DE102006051741A1

DE102006051741A1 - Verfahren zum Regenerieren eines Reformers

Info

Publication number: DE102006051741A1
Application number: DE102006051741A
Authority: DE
Inventors: Manfred Pfalzgraf; Markus Bedenbecker; Matthias Boltze; Andreas Engl
Original assignee: Enerday GmbH
Current assignee: Enerday GmbH
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2026-11-03
Also published as: DE102006051741B4; WO2008052497A2; WO2008052497A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regenerieren eines Reformers (18), der einem Brennstoffzellensystem (14) zugeordnet ist, wobei das Brennstoffzellensystem eine Komponente einer Klimaanlage (12) eines von einem Antriebsaggregat (94) antreibbaren Kraftfahrzeugs (10) ist und die Klimaanlage mit elektrischer Energie versorgt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Reformer (18) regeneriert wird, wenn mindestens ein für eine Außentemperatur des Kraftfahrzeugs (10) charakteristischer Parameter innerhalb eines vorgegebenen Parameterintervalls liegt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Klimaanlage (12) für ein Kraftfahrzeug (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regenerieren eines Reformers, der einem Brennstoffzellensystem zugeordnet ist, wobei das Brennstoffzellensystem eine Komponente einer Klimaanlage eines von einem Antriebsaggregat antreibbaren Kraftfahrzeugs ist und die Klimaanlage mit elektrischer Energie versorgt.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Klimaanlage zur Standklimatisierung eines von einem Antriebsaggregat antreibbaren Kraftfahrzeugs, mit einem einen Reformer aufweisenden Brennstoffzellensystem zum Betreiben eines Kältekreises und einem Steuergerät zum Steuern des Brennstoffzellensystems.
Aus der DE 102 23 949 A1 ist eine Klimaanlage mit einer Brennstoffzelle zur Standklimatisierung eines Fahrzeugs bekannt. Um einer Brennstoffzelle beziehungsweise einem Brennstoffzellenstapel den für seinen Betrieb erforderlichen Wasserstoff zuzuführen, kommt im Allgemeinen ein Reformer zum Einsatz, der aus Brennstoff, insbesondere dem für den Betrieb eines Kraftfahrzeugs verwendeten Kraftstoff, ein wasserstoffreiches Reformat erzeugt. Durch unvollkommene Umsetzung der Kohlenwasserstoffe können sich Nebenprodukte, wie Restkohlenwasserstoffe oder Ruß, bilden. Diese schlagen sich dann zumindest teilweise auf dem Reformer nieder. Dies hat eine Deaktivierung des im Reformer befindlichen Katalysators zur Folge, was so weit gehen kann, dass sich der Katalysator nahezu komplett mit Ruß zusetzt. Der im Reformer auftretende Druckverlust steigt hierdurch an. Der Reformer wird unbrauchbar, beziehungsweise er muss regeneriert werden. Eine solche Regeneration erfolgt standardmäßig durch ein Abbrennen des im Reformer abgelagerten Rußes, indem der während der Reformierung beispielsweise mit einer Luftzahl λ = 0,4 betriebene Reformer nun mit einer für eine Verbrennung typischen Luftzahl, das heißt λ ≥ 1, betrieben wird. Während ein solcher Regenerierungsprozess stattfindet, kann der Reformer kein Reformat liefern. Andere Konzepte sehen vor, die Regenerierung im kontinuierlichen Betrieb des Reformers vorzunehmen, nämlich beispielsweise durch das wiederholte Herabsetzen der Brennstoffzuführrate während mehrerer aufeinander folgender Zeitintervalle. Zwischen den Zeitintervallen wird dann wieder auf die für die Reformierung typische Luftzahl geregelt, so dass insgesamt die Versorgung des Brennstoffzel lenstapels mit Reformat nicht abreißt. Weiterhin kann vorgesehen sein, eine Regeneration durch ein Zuführen eines NO₂-haltiges Gasgemisch in den Reformer zuzuführen, und zwar während andauernder kontinuierlicher Erzeugung von Reformat.
Gleich welches der geschilderten Regenerierungskonzepte gewählt wird, es ist in jedem Fall mit einer Beeinflussung der Reformaterzeugung zu rechnen, entweder durch vollständigen Ausfall der Reformaterzeugung oder durch eine Herabsetzung der Reformaterzeugungsrate. Dies kann letztlich Einfluss auf sonstige Komponenten und Verfahrensabläufe haben, die mit dem Brennstoffzellensystem in Verbindung stehen, was, wenn möglich, vermieden werden sollte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Regenerieren eines Reformers sowie eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, so dass eine Beeinflussung der Betriebsweise der Klimaanlage ausgeschlossen ist.
Diese Aufgabe wird mit dem Merkmal des unabhängigen Anspruchs gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Verfahren dadurch auf, dass der Reformer regeneriert wird, wenn mindestens ein für eine Außentemperatur des Kraftfahrzeugs charakteristischer Parameter innerhalb eines vorgegebenen Pa rameterintervalls liegt. Die Regenerierung kann somit in Zeiten vorgenommen werden, in denen die Außentemperatur einen Nichtbetrieb oder einen verminderten Wirkungsgrad des Brennstoffzellensystems ohne Komforteinbußen zulässt. Dies kann auf der Grundlage der automatischen Überprüfung eines für die Außentemperatur des Kraftfahrzeugs charakteristischen Parameters erfolgen. Liegt dieser innerhalb eines vorgegebenen Parameterintervalls, das in einem Steuergerät fest vorgegeben sein kann und/oder vom Benutzer wählbar ist, so besteht kein Hindernis, die eventuell erforderliche Regeneration des Reformers durchzuführen.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der für die Außentemperatur des Kraftfahrzeugs charakteristische Parameter ein von einem Außentemperatursensor erfasster Außentemperaturwert ist und das Parameterintervall nach oben durch eine Maximaltemperatur begrenzt ist. Die Maximaltemperatur ist eine Größe, die sich ohne weiteres in der Steuerung des Systems vorgeben lässt, und es handelt sich um eine für den Benutzer leicht nachvollziehbare Größe, die somit von ihm unter Umständen unterschiedlich einstellbar sein kann. Die Maximaltemperatur kann beispielsweise werkseitig auf 15°C voreingestellt sein. Bei bedarf kann der Nutzer des Fahrzeugs jedoch auch kritischere Temperaturschwellen wählen oder eine Regeneration bei höheren Temperaturen zulassen.
Die Erfindung ist in besonders bevorzugter Weise dadurch weitergebildet, dass der für die Außentemperatur des Kraftfahrzeugs charakteristische Parameter eine von einer Echtzeituhr gelieferte Uhrzeit ist und das Parameterintervall einen wiederkehrenden Zeitabschnitt kennzeichnet, indem ei ne, im Vergleich zu anderen Zeitabschnitten, besonders niedrige Außentemperatur zu erwarten ist. Die Zeitabschnitte, die für eine Regeneration besonders geeignet sind, werden im Allgemeinen Zeitabschnitte während der Nacht sein, in denen die Außentemperaturen naturgemäß niedriger liegen, als während des Tages. Dies hat für heiße Wüstenregionen besondere Relevanz, denn hier sind extreme Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht zu verzeichnen. Während tagsüber mit großer Wahrscheinlichkeit eine Dauerklimatisierung erwünscht sein wird, so dass eine Regenerierung des Reformers unerwünscht ist, ist eine solche nachts ohne weiteres möglich, denn dann fallen die Temperaturen auf Werte, bei welchen eine Klimatisierung unnötig ist.
Es kann vorgesehen sein, dass das Vorliegen des für die Außentemperatur des Kraftfahrzeugs charakteristischen Parameters innerhalb des vorgegebenen Parameterintervalls notwendige Bedingung für ein Regenerieren des Reformers ist. Dies ist so zu verstehen, dass, wenn das System eine Regenerierung anfordert, beispielsweise aufgrund einer bestimmten abgelaufenen Betriebsdauer oder aufgrund bestimmter erfasster Messwerte, wie Drücken oder Temperaturen, zusätzlich geprüft wird, ob die an den charakteristischen Parameter gebundene Bedingung für ein Regenerieren des Reformers erfüllt ist. Nur wenn dies der Fall ist, findet eine Regeneration statt.
Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass das Vorliegen des für die Außentemperatur des Kraftfahrzeugs charakteristischen Parameters innerhalb des vorgegebenen Parameterintervalls hinreichende Bedingung für ein Regenerieren des Reformers ist. Die Regenerierung findet also immer dann statt, wenn die an den charakteristischen Parameter geknüpfte Bedingung erfüllt ist, das heißt insbesondere ohne explizite Anforderung einer Regenerierung aufgrund bestimmter sonstiger Systemparameter.
Die Erfindung baut auf der gattungsgemäßen Klimaanlage dadurch auf, dass das Steuergerät geeignet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren zu steuern. Hierdurch werden die Vorteile und Besonderheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens im Rahmen einer Klimaanlage umgesetzt.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Klimaanlage;
2 eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Klimaanlage;
3 ein Flussdiagramm eines Klimatisierungsbetriebs und
4 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Regenerieren eines Reformers.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Klimaanlage. Die in einem Kraftfahrzeug 10 installierte Klimaanlage 12 (Einbaulage siehe 2), die in 1 mit einer gestrichelten Linie umrissen ist, umfasst als Hauptelemente ein Brennstoffzellensystem 14 und einen Kältekreis 16.
Das Brennstoffzellensystem 14 umfasst einen Reformer 18, dem über einen Brennstoffstrang 20 aus einem nicht dargestellten Brennstofftank Brennstoff zuführbar ist. Ferner ist dem Reformer 18 an einer zweiten Brennstoffzuführstufe mittels eines Brennstoffstrangs 22 ebenfalls aus dem Brennstofftank Brennstoff zuführbar. Als Brennstoffsorten kommen Diesel, Benzin, Erdgas und weitere aus dem Stand der Technik bekannte Brennstoffsorten in Frage. Weiterhin ist dem Reformer 18 über einen Oxidationsmittelstrang 24 Oxidationsmittel, d. h. insbesondere Luft, zuführbar. Das von dem Reformer 18 erzeugte Reformat ist einem Brennstoffzellenstapel 26 zuführbar. Alternativ kann anstatt des Brennstoffzellenstapels 26 auch nur eine Brennstoffzelle vorgesehen sein. Bei dem Reformat handelt es sich um ein wasserstoffhaltiges Gas, das in dem Brennstoffzellenstapel 26 mit Hilfe von über einen Kathodenzuluftstrang 28 geförderter Kathodenzuluft unter Erzeugung von elektrischer Energie und Wärme umgesetzt wird. Die erzeugte elektrische Energie ist über eine elektrische Leitung 30 einem Elektromotor 32, einer Batterie 34 und einer elektrischen Heizeinrichtung 36 der Klimaanlage 12 zuführbar. Im dargestellten Fall ist das Anodenabgas über einen Anodenabgasstrang 38 einer Mischeinheit 40 eines Nachbrenners 42 zuführbar. Ferner ist dem Nachbrenner 42 über einen Brennstoffstrang 44 Brennstoff aus dem Brennstofftank und über einen Oxidationsmittelstrang 46 Oxidationsmittel zuführbar. In den Brennstoffsträngen 20, 22 und 44 sind geeignete, nicht dargestellte Fördereinrichtungen, wie beispielsweise Pumpen, angeordnet. Ebenso sind in den Oxidationsmittelsträngen 24 und 46 entsprechende, nicht dargestellte Fördereinrichtungen, in diesem Fall vorzugsweise Gebläse, angeordnet. Diese Fördereinrichtungen können direkt vom Brennstoffzellenstapel 26 oder von der Batterie 34 mit Strom versorgt werden. In dem Nachbrenner 42 erfolgt eine Umsetzung des abgereicherten Anodenabgases mit dem geförderten Brennstoff und Oxidationsmittel zu einem Verbrennungsabgas, welches in einer Mischeinheit 48 mit Kathodenabluft vermischt wird, die über einen Kathodenabluftstrang 50 von dem Brennstoffzellenstapel 26 zu der Mischeinheit 48 gefördert wird. Das Verbrennungsabgas, welches nahezu keine Schadstoffe enthält, durchströmt einen Wärmetauscher 52 zum Vorwärmen der Kathodenzuluft und verlässt schließlich das Brennstoffzellensystem 14 über einen Abgasauslass 54.
In dem Kältekreis 16 sind ein Kompressor 56, ein Kondensator 58, ein Expansionsorgan 60 und ein Verdampfer 62 angeordnet. Der Kompressor 56 ist von dem Elektromotor 32 antreibbar, welcher wiederum vorzugsweise durch den Brennstoffstoffzellenstapel 26 des Brennstoffzellensystems 14 mit Energie versorgt wird, aber kurzzeitig auch von der Batterie 34 mit Energie versorgt werden kann. Dem Verdampfer 62 ist ein Gebläse 64 zugeordnet. Über eine Außenluftleitung 66 kann von Außen Umgebungsluft angesaugt werden. Der Begriff "von Außen", wie er im Zusammenhang mit dieser Erfindung verwendet wird, bedeutet dabei von außerhalb des Innenraumes 78, bezeichnet somit die das Kraftfahrzeug 10 umgebende Luft. Die Außenluftleitung 66 führt zu einer Stelleinrichtung 68, welche die Außenluft dem Gebläse 64 zuführen kann. Die von der Stelleinrichtung 68 zum Gebläse 64 geleitete Luft strömt als Luftstrom 70 an dem Verdampfer 62 vorüber. Auf diese Weise kann dem Luftstrom 70 durch den Verdampfer 62 Wärmeenergie entzogen werden. Der gekühlte Luftstrom kann dann über eine Stelleinrichtung 72 und eine Luftführung 74 über eine Hutablage 76 einem Fahrzeuginnenraum 78 zugeführt werden. Die Stelleinrichtung 72 kann beispielsweise durch ein Elektromagnetventil oder durch Rückschlagventile, welche jeweils nur eine Strömung von den beiden Zuleitungen hin zur Luftführung 74 zulassen, realisiert werden. Die gekühlte Luft strömt durch den Fahrzeuginnenraum 78 (wie durch Pfeile in 2 veranschaulicht) und verlässt diesen unterhalb einer Sitzbank 80, vorzugsweise der hinteren Sitzbank. Anschließend strömt die Luft über eine Luftführung 82 zurück zu der Stelleinrichtung 68, wo sie ganz oder teilweise nach Außen abgeführt wird oder zurück zum Gebläse 64 geleitet wird. Für die Führung der Luft nach Außen ist eine entsprechende Leitung vorgesehen, die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Über die Schaltung der Stelleinrichtung 68 lässt sich somit wahlweise ein Frischluft- oder ein Umluftkonzept realisieren, bei dem Luft von Außen über die Außenluftleitung 66 angesaugt wird oder die Luft aus der Luftführung 82 rezirkuliert wird. Auch Mischformen dieser Betriebsarten sind möglich. Ferner kann mittels der Stelleinrichtung 68, die über die Außenluftleitung 66 eingeleitete Luft einer Luftführung 84 und über diese einem Gebläse 86 zugeführt werden. In diesem Falle strömt diese Luft als Luftstrom 88 an heißen Teilen des Brennstoffzellensystems 14 direkt vorüber oder durch (nicht dargestellte) Wärmetauscher, die zwischen dem Luftstrom 88 und den heißen Teilen vermitteln. Die heißen Teile des Brennstoffzellensystems 14 sind vorzugsweise der Reformer 18, der Brennstoffzellenstapel 26 und der Nachbrenner 42. Auf diese Weise kann durch die Abwärme der heißen Teile des Brennstoffzellensystems 14 dem Luftstrom 88 Wärmeenergie zugeführt werden. Der erwärmte Luftstrom 88 führt über eine Luftführung 90 zu der elektrischen Heizeinrichtung 36, die direkt von einer vom Brennstoffzellenstapel 26 erzeugten oder von der Batterie 34 gespeicherten Energie versorgt wird. Somit kann in einem Heizbetrieb die ohnehin schon vorgewärmte Luft in der Luftführung 90 weiter erwärmt werden und über die Stelleinrichtung 72 und die Luftführung 74 dem Innenraum 78 zugeführt werden. Nach dem Durchströmen des Innenraums 78 führt der Luftstrom über die Luftführung 82 zur Stelleinrichtung 68, wo er entweder nach Außen abgeführt wird oder zurück zum Gebläse 86 geleitet wird. Auch hierbei lässt sich über die Schaltung der Stelleinrichtung 68 somit wahlweise in einem solchen Heizbetrieb ein Umluftkonzept realisieren, bei dem Luft von Außen über die Außenluftleitung 66 angesaugt wird oder die Luft aus der Luftführung 82 rezirkuliert wird.
Nachfolgend werden verschiedene Betriebszustände aufgezeigt, die mittels der vorstehend beschriebenen Klimaanlage realisierbar sind:
Kühlbetrieb mit Umluftzirkulation: In diesem Betriebszustand ist die Stelleinrichtung 68 so geschaltet, dass Luft aus dem Innenraum 78 über die Luftführung 82 zu dem Gebläse 64 geführt wird. Dieser Luftstrom 70 wird gekühlt und über die Stelleinrichtung 72 und die Luftführung 74 in den Innenraum 78 geführt, wodurch dieser gekühlt wird. Um im Kühlbetrieb ein Aufheizen des Kofferraums, in dem die Klimaanlage 12 angeordnet ist, zu vermeiden, sind entsprechende (nicht dargestellte) Gebläse und Leitungen vorgesehen, welche die Abwärme der Klimaanlage 12 (insbesondere des Brennstoffzellensystems 14, des Kondensators 58, des Kompressors 56 und des Elektromotors 32) nach Außen abführen. Im Falle des Kondensators 58 könnte dieser alternativ auch Außen am Fahrzeug 10 angeordnet werden, um somit die Abwärme direkt abzutransportieren.
Kühlbetrieb mit Außenluftzuführung: In diesem Betriebszustand ist die Stelleinrichtung 68 so geschaltet, dass Außenluft über die Außenluftleitung 66 zu dem Gebläse 64 geführt wird. Der Luftstrom 70 wird gekühlt und über die Stelleinrichtung 72 und die Luftführung 74 in den Innenraum 78 geführt. Der über die Luftführung 82 aus dem Innenraum 78 führende Luftstrom wird von der Stelleinrichtung 68 nach Außen abgegeben. Hinsichtlich des Abführens der Abwärme der Klimaanlage 12 werden die im Rahmen des vorstehend beschriebenen Kühlbetriebs erläuterten Maßnahmen ergriffen.
Heizbetrieb mit Umluftzirkulation: In diesem Betriebszustand wird über die Luftführung 82, die Stelleinrichtung 68 und die Luftführung 84 ein Luftstrom 88 aus dem Innenraum 78 zum Gebläse 86 geführt. Der Kältekreis 16 ist nicht in Betrieb, d. h. der Elektromotor 32 wird nicht betrieben. Das Gebläse 86 führt den Luftstrom 88 an den heißen Teilen des Brennstoffzellensystems 14 vorüber. Die auf diese Weise vorgewärmte Luft wird mittels der Luftführung 90 zu der elektrischen Heizeinrichtung 36 und weiter zur Stelleinrichtung 72 geführt. Die elektrische Heizeinrichtung 36 wird zur Erwärmung der Luft in der Luftführung 90 mit elektrischem Strom betrieben. Anschließend strömt die erwärmte Luft über die Stelleinrichtung 72 und die Luftführung 74 in den Innenraum 78.
Heizbetrieb mit Außenluftzuführung: In diesem Betriebszustand wird Außenluft über die Außenluftleitung 66 von der Stelleinrichtung 68 der Luftführung 84 zugeführt. Die durch den Betrieb des Brennstoffzellensystems 14 entstehende Abwärme erwärmt den Luftstrom 88. Dieser erwärmte Luftstrom wird, wie im vorstehend beschriebenen Betriebszustand, über die Luftführung 90, die elektrische Heizeinrichtung 36, die Stelleinrichtung 72 und die Luftführung 74 in den Innenraum 78 geleitet. Anschließend wird dieser Luftstrom über die Luftführung 82 zur Stelleinrichtung 68 geführt, wo er nach Außen abgegeben wird.
Diese unterschiedlichen Betriebszustände werden über eine elektronische Steuereinheit angesteuert, die je nach Temperatur im Innenraum 78, Außentemperatur, eingestellten Solltemperaturen und gewünschtem Klimatisierungsbetrieb den geeigneten Betriebszustand auswählt. Diese elektronische Steuereinheit ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in den Figuren nicht dargestellt, jedoch ist dem Fachmann sofort ersichtlich, dass diese zumindest mit den entsprechenden Fördereinrichtungen in den Strängen 20, 22, 24, 44 und 46 der Energieverteilung in der elektrischen Leitung 30, den Gebläsen 64 und 86, der elektrischen Heizeinrichtung, dem Elektromotor 32, den Stelleinrichtungen 68 und 72 sowie den entsprechenden Temperatursensoren verbunden ist.
Die vorstehend beschriebene Strömungsrichtung im Fahrzeuginnenraum 78, d. h. Einführen der Luft über die Hutablage 76 und Abführen der Luft unterhalb der Sitzbank 80 kann im Kühl- und/oder Heizbetrieb auch umgekehrt sein. Für eine derartige Abwandlung müsste entsprechend die Luftführung 74 unterhalb der Sitzbank 80 in den Fahrzeuginnenraum 78 münden und die Luftführung 82 über die Hutablage 76 in den Fahrzeuginnenraum 78 münden.
2 zeigt eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugs 10 mit der erfindungsgemäßen Klimaanlage 12. In 2 ist insbesondere die Einbaulage der Klimaanlage 12 veranschaulicht. Die erfindungsgemäße Klimaanlage 12 ist im Kofferraum montierbar, vorzugsweise als nachrüstbare Einheit. Ebenfalls ist es möglich, die Klimaanlage im Insassenraum des Kraftfahrzeugs zu installieren. Hier kann sie beispielsweise zusätzlich zur Kühlung eines Kühlschranks genutzt werden. Zusätzlich zur beschriebenen Klimaanlage 12 hat das Kraftfahrzeug 10 eine konventionelle Klimaanlage 92, bei der ein Kompressor eines herkömmlichen Kältekreises mechanisch von einem Antriebsaggregat 94, vorzugsweise einem Verbrennungsmotor, antreibbar ist. Dem Antriebsaggregat ist in bekannter Weise ein Auspuff 96 zugeordnet. Während der Fahrt des Kraftfahrzeugs 10 und dem damit verbundenen Betrieb des Antriebsaggregats 94 kann der Innenraum 78 über die konventionelle, fahrzeugeigene Klimaanlage 92 in allgemein bekannter Weise gekühlt bzw. mittels Abwärme des Antriebsaggregats 94 erwärmt werden. Bei Stillstand des An triebsaggregats 94 kann der Innenraum 78 über die erfindungsgemäße Klimaanlage 12 klimatisiert werden. Zur Erfassung der Abgastemperatur ist ein elektrisch mit der elektronischen Steuereinheit der Klimaanlage 12 verbundener Abgastemperatursensor 98 vorgesehen, der außen am Auspuff 96 montiert ist, oder in den Auspuff 96 eingebaut ist. Alternativ, oder zusätzlich zum Abgastemperatursensor 98 ist ein Sensor 100 vorgesehen, der mit der elektronischen Steuereinheit der Klimaanlage 12 elektrisch verbunden ist. Der Sensor 100 kann ein Bewegungssensor und/oder ein Schallsensor sein. Im Falle eines Bewegungssensors kann dieser durch Erfassung einer Beschleunigung bestimmen, dass das Kraftfahrzeug fortbewegt wird, sobald ein bestimmter Beschleunigungsschwellenwert überschritten wird. Aus der Fortbewegung des Kraftfahrzeugs kann geschlussfolgert werden, dass das Antriebsaggregat in Betrieb ist und somit die Möglichkeit besteht, die konventionelle Klimaanlage in Betrieb zu nehmen. Im Falle des Schallsensors spricht dieser auf einen bestimmten Frequenzbereich an, in dem die Betriebsgeräusche des Antriebsaggregats liegen. Der Sensor 100 ist vorzugsweise, wie in 2 dargestellt, am Gehäuse der Klimaanlage 12 montiert. Alternativ kann der Sensor 100 auch am Fahrzeugunterboden oder einer sonstigen Stelle des Kraftfahrzeugs 10 montiert sein, was jedoch ein Verlegen von elektrischen Leitungen erforderlich macht.
Alternativ zu den Sensoren 98 und 100 kann auch ein von einem fahrzeugeigenen Bordcomputer bereitgestelltes Signal verwendet werden, welches anzeigt, ob das Antriebsaggregat in Betrieb ist.
3 zeigt ein Flussdiagramm des Klimatisierungsbetriebs der erfindungsgemäßen Klimaanlagen 12. Die Routine aus 3, welche von der elektronischen Steuereinheit ausgeführt wird, startet bei Schritt S100, wenn die Klimaanlage 12 manuell eingeschaltet wird. Bei Schritt S101 wird bestimmt, ob eine Abschaltbedingung erfüllt ist. Die Abschaltbedingung kann im Rahmen dieser Routine der Betrieb des Antriebsaggregats oder ein Fortbewegen des Kraftfahrzeugs 10 sein. Die Abschaltbedingung ist also erfüllt, wenn das Antriebsaggregat in Betrieb ist, z. B. ein Verbrennungsmotor läuft, oder das Kraftfahrzeug 10 fortbewegt wird. Ob diese Bedingung erfüllt ist kann mittels des Abgastemperatursensors 98 und/oder des Sensors 100 bestimmt werden. Alternativ kann das vom Bordcomputer gelieferte Signal ausgewertet werden, welches anzeigt, ob das Antriebsaggregat 94 in Betrieb ist. Wenn demnach der Sensor 100 zur Bestimmung herangezogen wird und dieser ein Schallsensor ist, wird bei Schritt S101 von der elektronischen Steuereinheit abgefragt, ob der Schallsensor ein Signal liefert, welches das Vorliegen einer Schallfrequenz anzeigt, die das Antriebsaggregat in einem betriebenen Zustand abgibt. Der Prozess fährt erst dann zu Schritt S102 fort, wenn die Abfrage in Schritt S101 negativ ist. In Schritt S102 wird bestimmt, ob der Benutzter über einen Auswahlschalter oder eine entsprechende Programmierung der Klimaanlage 12 einen automatischen Bereitschaftsbetrieb ausgewählt hat. Falls dies nicht der Fall ist, fährt der Prozess zu Schritt S103 fort, wo bestimmt wird, ob der Benutzer manuell eine Bereitschaftsklimatisierung ausgewählt hat. Ist dies nicht der Fall, dann fährt der Prozess zu Schritt S104 fort, wo bestimmt wird, ob der Benutzer manu ell eine Wohlfühlklimatisierung ausgewählt hat. Falls dies mit "JA" zu beantworten ist, fährt der Prozess zu Schritt S105 fort, bei dem eine Wohlfühlklimatisierung durchgeführt wird. Bei dieser Wohlfühlklimatisierung wird der Innenraum 78 des Kraftfahrzeugs 10 auf eine Wohlfühltemperatur (z. B. 18°C) klimatisiert, indem eine Auswahl aus den verschiedenen Heiz- und Kühlmodi von der elektronischen Steuereinheit getroffen wird. Mit dem nachfolgenden Schritt S106 wird festgelegt, dass diese Wohlfühlklimatisierung automatisch gestoppt wird, wenn die bereits erläuterte Abschaltbedingung erfüllt ist. Wenn in Schritt S106 demnach bestimmt wird, dass die Abschaltbedingung nicht erfüllt ist, wird in S107 bestimmt, ob die Klimaanlage 12 manuell abgestellt wurde. Bei einer manuellen Abschaltung endet der Prozess bei Schritt S112, ansonsten kehrt der Prozess zurück zu Schritt S105. Falls der Benutzer in Schritt S104 keine Wohlfühlklimatisierung gewählt hat, kehrt der Prozess zu Schritt S101 zurück. Falls in Schritt S102 bestimmt wurde, dass eine automatische Bereitschaftsklimatisierung gewählt wurde, dann fährt der Prozess von dort zu Schritt S108 fort, wo bestimmt wird, ob von dem Benutzer manuell eine Wohlfühlklimatisierung gewählt wurde. Ist dies der Fall, dann fährt der Prozess zu Schritt S105 fort, wo die bereits beschriebene Wohlfühlklimatisierung durchgeführt wird. Falls in Schritt S108 bestimmt wird, dass der Benutzer keine Wohlfühlklimatisierung ausgewählt hat, dann fährt der Prozess zu Schritt S109 fort, wo die erfindungsgemäße Bereitschaftsklimatisierung durchgeführt wird. Bei dieser Bereitschaftsklimatisierung wird die Temperatur im Innenraum 78 auf eine Bereitschafts-Solltemperatur (z. B. 25°C) geregelt, die sich von der Wohlfühltemperatur unterscheidet.
Dies wird realisiert, indem die elektronische Steuereinheit in geeigneter Weise aus den beschriebenen Heiz- und Kühlbetriebsarten auswählt. Ist die Außentemperatur hoch, dann ist die Bereitschafts-Solltemperatur größer als die Wohlfühltemperatur. Ist hingegen die Außentemperatur niedrig, dann ist die Bereitschafts-Solltemperatur geringer als die Wohlfühltemperatur. Somit wird beispielsweise bei hoher Außentemperatur ein Aufheizen des Innenraumes 78 verhindert und im Bedarfsfall ein sehr schnelles Erreichen der Wohlfühltemperatur gewährleistet, weil der Innenraum 78 bereits "vorgekühlt" ist. Nach Schritt S109 fährt der Prozess zu Schritt S110 fort, wo überprüft wird, ob die Abschaltbedingung erfüllt ist. Ist dies der Fall, dann kehrt der Prozess zu Schritt S100 zurück. Ansonsten fährt der Prozess zu Schritt S111 fort, wo bestimmt wird, ob der Benutzer die Klimatisierung manuell abgestellt hat – wenn "JA", dann endet der Prozess bei Schritt S112 und wenn "NEIN", dann kehrt der Prozess zu Schritt S108 zurück.
Zwischen den Schritten S102 und S108 ist eine Box R100 dargestellt, die das Regenerieren des Reformers symbolisiert. Das Regenerieren des Reformers muss an dieser Stelle nicht notwendigerweise stattfinden. Durch die Box ist lediglich angedeutet, dass ein Regenerieren an dieser Stelle des Verfahrensablaufs möglich ist, nämlich beispielsweise gemäß der weiter unten beschriebenen 4.
Der bevorzugte Betrieb der Klimaanlage 12 sieht in der Praxis so aus, dass eine automatische Bereitschaftsklimatisierung gewählt ist. Wird das Antriebsaggregat 94 betrieben, dann kann der Innenraum 78 über die auf das Fahrzeug opti mierte, sehr effektive und speziell ausgelegte Klimaanlage 92 klimatisiert werden. Sobald das Antriebsaggregat 94 abgestellt wird (und die Insassen das Kraftfahrzeug 10 eventuell verlassen), startet die Klimaanlage 12 die Bereitschaftsklimatisierung, die den Innenraum bei hoher Außentemperatur auf beispielsweise 25°C kühlt. Dieser Bereitschaftsklimatisierungsbetrieb kann mit 60 Litern Brennstoff problemlos 12 Tage im Dauerbetrieb erfolgen. Der Bereitschaftsklimatisierungsbetrieb wird solange durchgeführt, bis der Benutzer kurz vor Fahrtantritt eine Wohlfühlklimatisierung wählt, die dann den Innenraum 78 auf beispielsweise 18°C kühlt. Die Wohlfühlklimatisierung wird dann solange durchgeführt bis das Antriebsaggregat 94 wieder gestartet wird.
4 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Regenerieren eines Reformers. Die erfindungsgemäße Regenerierung kann grundsätzlich immer dann stattfinden, wenn der für die Außentemperatur des Kraftfahrzeugs charakteristische Parameter innerhalb des vorgegebenen Parameterintervalls liegt. Dies kann insbesondere der Fall sein, wenn die Abschaltbedingung gemäß Schritt S101 in 3 erfüllt ist. Seine besonderen Vorzüge entfaltet das Verfahren aber dann, wenn die automatische Bereitschaftsklimatisierung gemäß Schritt S102 in 3 eingestellt ist, denn dann soll ein Dauerbetrieb der Standklimaanlage nur unter der Bedingung unterbrochen werden können, dass dies für den Klimatisierungskomfort unschädlich ist. Das die Erfindung veranschaulichende Flussdiagramm geht daher von Schritt S102 aus, und es wird für den Fall erläutert, dass die automatische Bereitschaftskli matisierung eingestellt ist. In Schritt R101 wird dann geprüft, ob eine Regeneration angefordert wird, insbesondere aufgrund irgendwelcher Systemparameter, wie zum Beispiel Drücken, Temperaturen oder abgelaufener Betriebsdauern. Ist dies nicht der Fall, so wird keine Regeneration durchgeführt, was zu einer Rückkehr in den normalen Klimatisierungsablauf führt. Wird hingegen eine Regeneration angefordert, so wird in Schritt R102 geprüft, ob die Außentemperatur kleiner ist als ein Temperaturschwellenwert T_S. Ist dies nicht der Fall, so wird wieder in den normalen Klimatisierungsablauf zurückgekehrt. Bei hinreichend niedriger Temperatur wird hingegen in Schritt R103 geprüft, ob eine vorbestimmte Tageszeit vorliegt. Ist dies nicht der Fall, so wird wiederum mit der normalen Klimatisierung fortgefahren. Bei Vorliegen einer bestimmten Tageszeit wird jedoch die Regeneration gemäß Schritt R104 durchgeführt.
Der Verfahrensablauf gemäß 4 geht also davon aus, dass eine Regeneration angefordert sein muss, damit dann weitere notwendige Bedingungen (R102, R103) im Hinblick auf die Durchführung der Regeneration geprüft werden. Ebenfalls ist es möglich, diese Bedingungen (R102, R103) ohne zuvor angeforderte Regeneration zu prüfen und auf dieser Grundlage eine Regeneration durchzuführen. Gleichermaßen muss nicht gefordert werden, dass beide Bedingungen (R102, R103) kumulativ vorliegen. Es kann vielmehr ausreichend sein, dass entweder die Außentemperatur niedrig genug ist oder eine vorbestimmte Tageszeit vorliegt.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

10: Kraftfahrzeug
12: Klimaanlage
14: Brennstoffzellensystem
16: Kältekreis
18: Reformer
20: Brennstoffstrang
22: Brennstoffstrang
24: Oxidationsmittelstrang
26: Brennstoffzellenstapel
28: Kathodenzuluftstrang
30: Elektrische Leitung
32: Elektromotor
34: Batterie
36: Elektrische Heizeinrichtung
38: Anodenabgasstrang
40: Mischeinheit
42: Nachbrenner
44: Brennstoffstrang
46: Oxidationsmittelstrang
48: Mischeinheit
50: Kathodenabluftstrang
52: Wärmetauscher
54: Abgasauslass
56: Kompressor
58: Kondensator
60: Expansionsorgan
62: Verdampfer
64: Gebläse
66: Außenluftleitung
68: Stelleinrichtung
70: Luftstrom
72: Stelleinrichtung
74: Luftführung
76: Hutablage
78: Fahrzeuginnenraum
80: Sitzbank
82: Luftführung
84: Luftführung
86: Gebläse
88: Luftstrom
90: Luftführung
92: Konventionelle Klimaanlage
94: Antriebsaggregat
96: Auspuff
98: Abgastemperatursensor
100: Sensor

Claims

Verfahren zum Regenerieren eines Reformers (18), der einem Brennstoffzellensystem (14) zugeordnet ist, wobei das Brennstoffzellensystem eine Komponente einer Klimaanlage (12) eines von einem Antriebsaggregat (94) antreibbaren Kraftfahrzeugs (10) ist und die Klimaanlage mit elektrischer Energie versorgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Reformer (18) regeneriert wird, wenn mindestens ein für eine Außentemperatur des Kraftfahrzeugs (10) charakteristischer Parameter innerhalb eines vorgegebenen Parameterintervalls liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Außentemperatur des Kraftfahrzeugs (10) charakteristische Parameter ein von einem Außentemperatursensor erfasster Außentemperaturwert ist und das Parameterintervall nach oben durch eine Maximaltemperatur begrenzt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Außentemperatur des Kraftfahrzeugs (10) charakteristische Parameter eine von einer Echtzeituhr gelieferte Uhrzeit ist und das Parameterintervall einen wiederkehrenden Zeitabschnitt kennzeichnet, in dem eine, im Vergleich zu anderen Zeitabschnitten, besonders niedrige Außentemperatur zu erwarten ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorliegen des für die Außentemperatur des Kraftfahrzeugs (10) charakteristischen Parameters innerhalb des vorgegebenen Parameterintervalls notwendige Bedingung für ein Regenerieren des Reformers ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorliegen des für die Außentemperatur des Kraftfahrzeugs (10) charakteristischen Parameters innerhalb des vorgegebenen Parameterintervalls hinreichende Bedingung für ein Regenerieren des Reformers ist.
Klimaanlage (12) zur Standklimatisierung eines von einem Antriebsaggregat (94) antreibbaren Kraftfahrzeugs (10), mit einem einen Reformer (18) aufweisenden Brennstoffzellensystem (26) zum Betreiben eines Kältekreises (16) und einem Steuergerät zum Steuern des Brennstoffzellensystems, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät geeignet ist, ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche zu steuern.