包括至少一个燃料电池的燃料电池系统技术方案

本发明专利技术涉及燃料电池系统，该燃料电池系统包括与电连接导线（３，４）连接的燃料电池（２）。该燃料电池（２）在需要紧急切断的情况下可被短路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有至少一个燃料电池的燃料电池系统，该燃料电池与电连接导线相 连接。
技术介绍
当在车辆中使用电池作为能量源时，已知通过打开机电式开关使系统与电源—— 即电池——在两极被切断或分离。这种电池的控制装置通常包括两个接触器，这两个接触 器将电池与导向外部的触点分隔开。目前在燃料电池系统中也以相应的方式实现这种实施 方式。这种实施方式的一个缺点是构件较复杂/昂贵，因为为了达到安全标准必须至少以 双重方式实现致动装置。这种实施方式的另一个缺点是在分隔开后仍会出现高压，这会危 及人员的安全。这种已知的具有接触器的实施方式的缺点是，当接触器暂时被施加电流强 度较大的电流时，接触器的可靠性降低。另外，当切断直流电时，必须满足较高的要求。特 别是，大量组件需要较大的安装空间，并且需要较多的组装费用。此外，驱控较复杂，由于部 件数量大而重量较大。特别是，所有这些缺点还导致成本增加。
技术实现思路
本专利技术的目的是专利技术一种燃料电池系统，其中可以以降低的费用实现对工作状态 的调节的安全性。这一目的由具有权利要求1所述的特征的燃料电池系统实现。根据本专利技术的燃料电池系统包括至少一个燃料电池，该燃料电池与电连接导线相 连接。所述燃料电池可以为进行所需的紧急切断而被短路。因此提出可以有意地、进而以 期望的方式产生短路。因此，正是在紧急切断时——例如在事故情况下这是必须的，可以以 可靠、低费用的方式实现期望的操作状态。通过使燃料电池短路，可以避免危及人员的不允 许的高压，因此不会出现由电源引起的(形式为电击/电震)危险。尤其是，由此可以降低 驱控费用、组装费用、以及空间需求。另外，由于不再需要至少两个致动器，所以能减少构件 (数量)、进而降低重量。在本专利技术的范围内，术语“导线”不仅应理解为狭义的电导线，还应理解为例如汇 流排、空心导体等。燃料电池系统优选包括短路装置，该短路装置具有能烟火式触发的机械开关。还可以提出短路装置具有能机电式触发的开关。还可以提出短路装置具有半导体开关，该半导体开关的电阻能以确定的方式被 降低以使燃料电池短路。还可以提出短路装置具有火花隙、特别是气体放电保护装置(Gasableiter)。本 领域的技术人员已知该气体放电保护装置的另一术语为气体放电泄电器/避雷器、火花隙 或充气的放电间隙/火花间隙。气体放电保护装置可以设计成可被至少一个触发电极/点 火电极触发的元件。该至少一个触发电极可以至少有时与一用于产生触发脉冲(电流或电 压脉冲)的装置导电连接。所述短路装置、特别是火花隙可设计用于多次产生短路，这可以使维修成本和维 修费用最小化。或者，所述短路装置可设计用于一次性地产生短路。特别是，所述短路装置具有至少一个附加的开关元件，该附加的开关元件设计用 于在与紧急切断不同的其它操作阶段中切断系统。这种不同于紧急切断的其它操作阶段例 如在这种系统的维修或常规保养时出现。这种附加的开关元件优选被配设给一变换器或变流器。代替变换器或变流器，也 可考虑升压斩波器、降压斩波器或二者的组合。尤其是可以规定，附加的开关元件为一开关 或优选为晶体管。特别是，在燃料电池短路后至多60秒后、优选5秒后、特别优选3秒后，引向外部 的连接导线上的电压低于60V、优选低于30V、特别优选几乎为0V。还可以规定，所述系统包括多个燃料电池，即一所谓的燃料电池组，该燃料电池组可被 导电元件短路，所述导电元件可桥接所有燃料电池以进行紧急切断，并且能电连接至连接导线。需要紧急切断的状态可由专用的传感器系统识别出。当燃料电池系统设计成移动 式系统并且布置在车辆内时，可例如检测车辆的事故。为此例如设置有加速度传感器，其中 根据通过加速度传感器对事故状态的识别来确定一紧急切断并与之相关地使燃料电池可 被短路。这仅是传感器系统的一个示例，通过该传感器系统可识别出针对紧急切断的具体 状态。附加地或替代地还可提出，由气囊触发确定随后对燃料电池系统进行紧急切断。通过在紧急切断时有意地、主动地触发燃料电池的短路，使向外作用的电压变成 几乎为0V。留下的剩余电荷被转移至能量源、即燃料电池本身中，这尤其导致燃料电池被加 热。通过这种方法可以在燃料电池工作时十分有效、却费用极低地实现对紧急切断的控制， 从而能够使燃料电池放电。另外，由此还可以达到防止向外出现高压的安全标准。另外，与具有至少两个致动器和复杂的驱控装置的常规实施方式相比，由此可实 现明显地降低重量。特别地，由于电压高于60V(根据标准的电压限值)的电源可能威胁生命安全，因 而这种电源需满足较高的安全标准。因此，对于可能出现上述高压的电池使用分离开关，而这种分离开关却由于可能 的极高的直流电流而需要相应的高费用和高成本。另外，由于在能量源与车辆之间的单侧 回路，而必须特别是在壳体上设置两极式分离装置。附图说明下面参照附图对本专利技术的实施方式进行更加详细的说明，其中图1示出根据本专利技术的燃料电池系统的第一实施方式；图2示出根据本专利技术的燃料电池系统的第二实施方式；图3示出根据本专利技术的燃料电池系统的第三实施方式；图4示出根据本专利技术的燃料电池系统的第四实施方式。具体实施例方式图中，同样的元件或者具有相同功能的元件具有相同的附图标记。图1示意性地示出燃料电池系统1，图中仅示出足以理解本专利技术的燃料电池系统1 的部件。燃料电池系统1是移动式燃料电池系统，并且被布置在车辆内。在本实施例中，燃 料电池系统1包括具有多个燃料电池的燃料电池组2，所述燃料电池优选为PEM燃料电池。燃料电池组2与第一电接线3和第二电接线4接触。在燃料电池组2外，第一电接线3具有电触点5，第二电接线4具有电触点6。燃料电池系统1还包括具有开关8的短路装置7，该开关可通过控制元件 (Stellelement) 9 致动。图1示出短路装置7的打开状态。为使燃料电池组2短路，在所需的紧急切断中通过控制元件9使开关8与电触点 5和6电连接，由此产生短路。 在图1中，通过开关8和控制元件9实现一烟火式触发的机械开关。还可以规定，开关8可形成为机电式触发的开关。在本实施方式中可规定，正常状 态可由“断开”状态或者甚至也可以由“接通”状态限定。作为烟火式触发的机械开关或机电式触发开关的替代，还可以设置半导体开关 10，如图1中以示例性的方式在燃料电池系统1旁边附加示出的。该半导体开关10可被布 置在短路装置7中以代替开关8和控制元件9。可以有针对性地损坏半导体开关10以使燃料电池组2产生短路，从而使该燃料电 池组从高电阻状态转变为低电阻状态。还可考虑可反向切换的半导体开关，例如晶(体)闸(流)管。特别是当电流等 于零时，这些开关甚至自动开启。另外，还可考虑其中熔接有专用于此目的(短路)的合金开关，从而产生短路。作为半导体开关、烟火式触发的机械开关和机电式触发的开关的替代，也可以设 置用于使燃料电池组2发生短路的火花隙。在燃料电池系统1旁边附加地示出一火花隙，特别是一气体放电保护装置18。该 气体放电保护装置18可被布置在短路装置7中以代替开关8和开关元件9。气体放电保护 装置18可具有至少一个触发电极(未详细示出)，该触发电极可至少有时与用于产生触发 脉冲的装置(未示出)导电连接。图2示出燃料电池系统1的另一个实施方式，其中，燃料电池组2可由导电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有至少一个燃料电池（２）的燃料电池系统，所述燃料电池与电连接导线（３，４）连接，其特征在于，所述燃料电池（２）能被短路以进行所需的紧急切断。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M沃特尔，
申请(专利权)人：戴姆勒股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]