專利名稱：用于飛行器的應(yīng)急電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分以及根據(jù)權(quán)利要求2的前序部分所述的用于飛行器的應(yīng)急電源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
從現(xiàn)有技術(shù)中已知在應(yīng)急情況下能夠通過燃料電池單元提供電能的應(yīng)急電源系統(tǒng)。在燃料電池單元工作時(shí)產(chǎn)生廢熱，所述廢熱必須被排出，以便確保燃料電池單元的正常的功能。為此能夠設(shè)有冷卻循環(huán)，冷卻劑在所述冷卻循環(huán)中循環(huán)，所述冷卻劑吸收燃料電池單元的廢熱，并且將其通過熱交換器排出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，確保應(yīng)急電源系統(tǒng)的廢熱的有效的排出。該目的通過具有權(quán)利要求1以及權(quán)利要求2的特征的應(yīng)急電源系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)，在此提出，熱交換器與飛機(jī)客艙的至少一個(gè)空氣分配系統(tǒng)連接，使得在應(yīng)急電源系統(tǒng)工作時(shí)由熱交換器加熱的排氣能夠經(jīng)由飛機(jī)客艙內(nèi)的空氣分配系統(tǒng)分配?？商娲蚩筛郊拥卦O(shè)想，冷卻燃料電池系統(tǒng)或燃料電池本身，即通過燃料電池代替熱交換器。那么，燃料電池或燃料電池系統(tǒng)將熱量直接排放到空氣分配系統(tǒng)內(nèi)。這種燃料電池或這樣的燃料電池系統(tǒng)能夠附加地通過上述冷卻循環(huán)，尤其是通過水冷循環(huán)來(lái)冷卻。但是優(yōu)選的是，實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求2的變形方案，使得省去用于燃料電池的冷卻系統(tǒng)，并且因此也省去熱交換器，從而獲得系統(tǒng)的相應(yīng)的簡(jiǎn)化。在空冷的燃料電池的變形方案中，能夠放棄產(chǎn)物水的噴射，因?yàn)樽詈脤a(chǎn)物水如同廢熱一樣排放給過程空氣。根據(jù)本發(fā)明，飛機(jī)客艙仿佛用作用于應(yīng)急電源系統(tǒng)的廢熱的熱緩沖器，或者用作內(nèi)部的冷卻。可設(shè)想的是，設(shè)有用于使儲(chǔ)存的燃料電池產(chǎn)物水和/或水蒸發(fā)的設(shè)備，通過所述設(shè)備可冷卻熱交換器的進(jìn)氣和/或排氣。以這種方式達(dá)到冷卻效率增加。為了簡(jiǎn)化應(yīng)急電源系統(tǒng)的安裝，有利的是，應(yīng)急電源系統(tǒng)的部件空間緊密地設(shè)置在一起。有利的是，應(yīng)急電源系統(tǒng)的至少一個(gè)，最好多個(gè)且尤其優(yōu)選所有的部件設(shè)置在飛行器的增壓區(qū)域內(nèi)。應(yīng)急電源系統(tǒng)的其它有利的實(shí)施方式可由從屬權(quán)利要求3至19獲得。因此例如可設(shè)想，通過再循環(huán)風(fēng)扇(下面稱為“RFAN”)的功率調(diào)節(jié)或?qū)ｉT與應(yīng)急電源系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的風(fēng)扇(下面稱為“FCEPS FAN”)的功率調(diào)節(jié)進(jìn)行燃料電池溫度調(diào)節(jié)。在不能夠無(wú)級(jí)地調(diào)節(jié)的風(fēng)扇或不滿足燃料電池應(yīng)急電源系統(tǒng)的空氣動(dòng)力要求的風(fēng)扇中，溫度能夠通過風(fēng)扇的開關(guān)控制來(lái)調(diào)節(jié)?？諝夥峙湎到y(tǒng)RFAN通常配有特有的控制器(智能)，所述控制器例如通過總線總成(CAN)在FCEPS的工況下，即在應(yīng)急運(yùn)行下，能夠由具有交變的調(diào)節(jié)信號(hào)的燃料電池控制器操作。在應(yīng)急情況下，必須能夠?yàn)镽FAN提供電能。這能夠間接地實(shí)現(xiàn)，即通過將RFAN 在飛機(jī)側(cè)連接在應(yīng)急電源上，所述應(yīng)急電源在應(yīng)急情況下由燃料電池單元(下面稱為“FCEPS”)供電。對(duì)此替代，也可設(shè)想通過相應(yīng)的開關(guān)單元(繼電器等)實(shí)現(xiàn)RFAN在FCEPS 中的直接供電。作為術(shù)語(yǔ)“燃料電池單元”的同義詞，在下面也使用術(shù)語(yǔ)“燃料電池系統(tǒng)”。原則上可設(shè)想，用于熱交換器(在下面稱為“HX”)的或用于燃料電池系統(tǒng)的空氣由系統(tǒng)的環(huán)境或者也由任意的引導(dǎo)空氣的管/通道吸入或引入。如果設(shè)有多個(gè)再循環(huán)風(fēng)扇，那么可設(shè)想，這些多個(gè)或另外的再循環(huán)風(fēng)扇的至少一個(gè)排氣管路和/或至少一個(gè)進(jìn)氣管路，在應(yīng)急運(yùn)行下，即可選地與熱交換器HX的和/或燃料電池系統(tǒng)FCEPS的至少一個(gè)進(jìn)氣管路借助于至少一個(gè)連接管路(“交叉管CD”)連接。這些交叉管能夠在需要時(shí)(應(yīng)急運(yùn)行)通過旁通閥BPV打開，否則能夠通過該閥關(guān)閉。此外能夠設(shè)有至少一個(gè)旁通閥BPV，所述旁通閥設(shè)置成，使得在閥的第一位置上達(dá)到空氣分配系統(tǒng)的管路的通流，尤其是達(dá)到空氣分配系統(tǒng)的再循環(huán)的通流，而熱交換器HX 和/或燃料電池系統(tǒng)FCEPS不通流。在閥的第二位置上能夠設(shè)計(jì)成，流過熱交換器HX和/ 或燃料電池系統(tǒng)FCEPS，如在應(yīng)急運(yùn)行時(shí)是這種情況。根據(jù)閥的構(gòu)造能夠提出，在正常運(yùn)行下流過再循環(huán)過濾器RF，但是在應(yīng)急運(yùn)行下通過再循環(huán)旁通閥接通到旁路上，并且空氣直接通過HX和/或燃料電池系統(tǒng)FCEPS引導(dǎo)。下面的實(shí)施方式和實(shí)施例或結(jié)構(gòu)原則上在所謂的增壓運(yùn)行和抽吸運(yùn)行下是可設(shè)想的，并且包括在本發(fā)明中。在圖1至15中示出熱交換器HX也能夠通過燃料電池或通過燃料電池系統(tǒng)FCEPS替代。在本文中指出，燃料電池單元或燃料電池系統(tǒng)的術(shù)語(yǔ)能夠涉及燃料電池本身，并且也涉及其組成部分形成燃料電池的系統(tǒng)或單元。如果通過燃料電池或通過燃料電池系統(tǒng)代替熱交換器HX，那么燃料電池或燃料電池系統(tǒng)的熱量直接被排放到空氣分配系統(tǒng)內(nèi)。該構(gòu)造的結(jié)構(gòu)在圖16中示出。但是按規(guī)定， 本發(fā)明不局限于該結(jié)構(gòu)，而是也包括所有實(shí)施形式，在所述實(shí)施形式中，熱交換器通過最好空冷的燃料電池或最好空冷的燃料電池系統(tǒng)來(lái)替代。此外，本發(fā)明涉及一種飛行器，尤其是一種飛機(jī)，其具有至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1 至19中任一項(xiàng)所述的應(yīng)急電源系統(tǒng)。


借助于在附圖中示出的實(shí)施例詳細(xì)闡述本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)。附圖示出圖1示出應(yīng)急系統(tǒng)在增壓運(yùn)行下工作的示意圖；圖2示出應(yīng)急系統(tǒng)在抽吸運(yùn)行下工作的示意圖；圖3示出具有借助RFAN和自由吸入集中地將熱量引入的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4示出具有借助RFAN和從空氣通道的吸入集中地將熱量引入的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖5示出具有借助RFAN和HX的在RFAN下游的構(gòu)造集中地將熱量引入的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖6示出具有借助與HX相關(guān)聯(lián)的FCEPS FAN和自由吸入集中地將熱量引入的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖7示出具有借助與HX相關(guān)聯(lián)的FCEPS FAN和從管/通道吸入集中地將熱量引入的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖8示出具有飛機(jī)區(qū)和自由吸入的空氣分配管路分散地將熱量引入的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖9示出具有借助由管/通道吸入分散地將熱量引入飛機(jī)區(qū)的空氣分配管路的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖10示出借助RFAN和HX的在區(qū)出流口內(nèi)的構(gòu)造分散地將熱量引入的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖11示出具有借助RFAN和HX的平行于區(qū)出流口的構(gòu)造分散地將熱量引入的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖12示出具有借助RFAN和HX的在再循環(huán)風(fēng)扇出口和區(qū)出流口之間的構(gòu)造分散地將熱量引入的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖13示出具有借助RFAN和HX的在RFAN的上游位置和區(qū)出流口之間的構(gòu)造分散地將熱量引入的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖14示出具有借助RFAN和HX的直接在RFAN吸入支路內(nèi)且在再循環(huán)過濾器RF 的下游的構(gòu)造分散地將熱量引入的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖15示出具有借助RFAN和HX的直接在RFAN的吸入支路且在再循環(huán)過濾器RF 的上游的構(gòu)造分散地將熱量引入的結(jié)構(gòu)的示意圖；以及圖16示出具有空冷的燃料電池的結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出飛機(jī)機(jī)艙的兩個(gè)區(qū)(區(qū)1、區(qū)2)的示意圖，所述飛機(jī)機(jī)艙通過空氣分配管路(空氣分管路區(qū)1 ；空氣分配管路區(qū)2)供風(fēng)。在飛機(jī)的增加空間內(nèi)設(shè)置應(yīng)急電源系統(tǒng)， 所述應(yīng)急電源系統(tǒng)包括燃料電池單元FCEPS和熱交換器HX。FCEPS和HX通過一個(gè)或多個(gè)冷卻劑管路相互連接。通過該冷卻劑管路循環(huán)的冷卻劑吸收來(lái)自FCEPS的熱量。該熱量能夠排放到HX內(nèi)。圖1示出在區(qū)2方面經(jīng)由飛機(jī)空氣分配系統(tǒng)的混合腔MIX的集中的熱量引入。HX的被加熱的排氣通過風(fēng)扇供給MIX?？諝鈴哪抢锝?jīng)由一個(gè)或多個(gè)空氣分系統(tǒng)進(jìn)入?yún)^(qū)2。可替代地也能夠設(shè)有經(jīng)由飛機(jī)區(qū)的空氣分配系統(tǒng)的分散的熱量引入，如在區(qū)1方面所示。在該情況下，HX的排氣借助于風(fēng)扇不被導(dǎo)入混合腔內(nèi)，而是直接被導(dǎo)入空氣分配管路內(nèi)。在兩種情況下，F(xiàn)CEPS或HX的廢熱通過風(fēng)扇引入飛機(jī)空氣分配系統(tǒng)內(nèi)(增壓運(yùn)行)。圖2示出在抽吸運(yùn)行下的實(shí)施方式。在那里，集中地來(lái)自MIX或分散地來(lái)自飛機(jī)空氣分配系統(tǒng)的某一處的空氣用于冷卻HX。在集中地從混合腔吸入時(shí)(圖2右側(cè)的半個(gè)圖)，空氣從MIX且因此從座艙(所述座艙在本發(fā)明的范圍內(nèi)也包括駕駛艙、航空電子設(shè)備等)吸入。在根據(jù)圖2左側(cè)的半個(gè)圖的構(gòu)造中，空氣不從座艙而是從空氣分配系統(tǒng)吸入，并且供給HX。應(yīng)注意的是，在再循環(huán)入口和HX排氣側(cè)之間不產(chǎn)生短路流。抽吸運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)在于，與在增壓運(yùn)行的情況下相比，明顯較冷的空氣流向乘客。這是因?yàn)?，在抽吸運(yùn)行時(shí)，在空氣被導(dǎo)入客艙之前，熱量被排放給地板下的區(qū)域。本發(fā)明包括在增壓運(yùn)行和抽吸運(yùn)行下的兩個(gè)變形方案(集中地經(jīng)由MIX，或者分散地，即不經(jīng)由MIX)。圖3至13示出可在增壓運(yùn)行和抽吸運(yùn)行下實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，其中本發(fā)明包括兩種運(yùn)行方式。圖3示出集中地將熱量引入MIX的結(jié)構(gòu)，在所述結(jié)構(gòu)中，未設(shè)有特意為HX設(shè)有的風(fēng)扇。一個(gè)或多個(gè)總歸存在的屬于飛機(jī)的空氣分配系統(tǒng)的RFAN、RFAN2用于HX的通流。在應(yīng)急運(yùn)行下，空氣借助于RFAN經(jīng)由HX吸入。HX的排氣通道通入到導(dǎo)入MIX的管路或再循環(huán)管路內(nèi)的位置，位于在上游的再循環(huán)過濾器(下面稱為“RF”)和RFAN之間。RF具有清潔來(lái)自座艙的經(jīng)循環(huán)的空氣的功能。該清潔功能對(duì)于在應(yīng)急情況下短暫的使用FCEPS而言不再是必需的，并且此外降低了所需的風(fēng)扇功率，所述風(fēng)扇功率通過與過濾器有關(guān)的壓力損失來(lái)決定。再循環(huán)過濾器旁通閥(下面稱為“BPV”)設(shè)置并且構(gòu)造成，使得其在正常運(yùn)行下允許RF和RFAN的通流，其中空氣此后穿過止回閥(CKV)導(dǎo)入MIX內(nèi)。在應(yīng)急運(yùn)行下，切換BPV，使得空氣借助于RFAN不通過RF，而是直接經(jīng)由HX的排氣通道抽出。如果存在多個(gè) RFAN、RFAN2，那么能夠通過附加的連接管路(交叉管CD)，即在HX的排氣側(cè)和另一 RFAN2的進(jìn)氣或排氣管路之間的連接，供給用于HX的冷卻空氣。在該側(cè)也能夠設(shè)置有BPV2，以便在那里也阻止在應(yīng)急運(yùn)行下經(jīng)由第二 RF2的吸入。這提高了 FCEPS系統(tǒng)可用性，并且提供了冗余度，這對(duì)FCEPS系統(tǒng)的停機(jī)概率起到積極的影響。如從圖3中可進(jìn)一步看出，設(shè)有一個(gè)或多個(gè)絕緣閥，所述絕緣閥在應(yīng)急運(yùn)行下阻止廢熱流入重要的區(qū)，例如駕駛艙或飛機(jī)航空電子設(shè)備區(qū)域。絕緣閥在正常運(yùn)行下打開并且在應(yīng)急運(yùn)下關(guān)閉。如從圖3中可進(jìn)一步看出，發(fā)生HX的“自由吸入”，即空氣不通過管路等，而是從環(huán)境供給。圖4示出集中地將熱量引MIX的構(gòu)造，在所述構(gòu)造中，從空氣通道提供HX的進(jìn)氣。 在RF的上游或下游且在RFAN的上游從導(dǎo)入MIX的管路或再循環(huán)管路分支出HX的進(jìn)氣管路，在所述管路或再循環(huán)管路中，引起通過RFAN的空氣流動(dòng)。在應(yīng)急運(yùn)行下，BPV關(guān)閉，這導(dǎo)致RF不再通流，而空氣平行地且在旁路中通過HX朝著RF抽出。通過一個(gè)或多個(gè)可選的連接管路(在下面稱為“⑶”)能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)接到其它RFAN2。在該情況下，HX的空氣出口側(cè)與另一 RFAN2的入口或出口連接，其中在這里也設(shè)有BPV2，所述BPV2阻斷⑶或者在應(yīng)急運(yùn)行下釋⑶。圖5示出集中地將熱量引入MIX的結(jié)構(gòu)，在所述結(jié)構(gòu)中，HX的進(jìn)氣管路和排氣管路在RF和RFAN的下游通入到導(dǎo)入MIX的管路或再循環(huán)管路中。HX通過任意的引導(dǎo)空氣的通道/管/管路從RFAN獲得吸入的空氣。在吸入位置和后續(xù)的管系統(tǒng)之間的連接在這里也通過BPV封閉，從而在應(yīng)急運(yùn)行下，空氣在HX上吹過。HX排氣能夠直接地在BPV后或可替代地在止回閥(CKV)后進(jìn)行。在這里，為了提高可用性，在存在一個(gè)或多個(gè)其它RFAN時(shí)， 能夠通過一個(gè)或多個(gè)可選的⑶實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)接到其它RFAN上。該連接管路將HX的空氣入口側(cè)與其它RFAN(RFAN2)的出口連接。為了引起在⑶內(nèi)的空氣流動(dòng)，另一 BPV2是必需的。當(dāng)空氣借助于RFAN2導(dǎo)向HX時(shí)，該BPV2關(guān)閉。圖6示出集中地將熱量引入的構(gòu)造，在所述構(gòu)造中，HX的廢熱通過HX的或FCEPS 的特有的風(fēng)扇(FCEPS FAN)和所屬的位于下游的閥(FCEPS CKV)集中引入MIX內(nèi)。FCEPS DKV能夠?yàn)楸粍?dòng)的止回閥或電動(dòng)的開/關(guān)閥。在圖6中示出的情況下進(jìn)行HX的自由地從 HX的環(huán)境的供氣。FCPES FAN能夠可選地設(shè)置在HX前和/或后。與根據(jù)圖3至5的結(jié)構(gòu)相比，不需要附加的旁通閥。圖7示出集中地將熱量引入MIX的構(gòu)造，在所述構(gòu)造中，HX的排氣側(cè)相當(dāng)于根據(jù)圖6的構(gòu)造。但是，HX的進(jìn)氣由任意的引導(dǎo)空氣的管/通道供給，在RFAN前和RF的下游或上游從導(dǎo)入MIX的管路或再循環(huán)管路分支出所述管/通道。如果在RF前吸入，那么獲得較少壓力損失的優(yōu)點(diǎn)。如已經(jīng)在上面所述，設(shè)有一個(gè)或多個(gè)BPV，所述BPV在正常運(yùn)行下釋放管路或再循環(huán)管路的通流，所述管路或再循環(huán)管路導(dǎo)入MIX內(nèi)并且在所述管路或再循環(huán)管路內(nèi)設(shè)置有RF以及RFAN。在應(yīng)急運(yùn)行下，該管路關(guān)閉，并且空氣經(jīng)由分支的管路導(dǎo)向HX 的入口。圖8至13示出分散地將熱量引入的構(gòu)造，最好直接地(在任何情況下不經(jīng)由MIX) 引入?yún)^(qū)的空氣分配管路中。因此，系統(tǒng)能夠非常柔性地設(shè)置在飛機(jī)機(jī)身內(nèi)，并且設(shè)置在位于發(fā)動(dòng)機(jī)之間的重要的“轉(zhuǎn)子爆裂區(qū)”外，例如能夠安裝在飛機(jī)的后部?jī)?nèi)。圖8也如圖6 —樣示出空氣在HX上借助于HX特有的風(fēng)扇(FCEPS FAN)和設(shè)置在后面的止回閥(FCEPS CKV)引導(dǎo)。與圖6相比，空氣未被導(dǎo)入MIX內(nèi)，而是被導(dǎo)入空氣分配管路或空氣分配軌內(nèi)。該管路能夠具有名稱“分配岐管”或“供給管”。在正常運(yùn)行下，空氣由MIX供給空氣分配管路。如從圖8中可看出，在這些管路的至少一個(gè)中設(shè)置有附加的閥 (FCEPS MIX CKV)(機(jī)械的止回閥或電動(dòng)的開關(guān)閥)，所述閥阻止空氣回流到用于應(yīng)急情況的，即用于FCEPS的工作的MIX內(nèi)。因此，也能夠阻止HX的廢熱被導(dǎo)入通常由MIX供給的如駕駛艙或航空電子設(shè)備的主要的區(qū)內(nèi)。在這種情況下不需要附加的絕緣閥。FECPS風(fēng)扇能夠設(shè)置在HX前和/或后。圖9示出具有分散的熱量引入的構(gòu)造，所述構(gòu)造在HX排氣側(cè)相當(dāng)于圖8的構(gòu)造。區(qū)別在于，HX的進(jìn)氣不由環(huán)境，而是由飛機(jī)的空氣分配系統(tǒng)的任意一部分供給。在RF和RFAN的上游(選擇1)、在RF和RFAN之間(選擇2)或直接從混合腔(選擇3)從導(dǎo)入MIX、引導(dǎo)管路或在循環(huán)管路分支出HX進(jìn)氣管路。在這種情況下以及在前述情況下，位于HX的下游的FCEPS CKV構(gòu)成為機(jī)械的或電動(dòng)的開關(guān)閥?？諝鈱?dǎo)流借助于一個(gè)或多個(gè)BPV實(shí)現(xiàn)，如在圖9中所示。如果BPV設(shè)置在RFAN的下游或者在RFAN的下游分支出 HX的進(jìn)氣管路，那么能夠省去HX的或FCEPS的特有的風(fēng)扇，因?yàn)樵谶@種情況下利用RFAN來(lái)提供冷卻空氣。圖10示出分散地將熱量引入的構(gòu)造，在所述構(gòu)造中，HX直接設(shè)置在MIX的可供使用的區(qū)出口中的一個(gè)內(nèi)。冷卻空氣能夠通過一個(gè)或多個(gè)RFAN、RFAN2提供。絕緣閥是必需的，以便阻斷空氣吹入由MIX供給的其它區(qū)。附加的止回閥不是必需的。在HX集成在具有最小的壓力損失的區(qū)內(nèi)時(shí)，熱交換器能夠替代或補(bǔ)充另外所需(用于均勻的空氣分配)的節(jié)流。原則上在根據(jù)圖10的結(jié)構(gòu)中也能夠在HX前和/或后設(shè)有一個(gè)或多個(gè)特有的風(fēng)扇 (FCEPS FAN)，其中與RFAN無(wú)關(guān)的運(yùn)行是可能的。在這種情況下，冷卻空氣借助于HX的特有的風(fēng)扇經(jīng)由混合腔MIX從再循環(huán)管路吸入。那么在不使用絕緣閥的情況下，空氣也可從其它區(qū)和駕駛艙吸入。同樣可設(shè)想相反的操作，即從區(qū)1抽吸并且吹入其它區(qū)和駕駛艙。圖11示出分散地將熱量引入的結(jié)構(gòu)，在所述結(jié)構(gòu)中，HX平行于MIX的區(qū)出口設(shè)置。 在區(qū)流出口內(nèi)設(shè)置有BPV，所述BPV在正常運(yùn)行下將氣流穿過區(qū)出口導(dǎo)入?yún)^(qū)1內(nèi)。在應(yīng)急運(yùn)行下，空氣經(jīng)由旁通管路被引導(dǎo)通過HX。HX的進(jìn)氣管路和排氣管路通入?yún)^(qū)出流口內(nèi)?？商娲氖牵珺PV也能夠直接地集成在混合腔內(nèi)，其中在這種情況下，在所有區(qū)出流口內(nèi)絕緣閥是有利的。也可設(shè)想，在HX前和/或后集成用于HX的特有的風(fēng)扇，其中與RFAN無(wú)關(guān)的運(yùn)行是可能的。在此，冷卻空氣經(jīng)由MIX從管路或再循環(huán)管路吸入。如果不設(shè)有絕緣閥，那么空氣從其它區(qū)和駕駛艙吸入。同樣可設(shè)想相反的操作(從區(qū)1抽吸并且吹入其它區(qū)和駕駛艙)。圖12示出分散地將熱量引入的結(jié)構(gòu)，在所述結(jié)構(gòu)中，HX平行于混合腔設(shè)置。設(shè)有用于HX的進(jìn)氣管路，在RFAN和MIX之間的任意位置上從導(dǎo)入MIX的管路或再循環(huán)管路分支出所述進(jìn)氣管路。因此，空氣借助于FRAN導(dǎo)入分支管路且因此導(dǎo)入HX。基于冗余原因， 一個(gè)或多個(gè)可選的⑶能夠安裝在其它RFAN和MIX之間。HX排氣被引入?yún)^(qū)入口。設(shè)有一個(gè)或多個(gè)阻隔和/或釋放HX的進(jìn)氣管路和/或排氣管路的BPV。絕緣閥是必需的，以便阻止空氣吹入也由MIX提供空氣的其它區(qū)。替代絕緣閥，也可能的是，將BPV設(shè)置在MIX和 HX的入流之間。最后，圖13示出一種構(gòu)造，在所述構(gòu)造中HX平行于MIX設(shè)置在RFAN前的任意的引導(dǎo)空氣的管/通道和MIX的區(qū)出口之間。在HX上的氣流通過HX的特有的風(fēng)扇 (FECPS FAN)來(lái)確保?？蛇x地，一個(gè)或多個(gè)連接管路通到一個(gè)或多個(gè)RFAN。因此，在再循環(huán)風(fēng)扇發(fā)生故障時(shí)，如也在上面所示的實(shí)施形式中，能夠轉(zhuǎn)換到另一 RFAN，或者使用兩個(gè)或多個(gè)RFAN來(lái)冷卻。為了避免空氣從HX出口吹入MIX，在HX出口和MIX之間的僅一個(gè)旁通閥是必需的。也可設(shè)想，絕緣閥安裝在所有其它區(qū)或其余的流出口內(nèi)，從而阻止經(jīng)加熱的空氣流入相應(yīng)的區(qū)或駕駛艙、航空電子設(shè)備內(nèi)等。在HX前和/或后能夠設(shè)有FECPS-FAN。圖14示出一種構(gòu)造，在所述構(gòu)造中，燃料電池或燃料電池系統(tǒng)的熱交換器HX直接地，即不使用分支管路，設(shè)置在再循環(huán)風(fēng)扇RFAN的吸入支路內(nèi)。如果使用再循環(huán)過濾器RF， 那么熱交換器HX設(shè)置在再循環(huán)過濾器的下游(圖14)或上游(圖15)。在兩種情況下，盡管由于HX的這個(gè)構(gòu)造在正常運(yùn)行下產(chǎn)生較高的壓力損失，這需要RFAN的較高的風(fēng)扇功率，但是不需要集成其它的部件，例如旁通閥BPV或者從再循環(huán)管路分支的或通入該再循環(huán)管路內(nèi)的管路，在所述管路內(nèi)設(shè)置有HX或燃料電池。用于冷卻HX的水噴射直接地發(fā)生在再循環(huán)過濾器RF或HX上。顯而易見，熱交換器的該構(gòu)造也能夠設(shè)置在第二空氣支路內(nèi)，所述空氣支路在圖中分別在右側(cè)示出。這不僅適用于根據(jù)圖14和15的實(shí)施方式，也適用于本發(fā)明的所有實(shí)施例和實(shí)施形式。最后，圖16示出一種構(gòu)造，在所述構(gòu)造中使用空冷的燃料電池。如從圖16中可獲悉，在再循環(huán)風(fēng)扇RFAN的吸入支路中設(shè)置有燃料電池。因此其可替代熱交換器HX。燃料電池將其廢熱直接排放到空氣分配系統(tǒng)中。因此獲得燃料電池系統(tǒng)FECPS的簡(jiǎn)化，因?yàn)槟軌蚴∪ジ鶕?jù)上述實(shí)施例的用于水冷的燃料電池的所必需的冷卻系統(tǒng)。但是原則上也可設(shè)想， 通過冷卻系統(tǒng)，尤其是根據(jù)上述實(shí)施形式中的任一個(gè)的冷卻系統(tǒng)，附加地冷卻燃料電池。圖16示出在使用空冷的燃料電池的情況下的僅一種可能的結(jié)構(gòu)?？商娲鼗虺藷峤粨Q器HX外，在其它圖和實(shí)施形式中的所有另外的結(jié)構(gòu)同樣能夠配備有一個(gè)或多個(gè)空冷的燃料電池。穿過燃料電池的用于調(diào)節(jié)工作溫度的冷卻空氣流的量能夠通過RFAN的調(diào)節(jié)，最好通過燃料電池系統(tǒng)控制器(BZ控制器)來(lái)控制。同樣適用于根據(jù)圖16的構(gòu)造的是，在右側(cè)示出的第二空氣支路(RFAN2、RF2等) 中也能夠安裝有另一燃料電池，以便提高系統(tǒng)冗余。在根據(jù)圖16的實(shí)施例中，燃料電池設(shè)置在再循環(huán)風(fēng)扇RFAN的吸入支路中，而且設(shè)置在再循環(huán)過濾器的下游。原則上也可設(shè)想在再循環(huán)過濾器的上游使用。在下面再次描述本發(fā)明的能夠孤立地或也能夠組合地使用的優(yōu)選的實(shí)施形式 借助一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)有的RFAN或者HX的或應(yīng)急電源系統(tǒng)的特有的風(fēng)扇進(jìn)行HX 內(nèi)部散熱； 在壓力運(yùn)行或抽吸運(yùn)行下的集中的和分散的熱量引入或散熱上的區(qū)別；
一個(gè)或多個(gè)BPV，以便防止RF內(nèi)的壓力損失； 一個(gè)或多個(gè)絕緣閥，以便避免所希望的熱量從MIX引入確定的區(qū)，如駕駛艙、航空電子設(shè)備等；· CD,以便允許經(jīng)由多個(gè)RFAN吸入； 在壓力運(yùn)行下借助一個(gè)或多個(gè)再循環(huán)風(fēng)扇或特有的風(fēng)扇集中地將熱量引入，或者在壓力運(yùn)行下借助特有的風(fēng)扇分散地將熱量引入； 在抽吸運(yùn)行下氣流和工作方式全面地逆轉(zhuǎn)； 在燃料電池系統(tǒng)中僅通過RFAN或特有的風(fēng)扇在沒有恒溫器閥的情況下冷卻燃料電池；· HX設(shè)置在區(qū)出流口中； 設(shè)置來(lái)自任意的引導(dǎo)空氣的管/通道的冷卻空氣；· HX 設(shè)置在 RFAN 后； 將HX排氣直接吹入?yún)^(qū)出流口內(nèi)； 將HX平行于MIX和/或另外的部件設(shè)置。
權(quán)利要求
1.一種用于飛行器的應(yīng)急電源系統(tǒng)，具有至少一個(gè)用于產(chǎn)生電能的燃料電池單元 (FCEPS)，其中所述燃料電池單元(FCEPS)通過包括至少一個(gè)熱交換器(HX)的至少一個(gè)冷卻循環(huán)冷卻，其特征在于，所述熱交換器(HX)與飛機(jī)客艙的至少一個(gè)空氣分配系統(tǒng)連接， 使得在所述應(yīng)急電源系統(tǒng)工作時(shí)由所述熱交換器(HX)加熱的排氣能夠經(jīng)由所述飛機(jī)客艙內(nèi)的所述空氣分配系統(tǒng)分配。
2.一種用于飛行器的應(yīng)急電源系統(tǒng)，具有至少一個(gè)用于產(chǎn)生電能的燃料電池單元 (FCEPS)，其特征在于，所述燃料電池單元(FCEPS)與所述飛機(jī)客艙的至少一個(gè)空氣分配系統(tǒng)連接，使得在所述應(yīng)急電源系統(tǒng)工作時(shí)由所述燃料電池單元(FCEPS)加熱的排氣能夠經(jīng)由所述飛機(jī)客艙內(nèi)的所述空氣分配系統(tǒng)分配。
3.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)急電源系統(tǒng)，其特征在于，所述應(yīng)急電源系統(tǒng)根據(jù)權(quán)利要求2 的特征部分構(gòu)成。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的應(yīng)急電源系統(tǒng)，其特征在于，所述熱交換器(HX)和 /或所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)與所述空氣分配系統(tǒng)的混合腔(MIX)連接，或者在不使用所述空氣分配系統(tǒng)的混合腔(MIX)的情況下與至少一個(gè)空氣分配管路連接，所述熱交換器 (HX)的和/或所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)的排氣導(dǎo)入所述空氣分配管路內(nèi)(壓力運(yùn)行)， 或者所述熱交換器(HX)的和/或所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)的進(jìn)氣由所述空氣分配管路吸入(抽吸運(yùn)行)，并且/或者所述熱交換器(HX)和/或所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)設(shè)置成，使得該進(jìn)氣由所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)的或所述熱交換器(HX)的環(huán)境或者由至少一個(gè)管或通道或至少一個(gè)其它進(jìn)氣管路提供。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的應(yīng)急電源系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)有用于調(diào)節(jié)所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)的溫度的調(diào)節(jié)裝置，其中所述調(diào)節(jié)裝置構(gòu)成為，使得其為了溫度調(diào)節(jié)的目的調(diào)節(jié)至少一個(gè)風(fēng)扇(RFAN、RFAN2、FCEPS FAN)的功率，或者進(jìn)行至少一個(gè)風(fēng)扇 (RFAN、RFAN2、FCEPS FAN)的開 / 關(guān)控制，其中所述風(fēng)扇(RFAN、RFAN2、FCEPS FAN)是所述空氣分配系統(tǒng)的再循環(huán)風(fēng)扇(RFAN;RFAN2)或者是與所述應(yīng)急電源系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的特有的風(fēng)扇(FCEPS FAN)。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的應(yīng)急電源系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)有一個(gè)或多個(gè)絕緣閥，借助于所述絕緣閥能夠阻隔所述飛機(jī)客艙的一個(gè)或多個(gè)區(qū)(區(qū)1、區(qū)2、駕駛艙、航空電子設(shè)備)，使得它們?cè)趹?yīng)急運(yùn)行下，即在應(yīng)急電源系統(tǒng)工作時(shí)，不被加載由所述熱交換器 (HX)和/或所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)加熱的排氣。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的應(yīng)急電源系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣分配系統(tǒng)具有至少一個(gè)再循環(huán)風(fēng)扇(RFAN、RFAN2)，設(shè)有至少一個(gè)管路或再循環(huán)管路，所述管路或再循環(huán)管路通入所述空氣分配系統(tǒng)的混合腔(MIX)內(nèi)，并且在所述管路或再循環(huán)管路內(nèi)能夠借助于所述再循環(huán)風(fēng)扇(RFAN、RFAN2)產(chǎn)生氣流，并且所述熱交換器(HX)的和/或所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)的至少一個(gè)排氣管路在所述再循環(huán)風(fēng)扇(RFAN、RFAN2)的下游或上游通入所述管路內(nèi)。
8.如權(quán)利要求7所述的應(yīng)急電源系統(tǒng)，其特征在于，在所述再循環(huán)風(fēng)扇(RFAN、RFAN2) 的上游且在所述管路內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)再循環(huán)過濾器(RF)，并且所述熱交換器(HX)的和/ 或所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)的排氣管路在所述再循環(huán)過濾器(RF)和所述再循環(huán)風(fēng)扇 (RFAN, RFAN2)之間通入所述管路內(nèi)。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的應(yīng)急電源系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣分配系統(tǒng)具有至少一個(gè)再循環(huán)風(fēng)扇(RFAN、RFAN2)，設(shè)有至少一個(gè)管路或再循環(huán)管路，所述管路或再循環(huán)管路通入所述空氣分配系統(tǒng)的混合腔(MIX)內(nèi)，并且在所述管路或再循環(huán)管路內(nèi)能夠借助于所述再循環(huán)風(fēng)扇(RFAN、RFAN2)產(chǎn)生氣流，并且在所述再循環(huán)風(fēng)扇(RFAN、RFAN2)的下游或上游從所述管路分支出所述熱交換器(HX)的和/或所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)的至少一個(gè)進(jìn)氣管路。
10.如權(quán)利要求9所述的應(yīng)急電源系統(tǒng)，其特征在于，在所述再循環(huán)風(fēng)扇(RFAN、RFAN2) 的上游且在所述管路內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)再循環(huán)過濾器(RF)，并且在所述再循環(huán)過濾器(RF) 和所述再循環(huán)風(fēng)扇(RFAN、RFAN2)之間，在所述再循環(huán)過濾器(RF)和再循環(huán)風(fēng)扇(RFAN、 RFAN2)的上游或在所述再循環(huán)過濾器(RF)和再循環(huán)風(fēng)扇(RFAN、RFAN2)的下游，從所述管路分支出所述熱交換器(HX)的和/或所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)的進(jìn)氣管路。
11.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的應(yīng)急電源系統(tǒng)，其特征在于，在多個(gè)再循環(huán)風(fēng)扇 (RFAN, RFAN2)的情況下，所述多個(gè)再循環(huán)風(fēng)扇(RFAN、RFAN2)的所述至少一個(gè)排氣管路或所述至少一個(gè)進(jìn)氣管路在應(yīng)急運(yùn)行下能夠借助于至少一個(gè)連接管路(⑶)與所述熱交換器 (HX)的和/或所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)的至少一個(gè)排氣管路或至少一個(gè)進(jìn)氣管路連接。
12.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的應(yīng)急電源系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)有至少一個(gè)旁通閥 (BPV)，所述旁通閥設(shè)置成，使得其在第一位置上允許所述空氣分配系統(tǒng)的管路的通流，而所述熱交換器(HX)和/或所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)不通流，并且在第二位置上允許所述熱交換器(HX)和/或所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)的通流。
13.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的應(yīng)急電源系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣分配系統(tǒng)具有至少一個(gè)設(shè)置在所述空氣分配系統(tǒng)內(nèi)的再循環(huán)風(fēng)扇(RFAN ；RFAN2)，并且所述熱交換器 (HX)和/或所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)直接設(shè)置在所述再循環(huán)風(fēng)扇(RFAN;RFAN2)的吸入支路內(nèi)。
14.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的應(yīng)急電源系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)有至少一個(gè)與所述應(yīng)急電源系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的風(fēng)扇(FCEPS FAN)，所述風(fēng)扇設(shè)置在所述熱交換器(HX)和/或所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)的上游和/或下游，并且設(shè)有所述熱交換器(HX)的和/或所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)的至少一個(gè)排氣管路，所述排氣管路通入所述空氣分配系統(tǒng)的混合腔(MIX)內(nèi)，或者在不使用所述空氣分配系統(tǒng)的混合腔(MIX)的情況下，與所述飛機(jī)的所述空氣分配系統(tǒng)的空氣分配管路連接，并且所述熱交換器(HX)和/或所述燃料電池系統(tǒng) (FCEPS)設(shè)置成，使得該進(jìn)氣由所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)的或所述熱交換器(HX)的環(huán)境或者由至少一個(gè)管或通道或至少一個(gè)其它進(jìn)氣管路提供。
15.如權(quán)利要求14所述的應(yīng)急電源系統(tǒng)，其特征在于，所述熱交換器(HX)的和/或所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)的所述進(jìn)氣管路與所述空氣分配系統(tǒng)的混合腔(MIX)連接，或者從管路或再循環(huán)管路分支，借助于所述管路或再循環(huán)管路，空氣能夠借助于所述空氣分配系統(tǒng)的再循環(huán)風(fēng)扇(RFAN、RFAN2)被導(dǎo)入所述空氣分配系統(tǒng)的混合腔(MIX)內(nèi)。
16.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的應(yīng)急電源系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣分配系統(tǒng)的混合腔(MIX)具有至少一個(gè)排氣管路(區(qū)出流口)，借助于所述排氣管路，空氣能夠從所述空氣分配系統(tǒng)的所述混合腔(MIX)被導(dǎo)入所述飛機(jī)客艙的至少一個(gè)區(qū)(區(qū)1、區(qū)2、駕駛艙、 航空電子設(shè)備)，其中所述熱交換器(HX)和/或所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)設(shè)置成，使得其由流過所述空氣分配系統(tǒng)的所述混合腔(MIX)的所述排氣管路的空氣流過，其中能夠提出，借助于所述空氣分配系統(tǒng)的至少一個(gè)再循環(huán)風(fēng)扇(RFAN、RFAN2)和/或借助于設(shè)置在所述熱交換器(HX)和/或所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)的上游和/或下游的且與所述應(yīng)急電源系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)風(fēng)扇(FCEPS FAN)實(shí)現(xiàn)所述熱交換器(HX)的和/或所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)的空氣通流。
17.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的應(yīng)急電源系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣分配系統(tǒng)的混合腔(MIX)具有至少一個(gè)排氣管路(區(qū)出流口)，借助于所述排氣管路，空氣能夠從所述混合腔(MIX)被導(dǎo)入所述飛機(jī)客艙的至少一個(gè)區(qū)(區(qū)1、區(qū)2、駕駛艙、航空電子設(shè)備)，從所述空氣分配系統(tǒng)的所述混合腔(MIX)的所述排氣管路分支出至少一個(gè)管路，在所述管路中，所述熱交換器(HX)和/或所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)設(shè)置成，使得其由流過所述分支的管路的空氣流過。
18.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的應(yīng)急電源系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)有至少一個(gè)管路或再循環(huán)管路，通過所述管路或再循環(huán)管路能夠借助于至少一個(gè)再循環(huán)風(fēng)扇(RFAN、RFAN2) 將所述空氣導(dǎo)入所述空氣分配系統(tǒng)的混合腔(MIX)內(nèi)，在所述再循環(huán)風(fēng)扇(RFAN、RFAN2)的下游從所述管路分支出至少一個(gè)進(jìn)氣管路，借助于所述進(jìn)氣管路能夠?qū)⒖諝夤┙o所述熱交換器(HX)和/或所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)，并且所述空氣分配系統(tǒng)的混合腔(MIX)具有至少一個(gè)排氣管路(區(qū)出流口)，所述熱交換器(HX)的和/或所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS) 的所述排氣管路通入所述至少一個(gè)排氣管路內(nèi)。
19.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的應(yīng)急電源系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)有至少一個(gè)管路或再循環(huán)管路，通過所述管路或再循環(huán)管路能夠借助于至少一個(gè)再循環(huán)風(fēng)扇(RFAN、RFAN2) 將所述空氣導(dǎo)入所述空氣分配系統(tǒng)的混合腔(MIX)內(nèi)，在所述再循環(huán)風(fēng)扇(RFAN、RFAN2)的上游從所述管路分支出至少一個(gè)進(jìn)氣管路，借助于所述進(jìn)氣管路能夠?qū)⒖諝夤┙o所述熱交換器(HX)和/或所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)，其中在所述熱交換器(HX)和/或所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)的下游和/或上游設(shè)有至少一個(gè)風(fēng)扇(FCPES FAN)，借助于所述風(fēng)扇能夠產(chǎn)生所述熱交換器(HX)的和/或所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)的通流，并且所述空氣分配系統(tǒng)的混合腔(MIX)具有至少一個(gè)排氣管路(區(qū)出流口)，所述熱交換器(HX)的和/或所述燃料電池系統(tǒng)(FCEPS)的至少一個(gè)所述排氣管路通入所述至少一個(gè)排氣管路內(nèi)。
20.一種具有至少一個(gè)如權(quán)利要求1至19中任一項(xiàng)所述的應(yīng)急電源系統(tǒng)的飛行器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于飛行器的應(yīng)急電源系統(tǒng)，其具有至少一個(gè)用于產(chǎn)生電能的燃料電池單元(FCEPS)，其中所述燃料電池單元(FCEPS)通過包括至少一個(gè)熱交換器(HX)的至少一個(gè)冷卻循環(huán)冷卻，并且其中所述熱交換器與飛機(jī)客艙的至少一個(gè)空氣分配系統(tǒng)連接，使得在所述應(yīng)急電源系統(tǒng)工作時(shí)由所述熱交換器加熱的排氣能夠經(jīng)由所述飛機(jī)客艙內(nèi)的所述空氣分配系統(tǒng)分配。
文檔編號(hào)B64D41/00GK102245471SQ200980150066
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者拉爾夫·布魯格, 約恩·弗里克, 迪爾克·梅茨勒, 雅克·赫爾佐克 申請(qǐng)人:利勃海爾航空航天林登貝格股份有限公司