[发明专利]用于供应燃料的设备和包括这种设备的车辆

说明书

本发明涉及一种用于向车辆(20)的燃料消耗装置(1)供应气体燃料的设备(10)。在此，该设备(10)包括用于存储和提供加压燃料的多个蓄压器(2)和将多个蓄压器(2)流体地连接到燃料消耗装置(1)的提取装置(3)。为了能够有利地利用在提取燃料时出现的温度变化，优选地利用在提取燃料时释放的提取冷量，提取装置(3)与车辆(20)的冷却回路(4)热耦合。本发明还涉及包括这种设备(10)的车辆(20)。

技术领域

本发明涉及用于向车辆的燃料消耗装置供应气体燃料的设备以及具有这种设备的车辆。

背景技术

现有技术中已知了各种用于驱动车辆的概念。在此，除了通过电动机将电能转化为机械功之外，将以燃料形式存储的化学能转化为机械功也特别普遍。在这种情况下，这里使用的燃料为诸如柴油、汽油和/或煤油等在正常条件下为液体的燃料；然而，也越来越多地使用在标准条件下为气体的燃料，该气体燃料包括例如氢气或天然气(甲烷)。

后一种燃料在车辆中的携带或存储(除了以低温液化形式存储或存入到载体材料中以外)可以特别通过在压力容器中气体强烈压缩来实现，这是目前大多数汽车制造商的首选。例如，存储压力水平在此可以达到700bar。然而，随后将气体燃料引入到能量转换器(例如，燃料电池或内燃机)中通常是在明显更低压力的情况下进行的，因此通常会事先进行相应的降压或减压，对于大多数气体而言，这伴随着冷却或膨胀性冷量释放(焦耳-汤姆森效应)。

无论如何，压力容器中剩余的气体在提取期间被冷却。这是因为气体化合物中最快的粒子主要从提取口逸出，因此剩余气体粒子的平均动能以及因此压力容器中气体的总内能降低。与此效果(以下被称为提取冷量释放)相关的是，例如，在从市售的储罐(操作压力为700bar)中排空氢气以用高质量流量进行快速排空时已经测量到气体从室温冷却到低至﹣40℃(“The effect of defueling rate on the temperature evolution of on-board hydrogen tanks(提取燃料率对车载氢气罐的温度变化的影响”N.de Miguel等人，Int.J.Hydrogen Energ.40，14768，2015)。通常，这种冷量被未利用地释放到车辆环境中，且/或在“通常”提取的情况下，这种冷量过少而不能用于其它冷却应用(例如，内燃机的冷却)。

发明内容

因此，本发明的目的旨在提供一种可以避免迄今为止的解决方案的缺点的解决方案。特别地，本发明的目的在此旨在提供一种可以提高以气体燃料驱动的车辆的整体效率的解决方案。

这些目的可以通过独立权利要求的特征来实现。本发明的有利实施例和应用是从属权利要求的主题，并且将在以下说明中部分参考附图来更详细地解释。

在这种情况下，本发明的基本思想在于通过从燃料存储器的各个部分中有针对性的提取，使得燃料箱内的燃料尽可能地过冷，并且将这种冷量输入到车辆的冷却回路中。

为此，根据第一独立解决方案概念，提供了一种设备。该设备优选是用于向车辆的燃料消耗装置(例如，燃料电池和/或内燃机)供应气体燃料(例如，天然气或氢气)的设备。在这种情况下，该设备包括用于存储和提供加压燃料的多个蓄压器(例如，压缩气体罐)。在此，仅作为示例，可以向燃料施加几百bar的压力，例如施加100至700bar的压力，该压力也可被称为蓄压器压力。

此外，该设备包括将多个蓄压器流体地连接到燃料消耗装置的提取装置。为此，提取装置例如具有相应的管道和/或软管。

现在，为了能够有利地利用在提取燃料时出现的温度变化，优选地为了能够利用提取燃料时释放的提取冷量，提取装置与车辆的冷却回路热耦合。如上所述，术语“提取冷量”在此可以理解为由燃料提取引起的相应蓄压器中的燃料的热量降低。上述冷却回路优选为用于冷却燃料消耗装置的冷却回路。后者是特别有利的，因为高驱动功率(以及因此的高废热产生)通常伴随着相应的高燃料提取(以及因此相应的高提取冷量产生)。