[发明专利]用于多功能燃料电池的飞机能量管理系统

说明书

所公开的是飞机资源管理系统。该系统可以包括具有至少一个燃料电池系统的至少一个燃料电池集群，该至少一个燃料电池系统被配置为接收和转换包括氢的氢输入和包括具有初始氧含量的流体的氧输入，以便产出若干产物。产物可以包括水、热能、包括具有低于初始氧含量的第二氧含量的流体的贫氧产物、以及电力。该系统可以包括具有至少一个负载的至少一个负载集群，该至少一个负载被配置为利用燃料电池集群的至少一种产物。该系统可以将负载集群的需求水平与燃料电池集群的供应水平进行比较，并且至少部分地基于该比较来管理燃料电池集群的运行水平。

背景技术

大量的人每天经由飞机、火车、公交车以及其它商用载具旅行。这种商用载具通常配备有对于乘客舒适性和满意度重要的部件。例如，商用客机可以具有餐饮装备、供热/供冷系统、厕所、热水器、电动座椅、乘客娱乐单元、照明系统以及其它部件。飞机上的这些部件中的一些需要电力用于它们的启动。虽然这些部件中的很多与用于运行飞机实际上所需要的电部件(即导航系统、油量表、飞行控制以及液压系统)分离，对于这些部件的持续关注是其能量消耗。通常，这种系统需要相比于可以从飞机引擎的驱动发电机所抽取的而言更多的电力，从而需要附加的电源，诸如燃油的辅助电力单元(APU)(或者如果飞机尚未在飞行中，通过地面电力单元)。来自这些电源的能量可能需要行进长距离到达消耗电力的部件，从而导致传输期间的电力损耗和电力系统的整体效率的降低。总的能量消耗也可能相当大，尤其对于具有数百名乘客的长途飞行而言，并且可能需要大量的化石燃料用于运行。此外，飞机电力的使用通常产生噪音和CO₂排放，从而期望这两者均减少。

相对新的燃料电池系统技术提供了有希望更清洁和更安静的手段以用于补充商用飞机上已有的能量源。燃料电池系统通过将液态、气态或者固态氢的燃料源与诸如空气中的氧、压缩氧或者化学氧生成之类的氧源化合，产生作为主产物的电能。燃料电池系统具有除电力之外的若干输出，并且这些其它输出通常不被利用并且因此变成废物。例如，热力(热量)、水以及贫氧空气(ODA)作为副产物产生。这些副产物与来自现有飞机电力生成过程的CO₂排放相比害处小得多。

此外，消耗电力的部件的需求可能在整个飞行持续时间期间大幅变化。需求的变化可能难以预测。对电力需求的变化还可能引起对电力的需求与所产生的电力的量相差很大，这可能引起进一步的低效率和/或以其它方式负面地影响消耗电力的部件的运行。因此，期望的是可以被实现用于提供对电力产生和使用的更佳控制的系统，以便改善效率和飞机上部件的运行寿命。

US 2006/138278 A1(GANS HUBERT[FR])2006年6月29日涉及一种用于飞机的能量供应系统，其包括燃料电池装置和电能分布设备。以这种方式，除起动器发电机外，可以替换向飞机系统提供能量的引擎的所有能量生成系统，因此，单独引擎的效率提高。此外，机载能量生成的效率提高，这在最后的分析中导致降低的燃料消耗。

WO 2007/039211 A1(AIRBUS GMBH[DE])2007年4月12日涉及一种用于飞机的能量供应系统，其包括至少一个燃料电池和至少一个能量存储设备，其中燃料电池中至少有一个燃料电池耦合到能量存储设备中的至少一个，使得可以借助于燃料电池对能量存储设备进行充电。

发明内容

下文呈现了对本发明的一些实施例的简要总结，以便于提供对本发明的基本理解。这一总结不是对本发明的全面概述。其不旨在标识本发明的关键/决定性元素或者描绘本发明的范围。其唯一目的是以简化的形式呈现本发明的一些实施例，作为对后面呈现的更详细描述的前序。