DE10125106A1 - Brennstoffzellensystem - Google Patents

Brennstoffzellensystem

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Abstract

Ein Brennstoffzellensystem, insbesondere für ein Fahrzeug, weist eine Einrichtung zum Bereitstellen der Betriebsstoffe für eine Brennstoffzelle und einer elektrischen Energiespeichereinrichtung. Die Energiespeichereinrichtung besteht aus einer Batterie und einem Ladungszwischenspeicher, welcher einen geringeren Innenwiderstand hat als die Batterie. In der elektrischen Verbindung zwischen der Energiespeichereinrichtung und der Brennstoffzelle ist ein Schalter vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem so­ wie ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzel­ lensystems nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 nä­ her definierten Art.
Ein gattungsgemäßes Brennstoffzellensystem ist aus der EP 0 782 209 A1 bekannt. Dieses Brennstoffzellensystem weist eine Batterie auf, um die systembedingt ver­ gleichsweise träge Brennstoffzelle in Systemen einset­ zen zu können, welche sehr hohe dynamische Anforderun­ gen an die Leistungsbereitstellung aufweisen.
Grundlegend stellt sich bei der Kopplung von Brenn­ stoffzellen und Batterie aufgrund der vorliegenden Kennlinien der Brennstoffzelle und der dagegen ver­ gleichsweise steifen Kennlinie der Batterie ein dem Schnittpunkt dieser Kennlinien entsprechender Be­ triebspunkt ein. Dieser Betriebspunkt ist jedoch häu­ fig nicht gewünscht, da entsprechend hohe Ströme zum Laden der Batterie nicht erforderlich sind oder die Brennstoffzelle nicht unter optimalen Betriebsbedin­ gungen eingesetzt wird. Dadurch wird der Wirkungsgrad des Systems aufgrund des vergleichsweise hohen inneren Widerstands der Batterie und der ungünstigen Betriebs­ bedingungen der Brennstoffzelle verschlechtert.
In der oben genannten EP 0 782 209 A1 ist nun ein Sy­ stem aus Schwingkreis, Trafo und Gleichrichter zwi­ schen der Batterie und der Brennstoffzelle eingesetzt, welcher grundlegend in der Art eines DC/DC-Wandlers aufgebaut ist. Über diesen DC/DC-Wandler lassen sich die Kennlinien der Brennstoffzelle und der Batterie vollständig voneinander entkoppeln und es lassen sich für die Batterie und die Brennstoffzelle die jeweils günstigsten Betriebsbedingungen einstellen, ohne daß sich die Elemente gegenteilig zu ihrem Nachteil beein­ flussen.
Der Aufbau mit dem DC/DC-Wandler stellt jedoch bei der Serienfertigung von derartigen Systemen, beispielswei­ se zum Einsatz in Kraftfahrzeugen, einen gravierenden Nachteil dar. Derartige DC/DC-Wandler sind vergleichs­ weise anfällig, brauchen einen relativ großen Bauraum und sind insbesondere sehr teuer, so daß sich die An­ lage insgesamt massiv verteuert, was beispielsweise für den oben genannten Einsatzfall von Brennstoffzel­ lensystemen in einem Kraftfahrzeug aufgrund der ver­ gleichsweise hohen zu erwartenden Stückzahlen gravie­ rende nachteilige Auswirkungen auf die Wirtschaftlich­ keit von derartigen Systemen hat.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Brenn­ stoffzellensystem sowie ein Verfahren zum Betrieb die­ ses Brennstoffzellensystems zu schaffen, welches die oben genannten Nachteile des Standes der Technik ver­ meidet und ein kostengünstiges, robustes und zuverläs­ sig arbeitendes System darstellt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale ge­ löst. Ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben ist durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 10 be­ schrieben.
Der Aufbau der Energiespeichereinrichtung aus einer Batterie und einem Ladungszwischenspeicher mit einem weitaus geringeren Innenwiderstand als der der Batte­ rie sowie der Einsatz eines Schalters zwischen der Energiespeichereinrichtung und der Brennstoffzelle stellen einen Aufbau dar, welcher den Betrieb eines derartigen Brennstoffzellensystems mit sehr gutem Wir­ kungsgrad bei minimalem Einsatz an Bauteilen ermög­ licht.
Durch den Schalter kann das Brennstoffzellensystem je nach bereitstehender Leistungsabgabe der Brennstoff­ zelle zugeschaltet oder abgeschaltet werden. Sollte beispielsweise die Brennstoffzelle nicht in der Lage sein, die benötigte Leistung bereitzustellen, so wird der Schalter geöffnet und die angeschlossenen elektri­ schen Verbraucher beziehen ihre Leistung direkt aus der Batterie. Wenn die Brennstoffzelle sich wieder er­ holt hat, kann der Schalter geschlossen werden und der sofort einsetzende vergleichsweise hohe Strom wird in dem Ladungszwischenspeicher zu einem großen Teil zwi­ schengespeichert und nur ein vergleichsweise geringer Anteil gelangt zur Batterie und lädt diese. Die Ver­ braucher können dabei weiterhin die erforderliche elektrische Leistung aus dem Bereich der Batterie ab­ nehmen. Wird der Schalter nun wieder geöffnet, weil die Brennstoffzelle wieder in einem kritischen Bereich ihrer Kennlinie läuft, so kann die Batterie weiterhin von der in dem Ladungszwischenspeicher zwischengespei­ cherten Ladung nachgeladen werden, während die von dem System abgekoppelte Brennstoffzelle sich wieder erho­ len kann.
Durch ein andauerndes Betätigen des Schalters in einem geeigneten Rhythmus, beispielsweise in Abhängigkeit von vorgegebenen Grenzspannungen, wie dies ein beson­ ders günstiges Ausführungsbeispiel des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens vorsieht, kann so erreicht werden, daß die Systemspannung in einem Spannungsbereich bzw. Spannungsfenster gehalten wird, also in sinnvollen Grenzen praktisch als konstant angenommen werden kann.
Die Brennstoffzelle wird also nicht auf einem bestimm­ ten Betriebspunkt betrieben, sondern kann zumindest einen Teil ihrer Kennlinie immer wieder durchlaufen, wobei die einzelnen Zyklen durch die Betätigung des Schalters vorgegeben werden können. Damit kann er­ reicht werden, daß die von der Brennstoffzelle abgege­ bene Leistung in die Energiespeichereinrichtung einge­ laden wird, während die für die Verbraucher erforder­ lichen, zum Teil extrem dynamischen Leistungsanforde­ rungen durch die Energiespeichereinrichtung bereitge­ stellt werden.
Eine Energiespeichereinrichtung, insbesondere eine Batterie, kann aufgrund ihrer sehr steifen Kennlinie dabei sehr hohen dynamischen Anforderungen genügen, welche bei einer Brennstoffzelle sehr schwer bzw. sehr teuer zu realisieren wären. Insbesondere beim Betrieb der Brennstoffzelle mit einem Gaserzeugungssystem, welches das für die Anodenseite erforderliche wasser­ stoffhaltige Gas synthetisiert, würde ein hochdynami­ scher Betrieb der Brennstoffzelle bedeuten, daß auch dieses Gaserzeugungssystem die erforderlichen Mengen an Betriebsstoffen hochdynamisch bereitstellen müßte. Um ein derartiges Gaserzeugungssystem, welches an sich aus dem Stand der Technik allgemein bekannt ist, hoch­ dynamisch auszugestalten, würden jedoch extreme Anfor­ derungen anfallen, welche in einem Gaserzeugungssystem nur mit sehr großem Aufwand an Bauteilen, Entwicklung und Kosten zu bewältigen sind.
Die Batterie des erfindungsgemäßen Systems in der er­ findungsgemäßen Art dieses System zu betreiben, kann diese hochdynamischen Anforderungen bei weitem einfa­ cher und kostengünstiger erfüllen, so daß das Gaser­ zeugungssystem vergleichsweise einfach und damit ko­ stensparender ausgebildet werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung er­ geben sich aus den restlichen Unteransprüchen sowie dem anhand der Zeichnungen nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiel.
Es zeigt:
Fig. 1 eine prinzipmäßige Darstellung eines beispiel­ haften Aufbaus des erfindungsgemäßen Brenn­ stoffzellensystems;
Fig. 2 eine detailliertere Prinzipdarstellung der Energiespeichereinrichtung des Brennstoffzel­ lensystems gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine prinzipmäßige Darstellung einer Betriebs­ stoffversorgung einer Anodenseite einer Brenn­ stoffzelle des Brennstoffzellensystems gemäß Fig. 1; und
Fig. 4 systematische Darstellung des Verlaufs der Sy­ stemspannung und des von der Brennstoffzelle stammenden Stroms in einem Spannungs-Zeit- bzw. Strom-Zeit-Diagramm.
Fig. 1 zeigt den grundlegenden prinzipmäßigen Aufbau eines Brennstoffzellensystems 1 gemäß der Erfindung. Das Brennstoffzellensystem 1 weist eine Brennstoffzel­ le 2 mit einem Anodenraum 2a und einem Kathodenraum 2b auf. Der Anodenraum 2a der Brennstoffzelle 2 ist dabei durch eine protonenleitende Membran 3 (PEM) von dem Kathodenraum 2b der Brennstoffzelle 2 getrennt. Grund­ sätzlich kann unter der Brennstoffzelle 2 selbstver­ ständlich nicht nur eine einzelne Zelle, sondern auch ein Brennstoffzellenstack verstanden werden. Neben der beispielhaft für das Ausführungsbeispiel gewählten PEM-Brennstoffzelle 2 sind selbstverständlich auch viele andere Typen von Brennstoffzellen 2 in Zusammen­ hang mit den hier beschriebenen Aufführungen denkbar, z. B. phosphorsaure Brennstoffzellen, Direkt-Methanol- Brennstoffzellen oder dergleichen.
Der Anodenraum 2a ist über eine Einrichtung 4a zur Versorgung der Brennstoffzelle 2 mit Betriebsstoffen, hier insbesondere einem Gaserzeugungssystem 4a, gekop­ pelt, durch welches der Anodenraum 2a der Brennstoff­ zelle 2 mit dem für ihn erforderlichen Betriebsstoff, bei einer PEM-Brennstoffzelle im allgemeinen Wasser­ stoff, versorgt werden kann.
Der Kathodenraum 2b der Brennstoffzelle 2 ist eben­ falls über eine Einrichtung zur Bereitstellung von Be­ triebsstoffen 4b, hier beispielsweise ein Luftversor­ gungssystem 4b, verbunden.
Außerdem sind im Bereich der Brennstoffzelle 2 elek­ trische Leitungen angeordnet, welche die von der Brennstoffzelle 2 erzeugte elektrische Leistung zu ei­ ner Energiespeichereinrichtung 5 leiten können. Die Energiespeichereinrichtung 5 setzt sich aus einer Bat­ terie 6 sowie einem Ladungszwischenspeicher 7 zusam­ men, wobei der Ladungszwischenspeicher 7 einen weitaus geringeren Innenwiderstand Ri,LZS aufweist als die Bat­ terie 6 (Ri,BAT).
Des weiteren ist an der Energiespeichereinrichtung 5 ein hier prinzipmäßig angedeuteter elektrischer Ver­ braucher 8 angeschlossen, welcher die von ihm benötig­ te elektrische Leistung aus dem Bereich der Energie­ speichereinrichtung 5 erhält.
Beim bevorzugten Einsatzfall des Brennstoffzellensy­ stems 1, nämlich insbesondere in einem Fahrzeug, kann der elektrische Verbraucher 8 aus dem gesamten elek­ trischen Bordnetz des Fahrzeugs sowie gegebenenfalls einem Antriebsaggregat des Fahrzeugs bestehen. Grund­ legend ist davon auszugehen, daß der elektrische Ver­ braucher 8 zumindest teilweise ein sehr dynamisches Verhalten hinsichtlich seiner elektrischen Leistungs­ aufnahme zeigt. So kann beispielsweise im Bordnetz ei­ nes Fahrzeugs durch ein schlagartiges Beschleunigen oder ein schlagartiges Zuschalten von leistungsinten­ siven Verbrauchern, wie Klimaaggregat, Funkgerät oder dergleichen, im Bereich von wenigen Sekundenbruchtei­ len eine sehr große elektrische Leistung für die elek­ trischen Verbraucher 8 erforderlich sein. Systembe­ dingt kann eine Brennstoffzelle 2 diesen hochdynami­ schen Anforderungen nicht nachkommen, insbesondere, wenn diese mit einem Gaserzeugungssystem 4a gekoppelt ist, welches ihr den für den Betrieb erforderlichen Betriebsstoff zur Verfügung stellt.
Da es nun extrem aufwendig und teuer ist, derartige Gaserzeugungssysteme 4a und die mit ihnen gekoppelten Brennstoffzellen 2 für hochdynamische Anforderungen auszulegen und aufzubauen, stellt der hier dargestell­ te Einsatz von einer Energiespeichereinrichtung 5 in Zusammenspiel mit der Brennstoffzelle 2 einen sehr günstigen Aufbau dar. Das Brennstoffzellensystem 1 kann in der hier dargestellten Art nämlich über die systembedingt hochdynamisch belastbare Batterie 6 den sehr hohen dynamischen Belastungen, welche insbesonde­ re beim Einsatz in einem Fahrzeug zu Wasser, zu Lande oder in der Luft auftreten können, gerecht werden.
Andererseits stellt sich systembedingt durch die sehr steife Kennlinie einer Batterie und die dagegen eher weiche Kennlinie einer Brennstoffzelle bei der direk­ ten Koppelung von Brennstoffzelle 2 und Batterie 6 ein Betriebspunkt ein, welcher die Brennstoffzelle entwe­ der sehr ungünstig belastet oder ihre Leistungsfähig­ keiten nur unzureichend ausnützt, und welcher anderer­ seits Ladeströme von der Brennstoffzelle 2 zur Batte­ rie bewirkt, welche sehr hoch sind. Aufgrund des im allgemeinen sehr hohen Innenwiderstands Ri,BAT der Bat­ terie 6 kommt es aufgrund der sehr hohen Ladeströme zu erheblichen Leistungsverlusten in der Batterie 6. Im ungünstigsten Fall kann die durch diese Leistungsver­ luste im Bereich des Innenwiderstands Ri,BAT der Batte­ rie 6 erzeugte Wärme sogar zu einer Zerstörung oder zumindest zu einer Beeinträchtigung der zu erwartenden Lebensdauer der Batterie 6 führen.
Das Brennstoffzellensystem 1 gemäß Fig. 1 weist des­ halb einen Schalter 9 auf, über welchen die Verbindung zwischen der Brennstoffzelle 2 und der Energiespei­ chereinrichtung 5 unterbrochen werden kann. Grundle­ gend ist dabei jede Art von Schalter denkbar, beson­ ders günstig ist es jedoch, einen Schalter 9 auf der Basis von Halbleiterbauelementen, beispielsweise MOSFET, einzusetzen, da diese von einem Steuergerät oder dergleichen über vergleichsweise geringe Schaltspannungen, schnell, einfach und annähernd ver­ lustfrei betätigt werden können.
In Fig. 2 ist eine etwas detailliertere aber immer noch prinzipiell zu verstehende Darstellung der Ener­ giespeichereinrichtung 5 erkennbar. Die Batterie 6 ist dabei zusammen mit ihrem Innenwiderstands Ri,BAT darge­ stellt. In der Batterie 6 ist ein Ladungszwischenspei­ cher 7, welcher hier prinzipmäßig als Kondensator an­ gedeutet wurde, in der Energiespeichereinrichtung 5 parallel zu der Batterie 6 geschaltet. Auch der La­ dungszwischenspeicher 7 wird in einem realen Aufbau einen hier dargestellten Innenwiderstand Ri,LZS aufwei­ sen. Um nun in dem Ladungszwischenspeicher 7 von der Brennstoffzelle 2 stammende Energie ohne große Verlu­ ste, auch bei sehr hohen Strömen, zwischenspeichern zu können, muß der Innenwiderstands Ri,LZS des Ladungszwi­ schenspeichers 7 deutlich kleiner sein als der Innen­ widerstand Ri,BAT der Batterie 6.
Weitere Anforderungen an den Ladungszwischenspeicher 7 sind grundsätzlich nicht zu stellen, so daß dieser beispielsweise als der hier dargestellte Kondensator, als Supercap oder auch als Spule ausgebildet sein kann.
Das Brennstoffzellensystem 1 mit dem Schalter 9 sowie der Energiespeichereinrichtung 5 läßt sich nun in be­ sonders günstiger Weise in der nachfolgend beschrieben Art betreiben:
Beispielhaft soll die Systemspannung U0 in dem System auf +/- 5 Volt genau geregelt werden. Sinkt die Sy­ stemspannung U0 unter eine Grenzspannung U1 = U0 -5 V, so schaltet sich die Brennstoffzelle 2 über ein Schließen des Schalters 9 an. Es fließt ein gewisser Strom I in den Bereich der Energiespeichereinrichtung 5. Aufgrund des vergleichsweise geringen Innenwider­ stands Ri,LZS des Ladungszwischenspeichers 7, hier des Kondensators 7, fließt der Strom zum größten Teil in den Kondensator. Erst wenn der Kondensator eine ent­ sprechende Ladung aufgenommen hat, wobei die Klemmen­ spannung weiter angestiegen ist, wird die Batterie zu­ nehmend geladen werden.
Nach dem Erreichen einer oberen Grenzspannung U2 = U0 + 5 V wird die Brennstoffzelle 2 über ein Öff­ nen des Schalters 9 wieder von der Energiespeicherein­ richtung 5 getrennt. Nach diesem Abschalten der Brenn­ stoffzelle 2 wird die Batterie 6 jedoch weiter aus dem Kondensator 7 geladen. Gleichzeitig können die Ver­ braucher 8 weiterhin mit der Spannung aus dem Bereich der Batterie 6 und des Kondensators 7 versorgt werden. Nach dem erneuten Unterschreiten der unteren Grenz­ spannung U1 schaltet sich dann die Brennstoffzelle 2 über ein Schließen des Schalters 9 wieder ein und der Regelkreislauf beginnt von Neuem.
Durch diese Anordnung kann erreicht werden, daß beim Laden der Batterie 6 der Ladestrom nicht direkt auf die Batterie 6 geleitet wird, was aufgrund des sehr hohen Stroms I und des vergleichsweise hohen Innenwi­ derstands Ri,BAT der Batterie 6 zu hohen Ladeverlusten mit einer sehr hohen Wärmeentwicklung führen würde. Der Kondensator 7 wirkt vielmehr als Zwischenspeicher für den Strom. Die Ladeverluste am Innenwiderstand Ri,BAT der Batterie 6 und dem Innenwiderstand Ri,LZS des Kondensators 7 lassen sich dadurch gravierend reduzie­ ren.
Außerdem kann dieses System, wie bereits mehrfach er­ wähnt, auf Lastsprünge in Bruchteilen von Sekunden reagieren, da die Batterie 6 im Vergleich zu der Brennstoffzelle 2 systembedingt eine weitaus höhere Dynamik erlaubt. Für kurzzeitige Leistungsanforderun­ gen, wie beispielsweise Spannungsspitzen, wenn ein großer Elektromotor anläuft, liegt die Systemleistung aufgrund des zusätzlichen Kondensators 7 teilweise so­ gar deutlich über der Leistung der Brennstoffzelle 2.
Solange ausreichend Betriebsstoff aus dem Gaserzeu­ gungssystem 4a und dem Luftversorgungssystem 4b zu der Brennstoffzelle 2 gefördert wird, kann das System eine Leistung abgeben, welche sich entsprechend aus der Summe der Leistung der Brennstoffzelle 2 und der Lei­ stung der Batterie 6 bzw. der Energiespeichereinrich­ tung 5 ergibt.
Sind im Bereich der Brennstoffzelle 2 oder in der Ver­ bindung zwischen dem Gaserzeugungssystem 4a und dem Anodenraum 2a der Brennstoffzelle 2 weitere Volumina angeordnet, welche in der Lage sind, Betriebsstoff zwischenzuspeichern, so kann außerdem bei ausgeschal­ tetem Gaserzeugungssystem 4a die Brennstoffzelle 2 für mehrere Sekunden weiterhin Leistung liefern. Selbst­ verständlich ist dies auch dann möglich, wenn kurzzei­ tig mehr Leistung gefordert wird als die Leistung, welche äquivalent zu einer Menge an Betriebsstoff ist, welche durch das Gaserzeugungssystem 4a zur Verfügung gestellt werden kann. Die zusätzlichen Speichervolumi­ na können dabei aus zusätzlichen Speichertanks, oder auch aus den Leitungslängen selbst bestehen.
Fig. 3 zeigt einen Aufbau der Verbindung zwischen dem Gaserzeugungsssytem 4a und dem Anodenraum 2a der Brennstoffzelle 2, welcher dies beispielhaft illu­ strieren soll. Hier ist über einen Bypass 10 ein Kreislauf gebildet, wobei der Anodenraum 2a Bestand­ teil dieses Kreislaufs ist. Der Betriebsstoff kann in diesem Kreislauf geführt werden, was einerseits der Speicherung des Betriebsstoffs und andererseits der Kühlung des Anodenraums 2a dienen kann. Um die für die Kreislaufführung erforderliche Energie bereitzustel­ len, ist gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 3 eine Gasstrahlpumpe 11, eine sogenannte "jetpump", einge­ setzt, welche den Kreislauf mit Hilfe der in dem Volu­ menstrom, welcher von dem Gaserzeugungssystem 4a zu dem Anodenraum 2a gefördert wird, enthaltenen kineti­ schen Energie betreibt.
Neben einer derartigen Lösung mit Bypass 10 sind selbstverständlich auch andere Möglichkeiten der Zwi­ schenspeicherung, beispielsweise in Speichertanks sich erweiterten Leitungsbereichen, bewußt groß gewählten Leitungslängen oder dergleichen denkbar.
In Fig. 4 ist in einem Diagramm der zeitliche Verlauf von Strom I und Spannung U in dem Brennstoffzellensy­ stem 1 dargestellt. Die dicke Linie kennzeichnet den Verlauf der Größen beim Aufladen der Batterie 6. Mit dünnen Linien dargestellt ist der Verlauf der Größen beim belasteten Brennstoffzellensystem 1. Es ist zu erkennen, daß durch eine Pulsweitenmodulation des Auf­ schaltens der Brennstoffzelle 2 auf das Brennstoffzel­ lensystem 1 die Systemspannung U0 lastunabhängig gere­ gelt werden kann. Zur weiteren Stabilisierung der Spannung kann dabei selbstverständlich die Frequenz der Pulsweitenmodulation erhöht werden.
Die Pulsweitenmodulation stellt dabei grundsätzlich eine Alternative zu dem reinen Schalten im Bereich des sich aus oberer Grenzspannung U1 und unterer Grenz­ spannung U2 bildenden Spannungsfensters bzw. Span­ nungsbereichs dar.
Die Pulsweitenmodulation läßt sich, wie bereits er­ wähnt, durch eine Änderung der Pulsweite beeinflussen. So kann beispielsweise bei steigender Systemspannung U0 die Pulsweite der Phasen, in welchen die Brenn­ stoffzelle 2 zum Brennstoffzellensystem 1 zugeschaltet ist, verkürzt werden. Vergleichbares gilt selbstver­ ständlich auch für die zuvor beschriebene Variante, wobei zwischen den Grenzspannungen U1, U2 geschaltet wird. Diese vorgegebenen minimalen und maximalen Sy­ stemspannungen können nämlich in Abhängigkeit des La­ dezustands der Batterie variiert werden, wobei das ge­ samte Spannungsfenster vergrößert, verkleinert oder beispielsweise bei steigendem Ladezustand der Batterie 6 insgesamt verschoben werden kann.
Die Systemspannung U0 in dem Brennstoffzellensystem 1 setzt grundsätzlich voraus, daß durch die Einrichtun­ gen 4a, 4b zur Bereitstellung der Betriebsstoffe immer eine ausreichende Menge an Betriebsstoffen für die er­ forderliche Leistung bereitgestellt werden kann. Um dies auch bei vergleichsweise kostengünstig und ein­ fach aufgebauten Einrichtungen 4a, 4b zur Bereitstel­ lung der Betriebsstoffe, welche damit prinzipbedingt, wie oben bereits erläutert, sehr undynamisch werden, sicherstellen zu können, kann über die Schaltzyklen des Schalters 9 eine Steuer- und Regelgröße für die Ansteuerung oder Regelung der Einrichtungen 4a, 4b zum Bereitstellen der Betriebsstoffe generiert werden.
So kann beispielsweise die Menge durch die Einrichtun­ gen 4a, 4b zur Bereitstellung der Betriebsstoffe be­ reitgestellten Betriebsstoffe, insbesondere die Menge an für den Anodenraum 2a der Brennstoffzelle 2 bereit­ gestelltem Wasserstoff in Abhängigkeit des Lastzu­ stands der Brennstoffzelle 2 und/oder einem Last- und Ladezustand der Energiespeichereinrichtung 5 gesteuert werden. Somit läßt sich sicherstellen, daß bereits im Vorfeld dafür gesorgt wird, daß ausreichend Betriebs­ stoffe zu der Brennstoffzelle 2 gelangen, ehe die Bat­ terie 6 nicht mehr in der Lage ist, die gewünschte Spannung aufgrund eines schlechten Ladezustands abzu­ geben.
Bei sinkendem Ladezustand der Batterie 6 oder bei steigendem Lastzustand in dem Brennstoffzellensystem 1 kann also die Menge an bereitgestelltem Betriebsstoff vorsorglich erhöht werden. Eine besonders günstige Größe, um diese Regelung durchzuführen, ist beispiels­ weise der mittlere Ladestrom, mit welchem die Batterie 6 von der Brennstoffzelle 2 geladen wird. In Abhängig­ keit dieses mittleren Ladestroms kann die auf der An­ odenseite 2a der Brennstoffzelle 2 zugeführte Menge an Betriebsstoff variiert werden.
Grundsätzlich ist natürlich auch der Umkehrschluß mög­ lich, so daß bei einem Signal, daß die Menge an Be­ triebsstoff zu sinken droht, beispielsweise weil Spei­ cher langsam leer werden, eine Rückmeldung an das Brennstoffzellensystem 1 erfolgt, so daß, insbesondere bei sinkender Menge an Betriebsstoffen auf der Anoden­ seite 2a der Brennstoffzelle 2, der mittlere Ladestrom vorsorglich reduziert werden kann.
Selbstverständlich läßt sich in das entsprechende Sy­ stem auch eine Art "Not-Aus"-Variante integrieren, so daß beim Unterschreiten eines vorgegebenen minimalen Ladestroms der Batterie 6 sowohl die Brennstoffzelle 2 als auch die Einrichtungen 4a, 4b zur Bereitstellung der Betriebsstoffe abgeschaltet werden, um einem Scha­ den der Systemkomponenten vorzubeugen.

Claims (22)

1. Brennstoffzellensystem mit Einrichtungen zum Be­ reitstellen der Betriebsstoffe für eine Brenn­ stoffzelle und mit einer elektrischen Energiespei­ chereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiespeichereinrichtung (5) eine Batterie (6) und einen Ladungszwischenspeicher (7) mit ge­ ringerem Innenwiderstand (Ri,LZS) als der Innenwi­ derstand (Ri,BAT) der Batterie (6) aufweist, wobei in der elektrischen Verbindung zwischen der Ener­ giespeichereinrichtung (5) und der Brennstoffzelle (2) ein Schalter (9) vorgesehen ist.
2. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (9) als elektrischer Schalter auf Ba­ sis von Halbleiterbauelementen ausgebildet ist.
3. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladungszwischenspeicher (7) als Kondensator ausgebildet ist.
4. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladungszwischenspeicher (7) als Supercap aus­ gebildet ist.
5. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladungszwischenspeicher (7) als Spule ausge­ bildet ist.
6. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bereitstellen der Betriebs­ stoffe für einen Kathodenraum (2b) der Brennstoff­ zelle (2) als Luftversorgungssystem (4b) und für einen Anodenraum (2a) der Brennstoffzelle (2) als Gaserzeugungssystem (4a) ausgebildet ist.
7. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Anodenraum (2a) und dem Gaserzeu­ gungssystem (4a) Speichervolumina zum Zwischen­ speichern von nicht verbrauchten Betriebsstoffen angeordnet sind.
8. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenraum (2a) der Brennstoffzelle (2) eine Bypassleitung (10) aufweist, über welche der Be­ triebsstoff im Kreislauf geführt ist.
9. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kreislauf eine Gasstrahlpumpe (11) angeord­ net ist, welche von dem vom Gaserzeugungssystem (4a) stammenden Betriebsstoff-Volumenstrom an­ treibbar ist.
10. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensy­ stems nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Laden der Energiespeichereinrichtung (5) eine Systemspannung (U0) des Brennstoffzellensystems (1) derart geregelt wird, daß durch ein Öffnen oder Schließen des Schalters (9) zwischen der Brennstoffzelle (2) und der Energiespeicherein­ richtung (5) die Systemspannung (U0) konstant in einem vorgegebenen Spannungsbereich gehalten wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß beim Unterschreiten einer vorgegebenen minimalen Systemspannung (U1) der Schalter (9) geschlossen wird und daß beim Überschreiten einer vorgegebenen maximalen Systemspannung (U2) der Schalter (9) ge­ öffnet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebenen minimalen und maximalen System­ spannungen (U1, U2) in Abhängigkeit eines Ladezu­ standes der Batterie (6) variiert werden.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Brennstoffzelle (2) und der Energiespeichereinrichtung (5) pulsweiten­ moduliert geschaltet wird, wobei die Pulsweite in Abhängigkeit der jeweils aktuellen Systemspannung (U) gesteuert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei steigender Systemspannung (U0) die Pulsweite der Phasen, in welchen die Brennstoffzelle (2) zum System zugeschaltet ist, verkürzt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß während der Zeiträume, in welchen der Schalter (9) geöffnet ist, die Batterie (6) von dem Ladungszwi­ schenspeicher (7) geladen wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltzyklen des Schalters (9) als Steuer- oder Regelgröße für die Ansteuerung oder Regelung der Einrichtungen (4a, 4b) zum Bereitstellen der Be­ triebsstoffe verwendet werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an durch die Einrichtungen (4a, 4b) zur Bereitstellung der Betriebsstoffe bereitgestellten Betriebsstoffen in Abhängigkeit von einem Lastzu­ stand der Brennstoffzelle (2) und/oder einem Last- und Ladezustand der Energiespeichereinrichtung (5) gesteuert wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß bei sinkendem Ladezustand der Batterie (6) oder bei steigendem Lastzustand im Brennstoffzellensy­ stem (1) die Menge an durch die Einrichtung (4a, 4b) zur Bereitstellung der Betriebsstoffe bereit­ gestellten Betriebsstoffen erhöht wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein mittlerer Ladestrom, mit welchem die Batterie (6) von der Brennstoffzelle (2) geladen wird, in Abhängigkeit der auf der Anodenseite (2a) der Brennstoffzelle (2) vorhandenen Menge an Betriebs­ stoff variiert wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß bei sinkender Menge an Betriebsstoff auf der An­ odenseite (2a) der Brennstoffzelle (2) der mittle­ re Ladestrom reduziert wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß beim Unterschreiten eines vorgegebenen minimalen Ladestroms der Batterie (6) die Brennstoffzelle (2) und die Einrichtungen (4a, 4b) zur Bereitstel­ lung der Betriebsstoffe abgeschaltet werden.
22. Verwendung des Brennstoffzellensystems nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einem Fahrzeug.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10240247A1 (de) * 2002-08-31 2004-03-18 Daimlerchrysler Ag Leistungsgeregelte Brennstoffzelle
FR2865069A1 (fr) * 2004-12-23 2005-07-15 Daimler Chrysler Ag Systeme de pile a combustible muni d'un empilement de cellules a combustible et d'au moins un dispositif d'accumulation d'energie electrique
US7514164B2 (en) 2004-01-08 2009-04-07 Daimler Ag Fuel cell system including a fuel cell stack and at least one electrical energy storage device
DE102008020418A1 (de) * 2008-04-24 2009-10-29 Howaldtswerke-Deutsche Werft Gmbh Verfahren zur Energieversorgung
US7862945B2 (en) 2004-03-04 2011-01-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system
US8071245B2 (en) 2003-12-05 2011-12-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hybrid fuel cell system
US8361666B2 (en) 2005-06-21 2013-01-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell apparatus, vehicle including the fuel cell apparatus, and power management method for a system equipped with fuel cell unit
DE102019110343A1 (de) * 2019-04-18 2020-10-22 e.Go REX GmbH Schaltungsanordnung für ein bordnetz eines elektrisch angetriebenen kraftfahrzeugs und verfahren zum betreiben einer solchen schaltungsanordnung

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3719229B2 (ja) * 2001-12-19 2005-11-24 トヨタ自動車株式会社 電源装置
DE10261418A1 (de) * 2002-12-30 2004-07-15 Daimlerchrysler Ag Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems
JP3700061B2 (ja) * 2003-02-19 2005-09-28 トヨタ自動車株式会社 電気自動車および性能設定方法
US7350604B2 (en) * 2004-03-04 2008-04-01 Ford Global Technologies, Llc Gaseous fuel system for automotive vehicle
DE102004023619A1 (de) * 2004-05-10 2005-12-01 Volkswagen Ag Elektrisches Energiesystem in einem Hybridfahrzeug
JP4353154B2 (ja) * 2005-08-04 2009-10-28 トヨタ自動車株式会社 燃料電池自動車
WO2007048112A2 (en) * 2005-10-19 2007-04-26 The Raymond Corporation Lift truck with hybrid power source
US7810319B2 (en) * 2006-02-14 2010-10-12 Ford Global Technologies, Llc Catalytic device with fuel cell portion and catalytic conversion portion
US20110189507A1 (en) * 2010-02-03 2011-08-04 International Battery, Inc. Extended energy storage unit
US8481203B2 (en) * 2010-02-03 2013-07-09 Bren-Tronies Batteries International, L.L.C. Integrated energy storage unit
DE102011083453A1 (de) * 2011-09-26 2013-03-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Betriebsverfahren eines elektrischen Energie-Systems eines Kraftfahrzeugs
DE102012018710A1 (de) 2012-09-21 2014-03-27 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems
CN107176053A (zh) * 2017-06-27 2017-09-19 南通百应能源有限公司 一种燃料电池大功率移动充电装置及充电车

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3808522A (en) * 1972-11-03 1974-04-30 Anderson Power Products Method of testing the capacity of a lead-acid battery
US4128700A (en) * 1977-11-26 1978-12-05 United Technologies Corp. Fuel cell power plant and method for operating the same
US4931947A (en) * 1983-09-29 1990-06-05 Engelhard Corporation Fuel cell/battery hybrid system having battery charge-level control
JPH0831328B2 (ja) * 1987-05-08 1996-03-27 富士電機株式会社 燃料電池発電装置
DE4427077C1 (de) 1994-07-30 1996-03-21 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung zum Ladungsaustausch zwischen einer Vielzahl von in Reine geschalteten Energiespeichern oder -wandlern
EP0782209A1 (de) 1995-12-29 1997-07-02 FINMECCANICA S.p.A. AZIENDA ANSALDO Versorgungsanordnung mit Brennstoffzellen und Pufferbatterie für energieautonome Fahrzeug mit elektrischem Antrieb
DE19810467C1 (de) 1998-03-11 1999-10-14 Daimler Chrysler Ag Hybrid-Antriebskonzept für Brennstoffzellen-Fahrzeuge
DE10020126A1 (de) * 2000-04-14 2001-10-25 Mannesmann Ag Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Spannungspulsen und zum Aufprägen der Spannungspulse auf eine Brennstoffzelle sowie Brennstoffzellensystem
DE10102243A1 (de) 2001-01-19 2002-10-17 Xcellsis Gmbh Vorrichtung zur Erzeugung und Verteilung von elektrischer Energie an Verbraucher in einem Fahrzeug

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10240247A1 (de) * 2002-08-31 2004-03-18 Daimlerchrysler Ag Leistungsgeregelte Brennstoffzelle
US8071245B2 (en) 2003-12-05 2011-12-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hybrid fuel cell system
US7514164B2 (en) 2004-01-08 2009-04-07 Daimler Ag Fuel cell system including a fuel cell stack and at least one electrical energy storage device
US7862945B2 (en) 2004-03-04 2011-01-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system
DE112005000439B4 (de) * 2004-03-04 2015-05-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Brennstoffzellensystem und Fahrzeug, welches mit demselben ausgerüstet ist
DE112005000439B8 (de) * 2004-03-04 2015-08-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Brennstoffzellensystem und Fahrzeug, welches mit demselben ausgerüstet ist
FR2865069A1 (fr) * 2004-12-23 2005-07-15 Daimler Chrysler Ag Systeme de pile a combustible muni d'un empilement de cellules a combustible et d'au moins un dispositif d'accumulation d'energie electrique
US8361666B2 (en) 2005-06-21 2013-01-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell apparatus, vehicle including the fuel cell apparatus, and power management method for a system equipped with fuel cell unit
DE112006001469B4 (de) * 2005-06-21 2014-05-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Brennstoffzellenvorrichtung, deren Verwendung und Leistungsverwaltungsverfahren für ein System, das mit einer Brennstoffzelleinheit ausgestattet ist
DE102008020418A1 (de) * 2008-04-24 2009-10-29 Howaldtswerke-Deutsche Werft Gmbh Verfahren zur Energieversorgung
DE102019110343A1 (de) * 2019-04-18 2020-10-22 e.Go REX GmbH Schaltungsanordnung für ein bordnetz eines elektrisch angetriebenen kraftfahrzeugs und verfahren zum betreiben einer solchen schaltungsanordnung

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Publication number Publication date
DE10125106B4 (de) 2006-06-14
US20020182454A1 (en) 2002-12-05
US6972159B2 (en) 2005-12-06

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