专利名称：混合能源供给装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于提供电能的混合能源供给装置。
背景技术：
混合能源供给装置可包括至少包含一个可充电电池的储能系统和至少包含一个燃料电池的燃料电池系统。此外，能源供给装置可包含至少一个用于至少一个用电器的电气连接的连接点。如果能源供给装置还配备有壳体，储能系统、燃料电池系统、以及(如果适合的话)控制装置可容纳于其中，同时各自的连接点实际上排布于壳体的外侧。与具有燃料电池系统而没有储能系统的能源供给装置(即非混合方式的能源供给装置)相比，混合能源供给装置的特征在于可直接利用电能。与利用内燃机和发电机运行的传统能源供给系统相比，装有燃料电池系统的能源供给装置的特征在于显著改进的排放值，这是因为只有水作为反应产物大量积聚。
发明内容
本发明解决了这样一个问题，即提供了一个混合能源供给装置的改进的或至少别个的实施例，其更优选的特征在于具有较大的灵活性或更简易的可携带性且可被广泛应用。根据本发明，该问题通过独立权利要求的主题来解决。有利的实施例是从属权利要求的主题。本发明基于将混合能源供给装置配置为手推车的总体思路。在本发明中通过将壳体设计成手推车箱体和提供至少两个轮子和至少一个手柄来实现。这样的一个手推车或手推车箱体可以容易地通过两个轮子滚动并且由手柄简单地驱动和控制。因此整个能源供给装置可以用简单的方式移动而不需要花费大量的力。由此大大提高了能源供给装置的灵活性；可用特别简单的办式将它从一个工作地移至另一个工作地。根据一个有利的实施例，手柄可设计成伸缩式的或可折叠的拉柄和/或推柄。在拉开或展开状态，手柄允许以舒适的姿势移动手推车箱体。缩进去或推入或折叠起来的手柄容纳在壳体上或通过可避免干扰轮廓的节约空间的方式容纳在壳体内。另一个实施例中，壳体可包括至少两个支脚，其与轮子匹配以便与轮子一起使壳体可位于水平站立姿势。在不打算移动能源供给装置的情况下，可获得稳定和安全的站立姿势，其有利于能源供给装置的安全运行。根据进一步的实施例，至少一个手柄可设计为手提把手。在这样一个手提把手的帮助下，可以简单的提起壳体并由此将整个能源供给装置提起，从而例如越过台阶或将能源供给装置提起放入汽车行李箱。当拉柄和/或推柄实际上布置于两个轮子的轴的部位时，手提把手实际上布置于能源供给装置的重心的中心处。在一个特别的实施例中，燃料电池系统可通过注入的来自储气罐的氢工作。壳体可装备有用于储气罐的托架。另外地或作为选择地，壳体可在其外侧具有氢连接，通过其燃料电池系统可连接至外部氢源。根据一个改进的实施例，用于在壳体上或壳体内部的储气罐的托架可布置在壳体的外侧或形成于壳体的内部。因此大大简单化了在壳体上附加或壳体内部容纳一个便携储气罐的步骤。尤其是将储气罐容纳在壳体内简化了这里提出的移动能源供给装置的操作，因为储气罐不会在壳体上形成一个另外的干扰轮廓。根据一个有利的实施例，壳体可包含容纳储气罐的储气罐安装空间，其更优选地可独立于燃料电池系统而访问。关于它的尺寸，例如为了确保储气罐在壳体内的安全定位， 这样的一个储气罐安装空间可特别容易地适应待容纳的储气罐。特别优选的是这样一个实施例，该实施例可作为独立的发明独立于手推车设计来实现，并且其中储气罐安装空间装备有加热储氢罐的加热装置。在这种情况下，储气罐托架被提供用于容纳设计为金属氢化物储存单元的储气罐。在这样一个金属氢化物储存单元中，氢沉积在金属表面。通过降低压力和供热，溶解的氢可以被再次排出。因为这样一个金属氢化物储存单元可不用储存压力而工作，因此它被认为是特别安全的。对于这里提到的能源供给装置，如果其结合手推车解决方案则它的高重量不会有不利的影响。根据另一个有利的实施例，能源供给装置可装备有至少两个不同的电气连接点， 其至少通过不同的电压而互不相同。例如可提供一个Iiov或230V的交流电压连接点，同时另一个连接点可配置为12V或24V的直流电压。连接点可被不同地并且更有利地独立地保护。通过提供不同的连接点，提高了能源供给装置的可用性。连接点处的不同电压可由设置于储能系统和各自的连接点之间的不同DC/DC转换器或DC/AC转换器来实现。根据另一个也可作为独立于手推车设计的独立发明来实现的实施例，能源供给装置的控制装置可包括通讯模块，该通讯模块例如基于GSM网络或UMTS网络且利用GPRS或利用CSD工作。GSM代表全球移动通讯系统，且描述了一个具有提高的数据传输速度的全数字移动无线网络标准。UMTS代表通用移动通信系统，且描述了一个具有提高的数据传输速度的数字移动无线电网络。GPRS代表通用分组无线业务技术，且描述了一种数据传输形式， 其中不需要永久性的无线连接，而是通过段连接足以将组合为封包的数据以环环链接的方式传输。CSD代表电路交换数据，并代表具有永久性或长期无线连接的数据传递方法。在这样一个通讯模块的帮助下，建立了一个无线通信接口，通过其控制装置例如可与服务交换机通信，反之亦然。根据一个特别的实施例，控制装置例如可监测至少一个储气罐的填充水平。在填充水平达到预定填充水平值的情况时，控制装置可产生一个与此相关的填充水平信息并且通过服务设备的通讯模块传递所述填充水平信息。然后服务设备可开始替换储气罐。根据另一个实际的实施例，控制装置可包括用于定位坐标的GPS模块。GPS代表全球定位系统，且描述了用于定位和时间测量的全球导航卫星系统。由此控制装置知道能源供给装置的当前位置。由此则有可能特别地将由控制装置产生的填充水平信息与由GPS模块确定的位置坐标连接在一起，从而服务设备可更容易的开始新储气罐的供应和补给。其还提供了，服务设备通过通讯模块可要求获得GPS模块的当前位置坐标，以例如实现用于各个能源供给装置的位置的实际目标校正。在另一个实施例中，控制装置可监测能源供给装置、特别是燃料电池系统和/或储能系统的当前状态。生成一个与此相关的状态信号，并且自动地和/或请求后经服务设备将所述状态信号传递至服务设备。例如，在经过一段时间过程后，至少一个燃料电池的效率可能减少。燃料电池也可能受损。此外，储能系统的可充电电池可更换或受损。控制装置也可监测燃料电池系统的不同子系统，例如用于空气和氧气或与其合适的功能相关的氢气的冷却装置和计量装置。如果这里出现缺陷或不规则现象，其可通过服务设备检测到，从而有可能特别及时地采取适当的防范措施，以例如在计划之前启动能源供给装置的维护。根据从属权利要求、附图以及依据附图的相应的
，可得到本发明另外的重要特征和优点。应当理解的是，上述特征和下面仍然要说明的特征不仅可用于各自指定的结合， 也可在不偏离本发明范围的情况下用于其它的结合或独立使用。图中示出了本发明优选的典型实施例，且在下面的描述中进行了更加详细的说明，其中相同附图标记表示相同或相似或功能相同的部件。
其分别示意性地示出了 图1混合能源供给系统的一个高度简化的类似电路图的示意图，图2 4每个不同视角的能源供给装置的立体图。
具体实施例方式根据图1，混合能源供给装置1，在其帮助下可提供电能，其包括储能系统2，燃料电池系统3，控制装置4和至少一个连接点5，6。此外，根据图2至4，能源供给装置1装有壳体7。储能系统2包括至少一个可充电电池8，例如锂离子蓄电池或镍金属氢化物蓄电池。燃料电池系统3包括至少一个燃料电池9。通常燃料电池系统3包括多个燃料电池9，其互相堆叠在彼此的顶部并形成一个所谓的燃料电池堆(10)或堆10。各个燃料电池9优选为低温燃料电池9，更优选为PEM燃料电池9，其中PEM代表
质子交换膜。在实施例中，示出了两个连接点5，6，其每个都用于电气连接至少一个用电器。控制装置4将能源供给装置1的单独电气部件连接起来。在此其将储能系统2，燃料电池系统3以及各自的连接点5，6采用这样一种方式彼此连接起来，从而储能系统2作为缓冲器连接在燃料电池系统3和各自的连接点5，6之间。换句话说，工作中的燃料电池系统3用于给储能系统2充电，同时各自的连接点5，6由储能系统2提供电能。在图1的实施例中，各自的连接点5，6每个都分别分配到电位转换器11和12。分配给第一连接点5的第一电位转换器11配置为DC-DC转换器11，其将直流转换为直流，在这过程中改变电压电平。例如储能系统2的各自的电池8可提供24V的直流电压。第一电位转换器11可将电池8的24V直流电压在第一连接点5以12V直流电压或24V直流电压提供。与此相反，分配给第二连接点6的第二电位转换器12配置为DC-AC转换器，其将直流转换为交流此外还改变电压电平。第二电位转换器12例如可将电池8的24V直流电压转换为IlOV的交流电压或220或230V的交流电压。在图1的实施例中，两个连接点5，6 分别由它们各自的保险丝13和14进行保护。
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为了操纵能源供给装置1，提供了操纵装置15，其例如可包括显示器和至少一个开关等。根据此处提出的优选实施例的燃料电池系统3，其包括用于冷却至少一个燃料电池9或堆10的冷却回路16。冷却回路16的前进17从散热器18通向各个燃料电池9或堆 10，以输送已冷却的冷却剂，更优选为水。返回19排出来自堆10或各个燃料电池9的已加热的冷却剂并流回至散热器18。为了在散热器18中冷却冷却剂，额外提供了鼓风机20以使散热器18处于空气流21中。如果不需要通过散热器18冷却，可在冷却回路16中提供旁路23以绕过散热器18，所述旁路23可以在旁路阀22的帮助下切换。在返回19中设置了冷却剂泵M，其驱动冷却回路16中的冷却剂。温度传感器25测量返回19中的冷却剂的温度。根据箭头沈，控制装置4采用合适的方式与冷却回路16的单独部件连接以运行后者ο燃料电池系统3额外地装有供气装置27。该装置可包括通过过滤器四将能源供给装置1周围的空气吸入的鼓风机观。然后空气作为氧化剂输送到各个燃料电池9或堆10 的阴极侧。另外地或可选择地，供气装置27可包括氧化剂连接30，通过其能源供给装置1 例如可连接至外部氧化剂供给源，更优选地连接至空气压缩系统或氧气系统或压缩空气筒或氧气储气罐。氧化剂连接30可包括与此相应的减压器。在排气侧，排气管34从各个燃料电池9或堆10而延伸。排气管34实际地连接至阴极侧。它排出燃料电池作用过程中产生的空气和蒸汽。各个燃料电池9实际上利用氢气供给装置31提供的氢气工作。同样，这里提供了氢气连接32，其使能源供给装置1连接至外部氢气供给源成为可能。另外地或可选择地，氢气供给装置31可包括储氢罐64，其为各个燃料电池9供给氢气。此处，氢气被输送到各个燃料电池9的阳极侧。在此情况下，相应的阀装置33使设置所需要的氢气压力成为可能。此外，可提供有回流管65，其在排气侧连接至各个燃料电池9或堆10的阳极侧并且通向各个燃料电池9或堆10的阴极的输入侧。为此，回流管65在66连接至供气装置 27，更优选地连接至空气供给管线67。回流管65包括回流阀68，该回流阀68也可设为放气阀68。其可通过控制装置4根据需要或以时间控制的方式打开，以使用氢来净化燃料电池9或堆10阴极侧的膜。通过这个净化操作，在各个膜中积聚的冷凝物被清除。根据图1，储氢罐64容纳在储气罐安装空间35中，其实际上在壳体7中形成。特别有利地，在这里示出实施例中，储气罐安装空间35装备有一个加热装置36。实施例中示出的加热装置36由冷却回路16的返回19形成或以热传递方式与返回19相连。例如，加热装置36形成一个加热套，其封闭了储气罐安装空间35。为了能更好地控制至储氢罐64的热量传递，提供了绕过加热装置36的另一个旁路37且其可由另一个旁路阀38控制。例如，如果储氢罐64设计为金属氢化物储存单元，这样一个可加热的储气罐安装空间35是有利的。通过将热量供应至金属氢化物储存单元，结合到金属上的氢例如可经由阀装置33排出，与其有关的是相应的压力降低。替代这样一个金属氢化物储存单元，储氢罐64也可设计为压力储存单元，其中氢气在相当高的压力下被储存。在此情况下不需要用于加热储气罐安装空间35的加热装置 36。根据图2至4，燃料电池系统3和控制装置4布置在储能系统2的壳体7中。在壳体7的外侧39布置有两个连接点5，6。很明显地，连接点5，6可配置为标准插孔。而且，保险丝13，14也布置在外侧39上，这有利于它们的操作。此外，操纵装置15的部件例如显示器40和各种开关41也可实际地布置在外侧39上。壳体7设计成一个手推车箱体，并且其特征在于具有至少两个轮子42和至少一个手柄43或44。在这种情况下，两个轮子42被分配到一个共同轴45上，两个轮子42绕共同轴45可旋转地安装在壳体7中。由此，根据图2可以使壳体7倾斜，从而仅靠两个轮子42 竖立且可因此以特别简单的方式移动或改变位置。在图2至4的实施例中提供了两个手柄，即第一手柄43和第二手柄44。第一手柄 43设计为伸缩式拉柄或推柄。在此，示出了手柄43的拉出位置，其中手柄43可被锁定。在缩回位置手柄43下降到壳体7的顶部46之下且因此以一种节省空间的方式被收藏起来， 其中所述手柄更优选地不会在壳体7上形成任何干扰轮廓。随着拉柄和/或推柄43被拉出，壳体7可以一种特别简单的方式经由轮子42调动并且特别地以一种不费力气的方式移动。第二手柄42可设计为手提把手44。在此，手提把手44位于能源供给装置7的重心的中心区域，其便于抬起装置1。与此相反，拉柄和/或推柄43布置于轴45的区域，以便于壳体7绕所述轴45倾斜。轮子42实际地布置于壳体7的角落区域47处，从而轴45偏离装置1的重心中心运转。通过将壳体7相对于轴45倾斜，壳体的重心的中心被带到轴45 之上，其结果是在倾斜状态下特别容易移动壳体7或装置1。实际上壳体7可装备有至少两个支脚48。根据图3和4，这些支脚48与轮子42 以这样一种方式匹配，从而根据图3和4的支脚48和轮子42使壳体7处于水平立姿成为可能。在壳体7没有关于旋转轴45倾斜的状态下，将获得稳定和安全的立姿，其便于装置 1的操作。支脚48实际上位于壳体7的角落区域49，其尽可能远离轮子42。此外，轮子42 和支脚48位于壳体7的底侧50。根据图3，在壳体7的背部51提供了封盖52，通过其容易访问布置于壳体7内部的储气罐托架53。更优选地，该储气罐托架53可包括参照图1所述的储气罐安装空间35。 可选择地，也可在壳体7的外侧39附加一个合适的储气罐托架。在图3中另一个封盖M是需要额外注意的，其被可选择地提供且通过其例如可访问电池安装空间55，电池安装空间55同样布置于壳体7内部且用于容纳至少一个电池8。实际上，储气罐托架53和储气罐安装空间35可独立于燃料电池系统而访问。更优选地，电池安装空间55可独立地与燃料电池系统3而访问。为此，例如其可被如此提供， 配置壳体7，以便可从壳体7前部56访问燃料电池系统3。为此，前部56例如为可拆卸的或设为为封盖或盖子。在壳体7中结合有空气进气口 57，例如在图4中可布置在壳体7面朝观察者的一侧58。通过该空气进气口 57，工作中的鼓风机20吸入了与散热器18接触的空气。而且， 壳体7可具有空气出气口 59，其在图2和3中设置于壳体面朝观察者的另一侧60。通过该空气出气口 59，用于进入散热器18的空气从散热器18的下游的壳体7排出。 根据图1，控制装置4可装有通讯模块61，在其帮助下控制装置4和外部服务设备 62之间的无线通信成为可能。控制装置4可以一种合适的方式监测各个储氢罐64的填充水平。然后，其可被更优选地装备，从而至少在填充水平达到预定填充水平值的情况时，控
8制装置可产生一个与填充水平相关的填充水平信息并且将所述填充水平信息61传递至服务设备62。除此之外，控制装置4可装备有GPS模块63，其可确定控制装置4或能源供给装置1的当前位置。因此更优选地，控制装置4可将填充水平信息与当前位置坐标结合并且将其传递至服务设备62。另外地或可选择地，服务设备62也可经由通讯模块61要求获得GPS模块63的当前位置坐标。 实际上，控制装置4通常可监测能源供给装置1的当前状态，更优选地监测燃料电池系统3和/或储能系统2的当前状态。而且，控制装置可产生和提供一个与该当前状态有关的状态信号。此外，控制装置4可自动或经请求地经由服务设备62的通讯模块61将此状态信号传递至服务设备62。
权利要求
1.一种用于提供电能的混合能源供给装置，-具有包括至少一个可充电电池(8)的储能系统0)， -具有包括至少一个燃料电池(9)的燃料电池系统(3)， -具有用于至少一个用电器的电气连接的至少一个连接点(5，6)， -具有将储能系统⑵与燃料电池系统⑶连接的控制装置-具有壳体(7)，其中布置有储能系统( 、燃料电池系统C3)和控制装置(4)并且在其外侧(39)包括相应的连接点(5,6),-其中储能系统(2)作为缓冲器连接和/或布置于燃料电池系统(3)和各个连接点(5， 6)之间，-其中壳体(7)被设计为手推车箱体并且包含至少两个轮子G2)和至少一个手柄 (43，44)。
2.根据权利要求1所述的能源供给装置，其特征在于，手柄配置为伸缩式或折叠式拉柄和/或推柄(43)。
3.根据权利要求1或2所述的能源供给装置，其特征在于，壳体(7)包含至少两个与轮子0 匹配的支脚(48)，从而与轮子0 —起能够使壳体(7)处于水平立姿。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的能源供给装置，其特征在于至少一个手柄设计为手提把手G4)。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的能源供给装置，其特征在于-燃料电池系统(3)利用来自燃料储气罐(64)的氢气工作，其中壳体(7)包括用于储氢罐(64)的托架(53)，和/或-燃料电池系统(3)利用氢气工作并且包含氢气连接(32)，其可连接到外部氢源。
6.根据权利要求5所述的能源供给装置，其特征在于 -托架(53)布置于壳体(7)的外侧(39)，或 -托架(53)布置于壳体(39)的内部。
7.根据权利要求6所述的能源供给装置，其特征在于，壳体(7)包括用于容纳储氢罐 (33)的储气罐安装空间(35)，其更优选地可独立于燃料电池系统(3)而访问。
8.根据权利要求7所述的能源供给装置，其特征在于，储气罐安装空间(35)装有用于加热储氢罐(64)的加热装置(36)，其中，其被更优选地提供，从而通过燃料电池系统(3)的冷却回路(16)的返回(19)形成的加热装置(36)以热传递的方式冷却至少一个燃料电池 (9)或与其结合。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的能源供给装置，其特征在于，壳体(7)包含用于容纳至少一个电池(8)的电池安装空间(55)，其更优选地可独立于燃料电池系统(3)而访问ο
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的能源供给装置，其特征在于，提供了至少两个不同的连接点(5，6)，其至少通过不同的电压而相互不同。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的能源供给装置，其特征在于，控制装置(4) 包含通讯模块(61)。
12.根据权利要求5和11所述的能源供给装置，其特征在于，控制装置(4)至少监测储氢罐(64)的填充水平并且至少当填充水平达到预定填充水平值时，产生一个与此相关的填充水平信息并且经由通讯模块(61)将所述填充水平信息传递至服务设备(62)。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的能源供给装置，其特征在于，控制装置(4) 包含用于确定位置坐标的GPS模块(63)。
14.根据权利要求12和13所述的能源供给装置，其特征在于-将由控制装置⑷产生的填充水平信息与由GPS模块(63)确定的位置坐标连接起来，和/或-服务设备(6 可经由通讯模块(61)要求获得GPS模块(6 的当前位置坐标。
15.至少根据权利要求11所述的能源供给装置，其特征在于，控制装置(4)监测能源供给装置(1)的当前状态，更优选地监测燃料电池系统C3)和/或储能系统O)的当前状态，产生一个与此相关的状态信号并且自动地和/或经服务设备(6 请求，经由通讯模块 (61)将状态信号传递至服务设备(62)。
全文摘要
本发明涉及一种用于供给电能的混合能源供给装置(1)，其具有包括至少一个可充电电池(8)的储能系统(2)，具有包括至少一个燃料电池(9)的燃料电池系统(3)，具有用于至少一个用电器的电气连接的至少一个连接点(5，6)，具有将储能系统(2)，燃料电池系统(3)和各个连接点(5，6)以这种方式相互连接的控制装置(4)，即将储能系统(2)连接为缓冲器连接在燃料电池系统(3)和各个连接点(5，6)之间，具有布置有储能系统(2)、燃料电池系统(3)和控制装置(4)的壳体(7)，并且壳体(7)在其外侧(39)包含各个连接点(5，6)。如果壳体(7)设计为手推车箱体且包含至少两个轮子(42)和至少一个手柄(43，44)，能源供给装置(1)的运转可被改进。
文档编号H01M10/42GK102208709SQ20101051051
公开日2011年10月5日 申请日期2010年10月13日 优先权日2010年3月30日
发明者斯蒂芬·文德, 赖纳·曼斯伯格 申请人:Eph电子产品制造和贸易有限公司