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Das
technische Gebiet der Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Verwaltung
von thermischer Energie in einem Fahrzeug, und insbesondere in einem Fahrzeug,
das einen elektrischen Stromerzeuger umfasst, der eine Brennstoffzelle
und einen Wasserstoff-Reformer verknüpft.
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Die
Brennstoffzellen wandeln die chemische Energie einer Oxydations-Reduktion
unter Verwendung von Wasserstoff in elektrische Energie um. Diese
Brennstoffzellen haben eine wachsende Bedeutung in den Fahrzeugen
sowohl als untergeordnete Leistungsgruppe als auch als Mittel zur
Haupt-Energieerzeugung.
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Sie
ermöglichen
es nämlich,
die Gasemissionen von Kohlendioxyd der Fahrzeuge stark zu reduzieren.
Die Zelle gibt praktisch nur Wasserdampf ab, der zurück gewonnen
werden kann.
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Die
Brennstoffzellen sind dem Fachmann hinreichend bekannt. Es sind
insbesondere die PEMFC Zellen mit Protonenaustauschmembran bekannt,
deren Charakteristik es ist, bei niedriger Temperatur (in der Größenordnung
von 80°C)
zu arbeiten.
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Diese
Letzteren können
mit einem Wasserstoff-Reformer verknüpft sein, der es ermöglicht,
den Wasserstoff zu erzeugen, indem Wasser und ein Brennstoff, wie
Benzin, Diesel, Methanol, Erdgas, Diethylester oder ein anderer
Kohlenwasserstoff verwendet werden.
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Der
Reformer arbeitet im Allgemeinen bei einer hohen Temperatur (zwischen
800°C und 1000°C), während die
Brennstoffzelle mit Membran in optimaler Weise bei einer Temperatur
in der Größenordnung
von 80°C
arbeitet.
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Es
ist vorgeschlagen worden, die thermische Energie, die von einer
Brennstoffzelle erzeugt wird, zu verwenden, um den Fahrgastraum
des Fahrzeuges zu heizen oder auch ihn zu klimatisieren, indem sie
an einen konventionellen kälteerzeugenden Kreislauf,
der einen Kompressor einsetzt, gekoppelt wird.
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Das
Patent
FR-2805926 schlägt beispielsweise
eine Vorrichtung zur thermischen Verwaltung für Fahrzeug vor, bei der ein
Primärkreis
eines Kälteträgerfluids
die Regulierung der Temperatur der Brennstoffzelle gewährleistet.
Dieser Primärkreis steht
in Wärmeaustauschverbindung
mit einem kälteerzeugenden
Sekundärkreis.
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Das
Patent
FR-2832786 beschreibt
ein System zur thermischen Regulierung mit Absorbierung für ein elektrisches
Fahrzeug, das mit einer Brennstoffzelle ausgerüstet ist, das insbesondere
eine Brennstoffzelle, einen Wasserstoff-Reformer, einen Primärkreis umfasst,
der es ermöglicht,
Wärme von der
Brennstoffzelle abzunehmen, um sie zu einem Heizrohr zu führen.
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Der
Nachteil der bekannten Vorrichtungen ist, dass die im Bereich der
Brennstoffzelle verfügbare
thermische Energie nicht ausreichend ist, um den Großteil der
notwendigen thermischen Funktionen in einem Fahrzeug zu gewährleisten.
Außerdem
ist es notwendig, die Temperatur des Kühlsystems der Brennstoffzelle
um 80°C
herum zu regeln, was die Einsatzmöglichkeiten der thermischen
Energie im Bereich der Austauschkreise begrenzt.
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Der
kälteerzeugende
Kreis enthält
somit einen Kompressor und falls er es ermöglicht, die Temperatur des
Primärkreises
zu reduzieren, ist es im Wesentlichen die elektrische Energie, die
dem Kompressor zugeführt
wird, welche es ermöglicht,
das gewünschte
Kühlniveau
zu erzielen. Daraus ergibt sich eine zusätzliche Beanspruchung der Brennstoffzelle.
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Außerdem sind
die kälteerzeugenden
Kompressoren laute Bauteile, deren Einsatz in einem Fahrzeug Probleme
erzeugen kann, insbesondere wenn das Fahrzeug ein Militärfahrzeug
ist, das in einer Wachposition verbleiben können muss, indem es so versteckt
wie möglich
ist, sowohl in akustischer Hinsicht als auch in thermischer Hinsicht.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Verwaltung von thermischer
Energie für
ein Fahrzeug vorzuschlagen, die es erlaubt, solche Nachteile zu
beseitigen.
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So
ermöglicht
es die Vorrichtung gemäß der Erfindung,
die Verwendung von thermischer Energie, insbesondere von jener,
die durch den Stromerzeuger erzeugt wird, zu optimieren, wobei noch
eine vollständige
akustische Zurückhaltung
gewährleistet wird.
Sie ermöglicht
es auch, Funktionen zur thermischen Überdeckung zu gewährleisten,
wenn die Erfindung in einem militärischen Fahrzeug eingebaut ist.
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Gegenstand
der Erfindung ist somit eine Vorrichtung zur Verwaltung von thermischer
Energie für ein
Fahrzeug, und insbesondere für
ein Fahrzeug, das mit einem elektrischen Stromerzeuger ausgerüstet ist,
der eine Brennstoffzelle und einen Wasserstoff-Reformer verknüpft, wobei
die Vorrichtung wenigstens einen Primärkreis zur Zirkulation eines
ersten Kälteträgerfluids,
wobei der Kreis es ermöglicht, Wärme im Bereich
einer Wärmequelle
abzuführen und
sie zu wenigstens einem Wärmetauscher
zu transportieren, und wenigstens einen Wärmetauscher umfasst, der von
einem Austauscher durch Sorption gebildet wird, wobei die Vorrichtung
dadurch gekennzeichnet ist, dass der Primärkreis eine geschlossene Schleife
umfassen kann, an der wenigstens zwei Bypässe angeschlossen sind, die
in Serie angeordnet sind und die jeweils die heiße Quelle eines unterschiedlichen
Austauschers bilden, wobei jeder Bypass durch einen Zweig des Primärkreises
parallel geschaltet wird, der mit einem Ventil ausgerüstet ist.
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Der
Primärkreis
kann Wärme
im Bereich eines Auspuffs des Fahrzeuges abführen.
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Der
Primärkreis
kann Wärme
im Bereich des Reformers abführen.
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Der
Primärkreis
kann insbesondere die Wärme
durch Konvektion oder durch direkten Kontakt mit einem heißen Teil
des Reformers und/oder des Auspuffs abführen.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal kann die Vorrichtung zur Verwaltung von thermischer
Energie wenigstens einen Wärmeaustauscher
durch Konvektion umfassen, der die Erwärmung eines Organs des Fahrzeuges
gewährleistet.
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Sie
kann insbesondere einen Wärmeaustauscher
durch Konvektion umfassen, der den Austausch von Wärme mit
dem Kühlkreis
eines Motors des Fahrzeuges ermöglicht.
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Jeder
Austauscher durch Sorption kann beispielsweise einen Sekundärkreis eines
zweiten Kälteträgerfluids
umfassen, der vom Primärkreis
isoliert ist und der als heiße
Quelle einen Bypass des Primärkreises
verwendet.
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Die
Vorrichtung zur Verwaltung von thermischer Energie kann ein Steuergehäuse umfassen, das
die Steuerung der Temperaturen der verschiedenen Wärmeaustauschkreise
in Abhängigkeit
der Sollwerte, die durch eine Bedienperson gegeben werden oder in
einem Speicher aufbewahrt werden, gewährleistet.
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Gemäß verschiedenen
Varianten: kann die Vorrichtung einen Austauscher durch Sorption,
der das Kühlen
von elektronischen Kreisen ermöglicht, und/oder
einen Austauscher durch Sorption, der das Kühlen wenigstens einer Batterie
zur Speicherung elektrischer Energie ermöglicht, und/oder einen Austauscher
durch Sorption, der das Kühlen
einer Einheit zur Klimatisierung des Fahrzeuges ermöglicht,
umfassen.
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Vorteilhafterweise
kann die Vorrichtung einen Austauscher durch Sorption umfassen,
der das Kühlen
wenigstens eines thermischen Isolationskastens im Bereich eines
heißen
Abschnittes des Fahrzeuges ermöglicht.
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Die
Erfindung wird an Hand der Lektüre
der folgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsformen verständlicher
sein, wobei die Beschreibung sich auf die beigefügten Abbildungen bezieht, in denen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Verwaltung von thermischer
Energie gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung ist,
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2 eine
schematische Ansicht im Querschnitt eines gepanzerten Fahrzeuges
mit Rädern ist,
die eine Ausführungsform
von thermischen Isolationskästen
zeigt, die mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung verknüpft sind,
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3 eine
schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Verwaltung von thermischer
Energie gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung ist.
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Bezug
nehmend auf 1 ist eine Vorrichtung zur Verwaltung
von thermischer Energie 1 gemäß der Erfindung in einem nicht
dargestellten Fahrzeug eingesetzt, das zum Beispiel ein gepanzertes Fahrzeug
sein kann.
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Dieses
Fahrzeug ist hier ein Fahrzeug mit konventionellem thermischem Antrieb,
der einen Motor 2 umfasst. Dieses Fahrzeug umfasst eine
untergeordnete Leistungsgruppe, die von einem elektrischen Stromerzeuger 3 gebildet
wird, welcher eine Brennstoffzelle 4 und einen Wasserstoff-Reformer 5 verknüpft.
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Das
(nicht dargestellte) elektrische Netz des Fahrzeuges umfasst auch
Speicherbatterien 6, die es außerdem ermöglichen, die Schwankungen (Spannungsspitzen)
im elektrischen Netz bei der Verwendung des Stromerzeugers 3 zu
glätten.
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Der
elektrische Stromerzeuger wird nicht im Detail beschreiben, da er
nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist. Er umfasst auf
herkömmliche
Art und Weise Mittel zur Umwandlung, die im Reformer 5 integriert
sind und es ermöglichen,
Wasserstoff aus Wasser und einem konventionellen Brennstoff zu erzeugen,
der in einem Tank 7 gespeichert ist. Der Reformer 5 versorgt
so die Brennstoffzelle 4 mit Wasserstoff (Leitung 8).
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Das
von der Brennstoffzelle
4 erzeugte Wasser kann in einem
Tank
4 gespeichert werden, um von der Besatzung des Fahrzeuges
verwendet zu werden. Ein Teil dieses Wassers kann außerdem wieder
in einen Kühlkreis
10 der
Brennstoffzelle integriert werden. Eine solche Rückführung des Wassers ist bekannt
und durch die Anmeldung
FR 2
805 926 beschrieben.
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Der
Kühlkreis 10 enthält auf herkömmliche Art
und Weise einen Wärmetauscher 11,
der es ermöglicht,
die Brennstoffzelle 4 mit Hilfe des Hauptkühlkreises 12 des
thermischen Motors 2 zu kühlen. Dieser letztere Kreis
umfasst ein Rohr 13, das im Bereich des Motors 2 angeordnet
und mit einem Kühler 14 verbunden
ist, der mit einem Ventilator 15 ausgerüstet sein kann, der einen thermischen
Austausch mit der Umgebungsluft des Fahrzeuges ermöglicht.
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Ventile 16, 17 und 18 sind
in dem Kreis 12 angeordnet, und sie ermöglichen es, jeweils parallel zu
schalten: den Kühler 14,
den Austauscher 11 und einen zweiten, mit einem Primärkreis 20 verknüpften Austauscher 19,
der später
beschrieben werden wird.
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Die
Ventile 16, 17 und 18 ermöglichen
es so, die Wärmeaustauscher
zwischen dem Kältekreis 12 des
Motors und den heißen
Quellen zu regulieren, die von dem Kühlkreis 10 der Brennstoffzelle
und dem Primärkreis 20 gebildet
werden.
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Die
thermische Regulierung wird durch ein elektronisches Gehäuse zur
Steuerung 22 in Abhängigkeit
von der Ist-Temperatur des Motors 2 gewährleistet, die von einer Wärmesonde 21 gemessen wird.
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Gemäß der Erfindung
umfasst die Vorrichtung 1 somit ebenfalls einen Primärkreis 20 zur
Zirkulation eines ersten Kälteträgerfluids.
Dieser Kreis ermöglicht
es (wie der Kreis 10), Wärme im Bereich einer Wärmequelle,
die hier der Reformer 5 ist, abzuführen. Das Abführen erfolgt
durch Konvektion oder durch direkten Kontakt mit einem Teil des
Reformers. In den Figuren ist dieses Mittel zum Abführen durch eine
Schlangenlinie 23 dargestellt.
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Der
Primärkreis 20 ermöglicht es,
die Wärme,
die vom Reformer 5 geliefert wird, zu wenigstens einem
Wärmeaustauscher
zu transportieren: 19, 24, 25, 26, 27.
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Gemäß einem
wesentlichen Merkmal der Erfindung wird wenigstens einer der Wärmeaustauscher
von einem Austauscher durch Sorption gebildet (das heißt, dass
er die Technik der Absorption oder der Adsorption verwendet).
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Die
Austauscher durch Absorption sind bekannt, insbesondere auf dem
Gebiet der tragbaren Kälteerzeugung.
Sie setzen ein Kälteträgerfluid
ein, das am häufigsten
eine Mischung aus Ammoniak und Wasser ist. Das Fluid wird im Bereich
eines Heizrohres B verdampft, es gelangt in einen Kondensator C, der
durch Luft gekühlt
wird, dann wird die Flüssigkeit in
einem Gefäß V zurück gewonnen,
das mit Hilfe einer Begrenzung R mit einem Verdampfer E verbunden
ist. Der Ausgang des Verdampfers E ist mit dem Heizrohr B verbunden.
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Das
System ist zuverlässig
und arbeitet ununterbrochen. Es ist lediglich notwendig, (auf eine kontinuierliche
oder intermittierende Weise) Wärme in
den Bereich des Heizrohres B zu liefern. Mit einem Fluid, das Ammoniak
und Wasser verknüpft,
liegt die gewünschte
Temperatur in der Größenordnung
von 80°C
bis 100°C.
Die bekannten Kältemaschinen durch
die Absorption verwenden einen Brenner, zum Beispiel mit Gas, um
das Fluid zu verdampfen, oder auch eine elektrische Heizung.
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Die
Austauscher durch Adsorption sind dem Fachmann ebenfalls bekannt.
Diese Austauscher unterscheiden sich von den Austauschern durch
Absorption dadurch, dass das eingesetzte Kälteträgerfluid im Bereich der Fläche eines
Austauschermaterials und nicht in dessen Volumen zirkuliert.
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Gemäß der Erfindung
wird die im Bereich des Reformers 5 abgeführte Wärme verwendet,
um das Fluid von drei kälteerzeugenden
Austauschern (hier durch Absorption) 24, 25 und 26 zu
erwärmen.
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Jeder
Austauscher durch Absorption umfasst hier einen Sekundärkreis 38, 39, 40 eines
zweiten Kälteträgerfluids.
Jeder Sekundärkreis
ist vollständig
vom Primärkreis 20 isoliert
und umfasst: Heizrohr, Kondensator, Gefäß, Begrenzung und Verdampfer.
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Jeder
Sekundärkreis
verwendet als heiße Quelle
einen Bypass des Primärkreises.
Die Kondensatoren C der verschiedenen Kühlkreise 38, 39, 40 können in
einem einzigen Kühler 41,
der einen Ventilator 42 einschließt, zusammengeführt sein.
Es ist selbstverständlich
auch möglich,
in Abhängigkeit
der Integrationszwänge
des Fahrzeuges, mehrere Kühler
vorzusehen, zum Beispiel einen für
jeden Kondensator C. Man kann auch Vorteilhafterweise den Kühler 41 und
denjenigen 14, der mit dem Motor verknüpft ist, in einem einzigen
Kühler
umgruppieren.
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Der
Austauscher 24 ermöglicht
es zum Beispiel, einen elektronischen Raum 28 zu kühlen. Der Austauscher 25 ermöglicht es,
die Batterien 6 des Fahrzeuges zu kühlen, und der Austauscher 26 ermöglicht es,
einer Klimaanlageneinheit 29 für den Fahrgastraum des Fahrzeuges
Kilokalorien zu liefern.
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Außerdem ist
der Austauscher 27 ein herkömmlicher Austauscher durch
Konvektion, der es ermöglicht,
die Klimaanlage 29 mit Wärme zu versorgen.
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Schließlich ist
der Austauscher 19 selbst auch ein Wärmetauscher durch Konvektion.
Er ermöglicht
den Wärmeaustausch
zwischen dem Primärkreis 20 und
dem Kühlkreis 12 des
Motors 2 des Fahrzeugs.
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Gemäß dieser
ersten Ausführungsform
der Erfindung ist der Primärkreis 20 eine
geschlossene Schleife, an der die verschiedenen Austauscher in der
Form von mehreren Bypässen
angeschlossen sind, die in Serie, einer hinter dem anderen, angeordneten
sind.
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Jeder
Bypass (durch eine Schlangenlinie 8 dargestellt) bildet
so die heiße
Quelle jeweils eines Austauschers. Jeder Bypass wird außerdem von
einem Zweig des Primärkreises 20 parallel
geschaltet, der mit einem Ventil 30, 31, 32, 33, 34 ausgerüstet ist. Die
verschiedenen Ventile ermöglichen
es, den Durchfluss des Fluids des Primärkreises zu regeln, das in
dem betrachteten Austauscher zirkuliert.
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Es
kann so die thermische Energie, die jedem Element zugeordnet wird,
in Abhängigkeit
von operationellen Anforderungen verteilen.
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Die
verschiedenen Ventile sind mit einem Gehäuse zur elektronischen Steuerung 22 verbunden,
das die Steuerung der Temperaturen der verschiedenen Wärmeaustauschkreise
in Abhängigkeit der
Sollwerte gewährleistet,
die durch eine Bedienperson gegeben werden (oder in Speichern gespeichert
sind). Die Steuereinheit ist außerdem
mit Temperatursonden 35, 36, 37 verbunden,
die mit verschiedenen beheizten oder gekühlten Räumen verbunden sind.
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Es
wird bemerkt werden, dass, wenn die vollständige Öffnung eines der Ventile 30, 31, 32, 33 oder 34 nicht
genügt,
um die Schlangenlinie S des betroffenen Austauschers parallel zu
schalten, es möglich
ist, dieses Ventil durch ein (nicht dargestelltes) Ventil "alles oder nichts" zu ersetzen, das
in dem Zweig stromaufwärts
der betroffenen Schlangenlinie S angeordnet ist. Dieses Ventil ermöglicht es,
den Bypass zu unterbrechen und verhindert den Durchfluss des Fluids
des Primärkreises
in der betroffenen Schlangenlinie S.
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Der
Primärkreis 20 umfasst
schließlich
eine Pumpe 38, die es ermöglicht, den Durchsatz des Kälteträgerfluids
in Abhängigkeit
der Anforderungen zu regeln. Diese Pumpe ist ebenfalls mit dem Steuergehäuse 22 verbunden.
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Mit
dieser besonderen Ausführungsform
umfasst jeder Austauscher durch Sorption 24, 25 und 26 einen
Sekundärkreis,
der vom Primärkreis
isoliert ist. Es ist möglich,
die Betriebstemperatur dieses Kreises in einer unabhängigen Weise
zu regulieren, ohne die Betriebsleistungen der anderen Austauscher
zu benachteiligen. Es ist so möglich,
die Ventile 32, 33 und 34 nur zeitweise
derartig zu steuern, dass das Sieden der Kälteträgerfluide der verschiedenen
Kreise 38, 39, 40 gewährleistet wird. Es ist ebenfalls
möglich,
einen dieser Kreise vom Primärkreis 20 vollständig zu isolieren,
wenn er nicht mehr nützlich
ist. Es kann schließlich
das Ventil 30 geschlossen werden, um den Austauscher 19 zu
aktivieren und so einen Überschuss
an Wärme über den
Kühlkreis 12 des
Motors abzuführen.
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Es
wird festgestellt werden, dass der Austauscher 19 so eine
Vorheizung des Motors im Bedarfsfall gewährleisten kann. Es ist nun
unnötig,
andere Mittel zum Kaltstarten des Motors einzusetzen. Die Pumpe 38 ermöglicht es
in sämtlichen
Fällen,
die Betriebsleistungen des Austauschers zu verbessern, indem der
Durchsatz von Fluid an die angestrebten Betriebsleistungen und an
die Temperatur des Fluids des Primärkreises 20 angepasst
wird.
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Die
Effizienz der vorgeschlagenen Vorrichtung ist an die hohe Temperatur
der Wärmequelle
gebunden, die von dem Reformer 5 gebildet wird (von 800°C bis 1000°C), die folglich
auf zuverlässige
und stabile Art und Weise die Lieferung von thermischer Energie
gewährleistet,
die für
den überwiegenden Bedarf
des Fahrzeuges notwendig ist.
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Es
wird festgestellt werden, dass die Temperatur des Reformers nicht
auf eine genaue Art und Weise auf einem gegebenen Niveau festgelegt
werden muss, damit der Betrieb des Reformers optimal ist. Es ist
so folglich eine große
Flexibilität
für den Einsatz
vorhanden, der für
diese Energie in Frage kommen kann, und es ist möglich, Einheiten, welche die
thermische Energie des Primärkreises 20 verwenden,
leicht hinzuzufügen
oder wegzunehmen.
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Dies
ist nicht der Fall bei der Brennstoffzelle 4 selbst, deren
Temperatur deutlich niedriger liegt (in der Größenordnung von 80°C) und stabilisiert
werden muss, damit die Produktion von Elektrizität optimal ist. Die bekannten
Vorrichtungen verwenden folglich relativ wenig die von der Brennstoffzelle
produzierte Energie und beschäftigen
sich vielmehr damit, die Temperatur dieser Letzteren zu regulieren.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass die Austauscher durch
Sorption vollkommen geräuschlos
sind. Dieses Merkmal ist bedeutend für den Komfort der Insassen
des Fahrzeuges, und es ist ebenfalls wesentlich, um die akustische
Zurückhaltung
eines gepanzerten Fahrzeuges zu garantieren.
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Es
wird somit bemerkt werden, dass bei den herkömmlichen Fahrzeugen die Klimatisierung
einen oder mehrere kälteerzeugende
Kompressoren einsetzt, die elektrische Energie verbrauchen. Dank
der Erfindung ist es möglich,
diese Kompressoren zu unterdrücken
und den elektrischen Verbrauch zu reduzieren. Wenn der oder die
Kompressoren von dem thermischen Motor angetrieben wurden, war es
außerdem
notwendig, diesen in Betrieb zu nehmen, was laut ist. Die Erfindung
ermöglicht
es somit, die akustische Zurückhaltung
des Fahrzeuges zu vergrößern.
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Es
ist selbstverständlich
möglich,
andere Wärmeaustauscher
vorzusehen. Zum Beispiel Austauscher durch Konvektion, um eine Erwärmung eines
anderen Elementes zu gewährleisten
(zum Beispiel um die Batterien im Falle des Startens bei großer Kälte zu erwärmen). Es
können
auch andere Austauscher durch Absorption vorgesehen werden, die
im Bereich der verschiedenen elektronischen Organe des Fahrzeuges
verteilt sind, die zu kühlen,
es notwendig ist.
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Es
ist ebenfalls möglich,
die Erfindung einzusetzen, indem der Primärkreis 20 an eine
andere Wärmequelle
als den Reformer 5 angeschlossen wird.
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Es
kann so die Schlangenlinie 23 in Kontakt oder in die Nähe eines
(nicht dargestellten) Auspuffs des thermischen Motors 2 gebracht
werden. Diese Variante wird nicht in den Figuren dargestellt, aber der
thermische Kreis wäre
praktisch identisch und unterscheidet sich nur durch die Ortsfestlegung
der Schlangenlinie 23.
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Die
Temperaturen der Auspuffe sind relativ hoch (potentiell 500 bis
600°C an
der Stelle, wo der Austauscher eingebaut werden würde, in
Abhängigkeit
von der Architektur des Fahrzeuges einzustellender Wert) und die
thermische Energie, die verfügbar ist,
ist somit sehr groß.
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Einer
der Vorteile dieser Ausführungsform
ist es, dass es der Abzug von thermischer Energie im Bereich des
Auspuffs auch ermöglicht,
diesen Letzteren zu kühlen,
was die thermische Zurückhaltung
des Fahrzeugs erhöht.
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Gemäß einer
besonders interessanten Ausführungsform
kann ein Austauscher durch Sorption eingesetzt werden, um das Kühlen eines
oder mehrerer thermischer Isolationskästen zu gewährleisten.
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2 zeigt
beispielsweise schematisch im Schnitt einen hinteren Teil eines
Fahrzeugs 43 mit Rädern 44,
in dem der thermische Motor 2 dargestellt worden ist, sowie
der elektrische Stromerzeuger 3, der eine Brennstoffzelle
und Reformer verknüpft.
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Die
Vorrichtung zur Verwaltung von thermischer Energie 1 umfasst
einen Austauscher, der mit dem Primärkreis 20 verbunden
ist. Dieser Austauscher ist ein Austauscher durch Sorption, von
dem nur der Verdampfer E hier dargestellt ist. Dieser Verdampfer
ist in einem Kasten 45 angeordnet, der mit der Außenwelt
des Fahrzeuges durch ein Grill 46 verbunden ist, das den
Eintritt von Luft ermöglicht.
Ein Ventilator 47, der in dem Kasten angeordnet ist, ermöglicht es,
den Durchsatz angesaugter Luft zu regeln.
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Der
Kasten 45 ist hier mit einem anderen Kasten 48 verbunden,
der ein Auspuffrohr 49 des thermischen Motors 1 umgibt.
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Der
Kasten 48 kommuniziert mit einem dritten Kasten 50,
der an einer Wand 51 des Fahrzeugs 43 entlang
läuft,
dann in einen vierten Kasten 52 mündet, der den elektrischen
Stromerzeuger 3 umgibt. Die Luft wird über ein Grill 53,
das mit dem Kasten 52 durch ein Rohr 54 verbunden
ist, nach draußen
ausgestoßen.
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So
wird die von außen
angesaugte Luft Dank des Verdampfers E gekühlt und dann wird sie in verschiedene
Kästen
geschickt, die eine thermische Isolation von verschiedenen heißen Abschnitten
des Fahrzeuges gewährleistet
(Motor 2, Auspuff 49, elektrischer Stromerzeuger 3).
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Jeder
Kasten wird Vorteilhafterweise mit einer Temperatursonde T ausgerüstet, die
mit dem Steuergehäuse 22 verbunden
ist, das die Regulierung der Vorrichtung gewährleistet. Der Vergleich zwischen
den von den Sonden T gemessenen Temperaturen und den in dem Steuergehäuse 22 programmierten
Sollwerten bewirkt (mit einem geeigneten Steueralgorithmus) das
Ingangsetzen oder das Beschleunigen des Ventilators 47 und
die Modifikation der Soll-Temperatur, die an den Austauscher durch
Sorption gegebenen wird, der mit dem in dem Kasten 45 angeordneten
Verdampfer E verknüpft
ist.
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Es
ist so möglich,
die thermische Signatur des Fahrzeuges in Abhängigkeit der Ist-Temperaturen
der verschiedenen heißen
Abschnitte genau zu beherrschen.
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2 ist
selbstverständlich
nur ein vereinfachtes Schema, das es ermöglicht, die Erfindung zu beschreiben.
Es ist möglich,
an Hand der Konstruktionsdaten des Fahrzeugs und der Temperaturen
der verschiedenen heißen
Teile mehrere Austauscher durch Sorption vorzusehen, um verschiedene
isolierende, thermische Kästen
zu regulieren.
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Es
könnten
so verschiedene Verdampfer (die an verschiedene Austauscher gekoppelt
sind) für
den Kasten 48, den Kasten 50 und den Kasten 52 vorgesehen
werden.
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Eine
derartige Lösung
würde es
ermöglichen,
die Temperaturen noch genauer zu beherrschen. Die Temperaturen der
heißen
Teile können nämlich von
einem Kasten zum anderen sehr unterschiedlich sein. Es ist folglich
vernünftig,
die Temperaturen jedes Kastens in individualisierter Weise zu steuern.
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Es
wäre dennoch
möglich,
alle Kästen
mit einer einzigen Absaugung von Außenluft und einer einzigen
Luftentsorgung zu verknüpfen.
Es werden dafür
geeignete Rohrleitungen vorgesehen, um parallel den Luftstrom von
außen
zu jedem Kasten und von jedem Kasten nach außen zu führen.
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3 zeigt
eine Vorrichtung zur Verwaltung von thermischer Energie 1 gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung.
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Die
wesentlichen Elemente dieser Vorrichtung, die zu den zuvor beschriebenen
analog sind, werden durch die selben Ziffern bezeichnet. Es ist nicht
notwendig, sie erneut im Detail zu beschreiben.
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Diese
Ausführungsform
unterscheidet sich von der aus 1 dadurch,
dass der Primärkreis 20 nicht
mehr von den Sekundärkreisen 38, 39 und 40 der
verschiedenen Austauscher durch Sorption isoliert ist.
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So
ist ein einziges, in geeigneter Weise dimensioniertes Heizrohr B
in Kontakt mit dem Reformer 5 angeordnet, und es führt das
erste Kälteträgerfluid
(das zum Beispiel Ammoniak und Wasser verknüpft) bis zu den verschiedenen
Kondensatoren C über
in dem Primärkreis 20 eingebaute
Bypässe.
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Wie
bei der vorhergehenden Ausführungsform
wird jeder Bypass von einem Zweig des Primärkreises parallel geschaltet,
der mit einem Ventil 32, 33, 34 ausgerüstet ist.
Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform
ist es selbstverständlich
möglich, jedes
Ventil 32, 33, 34 durch ein (nicht dargestelltes) Ventil „alles
oder nichts" zu
ersetzten, das in dem Zweig stromaufwärts des betrachteten Austauschers angeordnet
sein wird. Dieses Ventil ermöglicht
es, den Bypass zu unterbrechen und verhindert den Durchfluss des
Fluids des Primärkreises
in dem betroffenen Austauscher durch Sorption.
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Das
Steuergehäuse 22 ermöglicht dabei noch,
den Durchsatz von Kälteträgerfluid
zu steuern, das in jeden Austauscher durch Sorption gegeben wird,
folglich auch den Einsatz oder das Anhalten von jedem Ab- oder Adsorber
sowie die Regelung der Temperatur.
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Der
Primärkreis
umfasst wie bei der vorhergehenden Ausführungsform Austauscher durch
Konvektion 19 und 27, welche die Wärme aus
dem Primärfluid
zurückgewinnen.
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Die
vorhergehende Beschreibung ist in Bezug auf die Austauscher durch
Sorption gemacht worden, die eine Mischung von Ammoniak und Wasser
verknüpfen.
Es ist selbstverständlich
möglich
(in Abhängigkeit
von den vorliegenden Anforderungen an Wärmetauscher) andere Paarungen
von Kälteträgerfluiden
zu verwenden, wie: Wasser/Lithiumbromid; Ammoniak/Lithiumnitrat;
Methylamin/Wasser; Methanol/Lithiumbromid.
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Es
ist ebenfalls möglich,
die Erfindung einzusetzen, indem Austauscher durch Adsorption verwendet
werden.