DE102007007934A1 - Fahrzeug mit Brennstoffzellenantrieb - Google Patents

Fahrzeug mit Brennstoffzellenantrieb Download PDF

Info

Publication number
DE102007007934A1
DE102007007934A1 DE102007007934A DE102007007934A DE102007007934A1 DE 102007007934 A1 DE102007007934 A1 DE 102007007934A1 DE 102007007934 A DE102007007934 A DE 102007007934A DE 102007007934 A DE102007007934 A DE 102007007934A DE 102007007934 A1 DE102007007934 A1 DE 102007007934A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel cell
compressor
air
vehicle
vehicle according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102007007934A
Other languages
English (en)
Inventor
Ralf Dipl.-Ing. Nüßle (FH)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to DE102007007934A priority Critical patent/DE102007007934A1/de
Publication of DE102007007934A1 publication Critical patent/DE102007007934A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/003—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to auxiliary motors, e.g. for pumps, compressors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B60L58/32—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load
    • B60L58/33—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load by cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04111—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants using a compressor turbine assembly
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit Brennstoffzellenantrieb, umfassend einen durch eine Brennstoffzelle (8) mit Elektroenergie versorgten Elektroantrieb (3) zum Antreiben von Fahrzeugrädern (2) und eine mit der Brennstoffzelle (8) verbundene Luftversorgungseinrichtung, die einen Luftspeicher (7) zur Speicherung von Druckluft und einen mit einer Kathode (8.1) der Brennstoffzelle (8) verbindbaren und mit dem Luftspeicher (7) verbindbaren ersten Kompressor (4) zur Erzeugung von Druckluft umfasst, wobei der erste Kompressor (4) mit mindestens einem Fahrzeugrad (2) so verbindbar ist, dass das Fahrzeugrad (2) den ersten Kompressor (4) während der Fahrt antreibt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Brennstoffzellenantrieb, umfassend einen durch eine Brennstoffzelle mit Elektroenergie versorgten Elektroantrieb zum Antreiben der Fahrzeugräder und eine mit der Brennstoffzelle verbundene Luftversorgungseinrichtung, die einen Luftspeicher zur Speicherung von Druckluft und einen mit der Kathode der Brennstoffzelle verbindbaren und mit dem Luftspeicher verbindbaren ersten Kompressor zur Erzeugung von Druckluft umfasst.
  • Bei Fahrzeugen mit Brennstoffzellenantrieb wird der Elektroantrieb zum Antreiben der Fahrzeugräder durch eine Brennstoffzelle mit Elektroenergie versorgt. Die Brennstoffzelle ihrerseits wird im Allgemeinen durch einen Kompressor, der mit der Brennstoffzelle ständig verbunden ist, mit Luft versorgt. Der Kompressor verfügt üblicherweise über eine eigene Antriebseinrichtung, die wiederum von der Brennstoffzelle mit Elektroenergie versorgt wird. Die für den Antrieb des Kompressors benötigte Energie steht damit nicht mehr für den Elektroantrieb zur Verfügung. Insbesondere bei temporär hohen Leistungsanforderungen an den Elektroantrieb steigt auch der Leistungsbedarf für den Antrieb des Kompressors, so dass die für den Elektroantrieb bereitgestellte Elektroenergie mit steigender Leistungsanforderung um den ebenfalls steigenden Leistungsbedarf des Kompressors verringert wird. Diesen Zielkonflikt gilt es zu lösen.
  • Es sind Fahrzeuge, beispielsweise Busse, mit Brennstoffzellenantrieb bekannt, die ohne Hybridisierung, d. h. ohne irgendwelche Zwischenspeicher (Schwungrad, Batterie, Supercaps) betrieben werden. Diese Fahrzeuge haben einen entsprechend hohen Verbrauch, da sämtliche Leistungsanforderungen einschließlich der damit verbundenen Dynamik vom Brennstoffzellensystem bzw. vom Brennstoffzellenstack abgedeckt werden müssen. Des Weiteren sind Fahrzeuge bekannt (zum Beispiel verbrennungsmotorische Hybride und mit Brennstoffzellen betriebene Hybride), bei denen der Antrieb zum Teil über einen Verbrennungsmotor oder ein Brennstoffzellensystem, zum anderen über einen entsprechenden Zwischenspeicher wie Batterie, Supercaps oder ein Schwungrad übernommen wird. Diese Zwischenspeicher werden üblicherweise bei Bergabfahrt oder beim Bremsen mit Energie geladen (Rekuperation, Bremsenergierückgewinnung) und bei Bedarf (also Leistungsanforderung) entladen, bzw. wirken unterstützend für den Antrieb. Nachteilig bei diesen Zwischenspeichern sind die relativ hohen Kosten und das relativ hohe Gewicht, der zum Teil komplexe Aufbau und die bei entsprechender Betriebsweise eingeschränkte Lebensdauer. Die beschriebenen Zwischenspeicher haben des Weiteren den Nachteil, dass sie nur für die Zwischenspeicherung von Energie verwendet werden können und keine weiteren "Zusatzfunktionen" übernehmen können, die in sonstiger Art und Weise von Vorteil wären.
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 13 660 A1 ist ein Fahrzeug mit einer Brennstoffzelle bekannt, die mit einem Luftversorgungsmittel verbunden ist, das einen Luftkompressor und einen mit dem Luftkompressor verbindbaren Luftspeicher aufweist. Der Luftkompressor ist mit der Brennstoffzelle ständig verbunden. Der Luftspeicher kann durch Öffnen eines Ventils mit dem Luftkompressor verbunden und auf diese Weise mit Druckluft gefüllt werden. In gleicher Weise kann die Druckluft aus dem Luftspeicher bedarfsweise der Brennstoffzelle zugeführt werden. Bei der vorgeschlagenen Lösung wird dem vom Luftkompressor erzeugten Luftmassestrom ein Teilstrom entzogen, wenn der Luftspeicher gefüllt wird. Dieser Teilstrom steht nicht mehr zur Versorgung der Brennstoffzelle zur Verfügung. Wenngleich der bei temporär hohen Leistungsanforderungen des Elektroantriebs erhöhte Luftbedarf der Brennstoffzelle durch die Ergänzung des vom Luftkompressor erzeugten Luftmassenstroms durch die in dem Luftspeicher vorgehaltene Druckluft bedient werden kann, bleibt dennoch das Problem bestehen, dass die für den Antrieb des Luftkompressors benötigte Leistung dem Elektroantrieb nicht mehr zur Verfügung steht.
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 101 54 047 A1 ist ein Fahrzeug mit einem Druckluftmotor, einem Druckluftspeicher und einem Mittel zum Bremsen bekannt, bei dem beim Bremsen des Fahrzeugs der Druckluftmotor als Verdichter betreibbar ist, der Umgebungsluft verdichtet, und bei dem weiterhin ein Mittel zur Einspeisung der verdichteten Luft in den Druckluftspeicher vorgesehen ist. Hier wird die beim Bremsen erzeugte Druckluft zwischengespeichert, um sie anschließend wieder für den Antrieb des Fahrzeugs zu nutzen.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeug mit Brennstoffzellenantrieb anzugeben, bei dem der für die Brennstoffzelle benötigte Luftmassenstrom zumindest teilweise unter Einsatz zurückgewonnener Energie erzeugt werden kann.
  • Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Das erfindungsgemäße Fahrzeug mit Brennstoffzellenantrieb umfasst einen durch eine Brennstoffzelle mit Elektroenergie versorgten Elektroantrieb zum Antreiben der Fahrzeugräder und eine mit der Brennstoffzelle verbundene Luftversorgungseinrichtung, die einen Luftspeicher zur Speicherung von Druckluft und einen mit der Kathode der Brennstoffzelle verbindbaren und mit dem Luftspeicher verbindbaren ersten Kompressor zur Erzeugung von Druckluft umfasst und ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kompressor mit mindestens einem Fahrzeugrad so verbindbar ist, dass das Fahrzeugrad den ersten Kompressor während der Fahrt antreibt. Hierdurch ist eine bedarfsgerechtere Bereitstellung von Druckluft für die Versorgung der Brennstoffzelle ermöglicht. Darüber hinaus wird hierbei bevorzugt ein möglichst geringer Anteil der von der Brennstoffzelle erzeugten Energie zur Erzeugung der Druckluft verbraucht. Ferner sind die Rückgewinnung eines Teils der für den Antrieb des Fahrzeugs aufgewendeten Energie und damit die Einsparung von Kraftstoff ermöglicht.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug wird die beim Bremsen zurückgewinnbare Energie zumindest teilweise dadurch genutzt, dass mindestens ein Kompressor (Luftverdichter) beim Bremsen beispielsweise durch ein zwischengeschaltetes Getriebe und/oder eine Kupplung mit einem Fahrzeugrad oder einer Achse des Fahrzeuges so in Wirkverbindung gebracht werden kann, dass vom Kompressor Luft aus der Umgebung angesaugt, verdich tet und in einem Luftspeicher zwischengespeichert wird. Der Kompressor und der Luftspeicher sind vorzugsweise aus Druckluftbremsanlagen bei Nutzfahrzeugen bekannte Komponenten, da diese kostengünstig sind.
  • Die in einem oder mehreren Luftspeichern gespeicherte Druckluft kann mehrfach und/oder für unterschiedliche Zwecke verwendet werden. Die im Luftspeicher gespeicherte und unter Druck stehende Luft kann bei Anfahrvorgängen zum Beispiel eine Entlastung des Kompressors (des Brennstoffzellensystems) übernehmen, was zu einer geringeren notwendigen Leistung der Brennstoffzelle und damit zur Kraftstoffeinsparung führt. Dies ist deshalb besonders vorteilhaft, da der Kompressor bei Brennstoffzellensystemen der Nebenverbraucher mit der größten notwendigen Leistung ist (kann ca. 10% bis 15% einer Brennstoffzellenstackleistung betragen). Dadurch, dass bei Laständerungen (nach oben, d. h. mehr Last) der notwendige Luftmassenstrom teilweise aus dem oder den Luftspeichern bezogen werden kann, wird der Kompressor entlastet, was zu Kraftstoffeinsparungen und zu einer verbesserten, d. h. höheren Dynamik des Brennstoffzellensystems führt, ohne zusätzlichen (energetischen) Aufwand.
  • Außerdem lassen sich durch die zusätzlich zu dem aus dem Kompressor des Brennstoffzellensystems stammenden Luftstrom und dem aus dem oder den Luftspeichern stammenden Luftstrom so genannte Boostfunktionen, d. h. die Erfüllung einer kurzfristigen Leistungsanforderung, die über der eigentlichen maximalen Dauerleistung des Brennstoffzellensystems liegt, darstellen, ohne dass hierfür ein Kompressor (des Brennstoffzellensystems) diese "Zusatzleistung" abdecken können muss. Diese Boostfunktion lässt sich damit auch relativ verbrauchsarm realisieren, da der kurzfristig notwendige Zusatzluftstrom für die Boostfunktion durch Druckluft aus dem Luftspeicher entnommen werden kann. Die Leistungskennlinie bzw. die Leistungsspitzen des Kompressors des Brennstoffzellensystems lassen sich durch die im Luftspeicher gespeicherte Druckluft somit kappen, was zu einem verbesserten dynamischen Verhalten und zu Kraftstoffeinsparungen führt.
  • Eine weitere Option zur Verwendung der in dem Luftspeicher gespeicherten Druckluft ergibt sich für eine verbesserte Startfähigkeit (auch Kaltstartfähigkeit) bzw. für damit im Zusammenhang stehende Anfahr- und Abfahrvorgänge des Brennstoffzellensystems (Startup/Shutdown) oder Spülverfahren (Purgeprozeduren), wie nachfolgend näher beschrieben wird.
  • Ein weiterer Vorteil ist, dass auch dann, wenn der Luftspeicher voll ist, die volle Bremsverzögerung sicher gestellt ist, beispielsweise indem Druckluft aus dem Luftspeicher oder direkt nach der Verdichtung abgeblasen wird. Im Gegensatz zu Hybridantrieben mit Stromspeichern ist zum Erreichen der vollen Bremsverzögerung, unabhängig von einem Füllgrad des Speichers, kein spezielles Bremssystem notwendig (mechanisch/hydraulisch), welches bei den Stromspeichern den Teil der Bremsenergie abbaut, der durch den vollen Speicher nicht mehr durch die elektrische (regenerative) Bremseinrichtung übernommen werden kann.
  • Ausgehend von einem bekannten Fahrzeug mit Brennstoffzellenantrieb, bei dem ein Kompressor permanent mit der Brennstoffzelle verbunden ist, kann eine Verbesserung im Sinne der Ziele der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht werden, dass bei dem oben beschriebenen Fahrzeug weiterhin eine Umschalteinheit vorgesehen ist, durch die der erste Kompressor zu jeder Zeit entweder nur mit der Kathode der Brennstoffzelle o der nur mit dem Luftspeicher verbindbar ist und dass ein zweiter Kompressor vorgesehen ist, der ständig mit der Kathode der Brennstoffzelle verbunden ist.
  • Dabei ist der hier als zweiter Kompressor bezeichnete Luftverdichter der ohnehin vorhandene, ständig mit der Brennstoffzelle verbundene Kompressor, während der erste Kompressor einen zusätzlichen Luftverdichter darstellt, der über die Umschalteinheit stets nur mit einer der Komponenten Luftspeicher oder Brennstoffzelle verbunden ist, so dass entweder der Luftspeicher befällt wird, um Energie zu speichern, oder der vom zweiten Kompressor der Brennstoffzelle zugeleitete Luftmassenstrom durch den ersten Kompressor verstärkt wird, beispielsweise um Spitzen in der Leistungsanforderung des Elektroantriebs abzudecken.
  • Soll der erste Kompressor ohne zusätzlichen Brennstoffverbrauch betrieben werden, um – wie oben beschrieben – Energie zwischenzuspeichern oder den Luftmassenstrom des zweiten Kompressors zu verstärken, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Wirkverbindung zwischen dem ersten Kompressor und dem Fahrzeugrad bzw. einer Achse des Fahrzeugs nur beim Bremsen hergestellt wird, indem zum Beispiel eine Wirkverbindung zwischen der Bremseinrichtung und dem ersten Kompressor vorgesehen wird. Auf diese Weise wird gleichzeitig mit der Betätigung der Betriebsbremse des Fahrzeugs der erste Kompressor angetrieben und so die ansonsten verlorene Bremsenergie genutzt.
  • Um generell eine hohe Bremswirkung bei gleichzeitig geringem Raum- und Gewichtsbedarf des Luftspeichers sicherzustellen, ist es vorteilhaft, bei dem mit der Antriebsachse verbindbaren ersten Kompressor einen Mehrstufenverdichter, vorzugswei se mit jeweiliger Zwischenkühlung, zu verwenden. Aufgrund des damit erzielbaren hohen Druckniveaus lässt sich mehr Luftmasse bei gleichen geometrischen Abmessungen im Luftspeicher unterbringen als bei nur einstufiger Verdichtung. Weiter vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass vor und/oder nach dem Luftspeicher (also eingangs- und/oder ausgangsseitig) ein Filter (Aktivkohlefilter) angebracht ist, der potentielle Verschmutzungen und Partikel aus dem Luftmassenstrom herausfiltert. Die Ankopplung des ersten Kompressors an den Elektroantrieb bzw. an ein Fahrzeugrad des Fahrzeugs oder eine Antriebsachse kann beispielsweise so erfolgen, dass der Luftverdichter je nach Luftdruckbedarf für die oben genannten Prozesse und Anwendungsmöglichkeiten zugeschaltet wird. Dies bringt in diesem Betriebsmodus keine Kraftstoffeinsparung, sichert aber gegebenenfalls die ausreichende Druckluftversorgung für die oben genannten Prozesse und Anwendungen ab, ohne dass hierfür ein sehr großes Luftspeichervolumen installiert werden muss.
  • Bei dem beschriebenen Brennstoffzellensystem mit im Luftspeicher gespeicherter, durch Bremsenergie erzeugter Druckluft besteht die Möglichkeit, beim Startvorgang den zweiten Kompressor zu unterstützen, so dass dieser weniger Energie benötigt und mehr Energie aus dem Brennstoffzellensystem dem Fahrantrieb zur Verfügung gestellt werden kann.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass stromabwärts hinter dem ersten Kompressor mindestens ein Wärmetauscher zur Kühlung der Druckluft vorgesehen ist. Diese Wärmetauscher können vorteilhaft dadurch ausgenutzt werden, dass die Sekundärseite eines Wärmetauschers in den Kühlkreislauf der Brennstoffzelle bzw. in einen Kreislauf zum Vorwärmen von Fluidströmen einbezogen ist.
  • Die bei der Verdichtung entstehende Abwärme kann über einen Wärmetauscher dem Kühlkreislauf der Brennstoffzelle zugeführt werden. Da der Betrieb des Kompressors, d. h. die Verdichtung, vor allem dann stattfindet, wenn verzögert bzw. gebremst wird, läuft das Brennstoffzellensystem im niedrigen Lastbereich und trägt nur eine minimale Wärmeleistung in den Kühlkreislauf ein, so dass die bei der Verdichtung entstehende Abwärme ohne die Gefahr einer Überlastung des Kühlkreislaufes aufgenommen werden kann; dies trägt eher dazu bei, dass der Kühlkreis auf Temperatur bleibt und das Brennstoffzellensystem nicht auskühlt bzw. das bei erforderlicher Heizung des Fahrzeuginnenraums noch genügend Heizwärme zur Verfügung steht. Alternativ kann die bei der Verdichtung entstehende Abwärme bei Fahrzeugen mit Brennstoffzellensystem mit Reformierung/Gaserzeugung auch zur Vorwärmung von Fluidströmen verwendet werden, die bei der Reformierung/Gaserzeugung erhitzt werden müssen.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass mindestens eine mit dem Luftspeicher verbindbare Zerstäubungseinrichtung zur Zerstäubung von Fluiden vorgesehen ist. Dabei kann beispielsweise eine Zerstäubungseinrichtung als Befeuchtungseinrichtung zur Befeuchtung des Luftmassenstroms mit Wasser und/oder zur Zerstäubung eines Brennstoffs bei der Gaserzeugung ausgeführt sein. Weiter kann mit der im Speicherbehälter befindlichen Druckluft eine Gaserzeugungs- bzw. Reformierungseinheit versorgt werden. Insbesondere einem (katalytischen) Brenner, einer Gasreinigungseinheit (z. B. partielle Oxidation) oder einer sonstigen Komponenten innerhalb oder an der Gaserzeugungseinheit kann Druckluft zudosiert werden.
  • Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung wird die im Luftspeicher gespeicherte Druckluft in einem ersten Ausführungsbeispiel zur Realisierung einer Befeuchtungseinrichtung herangezogen. Über das hohe Druckniveau der gespeicherten Druckluft lässt sich zum Beispiel eine Zweistoffdüse zur Zerstäubung von Wasser realisieren. Auch die Zerstäubung von anderen Fluiden als Wasser kann, insbesondere im Zusammenhang mit einem Brennstoffzellensystem mit Gaserzeugung und Reformierung, zum Beispiel durch die Zerstäubung von Methanol und Ethanol (auch im Gemisch mit Wasser) zusammen mit der gespeicherten Luft in einer Zweistoffdüse, vorteilhaft genutzt werden. Eine weitere Möglichkeit der Nutzung der gespeicherten Druckluft besteht im Betrieb eines (katalytischen) Brenners innerhalb eines Gaserzeugungssystems, so dass sich insgesamt auch für Brennstoffzellensysteme mit Gaserzeugung eine verbesserte Dynamik erzielen lässt.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass weiterhin eine vor der Kathode der Brennstoffzelle angeordnete Umschalteinheit zur Aufteilung des Luftmassenstroms in zwei Teilströme und zur Zuführung eines Teilstroms zur Anode der Brennstoffzelle vorgesehen ist.
  • Die gespeicherte Druckluft kann in dieser Ausgestaltung der Erfindung auch dazu verwendet werden, vor der Einleitung des Startvorgangs (d. h. ohne Kompressor) das in der Brennstoffzelle und den Rohrleitungen angesammelte und den Startvorgang behindernde Wasser mit relativ hohem Druck durch Druckluft aus dem Luftspeicher auszublasen, was einen schnelleren und besseren Start ermöglicht. Die gespeicherte Druckluft kann daneben auch für Spül- oder Abschaltvorgänge (= so genannte Purge- oder Shutdownprozeduren) verwendet werden, um das Brennstoffzellensystem und den Brennstoffzellenstack trocken zu blasen. Weiter besteht die Möglichkeit, dass das innerhalb des Brennstoffzellensystems durch das Auskühlen nach dem Abstellen des Fahrzeugs kondensierte Wasser (bei kalten Temperaturen mit der Gefahr des Ein- bzw. Festfrierens verbunden) sukzessive (zum Beispiel der Abkühlkurve folgend, während der Nacht ohne Anlaufen des Kompressors) auszublasen und dadurch das Einfrieren des Wassers im System zu verhindern.
  • In einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass stromabwärts hinter der Brennstoffzelle mindestens ein Drosselelement zur Erzeugung eines einstellbaren Staudrucks vorgesehen ist.
  • Dadurch kann die im Luftspeicher gespeicherte Luft bei Fahrzeugstillstand (beim Brennstoffzellenbus zum Beispiel Anhalten an einer Bushaltestelle) zur alleinigen Versorgung der Brennstoffzelle genutzt werden, wobei sich dann die Brennstoffzelle auf Minimallast, d. h. sehr kleine Massenströme der Fluide Luft und Brennstoff, befindet. Dies hat den Vorteil, dass beim Fahrzeugstillstand (Brennstoffzellen-System läuft) keine störenden Kompressorgeräusche zu hören sind. Das Brennstoffzellensystem läuft praktisch lautlos mit den Drücken aus dem Luftspeicher und dem Wasserstofftank.
  • Hierbei besteht weiterhin die Möglichkeit, dass in diesem Betriebszustand das gesamte Druckniveau (Anode und Kathode), durch zunehmendes Schließen der auf der Ausgangsseite der Brennstoffzelle befindlichen Drosselelemente angehoben wird, was zu einer deutlichen Anhebung der U-I-Kennlinie und damit zu einem verbesserten Wirkungsgrad führt. Die Anhebung des gesamten Druckniveaus ist deshalb möglich, weil beide Fluidströme, also Wasserstoff und Luft, aus Tanks kommen, deren Druckniveau deutlich höher liegt als der übliche Betriebs druck der Brennstoffzelle, bzw. Luft auf einem Druckniveau zur Verfügung gestellt werden kann, das deutlich höher liegt als das, welches der Kompressor des Brennstoffzellensystems zur Verfügung stellen kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung steht der zweite Kompressor mit einer Expansionsmaschine so in Wirkverbindung steht, dass die Expansionsmaschine im Betrieb des Fahrzeugs den zweiten Kompressor antreibt. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Expansionsmaschine stromabwärts hinter der Brennstoffzelle so angeordnet ist, dass die aus der Brennstoffzelle austretenden Gase die Expansionsmaschine antreiben. Alternativ ist vorgesehen, dass die Expansionsmaschine zwischen dem Luftspeicher und der Brennstoffzelle so angeordnet ist, dass die aus dem Luftspeicher austretende Druckluft die Expansionsmaschine antreibt. Bei der letzteren Alternative ist weiterhin vorteilhaft zum Befüllen des Luftspeichers ein Bypass zur Umgehung der Expansionsmaschine vorgesehen, um einen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten.
  • Bei dem beschriebenen erfindungsgemäßen Fahrzeug ist es unter Verwendung von gespeicherter Druckluft möglich, das Brennstoffzellensystem ohne Batterie oder sonstige Stromspeichereinheit zu starten. Dies kann einfach dadurch realisiert werden, dass die gespeicherte Druckluft und der in den Wasserstofftanks gespeicherte Wasserstoff über ein schaltbares Ventil (das beim Start zu betätigen ist) für die Brennstoffzelle freigegeben wird und jeweils der Kathode bzw. Anode zugeführt wird. An der Brennstoffzelle selbst kann dann elektrische Leistung abgenommen werden, die zum Start des zweiten Kompressors des Brennstoffzellensystems verwendet wird und dieser dann nach einiger Zeit die komplette Versorgung der Kathode der Brennstoffzelle übernimmt. Dies bedeutet, dass das Fahrzeug, in welchem ein solches System mit Druckluftspeicherung verbaut ist, ohne jegliche Art von Stromspeicher auskommen könnte, was erhebliche Einsparung an Kosten (und eventuell Gewicht) zur Folge hat.
  • Das gesamte System ist als eine Art "Low-Cost"-Hybridsystem für Brennstoffzellenbusse (auch für Schienenfahrzeuge) zu sehen, bei denen man nicht den Weg einer komplexen und teuren Stromspeicherung bei der Bremsenergierückgewinnung gehen möchte, aber dennoch das Potenzial hat, Kraftstoff (mit Hilfe von Bremsenergierückgewinnung) einzusparen und die gespeicherte Energie in anderer Art und Weise zu nutzen, als dies bei Systemen mit elektrischer Bremsenergierückgewinnung der Fall ist. Wie bereits beschrieben, kann ein solches System prinzipiell aus Komponenten aufgebaut werden, wie sie in der Druckluftanlage von Nutzfahrzeugen Verwendung finden (Hubkolbenverdichter, Luftspeicher). Es könnte theoretisch auch vorgesehen sein, die Druckluftbremsanlage bzw. ein anderes am Fahrzeug vorhandenes pneumatisches System mit dem Bremseenergierückgewinnungssystem zu koppeln, d. h. dass zum Beispiel untereinander Luftmassen ausgetauscht werden können.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit Brennstoffzellenantrieb mit einem Luftspeicher,
  • 2 eine schematische Ansicht des Fahrzeugs aus 1 mit einem Luftstrom bei der Befüllung des Luftspeichers,
  • 3 eine schematische Ansicht des Fahrzeugs aus Figur 1, wobei die Versorgung der Brennstoffzelle mit Luft allein aus dem Luftspeicher erfolgt,
  • 4 eine schematische Ansicht des Fahrzeugs aus Figur 1, wobei die Versorgung der Brennstoffzelle mit Luft aus dem Luftspeicher und durch den zweiten Kompressor erfolgt,
  • 5 eine schematische Ansicht des Fahrzeugs aus Figur 1, wobei die Brennstoffzelle mit Luft aus dem Luftspeicher gespült wird,
  • 6 eine schematische Ansicht des Fahrzeugs aus 1 bei einem Startvorgang ohne Kompressoren,
  • 7 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit Brennstoffzellenantrieb und einer Expansionsmaschine zwischen Luftspeicher und Brennstoffzelle,
  • 8 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit Brennstoffzellenantrieb und einer Expansionsmaschine hinter der Brennstoffzelle,
  • 9 eine weitere Ausführungsform eines Fahrzeugs mit Brennstoffzellenantrieb mit einer Gaserzeugungseinheit und einem katalytischen Brenner, und
  • 10 eine weitere Ausführungsform eines Fahrzeugs mit Brennstoffzellenantrieb mit einer Gaserzeugungseinheit.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Das Ausführungsbeispiel in 1 zeigt in schematischer Darstellung die auf einer gemeinsamen Achse 1 sitzenden Fahrzeugräder 2, die mit dem Elektroantrieb 3 verbunden sind. Der erste Kompressor 4, der durch einen Saugtrakt 5 mit integriertem Luftfilter Außenluft ansaugt und verdichtet, ist über eine (nicht dargestellte) Kupplung am Elektroantrieb 3 mit den Fahrzeugrädern 2 verbindbar. Die Wirkverbindung zwischen dem ersten Kompressor 4 und den Fahrzeugrädern 2 wird hergestellt, wenn die (nicht dargestellte) Betriebsbremse des Fahrzeugs betätigt wird, so dass die Bremsenergie zur Erzeugung von Druckluft genutzt wird. Die vom ersten Kompressor 4 erzeugte Druckluft wird über eine erste Umschalteinheit 6 einem Luftspeicher 7 oder der Kathode 8.1 der Brennstoffzelle 8 zugeleitet. Die erste Umschalteinheit 6 kann so ausgeführt sein, dass eine gleichzeitige Leitung des vom ersten Kompressor 4 kommenden Luftmassenstroms zum Luftspeicher 7 und der Brennstoffzelle 8 nicht möglich ist. Vor der ersten Umschalteinheit 6 ist ein Wärmetauscher 11 zur Abführung der bei der Verdichtung entstehenden Wärme aus der Druckluft in den Kühlkreislauf der Brennstoffzelle 8 angeordnet.
  • Ein zweiter Kompressor 9, der von einem Kompressorantrieb 17, beispielsweise einem Elektromotor, angetrieben wird, ist ständig mit der Brennstoffzelle 8 verbunden und sichert deren Versorgung mit Luft im Normalbetrieb. Zwischen dem zweiten Kompressor 9 und der Brennstoffzelle 8 ist eine zweite Umschalteinheit 10 angeordnet, die es ermöglicht, den Luftmassenstrom zu teilen und einen Teilstrom der Anode 8.2 und einen Teilstrom der Kathode 8.1 der Brennstoffzelle 8 zuzulei ten. Ausgangsseitig der Anode 8.2 und der Kathode 8.1 der Brennstoffzelle 8 ist ein erstes Drosselelement 14 bzw. ein zweites Drosselelement 15 zur Erzeugung eines Staudrucks angeordnet. Außerdem ist zwischen dem zweiten Kompressor 9 und der zweiten Umschalteinheit 10 eine Zerstäubungseinrichtung 12 angeordnet, die im Ausführungsbeispiel als Befeuchtungseinrichtung ausgeführt ist. Die Anode 8.2 der Brennstoffzelle 8 wird durch eine Zuleitung 13 mit Wasserstoff versorgt.
  • 2 zeigt den Luftstrom bei der Befüllung des Luftspeichers 7. Der vom Ansaugtrakt 5 angesaugte Luftmassenstrom wird durch den ersten Kompressor 4 verdichtet und anschließend über den Wärmetauscher 11 und die erste Umschalteinheit 6 dem Luftspeicher 7 zugeleitet.
  • 3 zeigt die Versorgung der Brennstoffzelle 8 allein aus dem Luftspeicher 7, bei der die Druckluft aus dem Luftspeicher 7 über die erste Umschalteinheit 6, die Zerstäubungseinrichtung 12, in der der Luftmassenstrom befeuchtet wird, und die zweite Umschalteinheit 10 der Kathode 8.1 der Brennstoffzelle 8 zugeleitet wird, aus der die Abgase über die Drosselelemente 14 und 15 entweichen.
  • 4 zeigt die Versorgung der Brennstoffzelle 8 aus dem Luftspeicher 7 und durch den zweiten Kompressor 9, wobei die Druckluft aus dem Luftspeicher 7 über die erste Umschalteinheit 6 und die durch den zweiten Kompressor 9 verdichtete Luft zusammen geführt und anschließend über die Zerstäubungseinrichtung 12, in der der Luftmassenstrom befeuchtet wird, und die zweite Umschalteinheit 10 der Kathode 8.1 der Brennstoffzelle 8 zugeleitet wird, aus der die Abgase über das oder die Drosselelemente 14 und 15 entweichen.
  • In 5 werden die Anode 8.2 und die Kathode 8.1 der Brennstoffzelle 8 mit der Druckluft aus dem Luftspeicher 7 gespült, wobei die Druckluft aus dem Luftspeicher 7 zunächst die erste Umschalteinheit 6 und die Zerstäubungseinrichtung 12 passiert und anschließend in zwei Teilströme aufgeteilt wird, von denen einer der Kathode 8.1 und einer der Anode 8.2 der Brennstoffzelle 8 zugeleitet wird. Anschließend entweichen die Abgase über die Drosselelemente 14, 15 aus der Anode 8.2 und der Kathode 8.1. In der Zerstäubungseinrichtung 12 muss in diesem Fall nicht zwingend eine Wasserzerstäubung/Befeuchtung stattfinden.
  • 6 zeigt einen Startvorgang ohne Kompressoren, bei dem die Anode 8.2 der Brennstoffzelle 8 allein aus dem Druck des (nicht dargestellten) Wasserstofftanks und die Kathode 8.1 allein aus dem Druck des Luftspeichers 7 über das erste Drosselelement 14, die Zerstäubungseinrichtung 12 und das zweite Drosselelement 15 gespeist werden. Hierbei kann der Staudruck durch entsprechende Einstellung der Drosselelemente 14 und 15 eingestellt werden, wodurch auch ein Systemdruck auf der Anode (8.2) und der Kathode (8.1) der Brennstoffzelle (8) eingestellt wird.
  • 7 zeigt ein Fahrzeug mit einer zwischen Luftspeicher 7 und Brennstoffzelle 8 angeordneten Expansionsmaschine 16, die mit dem zweiten Kompressor 9 so in Wirkverbindung steht, dass die Expansionsmaschine 16 im Betrieb des Fahrzeugs den zweiten Kompressor 9 zumindest teilweise (unterstützend) antreibt.
  • 8 zeigt ein Fahrzeug mit einer hinter der Brennstoffzelle 8 angeordneten Expansionsmaschine 16, die mit dem zweiten Kompressor 9 so in Wirkverbindung steht, dass die Expan sionsmaschine 16 im Betrieb des Fahrzeugs den zweiten Kompressor 9 zumindest teilweise (unterstützend) antreibt.
  • 9 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Fahrzeugs mit Brennstoffzellenantrieb mit einer Gaserzeugungseinheit 18 und einem katalytischen Brenner 19. Dem katalytischen Brenner 19 ist Druckluft aus dem Luftspeicher 7 zuführbar. In dem katalytischen Brenner 19 kann beispielsweise ein bei der Reformierung von Methanol zu Wasserstoff anfallendes Retentat katalytisch mit Luft verbrannt werden. Die frei werdende Wärme kann auf verschiedene Weise verwendet werden.
  • 10 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Fahrzeugs mit Brennstoffzellenantrieb mit einer Gaserzeugungseinheit 18. Der Gaserzeugungseinheit 18 oder einer hier nicht gezeigten Komponente innerhalb der Gaserzeugungseinheit, wie beispielsweise einer Gasreinigungseinheit, wird Druckluft aus dem Luftspeicher 7 zugeführt.
  • Das beschriebene Speichersystem (Luftspeicherung) ist mit anderen Arten von bei Hybrid- und Brennstoffzellenfahrzeugen verwendeten Speichern kombinierbar (z. B. Stromspeicherung und Luftspeicherung).
  • Am Luftspeicher 7 kann ein Fremdbetankungsanschluss vorgesehen sein, mittels dessen der Luftspeicher 7 im Stillstand geladen werden kann, um z. B. einen vom Kompressor 9 unabhängigen Startvorgang einleiten zu können.
    • 1
    Achse
    2
    Fahrzeugräder
    3
    Elektroantrieb
    4
    Erster Kompressor
    5
    Saugtrakt
    6
    Erste Umschalteinheit
    7
    Luftspeicher
    8
    Brennstoffzelle
    8.1
    Kathode
    8.2
    Anode
    9
    Zweiter Kompressor
    10
    Zweite Umschalteinheit
    11
    Wärmetauscher
    12
    Zerstäubungseinrichtung
    13
    Zuleitung
    14
    Erstes Drosselelement
    15
    Zweites Drosselelement
    16
    Expansionsmaschine
    17
    Kompressorantrieb
    18
    Gaserzeugungseinheit
    19
    Katalytischer Brenner
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 10013660 A1 [0004]
    • - DE 10154047 A1 [0005]

Claims (15)

  1. Fahrzeug mit Brennstoffzellenantrieb, umfassend einen durch eine Brennstoffzelle (8) mit Elektroenergie versorgten Elektroantrieb (3) zum Antreiben von Fahrzeugrädern (2) und eine mit der Brennstoffzelle (8) verbundene Luftversorgungseinrichtung, die einen Luftspeicher (7) zur Speicherung von Druckluft und einen mit einer Kathode (8.1) der Brennstoffzelle (8) verbindbaren und mit dem Luftspeicher (7) verbindbaren ersten Kompressor (4) zur Erzeugung von Druckluft umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kompressor (4) mit mindestens einem Fahrzeugrad (2) so verbindbar ist, dass das Fahrzeugrad (2) den ersten Kompressor (4) während der Fahrt antreibt.
  2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Umschalteinheit (6) vorgesehen ist, durch die der erste Kompressor (4) zu jeder Zeit entweder nur mit der Kathode (8.1) der Brennstoffzelle (8) oder nur mit dem Luftspeicher (7) verbindbar ist und dass ein zweiter Kompressor (9) vorgesehen ist, der ständig mit der Kathode (8.1) der Brennstoffzelle (8) verbunden ist.
  3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts des ersten Kompressors (4) mindestens ein Wärmetauscher (11) zur Kühlung der Druckluft angeordnet ist.
  4. Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sekundärseite des Wärmetauschers (11) in einen Kühlkreislauf der Brennstoffzelle (8) einbezogen ist.
  5. Fahrzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sekundärseite des Wärmetauschers (11) in einen Kreislauf zum Vorwärmen von Fluidströmen einbezogen ist.
  6. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine mit dem Luftspeicher (7) verbindbare Zerstäubungseinrichtung (12) zur Zerstäubung von Fluiden vorgesehen ist.
  7. Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubungseinrichtung (12) als Befeuchtungseinrichtung zur Befeuchtung des Luftmassenstroms mit Wasser ausgeführt ist.
  8. Fahrzeug nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubungseinrichtung (12) zur Zerstäubung eines Brennstoffs bei der Gaserzeugung ausgeführt ist.
  9. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass einer Gaserzeugungseinheit oder einem an der Gaserzeugungseinheit vorgesehenen katalytischen Brenner Druckluft aus dem Luftspeicher zuführbar ist.
  10. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine vor der Kathode (8.1) der Brennstoffzelle (8) angeordnete zweite Umschalteinheit (10) zur Aufteilung des Luftmassenstroms in zwei Teilströme und zur Zuführung eines Teilstroms zu einer Anode (8.2) der Brennstoffzelle (8) vorgesehen ist.
  11. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts der Brennstoffzelle (8) mindestens ein Drosselelement (14, 15) zur Erzeugung eines einstellbaren Staudrucks vorgesehen ist.
  12. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kompressor (9) mit einer Expansionsmaschine (16) so in Wirkverbindung steht, dass die Expansionsmaschine (16) im Betrieb des Fahrzeugs den zweiten Kompressor (9) antreibt.
  13. Fahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsmaschine (16) stromabwärts der Brennstoffzelle (8) so angeordnet ist, dass die aus der Brennstoffzelle (8) austretenden Gase die Expansionsmaschine (16) antreiben.
  14. Fahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsmaschine (16) zwischen dem Luftspeicher (7) und der Brennstoffzelle (8) so angeordnet ist, dass die aus dem Luftspeicher (7) austretende Druckluft die Expansionsmaschine (16) antreibt.
  15. Fahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zum Befüllen des Luftspeichers (7) ein Bypass zur Umgehung der Expansionsmaschine (16) vorgesehen ist.
DE102007007934A 2007-02-17 2007-02-17 Fahrzeug mit Brennstoffzellenantrieb Withdrawn DE102007007934A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007007934A DE102007007934A1 (de) 2007-02-17 2007-02-17 Fahrzeug mit Brennstoffzellenantrieb

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007007934A DE102007007934A1 (de) 2007-02-17 2007-02-17 Fahrzeug mit Brennstoffzellenantrieb

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102007007934A1 true DE102007007934A1 (de) 2008-08-21

Family

ID=39628095

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007007934A Withdrawn DE102007007934A1 (de) 2007-02-17 2007-02-17 Fahrzeug mit Brennstoffzellenantrieb

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102007007934A1 (de)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITVR20090125A1 (it) * 2009-08-20 2011-02-21 Emiliano Malerba Sistema di recupero energia nelle fasi passive dei veicoli a motore
DE102010052797A1 (de) 2010-11-27 2012-05-31 Volkswagen Ag Brennstoffzellenfahrzeug
DE102013201122A1 (de) * 2013-01-24 2014-07-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzelle
DE102015110724A1 (de) * 2015-04-13 2016-10-13 Technische Universität Chemnitz Antriebsanordnung
CN106575780A (zh) * 2014-07-24 2017-04-19 日产自动车株式会社 燃料电池的控制装置
DE102017201138A1 (de) 2017-01-25 2018-07-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems und Brennstoffzellensystem
DE102017007090A1 (de) 2017-07-27 2019-01-31 Daimler Ag Fahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem
EP3474362A1 (de) * 2017-10-20 2019-04-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Brennstoffzellensystem und steuerungsverfahren eines brennstoffzellensystems
DE102018202034A1 (de) 2018-02-09 2019-08-14 Audi Ag Energiemanagement eines Brennstoffzellenfahrzeugs
CN112644437A (zh) * 2021-02-05 2021-04-13 北京亿华通科技股份有限公司 一种具有能量回收系统的车辆、控制方法和可读存储介质
EP3852176A1 (de) 2020-01-20 2021-07-21 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Brennstoffzellensystem
EP4044303A1 (de) * 2021-02-16 2022-08-17 KNORR-BREMSE Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Luftversorgung einer brennstoffzelle
EP4102601A1 (de) * 2021-06-07 2022-12-14 Volvo Truck Corporation System zum zuführen von druckluft zu einem brennstoffzellensystem
DE102021121779A1 (de) 2021-08-23 2023-02-23 Man Truck & Bus Se Kraftfahrzeug mit Brennstoffzellensystem und Druckluftbremsanlage sowie Verfahren zum Betrieb
DE102022125104A1 (de) 2022-09-29 2024-04-04 Zf Cv Systems Global Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs mit einem Brennstoffzellensystem, sowie Brennstoffzellensystem für selbiges
CN112644437B (zh) * 2021-02-05 2024-05-17 北京亿华通科技股份有限公司 一种具有能量回收系统的车辆、控制方法和可读存储介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10013660A1 (de) 2000-03-20 2001-09-27 Volkswagen Ag Fahrzeug mit einer Brennstoffzelle
DE10154047A1 (de) 2001-11-02 2003-05-15 Still Gmbh Fahrzeug mit einer Vorrichtung zur Speicherung der Bremsenergie

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10013660A1 (de) 2000-03-20 2001-09-27 Volkswagen Ag Fahrzeug mit einer Brennstoffzelle
DE10154047A1 (de) 2001-11-02 2003-05-15 Still Gmbh Fahrzeug mit einer Vorrichtung zur Speicherung der Bremsenergie

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITVR20090125A1 (it) * 2009-08-20 2011-02-21 Emiliano Malerba Sistema di recupero energia nelle fasi passive dei veicoli a motore
DE102010052797A1 (de) 2010-11-27 2012-05-31 Volkswagen Ag Brennstoffzellenfahrzeug
DE102013201122A1 (de) * 2013-01-24 2014-07-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzelle
US9643492B2 (en) 2013-01-24 2017-05-09 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Motor vehicle having a fuel cell
CN106575780B (zh) * 2014-07-24 2019-12-03 日产自动车株式会社 燃料电池系统
CN106575780A (zh) * 2014-07-24 2017-04-19 日产自动车株式会社 燃料电池的控制装置
EP3174144A4 (de) * 2014-07-24 2017-06-07 Nissan Motor Co., Ltd Brennstoffzellensteuerungsvorrichtung
US10128516B2 (en) 2014-07-24 2018-11-13 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell system
DE102015110724A1 (de) * 2015-04-13 2016-10-13 Technische Universität Chemnitz Antriebsanordnung
DE102017201138A1 (de) 2017-01-25 2018-07-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems und Brennstoffzellensystem
DE102017007090A1 (de) 2017-07-27 2019-01-31 Daimler Ag Fahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem
CN109698369B (zh) * 2017-10-20 2022-03-01 丰田自动车株式会社 燃料电池系统和燃料电池系统的控制方法
EP3474362A1 (de) * 2017-10-20 2019-04-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Brennstoffzellensystem und steuerungsverfahren eines brennstoffzellensystems
CN109698369A (zh) * 2017-10-20 2019-04-30 丰田自动车株式会社 燃料电池系统和燃料电池系统的控制方法
US10957926B2 (en) 2017-10-20 2021-03-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system and control method of fuel cell system
DE102018202034A1 (de) 2018-02-09 2019-08-14 Audi Ag Energiemanagement eines Brennstoffzellenfahrzeugs
EP3852176A1 (de) 2020-01-20 2021-07-21 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Brennstoffzellensystem
DE102020200611A1 (de) 2020-01-20 2021-07-22 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Brennstoffzellensystem
CN112644437A (zh) * 2021-02-05 2021-04-13 北京亿华通科技股份有限公司 一种具有能量回收系统的车辆、控制方法和可读存储介质
CN112644437B (zh) * 2021-02-05 2024-05-17 北京亿华通科技股份有限公司 一种具有能量回收系统的车辆、控制方法和可读存储介质
EP4044303A1 (de) * 2021-02-16 2022-08-17 KNORR-BREMSE Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Luftversorgung einer brennstoffzelle
DE102021201473A1 (de) 2021-02-16 2022-08-18 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Luftversorgung einer Brennstoffzelle
EP4102601A1 (de) * 2021-06-07 2022-12-14 Volvo Truck Corporation System zum zuführen von druckluft zu einem brennstoffzellensystem
US11876264B2 (en) 2021-06-07 2024-01-16 Volvo Truck Corporation System for supplying compressed air to a fuel cell system
DE102021121779A1 (de) 2021-08-23 2023-02-23 Man Truck & Bus Se Kraftfahrzeug mit Brennstoffzellensystem und Druckluftbremsanlage sowie Verfahren zum Betrieb
DE102022125104A1 (de) 2022-09-29 2024-04-04 Zf Cv Systems Global Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs mit einem Brennstoffzellensystem, sowie Brennstoffzellensystem für selbiges

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007007934A1 (de) Fahrzeug mit Brennstoffzellenantrieb
EP2156041B1 (de) Antriebsstrang, insbesondere für lkw und schienenfahrzeuge
DE102011111742A1 (de) Brennstoffzellensystem
DE102006017095A1 (de) Kraftfahrzeug-Anfahr- und Bremshilfe als Zusatzantrieb
DE102012004600A1 (de) Abwärmenutzungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
DE102009009675A1 (de) Brennstoffzellensystem mit wenigstens einer Brennstoffzelle
DE102011109339A1 (de) Brennstoffzellenvorrichtung, Kraftwagen und Verfahren zum Betreiben des Kraftwagens
DE102009051476A1 (de) Brennstoffzellensystem mit wenigstens einer Brennstoffzelle
DE102009014743A1 (de) Brennstoffzellensystem mit einer Niedertemperatur-Brennstoffzelle
WO2010094388A1 (de) Brennstoffzellensystem mit wenigstens einer brennstoffzelle
DE102010063016A1 (de) Rekuperationselektrolyse
DE102012014110A1 (de) Brennstoffzellensystem
DE102005039281A1 (de) Hybridantrieb für ein Fahrzeug
DE102012014242A1 (de) Fahrzeugklimaanlage
DE102015010114A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellenfahrzeugs und Brennstoffzellenfahrzeug
DE102008011407A1 (de) Antriebssystem
DE102007034025A1 (de) Hydraulischer Hybridantrieb für ein Fahrzeug
DE102018009705A1 (de) Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Nutzfahrzeug, mit wenigstens einem Druckluftspeicher
DE202006019422U1 (de) Hybridantrieb
DE102012004767A1 (de) Fahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem
EP4150688A1 (de) Luftversorgungsvorrichtung für brennstoffzellensysteme und brennstoffzellensystem
DE10219429B4 (de) Kraftfahrzeug mit einer Antriebseinrichtung und mit einem Betriebsmittelspeicher
DE102014002042A1 (de) Fahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem
DE102008002698A1 (de) Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer oder mechanischer Energie, sowie Verfahren zum Betrieb derselben
DE102011120545A1 (de) Vorrichtung zur Bereitstellung von Energie

Legal Events

Date Code Title Description
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination

Effective date: 20140218