DE10141740A1 - Kraftfahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem - Google Patents

Kraftfahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem

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Abstract

Ein Kraftfahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem, welches zu dessen Antrieb vorgesehen ist, weist wenigstens einen Kompressor zum Starten der Luftversorgung des Brennstoffzellensystems und wenigstens eine Achse auf. Der Kompressor ist mit wenigstens einer der Achsen mittels einer mechanischen Verbindung verbunden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
  • Aus der DE 199 43 690 A1 ist ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem bekannt. Um den Zeitraum zwischen dem Start eines Elektromotors, der eine Achse des Kraftfahrzeugs antreibt, und dem Erreichen einer für den Betrieb des Elektromotors erforderlichen ausreichenden Leistungsfähigkeit des Brennstoffzellensystems zu minimieren, ist zum Starten desselben eine unabhängig von einer Starteinrichtung für die elektrische Maschine ausgebildete Einrichtung zum Aktivieren des Brennstoffzellensystems vorgesehen.
  • Eine Schaltungsanordnung zur elektrischen Energieversorgung eines Netzes, das eine Brennstoffzellensystem sowie eine Akkumulatoranordnung aufweist, ist aus der DE 198 10 468 A1 bekannt. Um hierbei den Startvorgang der Brennstoffzelle zu vereinfachen, wird die elektrische Energie während des Startvorganges von der Akkumulatoranordnung über wenigstens einen DC/DC-Wandler in das Netz eingespeist.
  • Die DE 199 50 008 A1 beschreibt ein Verfahren zum Steuern und zur Einstellung des Schaltzustands einer Schaltverbindung zwischen den elektrischen Ausgängen einer Brennstoffzelle und einem elektrischen Netz. Die dabei verwendete Brennstoffzelle ist in einer mobilen Vorrichtung, also beispielsweise einem Kraftfahrzeug, angeordnet.
  • Sämtliche der genannten Systeme mit Brennstoffzellen bzw. Brennstoffzellensystemen besitzen eine oder sogar mehrere Batterien, die für das Starten des Brennstoffzellensystems bzw. für das Starten eines das Brennstoffzellensystem mit Luft versorgenden und somit einen Start desselben ermöglichenden Kompressors verantwortlich sind. Sobald jedoch die Spannung und damit die Leistung der Batterie unter einen bestimmten Punkt absinkt, ist es nicht mehr möglich, den Kompressor und somit das Brennstoffzellensystem zu starten.
  • Zwar könnte diesem Problem mit einem handelsüblichen Überbrückungskabel entgegengetreten werden, solche Überbrückungskabel sind jedoch nicht immer zur Hand und können in besonders problematischen Fällen, beispielsweise bei einer besonders stark entladenen Batterie, ein Starten des Brennstoffzellensystems trotz allem nicht ermöglichen.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftfahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem zu schaffen, das auch ohne Batterie bzw. ohne ausreichende Leistungsfähigkeit derselben gestartet werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
  • Durch die mechanische Verbindung von der wenigstens einen Achse auf den zum Starten der Luftversorgung des Brennstoffzellensystems vorgesehenen Kompressor kann durch einfaches Anschieben des Kraftfahrzeugs das Brennstoffzellensystem gestartet werden. Die durch das Anschieben entstehende Drehbewegung der Fahrzeugräder wird in an sich bekannter Weise auf die Achse übertragen, von welcher durch die erfindungsgemäße mechanische Verbindung eine weitere Übertragung der Drehbewegung an den Kompressor erfolgt. Beginnt der Kompressor sich dann aufgrund des Antriebs durch die mechanische Verbindung ebenfalls zu drehen, so wird Luft in das Brennstoffzellensystem gefördert und diese kann, wenn auch die anderen hierfür notwendigen Systeme eingeschaltet sind, starten.
  • Um die eventuell verhältnismäßig geringe Drehzahl der Räder bzw. der Achse auf eine höhere Drehzahl für den Kompressor zu steigern, kann in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung zwischen der wenigstens einen Achse und dem Kompressor ein Getriebe angeordnet sein.
  • Wenn dieses Getriebe zu- und abschaltbar ausgeführt ist, so wird während des Fahrbetriebs des mit dem Brennstoffzellensystem ausgestatteten Kraftfahrzeugs ein zusätzlicher Antrieb des Kompressors über die Achse vermieden, da dieser dann in an sich bekannter Weise von einem von dem Brennstoffzellensystem mit Strom versorgten Elektromotor, eines Expanders oder dergleichen angetrieben werden kann.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen sowie aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel.
  • Die einzige Figur zeigt den stark schematisierten Aufbau des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
  • Ein nur schematisch durch seine äußeren Umrisse angedeutetes Kraftfahrzeug 1 wird durch ein Brennstoffzellensystem 2 angetrieben. Da dieser Antrieb an sich bekannt ist, sind die weiteren hierzu notwendigen Bauteile nicht dargestellt. Das Kraftfahrzeug 1 weist zwei Achsen 3 und 4 auf, welche jeweils in an sich bekannter Weise mit Rädern 3a, 3b und 4a, 4b versehen sind.
  • Von der einen Achse 3 verläuft eine mechanische Verbindung 5 in Form einer Antriebswelle 5a zu einem Kompressor 6, welcher in an sich bekannter Weise für das Starten der Luftversorgung des Brennstoffzellensystems 2 verantwortlich ist. Die Antriebswelle 5a mündet in einem Getriebe 7, von wo aus eine Abtriebswelle 5b zu dem Kompressor 6 führt. Auf diese Weise kann durch Anschieben bzw. Anrollen des Kraftfahrzeugs 1, also durch Drehen der Räder 3a und 3b der Achse 3, über die mechanische Verbindung 5 der Kompressor 6 angetrieben und somit das Brennstoffzellensystem 2 gestartet werden. Selbstverständlich könnte die mechanische Verbindung 5 auch an der Achse 4 oder an beiden Achsen 3 und 4 angreifen.
  • Das im vorliegenden Fall vorgesehene Getriebe 7 ermöglicht eine Erhöhung der Drehzahl der Räder 3a und 3b auf eine für das Starten des Kompressors 6 geeignete Drehzahl. Des weiteren kann das Getriebe 7 zu- und abschaltbar sein, um nur im Falle eines erforderlichen Anschiebens zugeschaltet zu werden und während des normalen Betriebs des Kraftfahrzeugs einen Antrieb des Kompressors 6 durch die Achse 3 zu vermeiden, da dieser im normalen Betrieb durch einen nicht dargestellten Elektromotor, durch einen Expander oder dergleichen angetrieben wird. Bei einer Bergabfahrt es günstig sein, den Kompressor 6 direkt über die Achse 3 anzutreiben, der dann als Bremse fungiert.
  • Die mechanische Verbindung 5 weist eine weitere Antriebswelle 5c auf, die zu einem weiteren Getriebe 8 führt, von wo aus eine weitere Abtriebswelle 5d in einer beispielsweise als Pumpe ausgeführten Fördereinrichtung 9 mündet, die für die Zudosierung von Betriebsstoff, wie z. B. Wasserstoff, Wasser, Methanol bzw. eine vergleichbare Kohlenstoff und Wasserstoff aufweisende Verbindung, zu dem Brennstoffzellensystem 2 verantwortlich ist. Selbstverständlich kann die mechanische Verbindung 5 auch zu weiteren Elementen des im vorliegenden Fall mit einem nicht explizit dargestellten Gaserzeugungssystem ausgestatteten Brennstoffzellensystems 2 führen und diese gegebenenfalls antreiben bzw. für ein Öffnen derselben sorgen. Auch eine Kopplung der beiden Antriebswellen 5a und 5c ist in diesem Zusammenhang denkbar.
  • Das beschriebene Anschieben des Kraftfahrzeugs 1 kann dann erforderlich sein, wenn eine für das eigentliche Starten des Brennstoffzellensystems 2 bzw. dessen Peripheriebauteile, wie z. B. des Kompressors 6 oder der Pumpe 9, vorgesehene Batterie 10 nicht mehr genügend Spannung bzw. Leistung aufbringen kann, um ein Starten des Brennstoffzellensystems 2 zu ermöglichen. Wenn das Kraftfahrzeug 1 anschließend fährt, so kann das Brennstoffzellensystem 2 die Batterie 10 in an sich bekannter Weise aufladen, um beim nächsten Start die Batterie 10 zum Starten des Brennstoffzellensystems 2 verwenden zu können.
  • Bei einem Brennstoffzellensystem 2, welches als Direkt-Brennstoffzellensystem ausgeführt ist, kann die mechanische Verbindung 5 zusätzlich noch derart ausgeführt sein, daß ein nicht dargestelltes Druckhalteventil, welches sich an einem ebenfalls nicht dargestellten Wasserstofftank befindet, geöffnet wird, so daß der Wasserstoff zu dem Brennstoffzellensystem 2 fließen kann.

Claims (7)

1. Kraftfahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem, welches zu dessen Antrieb vorgesehen ist, mit wenigstens einem Kompressor zum Starten der Luftversorgung des Brennstoffzellensystems und mit wenigstens einer Achse, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (6) mit wenigstens einer der Achsen (3, 4) mittels einer mechanischen Verbindung (5) verbunden ist.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der wenigstens einen Achse (3, 4) und dem Kompressor (6) ein Getriebe (7) angeordnet ist.
3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (7) zu- bzw. abschaltbar ist.
4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffzellensystem (2) ein Gaserzeugungssystem aufweist, wobei für das Starten des Gaserzeugungssystems und des Brennstoffzellensystem (2) notwendige Aggregate zumindest mittelbar mit der wenigstens einen Achse (3, 4) mechanisch verbunden sind.
5. Kraftfahrzeug nach einem Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kompressoren (6) vorgesehen sind, welche alle mechanisch mit der wenigstens einen Achse (3, 4) verbunden sind.
6. Kraftfahrzeug nach einem Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verbindung (5) eine mit der wenigstens einen Achse (3, 4) verbundene Antriebswelle (5a) und eine mit dem Kompressor (6) verbundene Abtriebswelle (5b) aufweist.
7. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffzellensystem (2) eine Batterie (11) zum Starten desselben aufweist.
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