DE102007031070A1 - Adaptation circuit for a fuel cell system of a vehicle, drive system and method for operating a drive or the drive system - Google Patents
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Abstract
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anpassschaltung für ein Brennstoffzellensystem, ein Antriebssystem für ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welches eine wirtschaftliche Betriebsweise des Brennstoffzellensystems ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch eine Anpassschaltung (8) für ein Brennstoffzellensystem (2) eines Fahrzeugs (1) gelöst mit einer Eingangsschnittstelle (9) zum Anschluss einer Ausgangsspannung (US) einer Brennstoffzellenanordnung (6) des Brennstoffzellensystems (2), mit einer Antriebsausgangsschnittstelle (13) zur Versorgung eines Energiestrangs (3) für einen Antriebsmotor (5) mit einer Antriebsspannung (UA) und mit einer Versorgungsausgangsschnittstelle (10) zur Versorgung eines Versorgungsbusses (11) für Peripheriekomponenten (12) mit einer Versorgungsspannung (UV), wobei die Anpassschaltung (8) in einen Sonderbetriebszustand schaltbar ist, in dem die Versorgungsspannung (UV) betragsmäßig größer als die Antriebsspannung (UA) ausgebildet ist.The invention has for its object to provide a matching circuit for a fuel cell system, a drive system for a vehicle and a method for operating a drive system for a vehicle, which enables an economical operation of the fuel cell system. This object is achieved by an adaptation circuit (8) for a fuel cell system (2) of a vehicle (1) having an input interface (9) for connecting an output voltage (US) of a fuel cell arrangement (6) of the fuel cell system (2) to a drive output interface (13 ) for supplying a power train (3) for a drive motor (5) with a drive voltage (UA) and with a supply output interface (10) for supplying a supply bus (11) for peripheral components (12) with a supply voltage (UV), wherein the matching circuit ( 8) can be switched to a special operating state, in which the supply voltage (UV) is greater in magnitude than the drive voltage (UA) is formed.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anpassschaltung für ein Brennstoffzellensystem eines Fahrzeugs mit einer Eingangsschnittstelle zum Anschluss einer Ausgangsspannung einer Brennstoffzellenanordnung des Brennstoffzellensystems und mit einer Antriebsausgangsschnittstelle zur Versorgung eines Energiestrangs für einen Antriebsmotor mit einer Antriebsspannung. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Antriebssystem und ein Verfahren zum Betreiben des Antriebssystems.The The invention relates to a matching circuit for a fuel cell system a vehicle having an input interface for connecting an output voltage a fuel cell assembly of the fuel cell system and with a drive output interface for supplying a power line for a drive motor with a drive voltage. Further The invention relates to a corresponding drive system and a Method for operating the drive system.
Brennstoffzellensysteme setzen in einem elektro-chemischen Prozess einen Brennstoff, meist Wasserstoff, mit einem Oxidanten, meist Umgebungsluft, um und wandeln im Rahmen des Prozesses chemische Energie in elektrische Energie, die z. B. einem Fahrzeug als Antriebsenergie zur Verfügung gestellt wird. Neben der Versorgung des Fahrzeugs mit Antriebsenergie wird ein Teil der gewandelten Energie üblicherweise zur Eigenversorgung genutzt, so dass Peripheriekomponenten, wie zum Beispiel Kompressoren, Heizungen, Ventile oder dergleichen ebenfalls mit der durch das Brennstoffzellensystem erzeugte Energie versorgt werden.Fuel cell systems put in an electro-chemical process a fuel, usually hydrogen, with an oxidant, mostly ambient air, around and walk in the frame the process of chemical energy into electrical energy, the z. B. a vehicle provided as drive energy becomes. In addition to supplying the vehicle with drive power is a part of the converted energy usually for self-supply used so that peripheral components, such as compressors, Heaters, valves or the like also with by the Fuel cell system generated energy to be supplied.
Jedes Brennstoffzellensystem weist eine Mehrzahl, meist mehr als 100, Brennstoffzellen auf, die üblicherweise in Serie geschaltet sind, so dass eine durch die Mehrzahl der Brennstoffzellen gebildete Brennstoffzellenanordnung eine Ausgangsspannung von über 100 V bereitstellt. Die einzelnen Brennstoffzellen tragen zu dieser Ausgangsspannung jeweils mit einer Zellenspannung zwischen etwa 0,2 V und 0,7 V bei, wobei die Zellenspannung stark abhängig von dem Betriebszustand der Brennstoffzellen ist. Dies hat zur Folge, dass in Abhängigkeit des Betriebszustands der Brennstoffzellen auch die Ausgangsspannung der Brennstoffzellenanordnung stark schwankt. Um diese Schwankung zu kompensieren, sind Anpassschaltungen bekannt, welche die schwankende Ausgangsspannung der Brennstoffzellenanordnung wandeln, so dass eine Gleichspannung bereitgestellt wird, welche über eine minimal geforderte Betriebsspannung für den Antriebsmotor des Fahrzeugs und für einen Versorgungsbus für die Peripheriekomponenten liegt.each Fuel cell system has a plurality, usually more than 100, Fuel cells, which are usually connected in series are such that one formed by the plurality of fuel cells Fuel cell assembly an output voltage of about 100V provides. The individual fuel cells contribute to this Output voltage each with a cell voltage between about 0.2V and 0.7V at, with cell voltage strongly dependent from the operating state of the fuel cells. As a consequence, that depending on the operating condition of the fuel cells Also, the output voltage of the fuel cell assembly varies widely. To compensate for this variation, matching circuits are known, which the fluctuating output voltage of the fuel cell assembly convert, so that a DC voltage is provided, which over a minimum required operating voltage for the drive motor of the vehicle and for a supply bus for the peripheral components is located.
Beispielsweise
offenbart die Druckschrift
Die Druckschrift PAJ 20032003663 A (publication number), die wohl den nächst kommenden Stand der Technik bildet, zeigt ebenfalls eine Brennstoffzellenversorgungsvorrichtung mit einem DC/DC-Konverter, welcher von einer Steuereinrichtung angesteuert wird und der derart verschaltet ist, dass am Ausgang des DC/DC-Konverter ein vorbestimmter Ausgangswert anliegt.The Publication PAJ 20032003663 A (publication number), probably the Next state of the art forms, also shows a fuel cell supply device with a DC / DC converter, which is controlled by a control device and the like is connected at the output of the DC / DC converter, a predetermined Output value is present.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anpassschaltung für ein Brennstoffzellensystem, ein Antriebssystem für ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welches eine wirtschaftliche Betriebsweise des Brennstoffzellensystems ermöglicht.Of the Invention is based on the object, a matching circuit for a fuel cell system, a drive system for a Vehicle and a method for operating a drive system to propose for a vehicle which is an economic Operation of the fuel cell system allows.
Diese Aufgabe wird durch eine Anpassschaltung für ein Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einem Antriebssystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 sowie mit einem Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems für ein Fahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und/oder den Figuren.These The object is achieved by a matching circuit for a fuel cell system with the features of claim 1, a drive system for a vehicle with the features of claim 10 and with a Method for operating a drive system for a vehicle with a fuel cell system having the features of the claim 11 solved. Preferred or advantageous embodiments The invention will become apparent from the dependent claims, the following description and / or the figures.
Erfindungsgemäß wird eine Anpassschaltung bzw. eine Vorrichtung mit dieser Anpassschaltung vorgeschlagen, welche für ein Brennstoffzellensystem eines Fahrzeugs geeignet und/oder ausgebildet ist.According to the invention a matching circuit or a device with this matching circuit proposed which for a fuel cell system of a Vehicle is suitable and / or trained.
Eingangsseitig weist die Anpassschaltung eine Eingangsschnittstelle auf, welche zum Anschluss einer Brennstoffzellenanordnung des Brennstoffzellensystems ausgebildet, verschaltet und/oder verschaltbar ist, wobei im Betrieb des Brennstoffzellensystems eine Ausgangsspannung der Brennstoffzellenanordnung an der Eingangsschnittstelle anliegt. Die Brennstoffzellenanordnung umfasst vorzugsweise einen oder mehrere Brennstoffzellenstapel, jeweils mit mehreren Brennstoffzellen, die insbesondere mit Wasserstoff aus einem Tank oder von einem Reformator betrieben werden. Insbesondere ist die Ausgangsspannung der Brennstoffzellenanordnung als die gemeinsame Spannung aller Brennstoffzellen in dem Brennstoffzellensystem und/oder der Brennstoffzellenanordnung definiert.On the input side the matching circuit has an input interface which for connecting a fuel cell arrangement of the fuel cell system trained, interconnected and / or interconnected, wherein in operation the fuel cell system, an output voltage of the fuel cell assembly is present at the input interface. The fuel cell assembly preferably comprises one or more fuel cell stacks, each with multiple fuel cells, especially with hydrogen be operated from a tank or from a reformer. Especially is the output voltage of the fuel cell assembly as the common Voltage of all fuel cells in the fuel cell system and / or the fuel cell assembly defined.
Ausgangsseitig weist die Anpassschaltung eine Antriebsausgangsschnittstelle auf, welche zur Versorgung eines Energiestrangs für einen Antriebsmotor mit einer Antriebsspannung ausgebildet, verschaltet und/oder verschaltbar ist. Der Energiestrang endet vorzugsweise in einem DC/AC-Wandler, welcher die Antriebsspannung in eine Wechselspannung für den Antriebsmotor umwandelt.On the output side the matching circuit has a drive output interface, which supply a power train for a drive motor formed with a drive voltage, interconnected and / or interconnected is. The power train preferably ends in a DC / AC converter, which converts the drive voltage into an AC voltage for converts the drive motor.
Im Rahmen der Erfindung wird eine Versorgungsausgangsschnittstelle der Anpassschaltung vorgeschlagen, welche zur Versorgung eines Versorgungsbus für Peripheriekomponenten der Brennstoffzellenanordnung mit einer Versorgungsspannung ausgebildet, verschaltet und/oder verschaltbar ist. Der Versorgungsbus ist insbesondere als Hochspannungsbus, vorzugsweise mit einer Versorgungsspannung größer als 150 V, insbesondere größer als 170 V, im speziellen größer als 180 V, ausgebildet. Die Peripheriekomponenten der Brennstoffzellenanordnung dienen zur Versorgung der Brennstoffzellen mit den Betriebsstoffen, wie z. B. Brennstoff, Oxidant, Wasser, und/oder zur Sicherstellung von Betriebsbedingungen, wie z. B. Betriebsdruck oder Temperatur der Arbeitsgase oder Betriebsstoffe, und umfassen vorzugsweise eine beliebige Auswahl der nachfolgenden Einrichtungen: Kompressoren, Ventile, Entfeuchter, Befeuchter, Ventilatoren, etc.In the context of the invention, a supply output interface of the matching circuit proposed, which is designed to supply a supply bus for peripheral components of the fuel cell assembly with a supply voltage, interconnected and / or interconnected. The supply bus is designed in particular as a high-voltage bus, preferably with a supply voltage greater than 150 V, in particular greater than 170 V, in particular greater than 180 V. The peripheral components of the fuel cell assembly are used to supply the fuel cells with the operating materials, such. As fuel, oxidant, water, and / or to ensure operating conditions such. Operating pressure or temperature of the working gases or supplies, and preferably include any selection of the following devices: compressors, valves, dehumidifiers, humidifiers, fans, etc.
Die Anpassschaltung ist erfindungsgemäß in einen Sonderbetriebszustand schaltbar, in dem die Versorgungsspannung betragsmäßig größer als die Antriebsspannung ausgebildet ist.The Matching circuit is according to the invention in a special operating condition switchable, in which the supply voltage in terms of amount greater than the drive voltage is formed.
In diesem Sonderbetriebszustand wird der Energiestrang und der Versorgungsbus mit unterschiedlichen Spannungen versorgt, wobei die Spannungsdifferenz vorzugsweise über einen längeren Zeitraum von mindestens 5 Sekunden, vorzugsweise mindestens 30 Sekunden, insbesondere mindestens 2 Minuten erhalten bleibt und/oder größer als 5 V, vorzugsweise größer als 15 V, insbesondere größer als 25 V ausgebildet ist.In This special mode is the power line and the supply bus supplied with different voltages, the voltage difference preferably over a longer period of time at least 5 seconds, preferably at least 30 seconds, in particular maintained for at least 2 minutes and / or greater as 5 V, preferably greater than 15 V, in particular greater than 25 V is formed.
Eine Überlegung der Erfindung ist es, dass Sonderbetriebszustände des Brennstoffzellensystems auftreten können, in denen es wünschenswert ist, die Betriebsspannungen der Brennstoffzellen und somit die Ausgangsspannung der Brennstoffzellenanordnung gering zu halten. Beispielsweise tritt ein derartiger Sonderbetriebszustand bei einem Kalt- oder Gefrierstart eines Brennstoffzellensystems auf, während dem das Brennstoffzellensystem eine Temperatur deutlich unterhalb der normalen Betriebstemperatur aufweist. In diesem Sonderbetriebszustand stellt sich die Aufgabe, das Brennstoffzellensystem von der Temperatur unterhalb der normalen Betriebstemperatur, insbesondere unterhalb von 0°C, auf die normale Betriebstemperatur von z. B. 80°C zu bringen. Dies könnte dadurch erreicht werden, dass die Brennstoffzellen mit einer sehr geringen Betriebsspannung betrieben werden, da die abgegebene Wärme oder Verlustwärme der Brennstoffzellenanordnung umgekehrt proportional zu der Betriebsspannung der Brennstoffzellen bzw. der Ausgangsspannung der Brennstoffzellenanordnung ist. Üblicherweise wird bei diesem Vorgehen dann eine Anpassschaltung verwendet, um die Ausgangsspannung der Brennstoffzellenanordnung zu einer Spannung zu wandeln, deren minimale Amplitude durch die Anforderungen des Fahrzeugs bestimmt ist.A consideration The invention is that special operating conditions of the fuel cell system can occur where it is desirable the operating voltages of the fuel cells and thus the output voltage to keep the fuel cell assembly low. For example, occurs Such a special operating state at a cold or freeze start a fuel cell system during which the fuel cell system a temperature well below the normal operating temperature having. In this special operating state, the task arises the fuel cell system from the temperature below normal Operating temperature, in particular below 0 ° C, on the normal operating temperature of z. B. to bring 80 ° C. This could be achieved by the fuel cells be operated with a very low operating voltage, as the emitted heat or heat loss of the fuel cell assembly inversely proportional to the operating voltage of the fuel cells or the output voltage of the fuel cell assembly is. Usually In this procedure, then a matching circuit is used to the output voltage of the fuel cell assembly to a voltage whose minimum amplitude is due to the requirements of the Vehicle is determined.
Bei der Erfindung wurde dagegen erkannt, dass es nicht notwendig ist, die gesamte Antriebsenergie auf eine gemeinsame Spannung zu wandeln, sondern dass es vorteilhaft ist, die Versorgungsspannung für den Versorgungsbus und die Antriebsspannung für den Energiestrang unterschiedlich oder unabhängig voneinander an die Bedürfnisse der jeweilig zugeordneten Verbraucher anzupassen. Der Antriebsmotor ist nämlich in der Lage, insbesondere bei geringen Geschwindigkeiten, mit einer kleineren Antriebsspannung ein ausreichendes Drehmoment zu erzeugen.at On the other hand, the invention recognizes that it is not necessary to but to convert the entire drive energy to a common voltage that it is advantageous to supply the supply voltage for Supply bus and the drive voltage for the power train different or independently to the needs to adapt to the respective assigned consumer. The drive motor is capable, in particular at low speeds, of with a smaller drive voltage sufficient torque to create.
Somit wurde festgestellt, dass – auch bei geringer Ausgangsspannung der Brennstoffzellenanordnung – die Antriebsspannung nicht unbedingt mittels einer Anpassschaltung gegenüber der Ausgangsspannung erhöht werden muss. In dem Sonderbetriebszustand ist es folglich möglich, die Brennstoffzellenanordnung mit einer geringen Ausgangsspannung, zum Beispiel weniger als 50% oder 30% der maximalen Ausgangsspannung, zu betreiben und nur die Versorgungsspannung für die Peripheriekomponenten anzupassen, die Antriebsspannung jedoch auf dem Niveau der Ausgangsspannung zu belassen.Consequently it was found that - even at low output voltage the fuel cell assembly - the drive voltage is not necessarily by means of a matching circuit with respect to the output voltage must be increased. It is in the special mode consequently possible, the fuel cell assembly with a low output voltage, for example less than 50% or 30% of the maximum output voltage, operate and only the supply voltage for the peripheral components, the drive voltage However, to leave at the level of the output voltage.
Dies führt zu dem Vorteil, dass die Anpassschaltung für diesen Sonderbetriebszustand nur zur Anpassung der Spannung für einen Teil der Ausgangsleistung der Brennstoffzellenanordnung ausgelegt sein muss. Nachdem der Großteil der Ausgangsleistung der Brennstoffzellenanordnung in den Energiestrang geführt wird, kann die Anpassschaltung entsprechend klein und somit kostengünstig ausfallen. Die Anpassschaltung kann beispielsweise auf weniger als 40% vorzugsweise weniger als 25% insbesondere weniger als 10% der Maximalleistung der Brennstoffzellenanordnung ausgelegt sein.This leads to the advantage that the matching circuit for this special operating condition only for adjusting the voltage for designed a part of the output of the fuel cell assembly have to be. After the bulk of the output of the Fuel cell assembly out in the power train is, the matching circuit can be correspondingly small and therefore cost fail. The matching circuit may, for example, be less than 40% preferably less than 25%, in particular less than 10% of Maximum power of the fuel cell assembly to be designed.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Anpassschaltung so ausgebildet, dass in dem Sonderbetriebszustand die Antriebsspannung der Ausgangsspannung der Brennstoffzellenanordnung entspricht. Insbesondere entsprechen sich jeweils die zeitlich gemittelten oder geglätteten Amplituden. In diese r Ausführungsform ist vorzugsweise zwischen der Antriebsausgangsschnittstelle und der Eingangsschnittstelle bzw. zwischen dem Energiestrang und der Brennstoffzellenanordnung kein DC/DC-Wandler zwischengeschaltet, der eine Boost-Funktionalität aufweist.at a preferred embodiment of the invention is the Matching circuit designed so that in the special operating state the drive voltage of the output voltage of the fuel cell assembly equivalent. In particular, the time averaged correspond in each case or smoothed amplitudes. In this embodiment is preferably between the drive output interface and the input interface or between the power train and the Fuel cell arrangement no DC / DC converter interposed, which has a boost functionality.
Vorzugsweise ist in dem Sonderbetriebszustand vorgesehen, dass die Antriebsspannung und/oder die Ausgangsspannung ausreichend zur Versorgung des Antriebsmotors für einen Fahrbetrieb ausgebildet ist. Diese Bedingung erlaubt die Reduzierung der von einer einzelnen Brennstoffzelle erzeugten Spannung auf Werte von kleiner als 0,3 V, vorzugsweise kleiner als 0,2 V pro Zelle. Auf diese Weise ist es auch in dem Sonderbetriebszustand möglich, dass das Fahrzeug mit der Energie des Brennstoffzellensystems im Fahrbetrieb bewegt werden kann. Zumindest ist dadurch ein Notfahrbetrieb oder ein Betrieb mit eingeschränkter Leistung möglich.Preferably, it is provided in the special operating state that the drive voltage and / or the output voltage is sufficiently designed to supply the drive motor for a driving operation. This condition allows the reduction of the voltage generated by a single fuel cell to values less than 0.3 V, preferably less than 0.2 V per cell. In this way it is also possible in the special operating state that the vehicle can be moved while driving with the energy of the fuel cell system. At least an emergency or a limited power operation is possible thereby.
Bei einer konstruktiven Realisierung weist die Anpassschaltung ein Konvertermodul auf, welches zur Konvertierung der Ausgangsspannung in die Versorgungsspannung ausgebildet und/oder verschaltet ist. Bevorzugt ist das Konvertermodul als ein DC/DC-Wandler ausgebildet, welcher insbesondere als Gleichstromsteller, DC/DC-Steller und/oder getakteter Spannungssteller ausgebildet ist. Insbesondere ist das Konvertermodul als Boost-Konverter ausgebildet bzw. umfasst einen Boost-Konverter.at a constructive realization, the matching circuit has a converter module which is used to convert the output voltage into the supply voltage is formed and / or interconnected. The converter module is preferred formed as a DC / DC converter, which in particular as a DC chopper, DC / DC controller and / or clocked voltage controller is formed. In particular, the converter module is designed as a boost converter or includes a boost converter.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Konvertermodul ausschließlich dem Versorgungsbus zugeordnet, bzw. die Anpassschaltung weist nur das ausschließlich dem Versorgungsbus zugeordnete Konvertermodul auf.at A preferred embodiment is the converter module exclusively assigned to the supply bus, or the Matching circuit has only the exclusively assigned to the supply bus Converter module.
Insbesondere um eine Umschaltung von dem Sonderbetriebszustand in einen normalen Betriebszustand zu erlauben, ist das Konvertermodul vorzugsweise selbst überbrückend und/oder mit einem aktivierbaren Bypass zur Überbrückung des Konvertermoduls ausgebildet. Ein separater aktivierbarer Bypass wird vorzugsweise eingesetzt, wenn das Konvertermodul sich nicht selbst überbrückt, sobald die anliegende Ausgangsspannung größer als die geforderte Versorgungsspannung für den Versorgungsbus ist.Especially to switch from the special mode to a normal one To allow operating state, the converter module is preferred self-bridging and / or with an activatable Bypass formed for bridging the converter module. A separate activatable bypass is preferably used, if the converter module does not bridge itself, as soon as the applied output voltage increases as the required supply voltage for the supply bus is.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Anpassschaltung eine Steuervorrichtung auf, welche zur Aktivierung des Sonderbetriebszustands ausgebildet ist. Die Aktivierung des Sonderbetriebszustandes erfolgt insbesondere, sobald die Ausgangsspannung unter eine, insbesondere einstellbare minimale Versorgungsspannung für den Versorgungsbus fällt. Diese minimale Versorgungsspannung ist größer oder gleich der minimalen Spannungsanforderung der Peripheriekomponenten. Beispielsweise sind mindestens eine, einige oder alle der Peripheriekomponenten nur über der minimalen Spannungsanforderung betreibbar.at a preferred embodiment, the matching circuit a control device, which for activating the special operating state is trained. The activation of the special operating state takes place in particular, as soon as the output voltage falls below one, in particular adjustable minimum supply voltage for the supply bus falls. This minimum supply voltage is greater or equal to the minimum voltage requirement of the peripheral components. For example, at least one, some, or all of the peripheral components operable only over the minimum voltage requirement.
Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung ausgebildet, dass der Sonderbetriebszustand aktiviert wird, sobald ein Kalt- oder Gefrierstart des Brennstoffzellensystems bestimmt oder gemeldet ist. Ein Kalt- oder Gefrierstarts liegt insbesondere vor, wenn die Betriebstemperatur der Brennstoffzellen unter der normalen Betriebstemperatur, zum Beispiel 80°C liegen und im speziellen, wenn die Betriebstemperatur kleiner als 0°C ausgebildet ist.Preferably the control device is designed such that the special operating state is activated as soon as a cold or freeze start of the fuel cell system is determined or reported. A cold or freeze starts in particular before, when the operating temperature of the fuel cell is below normal Operating temperature, for example 80 ° C and in particular, when the operating temperature is less than 0 ° C is.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein Fahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem, welches erfindungsgemäß eine Anpassschaltung aufweist, wie sie zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Die Anpassschaltung ist bestimmungsgemäß mit der Brennstoffzellenanordnung, mit dem Energiestrang und mit dem Versorgungsbus verschaltet.One Another object of the invention relates to a drive system for a vehicle with a fuel cell system, which according to the invention a Matching circuit, as previously described or after one of the preceding claims. The matching circuit is intended with the fuel cell assembly, with the power line and connected to the supply bus.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems für ein Fahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem in einem Sonderbetriebszustand, insbesondere bei einem Kalt- oder Gefrierstart, wobei vorzugsweise die zuvor beschriebene Anpassschaltung und/oder das zuvor beschriebene Antriebssystem bzw. jeweils nach einem der vorhergehenden Ansprüche Verwendung findet.One Another object of the invention relates to a method of operation a drive system for a vehicle having a fuel cell system in a special operating condition, especially in a cold or Freezing start, wherein preferably the previously described matching circuit and / or the drive system described above or in each case according to one of previous claims is used.
In dem Sonderbetriebszustand ist die Betriebsspannung einer bzw. der Brennstoffzellenanordnung betragsmäßig kleiner als eine minimale vorgegebene Versorgungsspannung eines bzw. des Versorgungsbus für Peripheriekomponenten. Es wird ein Energiestrang für einen oder den Antriebsmotor mit der Ausgangsspannung der Brennstoffzellenanordnung als Antriebsspannung und der Versorgungsbus mit einer gewandelten Ausgangsspannung als Versorgungsspannung versorgt, wobei die gewandelte Ausgangsspannung betragsmäßig größer als die minimale Versorgungsspannung und/oder als die Antriebsspannung ausgebildet ist.In the special operating state is the operating voltage of one or Fuel cell arrangement in terms smaller in size as a minimum predetermined supply voltage of one or the supply bus for peripheral components. It becomes an energy strand for one or the drive motor with the output voltage of the fuel cell assembly as drive voltage and the supply bus with a converted Output voltage supplied as a supply voltage, wherein the converted Output voltage greater in magnitude as the minimum supply voltage and / or as the drive voltage is trained.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie den beigefügten Figuren. Dabei zeigt:Further Features, advantages and effects of the inventions emerge the following description of an embodiment the invention and the accompanying figures. Showing:
Einander entsprechende Komponenten sind in den beiden Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding components are in each of the two figures provide the same reference numerals.
Die
Das
Brennstoffzellensystem
Eine
Anpassschaltung
Ausgangsseitig
weist die Anpassschaltung
An
einer Antriebsausgangsschnittstelle
In
einem normalen Betriebszustand wird das Brennstoffzellensystem
In
Sonderbetriebszuständen, zum Beispiel während
eines Kalt- oder Gefrierstarts der Brennstoffzellenanordnung
Um
die Funktionsfähigkeit der Peripheriekomponenten
Die
Anpassschaltung
Die
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- BrennstoffzellensystemThe fuel cell system
- 33
- Energiestrangpower train
- 44
- DC/AC-WandlerDC / AC converter
- 55
- Antriebsmotordrive motor
- 66
- BrennstoffzellenanordnungA fuel cell assembly
- 77
- Brennstoffzellenfuel cells
- 88th
- Anpassschaltungmatching
- 99
- EingangsschnittstellenInput interfaces
- 1010
- VersorgungsausgangsschnittstellenSupply output interface
- 1111
- Versorgungsbussupply bus
- 1212
- Peripheriekomponentenperipherals
- 1313
- AntriebsausgangsschnittstelleDrive output interface
- 1414
- DC/DC-BoosterDC / DC Booster
- 1515
- Bypassbypass
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - US 642891881 [0004] - US 642891881 [0004]
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