AT524375B1 - Method for controlling a fuel cell network with at least two fuel cell systems - Google Patents

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AT524375B1 ATA50985/2020A AT509852020A AT524375B1 AT 524375 B1 AT524375 B1 AT 524375B1 AT 509852020 A AT509852020 A AT 509852020A AT 524375 B1 AT524375 B1 AT 524375B1
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für eine Kontrolle eines Brennstoffzellennetzwerks (100) mit wenigstens zwei Brennstoffzellensystemen (110), aufweisend die folgenden Schritte: - Bestimmen einer Leistungsanforderung (LA) an das Brennstoffzellennetzwerk (100), - Vergleich der bestimmten Leistungsanforderung (LA) mit den Abgabeleistungen (AL) der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme (110), - Ermitteln wenigstens eines Effizienzparameters (EP) für jedes der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme (110), - Betreiben der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme (110) zur Erfüllung der bestimmten Leistungsanforderung (LA) auf Basis des Vergleichs und der ermittelten Effizienzparameter (EP), wobei bei einem wiederholten Startvorgang und bei einem wiederholten Kaltstart immer ein anderes der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme (110) betrieben wird, wobei bei einem Kaltstart des Brennstoffzellennetzwerks (100) nur ein einziges der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme (110) betrieben wird und während des Betriebs im Kaltstart die Abwärme des betriebenen Brennstoffzellensystems (110) zum Erwärmen des wenigstens einen nicht betriebenen Brennstoffzellensystems (110) verwendet wird.The present invention relates to a method for controlling a fuel cell network (100) with at least two fuel cell systems (110), having the following steps: - determining a power requirement (LA) on the fuel cell network (100), - comparing the determined power requirement (LA) with the output power (AL) of the at least two fuel cell systems (110), - determining at least one efficiency parameter (EP) for each of the at least two fuel cell systems (110), - operating the at least two fuel cell systems (110) to meet the specific power requirement (LA) on the basis of the comparison and the determined efficiency parameters (EP), with a repeated starting process and a repeated cold start always being operated with a different one of the at least two fuel cell systems (110), with a cold start of the fuel cell network (100) only one of the at least two fuel cell systems ( 1 10) is operated and during cold start operation the waste heat of the operated fuel cell system (110) is used to heat the at least one non-operated fuel cell system (110).

Description

Beschreibungdescription

VERFAHREN FÜR EINE KONTROLLE EINES BRENNSTOFFZELLENNETZWERKS MIT WENIGSTENS ZWEI BRENNSTOFFZELLENSYSTEMEN PROCEDURE FOR INSPECTION OF A FUEL CELL NETWORK WITH AT LEAST TWO FUEL CELL SYSTEMS

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für eine Kontrolle eines Brennstoffzellennetzwerks mit wenigstens zwei Brennstoffzellensystemen, eine Kontrollvorrichtung für die Kontrolle eines Brennstoffzellennetzwerks mit wenigstens zwei Brennstoffzellensystemen sowie ein Brennstoffzellennetzwerk mit wenigstens einer solchen Kontrollvorrichtung. The present invention relates to a method for controlling a fuel cell network with at least two fuel cell systems, a control device for controlling a fuel cell network with at least two fuel cell systems and a fuel cell network with at least one such control device.

[0002] Es ist bekannt, dass Brennstoffzellensysteme an unterschiedliche Leistungsanforderungen angepasst werden müssen. Wird beispielsweise ein Brennstoffzellensystem in einem Fahrzeug eingesetzt, so muss innerhalb von diesem Fahrzeug den unterschiedlichen Leistungsanforderungen des Fahrers und/oder des Fahrzeugs nachgekommen werden. Beispielsweise wird beim Beschleunigen des Fahrzeugs eine höhere Leistungsanforderung entstehen als bei einer kontinuierlichen Fahrweise bei konstanter Geschwindigkeit oder während des Abbremsens des Fahrzeugs. Weitere Leistungsveränderungen können vorliegen, wenn beispielsweise zusätzliche Leistungsverbraucher, wie ein Klimaanlage oder eine Heizung in einem Fahrzeug eingeschaltet oder ausgeschaltet sind. It is known that fuel cell systems must be adapted to different performance requirements. For example, if a fuel cell system is used in a vehicle, the different performance requirements of the driver and/or the vehicle must be met within this vehicle. For example, when the vehicle is accelerating, there will be a higher power requirement than when driving continuously at a constant speed or when the vehicle is decelerating. Further performance changes can be present, for example, when additional power consumers, such as an air conditioning system or a heater, are switched on or off in a vehicle.

[0003] Bei bekannten Lösungen ist das Brennstoffzellensystem für die unterschiedlichen Leistungsanforderungen mit einer Kontrollvorrichtung ausgestattet, welche es erlaubt auf Basis der Leistungsanforderung das Brennstoffzellensystem bei unterschiedlichen Betriebspunkten zu betreiben, sodass bei hoher Leistungsanforderung entsprechend eine hohe elektrische Leistung und bei niedriger Leistungsanforderung eine niedrigere elektrische Leistung abgegeben wird. In known solutions, the fuel cell system is equipped with a control device for the different power requirements, which allows the fuel cell system to be operated at different operating points on the basis of the power requirement, so that when the power requirement is high, there is correspondingly high electrical power and when there is a low power requirement, there is lower electrical power is delivered.

[0004] Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen ist es, dass die direkte Korrelation zwischen Leistungsanforderung und Leistungsabgabe des Brennstoffzellensystems dazu führt, dass das Brennstoffzellensystem für einen Großteil der Zeit in Betriebssituationen betrieben wird, welche eine geringere Effizienz als der maximale Effizienzgrad dieses Brennstoffzellensystems aufweisen. Eine Variation ist nur bedingt möglich, indem zum Beispiel ein größerer Batteriespeicher im Fahrzeug für die Zwischenspeicherung von elektrischer Energie für Leistungsspitzen bei der Leistungsanforderung vorgesehen ist. Somit führt die bekannte Kontrollmöglichkeit dazu, dass zum einen ein erhöhter Aufwand mit höheren Kosten für größere Batterievorrichtungen in Fahrzeugen betrieben werden muss und/oder das Brennstoffzellensystem zumindest teilweise in Betriebspunkten betrieben werden muss, welche eine geringere Effizienz aufweisen. A disadvantage of the known solutions is that the direct correlation between power requirement and power output of the fuel cell system means that the fuel cell system is operated for a large part of the time in operating situations which have a lower efficiency than the maximum degree of efficiency of this fuel cell system. A variation is only possible to a limited extent, for example by providing a larger battery storage in the vehicle for the intermediate storage of electrical energy for power peaks when the power is required. Thus, the known control option means that, on the one hand, larger battery devices in vehicles have to be operated at greater expense with higher costs and/or the fuel cell system has to be operated at least partially at operating points which have a lower efficiency.

[0005] Weitere Verfahren für eine Kontrolle eines Brennstoffzellennetzwerkes sind beispielsweise aus der DE 10332336 A1 und der US 2009305087 A1 bekannt. [0005] Further methods for monitoring a fuel cell network are known, for example, from DE 10332336 A1 and US 2009305087 A1.

[0006] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise die Effizienz beim Betrieb eines Brennstoffzellensystems zu steigern. It is an object of the present invention to at least partially eliminate the disadvantages described above. In particular, it is the object of the present invention to increase the efficiency when operating a fuel cell system in a cost-effective and simple manner.

[0007] Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Kontrollvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 sowie ein Brennstoffzellennetzwerk mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Kontrollvorrichtung sowie dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellennetzwerk und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann. The above object is achieved by a method having the features of claim 1, a control device having the features of claim 7 and a fuel cell network having the features of claim 8. Further features and details of the invention result from the subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the method according to the invention also apply, of course, in connection with the control device according to the invention and the fuel cell network according to the invention and vice versa, so that with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention, mutual reference is or can always be made.

[0008] Erfindungsgemäß dient ein Verfahren der Kontrolle eines Brennstoffzellennetzwerks mit wenigstens zwei Brennstoffzellensystemen. Hierfür weist das Verfahren die folgenden Schritte auf: According to the invention, a method is used to control a fuel cell network with at least two fuel cell systems. To do this, the procedure consists of the following steps:

[0009] - Bestimmen einer Leistungsanforderung an das Brennstoffzellennetzwerk, [0009] - determining a power demand on the fuel cell network,

[0010] - Vergleich der bestimmten Leistungsanforderung mit den Abgabeleistungen der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme, [0010] - Comparison of the specific power requirement with the output power of the at least two fuel cell systems,

[0011] - Ermitteln wenigstens eines Effizienzparameters für jedes der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme - Determine at least one efficiency parameter for each of the at least two fuel cell systems

[0012] - Betreiben der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme zur Erfüllung der bestimmten Leistungsanforderung auf Basis des Vergleichs und der ermittelten Effizienzparameter. - Operate the at least two fuel cell systems to meet the specific performance requirement based on the comparison and the determined efficiency parameters.

[0013] Der erfindungsgemäße Kerngedanke beruht darauf, eine Kontrolle für zwei oder mehr parallel eingesetzte Brennstoffzellensysteme in Form eines Brennstoffzellennetzwerks zur Verfügung zu stellen. Jedes dieser Brennstoffzellensysteme beinhaltet dabei zumindest einen Brennstoffzellenstapel. Ein Brennstoffzellenstapel bei einem Brennstoffzellensystem ist dabei die Kombination aus einer Vielzahl von einzelnen Brennstoffzellen, welche jeweils unter anderem einen Anodenabschnitt und einen Kathodenabschnitt aufweisen. Je größer die Anzahl dieser Zellen in einem Brennstoffzellenstapel ist, umso größer ist auch die maximale Abgabeleistung dieses Brennstoffzellenstapels. Dabei ist es für die Kontrolle in einem erfindungsgemäßen Verfahren in einem ersten Schritt unerheblich, ob alle Brennstoffzellensysteme und Brennstoffzellenstapel des Brennstoffzellennetzwerks in chemischer Sicht und/oder in elektrischer Sicht identisch oder im Wesentlichen identisch ausgebildet sind oder ob hier Unterschiede vorliegen. The core idea of the invention is based on providing a control for two or more fuel cell systems used in parallel in the form of a fuel cell network. Each of these fuel cell systems contains at least one fuel cell stack. A fuel cell stack in a fuel cell system is the combination of a large number of individual fuel cells, each of which has an anode section and a cathode section, among other things. The greater the number of these cells in a fuel cell stack, the greater the maximum power output of this fuel cell stack. It is irrelevant for the control in a method according to the invention in a first step whether all fuel cell systems and fuel cell stacks of the fuel cell network are identical or essentially identical from a chemical point of view and/or from an electrical point of view or whether there are differences.

[0014] Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung basiert darauf, dass die Brennstoffzellensysteme basierend auf zwei Kontrollpbarametern betrieben werden. Der erste Kontrollbarameter ist dabei der Vergleich zwischen der aktuellen gesamten Leistungsanforderung des Fahrzeugs oder der Anwendung und der Abgabeleistung der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme. Im einfachsten Fall liegt die Leistungsanforderung, zum Beispiel eines Fahrzeugs, oberhalb der maximalen Abgabeleistung des ersten Brennstoffzellensystems und unterhalb der kombinierten maximalen Abgabeleistung aller Brennstoffzellensysteme zusammen. In einem solchen Fall würde also der Vergleich dazu führen, dass zumindest zwei Brennstoffzellensysteme im Brennstoffzellennetzwerk gemeinsam zu betreiben sind, um die gewünschte Leistungsanforderung des Fahrzeugs zu erfüllen. A core idea of the present invention is based on the fact that the fuel cell systems are operated based on two control parameters. The first control barometer is the comparison between the current total power requirement of the vehicle or the application and the output power of the at least two fuel cell systems. In the simplest case, the power requirement, for example of a vehicle, is above the maximum power output of the first fuel cell system and below the combined maximum power output of all fuel cell systems together. In such a case, the comparison would lead to at least two fuel cell systems being operated together in the fuel cell network in order to meet the desired power requirement of the vehicle.

[0015] Unabhängig davon, dass nun die Anzahl der aktivierten und betriebenen Brennstoffzellensysteme von der Leistungsanforderung abhängt, wird jedoch ein zusätzlicher Schritt durchgeführt, um die Gesamteffizienz des Kontrollverfahrens zu steigern. Neben dem Vergleich der Leistungsanforderung mit den Abgabeleistungen der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme erfolgt daher ein Ermitteln wenigstens eines Effizienzparameters für jedes der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme. Dieser Effizienzparameter beruht dabei insbesondere auf einem Bezug zur jeweils notwendigen Abgabeleistung zur Erfüllung der Leistungsanforderung. Irrespective of the fact that the number of activated and operated fuel cell systems now depends on the power requirement, however, an additional step is carried out in order to increase the overall efficiency of the control method. In addition to comparing the power requirement with the output power of the at least two fuel cell systems, at least one efficiency parameter is therefore determined for each of the at least two fuel cell systems. This efficiency parameter is based in particular on a reference to the output power required in each case to meet the power requirement.

[0016] Um dies weiter zu verdeutlichen wird nachfolgend ein Beispiel erläutert. Es ist möglich, dass zum Beispiel bei identischen Brennstoffzellensystemen die maximale Effizienz bei einer Betriebslast von 20 % der maximalen Abgabeleistung liegt. Wird nun beispielsweise eine Leistungsanforderung von 40 % der maximalen Abgabeleistung eines Brennstoffzellensystems vorgegeben, so könnte dies durch ein einzelnes Brennstoffzellensystem bei 40 % Betriebsleistung zur Verfügung gestellt werden. Jedoch wird im zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens nun ermittelt, dass bei 40 % Auslastung eines einzelnen Brennstoffzellensystems die Effizienz deutlich geringer ist als beim Effizienzmaximum von 20 % Auslastung des jeweiligen Brennstoffzellensystems im Brennstoffzellennetzwerk. Wird bei diesem besonders einfachen gewählten Beispiel nun die Leistungsanforderung auf beide Brennstoffzellensysteme so aufgeteilt, dass auf Basis des ermittelten Effizienzparameters beide nahe oder direkt an ihrem Effizienzoptimum von 20% betrieben werden, so führt dies im Ergebnis ebenfalls zum Erfüllen der bestimmten Leistungsanforderung, jedoch bei deutlich verbesserter Gesamteffizienz des Brennstoffzellennetzwerks. Natürlich können abhängig von der gesamten Leistungsanforderung die Lastpunkte der einzelnen Brennstoffzellensysteme nicht immer so gewählt werden, dass die Systeme im Punkt des maximalen Wirkungsgrades betrieben werden. Durch die voranstehenden Erläuterungen In order to further clarify this, an example is explained below. It is possible, for example, that with identical fuel cell systems, the maximum efficiency is at an operating load of 20% of the maximum output power. If, for example, a power requirement of 40% of the maximum output power of a fuel cell system is specified, this could be provided by a single fuel cell system at 40% operating power. However, in the second step of the method according to the invention it is now determined that at 40% utilization of an individual fuel cell system the efficiency is significantly lower than at the efficiency maximum of 20% utilization of the respective fuel cell system in the fuel cell network. If, in this particularly simple selected example, the power requirement is now divided between the two fuel cell systems in such a way that, based on the efficiency parameter determined, both are operated close to or directly at their optimum efficiency of 20%, this also leads to the specific power requirement being met, but by a significant amount improved overall efficiency of the fuel cell network. Of course, depending on the overall performance requirement, the load points of the individual fuel cell systems cannot always be selected in such a way that the systems are operated at the point of maximum efficiency. By the explanations above

wird es allerdings möglich die gesamte Leistungsanforderung auf die zumindest zwei Brennstoffzellensysteme so aufzuteilen, dass insgesamt die Netzwerkeffizienz der Brennstoffzellennetzwerks gesteigert werden kann. However, it becomes possible to divide the entire power requirement between the at least two fuel cell systems in such a way that the overall network efficiency of the fuel cell network can be increased.

[0017] Auf Basis der voranstehenden Erläuterung anhand des gewählten einfachen Beispiels wird ersichtlich, dass nun in kostengünstiger und einfacher Weise die Effizienz beim Betrieb der Brennstoffzellensysteme in einem erfindungsgemäßen Brennstoffzellennetzwerk deutlich gesteigert werden kann. Somit wird es möglich nicht nur die grundsätzliche Korrelation zwischen der Leistungsanforderung und den maximal möglichen Abgabeleistungen der Brennstoffzellensysteme zu berücksichtigen, sondern vielmehr auch beim Betrieb zusätzlich noch die zu erzielende Effizienz auf Basis eines Effizienzparameters einzustellen. On the basis of the above explanation using the selected simple example, it is evident that the efficiency of the operation of the fuel cell systems in a fuel cell network according to the invention can now be significantly increased in a cost-effective and simple manner. This makes it possible not only to take into account the basic correlation between the power requirement and the maximum possible output power of the fuel cell systems, but also to set the efficiency to be achieved during operation on the basis of an efficiency parameter.

[0018] Somit wird es weiter möglich, bei einer Leistungsanforderung auf Basis des ermittelten wenigstens einen Effizienzparameters pro Brennstoffzellensystem aus der Vielzahl möglicher Kombinationen an Betriebsweisen der einzelnen Brennstoffzellensysteme diejenige Kombination auszuwählen und für den Betrieb als Kontrolle vorzugeben, welche auf Basis des ermittelten Effizienzparameters ein optimiertes Ergebnis für das Brennstoffzellennetzwerk erwarten lässt. Dabei ist es unerheblich, ob im Rahmen der vorliegenden Erfindung diese Kontrolle als reine Steuerung, also als Vorgabe einer entsprechenden Leistungskontrolle, oder aber als Regelung mit einer gemessenen Rückkopplung in der Leistungskontrolle durchgeführt wird. It is thus also possible, in the event of a power requirement, based on the determined at least one efficiency parameter per fuel cell system, to select from the large number of possible combinations of operating modes of the individual fuel cell systems that combination and to specify that combination for operation as a control which, based on the determined efficiency parameter, has an optimized Result for the fuel cell network can be expected. It is irrelevant whether, within the scope of the present invention, this check is carried out as a pure control, ie as a specification for a corresponding performance check, or as a regulation with measured feedback in the performance check.

[0019] Es ist noch darauf hinzuweisen, dass der Vergleich der Leistungsanforderung mit den Abgabeleistungen der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme insbesondere einen Vergleich mit der maximal möglichen Abgabeleistung der Brennstoffzellensysteme beinhaltet. Somit wird sichergestellt, dass eine Uberbelastung der einzelnen Brennstoffzellensysteme vermieden wird. Unter einem Effizienzparameter ist im Sinne der vorliegenden Erfindung jeder direkte und/oder indirekte Parameter zum Betrieb des Brennstoffzellensystems zu verstehen, welcher aus ein oder mehreren Effizienzgesichtspunkten diesen Betrieb beeinflusst. Mögliche Effizienzparameter sind später noch näher erläutert und können selbstverständlich auch miteinander für einen oder mehrere Brennstoffzellensysteme kombiniert werden. It should also be pointed out that the comparison of the power requirement with the power output of the at least two fuel cell systems includes, in particular, a comparison with the maximum possible power output of the fuel cell systems. This ensures that the individual fuel cell systems are not overloaded. In the context of the present invention, an efficiency parameter is to be understood as meaning any direct and/or indirect parameter for the operation of the fuel cell system which influences this operation from one or more aspects of efficiency. Possible efficiency parameters are explained in more detail later and can of course also be combined with one another for one or more fuel cell systems.

[0020] Basierend auf der voranstehenden Erläuterung wird deutlich, dass für jegliche Betriebssituation die Leistungsanforderung in verbesserter Effizienz erfüllt werden kann. Insbesondere gilt dies jedoch bei niedrigen Leistungsanforderungen, welche zum Beispiel von einem einzigen Brennstoffzellensystem alleine im Brennstoffzellennetzwerk erfüllt werden können. Jedoch ist es auch möglich, dass selbst bei einer niedrigen Leistungsanforderung, welche grundsätzlich von einem einzigen Brennstoffzellensystem erfüllt werden könnte, aus Effizienzgesichtspunkten zwei oder mehr Brennstoffzellensysteme mit niedrigerer Leistung betrieben werden, um die gewünschte Steigerung beziehungsweise Optimierung der Effizienz für das übergeordnete Brennstoffzellennetzwerk erfüllen zu können. Based on the above explanation, it becomes clear that the performance requirement can be met with improved efficiency for any operating situation. In particular, however, this applies to low performance requirements, which can be met, for example, by a single fuel cell system alone in the fuel cell network. However, it is also possible that even with a low power requirement, which could in principle be met by a single fuel cell system, two or more fuel cell systems are operated with lower power from an efficiency point of view in order to be able to meet the desired increase or optimization of efficiency for the higher-level fuel cell network .

[0021] Ebenfalls vorteilhaft ist es durch ein erfindungsgemäßes Verfahren, dass auf diese Weise eine geringe Leerlaufleistung möglich wird, da Stück für Stück beim Reduzieren der Leistungsanforderung einzelne Brennstoffzellensysteme auch vollständig ausgeschaltet werden können. It is also advantageous through a method according to the invention that in this way a low no-load power is possible, since bit by bit when reducing the power requirement, individual fuel cell systems can also be completely switched off.

[0022] Weiter ist noch darauf hinzuweisen, dass sowohl beim Vergleichsschritt als auch beim Ermittlungsschritt neben einer algorithmischen Durchführung auch die Verwendung eines tabellarischen Vergleichs und/oder einer tabellarischen Ermittlung eingesetzt werden kann. Die hohe Effizienz ist somit insbesondere bei geringen Teillasten, aber auch bei geringen Leerlaufleistungen des gesamten Brennstoffzellennetzwerks erreichbar. [0022] It should also be pointed out that, in addition to an algorithmic implementation, a tabular comparison and/or a tabular determination can also be used both in the comparison step and in the determination step. The high level of efficiency can therefore be achieved in particular with low partial loads, but also with low idling power of the entire fuel cell network.

[0023] Ebenfalls von Vorteil kann es sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren als Effizienzparameter wenigstens einer der folgenden ermittelt wird: It can also be advantageous if at least one of the following is determined as an efficiency parameter in a method according to the invention:

[0024] - Energieeffizienz beim Betrieb für die bestimmte Leistungsanforderung, [0025] - Gesundheitszustand des jeweiligen Brennstoffzellensystems, [0026] - Temperatur des jeweiligen Brennstoffzellensystems, [0027] - Spannung des jeweiligen Brennstoffzellensystems, [0024] - energy efficiency during operation for the specific power requirement, [0025] - state of health of the respective fuel cell system, [0026] - temperature of the respective fuel cell system, [0027] - voltage of the respective fuel cell system,

[0028] - Feuchtegehalt der Membranen und Produktwassermanagement der jeweiligen Brennstoffzellenstapel, [0028] - Moisture content of the membranes and product water management of the respective fuel cell stack,

[0029] - Anzahl der Betriebsstunden des jeweiligen Brennstoffzellensystems. - Number of operating hours of the respective fuel cell system.

[0030] Bei der voranstehenden Aufzählung handelt es sich um eine nicht abschließende Liste. Selbstverständlich können auch zwei oder mehr der einzelnen Effizienzparameter kombiniert für ein Brennstoffzellensystem eingesetzt werden. Auch ist es möglich, dass für unterschiedliche Brennstoffzellensysteme unterschiedliche Effizienzparameter und/oder unterschiedliche Kombinationen der Effizienzparameter eingesetzt werden. Bevorzugt ist es jedoch, wenn für alle Brennstoffzellensysteme die gleichen oder im Wesentlichen die gleichen Effizienzparameter verwendet werden. Weiter ist es auch möglich, dass bei der Verwendung von zwei oder mehr unterschiedlichen Effizienzparametern deren Einfluss auf das erfindungsgemäße Verfahren priorisiert und/oder gewichtet wird. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass, wie später noch erläutert, auf Basis von zwei oder mehr einzelnen Effizienzparametern ein gemeinsamer Belastungsparameter als übergeordnete Kennzahl zur Verfügung gestellt wird. Wie aus dieser Liste erkannt werden kann, ist neben der Energieeffizienz als Effizienzparameter auch die Betrachtung des gesamten Brennstoffzellennetzwerks aus anderen Effizienzgesichtspunkten möglich. So kann es zur Effizienz gehören, wenn der Gesundheitszustand des jeweiligen Brennstoffzellensystems berücksichtigt wird, um eine möglichst lange Gesamtlebensdauer des gesamten Brennstoffzellensystems und/oder Brennstoffzellennetzwerks zu gewährleisten. Gleiches gilt auch für die Temperatur, die Spannung und/oder die Feuchtigkeit des jeweiligen Brennstoffzellenstapels im jeweiligen Brennstoffzellensystem. Bei unterschiedlichen Belastungen und unterschiedlichen Betriebsstunden für die einzelnen Brennstoffzellensysteme kann es Vorteile mit sich bringen, wenn hier ein Angleichen der Betriebsstunden der jeweiligen Brennstoffzellensysteme an einen gemeinsamen Mittelwert erfolgt, um ebenfalls die Lebensdauer des gesamten Verbunds von Brennstoffzellensystemen im Rahmen des Brennstoffzellennetzwerks zu steigern. Besondere Vorteile sind erzielbar, wenn bei dieser Ausführungsform der Gesundheitszustand des jeweiligen Brennstoffzellensystems als Effizienzparameter betrachtet wird. Zu den Faktoren, welche diesen Gesundheitszustand beeinflussen, kann zum Beispiel in dynamischen Betriebsweisen der Spannungsverlauf des jeweiligen Brennstoffzellensystems gehören. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn einzelne Brennstoffzellensysteme abgeschaltet werden, wodurch die verbleibenden Brennstoffzellensysteme dynamischer betrieben werden müssen. Neben der reinen Betriebsdauer kann hier auch die Betriebsdauer oberhalb eines Temperaturgrenzwertes betrachtet werden. So kann beispielsweise eine Reduktion der Betriebsstunden oberhalb eines solchen Temperaturgrenzwertes Ziel eines erfindungsgemäßen Verfahrens sein. In ähnlicher Weise kann auch die Feuchtigkeit der Membranen der Brennstoffzellenstapel in dem Brennstoffzellensystemen betrachtet werden, so dass eine Reduktion der Betriebsstunden in schädigenden Feuchtigkeitsbedingungen erfolgen kann. Auch ist es möglich solche belastenden Betriebssituationen in Form erhöhter Temperatur und/oder zu niedriger Feuchtigkeit gleichmäßig oder zumindest im Wesentlichen gleichmäßig auf die unterschiedlichen Brennstoffzellensysteme im Brennstoffzellennetzwerk zu verteilen. The above list is a non-exhaustive list. Of course, two or more of the individual efficiency parameters can also be used in combination for a fuel cell system. It is also possible for different efficiency parameters and/or different combinations of the efficiency parameters to be used for different fuel cell systems. However, it is preferred if the same or substantially the same efficiency parameters are used for all fuel cell systems. Furthermore, it is also possible that when using two or more different efficiency parameters, their influence on the method according to the invention is prioritized and/or weighted. Of course, it is also conceivable that, as will be explained later, a common load parameter is made available as a superordinate key figure on the basis of two or more individual efficiency parameters. As can be seen from this list, in addition to energy efficiency as an efficiency parameter, the entire fuel cell network can also be considered from other efficiency aspects. For example, it can be part of efficiency if the state of health of the respective fuel cell system is taken into account in order to ensure the longest possible overall service life of the entire fuel cell system and/or fuel cell network. The same also applies to the temperature, the voltage and/or the humidity of the respective fuel cell stack in the respective fuel cell system. With different loads and different operating hours for the individual fuel cell systems, there can be advantages if the operating hours of the respective fuel cell systems are adjusted to a common mean value in order to also increase the service life of the entire network of fuel cell systems within the fuel cell network. Particular advantages can be achieved if, in this embodiment, the state of health of the respective fuel cell system is considered as an efficiency parameter. The factors that influence this state of health can include, for example, the voltage curve of the respective fuel cell system in dynamic operating modes. This is the case in particular when individual fuel cell systems are switched off, as a result of which the remaining fuel cell systems have to be operated more dynamically. In addition to the pure operating time, the operating time above a temperature limit value can also be considered here. For example, a reduction in the operating hours above such a temperature limit value can be the aim of a method according to the invention. In a similar way, the humidity of the membranes of the fuel cell stacks in the fuel cell systems can also be considered, so that a reduction in the operating hours in damaging humidity conditions can take place. It is also possible to distribute such stressful operating situations in the form of increased temperature and/or insufficient humidity evenly or at least essentially evenly to the different fuel cell systems in the fuel cell network.

[0031] Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wenigstens zwei unterschiedliche Effizienzparameter zu einem gemeinsamen Belastungsparameter zusammengefasst werden, wobei der Betrieb der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme auf Basis des Belastungsparameters erfolgt. Ein solcher gemeinsamer Belastungsparameter kann auch als übergeordnete Kennzahl verstanden werden, und bezieht insbesondere Kenngrößen, Korrekturfaktoren, Priorisierungen und/oder andere Gewichtungen mit ein. Dies erlaubt es, die nachfolgende Kontrolle einfacher, kostengünstiger sowie mit weniger Rechenaufwand auch schneller zur Verfügung zu stellen. It is also advantageous if, in a method according to the invention, at least two different efficiency parameters are combined to form a common load parameter, with the at least two fuel cell systems being operated on the basis of the load parameter. Such a common load parameter can also be understood as an overriding key figure and includes in particular parameters, correction factors, prioritization and/or other weightings. This allows the subsequent control to be made available more easily, more cost-effectively and also more quickly with less computing effort.

[0032] Vorteile bringt es darüber hinaus mit sich, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zumindest eines der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme ausgeschaltet wird und/oder ausgeschaltet bleibt. Damit führt ein erfindungsgemäßes Verfahren sozusagen zu einer „Systemabschaltung“ einzelner Brennstoffzellensysteme im Brennstoffzellennetzwerk, sodass bei bestimmten Betriebssituationen einzelne Brennstoffzellensysteme komplett ausgeschaltet werden und/oder ausgeschaltet bleiben. Insbesondere erfolgt dies in einer Art Wechselbetrieb, sodass bei re-It also has advantages if at least one of the at least two fuel cell systems is switched off and/or remains switched off in a method according to the invention. A method according to the invention thus leads, so to speak, to a “system shutdown” of individual fuel cell systems in the fuel cell network, so that individual fuel cell systems are completely switched off and/or remain switched off in certain operating situations. In particular, this takes place in a kind of alternating operation, so that

duzierten Leistungsanforderungen nicht jedes Mal dasselbe Brennstoffzellensystem ausgeschaltet wird, sondern zum Angleichen der Betriebsstunden immer wechselnde Brennstoffzellensysteme in den ausgeschalteten Betriebszustand versetzt werden. duced performance requirements, the same fuel cell system is not switched off every time, but constantly changing fuel cell systems are switched to the switched-off operating state to adjust the operating hours.

[0033] Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zumindest zwei der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme bei unterschiedlichen Betriebspunkten betrieben werden. Insbesondere aus Betrachtungen der Gesamteffizienz der Brennstoffzellensysteme kann auf diese Weise ein unterschiedliches oder ein nicht lineares Verhalten der Effizienz zu unterschiedlichen Betriebspunkten berücksichtigt werden. Beispielsweise kann es sinnvoll sein, bei dem ersten Brennstoffzellensystem einen ersten Betriebspunkt und bei dem zweiten Brennstoffzellensystem einen unterschiedlichen, zweiten Betriebspunkt zu wählen. So kann beispielsweise das erste Brennstoffzellensystem bei 20 % der Maximallast und das zweite Brennstoffzellensystem bei 40 % der Maximallast betrieben werden, da dies aus Gesamteffizienzgesichtspunkten möglicherweise zu einem höheren Gesamteffizienzgrad führt als wenn beide Brennstoffzellensysteme bei circa 30 % ihrer maximalen Abgabeleistung betrieben werden würden. Dies gilt insbesondere dann, wenn die einzelnen Brennstoffzellensysteme chemisch und/oder elektrisch nicht identisch oder im Wesentlichen nicht identisch ausgebildet sind. Selbstverständlich können auch zwei oder mehr Brennstoffzellensysteme alternativ oder in Kombination bei identischen oder im Wesentlichen identischen Betriebspunkten betrieben werden. It is also advantageous if at least two of the at least two fuel cell systems are operated at different operating points in a method according to the invention. In particular, from considerations of the overall efficiency of the fuel cell systems, a different or non-linear behavior of the efficiency at different operating points can be taken into account in this way. For example, it can be useful to select a first operating point for the first fuel cell system and a different, second operating point for the second fuel cell system. For example, the first fuel cell system can be operated at 20% of the maximum load and the second fuel cell system at 40% of the maximum load, as this may lead to a higher degree of overall efficiency from an overall efficiency point of view than if both fuel cell systems were operated at around 30% of their maximum output power. This applies in particular when the individual fuel cell systems are chemically and/or electrically not identical or essentially not identical in design. Of course, two or more fuel cell systems can also be operated alternatively or in combination at identical or essentially identical operating points.

[0034] Weiter ist es vorgesehen, dass bei einem erfindungsgemäßen Verfahren bei einem wiederholten Startvorgang und bei einem wiederholten Kaltstart immer ein anderes der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme betrieben wird. Der Startvorgang in einem Brennstoffzellensystem eines Brennstoffzellennetzwerks kann je nach Umgebungssituation eine erhöhte Belastung speziell für den Brennstoffzellenstapel in dem jeweiligen Brennstoffzellensystem bedeuten. Insbesondere gilt dies für den später noch erläuterten Kaltstart. Jedoch ist jeder Startvorgang mit einer zusätzlichen Belastung versehen, da zum Beispiel vorbereitende Maßnahmen wie ein Spülen des Anodenabschnitts und/oder des Kathodenabschnitts erforderlich sind und durch das Abbauen der Stapelspannung beim Ausschalten bzw. Aufbauen der Spannung beim Startvorgang ein Spannungszyklus durchgemacht wird. Diese erhöhte Belastung wird nun durch ein Wechseln der Brennstoffzellensysteme auf diese möglichst gleichmäßig verteilt, sodass die Betriebsstunden im Startbetrieb, also die Anzahl der Starts und Stopps, ebenfalls auf die einzelnen Brennstoffzellensysteme verteilt werden können. Vergleicht man beispielsweise einen Verbund von drei Brennstoffzellensystem in einem Brennstoffzellennetzwerk mit einem einzelnen großen Brennstoffzellensystem mit gleicher Gesamtleistung, so führt dies zu einer Steigerung der Lebensdauer für den Systemverbund, insbesondere einer Verdreifachung bezüglich der Belastung durch die Startvorgänge für das große Brennstoffzellensystem. Wird also nicht immer die volle Leistung des gesamten Brennstoffzellennetzwerks benötigt, so können einzelne Brennstoffzellensysteme ausgeschaltet bleiben und durch wechselndes Anschalten einzelner Brennstoffzellensysteme auch die Start/Stopps aufgeteilt werden. Dadurch kann die Anzahl der Start/Stopps pro Brennstoffzellensystem verringert werden. Bevorzugt ist es, diese Verteilung der Startbelastung der wiederholten Startvorgänge gleichmäßig oder im Wesentlichen gleichmäßig auf die unterschiedlichen Brennstoffzellensysteme zu verteilen. It is further provided that, in a method according to the invention, a different one of the at least two fuel cell systems is always operated in the case of a repeated starting process and a repeated cold start. Depending on the environmental situation, the starting process in a fuel cell system of a fuel cell network can mean an increased load specifically for the fuel cell stack in the respective fuel cell system. This applies in particular to the cold start, which will be explained later. However, each start-up process is associated with an additional load, since, for example, preparatory measures such as rinsing the anode section and/or the cathode section are required and a voltage cycle is carried out by reducing the stack voltage during switch-off or building up the voltage during start-up. This increased load is now distributed as evenly as possible by changing the fuel cell systems so that the operating hours in starting mode, i.e. the number of starts and stops, can also be distributed to the individual fuel cell systems. If, for example, one compares a combination of three fuel cell systems in a fuel cell network with a single large fuel cell system with the same total output, this leads to an increase in the service life of the system combination, in particular a tripling of the load from the starting processes for the large fuel cell system. If the full power of the entire fuel cell network is not always required, individual fuel cell systems can remain switched off and the start/stops can also be divided by switching on individual fuel cell systems in alternation. As a result, the number of starts/stops per fuel cell system can be reduced. It is preferred to distribute this distribution of the starting load of the repeated starting processes evenly or substantially evenly over the different fuel cell systems.

[0035] Vorgesehen ist es darüber hinaus, dass bei einem erfindungsgemäßen Verfahren bei einem Kaltstart der Brennstoffzellensysteme nur ein einziges der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme betrieben wird. Bei dem Kaltstart handelt es sich um eine Sondersituation im Betrieb des Brennstoffzellennetzwerks. Befindet sich das jeweilige Brennstoffzellensystem über einen längeren Zeitpunkt in einer Standsituation unter 0° Celsius, so spricht man bei einem darauf folgenden Start des Brennstoffzellensystems üblicherweise von einem Kaltstart. Während eines Kaltstarts kann es dazu kommen, dass im Brennstoffzellenstapel des Brennstoffzellensystems anfallendes Produktwasser gefriert. Dabei muss durch eine rasche Aufwärmphase des Brennstoffzellenstapels eine übermäßige oder vollständige Blockade der Gaskanäle durch gefrorenes Produktwasser in den einzelnen Schichten einer Brennstoffzelle vermieden werden. Dies würde die Zufuhr von Reaktanden zum Katalysator verhindern, die elektrochemischen Reaktionen zum Erliegen bringen und somit einen erfolglosen Kaltstart bedeuten. Das Aufwärmen des Brennstoff-It is also provided that in a method according to the invention during a cold start of the fuel cell system only one of the at least two fuel cell systems is operated. The cold start is a special situation in the operation of the fuel cell network. If the respective fuel cell system is stationary for a longer period of time below 0° Celsius, a subsequent start of the fuel cell system is usually referred to as a cold start. During a cold start it can happen that product water occurring in the fuel cell stack of the fuel cell system freezes. Excessive or complete blockage of the gas channels by frozen product water in the individual layers of a fuel cell must be avoided by a rapid warm-up phase of the fuel cell stack. This would prevent the supply of reactants to the catalyst, bringing the electrochemical reactions to a standstill and thus resulting in an unsuccessful cold start. The heating of the fuel

zellenstapels erfolgt dabei durch Abwärme die bei der elektrochemischen Reaktion anfällt und kann aber auch durch externe Heizelemente unterstützt werden. Diese Heizelemente können dabei auch im Kühlkreislauf des Brennstoffzellensystems integriert werden womit durch ein Aufwärmen des Kühlmittels auch der Brennstoffzellenstapel indirekt erwärmt werden kann. Diese nochmals erhöhte Belastung im Vergleich zu einem normalen Startvorgang kann dabei pro Kaltstartvorgang auf zumindest ein Brennstoffzellensystem fokussiert werden. Nach erfolgreichem Kaltstart kann die weitere entstehende Abwärme auf die zu diesem Zeitpunkt noch nicht betriebenen anderen Brennstoffzellensysteme übertragen werden. Die nicht betriebenen Brennstoffzellensysteme können somit vorgewärmt werden und müssen dadurch keinen Kaltstart vollziehen. Diese Zusatzbelastung des Kaltstarts wird also auf zumindest ein Brennstoffzellensystem konzentriert und kann durch das Vorhandensein von wenigstens zwei oder mehr Brennstoffzellensystemen entsprechend für die folgenden Kaltstarts auf verschiedene Brennstoffzellensysteme verteilt werden. Die tatsächliche Belastung sinkt dabei für das einzelne Brennstoffzellensystem im Brennstoffzellennetzwerk, sodass die gesamte Lebensdauer des Verbunds der Brennstoffzellensysteme in entsprechender Weise gesteigert werden kann. The cell stack is created using waste heat that occurs during the electrochemical reaction and can also be supported by external heating elements. These heating elements can also be integrated in the cooling circuit of the fuel cell system, which means that the fuel cell stack can also be heated indirectly by heating the coolant. This increased load compared to a normal starting process can be focused on at least one fuel cell system for each cold start process. After a successful cold start, the remaining waste heat can be transferred to the other fuel cell systems that are not yet in operation. The fuel cell systems that are not in operation can thus be preheated and therefore do not have to be cold-started. This additional load of the cold start is thus concentrated on at least one fuel cell system and can be distributed to different fuel cell systems for the following cold starts due to the presence of at least two or more fuel cell systems. The actual load falls for the individual fuel cell system in the fuel cell network, so that the entire service life of the network of fuel cell systems can be increased accordingly.

[0036] Ebenfalls vorgesehen ist es, dass bei einem erfindungsgemäßen Verfahren während des Betriebs im Kaltstart oder speziell nach erfolgreichem Kaltstart die Abwärme des betriebenen Brennstoffzellensystems zum Erwärmen des wenigstens einen nicht betriebenen anderen Brennstoffzellensystems verwendet wird. Beispielsweise ist es möglich über eine Temperiervorrichtung des Brennstoffzellenstapels diese Abwärme aufzunehmen und mit dem darin befindlichen Temperierfluid an die anderen Brennstoffzellensysteme zu überführen. Auch ist es denkbar, dass Gasströme, insbesondere Anodenzuführgas, Anodenabgas, Kathodenzuführgas und/oder Kathodenabgas direkt oder indirekt über Wärmetauscher zur Erwärmung der benachbarten, nicht betriebenen Brennstoffzellensysteme eingesetzt wird. It is also provided that in a method according to the invention during operation in a cold start or especially after a successful cold start, the waste heat of the operated fuel cell system is used to heat the at least one non-operated other fuel cell system. For example, it is possible to absorb this waste heat via a temperature control device of the fuel cell stack and to transfer it to the other fuel cell systems with the temperature control fluid located therein. It is also conceivable that gas flows, in particular anode feed gas, anode waste gas, cathode feed gas and/or cathode waste gas, are used directly or indirectly via heat exchangers to heat the adjacent, non-operated fuel cell systems.

[0037] Darüber hinaus von Vorteil ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren der Betrieb der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme wenigstens eines der folgenden Ziele berücksichtigt: It is also advantageous if, in a method according to the invention, the operation of the at least two fuel cell systems takes into account at least one of the following objectives:

[0038] - optimierte, insbesondere maximierte, Effizienz der Brennstoffzellensysteme, - optimized, in particular maximized, efficiency of the fuel cell systems,

[0039] - optimierte, insbesondere maximierte, Lebensdauer der Brennstoffzellenstapel und Komponenten der Brennstoffzellensysteme, - optimized, in particular maximized, service life of the fuel cell stack and components of the fuel cell systems,

[0040] - optimierte, insbesondere maximierte, Leistungsabgabe der Brennstoffzellensysteme. - optimized, in particular maximized, power output of the fuel cell systems.

[0041] Bei der voranstehenden Aufzählung handelt es sich um eine nicht abschließende Liste. Selbstverständlich können auch zwei oder mehrere dieser Ziele miteinander kombiniert werden. Auch ist es insbesondere bei einer Kombination möglich, dass eine Gewichtung der einzelnen Ziele erfolgt, um sicherzustellen, dass eine gewünschte übergeordnete Optimierung erzielt werden kann. Unter einer maximierten oder optimierten Effizienz ist insbesondere der elektrische und/oder der chemische Effizienzgrad des Brennstoffzellensystems zu verstehen. Hinsichtlich der Lebensdauer wird dabei bevorzugt nicht nur das einzelne Brennstoffzellensystem, sondern übergeordnet der gesamte Verbund der Brennstoffzellensysteme in Form des Brennstoffzellennetzwerks berücksichtigt, sodass eine vergleichbare und möglichst einheitliche Belastung auf alle Brennstoffzellensysteme verteilbar wird. Hinsichtlich der optimierten Leistungsabgabe kann als Ziel für den Effizienzparameter eine maximierte Leistungsabgabe zur Verfügung gestellt werden, um zum Beispiel bei maximaler Leistungsanforderung dieser mit maximalem Ergebnis gerecht zu werden. The above list is a non-exhaustive list. Of course, two or more of these goals can also be combined with one another. It is also possible, particularly in the case of a combination, for the individual goals to be weighted in order to ensure that a desired overriding optimization can be achieved. A maximized or optimized efficiency is to be understood in particular as meaning the degree of electrical and/or chemical efficiency of the fuel cell system. With regard to the service life, not only the individual fuel cell system is preferably taken into account, but rather the entire network of fuel cell systems in the form of the fuel cell network, so that a comparable and as uniform a load as possible can be distributed over all fuel cell systems. With regard to the optimized power output, a maximized power output can be made available as a target for the efficiency parameter in order, for example, to meet the maximum power requirement with maximum result.

[0042] Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Kontrollvorrichtung für eine Kontrolle eines Verbunds von wenigstens zwei Brennstoffzellensystemen. Eine solche Kontrollvorrichtung weist ein Bestimmungsmodul für ein Bestimmen einer Leistungsanforderung an die Brennstoffzellensysteme des Brennstoffzellennetzwerks auf. Weiter ist ein Vergleichsmodul vorhanden für einen Vergleich der bestimmten Leistungsanforderung mit den Abgabeleistungen der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme. Darüber hinaus weist die Kontrollvorrichtung ein Ermittlungsmodul für ein Ermitteln wenigstens eines Effizienzparameters für jedes der wenigstens [0042] Another subject matter of the present invention is a control device for controlling a combination of at least two fuel cell systems. Such a control device has a determination module for determining a power demand on the fuel cell systems of the fuel cell network. There is also a comparison module for comparing the specific power requirement with the output power of the at least two fuel cell systems. In addition, the control device has a determination module for determining at least one efficiency parameter for each of the at least

zwei Brennstoffzellensysteme auf. Abschließend ist ein Betriebsmodul vorgesehen für ein Betreiben der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme zur Erfüllung der bestimmten Leistungsanforderung auf Basis des Vergleichs und der ermittelten Effizienzparameter. Insbesondere sind das Bestimmungsmodul, das Vergleichsmodul, das Ermittlungsmodul und/oder das Betriebsmodul ausgebildet für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Damit bringt eine erfindungsgemäße Kontrollvorrichtung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren erläutert worden sind. Eine solche Kontrollvorrichtung kann zum Beispiel in eine zentrale Kontrolleinheit eines Brennstoffzellensystems oder des Verbunds der Brennstoffzellensysteme in Form des Brennstoffzellennetzwerks integriert sein. two fuel cell systems. Finally, an operating module is provided for operating the at least two fuel cell systems to meet the specific power requirement based on the comparison and the determined efficiency parameters. In particular, the determination module, the comparison module, the determination module and/or the operating module are designed to carry out a method according to the invention. A control device according to the invention thus brings with it the same advantages as have been explained in detail with reference to a method according to the invention. Such a control device can be integrated, for example, in a central control unit of a fuel cell system or the network of fuel cell systems in the form of the fuel cell network.

[0043] Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verbund von Brennstoffzellensystemen in Form eines Brennstoffzellennetzwerks, jedes Brennstoffzellensystem aufweisend: Another object of the present invention is a network of fuel cell systems in the form of a fuel cell network, each fuel cell system having:

[0044] - wenigstens ein Brennstoffzellenstapel jeweils mit einem Anodenabschnitt und einem Kathodenabschnitt, - at least one fuel cell stack each with an anode section and a cathode section,

[0045] - einen Anodenzuführabschnitt zum Zuführen von Anodenzuführgas zu den Anodenabschnitten, - an anode feed section for supplying anode feed gas to the anode sections,

[0046] - einen Kathodenzuführabschnitt zum Zuführen von Kathodenzuführgas zu den Kathodenabschnitten, - a cathode supply section for supplying cathode supply gas to the cathode sections,

[0047] - einen Anodenabführabschnitt zum Abführen von Anodenabgas von den Anodenabschnitten, - an anode discharge section for discharging anode off-gas from the anode sections,

[0048] - einen Kathodenabführabschnitt zum Abführen von Kathodenabgas von den Kathodenabschnitten. - a cathode exhaust section for exhausting cathode off-gas from the cathode sections.

[0049] Weiter weist ein erfindungsgemäßer Verbund von Brennstoffzellensystemen in Form des Brennstoffzellennetzwerks eine erfindungsgemäße Kontrollvorrichtung auf. Damit bringt ein erfindungsgemäßer Verbund von Brennstoffzellensystemen in Form des Brennstoffzellennetzwerks die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Kontrollvorrichtung und mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren erläutert worden sind. Ebenfalls kann bei einem erfindungsgemäßen Brennstoffzellennetzwerk und/oder dem jeweiligen Brennstoffzellensystem noch ein Rezirkulationsabschnitt zur Rezirkulation von Anodenabgas in das Anodenzuführgas im Anodenzuführabschnitt vorgesehen sein. Furthermore, a combination of fuel cell systems according to the invention in the form of the fuel cell network has a control device according to the invention. A network of fuel cell systems according to the invention in the form of the fuel cell network thus brings with it the same advantages as have been explained in detail with reference to a control device according to the invention and with reference to a method according to the invention. A recirculation section for recirculating anode waste gas into the anode feed gas in the anode feed section can also be provided in a fuel cell network according to the invention and/or the respective fuel cell system.

[0050] Vorteilhaft ist es, wenn bei einem Brennstoffzellensystem mit mehreren Brennstoffzellenstapeln der Anodenzuführabschnitt, der Kathodenzuführabschnitt, der Anodenabführabschnitt und/oder der Kathodenabführabschnitt wenigstens abschnittsweise in einer gemeinsamen Medieneinheit zusammengefasst sind. Dies erlaubt es, insbesondere wenn in dieser gemeinsamen Medieneinheit auch entsprechende Verteilventile angeordnet sind, eine noch einfachere und kostengünstigere Kontrolle der Medienzuführung zu den einzelnen Brennstoffzellenstapeln zu ermöglichen. Eine solche gemeinsame Medieneinheit kann auch als zentrale Media Supply Unit beschrieben werden. It is advantageous if, in a fuel cell system with a plurality of fuel cell stacks, the anode feed section, the cathode feed section, the anode discharge section and/or the cathode discharge section are combined at least in sections in a common media unit. This allows an even simpler and more cost-effective control of the media supply to the individual fuel cell stacks, particularly if corresponding distribution valves are also arranged in this common media unit. Such a common media unit can also be described as a central media supply unit.

[0051] Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verbund von Brennstoffzellensystemen in Form des Brennstoffzellennetzwerks zumindest eines der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme unterschiedlich zu den anderen Brennstoffzellensystemen ausgebildet ist. Dabei kann es sich zum Beispiel um ein besonders kleines Brennstoffzellensystem mit einem ebenfalls kleinen Brennstoffzellenstapel hinsichtlich seiner chemischen und/oder elektrischen Leistung handeln. Dies erlaubt es, insbesondere in niedrigen Lastbereichen, also bei geringer oder sehr geringer Leistungsanforderung, einen effizienten Betriebspunkt für dieses kleine Brennstoffzellensystem auswählen zu können. Sind sogar mehrere Brennstoffzellensysteme, also drei oder mehr Brennstoffzellensysteme mit unterschiedlichen chemischen und/oder elektrischen Leistungen ausgestaltet, so kann man dies auch als Brennstoffzellensystemgetriebe verstehen, sodass je nach tatsächlicher Leistungsanforderung von kleineren auf größere Brennstoffzellensysteme umgeschaltet werden kann. Je größer die Leistung wird, kann es sinnvoll sein, auch It is also advantageous if at least one of the at least two fuel cell systems is designed differently from the other fuel cell systems in a combination of fuel cell systems according to the invention in the form of the fuel cell network. This can, for example, be a particularly small fuel cell system with a fuel cell stack that is also small in terms of its chemical and/or electrical output. This allows an efficient operating point to be selected for this small fuel cell system, particularly in the low load ranges, ie when there is a low or very low power requirement. If several fuel cell systems, i.e. three or more fuel cell systems, are designed with different chemical and/or electrical outputs, this can also be understood as a fuel cell system transmission, so that it is possible to switch from smaller to larger fuel cell systems depending on the actual power requirement. As the performance gets bigger, it can be useful, too

zwei oder mehr Brennstoffzellensysteme unterschiedlicher Größe und unterschiedlicher maximaler Leistungsabgabe zusammenzufassen und gemeinsam zu betreiben. combine two or more fuel cell systems of different sizes and different maximum power outputs and operate them together.

[0052] Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verbund von Brennstoffzellensystemen in Form eines Brennstoffzellennetzwerks wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme mit zumindest jeweils einem Brennstoffzellenstapel, insbesondere alle Brennstoffzellenstapel, identisch oder im Wesentlichen identisch ausgebildet sind. Die Identität der Ausbildung bezieht sich dabei insbesondere auf eine chemische und/oder elektrisch identische oder im Wesentlichen identische Ausbildung aller Brennstoffzellensysteme, sodass eine leichtere und kostengünstigere Kontrolle möglich ist. Dadurch, dass identische oder im Wesentlichen identische Brennstoffzellensysteme eingesetzt werden, können bei dieser Ausführungsform die Gesamtkosten durch den modularen Aufbau für den Verbund von Brennstoffzellensystemen reduziert werden. Nicht zuletzt wird auch innerhalb des erfindungsgemäßen Kontrollverfahrens eine flexiblere Kontrolle möglich, da eine freie Wahl zwischen den unterschiedlichen Brennstoffzellensystemen möglich ist, da diese aufgrund ihrer chemischen und elektrischen Identität sich für eine Vereinheitlichung der Belastung besser eignen. It is also advantageous if at least two fuel cell systems, each with at least one fuel cell stack, in particular all fuel cell stacks, are configured identically or substantially identically in a combination of fuel cell systems according to the invention in the form of a fuel cell network. The identity of the design relates in particular to a chemically and/or electrically identical or essentially identical design of all fuel cell systems, so that easier and more cost-effective monitoring is possible. Due to the fact that identical or essentially identical fuel cell systems are used, the overall costs can be reduced in this embodiment due to the modular structure for the combination of fuel cell systems. Last but not least, more flexible control is also possible within the control method according to the invention, since a free choice between the different fuel cell systems is possible, since these are better suited for standardizing the load due to their chemical and electrical identity.

[0053] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen schematisch: Further advantages, features and details of the invention result from the following description, in which exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. They show schematically:

[0054] Fig. 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, [0055] Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, [0056] Fig. 3 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellennetzwerks, 1 an embodiment of a method according to the invention, [0055] FIG. 2 a further embodiment of a method according to the invention, [0056] FIG. 3 an embodiment of a fuel cell network according to the invention,

[0057] Fig. 4 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellennetzwerks, 4 shows a further embodiment of a fuel cell network according to the invention,

[0058] Fig. 5 ein Vergleich unterschiedlicher Effizienzparameter, [0059] Fig. 6 ein weiterer Vergleich unterschiedlicher Effizienzparameter und [0060] Fig. 7 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontrollvorrichtung. 5 shows a comparison of different efficiency parameters, FIG. 6 shows a further comparison of different efficiency parameters, and FIG. 7 shows an embodiment of a control device according to the invention.

[0061] Figur 1 zeigt schematisch eine besonders einfache Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer erfindungsgemäßen Kontrollvorrichtung 10. Ein schematisch dargestelltes Gaspedal kann anhand der unterschiedlichen Positionen die Möglichkeit zur Verfügung stellen unterschiedliche Leistungsanforderungen LA abzugreifen und zu bestimmen. Die Leistungsanforderung LA kann dabei auch von einer übergeordneten Kontrolleinheit kommen oder anhand einer anderen Komponente der jeweiligen Anwendung bestimmt werden. Diese Leistungsanforderung LA wird in der Kontrollvorrichtung 10 nun in zwei Datenbanken weiterverarbeitet. Zum einen ist hier für unterschiedliche Brennstoffzellensysteme 110 eine maximale Abgabeleistung AL vorgesehen. Das erste Brennstoffzellensystem 110 mit der Ziffer 1 weist hier eine maximale Abgabeleistung AL von 100 und das zweite Brennstoffzellensystem 110 mit der Ziffer 2 von 120 auf. Liegt die Leistungsanforderung LA nun zum Beispiel bei circa 150, führt dies dazu, dass eine Erfüllung nicht durch eines der beiden Brennstoffzellensysteme 110 alleine möglich ist und auf jeden Fall eine Kombination für den Betrieb ausgewählt werden muss. Schematisch ist hier eine zweite Datenbank dargestellt, welche für die beiden Brennstoffzellensysteme 110 unterschiedliche Effizienzparameter EP zeigt. Beispielsweise kann es sich hier um den maximalen Effizienzgrad handeln, sodass das erste Brennstoffzellensystem 110 mit der Ziffer 1 zum Beispiel bei circa 20 % seiner maximalen Abgabeleistung sein Optimum hat, während das zweite Brennstoffzellensystem 110 mit der Ziffer 2 sein Optimum bei circa 35 % der maximalen Abgabeleistung AL hat. Auf dieser Basis wird nun sowohl die Effizienz als auch die maximal mögliche Abgabeleistung AL mit einbezogen, um anschließend eine Leistungskontrolle LK an den Betrieb der einzelnen Brennstoffzellensysteme 110 auszugeben. FIG. 1 schematically shows a particularly simple embodiment of a method according to the invention with a control device 10 according to the invention. A schematically illustrated gas pedal can use the different positions to provide the possibility of tapping and determining different performance requirements LA. The performance requirement LA can also come from a higher-level control unit or can be determined using another component of the respective application. This performance requirement LA is now further processed in the control device 10 in two databases. On the one hand, a maximum output power AL is provided here for different fuel cell systems 110 . The first fuel cell system 110 with the number 1 here has a maximum output power AL of 100 and the second fuel cell system 110 with the number 2 of 120. If the power requirement LA is now, for example, approximately 150, this means that it is not possible for one of the two fuel cell systems 110 to meet it alone, and a combination must be selected for operation in any case. A second database is shown schematically here, which shows different efficiency parameters EP for the two fuel cell systems 110 . For example, this can be the maximum degree of efficiency, so that the first fuel cell system 110 with the number 1 has its optimum at around 20% of its maximum output power, for example, while the second fuel cell system 110 with the number 2 has its optimum at around 35% of the maximum Output power AL has. On this basis, both the efficiency and the maximum possible output power AL are now included in order to subsequently output a power check LK for the operation of the individual fuel cell systems 110.

[0062] Figur 2 zeigt eine Weiterbildung der Ausführungsform der Figur 1. Hier sind nun unterschiedliche Effizienzparameter EP in unterschiedlichen Datenbanken hinterlegt, welche bei dem Durchlauf des Verfahrens in einem gemeinsamen Belastungsparameter BP integriert werden. FIG. 2 shows a further development of the embodiment of FIG. 1. Different efficiency parameters EP are now stored in different databases, which are integrated into a common load parameter BP when the method is run through.

Diese Integration kann einfach oder aber gewichtet und/oder priorisiert erfolgen. Auf diese Weise wird es möglich, noch genauer auf die tatsächliche Belastungssituation und das Erreichen des gewünschten Ziels einzugehen, und entsprechend in verbesserter Weise die Leistungskontrolle LK an die Brennstoffzellensysteme 110 weiterzugeben. This integration can be simple or weighted and/or prioritized. In this way, it becomes possible to address the actual load situation and the achievement of the desired target even more precisely, and accordingly to pass on the power control LK to the fuel cell systems 110 in an improved manner.

[0063] Figur 3 zeigt schematisch einen Aufbau eines solchen Brennstoffzellennetzwerks 100. Dieses ist mit zwei Brennstoffzellensystemen 110 ausgestattet wobei in einem Anodenabschnitt 120 Anodengas, zum Beispiel wasserstoffhaltiges Gas, den einzelnen Anodenabschnitten 112 der Brennstoffzellenstapel zugeführt wird. Die entsprechende chemische Reaktion führt zusammen mit einem über einen Kathodenzuführabschnitt 140 zugeführten Kathodengas zum Erzeugen von Kathodenabgas und zum Erzeugen von Anodenabgas. Das Anodenabgas wird über den Anodenabführabschnitt 122 abgeführt und entweder an die Umgebung oder über den Rezirkulationsabschnitt 130 wieder über eine Rezirkulationsvorrichtung 150 in den Anodenzuführabschnitt 120 zugeführt. Das Kathodenabgas wird über den Kathodenabführabschnitt 142 ebenfalls der Umgebung zugeführt. Einfachheitshalber ist der Kühlkreislauf des Brennstoffzellensystems 110 nicht dargestellt. shows a schematic of a structure of such a fuel cell network 100. This is equipped with two fuel cell systems 110 in an anode section 120 anode gas, for example hydrogen-containing gas, the individual anode sections 112 of the fuel cell stack is supplied. The corresponding chemical reaction, together with a cathode gas supplied via a cathode supply section 140, leads to the generation of cathode off-gas and the generation of anode off-gas. The anode off-gas is discharged via the anode discharge section 122 and fed back into the anode feed section 120 either to the environment or via the recirculation section 130 via a recirculation device 150 . The cathode off-gas is also discharged to the atmosphere via the cathode discharge section 142 . For the sake of simplicity, the cooling circuit of the fuel cell system 110 is not shown.

[0064] Bei der Ausführungsform der Figur 3 ist nun eine zentrale Kontrollvorrichtung 10 vorgesehen, welche in der beschriebenen Weise die Kontrolle der Betriebspunkte aller Brennstoffzellensysteme 110 zur Verfügung stellen kann. In the embodiment of Figure 3, a central control device 10 is now provided, which can provide the control of the operating points of all fuel cell systems 110 in the manner described.

[0065] Während bei der Ausführungsform der Figur 3 alle Brennstoffzellensysteme 110 aus chemischer und/oder elektrischer Sicht identisch oder im Wesentlichen identisch ausgebildet sind, ist in der Figur 4 das linke Brennstoffzellensystem 110 schematisch kleiner dargestellt, was auf eine geringere chemische und/oder elektrische Leistung hinweist. Diese unterschiedliche Leistung schlägt sich auch in entsprechend unterschiedlichen Abgabeleistungen AL der beiden Brennstoffzellensysteme 110 nieder, welche, gemäß der Erläuterung zu den Figuren 1 und 2 bei der Ausbildung der Leistungskontrolle LK entsprechend berücksichtigt werden und flexibel bei der Steuerung der Belastung, insbesondere der Dauerbelastung, der Brennstoffzellensysteme 110 berücksichtigt werden. In the embodiment of FIG. 3, all fuel cell systems 110 are identical or essentially identical from a chemical and/or electrical point of view. In FIG performance. This different output is also reflected in the correspondingly different output outputs AL of the two fuel cell systems 110, which, according to the explanation relating to FIGS Fuel cell systems 110 are taken into account.

[0066] Sowohl bei Figur 3 als auch bei Figur 4 ist zur Vereinfachung der Kühlkreislauf nicht dargestellt. Ein Brennstoffzellensystem 110 kann auch mehr als den einen dargestellten Brennstoffzellenstapel aufweisen. Des Weiteren sind die Brennstoffzellensysteme 110 bis auf Überschneidungen in der Luftzuführung und der Abgasabführung getrennt dargestellt. Es ist aber auch möglich die Systeme vollständig getrennt, oder mit weiteren Überschneidungen beziehungsweise sogar gemeinsamen Komponenten auszuführen. Wesentlich ist, dass die zumindest zwei Brennstoffzellensysteme 110 in der Medienversorgung und elektrischen Verschaltung so ausgestaltet sind, dass das Einstellen unterschiedliche Lastpunkte, bis hin zum Ausschalten einzelner Brennstoffzellensysteme 110, ermöglicht wird. In both FIG. 3 and FIG. 4, the cooling circuit is not shown for the sake of simplicity. A fuel cell system 110 may also have more than the one fuel cell stack shown. Furthermore, the fuel cell systems 110 are shown separately except for overlaps in the air supply and the exhaust gas discharge. However, it is also possible to design the systems completely separately, or with further overlaps or even common components. It is essential that the at least two fuel cell systems 110 are designed in terms of media supply and electrical wiring in such a way that different load points can be set, up to and including individual fuel cell systems 110 being switched off.

[0067] Figur 5 zeigt eine mögliche Betriebsweise der Brennstoffzellensysteme 110. Dabei ist mit der durchgezogenen Linie die Effizienzkurve für einen Effizienzparameter EP, beispielsweise die Systemeffizienz dieses Brennstoffzellensystems 110 dargestellt. Dieser Effizienzparameter EP steigt an zu einem Maximum und sinkt bei sich weiter erhöhender Leistungsanforderung LA auf der X-Achse wieder ab. Somit wäre bei steigender Leistungsanforderung LA dieser zwar zu erfüllen, jedoch mit wieder verringerter Effizienz. Ein erfindungsgemäßes Verfahren greift nun hier ein und schaltet, wenn die Effizienz des ersten Brennstoffzellensystems 110 absinken würde, das zweite Brennstoffzellensystem 110 zu, wobei die gepunktete Linie hier die kombinierte Effizienz aus zwei Brennstoffzellensystemen 110 darstellt. Dies erlaubt es, das Absinken der Gesamteffizienz bei einem einzigen Brennstoffzellensystem 110 zu verhindern und auch bei steigender Leistungsanforderung LA entlang der gepunkteten Linie eine hohe Effizienz beizubehalten. Auch diese erhöhte Effizienz kommt an ihre Grenzen, wenn die Leistungsanforderung LA weiter steigt, sodass bei dieser Ausführungsform ein drittes Brennstoffzellensystem 110 zugeschaltet werden kann. Die gestrichelte Linie ganz rechts zeigt die kombinierte Effizienz des Effizienzparameters EP für alle drei Brennstoffzellensysteme 110, sodass hier nochmals eine Verlängerung mit hoher Effizienz für eine weitere Steigerung der Leistungsanforderung LA möglich wird. Die Betriebsbe-FIG. 5 shows a possible mode of operation of the fuel cell system 110. The solid line shows the efficiency curve for an efficiency parameter EP, for example the system efficiency of this fuel cell system 110. This efficiency parameter EP increases to a maximum and decreases again on the X-axis when the power requirement LA continues to increase. Thus, with an increasing power requirement LA, this would indeed be able to be met, but with reduced efficiency again. A method according to the invention intervenes here and switches on the second fuel cell system 110 if the efficiency of the first fuel cell system 110 were to drop, with the dotted line representing the combined efficiency of two fuel cell systems 110 here. This makes it possible to prevent the overall efficiency from dropping in a single fuel cell system 110 and to maintain high efficiency even when the power demand LA increases along the dotted line. This increased efficiency also reaches its limits when the power requirement LA increases further, so that a third fuel cell system 110 can be switched on in this specific embodiment. The dashed line on the far right shows the combined efficiency of the efficiency parameter EP for all three fuel cell systems 110, so that an extension with high efficiency for a further increase in the power requirement LA is possible here. The operational

reiche 1, II und Ill unterscheiden dabei nicht die maximalen Abgabeleistungen AL der einzelnen Brennstoffzellensysteme 110, sondern sind vielmehr die Schaltpunkte, ab welchem das zweite und das dritte Brennstoffzellensystem 110 hinzugeschaltet beziehungsweise zurückgeschaltet werden. Ranges 1, II and III do not differentiate between the maximum power outputs AL of the individual fuel cell systems 110, but are rather the switching points from which the second and the third fuel cell system 110 are switched on or off.

[0068] In Figur 6 ist die kombinierte Leistungskurve aus der Figur 5 als durchgezogene Linie für den Effizienzparameter EP dargestellt. Gestrichelt ist ein korrelierendes Brennstoffzellensystem 110 aufgezeichnet, welches alleine die maximale Leistungsanforderung LA erzielen kann. Hier ist gut zu erkennen, dass zwar mit einem großen Brennstoffzellensystem 110 bei hohen Leistungsanforderungen LA ähnliche Effizienzgrade erzielt werden können, jedoch bei geringen Leistungsanforderungen die entsprechende Kurve (gestrichelt) für den Effizienzparameter EP früher absinkt, sodass hier im geringen Leistungsbereich nur ein deutlich reduzierter Effizienzgrad für den Betrieb des Brennstoffzellensystems 110 erreichbar ist. In FIG. 6, the combined performance curve from FIG. 5 is shown as a solid line for the efficiency parameter EP. A correlating fuel cell system 110, which alone can achieve the maximum power requirement LA, is drawn in dashed lines. Here it is easy to see that although similar degrees of efficiency can be achieved with a large fuel cell system 110 with high power requirements LA, the corresponding curve (dashed) for the efficiency parameter EP drops earlier with low power requirements, so that only a significantly reduced degree of efficiency here in the low power range can be reached for the operation of the fuel cell system 110 .

[0069] Figur 7 zeigt schematisch, wie in einer Kontrollvorrichtung 10 ein Bestimmungsmodul 20, ein Vergleichsmodul 30, ein Ermittlungsmodul 40 und ein Betriebsmodul 50 die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglichen können. Uber eine Leistungsanforderung LA kann, zum Beispiel mit Bezug auf die Figuren 1 und 2, der Durchlauf des Verfahrens innerhalb der Kontrollvorrichtung 10 erfolgen, sodass abschließend eine Leistungskontrolle LK an das Brennstoffzellennetzwerk 100 abgegeben werden kann. FIG. 7 shows schematically how, in a control device 10, a determination module 20, a comparison module 30, a determination module 40 and an operating module 50 can enable a method according to the invention to be carried out. A power requirement LA can be used, for example with reference to FIGS.

[0070] Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. The above explanation of the embodiments describes the present invention exclusively in the context of examples.

BEZUGSZEICHENLISTE REFERENCE LIST

10 Kontrollvorrichtung 20 Bestimmungsmodul 30 Vergleichsmodul 10 control device 20 determination module 30 comparison module

40 Ermittlungsmodul 50 Betriebsmodul 40 discovery module 50 operation module

100 Brennstoffzellennetzwerk 110 Brennstoffzellensystem 112 Anodenabschnitt 100 fuel cell network 110 fuel cell system 112 anode section

114 Kathodenabschnitt 114 cathode section

120 Anodenzuführabschnitt 122 Anodenabführabschnitt 130 Rezirkulationsabschnitt 140 Kathodenzuführabschnitt 142 Kathodenabführabschnitt 150 Rezirkulationsvorrichtung 120 anode supply section 122 anode discharge section 130 recirculation section 140 cathode supply section 142 cathode discharge section 150 recirculation device

LA Leistungsanforderung AL Abgabeleistung LA Power requirement AL Power output

LK Leistungskontrolle LK performance control

EP Effizienzparameter BP Belastungsparameter EP efficiency parameter BP load parameter

| Betriebsbereich | | Operating Area |

I] Betriebsbereich II Il Betriebsbereich Ill I] Operational area II II Operational area III

Claims (11)

Patentansprüchepatent claims 1. Verfahren für eine Kontrolle eines Brennstoffzellennetzwerks (100) mit wenigstens zwei Brennstoffzellensystemen (110), aufweisend die folgenden Schritte: 1. A method for controlling a fuel cell network (100) with at least two fuel cell systems (110), comprising the following steps: - Bestimmen einer Leistungsanforderung (LA) an das Brennstoffzellennetzwerk (100), - determining a power requirement (LA) for the fuel cell network (100), - Vergleich der bestimmten Leistungsanforderung (LA) mit den Abgabeleistungen (AL) der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme (110), - Comparison of the specific power requirement (LA) with the output power (AL) of the at least two fuel cell systems (110), - Ermitteln wenigstens eines Effizienzparameters (EP) für jedes der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme (110), - Determining at least one efficiency parameter (EP) for each of the at least two fuel cell systems (110), - Betreiben der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme (110) zur Erfüllung der bestimmten Leistungsanforderung (LA) auf Basis des Vergleichs und der ermittelten Effizienzparameter (EP), - Operating the at least two fuel cell systems (110) to meet the specific performance requirement (LA) based on the comparison and the determined efficiency parameters (EP), dadurch gekennzeichnet, dass bei einem wiederholten Startvorgang und bei einem wiederholten Kaltstart immer ein anderes der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme (110) betrieben wird, wobei bei einem Kaltstart des Brennstoffzellennetzwerks (100) nur ein einziges der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme (110) betrieben wird und während des Betriebs im Kaltstart die Abwärme des betriebenen Brennstoffzellensystems (110) zum Erwärmen des wenigstens einen nicht betriebenen Brennstoffzellensystems (110) verwendet wird. characterized in that in the case of a repeated starting process and a repeated cold start, a different one of the at least two fuel cell systems (110) is always operated, with only one of the at least two fuel cell systems (110) being operated in the event of a cold start of the fuel cell network (100) and during the Operation in cold start the waste heat of the operated fuel cell system (110) for heating the at least one non-operated fuel cell system (110) is used. 2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Effizienzparameter (EP) wenigstens einer der folgenden ermittelt wird: - Energieeffizienz beim Betrieb für die bestimmte Leistungsanforderung (LA) - Gesundheitszustand des jeweiligen Brennstoffzellensystems (110) - Temperatur des jeweiligen Brennstoffzellensystems (110) - Spannung des jeweiligen Brennstoffzellensystems (110) - Feuchtigkeit des jeweiligen Brennstoffzellensystems (110) - Anzahl der Betriebsstunden des jeweiligen Brennstoffzellensystems (110) 2. The method according to claim 1, characterized in that at least one of the following is determined as the efficiency parameter (EP): - Energy efficiency during operation for the specific power requirement (LA) - State of health of the respective fuel cell system (110) - Temperature of the respective fuel cell system (110) - Voltage of the respective fuel cell system (110) - Humidity of the respective fuel cell system (110) - Number of operating hours of the respective fuel cell system (110) 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei unterschiedliche Effizienzparameter (EP) zu einem gemeinsamen Belastungsparameter (BP) zusam-3. The method according to claim 2, characterized in that at least two different efficiency parameters (EP) to a common load parameter (BP) together mengefasst werden, wobei der Betrieb der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme (110) auf Basis des Belastungsparameters (BP) erfolgt. be measured, wherein the operation of the at least two fuel cell systems (110) takes place on the basis of the load parameter (BP). 4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme (110) ausgeschaltet wird und/oder ausgeschaltet bleibt. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the at least two fuel cell systems (110) is switched off and / or remains switched off. 5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme (110) bei unterschiedlichen Betriebspunkten betrieben werden. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least two of the at least two fuel cell systems (110) are operated at different operating points. 6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme (110) wenigstens eines der folgenden Ziele berücksichtigt: 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the operation of the at least two fuel cell systems (110) takes into account at least one of the following objectives: - Optimierte, insbesondere maximierte, Effizienz der Brennstoffzellensysteme (110) - Optimized, in particular maximized, efficiency of the fuel cell systems (110) - Optimierte, insbesondere maximierte, Lebensdauer der Brennstoffzellensysteme (110) - Optimized, in particular maximized, service life of the fuel cell systems (110) - Optimierte, insbesondere maximierte, Leistungsabgabe der Brennstoffzellensysteme (110) - Optimized, in particular maximized, power output of the fuel cell systems (110) 7. Kontrollvorrichtung (10) für eine Kontrolle eines Brennstoffzellennetzwerks (100) mit wenigstens zwei Brennstoffzellensystemen (110), aufweisend ein Bestimmungsmodul (20) für ein Bestimmen einer Leistungsanforderung (LA) an das Brennstoffzellennetzwerk (100), ein Vergleichsmodul (30) für einen Vergleich der bestimmten Leistungsanforderung (LA) mit den Abgabeleistungen (AL) der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme (110), ein Ermittlungs-7. Control device (10) for controlling a fuel cell network (100) with at least two fuel cell systems (110), comprising a determination module (20) for determining a power requirement (LA) on the fuel cell network (100), a comparison module (30) for one Comparison of the specific power requirement (LA) with the output power (AL) of the at least two fuel cell systems (110), a determination modul (40) für ein Ermitteln wenigstens eines Effizienzparameters (EP) für jedes der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme (110) und ein Betriebsmodul (50) für ein Betreiben der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme (110) zur Erfüllung der bestimmten Leistungsanforderung (LA) auf Basis des Vergleichs und der ermittelten Effizienzparameter (EP), wobei das Bestimmungsmodul (20), das Vergleichsmodul (30), das Ermittlungsmodul (40) und/ oder das Betriebsmodul (50) für die Durchführung eines Verfahrens mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist. module (40) for determining at least one efficiency parameter (EP) for each of the at least two fuel cell systems (110) and an operating module (50) for operating the at least two fuel cell systems (110) to meet the specific power requirement (LA) based on the comparison and the determined efficiency parameter (EP), wherein the determination module (20), the comparison module (30), the determination module (40) and/or the operating module (50) is designed to carry out a method having the features of one of claims 1 to 6 . 8. Brennstoffzellennetzwerk (100), aufweisend 8. fuel cell network (100), comprising - wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme (110) mit jeweils mindestens einem Brennstoffzellenstapel jeweils mit einem Anodenabschnitt (112) und einem Kathodenabschnitt (114), - at least two fuel cell systems (110), each with at least one fuel cell stack, each with an anode section (112) and a cathode section (114), - einen Anodenzuführabschnitt (120) zum Zuführen von Anodenzuführgas zu den Anodenabschnitten (112), - an anode feed section (120) for supplying anode feed gas to the anode sections (112), - einen Kathodenzuführabschnitt (140) zum Zuführen von Kathodenzuführgas zu den Kathodenabschnitten (114), - a cathode supply section (140) for supplying cathode supply gas to the cathode sections (114), - einen Anodenabführabschnitt (122) zum Abführen von Anodenabgas von den Anodenabschnitten (112), - an anode discharge section (122) for discharging anode off-gas from the anode sections (112), - einen Kathodenabführabschnitt (142) zum Abführen von Kathodenabgas von den Kathodenabschnitten (114), - a cathode discharge section (142) for discharging cathode off-gas from the cathode sections (114), weiter aufweisend eine Kontrollvorrichtung (10) mit den Merkmalen des Anspruchs 7. further comprising a control device (10) with the features of claim 7. 9. Brennstoffzellennetzwerk (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anodenzuführabschnitt (120), der Kathodenzuführabschnitt (140), der Anodenabführabschnitt 9. Fuel cell network (100) according to claim 8, characterized in that the anode feed section (120), the cathode feed section (140), the anode discharge section (122) und/oder der Kathodenabführabschnitt (142) wenigstens abschnittsweise in einer gemeinsamen Medieneinheit zusammengefasst sind. (122) and/or the cathode removal section (142) are combined at least in sections in a common media unit. 10. Brennstoffzellennetzwerk (100) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme (110) unterschiedlich zu den anderen Brennstoffzellensystemen (110) ausgebildet ist. 10. Fuel cell network (100) according to any one of claims 8 or 9, characterized in that at least one of the at least two fuel cell systems (110) is designed differently from the other fuel cell systems (110). 11. Brennstoffzellennetzwerk (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme (110), insbesondere alle Brennstoffzellensysteme (110), identisch oder im Wesentlichen identisch ausgebildet sind. 11. Fuel cell network (100) according to one of claims 8 to 10, characterized in that at least two fuel cell systems (110), in particular all fuel cell systems (110), are of identical or essentially identical design. Hierzu 7 Blatt Zeichnungen 7 sheets of drawings
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