限，那么进行到步骤143的过渡，在该步骤143中计时器停止，阀16、17和40关闭，使固态氧化物燃料电池12停用，然后该方法结束。在这个根据本发明的方法的改变的实施方式中，有利的是，固态氧化物燃料电池12对于之前确定的时间期限保持激活，因此，可避免：例如在液化气罐11中的压力波动的情况下固体氧化物燃料电池12仅仅短期的激活阶段和停用阶段之间持续的变更。
总结而言，根据本发明的系统设置：配属给液化气罐11至少一个固态氧化物燃料电池12，其中，固态氧化物燃料电池12能从液化气罐11中如此供给燃料或者说天然气，使得固态氧化物燃料电池12将供给它的燃料至少部分转化为用于机动车或商用车中用电器50的电能，其中，用电器50通过电连接26衔接到固态氧化物燃料电池的电输出端上。机动车或商用车的辅助设备、例如车载空调或驾驶室加热器可设置作为用电器。在机动车或商用车的通常内燃机30关断或不活动的停止阶段期间，用电器可以是车辆电池，使得由固态氧化物燃料电池产生的电能可用于车辆电池的充电。与此相对的，在机动车或商用车的行车运行中，储存在液化气罐11中的天然气主要用于内燃机30的燃料供给；此外，通往固态氧化物燃料电池12的供给管路14’打开并且使固态氧化物燃料电池激活，这样在此转化的电能既可用于运行机动车或商用车的汽车电器网络中的辅助设备，又可用于对车辆电池充电。
系统10除了用于内燃机30的燃料供给的第一和第二输送管路之外，还具有包括第一输送管路14的区段和供给管路14’并且导向固态氧化物燃料电池12的第一流动路径，和作为用于从固态氧化物燃料电池12流出的天然气的返回管路25的第二流动路径。
系统10的控制单元13在它最简单的实施方式中具有带有存储器的微型计算机、例如微控制器，在该存储器中储存有根据本发明的方法的方法步骤作为可实施的控制程序，其中，微型计算机控制根据本发明的方法的运行，并且依次实施各方法步骤。此外，控制单元13的微型计算机通过周围接口处理各个当前由压力传感器探测的作为时间函数的罐内部的蒸气压力，并且根据该蒸气压力控制相应的阀以及固态氧化物燃料电池12。
当以恒定均匀的时间间隔检测液化气罐11中的天然气的蒸气压力时，根据本发明的方法在这两个方法变型的情况下可特别容易地实现。

Claims (12)

1.用于储存作为燃料的天然气的系统，尤其用于机动车或商用车，其中，所述系统具有至少一个用于所述燃料的储存罐，其特征在于，给所述储存罐(11)配属有至少一个燃料电池(12)，其中，过渡到气态状态的天然气能从所述储存罐(11)被供给所述燃料电池(12)用于至少部分地转化为电能。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述燃料电池(12)能通过至少一个流动路径(14、14’、25)与所述储存罐(11)在流动技术方面有效连接。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，在所述至少一个流动路径(14、14’、25)中布置有至少一个阀(16、17)。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，设置有控制单元(13)，用于控制所述至少一个阀(16、17)和所述燃料电池(12)。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，为了持续探测在所述储存罐(11)中由天然气产生的压力，给所述储存罐(11)配属有至少一个压力传感器，其中，所述控制单元(13)检测由所述压力传感器探测的且被信号传递到所述控制单元(13)上的压力测量值。
6.根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于，所述控制单元(13)根据所述储存罐(11)中的压力控制所述至少一个燃料电池(12)和所述至少一个阀(16、17)。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，只有当检测到的所述储存罐(11)中的压力达到或超过一预定压力阈值时，所述控制单元(13)才会打开通往所述燃料电池(12)的所述流动路径(14、14’)并且激活所述燃料电池(12)。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，设置用于内燃机(30)的燃烧室的流动路径(14)，以便至少在所述内燃机的行车运行中从所述储存罐(11)给所述燃烧室供给天然气，并且，导向所述燃料电池(12)的流动路径(14’)用于，能从所述储存罐(11)给所述燃料电池(12)供给天然气，其中，只有当检测到的所述储存罐(11)中的压力达到或超过一预定压力阈值时，导向所述燃料电池(12)的流动路径(14’)才能被打开。
9.根据权利要求2到8中任一项所述的系统，其特征在于，从所述燃料电池(12)溢出的多余的天然气能通过至少一个流动路径(25)返回所述储存罐(11)。
10.根据权利要求1到9中任一项所述的系统，其特征在于，所述燃料电池(12)构造为固态氧化物燃料电池。
11.方法，尤其用于运行根据权利要求1到10中任一项所述的系统，所述方法具有以下方法步骤：
-检测(120)所述储存罐(11)中各当前占主导的、与时间相关的压力，以及
-尤其只有当检测到的所述储存罐(11)中的压力达到或超过一预定压力阈值时，才从所述储存罐(11)向所述燃料电池(12)供给(140)处于蒸气状态的天然气，并且激活所述燃料电池(12)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述燃料电池的激活状态中，使到达所述燃料电池(12)阴极侧的多余的天然气返回所述储存罐(11)。
CN201580014030.0A 2014-03-17 2015-01-29 尤其用于机动车或商用车的系统和相应的方法 Active CN106104879B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014204921.0 2014-03-17
DE102014204921.0A DE102014204921A1 (de) 2014-03-17 2014-03-17 System insbesondere für ein Kraft- oder Nutzfahrzeug und Verfahren dafür
PCT/EP2015/051828 WO2015139870A1 (de) 2014-03-17 2015-01-29 System insbesondere für ein kraft- oder nutzfahrzeug und verfahren dafür

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106104879A true CN106104879A (zh) 2016-11-09
CN106104879B CN106104879B (zh) 2020-04-21

Family

ID=52465343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580014030.0A Active CN106104879B (zh) 2014-03-17 2015-01-29 尤其用于机动车或商用车的系统和相应的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11094948B2 (zh)
EP (1) EP3120402B1 (zh)
CN (1) CN106104879B (zh)
DE (1) DE102014204921A1 (zh)
WO (1) WO2015139870A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108091906A (zh) * 2016-11-21 2018-05-29 现代自动车株式会社 燃料电池装置，具有其的车辆和燃料电池装置的操作方法
CN117301966A (zh) * 2023-11-30 2023-12-29 成都岷山绿氢能源有限公司 一种车载燃料电池系统的控制方法、装置、设备及介质

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019208857A1 (de) * 2019-06-18 2020-12-24 Volkswagen Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug
DE202020000289U1 (de) 2020-01-24 2020-07-01 Thomas Hahn Mit Hilfe von Brennstoffzellen energetisch versorgtes, massenfähig und ohne Einschränkung des Nutzvolumens herstellbares Nutzfahrzeug mit modularem Aufbau des Brennstoffzellensystems, des elektrischen Energiespeichersystems und des Tanksystems
US11339754B1 (en) * 2021-05-07 2022-05-24 Saudi Arabian Oil Company Vehicle system with fuel separation system and method of using same

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003010844A2 (en) * 2001-07-25 2003-02-06 Ballard Power Systems Inc. Fuel cell system having a hydrogen sensor
US20050193989A1 (en) * 2004-03-04 2005-09-08 Ford Global Technologies, Llc Gaseous fuel system for automotive vehicle
US20080118799A1 (en) * 2005-03-23 2008-05-22 Nissan Motor Co., Ltd. Control Device And A Control Method For A Fuel Cell System
DE102008019594A1 (de) * 2008-04-18 2009-10-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Wärmeisolierter Behälter für kondensierte Gase
EP2131172A1 (de) * 2008-06-03 2009-12-09 Truma Gerätetechnik GmbH &amp; Co. KG Gasführungsvorrichtung mit Dichtigkeitsprüfung
DE102008043927A1 (de) * 2008-11-20 2010-05-27 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Speicherung eines Gases sowie Verfahren zur Entnahme eines Gases aus einem Sorptionsspeicher
US20100323256A1 (en) * 2009-06-23 2010-12-23 Andreas Kaupert Fuel cell system and operating process
EP2357388A1 (de) * 2010-02-08 2011-08-17 Eugen Seitz AG Ventilblock zum Steuern von Fluiden und Verwendung dieses Ventilblocks
CN102292862A (zh) * 2009-01-23 2011-12-21 松下电器产业株式会社 燃料电池系统及其运转方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4696513B2 (ja) * 2004-09-27 2011-06-08 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
DE102007058671B4 (de) * 2007-12-06 2016-04-28 Basf Se Verfahren zur Regelung der Gasentnahme und Vorrichtung zur Speicherung mindestens eines Gases
KR101132050B1 (ko) * 2010-01-12 2012-04-02 삼성에스디아이 주식회사 연료전지를 이용한 자동차 배기가스의 질소산화물 저감 방법 및 그 장치
JP5390564B2 (ja) * 2011-06-30 2014-01-15 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
US9577272B2 (en) * 2013-09-16 2017-02-21 Hamilton Sundstrand Corporation Fuel cell with impurity filtering

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003010844A2 (en) * 2001-07-25 2003-02-06 Ballard Power Systems Inc. Fuel cell system having a hydrogen sensor
US20050193989A1 (en) * 2004-03-04 2005-09-08 Ford Global Technologies, Llc Gaseous fuel system for automotive vehicle
US20080118799A1 (en) * 2005-03-23 2008-05-22 Nissan Motor Co., Ltd. Control Device And A Control Method For A Fuel Cell System
DE102008019594A1 (de) * 2008-04-18 2009-10-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Wärmeisolierter Behälter für kondensierte Gase
EP2131172A1 (de) * 2008-06-03 2009-12-09 Truma Gerätetechnik GmbH &amp; Co. KG Gasführungsvorrichtung mit Dichtigkeitsprüfung
DE102008043927A1 (de) * 2008-11-20 2010-05-27 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Speicherung eines Gases sowie Verfahren zur Entnahme eines Gases aus einem Sorptionsspeicher
CN102292862A (zh) * 2009-01-23 2011-12-21 松下电器产业株式会社 燃料电池系统及其运转方法
US20100323256A1 (en) * 2009-06-23 2010-12-23 Andreas Kaupert Fuel cell system and operating process
EP2357388A1 (de) * 2010-02-08 2011-08-17 Eugen Seitz AG Ventilblock zum Steuern von Fluiden und Verwendung dieses Ventilblocks

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108091906A (zh) * 2016-11-21 2018-05-29 现代自动车株式会社 燃料电池装置，具有其的车辆和燃料电池装置的操作方法
CN108091906B (zh) * 2016-11-21 2022-04-29 现代自动车株式会社 燃料电池装置，具有其的车辆和燃料电池装置的操作方法
CN117301966A (zh) * 2023-11-30 2023-12-29 成都岷山绿氢能源有限公司 一种车载燃料电池系统的控制方法、装置、设备及介质
CN117301966B (zh) * 2023-11-30 2024-03-08 成都岷山绿氢能源有限公司 一种车载燃料电池系统的控制方法、装置、设备及介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN106104879B (zh) 2020-04-21
WO2015139870A1 (de) 2015-09-24
US20170084938A1 (en) 2017-03-23
EP3120402B1 (de) 2018-01-24
US11094948B2 (en) 2021-08-17
EP3120402A1 (de) 2017-01-25
DE102014204921A1 (de) 2015-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106104879A (zh) 尤其用于机动车或商用车的系统和相应的方法
CN107017421B (zh) 一种燃料电池汽车的燃料实时监测与再循环装置
CN100458263C (zh) 燃料补给设备、燃料补给装置以及燃料补给方法
CN106450383B (zh) 一种质子交换膜燃料电池水管理系统及其工作方法
CN206461037U (zh) 一种燃料电池系统以及燃料电池汽车
US9034532B2 (en) Method for cold starting fuel cell vehicle
US20120291902A1 (en) System for hydrogen charging
CN101399355A (zh) 采用低电压源启动燃料电池堆的开环系统和方法
CN102762403A (zh) 车辆
CN108370048B (zh) 燃料电池系统及燃料电池系统的控制方法
CN101322271B (zh) 燃料电池系统
CN108232238B (zh) 一种燃料电池系统、控制方法以及燃料电池汽车
CN108963301B (zh) 用于冷启动质子交换膜燃料电池的方法和燃料电池发电系统
KR20160057994A (ko) 연료 전지용 배수 장치, 연료 전지 시스템, 이동체, 연료 전지 시스템의 제어 방법
US7335430B2 (en) Fuel cell system
WO2004070343A3 (en) System and method for measuring internal resistance of electrochemical devices
CN110021768B (zh) 一种燃料电池的冷启动控制方法、装置及系统
US20110097637A1 (en) Purge system for fuel cell with improved cold start performance
CN107634246A (zh) 燃料电池车辆的运转方法
US11101478B2 (en) Fuel cell system and control method of fuel cell system
KR101281048B1 (ko) 연료공급장치
CN218385298U (zh) 一种用于燃料电池发动机的氢气供气装置
WO2001095415A3 (de) Brennstoffzellensystem und verfahren zum hochfahren eines brennstoffzellensystems
CN114256489A (zh) 燃料电池的启动控制系统和方法
US10680262B2 (en) Fuel cell system and control method of the same

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant