[發明專利]用于燃料電池設備的運行方法

有效

• 申請號: 201480046798.1
• 申請日: 2014-08-28
• 公開（公告）號: CN105492241B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: S·哈斯;M·施特岑巴赫
• 申請（專利權）人: 寶馬股份公司
• 主分類號: B60L11/18
• 分類號: B60L11/18;H01M8/04;H01M8/04014
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 劉盈

技術領域

本發明涉及一種用于燃料電池設備的運行方法，所述燃料電池設備帶有被周圍空氣穿流的冷卻器結構和燃料電池堆，來自所述燃料電池堆的廢氣流至少一部分可這樣地引導到冷卻器結構上，使得該被引導的廢氣流在冷卻器結構上按照噴射泵原理引起通過冷卻器結構的周圍空氣的質量流提高。燃料電池堆的相應的廢氣引導裝置在還未公開的官方文件號為102012211421.1和102013214602.7的德國專利申請中加以描述并且這樣的廢氣引導裝置使用在燃料電池廢氣流中包含的能量的一部分以用于將周圍空氣輸送通過所謂的冷卻器結構，在燃料電池設備中設有所述冷卻器結構特別是以用于冷卻燃料電池堆的燃料電池。此外已知的是，在燃料電池或者燃料電池堆的廢氣流中特別是以超壓形式包含的能量的一部分可以在渦輪機中或者在其它所謂的膨脹機中回收，為此僅為了舉例說明而參閱DE 10 2011 122 306 A1。這樣的膨脹器或者類似物當前被稱為氣體減壓機，因為其中以一定的壓力從燃料電池堆排出的廢氣流特別是經歷壓力下降或者所述一定的壓力用于驅動渦輪機或者類似物(氣體減壓機)。

發明內容

現在應該闡明，如何還更好地以盡可能有利的方式使用在廢氣流中所包含的能量(＝本發明的任務)。

該任務的解決方案在于一種用于燃料電池設備的運行方法，所述燃料電池設備帶有被周圍空氣穿流的冷卻器結構和燃料電池堆，來自所述燃料電池堆的廢氣流至少一部分可這樣地引導到冷卻器結構上，使得該被引導的廢氣流在冷卻器結構上按照噴射泵原理引起通過冷卻器結構的周圍空氣的質量流提高，并且其中，燃料電池堆的廢氣流的至少一部分可引導通過氣體減壓機，并且在廢氣流中所包含的且在氣體減壓機中和/或按照噴射泵原理在冷卻器結構上可回收的能量的分配通過電子控制單元以匹配于邊界條件的方式改變。

按照本發明，設有用于回收在燃料電池的廢氣流中所包含的能量的不同可能性，并且將能量回收有針對性地分配到這些不同可能性上，即(如普遍已知地)一方面分配到氣體減壓機上并且另一方面分配到(至少形成現有技術的)如下可能性上，以借助于噴射泵原理增強地將周圍空氣輸送通過所提到的冷卻器結構。進一步闡述，在何種邊界條件或者方面下有針對性地進行能量回收的所述分配，首先要闡述所述分配本身到底可以如何實施。

因此，燃料電池堆的廢氣流首先可以完全引導通過氣體減壓機并且緊接于此如在開頭所述的專利申請中所描述地被引導到冷卻器結構上(或者冷卻器結構中)，以便在其上按照噴射泵原理通過該冷卻器結構引起周圍空氣的質量流提高。到冷卻器結構上的引導因此位于氣體減壓機下游。現在首先在氣體減壓機中降低(并且因此不再供噴射泵原理使用)多少能量可以通過有針對性地調整在氣體減壓機中存在的流動情況來確定，即，例如借助于在渦輪機(或者類似物)中的可調整的導向葉片而有針對性地調整在氣體減壓機中的壓力降。備選地，可以僅向氣體減壓機輸送燃料電池廢氣流的一(第一)部分，而將燃料電池廢氣流的另一(第二)部分直接引導至冷卻器結構，以便在那里(優選地與從氣體減壓機排出的空氣流首先重新匯合)按照噴射泵原理產生所述的和將周圍空氣輸送通過冷卻器結構的壓力差。不言而喻地，這兩種給出的備選方案的組合也是可能的。

現在涉及邊界條件，電子控制單元借助于所述邊界條件將從燃料電池廢氣流的能量回收按照本發明地一方面分配到氣體減壓機上并且另一方面分配到冷卻器結構上(在此和以下為簡單起見僅使用概念“冷卻器結構”用于將燃料電池廢氣流這樣地引導到冷卻器結構上，使得所述被引導的燃料電池廢氣流按照噴射泵原理引起通過冷卻器結構的周圍空氣的質量流提高)，因此該電子控制單元直接或者間接測量地考慮特別是在冷卻器結構中要冷卻的介質(＝“冷卻劑”)的溫度并且因此實際地考慮燃料電池設備的冷卻功率需求。在此，除了或者代替當前測量的(要冷卻的介質的或者冷卻器結構本身的)溫度，也可以考慮借助于適合的數據通過計算而估算的并且在可預見的時間內期望的溫度。在此，直接地或者間接地也可以一起考慮燃料電池堆的當前的和/或在可預見的時間內要求的電功率，因為所述電功率不僅允許得出對當前的溫度情況的結論，而且允許得出在可預見的時間內期望的溫度情況的結論。

在機動車中構建按照本發明的燃料電池的情況下，通常已知電子系統控制單元的至今所提到的邊界條件，其中，建議為了所述的分配還考慮裝備有燃料電池的車輛的環境溫度和/或行駛速度。不言而喻地，燃料電池廢氣流中在氣體減壓機上的當前的壓力差可以或者應該直接或間接地(優選地以適合的備用參量的形式)考慮到在電子控制單元中實施的計算。