DE102016116214A1 - Method for operating and ensuring a frost start capability of a fuel cell vehicle - Google Patents
Method for operating and ensuring a frost start capability of a fuel cell vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- DE102016116214A1 DE102016116214A1 DE102016116214.0A DE102016116214A DE102016116214A1 DE 102016116214 A1 DE102016116214 A1 DE 102016116214A1 DE 102016116214 A DE102016116214 A DE 102016116214A DE 102016116214 A1 DE102016116214 A1 DE 102016116214A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- fuel cell
- operating conditions
- frost
- cell assembly
- time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
- B60L1/003—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to auxiliary motors, e.g. for pumps, compressors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
- B60L58/31—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for starting of fuel cells
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
- B60L58/32—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load
- B60L58/34—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load by heating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
- H01M8/04328—Temperature; Ambient temperature of anode reactants at the inlet or inside the fuel cell
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04492—Humidity; Ambient humidity; Water content
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04701—Temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04828—Humidity; Water content
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/60—Navigation input
- B60L2240/66—Ambient conditions
- B60L2240/662—Temperature
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben und Sicherstellen einer Froststartfähigkeit eines Brennstoffzellenaggregats eines Brennstoffzellenfahrzeugs, wobei das Brennstoffzellenaggregat in einem Zeitraum unter vergleichsweise trockenen Betriebsbedingungen und in einem Zeitraum unter vergleichsweise feuchten Betriebsbedingungen betreibbar ist, wobei das Brennstoffzellenaggregat bei Feucht-Betriebsbedingungen einen effizienteren Betrieb ermöglicht, als bei Trocken-Betriebsbedingungen, wobei, wenn von einer vergleichsweise langen Fahrt des Brennstoffzellenfahrzeugs auszugehen ist, das Brennstoffzellenaggregat in einem Zeitraum während der Fahrt unter Feucht-Betriebsbedingungen betrieben wird, und das Brennstoffzellenaggregat für das Sicherstellen seiner Froststartfähigkeit in einem Zeitraum während und/oder zeitlich nach der Fahrt unter Trocken-Betriebsbedingungen betrieben wird.
Für das Sicherstellen der Froststartfähigkeit des Brennstoffzellenaggregats kann das Brennstoffzellenaggregat: zeitlich vor oder zeitlich direkt vor einem Beendigen der Fahrt; zeitlich nach dem Beendigen der Fahrt und zeitlich vor einem auf die Fahrt folgenden Kaltstart; und/oder zeitlich vor oder zeitlich direkt vor dem folgenden Kaltstart des Brennstoffzellenaggregats in einem Zeitraum unter Trocken-Betriebsbedingungen betrieben werden. The invention relates to a method for operating and ensuring a frost-start capability of a fuel cell assembly of a fuel cell vehicle, wherein the fuel cell assembly is operable in a period of time under relatively dry operating conditions and in a period of relatively humid operating conditions, wherein the fuel cell assembly enables more efficient operation under wet operating conditions in dry operating conditions wherein, assuming a comparatively long trip of the fuel cell vehicle, the fuel cell assembly is operated under wet operating conditions during a travel while underway, and the fuel cell assembly for ensuring its frost start capability during a period of time during and / or after the drive is operated under dry operating conditions.
For ensuring the frost-start capability of the fuel cell assembly, the fuel cell assembly may: timed before or in time just prior to quitting the ride; in time after the end of the journey and in time before a cold start following the journey; and / or operated in time prior to or immediately before the subsequent cold start of the fuel cell assembly in a period of time under dry operating conditions.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben und Sicherstellen einer Froststartfähigkeit eines Brennstoffzellenaggregats eines Brennstoffzellenfahrzeugs, wobei das Brennstoffzellenaggregat in einem Zeitraum unter vergleichsweise trockenen Betriebsbedingungen und in einem Zeitraum unter vergleichsweise feuchten Betriebsbedingungen betreibbar ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Steuereinheit, insbesondere ein Motorsteuergerät, und/oder ein Brennstoffzellenfahrzeug, wobei durch die Steuereinheit und/oder das Brennstoffzellenfahrzeug ein erfindungsgemäßes Betriebsverfahren durchführbar ist oder durchgeführt wird. The invention relates to a method for operating and ensuring a frost-start capability of a fuel cell assembly of a fuel cell vehicle, wherein the fuel cell assembly is operable in a period of time under comparatively dry operating conditions and in a period under relatively humid operating conditions. Furthermore, the invention relates to a control unit, in particular an engine control unit, and / or a fuel cell vehicle, wherein an operating method according to the invention can be carried out or carried out by the control unit and / or the fuel cell vehicle.
Eine Brennstoffzelle eines Brennstoffzellenaggregats eines Brennstoffzellensystems nutzt eine elektrochemische Umsetzung eines wasserstoffhaltigen (H, H2) Brennstoffs mit Sauerstoff (O, O2) zu Wasser zur Erzeugung elektrischer Energie. Hierfür enthält die Brennstoffzelle als eine Kernkomponente wenigstens eine sogenannte Membran-Elektroden-Einheit (englisch MEA, Membrane Electrode Assembly), welche ein Gefüge aus einer ionenleitenden beziehungsweise protonenleitenden Membran und beidseitig an der Membran angeordneten Elektroden, einer Anodenelektrode und einer Kathodenelektrode, ist. Zudem können Gasdiffusionslagen (GDL) beidseitig der Membran-Elektroden-Einheit an den der Membran abgewandten Seiten der Elektroden angeordnet sein. A fuel cell of a fuel cell assembly of a fuel cell system uses an electrochemical reaction of a hydrogen-containing (H, H 2 ) fuel with oxygen (O, O 2 ) to form water for generating electrical energy. For this purpose, the fuel cell contains as a core component at least one so-called membrane electrode assembly (MEA, Membrane Electrode Assembly), which is a structure of an ion-conducting or proton-conducting membrane and electrodes arranged on both sides of the membrane, an anode electrode and a cathode electrode. In addition, gas diffusion layers (GDL) can be arranged on both sides of the membrane-electrode assembly on the sides of the electrodes facing away from the membrane.
In der Regel ist die Brennstoffzelle mittels einer Vielzahl von in einem Stapel (englisch Stack) angeordneter Membran-Elektroden-Einheiten ausgebildet, wobei sich deren elektrische Leistungen in einem Betrieb der Brennstoffzelle addieren. Zwischen den einzelnen Membran-Elektroden-Einheiten sind meist Bipolarplatten, auch Flussfeldplatten oder Separatorplatten genannt, angeordnet, welche eine Versorgung der Membran-Elektroden-Einheiten, also einer Versorgung der Einzelzellen der Brennstoffzelle, mit den Betriebsmedien, den sogenannten Reaktanten, sicherstellen und üblicherweise auch einer Kühlung der Brennstoffzelle dienen. Zudem sorgen die Bipolarplatten für eine jeweilige elektrisch leitende Verbindung zu den jeweilig benachbarten Membran-Elektroden-Einheiten. In general, the fuel cell is formed by means of a plurality of arranged in a stack (English stack) membrane electrode assemblies, wherein add their electrical power in an operation of the fuel cell. Bipolar plates, also called flux field plates or separator plates, are usually arranged between the individual membrane electrode units, which supply and usually also supply the membrane electrode units, ie a supply of the individual cells of the fuel cell, with the operating media, the so-called reactants serve a cooling of the fuel cell. In addition, the bipolar plates provide for a respective electrically conductive connection to the respective adjacent membrane-electrode units.
In einem Betrieb der Einzelzellen der Brennstoffzelle (Einzelzelle: Membran-Elektroden-Einheit sowie ein zugehöriger Anodenraum begrenzt von einer Bipolarplatte und ein zugehöriger Kathodenraum begrenzt von einer zweiten Bipolarplatte) wird der Brennstoff, ein sogenanntes Anoden-Betriebsmedium, über ein anodenseitig offenes Flussfeld der Bipolarplatten den Anodenelektroden zugeführt, wo eine elektrochemische Oxidation von H2 zu 2H+ unter einer Abgabe von Elektronen (2e–) stattfindet (H2 => 2H+ + 2e–). Durch die Membranen beziehungsweise Elektrolyten der Membran-Elektroden-Einheiten hindurch, welche die betreffenden Reaktionsräume (Anodenraum-Kathodenraum-Paare der Einzelzellen) gasdicht voneinander trennen und elektrisch isolieren, erfolgt ein wassergebundener oder wasserfreier Transport der gebildeten Protonen (H+) von den Anodenelektroden ((zusammengesetzte) Anode der Brennstoffzelle) in den Anodenräumen der Einzelzellen zu den Kathodenelektroden ((zusammengesetzte) Kathode der Brennstoffzelle) in den Kathodenräumen der Einzelzellen. In an operation of the individual cells of the fuel cell (single cell: membrane electrode assembly and an associated anode space bounded by a bipolar plate and an associated cathode space bounded by a second bipolar plate), the fuel, a so-called anode operating medium, via an anode side open flow field of the bipolar plates supplied to the anode electrodes, where an electrochemical oxidation of H 2 to 2H + occurs with a release of electrons (2e - ) (H 2 => 2H + + 2e - ). Through the membranes or electrolytes of the membrane-electrode units, which gas-tightly separate and electrically isolate the respective reaction spaces (anode space-cathode space pairs of the individual cells), a water-bound or anhydrous transport of the protons (H + ) formed by the anode electrodes ( (composite) anode of the fuel cell) in the anode spaces of the single cells to the cathode electrodes ((composite) cathode of the fuel cell) in the cathode spaces of the single cells.
Die an der Anode bereitgestellten Elektronen werden über elektrische Leitungen und einen elektrischen Verbraucher (Elektrotraktionsmotor, Verdichter, Klimaanlage et cetera) der Kathode zugeleitet. Den Kathodenelektroden der Kathode wird über ein kathodenseitig offenes Flussfeld der Bipolarplatten ein sauerstoffhaltiges Kathoden-Betriebsmedium zugeführt, wobei eine elektrochemische Reduktion von O2 zu 2O2– unter einer Aufnahme von Elektronen stattfindet (½O2 + 2e– => O2–). Gleichzeitig reagieren die an den Kathodenelektroden gebildeten Sauerstoffanionen (O2–) mit den durch die Membranen beziehungsweise Elektrolyten hindurch transportierten Protonen unter einer Bildung von Wasser (O2– + 2H+ => H2O). The electrons provided at the anode are fed via electrical lines and an electrical load (electric traction motor, compressor, air conditioning et cetera) of the cathode. An oxygen-containing cathode operating medium is supplied to the cathode electrodes of the cathode via a cathode field open flow field of the bipolar plates, wherein an electrochemical reduction of O 2 to 2O 2- takes place under a recording of electrons (½O 2 + 2e - => O 2- ). At the same time, the oxygen anions (O 2- ) formed on the cathode electrodes react with the protons transported through the membranes or electrolytes to form water (O 2- + 2H + => H 2 O).
Ein Brennstoffzellenfahrzeug beschreibt ein Fahrzeug, welches zu einem großen Teil durch eine elektrische Energie einer Brennstoffzelle beziehungsweise eines Brennstoffzellenstapels eines Brennstoffzellenaggregats des Fahrzeugs betreibbar ist beziehungsweise betrieben wird. Optional kann ein Energiespeicher, insbesondere eine wiederaufladbare Batterie, das Brennstoffzellenaggregat unterstützen, um einen Elektro(-traktions-)motor des Fahrzeugs, welcher ein Drehmoment für einen Antrieb des Fahrzeugs generiert, und gegebenenfalls einen elektrischen Verbraucher mit elektrischer Energie zu versorgen. Mit zunehmender Serientauglichkeit der Brennstoffzellenfahrzeuge rücken allgemeine Fragen eines Komforts in einen Vordergrund. A fuel cell vehicle describes a vehicle, which is operated or operated to a large extent by an electrical energy of a fuel cell or a fuel cell stack of a fuel cell assembly of the vehicle. Optionally, an energy store, in particular a rechargeable battery, may assist the fuel cell assembly to provide an electrical (traction) motor of the vehicle which generates torque for propulsion of the vehicle and, optionally, an electrical consumer with electrical energy. With increasing mass production capability of the fuel cell vehicles, general issues of comfort are coming to the fore.
Im Brennstoffzellenaggregat wird ein Luftmassenstrom, welcher der Brennstoffzelle zugeführt wird, für die Reaktion durch einen Befeuchter befeuchtet. Ein Grund für die Befeuchtung des Luftmassenstroms ist unter anderem, dass ein Wirkungsgrad der Brennstoffzelle mit einer Feuchte einer Membran des Befeuchters, welche wiederum durch eine Eintrittsfeuchte des Luftmassenstroms beeinflusst wird, ansteigt. Ein feuchter Betrieb des Brennstoffzellenaggregats, bei welchem ein hoher Wirkungsgrad erreicht werden kann, ist jedoch nicht immer möglich, da das Brennstoffzellenaggregat bei feuchten beziehungsweise nassen Betriebsbedingungen nicht mehr froststartfähig ist. Hierzu muss der Brennstoffzellenstapel vergleichsweise trocken sein. In the fuel cell assembly, an air mass flow supplied to the fuel cell is humidified for reaction by a humidifier. One reason for the humidification of the air mass flow is, inter alia, that an efficiency of the fuel cell with a humidity of a membrane of the humidifier, which in turn is influenced by an inlet moisture of the air mass flow, increases. However, a wet operation of the fuel cell assembly, in which a high efficiency can be achieved, is not always possible because the fuel cell assembly is no longer frost startable in humid or wet operating conditions. For this purpose, the fuel cell stack must be relatively dry.
Da die Feuchte aus dem Brennstoffzellenstapel nur vergleichsweise langsam herausförderbar ist, ist ein feuchter Betrieb mit anschließender Trocknung des Brennstoffzellenstapels ohne eine weitere Information nicht möglich, ohne dafür zu viel elektrische Energie umzusetzen. Darüber hinaus tritt bei feuchten Betriebsbedingungen flüssiges Wasser an einem Kathodenaustritt auf, welches zu einer Erhöhung eines Kühlungsbedarfes führt (Kondensationsenthalpie). Daher wählt man bei Frostgefahr während einer Fahrt trockene Betriebsbedingungen für eine gesamte Betriebsdauer des Brennstoffzellenaggregats, mit dem Nachteil eines geringeren Wirkungsgrads des Brennstoffzellenaggregats Since the moisture from the fuel cell stack can be conveyed out only comparatively slowly, moist operation with subsequent drying of the fuel cell stack is not possible without further information, without converting too much electrical energy for this purpose. In addition, in wet operating conditions liquid water occurs at a cathode outlet, which leads to an increase in a cooling requirement (condensation enthalpy). Therefore, if there is a risk of frost during driving, dry operating conditions are selected for a total operating time of the fuel cell assembly, with the disadvantage of a lower efficiency of the fuel cell assembly
Die
Die
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben und Sicherstellen einer Froststartfähigkeit eines Brennstoffzellenaggregats eines Brennstoffzellenfahrzeugs anzugeben, welche einen Betrieb des Brennstoffzellenaggregats unter Frostgefahr auch bei feuchten beziehungsweise nassen Betriebsbedingungen zum Steigern einer Effizienz des Brennstoffzellenaggregats ermöglicht. Des Weiteren soll eine entsprechende Steuereinheit, insbesondere ein entsprechendes Motorsteuergerät, und/oder ein entsprechendes Brennstoffzellenfahrzeug angegeben werden. It is an object of the invention to provide a method for operating and ensuring a frost-start capability of a fuel cell assembly of a fuel cell vehicle, which enables operation of the fuel cell assembly under the risk of frost even in wet operating conditions for increasing fuel cell unit efficiency. Furthermore, a corresponding control unit, in particular a corresponding engine control unit, and / or a corresponding fuel cell vehicle should be specified.
Die Aufgabe der Erfindung ist durch ein Verfahren zum Betreiben und Sicherstellen einer Froststartfähigkeit eines Brennstoffzellenaggregats eines Brennstoffzellenfahrzeugs, wobei das Brennstoffzellenaggregat in einem Zeitraum unter vergleichsweise trockenen beziehungsweise nassen Betriebsbedingungen und in einem Zeitraum unter vergleichsweise feuchten Betriebsbedingungen betreibbar ist; und mittels einer Steuereinheit, insbesondere eines Motorsteuergeräts, und/oder eines Brennstoffzellenfahrzeugs; gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen, zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der folgenden Beschreibung. The object of the invention is a method for operating and ensuring a frost-start capability of a fuel cell assembly of a fuel cell vehicle, wherein the fuel cell assembly is operable in a period of time under comparatively dry or wet operating conditions and in a period under relatively humid operating conditions; and by means of a control unit, in particular an engine control unit, and / or a fuel cell vehicle; solved according to the independent claims. Advantageous developments, additional features and / or advantages of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht das Brennstoffzellenaggregat bei Feucht-/Nass-Betriebsbedingungen (nachfolgend ist nur noch die Rede von Feucht-Betriebsbedingungen, dieser Begriff soll jedoch den Begriff Nass-Betriebsbedingungen mitumfassen) einen effizienteren Betrieb als bei Trocken-Betriebsbedingungen, wobei, wenn von einer vergleichsweise langen Fahrt des Brennstoffzellenfahrzeugs auszugehen ist, das Brennstoffzellenaggregat in einem Zeitraum während der Fahrt unter Feucht-Betriebsbedingungen betrieben wird, und das Brennstoffzellenaggregat für das Sicherstellen seiner Froststartfähigkeit in einem Zeitraum während und/oder zeitlich nach der Fahrt unter Trocken-Betriebsbedingungen betrieben wird. Dies wird, bevorzugt falls möglich, für eine jede Fahrt individuell bestimmt. In the method according to the invention, the fuel cell assembly allows more efficient operation under wet / wet operating conditions (hereinafter only wet conditions, but this term is intended to encompass the term wet operating conditions) than when in dry operating conditions a comparatively long trip of the fuel cell vehicle is to be operated, the fuel cell assembly is operated in a period during the journey under wet operating conditions, and the fuel cell unit is operated for ensuring its frost start capability in a period during and / or after the trip under dry operating conditions. This is preferably determined, if possible, for each trip individually.
Unter der vergleichsweise langen Fahrt soll eine zeitlich vergleichsweise lange Fahrzeit und/oder räumlich vergleichsweise lange Fahrstrecke (Route) verstanden sein. Das Sicherstellen der Froststartfähigkeit des Brennstoffzellenaggregats soll natürlich einen auf die Fahrt zeitlich folgenden Kaltstart des Brennstoffzellenaggregats betreffen, wobei dieser Kaltstart mittelfristig (mehrere Stunden bis mehrere Tage) oder langfristig (viele Tage bis durchaus mehr als mehrere Wochen) nach einem Abstellen des Brennstoffzellenaggregats erfolgen kann. – Gemäß der Erfindung ergibt sich eine Erhöhung einer Effizienz (Wirkungsgrad) des Brennstoffzellenaggregats. The comparatively long journey should be understood to mean a travel time which is comparatively long in terms of time and / or a relatively long travel distance (route) in space. Ensuring the frost-start capability of the fuel cell unit should, of course, relate to a cold start of the fuel cell unit following the journey, whereby this cold start can take place in the medium term (several hours to several days) or long term (many days to well over several weeks) after the fuel cell unit has been switched off. - According to the invention results in an increase in efficiency (efficiency) of the fuel cell assembly.
In einer Ausführungsform wird für das Sicherstellen der Froststartfähigkeit des Brennstoffzellenaggregats, das Brennstoffzellenaggregat: zeitlich vor oder zeitlich direkt vor einem Beendigen der Fahrt; zeitlich nach dem Beendigen der Fahrt und zeitlich vor einem auf die Fahrt folgenden Kaltstart; und/oder zeitlich vor oder zeitlich direkt vor dem folgenden Kaltstart des Brennstoffzellenaggregats in einem Zeitraum unter Trocken-Betriebsbedingungen betrieben. In one embodiment, for ensuring the frost-start capability of the fuel cell assembly, the fuel cell assembly: timed before or in time just prior to quitting the ride; in time after the end of the journey and in time before a cold start following the journey; and / or operated in time prior to or immediately before the subsequent cold start of the fuel cell assembly in a period of time under dry operating conditions.
In einer Ausführungsform wird für das Sicherstellen der Froststartfähigkeit des Brennstoffzellenaggregats eine Frostinformation herangezogen, durch welche sich eine Aussage darüber treffen lässt, ob zeitlich bei und/oder nach dem Abstellen des Brennstoffzellenaggregats eine Temperatur zu erwarten ist, bei welcher das Brennstoffzellenaggregat wenigstens teilweise einfrieren kann. Eine solche Information ist zum Beispiel eine Temperatur, insbesondere eine Außentemperatur, eines Raumzeitbereichs, in welchem sich das Brennstoffzellenaggregat beziehungsweise das Brennstoffzellenfahrzeug nach seiner Fahrt befindet, während das Brennstoffzellenaggregat abgestellt ist. In one embodiment, frost information is used to ensure the frost-start capability of the fuel cell assembly, by which a statement can be made as to whether time at and / or after stopping the fuel cell Fuel cell unit is expected to have a temperature at which the fuel cell aggregate can at least partially freeze. Such information is, for example, a temperature, in particular an outside temperature, of a space-time range in which the fuel cell assembly or the fuel cell vehicle is located after it has been driven, while the fuel cell assembly is switched off.
In einer Ausführungsform wird für das Sicherstellen der Froststartfähigkeit des Brennstoffzellenaggregats auf die Temperatur, insbesondere eine Außentemperatur, als eine Frostinformation: aus einer aktuellen Jahreszeit, einem aktuellen Klima, einem aktuellen Wetter, einem aktuellen Datum, einer aktuellen Uhrzeit, einem aktuellen Ort, einer aktuellen Temperatur, einer prädizierten Temperatur, einem prädizierten Ort, einer prädizierten Uhrzeit, einem prädizierten Datum, einem prädizierten Wetter, einem prädizierten Klima und/oder einer kommenden Jahreszeit des Brennstoffzellenfahrzeugs geschlossen. In one embodiment, for ensuring the frost-start capability of the fuel cell assembly to the temperature, in particular an outside temperature, frost information: from a current season, a current climate, a current weather, a current date, a current time, a current location, a current Temperature, a predicted temperature, a predicted location, a predicted time, a predicated date, a predicted weather, a predicted climate and / or an upcoming season of the fuel cell vehicle closed.
Die Temperatur kann zum Beispiel: eine vom Brennstoffzellenfahrzeug gemessene, ermittelte und/oder berechnete Temperatur sein; eine vom Brennstoffzellenfahrzeug, zum Beispiel von einer kurzfristigen, mittelfristigen oder langfristigen Wetter- oder Klimavorhersage erhaltene Temperatur sein; und/oder eine von kurzfristigen, mittelfristigen oder langfristigen Wetterdaten et cetera ermittelte Temperatur sein; et cetera. Die Temperatur repräsentiert dabei insbesondere eine Außentemperatur, wobei die Temperatur gegebenenfalls prädiziert ist. The temperature may be, for example: a temperature measured, determined and / or calculated by the fuel cell vehicle; be a temperature obtained from the fuel cell vehicle, for example from a short-term, medium-term or long-term weather or climate forecast; and / or a temperature determined from short-term, medium-term or long-term weather data et cetera; et cetera. In this case, the temperature represents in particular an outside temperature, wherein the temperature is possibly predicted.
In einer Ausführungsform ist die Frostinformation und/oder Temperatur für das Sicherstellen der Froststartfähigkeit des Brennstoffzellenaggregats ein Maß für denjenigen Zeitpunkt/diejenige Zeitdauer: ab welchem/mit welcher das Brennstoffzellenaggregat während der Fahrt bei Feucht-Betriebsbedingungen betrieben wird; ab welchem/ab welcher das Brennstoffzellenaggregat während der Fahrt nicht mehr bei Feucht-Betriebsbedingungen betrieben wird; ab welchem/mit welcher das Brennstoffzellenaggregat während der Fahrt bei Trocken-Betriebsbedingungen betrieben wird; ab welchem/ab welcher das Brennstoffzellenaggregat während der Fahrt nicht mehr bei Trocken-Betriebsbedingungen betrieben wird; in welcher/mit welcher das Brennstoffzellenaggregat zeitlich nach der Fahrt bei Trocken-Betriebsbedingungen betrieben wird; und/oder in welchem/ab welcher das Brennstoffzellenaggregat selbständig startet und bei Trocken-Betriebsbedingungen betrieben wird oder ohne Stapelbetrieb getrocknet wird. – Die Temperatur, auch bei höheren Temperaturen, ist im Allgemeinen eine Einflussgröße. So ist es wegen einer Kühlung bevorzugt, Trocken-Betriebsbedingungen zu wählen, wenn die Außentemperatur vergleichsweise hoch ist. In one embodiment, the frost information and / or temperature for ensuring the frost-start capability of the fuel cell assembly is a measure of the time / time: from which fuel cell assembly is operated while operating at wet operating conditions; from which / on which the fuel cell unit is no longer operated at wet operating conditions while driving; from which fuel cell unit is operated while driving in dry operating conditions; from which / on which the fuel cell unit is no longer operated in dry operating conditions while driving; in which the fuel cell unit is operated after the trip in dry operating conditions; and / or in which / from which the fuel cell assembly starts autonomously and is operated under dry operating conditions or is dried without batch operation. - The temperature, even at higher temperatures, is generally an influencing factor. Thus, because of cooling, it is preferable to select dry operating conditions when the outside temperature is comparatively high.
In einer Ausführungsform erfolgt ein Ermitteln der vergleichsweise langen Fahrt (Fahrzeit und/oder Fahrstrecke (Route)) des Brennstoffzellenfahrzeugs: durch eine Eingabe (Fahrziel, Fahrstrecke, abgeschätzte Dauer et cetera) in ein dafür eingerichtetes Gerät oder eine dafür eingerichtete Einrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs; durch eine Eingabe in ein Navigationsgerät (Brennstoffzellenfahrzeug, Smartphone, externes Navigationsgerät et cetera); und/oder aufgrund durch das Brennstoffzellenfahrzeug gelernter Parameter. In one embodiment, the comparatively long journey (travel time and / or travel distance (route)) of the fuel cell vehicle is determined by an input (destination, route, estimated duration et cetera) into a device or a device of the fuel cell vehicle set up for this purpose; by an input to a navigation device (fuel cell vehicle, smartphone, external navigation device et cetera); and / or due to parameters learned by the fuel cell vehicle.
In einer Ausführungsform wird das Brennstoffzellenaggregat zeitlich vor einem Erreichen seines Fahrziels zum Sicherstellen der Froststartfähigkeit des Brennstoffzellenaggregats bei Trocken-Betriebsbedingungen betrieben; oder das Brennstoffzellenaggregat wird zeitlich hauptsächlich oder im Wesentlichen bis zum Erreichen seines Fahrziels bei Feucht-Betriebsbedingungen betrieben, falls es eine Temperatur und/oder die Frostinformation ermöglicht. In one embodiment, the fuel cell assembly is operated in time prior to reaching its destination for ensuring the frost-start capability of the fuel cell assembly under dry operating conditions; or the fuel cell aggregate is operated primarily or substantially until it reaches its destination at wet operating conditions, if it allows temperature and / or frost information.
Ein Sicherstellen der Froststartfähigkeit erfolgt über die Frostinformation beziehungsweise über die Temperatur, insbesondere die Außentemperatur. Bei Vorliegen einer solchen (positiven) Frostinformation beziehungsweise einer solchen gegebenenfalls prädizierten (gegebenenfalls negativen) Temperatur (als zum Beispiel positive Frostinformation), liegt eine gewisse/hohe Wahrscheinlichkeit für Frost in der Umgebung des Brennstoffzellenfahrzeugs vor. Das Brennstoffzellenaggregat braucht für einen erneuten Kaltstart daher einen bis zu einem gewissen Grad getrockneten Brennstoffzellenstapel. Ensuring the Froststartfähigkeit via the frost information or on the temperature, in particular the outside temperature. In the presence of such (positive) frost information or such optionally predicted (possibly negative) temperature (as, for example, positive frost information), there is a certain / high probability of frost in the environment of the fuel cell vehicle. The fuel cell assembly therefore needs a fuel cell stack that has been dried to some extent for a renewed cold start.
In einer Ausführungsform wird bei einem vorzeitigen Ende oder einer Unterbrechung der Fahrt zum Sicherstellen der Froststartfähigkeit des Brennstoffzellenaggregats: ein Abschalten des Brennstoffzellenaggregats zeitlich verlängert; es erfolgt ein Anschalten des Brennstoffzellenaggregats zeitlich verlängert oder verfrüht; oder das Brennstoffzellenaggregat wird während einer Stilllegungsphase angeschaltet; wobei das Brennstoffzellenaggregat jeweils bei Trocken-Betriebsbedingungen betreibbar ist oder betrieben wird, wobei der Brennstoffzellenstapel nicht zwangsläufig in Betrieb ist. In one embodiment, upon premature termination or interruption of travel to ensure the frost-start capability of the fuel cell assembly: shutdown of the fuel cell assembly is extended in time; there is a turn on the fuel cell assembly time extended or premature; or the fuel cell aggregate is during a Shutdown phase switched on; wherein the fuel cell assembly is operable or operated at dry operating conditions, wherein the fuel cell stack is not necessarily in operation.
In einer Ausführungsform wird bei einem vorzeitigen Ende oder einer Unterbrechung der Fahrt: bei Frost oder einem kurzfristig zu erwartendem Frost, ein Abschalten des Brennstoffzellenaggregats zeitlich verlängert; oder bei keinem zu erwartendem Frost, erfolgt ein Anschalten des Brennstoffzellenaggregats zeitlich verlängert oder verfrüht, oder das Brennstoffzellenaggregat wird während einer Stilllegungsphase angeschaltet; wobei das Brennstoffzellenaggregat bei Trocken-Betriebsbedingungen betreibbar ist oder betrieben wird. In one embodiment, in the event of premature termination or interruption of travel: in the event of frost or frost to be expected at short notice, switching off the fuel cell assembly is prolonged in time; or in the case of no expected frost, the fuel cell unit is switched on in a time-prolonged or premature manner, or the fuel cell unit is switched on during a decommissioning phase; wherein the fuel cell assembly is operable or operated under dry operating conditions.
Eine Zeitdauer zum Betreiben des Brennstoffzellenaggregats bei Trocken-Betriebsbedingungen entspricht hauptsächlich oder im Wesentlichen derjenigen Zeitdauer, bis ein Brennstoffzellenstapel des Brennstoffzellenaggregats hauptsächlich oder im Wesentlichen für einen Froststart getrocknet ist. In Ausführungsformen des Betriebsverfahrens sind durch eine Aufzählung ein Aufzählungspunkt, eine beliebige Mehrzahl von Aufzählungspunkten oder alle Aufzählungspunkte realisierbar. In Ausführungsformen der Erfindung wird das Betriebsverfahren lediglich bei einer bestimmten Wahrscheinlichkeit für Frost durchgeführt. Besteht diese Wahrscheinlichkeit nicht (Sommer et cetera), so kann das Betriebsverfahren obsolet sein. A period of time for operating the fuel cell assembly at dry operating conditions is substantially or substantially the same as a time until a fuel cell stack of the fuel cell assembly is mainly or substantially dried for a frost start. In embodiments of the method of operation, an enumeration point, an arbitrary plurality of enumeration points or all enumeration points can be realized by an enumeration. In embodiments of the invention, the method of operation is performed only at a certain probability for frost. If this probability does not exist (Sommer et cetera), the operating procedure can be obsolete.
Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische und nicht maßstabsgetreue Zeichnung näher erläutert. Abschnitte, Elemente, Bauteile, Einheiten, Schemata und/oder Komponenten, welche eine identische, univoke oder analoge Ausbildung und/oder Funktion besitzen, sind in der Figurenbeschreibung (siehe unten), der Bezugszeichenliste, den Patentansprüchen und in den Figuren der Zeichnung mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Eine mögliche, in der Beschreibung (Erfindungsbeschreibung (siehe oben), Figurenbeschreibung) nicht erläuterte, in der Zeichnung nicht dargestellte und/oder nicht abschließende Alternative, eine statische und/oder kinematische Umkehrung, eine Kombination et cetera zu den Ausführungsbeispielen der Erfindung beziehungsweise einer Komponente, einem Schema, einer Einheit, einem Bauteil, einem Element oder einem Abschnitt davon, kann ferner der Bezugszeichenliste entnommen werden. The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments with reference to the attached schematic and not to scale drawing. Sections, elements, components, units, schemes and / or components that have identical, univocal or analogous training and / or function are in the description of the figures (see below), the list of reference numerals, the patent claims and in the figures of the drawing with the same Reference number marked. A possible, in the description (description of the invention (see above), figure description) not explained, not shown in the drawing and / or not final alternative, a static and / or kinematic reversal, a combination et cetera to the embodiments of the invention or a component , a scheme, a unit, a component, an element or a portion thereof, the list of reference numerals can be further removed.
Bei der Erfindung kann ein Merkmal (Einheit, Komponente, Abschnitt, Element, Bauteil, Funktion et cetera) positiv, das heißt vorhanden, oder negativ, das heißt abwesend, ausgestaltet sein, wobei ein negatives Merkmal als Merkmal nicht explizit erläutert ist, wenn nicht Wert darauf gelegt ist, dass es abwesend ist. Ein Merkmal dieser Spezifikation kann nicht nur in einer angegebenen Art und/oder Weise, sondern auch in einer anderen Art und/oder Weise angewendet sein (Isolierung, Zusammenfassung, Ersetzung, Hinzufügung, Alleinstellung, Weglassung et cetera). Insbesondere ist es möglich, anhand eines Bezugszeichens und einem diesen zugeordneten Merkmal, beziehungsweise vice versa, in der Beschreibung, der Bezugszeichenliste, den Patentansprüchen und/oder der Zeichnung, ein Merkmal in den Patentansprüchen und/oder der Beschreibung zu ersetzen, hinzuzufügen oder wegzulassen. Darüber hinaus kann dadurch ein Merkmal in einem Patentanspruch ausgelegt und/oder näher spezifiziert werden. In the invention, a feature (unit, component, section, element, component, function, etc.) may be positively, that is, present, or negative, that is, absent, with a negative feature not explicitly explained as a feature, if not It is important that it is absent. A feature of this specification may be applied not only in a specified manner and / or manner, but also in a different manner and / or manner (isolation, summary, substitution, addition, isolation, et cetera). In particular, it is possible to replace, add or omit a feature in the claims and / or the description based on a reference numeral and a feature assigned thereto, or vice versa, in the description, the list of reference numerals, the patent claims and / or the drawing. In addition, a feature in a claim can be interpreted and / or specified in more detail.
Die Merkmale dieser Spezifikation sind (angesichts des (meist unbekannten) Stands der Technik) auch als optionale Merkmale interpretierbar; das heißt jedes Merkmal kann als ein fakultatives, arbiträres oder bevorzugtes, also als ein nicht verbindliches, Merkmal aufgefasst werden. So ist eine Herauslösung eines Merkmals, gegebenenfalls inklusive seiner Peripherie, aus einem Ausführungsbeispiel möglich, wobei dieses Merkmal dann auf einen verallgemeinerten Erfindungsgedanken übertragbar ist. Das Fehlen eines Merkmals (negatives Merkmal) in einem Ausführungsbeispiel zeigt, dass das Merkmal in Bezug auf die Erfindung optional ist. Ferner ist bei einem Artbegriff für ein Merkmal auch ein Gattungsbegriff für das Merkmal mitlesbar (gegebenenfalls weitere hierarchische Gliederung in Untergattung, Sektion et cetera), wodurch, zum Beispiel unter Beachtung von Gleichwirkung und/oder Gleichwertigkeit, eine Verallgemeinerung eines oder diesen Merkmals möglich ist. – In den lediglich beispielhaften Figuren zeigen: The features of this specification are also interpretable as optional features (given the (mostly unknown) state of the art); that is, each feature can be considered as an optional, arbitrary, or preferred, that is, as a non-binding, feature. Thus, a detachment of a feature, possibly including its periphery, from an embodiment possible, this feature is then transferable to a generalized inventive concept. The absence of a feature (negative feature) in one embodiment demonstrates that the feature is optional with respect to the invention. Furthermore, in the case of a type term for a feature, a generic term for the feature is also readable (possibly further hierarchical structure into subgenus, section et cetera), whereby, for example, taking into account equality and / or equivalence, a generalization of one or this feature is possible. - In the merely exemplary figures show:
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen von Verfahren zum Betreiben und Sicherstellen einer Froststartfähigkeit eines Brennstoffzellenaggregats
In der Zeichnung sind nur diejenigen Abschnitte des Brennstoffzellenaggregats
Die
Das Brennstoffzellenaggregat
Die Anodenräume
Ein Gefüge aus einer Membran und den dazugehörigen Elektroden wird auch als Membran-Elektroden-Einheit
Zwischen einer Bipolarplatte
Zur Versorgung der Brennstoffzelle
Die Anodenversorgung
Darüber hinaus weist die Anodenversorgung
Die Kathodenversorgung
Für eine Förderung und Verdichtung des Kathoden-Betriebsmediums
Bevorzugt ist der Kathodenverdichter
Die Kathodenversorgung
Sämtliche Stellmittel
Das Brennstoffzellenaggregat
Verschiedene weitere Einzelheiten des Brennstoffzellensystems beziehungsweise des Brennstoffzellenaggregats
Des Weiteren kann am/im Anoden-Abgaspfad
Das Brennstoffzellenaggregat
Es ist ein Ziel der Erfindung, Betriebsbedingungen des Brennstoffzellenaggregats
Die Parameter, in deren Abhängigkeit die Betriebsbedingungen insbesondere angepasst werden sollen, sind zum Beispiel die folgenden. Eine Streckenlänge und/oder eine Zeitdauer, auch als Fahrt bezeichnet, einer mit dem Brennstoffzellenfahrzeug zu fahrenden Route, welche durch eine Eingabe in ein dafür eingerichtetes Gerät (Einrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs, Navigationsgerät, Smartphone et cetera) und/oder aufgrund durch das Brennstoffzellenfahrzeug gelernter Parameter bestimmt wird. Eine Frostinformation, durch welche sich eine Aussage darüber treffen lässt, ob eine Temperatur, insbesondere eine Außentemperatur beziehungsweise Umgebungstemperatur, zu erwarten ist, bei welcher das Brennstoffzellenaggregat wenigstens teilweise einfrieren kann. Sowie gegebenenfalls wenigstens eines Wetterdatums beziehungsweise von Wetterdaten entlang einer Route des Brennstoffzellenfahrzeugs (Jahreszeit, Klima, Wetter, Kalenderdatum, Uhrzeit, Ort, Temperatur; aktuell und/oder aufgrund einer Vorhersage). The parameters to which the operating conditions are particularly intended to be adjusted are, for example, the following. A route length and / or a period of time, also referred to as travel, a route to be traveled with the fuel cell vehicle, which by an input in a device set up for it (device of the fuel cell vehicle, navigation device, smartphone et cetera) and / or due to parameters learned by the fuel cell vehicle is determined. A frost information, by means of which a statement can be made as to whether a temperature, in particular an outside temperature or ambient temperature, is to be expected, at which the fuel cell aggregate can at least partially freeze. And possibly at least one weather datum or weather data along a route of the fuel cell vehicle (season, climate, weather, calendar date, time, location, temperature, current and / or due to a prediction).
Wie in
Die Bezeichnungen A bis L für die
Gemäß der Erfindung, siehe die
Entspricht (nur
Die Bezeichnungen M und N für die
Bei einem vorzeitigen Ende oder einem Stopp des Brennstoffzellenfahrzeugs, siehe die
Wenn zum Beispiel, siehe
Sollte während des Betriebs mit erhöhter relativer Kathodeneintrittsfeuchte (Luftmassenstrom
Eine Entscheidung, welche Prozedur verlängert werden soll, kann von Wetterdaten beziehungsweise einer Wettervorhersage abhängig gemacht werden (siehe
Darüber hinaus sollte(n) die Außentemperatur(en) für eine Kühlung der Brennstoffzelle
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Brennstoffzellenaggregat des Brennstoffzellensystems Fuel cell aggregate of the fuel cell system
- 2 2
- Umgebung, Luft Environment, air
- 3 3
- Fluid, Betriebsmedium, Reaktant, insbesondere Anoden-Betriebsmedium, eigentlicher Brennstoff, bevorzugt Wasserstoff oder wasserstoffhaltiges Gasgemisch, hinströmend Fluid, operating medium, reactant, in particular anode operating medium, actual fuel, preferably hydrogen or hydrogen-containing gas mixture, inflowing
- 4 4
- Fluid, Abgas gegebenenfalls inklusive flüssiges Wasser, insbesondere Anoden-Abgas, abströmend Fluid, exhaust possibly including liquid water, in particular anode exhaust, outflowing
- 5 5
- Fluid, Betriebsmedium, Reaktant, insbesondere Kathoden-Betriebsmedium, bevorzugt (Umgebungs-)Luft, hinströmend Fluid, operating medium, reactant, in particular cathode operating medium, preferably (ambient) air, flowing
- 6 6
- Fluid, Abgas gegebenenfalls inklusive flüssiges Wasser, insbesondere Kathoden-Abgas, bevorzugt Abluft, abströmend Fluid, exhaust gas optionally including liquid water, in particular cathode exhaust gas, preferably exhaust air, outflowing
- 7 7
- Fluid, Kühlmedium, Kühlwasser (Wasser, Wasser-Alkohol-Gemisch, Wasser-Ethylenglykol-Gemisch), hinströmend Fluid, cooling medium, cooling water (water, water-alcohol mixture, water-ethylene glycol mixture), inflowing
- 8 8th
- Fluid, Kühlmedium, Kühlwasser, abströmend Fluid, cooling medium, cooling water, outflowing
- 10 10
-
Brennstoffzelle des Brennstoffzellenaggregats
1 beziehungsweise des BrennstoffzellensystemsFuel cell of thefuel cell unit 1 or the fuel cell system - 11 11
-
Einzelzelle mit einer Anodenelektrode der Anode der Brennstoffzelle
10 und einer Kathodenelektrode der Kathode der Brennstoffzelle10 , Einzel-Brennstoffzelle Single cell with an anode electrode of the anode of thefuel cell 10 and a cathode electrode of the cathode of thefuel cell 10 , Single fuel cell - 12 12
-
Anodenraum einer Einzelzelle
11 Anode compartment of asingle cell 11 - 13 13
-
Kathodenraum einer Einzelzelle
11 Cathode space of asingle cell 11 - 14 14
- Membran-Elektroden-Einheit mit bevorzugt einer Polymerelektrolyt-Membran sowie einer Anodenelektrode und einer Kathodenelektrode und gegebenenfalls jeweils einem Träger dafür Membrane electrode unit with preferably a polymer electrolyte membrane and an anode electrode and a cathode electrode and optionally in each case a carrier therefor
- 15 15
- Bipolarplatte, Flussfeldplatte, Separatorplatte Bipolar plate, flow field plate, separator plate
- 16 16
-
Stapelgehäuse der Brennstoffzelle
10 Stack housing of thefuel cell 10 - 17 17
-
Brennstoffzellenstapel der Brennstoffzelle
10 , Zellstapel Fuel cell stack of thefuel cell 10 , Cell stack - 20 20
- Brennstoffzellen-Versorgung, Anodenversorgung, Anodenkreislauf der Brennstoffzelle Fuel cell supply, anode supply, anode circuit of the fuel cell
- 1010
-
beziehungsweise des Brennstoffzellenstapels
10 or thefuel cell stack 10 - 21 21
- Pfad, Versorgungspfad, Strömungspfad, Anoden-Versorgungspfad Path, supply path, flow path, anode supply path
- 22 22
- Pfad, Abgaspfad, Strömungspfad, Anoden-Abgaspfad Path, exhaust path, flow path, anode exhaust path
- 23 23
-
Brennstoffspeicher, Brennstofftank mit Anoden-Betriebsmedium
3 Fuel storage, fuel tank withanode operating medium 3 - 24 24
- Stellmittel, (ein)regelbar, (an)steuerbar, nicht regelbar, insbesondere Ventil, Klappe, Drossel, Blende et ceteraAdjusting means, (on) controllable, (controllable), not controllable, in particular valve, flap, throttle, aperture et cetera
- 25 25
- Brennstoff-Rezirkulationsleitung Fuel recirculation line
- 30 30
-
Brennstoffzellen-Versorgung, Kathodenversorgung, Kathodenkreislauf der Brennstoffzelle
10 beziehungsweise des Brennstoffzellenstapels10 Fuel cell supply, cathode supply, cathode circuit of thefuel cell 10 or thefuel cell stack 10 - 31 31
- Pfad, Versorgungspfad, Strömungspfad, Kathoden-Versorgungspfad Path, supply path, flow path, cathode supply path
- 32 32
- Pfad, Abgaspfad, Strömungspfad, Kathoden-Abgaspfad Path, exhaust path, flow path, cathode exhaust path
- 33 33
-
(zweite) Fluid-/Luft-Fördereinrichtung, Verdichter, Kathodenverdichter, Kompressor, Pumpe mit dem Motor
34 (second) fluid / air conveyor, compressor, cathode compressor, compressor, pump with themotor 34 - 34 34
- Motor, Elektromotor, Antrieb mit Elektromotor, gegebenenfalls inklusive Getriebe Motor, electric motor, drive with electric motor, possibly including gearbox
- 35 35
-
Elektronik, insbesondere Leistungselektronik für den Motor
34 Electronics, in particular power electronics for themotor 34 - 36 36
- Turbine mit gegebenenfalls variabler Turbinengeometrie, Kathodenturbine, Expander, gegebenenfalls eines Abgasturboladers Turbine with optionally variable turbine geometry, cathode turbine, expander, possibly an exhaust gas turbocharger
- 37 37
- Wastegate, Wasteleitung Wastegate, Waste Management
- 38 38
- Stellmittel, (ein)regelbar, (an)steuerbar, nicht regelbar, insbesondere Ventil, Klappe, Drossel, Blende et cetera, gegebenenfalls Wastegate Adjustment means, (on) controllable, (controllable), not controllable, in particular valve, flap, throttle, aperture et cetera, optionally wastegate
- 39 39
- Befeuchter, Feuchteübertrager mit Feuchteüberträger Humidifier, humidity transmitter with humidity transmitter
- 40 40
- Brennstoffzellen-Versorgung, Kühlmediumversorgung, Kühlkreislauf der Brennstoffzelle Fuel cell supply, cooling medium supply, cooling circuit of the fuel cell
- 1010
-
beziehungsweise des Brennstoffzellenstapels
10 or thefuel cell stack 10 - 41 41
- Pfad, Zulaufpfad, Strömungspfad, Kühlmedium-Zulaufpfad Path, inlet path, flow path, cooling medium inlet path
- 42 42
- Pfad, Ablaufpfad, Strömungspfad, Kühlmedium-Ablaufpfad Path, drain path, flow path, cooling medium drain path
- 50 50
- Befeuchter-Bypass Humidifier bypass
- 51 51
- Stellmittel, (ein)regelbar, (an)steuerbar, nicht regelbar, insbesondere Ventil, Klappe, Drossel, Blende et cetera Adjusting means, (on) controllable, (controllable), not controllable, in particular valve, flap, throttle, aperture et cetera
- 52 52
- Stellmittel, (ein)regelbar, (an)steuerbar, nicht regelbar, insbesondere Ventil, Klappe, Drossel, Blende et cetera Adjusting means, (on) controllable, (controllable), not controllable, in particular valve, flap, throttle, aperture et cetera
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102007044760 A1 [0009] DE 102007044760 A1 [0009]
- DE 112007002603 T5 [0010] DE 112007002603 T5 [0010]
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016116214.0A DE102016116214A1 (en) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | Method for operating and ensuring a frost start capability of a fuel cell vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016116214.0A DE102016116214A1 (en) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | Method for operating and ensuring a frost start capability of a fuel cell vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102016116214A1 true DE102016116214A1 (en) | 2018-03-01 |
Family
ID=61166900
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102016116214.0A Withdrawn DE102016116214A1 (en) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | Method for operating and ensuring a frost start capability of a fuel cell vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102016116214A1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018209428A1 (en) | 2018-06-13 | 2019-12-19 | Audi Ag | Method for parking a fuel cell system, fuel cell system and fuel cell vehicle |
WO2020038791A1 (en) | 2018-08-21 | 2020-02-27 | Daimler Ag | Method for preparing a switched-off fuel cell system for startup |
WO2020038792A1 (en) | 2018-08-21 | 2020-02-27 | Daimler Ag | Method for preparing a fuel cell system for startup |
DE102019202485A1 (en) * | 2019-02-25 | 2020-08-27 | Audi Ag | Method for starting a motor vehicle having an electric traction motor under frost start conditions and motor vehicle |
CN114003977A (en) * | 2021-10-29 | 2022-02-01 | 河北工业大学 | Method for optimizing electrode configuration of constructed wetland-microbial fuel cell system |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007044760A1 (en) | 2007-09-19 | 2009-04-09 | Daimler Ag | Method and control unit for automatic selection of an operating mode for a vehicle with fuel cells |
DE112007002603T5 (en) | 2006-11-06 | 2009-12-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi | The fuel cell system |
-
2016
- 2016-08-31 DE DE102016116214.0A patent/DE102016116214A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112007002603T5 (en) | 2006-11-06 | 2009-12-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi | The fuel cell system |
DE102007044760A1 (en) | 2007-09-19 | 2009-04-09 | Daimler Ag | Method and control unit for automatic selection of an operating mode for a vehicle with fuel cells |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018209428A1 (en) | 2018-06-13 | 2019-12-19 | Audi Ag | Method for parking a fuel cell system, fuel cell system and fuel cell vehicle |
WO2020038791A1 (en) | 2018-08-21 | 2020-02-27 | Daimler Ag | Method for preparing a switched-off fuel cell system for startup |
WO2020038792A1 (en) | 2018-08-21 | 2020-02-27 | Daimler Ag | Method for preparing a fuel cell system for startup |
CN112585789A (en) * | 2018-08-21 | 2021-03-30 | 戴姆勒股份公司 | Start-up preparation method for shut-down fuel cell system |
US11444299B2 (en) | 2018-08-21 | 2022-09-13 | Cellcentric Gmbh & Co. Kg | Method for preparation for the start of a parked fuel cell system |
US11563224B2 (en) | 2018-08-21 | 2023-01-24 | Cellcentric Gmbh & Co. Kg | Method for start preparation |
DE102019202485A1 (en) * | 2019-02-25 | 2020-08-27 | Audi Ag | Method for starting a motor vehicle having an electric traction motor under frost start conditions and motor vehicle |
CN114003977A (en) * | 2021-10-29 | 2022-02-01 | 河北工业大学 | Method for optimizing electrode configuration of constructed wetland-microbial fuel cell system |
CN114003977B (en) * | 2021-10-29 | 2024-05-03 | 河北工业大学 | Electrode configuration optimization method for constructed wetland-microbial fuel cell system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102016116214A1 (en) | Method for operating and ensuring a frost start capability of a fuel cell vehicle | |
DE102016208082A1 (en) | Fuel cell vehicle with a plurality of selectable operating modes | |
DE102019104157A1 (en) | FUEL CELL SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING A FUEL CELL SYSTEM | |
DE112008000628T5 (en) | The fuel cell system | |
DE10222422A1 (en) | Fuel cell control / regulating device and fuel cell vehicle control / regulating device | |
DE102015119012A1 (en) | Fuel cell system and operation control method therefor | |
DE102017200672A1 (en) | Method and control unit for conditioning a fuel cell stack | |
DE102016203866A1 (en) | Fuel cell system and method for operating a fuel cell system | |
DE102015202089A1 (en) | Fuel cell system and vehicle with such | |
WO2017067966A2 (en) | Arrangement for a cathode recirculation in a fuel cell and method for cathode recirculation | |
WO2016124575A1 (en) | Fuel cell system and method for operating a fuel cell system | |
DE102015222635A1 (en) | Fuel cell system and method for recycling water in a fuel cell system | |
DE102014227014A1 (en) | Fuel cell system and vehicle with such | |
DE102015117240A1 (en) | Method for operating a fuel cell system and fuel cell system and vehicle | |
DE102017102354A1 (en) | A method of operating a fuel cell system and adjusting a relative humidity of a cathode operating gas during a heating phase | |
DE102017214967A1 (en) | Method for determining a state of aging of a humidifier and fuel cell system | |
DE102007009897A1 (en) | Freezable compact fuel cell system with improved humidification and removal of excess water and trapped nitrogen | |
DE102019207117A1 (en) | Fuel cell system with two fuel cell units that can be operated independently of one another | |
DE102015221597A1 (en) | Cathode supply for a fuel cell | |
DE102016115789A1 (en) | Fuel cell and method for operating a fuel cell | |
DE102022200374A1 (en) | Fuel cell system and method for operating a fuel cell system | |
DE102015117055B4 (en) | Stack housing ventilation, fuel cell system and vehicle | |
DE102012001947B4 (en) | Method for optimising the operating strategy of a low-temperature fuel cell system in a vehicle and vehicle adapted therefor | |
DE102009013776A1 (en) | Cooling devices for a fuel cell system | |
DE102020115663A1 (en) | Fuel cell system with a central air supply, regulation and supply system and a motor vehicle with such a fuel cell system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: GULDE & PARTNER PATENT- UND RECHTSANWALTSKANZL, DE |
|
R083 | Amendment of/additions to inventor(s) | ||
R163 | Identified publications notified | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: GULDE & PARTNER PATENT- UND RECHTSANWALTSKANZL, DE |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: HENTRICH PATENT- & RECHTSANWAELTE PARTG MBB, DE Representative=s name: HENTRICH PATENTANWAELTE PARTG MBB, DE |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: HENTRICH PATENT- & RECHTSANWALTSPARTNERSCHAFT , DE Representative=s name: HENTRICH PATENT- & RECHTSANWAELTE PARTG MBB, DE Representative=s name: HENTRICH PATENTANWAELTE PARTG MBB, DE |
|
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |