DE10054058A1 - Brennstoffzellenanlage für Verbraucher, die an eine aufladbare Batterie angeschlossen sind - Google Patents

Brennstoffzellenanlage für Verbraucher, die an eine aufladbare Batterie angeschlossen sind

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DE10054058A1
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Joachim Grosse
Manfred Poppinger
Meike Reizig
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

Brennstoffzellenanlagen eignen sich in besonderer Weise zur kontinuierlichen Versorgung von elektrischen Verbrauchern. Speziell bei der Anwendung in Fahrzeugen kann dies entweder der Antrieb eines Elektromotors oder aber auch die Versorgung der Hilfsaggregate sein. Gemäß der Erfindung liefert ein Brennstoffzellenmodul (10) Energie nur an die aufladbare Batterie (5), und nicht direkt an den Verbraucher (1). Dadurch kann das Brennstoffzellenmodul (10) immer am optimalen Betriebspunkt gefahren werden. Als Brennstoffzellenmodul (10) wird dabei vorteilhafterweise eine HT-PEM-Brennstoffzelle verwendet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffzellenanlage für Verbraucher, die an eine aufladbare Batterie angeschlos­ sen sind, mit mindestens einem Brennstoffzellenmodul.
Brennstoffzellenanlagen können immer dann zum Einsatz kommen, wenn Verbraucher mit elektrischem Strom versorgt werden müs­ sen. Dafür eignen sich alle solche Anwendungen, bei denen bisher Verbraucher an wiederaufladbare Batterien angeschlos­ sen sind. Üblicherweise wird dafür die von der Brennstoffzel­ lenanlage erzeugte elektrische Energie direkt in den Verbrau­ cher eingespeist. Da der Betrieb des Verbrauchers und damit dessen Stromverbrauch variieren kann, wird in diesem Fall die Brennstoffzellenanlage nur bei Bedarf betrieben. Dies ist aber insbesondere bei Verwendung von sogenannten HT-PEM- Brennstoffzellenanlagen unwirtschaftlich, da ein Neustart ei­ ner Brennstoffzelle, insbesondere ein Kaltstart, bekannterma­ ßen Probleme mit sich bringt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Betrieb einer Brenn­ stoffzelle zur Versorgung eines Verbrauchers zu verbessern.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Mit der Erfindung wird von der Brennstoffzellenanlage selbst der Akkumulator aufgeladen. Dies hat den Vorteil, dass die Brennstoffzellenanlage selbst kontinuierlich betreibbar ist und jedes Brennstoffzellenmodul immer am optimalen Betriebs­ punkt gefahren wird.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist besonders vorteilhaft zur Bordstromversorgung eines Kraftfahrzeuges einsetzbar, insbe­ sondere dann, wenn wie bisher ein Akkumulator zur Bordstrom­ versorgung vorhanden war. Besonders vorteilhaft ist dabei ei­ ne HT-PEM-Brennstoffzellenanlagen einsetzbar.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung eines Ausführungs­ beispiels in Verbindung mit den abhängigen Patentansprüchen. Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild zum Einsatz einer Brennstoffzellenanlage.
In der Figur ist mit 1 ein elektrischer Verbraucher darge­ stellt, der von einer Batterie 5 gespeist wird. Ein solcher Verbraucher 1 kann sich beispielsweise in einem nicht darge­ stellten Kraftfahrzeug (KFZ) befinden, wobei im KFZ üblicher­ weise eine Bordstromversorgung vorhanden ist. Dabei wird beim Stand der Technik über die Lichtmaschine des KFZ's ein Akku­ mulator als Batterie 5 aufgeladen.
Es wird nunmehr zur Versorgung der Batterie 5 eine Brenn­ stoffzellenanlage mit wenigsten einem Brennstoffzellenmodul 10 vorgeschlagen. Zwischen der Batterie 5 und dem Brennstoff­ zellenmodul 10 ist ein Lademodul 15 geschaltet. Das Lademodul 15 wird vom Brennstoffzellenmodul 10 gespeist, wobei in ge­ eigneter Weise eine nicht im Einzelnen dargestellte Steuerung vorhanden ist. Falls erforderlich, wird über das Lademodul 15 die Batterie 5 aufgeladen. Die Betriebsweise des Brennstoff­ zellenmoduls 10 ist davon nicht beeinflusst.
Die beschriebene Anordnung hat den Vorteil, dass die Brenn­ stoffzellenanlage konstant am optimalen Betriebspunkt gefah­ ren werden kann. Ein Neustart bzw. ein Kaltstart, der bei solchen Brennstoffzellenanlagen häufig mit Problemen verbun­ den ist, ist somit unnötig. Insbesondere bei Verwendung von PEM- bzw. HT-PEM-Brennstoffzellenanlagen ergibt sich eine be­ sonders günstige Betriebsweise.

Claims (6)

1. Brennstoffzellenanlage für Verbraucher, die an eine auf­ ladbare Batterie angeschlossen sind, mit mindestens einem Brennstoffzellenmodul, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Brennstoffzellenmodul (10) Ener­ gie nur an die Batterie (5) liefert, wodurch das Brennstoff­ zellenmodul (10) selbst immer am optimalen Betriebspunkt ge­ fahren wird.
2. Brennstoffzellenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffzellenmo­ dul (10) lediglich zum Laden der ansonsten autarken Batterie (5) vorgesehen ist.
3. Brennstoffzellenanlage nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Brennstoffzellenmodul (10) ein Lademodul (15) nachgeschaltet ist.
4. Brennstoffzellenanlage nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die An­ ordnung aus Brennstoffzellenmoduls (10) und Batterie (5) zur Bordstromversorgung eines Kraftfahrzeuges (KFZ) dienen.
5. Brennstoffzellenanlage nach einem der vorhergehenden An­ spruche, dadurch gekennzeichnet dass das Brennstoffzellenmodul (10) Teil einer Polymer- Elektrolyt-Membran(PEM)-Brennstoffzelle ist.
6. Brennstoffzellenanlage nach einem der vorhergehenden An­ spruche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffzellenmodul (10) Teil einer Hochtempera­ tur-Polymer-Elektrolyt-Membran(HT-PEM)-Brennstoffzelle ist.
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