DE102010013000A1 - Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energieerzeugungssystems in einem Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren dient zum Betreiben eines elektrischen Energieerzeugungssystems (4) in einem Fahrzeug (1). Es umfasst wenigstens eine Brennstoffzelle (7) und eine Batterie (6). Während eines Starts des elektrischen Energieerzeugungssystems (4) wird durch die Brennstoffzelle (7) eine elektrische Heizeinrichtung (9) betrieben. Durch die elektrische Heizeinrichtung (9) wird zumindest mittelbar die Batterie (6) erwärmt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energieerzeugungssystems in einem Fahrzeug nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
  • Elektrische Energieerzeugungssysteme in Fahrzeugen sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Insbesondere kann es sich bei einem solchen Energieerzeugungssystem um ein Brennstoffzellensystem handeln, welches beispielsweise aus Luft und in einem Drucktank mitgeführten Wasserstoff elektrische Energie erzeugen kann. Solche Energieerzeugungssysteme umfassen dabei im Allgemeinen neben der Brennstoffzelle elektrische Energiespeichereinrichtungen, um einerseits Bremsenergie des Fahrzeugs, welche beim Abbremsen über den Fahrmotor im generatorischen Betrieb als elektrische Energie zur Verfügung gestellt wird, einzuspeichern, und andererseits überschüssige Energie der Brennstoffzelle speichern zu können. Bei sehr dynamischen Vorgängen, wie beispielsweise einer starken Beschleunigung, kann mit der Leistung aus dieser Batterie dann die Energieabgabe des elektrischen Energieerzeugungssystems erhöht und damit eine bessere Dynamik des Fahrzeugs erzielt werden. Die hierfür eingesetzten Batterien weisen typischerweise vergleichsweise hohe Spannungen, in etwa in der Höhe der Brennstoffzelle, auf. Sie werden daher auch als Hochvoltbatterien oder Hochleistungsbatterien bezeichnet. Typischerweise sind diese Batterien dann in Nickelmetallhydrid- oder Lithiumionen-Technologie ausgebildet. Sie benötigen für eine sichere und zuverlässige Funktionalität einen vorgegebenen Temperaturbereich, in welchem sie aktiv gehalten werden müssen.
  • Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist es hierfür bekannt, derartige Batterien zu kühlen, um ihre Temperatur nach oben zu begrenzen. Ebenso ist es bekannt, derartige Batterien zu beheizen, um eine für die Funktionalität erforderliche Minimaltemperatur zu gewährleisten. In der DE 198 03 312 A1 ist beispielhaft ein solches Verfahren zur Beheizung einer Batterie beschrieben, welches zur Verbesserung der Lade- und Entladefähigkeit von Batterien dient. Als typische Ausgangssituation ist hierfür eine Situation beschrieben, in welcher die Batterie aufgrund einer sehr kühlen Umgebungstemperatur beim Start ihres Betriebs entsprechend kalt ist und damit weder für das Laden noch für das Entladen eine gute Funktionalität bereitstellen kann. Zur Erwärmung der Batterie werden nun zwei Mechanismen verwendet. Der erste Mechanismus ist dabei die Tatsache, dass der Batterie ein Strom entnommen wird, was diese aufgrund des Innenwiderstands erwärmt. Der entnommene Strom wird dann zur elektrischen Beheizung der Batterie eingesetzt, sodass diese sich noch weiter erwärmt. Damit lässt sich eine sehr schnelle Erwärmung der Batterie erzielen, da sämtliche aus der Batterie entnommene Energie zumindest mittelbar zur Erwärmung dient. Der Aufbau hat dabei den Nachteil, dass die Batterie dadurch entsprechend entleert wird und ihre volle Speicherkapazität nach der erfolgten Erwärmung nicht mehr beispielsweise für Antriebszwecke zur Verfügung steht.
  • Die Brennstoffzellen, und hier insbesondere PEM-Brennstoffzellen, welche typischerweise als Brennstoffzellenstapel aufgebaut sind, sind hinsichtlich eines schnellen Kaltstarts, insbesondere eines Starts aus Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts heraus, relativ kritisch. Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind daher verschiedene Verfahren und Aufbauten bekannt, um einen schnellen Kaltstart einer Brennstoffzelle zu realisieren. In der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2007 046 057 A1 ist beispielsweise ein solches Verfahren zum Starten eines kalten oder gefrorenen Brennstoffzellenstapels beschrieben. Die Brennstoffzelle wird dabei durch eine Belastung mit elektrischem Strom gestartet, wobei der vergleichsweise schlechte Wirkungsgrad der Brennstoffzelle bei der Entnahme des Stroms für eine Erwärmung derselben sorgt. Der in dieser Situation aus der Brennstoffzelle entnommene Strom kann gemäß der genannten deutschen Offenlegungsschrift vielfältig eingesetzt werden, beispielsweise für die Versorgungssysteme der Brennstoffzelle, wie beispielsweise einen Luftkompressor oder dergleichen. Außerdem kann eine Kühlmittelpumpe oder eine elektrische Ventilbeheizung betrieben werden. Es ist ferner aufgeführt, dass die Leistung in Endplattenheizer des Brennstoffzellenstapels geliefert wird, welche wiederum für eine Erwärmung des Brennstoffzellenstapels durch äußere Beheizung sorgen. Ergänzend kann außerdem ein elektrischer Heizer für eine Fahrzeuginnenraumbeheizung mit dem, der Brennstoffzelle zu ihrer Selbstentwärmung, entnommenen Strom beheizt werden.
  • Der beschriebene Aufbau hat dabei den Nachteil, dass er die eingangs beschriebene Problematik hinsichtlich der Batterie unberücksichtigt lässt.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energieerzeugungssystems in einem Fahrzeug zu schaffen, welches einen optimalen Betrieb des Energieerzeugungssystems gewährleistet und welches einen schnellen Start desselben ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sieht es nun vor, dass eine elektrische Heizeinrichtung während des Starts des elektrischen Energieerzeugungssystems mit Strom aus der Brennstoffzelle betrieben wird. Dies heizt dabei die Brennstoffzelle selbst auf, da diese durch die Entnahme des Stroms entsprechend belastet wird, was zu einer Verlustwärme im Bereich der Brennstoffzelle führt. Der entnommene Strom wird nun eingesetzt, um über die elektrische Heizeinrichtung zumindest mittelbar, beispielsweise durch einen Kühlkreislauf, die Batterie zu beheizen. Dies ist insbesondere daher leicht möglich, da eine entsprechende Hochvoltbatterie typischerweise ohnehin über einen Kühlkreislauf verfügt, um ihre Temperatur nach oben zu begrenzen. Im Startfall kann nun über die elektrische Heizeinrichtung eben dieser Kühlkreislauf beheizt werden, sodass im Startfall thermische Energie in die Batterie eingetragen wird, um ihre volle Funktionalität schnellstmöglich zu gewährleisten. Das Verfahren nutzt dabei in besonders günstiger und vorteilhafter Art und Weise den in der Brennstoffzelle erzeugten Strom, welcher ohnehin in einer Lastsenke verbraucht werden muss, um die Brennstoffzelle selbst schnellstmöglich zu erwärmen. Als Lastsenke dient nun die elektrisch Heizeinrichtung, welche die Batterie zumindest mittelbar beheizt. Damit kommen Brennstoffzelle und Batterie schnellstmöglich auf ein Temperaturniveau, in dem die sichere und zuverlässige Funktionalität der Bauteile gewährleistet ist. Dafür wird jedoch keine Energie benötigt, welche aus der Batterie selbst stammt, sodass nach Erreichen der notwendigen Betriebstemperatur die volle Ladung der Batterie zur Verfügung steht, beispielsweise für einen Anfahrprozess des Fahrzeugs, während die Brennstoffzelle noch weiter aufgeheizt wird.
  • In einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es außerdem vorgesehen, dass, insbesondere im Normalbetrieb des elektrischen Energieerzeugungssystems, über die elektrische Heizeinrichtung nicht speicherbare Bremsenergie des Fahrzeugs aufgenommen wird. Beim Abbremsen eines mit einem elektrischen Antrieb ausgestatteten Fahrzeugs wird typischerweise der Fahrmotor generatorisch betrieben, um das Fahrzeug abzubremsen. Dabei wird Bremsenergie in der generatorisch betriebenen elektrischen Maschine in elektrische Energie umgesetzt. Diese elektrische Energie kann dann in der Batterie eingespeichert werden, um beispielsweise beim nächsten Wiederanfahren oder Beschleunigen zusätzlich zur Leistung der Brennstoffzelle zur Verfügung gestellt zu werden. Dies erhöht die Dynamik des Fahrzeugs und reduziert den Gesamtenergieverbrauch, da Bremsenergie durch diese Art von Rekuperation zurückgewonnen und wieder verwendet werden kann.
  • Die Problematik ist nun die, dass in den Fällen, in denen die Batterie bereits voll aufgeladen ist, beim Abbremsen über die elektrische Maschine im generatorischen Betrieb dennoch das auch ansonsten übliche Schleppmoment anliegen sollte, um in der gewohnten Art und Weise bremsen zu können und die zusätzlich vorhandenen mechanischen Bremsen nicht unnötig zu belasten. Um nun das Schleppmoment der elektrischen Maschine im generatorischen Betrieb auf dem vorgegebenen Niveau zu halten, lässt sich der elektrische Heizer als Lastsenke einsetzen, sodass anfallende Bremsenergie, welche nicht gespeichert werden kann, in diesem Fall an der elektrischen Heizeinrichtung in Wärme umgewandelt wird. Diese Wärme wird dann in einen Kühlkreislauf eingetragen und kann über die übliche Fahrzeugkühlung, beispielsweise die Batteriekühlung oder insbesondere eine Brennstoffzellenkühlung, an die Umgebung abgegeben werden.
  • Neben diesem Einsatz der elektrischen Heizeinrichtung im Normalbetrieb, um Rekuperationsenergie, welche nicht anderweitig genutzt werden kann, aufzunehmen, kann eine vergleichbare Situation auch im Kaltstartbetrieb auftreten. Wenn unmittelbar nach dem Start das Fahrzeug wieder stark abgebremst wird, so kann auch in diesen Situationen Rekuperationsenergie auftreten, welche nicht in der Batterie eingespeichert werden kann, da diese noch so kalt ist, dass sie die entsprechend hohen Ladungen nicht aufnehmen kann. Auch in dieser Situation lässt sich die überschüssige Energie an der elektrischen Heizeinrichtung verbrauchen, welche dann nicht weggekühlt werden muss, sondern zur schnelleren Erwärmung der Batterie mitgenutzt werden kann.
  • In einer weiteren sehr günstigen und vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es außerdem vorgesehen, dass die elektrische Heizeinrichtung je nach Betriebssituation des elektrischen Energieerzeugungssystems in einem Kühlkreislauf der Brennstoffzelle oder in einen Kühlkreislauf der Batterie geschaltet wird. Diese Kombination der beiden Kühlkreisläufe und die Möglichkeit diese so umzuschalten, dass über die elektrische Heizeinrichtung einmal der eine und einmal der andere Kühlkreislauf erwärmt werden kann, ist von besonderem Vorteil, um im Kaltstartfall über den Kühlkreislauf der Batterie diese in der oben beschriebenen Art und Weise erwärmen zu können. Andererseits kann im oben beschriebenen Rekuperationsfall, wenn elektrische Leistung aufgrund einer schon vollen Batterie nicht gespeichert werden kann und an der elektrischen Heizeinrichtung in Wärme umgewandelt wird, dann die elektrische Heizeinrichtung in den Hochtemperaturkühlkreislauf des Brennstoffzellensystems eingeschaltet werden. Dies hat den Vorteil, dass die eingetragene Wärme in einem Fahrzeugkühler entsprechend abgegeben werden kann. Durch die vergrößerte Temperaturdifferenz des Kühlmediums gegenüber der Umgebungstemperatur, wenn zusätzliche Wärme über die elektrische Heizeinrichtung eingetragen wird, wird auch der Wärmeübergang beispielsweise in einem herkömmlichen Fahrzeugkühler entsprechend verbessert, sodass diese Wärme problemlos an die Umgebung abgegeben werden kann.
  • In einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es darüber hinaus vorgesehen, dass Wärme der elektrischen Heizeinrichtung zur Beheizung des Fahrzeuginnenraums genutzt wird. Nachdem beispielsweise beim Start des elektrischen Energieerzeugungssystems die Batterie die benötigte Betriebstemperatur erreicht hat, kann über den elektrischen Heizer Wärme für die Beheizung des Fahrzeuginnenraums, beispielsweise um vereiste Scheiben abzutauen oder dergleichen, angeboten werden. Damit wird für einen sinnvollen und zuverlässigen Betrieb des Fahrzeugs mit hohem Komfort für den Fahrzeugnutzer insgesamt lediglich ein elektrischer Heizer benötigt, sodass ein sehr einfacher und kostengünstiger Aufbau entsteht.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert wird.
  • Dabei zeigen:
  • 1 eine prinzipmäßige Darstellung eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Energieerzeugungssystem; und
  • 2 eine Darstellung der Verschaltung der Kühlkreisläufe in dem elektrischen Energieerzeugungssystem.
  • In der Darstellung der 1 ist ein prinzipmäßig angedeutetes Fahrzeug 1 zu erkennen. Über eine elektrische Maschine 2 werden beispielhaft angedeutete Räder 3 des Fahrzeugs angetrieben, um dieses zu bewegen. Das Fahrzeug 1 verfügt zur Bereitstellung der elektrischen Energie für den Antriebsmotor 2 über ein elektrisches Energieerzeugungssystem 4, welches im Wesentlichen aus einem Brennstoffzellensystem 5 sowie einer Batterie 6 besteht. Das Brennstoffzellensystem 5 soll dabei einen Stapel aus PEM-Brennstoffzellen, den sogenannten Brennstoffzellenstack 7, sowie entsprechende Peripheriebauteile, beispielsweise Luftkompressoren, Wasserstoffspeichereinrichtungen und dergleichen umfassen. Die Energieverwaltung für das Fahrzeug 1 erfolgt in einer hier beispielhaft dargestellten Elektronikeinheit 8, welche die elektrischen Energieflüsse zwischen der Batterie 6, dem Brennstoffzellensystem 5 und dem Antriebsmotor 2 koordiniert. Hierfür steht die Elektronikeinheit 8 in korrespondierender Verbindung mit eben diesen Bauteilen beziehungsweise in ihnen angeordneten Sensoren und Aktuatoren.
  • Wie bei solchen Fahrzeugen 1 üblich, sollte dieses aus allen Situationen heraus sehr schnell gestartet werden können, insbesondere auch bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts. Die Problematik ist nun die, dass während eines solchen sogenannten Gefrierstarts die Brennstoffzelle 7 selbst schnellstmöglich auf Betriebstemperatur gebracht werden muss, um zum einen die entsprechende Leistung für den Fahrbetrieb liefern zu können, und um weiterhin stabil bei eventuellen Startabbrüchen betrieben werden zu können. Dies wird insbesondere durch eine elektrische Belastung der Brennstoffzelle 7 erreicht, welche aufgrund des dann sehr schlechten Wirkungsgrades Wärmeenergie direkt im Bereich der Einzelzellen der Brennstoffzelle liefert. Um keine Energie zu vergeuden ist es nun naheliegend, die von der Brennstoffzelle 7 gelieferte Energie in der Batterie 6 zu speichern.
  • Die typischerweise als Hochvoltbatterie ausgebildete Batterie 6 kann allerdings bei diesen sehr niedrigen Temperaturen nur eine sehr geringe Menge an Ladung aufnehmen oder abgeben. Durch den geringen Eigentransfer wird sie folglich auch nicht oder nicht wesentlich erwärmt. Die Brennstoffzelle 7 selbst kann also durch ein Laden der Hochvoltbatterie 6 nur vergleichsweise gering belastet werden, was den Temperaturanstieg der Brennstoffzelle 7 ebenfalls negativ beeinflusst. Da die Hochvoltbatterie 6 selbst nicht nur als Energiesenke für die Brennstoffzelle 7 benutzt wird, sondern auch für andere Funktionen in dem Fahrzeug 1, sind auch diese Funktionalitäten bei den Umgebungsbedingungen für einen Gefrierstart nur sehr eingeschränkt nutzbar. Dies betrifft beispielsweise die Unterstützung des Fahrzeugs bei dynamischen Vorgängen, also beispielsweise ein schnelles Beschleunigen, auch ein rein batterieelektrisches Fahren ist aufgrund der noch sehr kalten Hochvoltbatterie 6 hier praktisch nicht möglich. Auch kann beim Abbremsen mit dem Antriebsmotor 2 im generatorischen Betrieb aufgrund der sehr geringen Ladung, welche in der Batterie 6 eingespeichert werden kann, nur ein sehr geringes Schleppmoment und damit nur eine sehr geringe Bremswirkung realisiert werden.
  • Um all diese Nachteile zu vermeiden, ist es in dem erfindungsgemäßen Verfahren nun vorgesehen, dass eine elektrische Heizeinrichtung 9 in Form eines elektrischen Heizers in einem Kühlkreislauf 10, 11 des elektrischen Energieerzeugungssystems 4 vorgesehen wird. In der Darstellung der 2 ist der Aufbau mit einem elektrischen Heizer 9, einem Hochtemperaturkreislauf 10 für die Brennstoffzelle 7 und einem Niedertemperaturkreislauf 11 näher dargestellt. Der Hochtemperaturkreislauf 10 verbindet dabei über eine Kühlmittelfördereinrichtung 12 die Brennstoffzelle 7 mit einem Fahrzeugkühler 13. Dieser Kühlkreislauf arbeitet auf dem typischen Temperaturniveau der als PEM-Brennstoffzelle ausgebildeten Brennstoffzelle 7, also bei ca. 70 bis 90°C. Über eine Ventileinrichtung 14 kann außerdem ein Bypass 15 in dem Hochtemperaturkühlkreislauf 10 um den Kühler 13 erreicht werden, sodass im Kaltstartfall die Brennstoffzelle 7 durch in diesem kleinen Tel des Kühlkreislaufs umgewälztes Kühlmedium schneller erwärmt wird, ohne dass das Kühlmedium im Kühler 13 abgekühlt wird. Im zweiten Kühlkreislauf 11 ist nun im Wesentlichen die Hochvoltbatterie 6 angeordnet und wird über eine Kühlmittelfördereinrichtung 16 mit Kühlmittel versorgt, welches in einem weiteren Kühler 17 entsprechend abgekühlt wird. Außerdem kann der Kühlkreislauf 11 neben der Hochvoltbatterie 6 noch weitere zu kühlende Komponenten umfassen, welche hier beispielhaft durch das mit dem Bezugszeichen 18 bezeichnete Bauteil dargestellt sind. Diese Elemente können beispielsweise leistungselektronische Komponenten oder elektromotorische Komponenten, beispielsweise eines Wasserstoffrezirkulationsgebläse oder auch eine Kühlung des Antriebsmotors 2 mit umfassen.
  • In den Kühlkreisläufen 10, 11 ist nun eine elektrische Heizeinrichtung 9 in Form eines elektrischen Heizers angeordnet. Diese elektrische Heizeinrichtung 9 ist als Widerstandsheizer ausgebildet und setzt die ihm zugeführte elektrische Leistung unmittelbar in Wärme um. Im Bereich der elektrischen Heizeinrichtung 9 sind Ventileinrichtungen 19 zwischen der elektrischen Heizeinrichtung 9 und dem Kühlkreislauf 11 sowie Ventileinrichtungen 20 zwischen der elektrischen Heizeinrichtung 9 und dem Hochtemperaturkühlkreislauf 10 vorgesehen. Diese Ventileinrichtungen 19, 20 können beispielsweise in der Form von elektromagnetisch betriebenen Ventileinrichtungen ausgebildet sein. In zumindest einem der Kühlkreisläufe 10, 11, insbesondere im Hochtemperaturkühlkreislauf 10 ist, außerdem ein hier nicht dargestellter Wärmetauscher zur Beheizung des Innenraums des Fahrzeugs 1 angeordnet, um die Temperatur im Innenraum des Fahrzeugs 1 entsprechend zu beeinflussen und positive Komforteffekte, wie eine Scheibenenteisung und dergleichen, erreichen zu können.
  • Im Kaltstartfall des elektrischen Energieerzeugungssystems 4 ist es nun so, dass die Ventileinrichtungen 20 geschlossen und die Ventileinrichtungen 19 geöffnet sind. Außerdem wird typischerweise die Ventileinrichtung 14 so geschaltet sein, dass das Kühlmedium lediglich durch die Brennstoffzelle selbst zirkuliert und der Kühler 13 nicht durchströmt wird. In dieser Situation kann nun aus der Brennstoffzelle 7 eine entsprechende elektrische Leistung gezogen werden, welche an der elektrischen Heizeinrichtung 9 als Lastsenke genutzt wird, um die Brennstoffzelle 7 durch die elektrische Belastung entsprechend schnell zu erwärmen. Die im Bereich der elektrischen Heizeinrichtung 9 eingetragene Wärme gelangt nun in den Kühlkreislauf 11, in dem die Hochvoltbatterie 6 angeordnet ist. Durch eine Erwärmung des Kühlmediums in diesem Kühlkreislauf 11 kann die in der elektrischen Heizeinrichtung 9 erzeugte Wärme also in den Bereich der Hochvoltbatterie 6 eingetragen werden, um so dieselbe zu erwärmen. Auch hier ist optional ein Bypass 21 denkbar, welcher so angeordnet ist, dass lediglich die Hochvoltbatterie 6 und nicht die anderen Komponenten 18 und/oder lediglich die Hochvoltbatterie 6 zusammen mit den anderen Komponenten 18 durchströmt wird, dass aber keine Abkühlung des Kühlmediums durch eine Durchströmung des weiteren Fahrzeugkühlers 17 erfolgt. In dieser Situation kann dann also eine sehr schnelle Erwärmung der Brennstoffzelle 7 und der Hochvoltbatterie 6 erreicht werden, sodass alle elektrischen Funktionalitäten des Fahrzeugs 1 schnellstmöglich garantiert werden können.
  • Wenn nun typischerweise im späteren Normalbetrieb, aber auch wenn in der Kaltstartphase bereits über den elektrischen Antriebsmotor 2 im generatorischen Betrieb abgebremst wird, eine entsprechende Energie zur Verfügung steht, wird diese im allgemeinen in der Hochvoltbatterie 6 eingespeichert. Ist im Normalbetrieb die Hochvoltbatterie 6 voll, sodass diese keine weitere Energie speichern kann, so kann diese Energie ebenfalls im elektrischen Heizer 9 Verwendung finden. Kann die Hochvoltbatterie 6 aufgrund einer noch zu niedrigen Betriebstemperatur nur minimale Mengen an elektrischer Energie einspeichern, so kann der elektrische Heizer 9 auch in dieser Situation genutzt werden, um das erforderliche Schleppmoment am Antriebsmotor 2 im generatorischen Betrieb bereitstellen zu können, sodass die gewünschte und erwartete Abbremsung am Fahrzeug 1 auftritt.
  • Im Kaltstartbetrieb wird nun durch den so erzeugten zusätzlich Strom der Heizer 9 weiter geheizt, sodass die Aufheizung der Hochvoltbatterie 6 beschleunigt wird und ihre Betriebsfähigkeit noch schneller zur Verfügung steht.
  • Im Normalbetrieb wird für solche Situationen typischerweise eine Umschaltung der Ventileinrichtungen 19, 20 erfolgen. Der elektrische Heizer 9 ist dann nicht mehr im Kühlkreislauf 11 integriert, sondern in dem Hochtemperaturkühlkreislauf 10. Wird nun bei Rekuperationsvorgängen, bei welchen die Hochvoltbatterie 6 bereits vollständig geladen ist, elektrische Energie an der elektrischen Heizeinrichtung 9 „verbraten”, gelangt die so erzeugte Wärme parallel zur Brennstoffzelle 7 in den Hochtemperaturkühlkreislauf 10. Sie kann dann über den Fahrzeugkühler 13 an die Umgebung abgegeben werden. Damit lässt sich unabhängig von dem Ladezustand der Hochvoltbatterie 6 das Schleppmoment beim Abbremsen mit dem Antriebsmotor 2 im generatorischen Betrieb in jedem Fall aufrechterhalten.
  • Der hier dargestellte Aufbau, welcher sich insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet, hat außerdem den Vorteil, dass durch die ineinandergeschachtelten Kühlkreisläufe 10, 11 eine gewisse Redundanz der zur Kühlung der Komponenten notwendigen Bauteile vorliegt. Sollte einer der Kühlkreisläufe 10, 11 ausfallen, so kann über den anderen Kühlkreislauf 10, 11 zumindest ein Notbetrieb zur Kühlung sowohl der Brennstoffzelle 7 als auch der Hochvoltbatterie 6 weiterhin gewährleistet werden.
  • 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 19803312 A1 [0003]
    • DE 102007046057 A1 [0004]

Claims (4)

  1. Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energieerzeugungssystems in einem Fahrzeug, welches wenigstens eine Brennstoffzelle und eine Batterie umfasst, wobei während eines Starts des elektrischen Energieerzeugungssystems durch die wenigstens eine Brennstoffzelle eine elektrische Heizeinrichtung betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch die elektrische Heizeinrichtung (9) zumindest mittelbar die Batterie (6) erwärmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere im Normalbetrieb des elektrischen Energieerzeugungssystems, die elektrische Heizeinrichtung (9) zur Aufnahme von nicht speicherbarer beim Bremsen des Fahrzeugs (1) anfallender elektrischer Energie genutzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizeinrichtung (9) je nach Betriebssituation des elektrischen Energieerzeugungssystems (4) in einen Kühlkreislauf (10) der Brennstoffzelle (7) oder einen Kühlkreislauf (11) der Batterie (6) geschaltet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Wärme der elektrischen Heizeinrichtung (9) zur Beheizung des Innenraums des Fahrzeugs (1) genutzt wird.
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