CZ20004192A3 - Systém na bázi palivových článků, elektrické vozidlo se systémem na bázi palivových článků a způsob řízení aktivace systému - Google Patents

Abstract

V případě, že interní teplota palivových článků (40) nedosáhla stacionární hodnoty (stupeň (S26)), řídící jednotka (100) odpojí sekundární baterii (60) od střídače (70) (stupeň (S28)) a řídí pohon motoru (80) (stupeň (S30)) tak, že motor (80) spotřebovává elektrickou energii přivedenou z palivových článků (40). Sřídač (70) zamezuje, aby na hnacím hřídeli (82) motoru (80) byl produkován torzní moment. Toto řízení umožňuje zvýšení interní teploty palivových článků na stacionární hodnotu v nejkratší možné době v průběhu aktivace palivových článků.

Description

Systém na bázi palivových článků, elektrické vozidlo se systémem na bázi palivových článků nepořádá ným_jxa—tomto eloktťickénr vazídíe a způsob řízení aktivace systému na-bázi· palivových-článku

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu, který minimalizuje časovou periodu, žádoucí pro zvýšení interní teploty palivových článků na stacionární hodnotu (t j. hodnotu, při které jsou pálivé články schopny generovat žádoucí výkon) během aktivace palivových článků.

Dosavadní stav techniky

Palivové články, které jsou napájeny ze zdroje plynného paliva a generují elektrický výkon, mají vysokou energetickou účinnost, a proto jsou výhodné jako zdroj energie pro elektrická vozidla. V případě, že palivové články jsou použity jako zdroj energie pro elektrické vozidlo, potom elektrický motor elektrického vozidla je poháněn elektrickou energií generovanou palivovými články, přičemž výstup elektrického motoru je tvořen torzním momentem, který je přenášen na nápravu elektrického vozidla za účelem generováni hnaci síly elektrického vozidla. Nicnémě v případě, že palivové články jsou použity jako zdroj energie pro elektrické vozidlo, vzniká následující problém.

Palivové Články, které mají nízkou interní teplotu neposkytují výkon dostatečný pro pohon elektrického vozidla. Z toho vyplývá, že je žádoucí zvýšit interní teplotu palivových článků na stacionární hodnotu, při které se palivové články používají jako zdroje energie pro elektrické vozidlo. Během startování elektrického vozidla, tj. během aktivování palivových článků, palivové články mají nízkou interní teplotu. Doba, za kterou interní teplota dosáhne • « • 0 • i ·

000 0«

00» 0«0

0 0 4 »0 žádoucí scacionárni teplccu, je u palivových článků, ve kterých se Jculeovo teplo získává elektrochemickými reakcemi, relativné dlouhá.

Tento orcblém ie ve stavu technik'/ řešen Dopsanou v japonském patentu č. 53-23167. Tato SDCČívá v tem, že ecnmxcu c> r- r*, v crůběhu aktivace oalivovvch článků se elektrický motor napájí sekundární baterií, která je paralelně zapojena s palivovými články, přičemž se běžící elektrický motor ochlazuje vzduchem, načež se vzduch, ochřátý během ochlazování motoru, zavádí do palivových článků, aby se interní teplota palivových článků zvýšila na stacionární hodnotu, v krátké časové oeriodě.

oněvadž rotor a stator elektrického m.ctoru mají vysekou ke zvvsení

DO tepelnou kapacitu, tepicta motoru není dostaiecna interní teploty na vysokou hodnotu bezprostředně nastartování' motoru. To znamená, že vzduch, použitý k ochlazení elektrického motoru a následně zavedený do palivových článků nemá bezprostředně po nastartování motoru dostatečně vysekou teplotu. 2 toho vyplývá, že při popsané technice dochází ke zvýšení interní teploty palivových článků na stacionární hodnotu během aktivace palivových článků až za určitou debu.

Cíl vynálezu tudíž spočívá v řešení uvedeného problému, který vzniká u technik ze stavu techniky, a v poskytnutí systému na bázi palivových článků, který je schopen zvýšení interní teploty palivových článků na stacionární hodnotu během nejkratší mezně doby v průběhu aktivace palivových článků, a rovněž v řízení aktivace systému na bázi palivových článků.

Podstata vynálezu

AlesDoň část výše uvedených cílů a ostatních φ « φ • · · ···

Φ Φ I • · ι • · 4 ·«· Φ· k

k · · 4 k · « 4

I Φ · souvisejicicn ie aosazena prvním systémem na oazi ga-ivcvycn c.anků podle vynálezu, ve kterém palivové články jsou napájeny plynným palivem a generují elektrickou energii.

První svstém na bázi palivových článků zahrnuje mezer, kterv je poháněn elektrickou energií z palivových článků, a jednotku pro řízení motoru, která řídí pohon motoru. Jednotka pro řízeni motoru řídí motor takovým způsobem, že v průběhu aktivace palivových článků motor spotřebovává elektrickou energii z palivových článků bez toho, že by produkoval torzní moment na hnacím hřídeli.

Předmětem vynálezu j<

;z první zpusco řízem aktivace systému na bázi palivových článků, přičemž zahrnuje palivové články, které jsou napájeny plynným

Ují elektrický výkon, elektrickou energii :anvovvc;

a motor, který článků.

ento systém palivem poháněn

Tento první zpuson zanrnuje:

a) stupeň spočívající v řízení aktivace palivových článků, a

b) stupeň spočívající v řízení pohonu motoru takovým způsobem, že v průběhu aktivace palivových článků motor spotřebovává elektrickou energii z palivových článků bez toho, že by produkoval torzní moment na hnacím hřídeli motoru.

První systém na bázi palivových článků podle vynálezu a příslušný první způsob řízení aktivace systému na bázi palivových článků řídí pohon motoru takovým způsobem, že motor spotřebovává elektrickou energii z palivových článků bez toho, že by produkoval torzní moment na hnacím hřídeli motoru.

V prvním systému palivových článků podle vynálezu- a v tftf tftf • tftf tftftf tftf příslušném prvním způsobu řízení aktivace systému na bá2Í palivových článků v průběhu aktivace palivových článků je spotřebovává elektrickou energii, slánky během jejich aktivace. Tímto * tf tf tf tftftftf • tftftf··· • tf tftftftf tftftf tftftf tftf tftf motor řízen tak, že produkovanou palivovými způsobem se elektrická energie nucené odebírá z palivových článků, čímž se zlepšuje průběh elektrochemických reakcí v palivových článcích. Zlepšený průběh elektrochemických reakcích zvyšuje Jouleovo teplo a umožňuje zvýšení interní teploty palivových článku na stacionární hodnotu během krátké časové periody. Zatímco motor spotřebovává elektrickou energii, žádný torzní moment není produkován na hnacím hřídeli motoru. Motor tudíž prakticky není uveden do chodu v případě, že.palivové články produkují nedostatečný výkon. Tak např., v případě, že systém na bázi palivových článků je aplikován u elektrického vozidla, elektrické vozidlo není poháněno, když výkon palivových článků není dostatečný pro žádoucí výkon elektrického vozidla.

Podle jednoho výhodného provedení první systém palivových článků dále zahrnuje jednotku pro detekci teploty, která měří interní teplotu palivových článků. Jednotka pro řízení motoru řídí pohon motoru takovým způsobem, že podle zjištěné interní teploty reguluje spotřebu elektrické energie u motoru.

Regulace spotřeby palivových článků podle článků umožňuje zvýšení stacionární hodnotu s ’ periodě bez toho, že by elektrické energie odebírané z zjištěné interní teploty palivových interní teploty palivových článků na vysokou účinností a v krátké časové došlo k překročení povoleného' rozmezí ele energie produkované palivovými čí

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu první systém na bázi palivových článků dále zahrnuje sekundární baterii, která je schopna napájet motor elektrickou energií za účelem pohánění motoru, a jednotku pro regulaci napájení z baterie, • « · · · · • ··«··· • · · · « · ·*· ··· ·« · * · • · · · • » · ·«· · která reguluje dodávku elektrické energie ze baterie do motoru. Jednotka pro regulaci napájen přeruší dodávku elektrické energie ze sekundární motoru během aktivace palivových článků.

sekundární z baterie baterie do

V provedení vynálezu, zahrnujícím sekundární baterii, přerušení dodávky elektrické energie ze sekundární baterie dc motoru zvyšuje podíl motoru na spotřebě elektrické energie z palivových článků a tím množství elektrické energie odebírané z palivových článků, což umožňuje zvýšení interní, teploty palivových článků na stacionární hodnotu za kratší dobu.

Podle jednoho výhodného provedení prvního systému na bázi palivových článků jednotka pro řízení motoru řídí pohon motoru, který je vyjádřen d-q osovým modelem, takovým způsobem, vinutím v že ose činí hodnotu elektrického q rovnou nule a hodnotu proudu protékající elektrického proudu protékající vinutím v ose d rovnou předem nastavené hodnotě, která není nižší než nulová hodnota.

Tato regulace způsobuje, že motor spotřebovává elektrickou energii ohmickými ztrátami ve vinuti v ose d bez noho, že by produkoval torzní moment na hnacím hřídeli.

V případě výše uvedené regulace pohonu motoru první systém na bázi palivových článků dále zahrnuje jednotku pro detekci teploty, která měří interní teplotu palivových článků. Jednotka pro řízení motoru řídí pohon motoru takovým způsobem, že mění hodnotu elektrického proudu protékajícího vinutím v ose d podle zjištěné interní teploty.

Toto provedeni vynálezu reguluje hodnotu elektrického proudu, protékajícího skrze vinutí v ose d, podle interní teploty palivových článků, čímž reguluje množství elektrické energie spotřebované motorem, a tudíž umožňuje zvýšení interní teploty palivových článků na stacionární hodnotu s > · * » 4 4 > 4 4 ··

0 «· ·«· * 4 • 0

4 • · * ·· vvsckou účinnosti a za Kratší gccu.

Podle ještě dalšího výhodného provedení první systém na bázi palivových článků dále zahrnuje jednotku pro generaci plynného paliva, která produkuje plynné palivo z dodávky surového paliva a přivádí produkované plynné palivo s relativně vysokou teplotou do palivových článků, a jednotku pro regulaci průtoku, která reguluje průtok plynného paliva s relativně vysokou teplotou z jednotky pro generaci plynného paliva do palivových článků. Jednotka pro regulaci průtoku zvyšuj.e průtok plynného paliva s relativně vysokou teplotou tak, aby byl vyšší, než předem stanovený standardní průtok v průběhu aktivace palivových článků.

Plynné palivo, vedené z jednotky pro generaci plynného paliva, má relativně vysekou teplotu. Zvýšení průtoku plynného paliva vedeného z jednotky pro generaci plynného paliva do palivových článků, umožňuje zvýšení interní teploty palivových článku na stacionární dobu.

noonotu jeste Kratší

Předmětem vynálezu je rovněž druhý systém na bázi palivových článků, přičemž tento systém má palivové články, které přijímají dodávku plynného paliva a generují elektrický výkon. Tento systém na bázi palivových článků zahrnuje jednotku pro generování plynného paliva, která produkuje plynné palivo z dodávky surového paliva a vede produkované plynné palivo s relativně vysokou teplotou do palivových článků, a jednotku pro regulaci průtoku, která reguluje průtok plynného paliva s relativně vysokou teplotou, vedeného z jednotky pro generování plynného paliva do palivových článků. Jednotka pro regulaci průtoku zvyšuje průtok plynného paliva s relativně vysokou teplotou tak, aby byl vyšší nežpředem stanovený standardní průtok, v průběhu. aktivace oalivovvch článků.

* « * ···· • · · · t · ··* ··· ·· ·· ··· • · · ·♦

Předmětem vynálezu je dále druhý způsob řízení aktivace systému na bázi palivových článků, který zahrnuje palivové články, které přijímají dodávku plynného paliva a generují elektrickou energii, jednotku pro generování plynného paliva, která produkuje plynné palivo z dodávky surového paliva a zavádí produkované plynné palivo s relativně vysokou teplotou do palivových článků, a jednotku pro regulování průtoku, která reguluje průtok plynného paliva s relativně vysokou teplotou, vedeného z jednotky pro generování plynného paliva do palivových článků.

Tento druhý způsob zahrnuje:

a) stupeň spočívající v řízení jednotky pro generováni plynného paliva a v aktivováni' palivových článků, a

b) stupeň spočívající ve zvýšení průtoku plynného paliva s relativně vysokou teplotou na hodnotu vyšší, než je předem stanovený standardní průtok v průběhu aktivace palivových článků.

Druhý systém na bázi palivových článků podle vynálezu a odpovídající druhý způsob řízení aktivace syst-ému na bázi palivových článků zvyšuji průtok plynného paliva s relativně vysokou teplotou, vedeného z jednotky pro generování plynného paliva do palivových článků, na hodnotku, která je vvšsí, než je předem stanovený standardní průtok v průběhu aktivace palivových článků.

Plynné palivo, vedené z jednotky pro generování plynného aliva, má relativně vysokou iciotu. v druhem svstemu na bázi palivových článků a odpovídajícím druhém způsobu pro řízení aktivace systému na bázi palivových článků zvýšení průtoku plynného paliva, vedeného z jednotky pro generování plynného paliva do palivových článků v průběhu aktivace palivových článků, tudíž umožňuje zvýšení interní teploty » tt * » tt • tt ··· tttt* • tttt • · · ·· ·· palivových článků na stacionární hcdnotku během krátké časové periody.

Ve výše uvedeném způsobu regulace průtoku plynného paliva je výhodné, že druhý systém na bázi palivových článků dále zahrnuje jednotku pro detekcí teploty, která měří 'interní teplotu palivových článků, a že jednotka pro regulování teploty vrací průtok plynného paliva na předem stanovený standardní průtok, když zjištěná interní teplota dosáhne předem nastavenou hodnotu.

Navrácení průtoku plynného paliva na předem stanovený standardní průtok, když interní teplota palivových článků dosáhne stacinonární hodnoty, účinně zamezuje nadbytečné dodávce plynného paliva do palivových článků.

Podle .jednoho výhodného provedení vynálezu druhý systém na báti palivových článků dále zahrnuje výřukcvé potrubí, které zavádí výfukové plynné palivo, vyvedené z palivových článků do jednotky pro generování plynného paliva.

V jednotce pro generování plynného paliva probíhá spalování přivedeného výfukového plynného paliva, čímž se generuje část tepelné energie, žádoucí plynného paliva.

pro proouKovani

Jak to bylo výše uvedeno, zvýšený průtok plynného paliva, vedeného do palivových článků v průběhu aktivace palivových článků, může zvýšit kvantitu plynného paliva, které nepřispívá ke generování elektrické energie v palivových článcích. Toto provedení vynálezu způsobuje, že nepřispívající část plynného paliva může být účinně použita ve formě výfukového plynu jednotkou pro generování plynného paliva, čímž se zabrání plýtvání plynného paliva.

Předmětem vynálezu je rovněž první elektrické vozidlo se

9

9

9 »99 »»» ·99 • 9 9

9 9 9

9* 99 svstérr.em na bází palivových článků, uspořádaným na tomto prvním elktrickém palivových Článku dodávku plynného motor, který je článků, a jednot motoru vozidle. V· tomto případě systém na bázi zahrnuje palivové články, které přijímají paliva a generují elektrickou energii, poháněn elektrickou energií z palivových ku pro řízení motoru, která řídí pohon idle se torzní moment, vytvořený -vádí na nápravu vozidla, čímž se hnací síla. Jednotka pro řízení takovým způsobem, že motor

V prvním elektrickém voz na hnacím hřídeli motoru, pf? elektrickému vozidlu uděluje motoru řídí pohon motoru spotřebovává elektrickou energii z palivových článků bez :cho, že bv orodukcval torzní mement na hnacím hřídeli motoru během aktivace palivových článků.

Předmětem vynálezu je dále druhé elektrické vozidlo se systémem na bá2i palivových článků, uspořádáním na tomto druhém elektrickém vozidle. V tomto případě systém na bázi palivových článků zahrnuje palivové články, které přijímají dodávku plynného paliva a generují elektrickou energii, jednotku pro .generování plynného paliva, která produkuje plynné palivo z dodávky surového paliva a přivádí produkované plynné palivo s relativně vysekou teplotou do palivových článků, a jednotku pro regulování průtoku, která reguluje průtok plynného paliva s relativně vysokou teplotou, vedeného z jednotky pro generování plynného paliva do palivových článků.

V druhém elektrickém vozidle se torzní moment, produkovaný na hnacím hřídeli motoru, převádí na nápravu druhého elektrického vozidla, čímž se druhému elektrickému vozidlu uděluje hnací síla. Jednotka pro regulování průtoku zvyšuje průtok plynného paliva s relativně vysokou teplotou na hodnotu, která je vyšší, než je předem stanovený ·· φ · • · · * · * · • · · ··· ·· « V · · • ·····♦ • · · · · · ··· ··· ·· ·· standardní průtok v průběhu aktivace palivových článků.

První elektrické vozidlo a druhé elektrické vozidlo podle vynálezu mají výše specifikované systémy na bázi palivových článků, uspořádané na těchto elektrických vozidlech. Toto uspořádání umožňuje zvýšení interní teploty palivových článků na stacionární hodnotu za krátkou ' časovou periodu po nastartování elektrického vozidla. Elektrická vozidla se v. důsledku rychlého dosažení stacionárního stavu palivových článků rychle uvádějí do chodu.

Stručný přehled obrázků

Vynález bude lépe pochopen pomocí popisu příkladů provedení vynálezu s tím, že budou činěny odkazy na přiložené výkresy, na ktervch oor.

článků, zobrazuje strukturu systému na bázi palivových obr., 2 zobrazuje vývojový diagram procesních stupňů, probíhajících v průběhu aktivace systému 10 na bázi palivových článků, zobrazenému na obr. 1, obr. 3 zobrazuje motor z obr. 1 ve formě d-g osovém obr. 4 zobrazuje voltámperovou charakteristiku s parametrem, tvořeným, interní teplotou palivových článků 40 zobrazených na obr. 1.

Příklady provedení vynálezu

V následujícím textu je uvedeno jedno výhodné provedení vynálezu. Obr. 1 zobrazuje strukturu systému na bázi ♦ ·*···· • · · · · · ··« «·· ·· ·♦ • « * • » · · • » · «·· ·· palivových článků podle tohoto výhodného provedení vynáleze. Tento systém na bázi palivových článků je připevněn na elektrickém vozidle.

Následující text popisuje strukturu a funkcí systému na bázi palivových článků, zobrazeného na obr. bázi palivových článků, zobrazený na obr. 1,

.. Systém 10 na ejména zahrnuje zásobník 22 methanolu, zásobník 26 vody, reformační zařízení 30, palivové články 40, sekundární baterii 50, střídač 70, motor 80 a řídicí jednotku 100.

Uvnitř zásobníku 22 methanolu a zásobníku 25 vody je obsažen methanol resp. voda. Systém 10. na bázi palivových čerpadel dále zahrnuje čerpadla 23, 27, která jsou regulována v odezvě na řídící signály, vyslané z řídicí jednotky 100. Čerpadla 23 a 27 čerpají methanol, uskladněný v zásobníku 22 methanolu, resp. vodu, uskladněnou v zásobníku 25 vody, do reformačního zařízení 30 skrze methanolové a vodní napájecí potrubí. Systém 10 na bázi palivových článků dále zahrnuje průtokový senzor 25, který měří průtok methanolu v methanolovém napájecím potrubí, a průtokový senzor 28, který měří průtok vody ve vodním napájecím potrubí. Jak průtokový senzor 25, tak i průtokový senzor 28 přenášejí výsledky meření do řídící jednotky 100.

Reformační zařízení 30 generuje plyn bohatý na vodík (reformovaný plyn). Vodík je v reformační jednotce 30 získán ze surového paliva, tvořeného vodou a methanolem, parní reformační reakcí methanolu, vyjádřenou následující rovnicí

CHOH τ H-0 3H„ Ť CO..

Z 4, 4 i.

V konkrétním provedení reformační jednotka 30 zahrnuje odparku a reformační jednotku (ani odparka ani reformační jednotka nejsou zobrazeny). V odparce dochází k vypařování • ΦΦ Φ··

Φ Φ Φ φ φ * · φ · · φφφ φφ φ φφφφ • φ * φ φ · φ φφφφ «φ φφ přivedené vody a methanolu, přičemž se produkuje plynná směs methanolu a vody, načež se plynná směs, tvořící surové plynné palivo, zavede do reformační jednotky.

Reformační jednotka je naplněna methanoi-reformujícím katalyzátorem, jakým je např. katalyzátor na bázi mědi a zinku. 7 reformační jednotce je přivedené surové plynné palivo uvedeno do' styku s methanoi-reformujícím katalyzátorem, přičemž na povrchu katalyzátoru probíhá parní reformační reakce. V průběhu této reakce se produkuje vodík a oxid uhličitý, čímž se generuje plyn bohatý na vodík.

Parní reformační reakce methanolu, probíhaj reformační jednotce, je endotermickou reakcí. V reformační jednotce 30 je uspořádán hořák 32, který dodává teplo žádoucí pro- uvedenou reakci. Hořák 32 obvykle přijímá dodávku methanol ,u sk:

ieroadlo 24 spaluje přivedený methanol, tvořící' palivo, čímž produkuje, tepelnou energii, žádoucí pro reformační jednotku. Hořák 32 rovněž produkuje tepelnou energii žádoucí pro odparku k vypařování methanolv a vody.

Systém 10 na bázi palivových článků dále zahrnuje čerpadlo 34, které je regulováno v odezvě na řídicí signál vyslaný z řídicí jednotky 100 a přivádí plyn bohatý na vodík generovaný reformačním zařízením 30 do palivových článků 40 skrze vodíkové palivové napájecí potrubí. Systém 10 na bázi oalivcvvch článků dále zahrnuje průtokový senzoi xterv měří průtok plynu bohatého na vodík ve vodíkovém palivovém napájecím potrubí a přenáší výsledky měření do řídící jednotky 100.

Palivové články 40 přijímají dodávku plynu bohatého na vodík přivedeného z reformačního zařízení 30 ve formě plynného paliva a dodávku oxidačního plynu (není zobrazena)

Ϊ3 · · • · · · • tttt • tttt ·· • tt tttttttt • ···*·· • · tttttttt • tttt tttttt tttt tttt obsahujícího kyslík a produkují elektrickou energii elektrochemickými reakcemi vyjádřenými následujícími rovnicemi (2) až (4):

rl -> 2H 2e (2)

2H n 2e ť (1/2)0. —> H.G (3)

Η- τ (1/2)0. -> (4) v tomto provedení vynálezu palivové články 40 jsou tvořeny poiymerními elektrolytickými palivovými články a mají strukturu tvořenou množinou dílčích palivových článků (nejsou zobrazeny) uspořádaných jeden na druhém. Každý dílčí palivový článek zahrnuje elektrolyt, membránu, anodu, katodu a separátor. Dodávka plynu bohatého na vodík je přivedena k anodě každého dílčího palivového článku skrze palivové napájecí potrubí (není zobrazeno), načež plyn bohatý na vodík je podroben reakci vyjádřené rovnicí (2) . Naproti tomu, ke článku skrze oxidační katodě každé dílčího palivového napájecí potrubí (není zobrazeno) oxidačního, plynu, která je podrobena reakci vyjádřené rovnici (3). Rovnice (4) představuje reakci probíhající v palivových článcích jako celku.

je přivedena dodávka

Palivové články 4Q napájí elektrickou energií’ produkovanou uvedenými elektrochemickými reakcemi motor 80 skrze střídač 70.

Systém 10 na bázi palivových článků dále zahrnuje teplotní senzor 42, který měří interní teplotu palivových článků 40 a vysílá výsledek měření řídicí jedr.otcelOO.

Systém 10 na bázi palivových článků dále zahrnuje palivové výfukové potrubí 120, které zavádí výfukové plynné palivo (výfukový plyn bohatý na vodík) po proběhnutí elektrochemické reakce při anodách v palivových č-láncích 40 • tftftf ·» ·» tftftf tf tf • tftftf · tf tftftf tf tf tftftf tftf tftftf tftftf • · tf · tf • tftf tf • tftf · • tftftf • tf tftf

122.

do hořáku 32 v reformačním zařízením 30 skrze čerpadlo

Systém 10 na bázi palivových článku dále zahrnuje diody 52, 54, které jsou uspořádány mezi palivovými články 40 a sekundární baterií 60, aby usměrnily tok elektrického proudu do jednoho směru mezi palivovými články 40 a střídačem ~Q nebo sekundární baterií 60.

Sekundární baterie 60 je zapojena paralelně s palivovými články £0, přičemž stejně jako palivové články 40 napájí elektrickou energií motor 80 skrze střídač 70 . V tomto provedení je sekundární baterie 60 tvořena olovením akumulátorem. Je samozřejmé, že sekundární baterie muže být tvořena rovněž i jinými bateriemi, jakými jsou např. nikl-kadmiový akumulátor, nikl-hydrogenový akumulátor a lithiový akumulátor. Sekundární baterie 60 má určitou výkonovou kapacitu, která závisí na očekávaném stavu pohonu elektrického vozidla, tj. na očekávané velikosti zatížení, na výkonové kapacitě palivových článků 40 zapojených paraleně.

Systém 10 na bázi palivových článků dále zahrnuje senzor 62, který měří stav náboje sekundární baterie 60 a vysílá výsledky měření do řídící jednotky 100. V konkrétním případě senzor 62 je tvořen měřící přístrojem, který kumuluje součin hodnot nabíjejícího a vybíjejícího eletrického proudu a doby v sekundární baterii 60. Řídicí jednotka 100 vypočítává stav náboje sekundární baterie 60 na základě kumulativních hodnot. Senzor 62 může být, místo měřícího přístroje pro měření stavu náboje, tvořen napěťovým senzorem, který měří výstupní napětí sekundární baterie 60, nebe senzorem, který měří specifickou hmotnost elektrolitického roztoku v sekundární baterii 60.. V těchto případech řídicí jednotka 100 vypočítává stav náboje sekundární baterie 60 z příslušných .naměřených hodnot.

Svstem 10 na bázi palivových článků dále zahrnuje • ·

0 0 0 0 0 0

0 »000 • 00 000 00 00 ♦ 0 0 »00

0 *0 bateriový spínač 64, který spojuje sekundární baterii 60 se střídačem 7Q nebo odpojuje sekundární baterii 60 od střidače 70 v odezvě na řídicí signál vyslaný z řídicí jednotky 100.

Střídač 70 převádí st	ejnosmérné	napětí přiložené
palivovými články	40 nebo	sekundární	baterií 50 na
troj fázové střídavé	napětí a	napájí pře	vedeným třífázovým
napětí motor 80.	Střídač	70 reguluj	je amplitudu (ve
skutečnosti šířku i	mpulsu) a	frekvenci	třífázového napětí

přiloženého na svorky motoru 80 v odezvě na řídicí signál z řídicí jednotky 100, čímž nastavuje torzní moment produkovaný motorem 80.

V konkrétním provedení střídač 70 má šest spínacích prvků (např. bipolárních tranzistorů typu MOSEET (IG3T)) ve formě hlavních obvodových prvků. Spínací funkce těchto spínacích prvků se regulují v odezvě na řídicí signál vyslaný z řídicí jednotky 100, čímž se převádí stejnosměrné napětí přilezené palivovými články 40 nebo sekundární baterií 60 na třífázové střídavé napětí mající žádoucí amplitudu a žádoucí frekvenci a přivádí převedené třífázové střídavé napětí do motoru 80.

Systém IQ na bázi palivových článků dále zahrnuje proudový senzor 72, který měří hodnotu elektrického proudu protékajícího z palivových článků 40 nebo sekundární baterie 60 do střidače 70. Systém 10 na bázi palivových článků dále zahrnuje proudové senzory 74, 75, 78, které jednotlivě měří hodnoty elektrických proudu protékajících skrze fází U, fázi

V resp. fázi W. Tyto proudová senzory vysílají výsledky měření do řídicí jednotky 100.

Motor 80 je tvořen, např. třífázovým synchronním motorem a je poháněn elektrickou energií z palivových článků 40 nebo ze sekundární baterie 60 skrze střídač 70, v důsledku čehož produkuje torzní moment na hnacím hřídeli 84. Produkovaný • · · ·

•99 »99

999

9· »99 99

9 9 9 9 9 9 9.

* 9 9 9 • 9 99 torzní moment se přenáší na nápravu 90 skrze převod 92, čímž se kolům 94 uděluje rotační hnací síla. V důsledku toho je elektrickému vozidlu udělena hnací síla, čímž se vozidlo uvede do pohybu.

Systém 10 na bází palivových článků dále zahrnuje rotační úhlový senzor 8 4, který měří rotační úhel hnacího hřídele 82 motoru 80 a vysílá výsledky měření do řídicí jednotky 100.

Systém 10 na bázi palivových článků dále zahrnuje akcelerační polohový senzor 112, který měří míru sešlápnutí akceleračního pedálu 110 a vysílá výsledky měření do řídicí jednotky 100.

Jak je to zřejmé z obr. 1, řídicí jednotka 100 zahrnuje řadič 1Q1 a vstupní-výstupní bránu 108. Řadič 101 zahrnuje procesor 102, paměť 104 typu ROM a paměť 106 typu RAM. Procesor 102 provádí žádoucí operace podle řídicích programů, čímž realizuje řadu procesu a řídicích funkcí. Paměť 104 typu ROM je tvořena pamětí, ve které jsou předem uložena data použitá pro provedení žádoucích operací. Paměť 105 typu RAM je pamětí, ve které jsou přechodně uložena různá data získaná provedením žádoucích operací. Vstupní-výstupní brána 108 převádí vstupní výsledky měření vyslané z rozličných senzoru do řadiče 101 a vysílá různé řídicí signály do příslušných prvků systému 10 podle instrukcí řadiče 101.

V následujícím textu budou podrobně popsány procesy probíhající v průběhu startování elektrického vozidla, tj. během aktivace systému 10 na bázi palivových článků zobrazeného na obr. 1.

Když elektrické vozidlo startuje, program spustí aktivační operace zobrazené na obr. 2. Řídicí jednotka 100 neprve uvede do chodu reformační zařízení 100 (stupeň 320}.

Podle konkrétního procesu řídicí jednotka 100 spustí čeTpadla « · * • · « • · ♦ • · ·· « · ft · • · ·«· ·»· • · • · · »»· ·»

23, 27, čím	se reformačn	í zařízení	30 započne	napá
methanolem a	vodou, přičemž	dále spustí	čerpadlo 24,	čímž
zahájí spalcv	ání v hořáku 2 2	. Potom v re	formačním zař	í zení

metnano.

cim se započne generovat plyn oonaty na voaik.

vcvé	články 40
cí jednotka 100
plyn	bohatý na
do	palivových
u do	palivových
om v	palivových

Řídicí jednotka 100 nato aktivuje p<

(stupeň S22). Podle konkrétního procesu ř: spustí čerpadlo 34, čímž se začne dodávs vodík generovaný reformačním zařízením článků 40, a zahájí zavádění oxidačního pí článků 40 skrze nezobrazený mechanismus. Potom článcích 40 probíhájí výše uvedené elektrochemické reakce, čímž se zahájí generování elektrické energie.

Řídicí jednotka 100 následně přijímá výsledek měření vyslaný z teplotního senzoru 42, aby specifikovala interní teplotu palivových článků 40 (stupeň 524) a určila zda zjištěná interní teplota dosahuje stacinonární hodnoty, tj. předem nastavené teploty umožňující palivovým článkům produkovat žádoucí výstup (stupeň S26) , nebo zda zjištěná teplota nedosahuje stacionární hodnoty. V průběhu aktivace palivových článků 40 palivové články 40 obvykle mají nízkou interní teplotu, která ještě nedosahuje stacionární hodnoty. Řídicí jednotka 100 v 'důsledku toho pokračuje provedením stuoně 523.

Řídicí baterie 100 spustí bateriový spínač 64, který odpojí sekundární baterii $0 od střídače 70 (stupeň S2 3) . Tato operace přeruší dodávku elektrické energie ze sekundární baterie 60 do motoru 80, čímž umožní, aby motor 80 byl napájen skrze střídač 70 pouze elektrickou energií generovanou palivovými články 40.

Řídicí jednotka 100 nato řídí motor 80 skrze střídač 70 *

t · «

* ··· ··· « · ··· čímž provádí výše uvedené aktivační řízení S30} .

motoru (stupeň

tak, aby na hnacím hřídeli nebyl produkován žádný torzní moment.

Obr. 3 zobrazuje motor z obr. 1 ve formě d-q osového modelu. Jak tc bylo výše uvedeno, motor 30 je třífázový synchronní motor. Tento motor je nahrazen rovnocenným d-q osovým modelem, jak je to zobrazeno na obr. 3. Osa procházející středem motoru a probíhající podél magnetického pole produkovaného rotorem 202 je označena jako osa d, zatímco osa, která je v rovině otáčeni rotoru' 202 kolmá k ose i, je označována jako osa q. V příkladném modelu na obr. 3 statorové vinutí podél osy d je označováno jako d-osové vinutí 204 a statorové vinutí podél osy q je označováno jako q-osového vinutí 206.

Jak je to zřejmé z obr. 3, torzní moment T je pouze generován elektrickým proudem i, protékajícím skrze q-oscvé vinutí 206.

Torzní moment T motoru je definován elektrickým proudem i, podle následující rovnice rovnice (5):

kde Φ, označuje velikost magnetického, toku motoru a K, označuje torzní konstantu.

této rovnice vyplývá, že elektrický proud i by mě-1 být

0 0 0 0

0 0 0 0 4

0 0 0 0

040 «0 00 • 00 • * * • 40

0 00 nastaven na hodnotu rovnou nule, aby se motoru zamezilo orcdukovat torzní moment.

d-osové	vinutí 2Q4 je uspořádáno v	takové	poloze, aby
magnetický	tok generovaným rotorem měl	nulovou	hodnotu, v
důsledku č‘	ehož proud i, protékající d-	ό s o v ým	vinutím 204
nepřispívá	k torzní produkci motoru,	avšak	generuje v

q-osovém vinutí 206 ohmické ztráty.

Zejména nastavení elektrického proudu i_d na hodnotu větší, než je nulová hodnota, zajistí spotřebu elektrické energie bez toho, že by motor produkoval torzní moment.

V tomto provedení, jak to bylo výše uvedeno, řídicí jednotka 100 provádí aktivační řízení motoru skrze střídač 7Q a reguluje proud i„ motoru 8 0 na nulovou hodnotu, čímž zabraňuje produkci torzního mementu na hnacím hřídeli 32 motoru 80. Současně řídicí jednotka 100 reguluje proud na hodnotu vetší než nula, v důsledku čehož motor 80 nucené spotřebovává elektrickou energii ohmickými ztrátami v q-osovém vinutí 206.

V důsledku této řídicí operace ' motor 80 spotřebovává elektrickou energii palivových článků 40., čímž je elektrická energie nucené odebírána z palivových článků 40 > Tento nucený odběr elektrické energie zvyšuje kvantitu elektrochemických reakcí probíhajících v palivových článcích 40 za účelem spotřeby. To zvyšuje Jouleovo teplo produkované v palivových článcích 40 a způsobuje strmé zvýšení interní teploty palivových článků 40. Interní teplota palivových článků 40 je tudíž zvýšena na stacionární úroveň během krátké časové periody.

Na hnacím hřídeli 82 motoru 30 není produkován žádný torzní moment. Když výkon palivových článků 40 není dostatečný pro dosažení' žádoucího výkonu elektrického • · ♦ ♦ · I • * »·♦*** * i · · · « ♦ ·· **« ·· ·♦ ·Φ· vozidla, motor 80 není poháněn, a tudíž nezpůsobuje otáčení nápravy 9Q a pohánění elektrického vozidla.

Jak to bylo výše uvedeno, dodávka elektrické energie ze sekundární baterie 60 do motoru 30 je přerušena, takže motor 80 spotřebovává pouze elektrickou energii generovanou palivovými články 4Q . To umožňuje vysoce účinné odebírání elektrické energie z palivových článků.

V tomto provedení řídicí jednotka 100 specifikuje elektrickou energii, která má být spotřebována motorem 80, podle interní teploty palivových článků 49 měřené teplotním senzorem 42, a reguluje proud i_;, na hodnotu, která je vyšší než nulová hodnota a která odpovídá specifikované elektrické energii.

Obr. 4 zobrazuje graf volt-ampérové charakteristiky s parametrem tvořeným interní teplotou palivových článků 40 zobrazenvch na obr

V tomto grafu na obr interní teplota stoupá v pořadí teplot ta, tb, tc (ta< tb < tc).

Jak to vyplývá z -obr. 4, elektrický výkon (tj . 'součin produkovaný elektrického napětí a elektrického proudu) palivovými články 40 závisí na interní teplotě palivových článků 40 . V případě nízké interní teploty (v případě ta) palivové články 40 mají pouze malý produkovatelný elektrický výkon. Velikost produkovatelného elektrické výkonu palivových článků 40 roste se zvyšující se interní teplotou (ta-> tb-» cc) .

Za podmínky nízké interní teploty palivových článků 40 (např. v případě teploty ta) nadměrně vyseká hodnota stanovená pro elektrickou energii odebíranou z palivových článků 40 (tj. pro elektrickou energii spotřebovávanou motorem 8 0) může překročit elektrickou energii produkovatelnou palivovými články 40 a způsobit prudký pokles φ φ φ · φ φ φ · φ φ φ φ φ φ φ φφφφ φφφ «φφ φφ φφ φφφ φφφ • φ φ φφφ *φ výstupního napětí palivových článků 40.

V jiném případě elektrická energie odebíraná z palivových článků je svázána s jistou hodnotou odpovídající nízké interní teplotě palivových článků 40 (např. s jistou hodnotou rovnou elektrické en.ergi nižší, než je produkoval elná elektrická energie za podmínky nízké interní teploty), v důsledku čehož je nezávislá na následné změně interní teploty.

V tomto případě, dokonce, když interní teplota palivových článků roste pro zvýšení produkovateiné elektrické energie, je z palivových článků 40 odebírána pouze svázaná elektrická energie, která může být stále nižší, než je zvýšená produkcvatelná hodnota. To zhoršuje rostoucí účinnost interní tepiotv.

tomto orcvec spotřebovávaná motorem SO podle interní teploty palivových článků 40 takovým způsobem, že elektrická energie odebíraná z palivových článků 40 nepřekračuje produkovatelnou elektrickou energii při každé interní teplotě palivových článků 40, avšak dosahuje hodnoty pokud možno co nejbližší k produkovateiné elektrické energii. V případě nízké interní teploty :lánků 40, hodnota elektrického proudu i_d je paiivovycn reculcvána tak, ar v učinila elektrickou energii spotřebovávanou motorem 80 trocnu nižší, nez je produkovateiné elektrická energie. S nárůstem interní teploty se hodno;

Ktricxeno oroucu zwsuje k costuonemu :ké er.eroie spotřebovávané motorem 80.

Řídicí jednotka 100 přijímá výsledky měření přenášené z teplotního senzoru 42, rovněž i proudového senzoru 72, proudových senzorů 21, 76, 78, a rotačního proudového senzoru 84, přičemž provádí aktivační řízení motoru.

* ··· • · ·«·

4¼¼

4 4 4

4 4 4 • · ·· stanovena

Řídicí jednotka 100 následně převádí aktivační regulaci průtoku palivového plynu, která je níže popsána v souvislosti s čerpadly 34 a 122 a jinými relevantními prvky (stupeň S32).

Podle konkrétního procesu řídicí jednotka 100 reguluje pohon čerpadla 34 za účelem zvýšení průtoku plynu bohatého na vodík zaváděného z reformačního zařízení 3Q do palivových článků 40 na hodnotu vyšší než, je níže popsaný standardní průtok.

Kvantita plynu bohatého na vodík, který má být zaveden dc palivových článků 40 pro. provedení elektrochemických reakcí, je teoreticky určen podle žádoucího výkonu palivových článků. Nicméně ve skutečnosti je žádoucí dodávka s poněkud vyšší kvantitou plynu bohatého na vodík, než je kvantita, kvůli zajištění žádoucího výkonu palivových č1ánku.

V systému podle vynálezu se skutečný průtok plynu bohatého na vodík, který má být zaveden do palivových článků k zajištění žádoucího výkonu palivových článků, nastaví na standardní průtok při žádoucím výkonu. Standardní průtok, je nastaven při každém výkonu palivových článků podle struktury a vvkonu každé individuální skuoinv oaílvových článků.

Fro zvýšení průtoku plynu bohatého na vodík je žádoucí zvýšení kvantity plynu bohatého na vodík a generovaného reformačním zařízením 30 . Za tímto účelem řídicí jednotka 1QQ řídí pohon čerpadel 23 a 27 tak, aby se zvýšil průtok methanolu vedeného ze zásobníku 22 methanolu do reformačního zařízení 30 a průtok vody vedené ze zásobníku 2 6 vody do reformačního zařízení 30.

Jak to bylo výše uvedeno, hořák 32 v reformačním zařízení 30 produkuje tepelnou energii, v důsledku čehož plyn bohatý na vodík opouští reformační zařízení 30 s relativně vysokou ··» ·* ··· ·· ·· teplotou. Zvýšení průtoku plynu bohatého na vodík a vedeného z reformačního zařízení 30 do palivových článků 40 má za následek, že do palivových článků 40 proudí velká kvantita plynu bohatého na vodík a majícího relativně vysokou teplotu. Tato velká kvantita plynu bohatého na vodík s relativně vysokou teplotou rovněž představuje příspěvek ke zvýšení interní teploty palivových článků na stacionární hodnotu během krátké časové periody.

Přírůstek průtoku plynu bohatého na vodík a vedeného z reformačního zařízení 30 do palivových článků 40 rovněž zvyšuje kvantitu výfukového plynného paliva, tj . výfukového plynu bohatého na vodík, vyvedeného z palivových článků 40. Když průtok plynu bohatého na vodík a vedeného do palivových článků 40 je vyšší než standardní průtok, palivové články 40 obsahují nadměrné množství vodíku. 7 důsledku toho se zvyšuje množství vodíku, které nebylo vytvořeno elektrochemickými reakcemi. To zvyšuje množství vodíku obsaženého ve výfukovém plynném palivu vyvedeném z palivových článků 4 0 . Toto výfukové plynné palivo představuje hodnotné pálivou pro opětovné využití.

V tomto provedení řídicí jednotka' 100 pohání čerpadlo 122, a tím zajišťuje dodávku výfukového plynného paliva vedeného z palivových článků 40 do hořáku 32 v reformačním zařízení skrze palivové výfukové potrubí 120.

To umožňuje, aby vodík obsažený ve výfukovém plynném palivu byl spálen ve fcrmě paliva v hořáku 32., čím se zajistí účinné využití vodíku a zamezí zbytečnému plýtvání hodnotného paliva.

Řídicí jednotka 100 se vrací do procesního stupně S24, ve kterém opět specifikuje interní teplotu palivových článků 40 na základě výsledku měření vyslaného z teplotního senzoru 42.

i · ί * · ♦»· ··· ·* operací se opakuje, dokud interní nedosáhne stacionární hodnoty.

··· ·· · · · » · · ··

Výše popsaná posloupnost teplota palivových, článků

Když stacicné smyčku p rnterní teplota palivových článků 40 konečné dosáhne mí hodnoty, řídicí jednotka 100 opustí výše uvedenou recesních stupňů a přechází do procesního stupně 534.

Ve stupni 534 řídicí jednotka 100 spustí bateriový spínač 64, čímž připojí sekundární baterii 60 ke střídači 70. Toto spojení umožní, aby motor 80 byl skrze střídač 70 napájen jak elektrickou energii generovanou palivovými články 40 tak i elektrickou energií ze sekundární baterie 60.

Řídicí jednotka 100 následně řídí motor 80 skrze střídač 70 tak, že provádí standardní řízení motoru na místo výše uvedeného aktivačního řízení motoru (stupeň 536). Podle konkrétního procesu řídicí jednotka 100 vypočítává žádoucí výkon, např. z výsledků měření vyslaného z akceleračního senzoru 112 a napájí elektrickou energií z palivových článků 40 a elektrickou energií ze sekundární baterie 60 motor 80 skrze střídač ⁷0, čímž motor produkuje žádoucí torzní moment na hnacím hřídeli 82 . Torzní moment je tudíž přenášen na nápravu 99 za účelem pohonu elektrického vozidla.

Řídicí jednotka 100 přijímá výsledky měření vyslané z akceleračního senzoru' 112, rovněž i proudového senzoru 72, proudových senzorů 74,76,73 , rotačního úhlového senzoru 84 a senzoru 52, přičemž řídí pohon motoru 80.

Když interní teplota palivových článků 40 dosáhne stacionární hodnoty, palivové články 40 mohou generovat elektrickou energii dostatečnou k dosažení žádoucího výkonu elektrického vozidla. V důlečku toho nevznikají žádné problémy při přechodu ze řízení pohonu motoru 80 na standardní řízení ve stacionární periodě. Žádné problémy tudíž nevznikají během připojení sekundární baterie 60 pro ·φ φ·φ* φ · φ φ * φ φ φ φ « φ »φφ φ· φ· dodávku elektrická energie ze sekundární baterie 60 • * · · φφφφ * φ·φ · φφφ φφ φφ· dc motoru

80.

Řídicí jednotka 100 následně průtoku plynného paliva pomocí relevantních prvků (stupeň S3S) . řídicí jednotka 100 řídí pohon če provádí aktivační čerpadla 34 a Podle konkrétního řrpadla 34 tak, že regulaci j iných procesu navrátí průtok plynu bohatého na vcdík a vedeného z reformačního zařízení 30 do palivových článků 40 na výše uvedený standardní průtok,, přičemž řídí pohon čerpadel 23, 27, které regulují průtok methanolu a vody vedené do reformačního zařízení 30 podle průtoku plynu'bohatého na vodík.

Potom, co se řízeni motoru SQ a regulace průtoku plynu bohatého-na vodík vrátili ke standardnímu řízení motoru resp. standardní regulaci. plynu bohatého na vcdík ve stacionární periodě, systém vystupuje z řady výše uvedených aktivačních procesních stupňů.

Jak to bylo výše uvedeno, v tomto provedení v průběhu aktivace palivových článků je z palivových článků 40 nucené odebírána elektrická energie, čímž se zvyšuje Jouleovo teplo produkované v palivových článcích 40, a následně interní teplota palivových článků 40 na stacionární hodnotu během krátké časové periody. V tomto okamžiku není na hnacím hřídeli 82 motoru 80 produkován žádný torzní moment. Když výkon .palivových článků 40 není dostatečný pro dosažení žádoucího výkonu elektrického vozidla, elektrické vozidlo není uvedeno do chodu.

V průběhu aktivace palivových článků 40 zvyšování průtoku plynu bohatého na vodík a vedeného z reformačního zařízení 30 do palivových článků 40 způsobuje zavedení velké kvantity plynu bohatého na vodík a majícího relativně vysokou teplotu do palivových článků. Toto zavedení plynu bohatého na vodík • « • ··* * * * t • * · · · • ·» · »« ·· rovněž představuje příspěvek ke zvýšení interní teploty palivových článků na stacionární hodnotu během krátké časové periody.

Vynález není omezen na výše popsané provedení nebo jeho moair i.<ace, avšak muže mi' mnoho jiných modifikací alternativ, které nepřesahují rámec podstaty vynálezu.

Operace probíhající ve výše uvedeném provedení realizují jak aktivační řízení motoru (stupeň 530) tak i aktivační regulaci plynného paliva (stupeň 532) v průběhu aktivace palivových článků 40. Alternativně podle požadavků může být provedeno pouze bud’ aktivační řízení motoru nebe aktivační regulace průtoku plynného paliva.

Ve výše uvedeném provedení je sekundární baterie 50. odpojena cd střídače Q během aktivace palivových článků 40. V případě, že je žádoucí spotřebovat elektrickou energii ze sekundární baterie 50, nemusí být odpojení uskutečněno.

Ve výše uvedeném provedení motor 80 spojený s nápravou 90 elektrickou v orůběhu elektrického vozidla spotřebovává generovanou palivovými články £0 palivových článků 40 . Avšak vynález není omezen pouze na tento motor, nýbrž je aplikovatelný na libovolný jiný motor uspořádaný na elektrickém vozidle za libovolným jiným účelem.

Reformační zařízení 30 používá methanol jako surové palivo pro produkování plynu bohatého na vodík. Nicméně jako surové palivo, které je reformováno pro produkování plynu bohatého na vodík, může být použit 'uhlovodík jiný než methanol, např. methan nebo benzín. Parní reformační reakce probíhající v reformačním zařízení 30 může být nahrazena částečně oxidační reakcí. Výše uvedená struktura pro reformování surového paliva a produkování plynného paliva může být nahrazena strukturou s jednotkou pro uskladnění energii aktivace * · • · ♦ • tttt • tt · tt · • tt • tttttttt tt · tt tttt · tt tttttttt tttttt tttt ·· vodíku používající plvr.ný vodík jako plynné palivo.

Palivové články nejsou omezeny na polymerní elektrolytické články, palivových článků, např pevnými elektrolytickým avšak mohou být tvořeny jinými typy řosforečnanovými palivovými články a palivovými Články.

Průmyslová využitelnost

Vynález není omezen na elektrická vozidla se systémem na bázi palivových článků uspořádaným na tomto elektrickém vozidle, avšak je průmyslově využitelný u libovolného jiného dopravního prostředku se systémem na bázi palivových článků, např. u kola, lodi a letadla, a u Libovolného jiného podnikového a domácího elektrického zařízení, na kterém je aplikován systém na bázi palivových článků.

Claims (13)

1. PATENTOVÉ NÁROKY plynného paliva a generují elektrickou energii, vyznačený t í m, že zahrnuje motor poháněný elektrickou energií z palivových článku, a jednotku pro řízení pohonu motoru, přičemž jednotka pro řízení pohonu motoru řídí pohon motoru tak, že motor spotřebovává elektrickou energii z palivových článků, aniž by produkoval torzní moment na hnacím hřídeli motoru v průběhu aktivace palivových článků.
2. 2. Systém na bázi palivových článků pcdle nároku 1, v y znače n ý tím, že dále zahrnuje jednotku pro detekci teploty, která měří interní teplotu palivových článků, přičemž jednotka pro řízení pohonu motoru řídí pohon motoru tak, že mění elektrickou energii spotřebovávanou motorem podle zjištěné interní teploty.
3. 3. Systém na bázi palivových článků pcdle nároku 1, vyzná č e n ý tím, že dále zahrnuje sekundární baterii, která je schopna napájení motoru elektrickou energií pro pohánění motoru, a jednotku pro regulaci napájení baterie, která reguluje napájení motoru elektrickou energií ze sekundární baterie, přičemž jednotka pro regulování napájení baterie přerušuje napájení elektrické energie ze sekundární baterie do motoru v průběhu aktivace palivových článků.
4. 4. Systém na bázi palivových článků podle nároku 1, _v y * ϊ H i • · ϊ · « 0 • 0 0

   0 0 • 0

   000

   000 ··· * * « · * * ·· ♦· značený t ί ra, že jednotka pro řízení pohonu motoru řídí pohon motoru, který je vyjádřen d-q osovým modelem, tak, že činí hodnotu elektrického proudu protékajícího skrze vinutí v ose q rovnou nule a hodnotu elektrického proudu protékajícího skrze vinutí v ose d rovnou předem stanovené hodnotě, která není nižší než nula.
5. 5. Systém na bázi č e n ý tím, palivových článku podle nároku 4, v y že dále zahrnuje jednotku pro detekci teploty, přičemž tak, že vinutí v která měří interní teplotu palivových článků, jednotka pro řízení pohonu motoru řídí pohon motoru mění hodnotu elektrického proudu protékajícího skrze ose d podle zjištěné interní teploty.
6. 6. Systém na bázi palivových článků podle nároku 1, vyznačený t í m, še dále zahrnuje jednotku pro generování plynného paliva, která produkuje plynné palivo z dodávky surového paliva a zavádí produkované plynné palivo do palivových článků, a jednotku pro regulování průtoku, která reguluje průtok plynného paliva vedeného z jednotky pro generování plynného paliva do palivových článků, přičemž jednotka pro regulování průtoku zvyšuje průtok plynného paliva na hodnotu vyšší, než je předem stanovený standardní průtok, v průběhu aktivace palivových článků.
7. 7. Systém na bázi palivových článků podle nároku 6, v y značený t í m, že dále zahrnuje jednotku pro detekci teploty, která měří interní teplotu palivových článků, přičemž jednotka pro regulaci ' průtoku vrací průtok plynného paliva na předem stanovený standardní průtok, když zjištěná φ

   φ φ

   φφφ

   ΦΦΦ • φ φ φ φ φ φ • ΦΦ φφ interní teplota dosáhne předem nastavené hodnoty.
8. 8. Systém na bázi palivových článku, které přijímají dodávku plynného paliva a generují elektrickou energii, vyznačený t i m, že zahrnuje jednotku pro generování plynného paliva, která produkuje plynné palivo z dodávky surového paliva a zavádí produkované plynné palivo s relativně vysokou teplotou do palivových článků, a jednotku prc regulaci průtoku, která reguluje průtok plynného paliva s relativně vysokou teplotou vedeného z jednotky pro generování plynného paliva do palivových článků, přičemž jednotka pro regulování průtoku zvyšuje průtok plynného paliva s relativně vysokou teplotou na hodnotu, která je vyšší, než je předem stanovený standardní průtok, v průběhu aktivace palivových článků.

   S. Systém na bázi palivových článků podie nároku 8, vyznačený t í m, že dále zahrnuje jednotku pro detekci teploty, která měří interní teplotu palivových článků, přičemž jednotka pro regulování průtoku vrací průtok plynného paliva na předem stanovený standardní průtok, když zjištěná interní teplota dosáhne předem nastavenou hodnotu.
9. 10. Systém na bázi palivových článků podle nároku 8, vyzná č e n ý t i m, že dále zahrnuje palivové výfukové potrubí, které zavádí výfukové plynné palivo vyvedené z palivových článků do jednotky pro generování plynného paliva, přičemž jednotka pro generování plynného paliva spaluje zavedené výfukové plynné palivo pro získání tepelné energie žádoucí k produkování plynného paliva.

   • ·· * · i · ϊ ϊ ··«· » ··*·»* • · · · · ί»»» ·· ·· <·· ♦*·
10. 11. Eletrické vozidlo se systémem na bázi palivových článků uspořádaným na elektrickém vozidle, vyznačené tím, že systém na bázi palivových článků zahrnuje palivové články, které přijímají dodávku plynného paliva a generují elektrickou energii, motor, který j.e poháněn elektrickou energií z palivových článků, a jednotku pro řízení pohonu motoru, která řídí pohon motoru, přičemž torzní moment produkovaný na hnacím hřídeli motoru je přenášen na nápravu pro udělení hnací síly elektrickému vozidlu, přičemž jednotka pro řízení pohonu motoru řídí pohon motoru tak, že motor spotřebovává elektrickou energii z palivových článků, aniž by produkoval torzní mement na hnacím hřídeli motoru, v průběhu aktivování oalivovvcn článků.
11. 12. Elektrické vozidlo se systémem na bázi palivových článků uspořádaným na elektrickém vozidle,· vyznačené tím, že systém na bázi palivových článků zahrnuje palivové články, které přijímají dodávku plynného paliva a generují elektrickou energii, jednotku pro generování plynného paliva, která produkuje plynné palivo z dodávky surového paliva a zavádí produkované plynné palivo s relativně vysokou teplotou do palivových článků, a jednotku pro regulování průtoku, která reguluje průtok plynného paliva s relativně vysokou teplotou vedeného z jednotky pro generování plynného paliva do palivových článků, přičemž torzní moment produkovaný na hnacím hřídeli motoru je přenášen na nápravu pro udělení hnací síly elektrickému .vozidlu, přičemž jednotka pro regulování průtoku zvyšuje průtok plynného paliva s relativně vysokou teplotou na hodnotu, která je vyšší, než je předem stanovený standardní průtok, v průběhu aktivace palivových článků.

    000

    000 w v • 0 0 • 00 «00

    000 0·
12. 13. Zpúscb řízení aktivace systému na bázi palivových článků, přičemž tento systém zahrnuje palivové články, které přijímají dodávku plynného paliva a generují elektrickou energií, a motor, který je poháněn elektrickou energií z palivových článků, vyznačený t i m, že zahrnuje stupeň, spočívající v řízení aktivace palivových článků, a stupeň spočívající v řízení pohonu motoru tak, že motor spotřebovává elektrickou energii z palivových článků, aniž by produkoval torzní moment na hnacím hřídeli motoru, v průběhu aktivace palivových Článků.
13. 14. Způsob řízení aktivace systému na bázi palivových článků, který zahrnuje palivové články, které přijímají dodávku plynného paliva a generují elektrickou energii, jednotku pro generování plynného paliva, která produkuje plynné palivo z dodávky surového paliva a zavádí produkované plynné palivo s relativně vysokou teplotou do palivových článků, a jednotku pro regulování průtoku, která reguluje průtok plynného paliva s relativně vysokou teplotou vedeného z jednotky pro generování plynného paliva do palivových článků, vyznačený t í m, že zahrnuje stupeň spočívající v řízení jednotky pro generování plynného paliva a aktivace palivových článků, a stupeň spočívající ve zvýšení průtoku plynného paliva s relativně vysokou teplotou na hodnotu, která je vyšší, než je předem stanovený standardní průtok, v průběhu aktivace oaiívovvch článků.