DE102014201335A1 - Method for operating a fuel cell and fuel cell device with a fuel cell and motor vehicle with fuel cell device - Google Patents

Method for operating a fuel cell and fuel cell device with a fuel cell and motor vehicle with fuel cell device Download PDF

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Martin ARENDT
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle, eine Brennstoffzellenvorrichtung mit einer Brennstoffzelle und einer Steuereinrichtung sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzellenvorrichtung. Um zu vermeiden, dass im Betrieb der Brennstoffzelle schnell sinkende elektrische Zellspannungen (9) zu einer Verkürzung der Lebensdauer der Brennstoffzelle führen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Mediendruck (10) wenigstens eines Betriebsmediums der Brennstoffzelle so eingestellt wird, dass ein Absinken der Zellspannung (9) beim Steigern einer aktuellen Leistungsabgabe (7) zumindest verlangsamt wird, und dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, die Mediendrücke (10) entsprechend einzustellen.The invention relates to a method for operating a fuel cell, a fuel cell device having a fuel cell and a control device, and a motor vehicle having a fuel cell device. In order to avoid that during operation of the fuel cell quickly sinking electrical cell voltages (9) lead to a shortening of the life of the fuel cell, the invention provides that a media pressure (10) of at least one operating medium of the fuel cell is adjusted so that a decrease in the cell voltage ( 9) is at least slowed down when increasing a current power output (7), and that the control device is designed to adjust the media pressures (10) accordingly.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle, bei dem eine aktuelle Leistungsabgabe der Brennstoffzelle bis zu einer geforderten Leistungsabgabe gesteigert wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Brennstoffzellenvorrichtung mit einer Brennstoffzelle und einer Steuereinrichtung zur Steuerung von Betriebsparametern der Brennstoffzelle. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzellenvorrichtung.The invention relates to a method for operating a fuel cell, in which a current power output of the fuel cell is increased up to a required power output. Furthermore, the invention relates to a fuel cell device with a fuel cell and a control device for controlling operating parameters of the fuel cell. Moreover, the invention relates to a motor vehicle with a fuel cell device.

Verfahren zum Betreiben von Brennstoffzellen, Brennstoffzellenvorrichtungen mit Brennstoffzellen und Steuereinrichtungen, sowie Kraftfahrzeuge mit Brennstoffzellenvorrichtungen sind allgemein bekannt. Wird zum Beispiel zur Beschleunigung des Kraftfahrzeuges eine Erhöhung der Leistungsabgabe der Brennstoffzelle angefordert, so steigt ein von der Brennstoffzelle erzeugter elektrischer Strom an, bis die aktuelle Leistungsabgabe der geforderten Leistungsabgabe entspricht. Durch den ansteigenden elektrischen Strom sinkt die Spannung, beispielsweise durch ohmsche Verluste, an einem Brennstoffzellenstapel der Brennstoffzelle. Spannungsgradienten führen jedoch zu einer Auflösung von im Brennstoffzellenstapel verbauten Edelmetall-Katalysatoren. Dies hat eine irreversible Schädigung des Stapels zur Folge, wodurch sich die Lebensdauer der Brennstoffzelle reduziert.Methods of operating fuel cells, fuel cell devices with fuel cells and controllers, as well as motor vehicles having fuel cell devices are well known. If, for example, an increase in the power output of the fuel cell is requested for acceleration of the motor vehicle, an electric current generated by the fuel cell increases until the current power output corresponds to the required power output. As a result of the rising electrical current, the voltage, for example due to ohmic losses, drops at a fuel cell stack of the fuel cell. Voltage gradients, however, lead to a dissolution of built-in fuel cell stack noble metal catalysts. This results in irreversible damage to the stack, which reduces the life of the fuel cell.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle sowie eine Brennstoffzellenvorrichtung und ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, wobei die Lebensdauer der Brennstoffzelle im Vergleich zur Lebensdauer von heutigen Brennstoffzellen verlängert ist, ohne dass das dynamische Verhalten der Brennstoffzelle und insbesondere Ansprechzeiten der Brennstoffzelle auf höhere geforderte Leistungsabgaben verschlechtert sind.The invention is thus based on the object to provide a method for operating a fuel cell and a fuel cell device and a motor vehicle, wherein the life of the fuel cell is extended compared to the life of today's fuel cells, without the dynamic behavior of the fuel cell and in particular response times of the fuel cell higher required benefits are worsened.

Für das eingangs genannte Verfahren wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Mediendruck wenigstens eines Betriebsmediums der Brennstoffzelle so eingestellt wird, dass ein Absinken einer Zellspannung der Brennstoffzelle beim Steigern der aktuellen Leistungsabgabe zumindest verlangsamt wird. Ferner ist die Aufgabe für die eingangs genannte Brennstoffzellenvorrichtung dadurch gelöst, dass die Steuervorrichtung ausgebildet ist, den Betriebsparameter Mediendruck zumindest eines Betriebsmediums der Brennstoffzelle erfindungsgemäß einzustellen. Für das eingangs genannte Kraftfahrzeug ist die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass dessen Brennstoffzellenvorrichtung eine erfindungsgemäße Brennstoffzellenvorrichtung ist.For the aforementioned method, this object is achieved in that a media pressure of at least one operating medium of the fuel cell is adjusted so that a drop in a cell voltage of the fuel cell is at least slowed down when increasing the current power output. Furthermore, the object of the above-mentioned fuel cell device is achieved in that the control device is designed to set the operating parameter medium pressure of at least one operating medium of the fuel cell according to the invention. For the aforementioned motor vehicle, the object is achieved in that the fuel cell device is a fuel cell device according to the invention.

Durch die Änderung des Mediendrucks mindestens des einen Betriebsmediums (zum Beispiel Wasserstoff und/oder Sauerstoff) fällt die Zellspannung langsamer ab, sodass geringere Spannungsgradienten auftreten. Edelmetall-Katalysatoren des Brennstoffzellenstapels lösen sich somit langsamer auf, was zu einer Verlängerung der Lebensdauer der Brennstoffzelle führt. Eine aufwendige Anpassung der Edelmetall-Katalysatoren ist nicht erforderlich. Insbesondere können Gasdrücke zweier gasförmiger Betriebsmedien, zum Beispiel Wasserstoff und Sauerstoff, erfindungsgemäß eingestellt werden. Der Kürze halber ist in der folgenden Beschreibung jedoch lediglich auf die Anpassung des Mediendrucks eines der Betriebsmedien eingegangen.By changing the media pressure of at least one operating medium (for example, hydrogen and / or oxygen), the cell voltage drops more slowly, so that lower voltage gradients occur. Noble metal catalysts of the fuel cell stack thus dissolve more slowly, which leads to an extension of the life of the fuel cell. A complex adaptation of the noble metal catalysts is not required. In particular, gas pressures of two gaseous operating media, for example hydrogen and oxygen, can be set according to the invention. For the sake of brevity, however, in the following description, only the adaptation of the media pressure of one of the operating media has been discussed.

Da die elektrische Spannung langsamer sinkt als bisher üblich, der elektrische Strom aber wie bisher ansteigt, kann die von der Brennstoffzelle abgegebene Leistung dynamischer ansteigen als bisher. Folglich steigt nicht nur die Lebensdauer der Brennstoffzelle, sondern auch deren Leistungsdynamik. Stellt die Brennstoffzelle im Betrieb Antriebsenergie für das Kraftfahrzeug bereit, so kann dieses also stärker beschleunigen.Since the electrical voltage decreases more slowly than usual, but the electric current increases as before, the power output by the fuel cell can increase more dynamically than before. Consequently, not only increases the life of the fuel cell, but also their performance dynamics. If the fuel cell provides drive energy for the motor vehicle during operation, then it can accelerate more strongly.

Die erfindungsgemäße Lösung kann durch verschiedene, jeweils für sich vorteilhafte, beliebig miteinander kombinierbare Ausgestaltungen weiter verbessert werden. Auf diese Ausgestaltungsformen und den mit ihnen verbundenen Vorteilen ist im Folgenden eingegangen.The solution according to the invention can be further improved by various configurations which are advantageous in each case and can be combined with one another as desired. These embodiments and the advantages associated with them are discussed below.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltungsform kann der Mediendruck zumindest des einen Betriebsmediums erhöht werden. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung einen Signaleingang zum Empfang einer Leistungsanforderung aufweisen und ausgebildet sein nach dem Empfang einer Leistungsanforderung eine Erhöhung des Mediendrucks bewirken.In a first advantageous embodiment, the media pressure of at least one operating medium can be increased. For example, the control device may have a signal input for receiving a power request and may be configured to increase the media pressure after receiving a power request.

Insbesondere kann der Mediendruck zumindest des einen Betriebsmediums über einen Sollwert, der zur Aufrechterhaltung der geforderten Leistungsabgabe ausreicht, hinaus erhöht werden, bevor die aktuelle Leistungsabgabe der geforderten Leistungsabgabe entspricht. Sobald beispielsweise die aktuelle Leistungsabgabe der geforderten Leistungsabgabe entspricht, kann der Mediendruck auf den zur Aufrechterhaltung der geforderten Leistungsabgabe ausreichenden Sollwert reduziert werden oder sein. Hierdurch wird ein Absinken der Zellspannung wirksam reduziert. Darüber hinaus steigt die Dynamik der Brennstoffzelle, da die von der Brennstoffzelle abgegebene Leistung vom abgegebenen Strom und der Zellspannung abhängt und insbesondere ein Produkt dieser beiden Parameter ist. Fällt die Zellspannung langsamer ab und steigt der abgegebene Strom wie bisher an, so erreicht die Brennstoffzelle schneller die geforderte Leistungsabgabe.In particular, the medium pressure of at least one operating medium can be increased beyond a setpoint that is sufficient to maintain the required power output, before the current power output corresponds to the required power output. As soon as, for example, the current power output corresponds to the required power output, the media pressure can be reduced to the setpoint value sufficient to maintain the required power output. As a result, a decrease in the cell voltage is effectively reduced. In addition, the dynamics of the fuel cell increases because the power output by the fuel cell depends on the current delivered and the cell voltage, and in particular is a product of these two parameters. If the cell voltage drops more slowly and the output current increases as before, the fuel cell reaches the required power output more quickly.

Um den von der Brennstoffzelle abgegebenen elektrischen Strom ansteigen zu lassen, wird ein Massenstrom der Betriebsmedien zur Brennstoffzelle erhöht. Damit die Zellspannung mit reduzierter Geschwindigkeit absinkt, kann der Mediendruck zumindest des einen Betriebsmediums im Vergleich zu dessen Massenstrom überproportional erhöht werden. Ist der abgegebene elektrische Strom proportional zum Massenstrom, kann der Mediendruck überproportional zum elektrischen Strom gesteigert werden. In order to increase the output of the fuel cell electric current, a mass flow of the operating media is increased to the fuel cell. In order for the cell voltage to decrease at a reduced rate, the media pressure of at least one operating medium can be increased disproportionately compared to its mass flow. If the output electric current is proportional to the mass flow, the media pressure can be increased disproportionately to the electric current.

Im Folgenden ist die Erfindung beispielhaft anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Die unterschiedlichen Merkmale der Ausführungsformen können dabei unabhängig voneinander kombiniert werden, wie es bei den einzelnen vorteilhaften Ausgestaltungen bereits dargelegt wurde.The invention is explained below by way of example with reference to exemplary embodiments with reference to the drawings. The different features of the embodiments can be combined independently of each other, as has already been explained in the individual advantageous embodiments.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung zeitlicher Verläufe von Betriebsparametern einer Brennstoffzelle gemäß eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens; 1 a schematic representation of temporal profiles of operating parameters of a fuel cell according to an embodiment of the method according to the invention;

2 eine schematische Darstellung zeitlicher Verläufe von Betriebsparametern einer Brennstoffzelle gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens 2 a schematic representation of time courses of operating parameters of a fuel cell according to another embodiment of the method according to the invention

3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Brennstoffzelle; 3 a schematic representation of an embodiment of a method according to the invention for operating a fuel cell;

4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Brennstoffzellenvorrichtung; und 4 a schematic representation of an embodiment of a fuel cell device according to the invention; and

5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges. 5 a schematic representation of an embodiment of a motor vehicle according to the invention.

Zunächst sind zeitliche Verläufe von Betriebsparametern einer Brennstoffzelle bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel der 1 beschrieben.First, temporal courses of operating parameters of a fuel cell in carrying out the method according to the invention with reference to the embodiment of 1 described.

1 zeigt ein Diagramm 1, auf dessen Abszissenachse 2 die Zeit abgetragen ist. Auf der Ordinatenachse 3 ist die Höhe von Betriebsparametern der Brennstoffzelle dargestellt, wobei die einzelnen Betriebsparameter unterschiedlich skaliert sein können. Das Diagramm 1 stellt also den zeitlichen Verlauf der Betriebsparameter der Brennstoffzelle schematisch dar. 1 shows a diagram 1 , on the abscissa axis 2 the time has worn off. On the ordinate axis 3 the amount of operating parameters of the fuel cell is shown, wherein the individual operating parameters can be scaled differently. The diagram 1 So represents the timing of the operating parameters of the fuel cell schematically.

Eine Anforderung der von der Brennstoffzelle abzugebenden Leistung ist mit einer durchgehenden Linie dargestellt und mit dem Bezugszeichen 4 versehen. Im zeitlichen Verlauf ist die geforderte Leistungsabgabe 4 in einem ersten Abschnitt 5 niedrig. Ab einem Zeitpunkt t0 beginnt ein Abschnitt 6 erhöhter geforderter Leistungsabgabe. Beispielsweise verdoppelt sich die geforderte Leistungsabgabe.A requirement of the output from the fuel cell power is shown by a solid line and by the reference numeral 4 Mistake. Over time, the required power output 4 in a first section 5 low. From a time t 0 starts a section 6 increased demanded power output. For example, the required power output doubles.

Die aktuelle Leistungsabgabe der Brennstoffzelle ist in der 1 gestrichelt dargestellt und mit dem Bezugszeichen 7 versehen. Die aktuelle Leistungsabgabe 7 folgt der Änderung der geforderten Leistungsabgabe 4 verzögert und steigt vom Zeitpunkt t0 bis zu einem Zeitpunkt t1, der nach dem Zeitpunkt t0 liegt, an. Am Zeitpunkt t1 erreicht die aktuelle Leistungsabgabe 7 die erhöhte geforderte Leistungsabgabe 6.The current output of the fuel cell is in the 1 shown by dashed lines and with the reference numeral 7 Mistake. The current power output 7 follows the change in the required power output 4 delayed and increases from the time t 0 to a time t 1 , which is after the time t 0 , at. At time t 1 reaches the current power output 7 the increased required power output 6 ,

Zur Steigerung der aktuellen Leistungsabgabe 7 wird ein von der Brennstoffzelle abgegebener elektrischer Strom 8 ab dem Zeitpunkt t0 gesteigert. Der Anstieg des Stroms 8 kann vor oder beim Erreichen des Zeitpunktes t1 enden. Im Ausführungsbeispiel der 1 endet der Anstieg des Stroms 8 zwischen den Zeitpunkten t0 und t1. Durch Verluste und beispielsweise ohmsche Verluste der Brennstoffzelle sinkt beim Ansteigen des elektrischen Stromes 8 die an der Brennstoffzelle anliegende elektrische Zellspannung 9. Je schneller die Zellspannung 9 absinkt, desto größer ist der Spannungsgradient, der an der Brennstoffzelle und insbesondere an deren Brennstoffzellenstapel anliegt.To increase the current power output 7 becomes an electric current discharged from the fuel cell 8th increased from the time t 0 . The rise of the current 8th may end before or at the time t 1 . In the embodiment of 1 ends the increase of the current 8th between the times t 0 and t 1 . Losses and, for example, ohmic losses of the fuel cell decrease as the electric current increases 8th the voltage applied to the fuel cell electrical cell voltage 9 , The faster the cell voltage 9 decreases, the greater the voltage gradient, which rests on the fuel cell and in particular on the fuel cell stack.

Ein schnelles Absinken der Zellspannung 9 führt zu einer Verkürzung der Lebensdauer der Brennstoffzelle. Um die elektrische Zellspannung 9 wie im Ausführungsbeispiel der 1 dargestellt langsam abfallen zu lassen, wird bei der Erhöhung der aktuellen Leistungsabgabe 7 ein mit einer punktierten Linie dargestellter Mediendruck 10 wenigstens eines Betriebsmediums, etwa Sauerstoff oder Wasserstoff, der Brennstoffzelle eingestellt und beispielsweise geändert. Insbesondere kann der Mediendruck 10 erhöht und beispielsweise im Vergleich zu einem Massenstrom des Betriebsmediums, welcher bei der Erhöhung der aktuellen Leistungsabgabe 7 ebenfalls erhöht wird, überproportional erhöht werden. Der Massenstrom wird beispielsweise proportional zum elektrischen Strom 8 angepasst. Der zeitliche Verlauf des Massenstroms ist wegen seiner Proportionalität zum elektrischen Strom 8 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.A rapid drop in cell voltage 9 leads to a shortening of the life of the fuel cell. To the electrical cell voltage 9 as in the embodiment of 1 shown to drop slowly will increase the current power output 7 a media print represented by a dotted line 10 at least one operating medium, such as oxygen or hydrogen, set the fuel cell and changed, for example. In particular, the media pressure 10 increased and, for example, compared to a mass flow of the operating medium, which in increasing the current power output 7 is also increased disproportionately increased. For example, the mass flow becomes proportional to the electric current 8th customized. The temporal course of the mass flow is because of its proportionality to the electric current 8th for the sake of clarity not shown.

Im Ausführungsbeispiel der 1 wird der Mediendruck 10 bis zu einem Sollwert 11 erhöht. Der den Sollwert 11 aufweisende Mediendruck 10 reicht aus, um die aktuellen Leistungsabgabe 7 der Brennstoffzelle auf dem Niveau der erhöhten geforderten Leistungsabgabe 6 zu halten.In the embodiment of 1 becomes the media print 10 up to a setpoint 11 elevated. The setpoint 11 having media print 10 is enough to the current power output 7 the fuel cell at the level of increased required power output 6 to keep.

2 zeigt schematisch ein Diagramm 1, in dem der zeitliche Verlauf der Betriebsparameter der Brennstoffzelle dargestellt ist, wobei die Brennstoffzelle gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben wird. Für Elemente, die in Funktion und/oder Aufbau den Elementen des Ausführungsbeispiels der 1 entsprechen, sind dieselben Bezugszeichen verwendet. Der Kürze halber ist lediglich auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel der 1 eingegangen. 2 schematically shows a diagram 1 , in which the time profile of the operating parameters of the fuel cell is shown, wherein the fuel cell is operated according to a further embodiment of the method according to the invention. For elements that function and / or structure the elements of the embodiment of 1 correspond, the same reference numerals are used. For the sake of brevity is only on the differences from the embodiment of 1 received.

Auch in der 2 folgt die aktuelle Leistungsabgabe 7 der Änderung der geforderten Leistungsabgabe 4 verzögert und steigt vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 an. Am Zeitpunkt t1 erreicht die aktuelle Leistungsabgabe 7 die erhöhte geforderte Leistungsabgabe 6. Die Zeitpunkte t0, t1 sind in der 2 der Übersichtlichkeit halber nicht eingetragen.Also in the 2 follows the current power output 7 the change in the required power output 4 delayed and increases from the time t 0 to the time t 1 . At time t 1 reaches the current power output 7 the increased required power output 6 , The times t 0 , t 1 are in the 2 for the sake of clarity not registered.

Im Ausführungsbeispiel der 2 wird der Mediendruck 10 zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 stärker und insbesondere nicht linear erhöht. Insbesondere wird der Mediendruck 10 zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 höher eingestellt als ein Sollwert des Mediendrucks 10, der nach dem Zeitpunkt t1 ausreicht, um die aktuelle Leistungsabgabe 7 auf dem Niveau der erhöhten geforderten Leistungsabgabe 6 zu halten. In seinem Verlauf erreicht der Mediendruck 10 also einen Maximalwert, nach dem der Mediendruck 10 wieder abgesenkt wird, wobei der Mediendruck 10 nach dem Zeitpunkt t1 größer ist, als vor den Zeitpunkt t0.In the embodiment of 2 becomes the media print 10 between the times t 0 and t 1 stronger and especially not increased linearly. In particular, the media pressure 10 between the times t 0 and t 1 set higher than a target value of the media pressure 10 which after the time t 1 is sufficient to the current power output 7 at the level of increased demanded power output 6 to keep. In its course, the media pressure reaches 10 So a maximum value, after the media pressure 10 is lowered again, with the media pressure 10 is greater after the time t 1 , as before the time t 0 .

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens 20 schematisch als ein Flussdiagramm. Für Elemente, die in Funktion und/oder Aufbau den Elementen der vorherigen Ausführungsbeispiele entsprechen, sind im Folgenden dieselben Bezugszeichen verwendet. 3 shows an embodiment of the method according to the invention 20 schematically as a flowchart. For elements that correspond in function and / or construction to the elements of the previous embodiments, the same reference numerals are used below.

In einem Verfahrensschritt 21 startet das Verfahren 20. Beispielsweise erreicht im Verfahrensschritt 21 eine Anforderung für eine erhöhte geforderte Leistungsabgabe 6 die Brennstoffzelle oder eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Brennstoffzelle. Im auf den Verfahrensschritt 21 folgenden Verfahrensschritt 22 wird der Mediendruck 10 so eingestellt, dass er einem Absinken der elektrischen Zellspannung 9 entgegenwirkt, sodass die elektrische Zellspannung 9 verzögert absinkt. Insbesondere kann der Mediendruck 10 gesteigert werden.In one process step 21 starts the procedure 20 , For example, achieved in the process step 21 a request for an increased demanded power output 6 the fuel cell or a control device for controlling the fuel cell. Im on the procedural step 21 following process step 22 becomes the media print 10 set so that it drops the electrical cell voltage 9 counteracts, so the electrical cell voltage 9 delayed sinks. In particular, the media pressure 10 be increased.

Im optional folgenden Verfahrensschritt 23 kann der Mediendruck 10 auf den Sollwert abgesenkt werden, falls der Mediendruck 10 zum Erhöhen der aktuellen Leistungsabgabe 7 höher war als benötigt, um die aktuelle Leistungsabgabe 7 auf dem Niveau der erhöhten geforderten Leistungsabgabe 6 zu halten. Im Verfahrensschritt 24 endet das Verfahren. Beispielsweise entspricht die aktuelle Leistungsabgabe 7 nach dem Verfahrensschritt 24 der geforderten Leistungsabgabe 4 und ist konstant.In the optionally following process step 23 can the media print 10 be lowered to the setpoint, if the media pressure 10 to increase the current power output 7 was higher than needed to the current power output 7 at the level of increased demanded power output 6 to keep. In the process step 24 the procedure ends. For example, the current power output corresponds 7 after the process step 24 the required power output 4 and is constant.

4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Brennstoffzellenvorrichtung schematisch. Für Elemente, die in Funktion und/oder Aufbau den Elementen der bisherigen Ausführungsbeispiele entsprechen, sind dieselben Bezugszeichen verwendet. 4 shows a first embodiment of a fuel cell device according to the invention schematically. For elements which correspond in function and / or construction to the elements of the previous embodiments, the same reference numerals are used.

Die Brennstoffzellenvorrichtung 30 ist mit einer Brennstoffzelle 31 sowie mit einer Steuereinrichtung 32 ausgebildet. Die Steuereinrichtung 32 steuert Betriebsparameter der Brennstoffzelle 31 und ist hierzu beispielsweise mit einer Steuerleitung 33 mit der Brennstoffzelle 31 verbunden.The fuel cell device 30 is with a fuel cell 31 as well as with a control device 32 educated. The control device 32 controls operating parameters of the fuel cell 31 and is for this purpose, for example, with a control line 33 with the fuel cell 31 connected.

An Anschlusskontakten 34, 35 der Brennstoffzelle 31 liegt in deren Betrieb die elektrische Zellspannung 9 an. Weist die Brennstoffzelle 31 nur einen Brennstoffzellenstapel auf, so kann die elektrische Zellspannung 9 im Wesentlichen auch über diesem abfallen. Ist die Brennstoffzelle 31 mit mehreren Brennstoffzellenstapeln ausgebildet, so kann sich die elektrische Zellspannung 9 über diese verteilen, wenn diese beispielsweise in Reihe miteinander geschaltet sind. Im Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung 30 kann der elektrische Strom 8 durch die Anschlusskontakte 34, 35 fließen.On connection contacts 34 . 35 the fuel cell 31 is in their operation, the electrical cell voltage 9 at. Indicates the fuel cell 31 only one fuel cell stack, so can the electrical cell voltage 9 essentially also fall over this. Is the fuel cell 31 formed with multiple fuel cell stacks, so can the electrical cell voltage 9 Distribute over these, for example, when connected in series. During operation of the fuel cell device 30 can the electric current 8th through the connection contacts 34 . 35 flow.

Eingangsseitig ist die Steuereinrichtung 32 mit einer Anforderungsleitung 36 verbunden, über die die geforderte Leistungsabgabe 4 der Steuereinrichtung 32 mitgeteilt werden kann.On the input side is the control device 32 with a request line 36 connected about the required power output 4 the control device 32 can be communicated.

Die Steuereinrichtung 32 ist ausgebildet, den Betriebsparameter Mediendruck 10 zumindest eines der Betriebsmedien der Brennstoffzelle 31, beispielsweise Sauerstoff und/oder Wasserstoff, erfindungsgemäß einzustellen. Wird der Mediendruck 10 nicht in der Brennstoffzelle 31 sondern außerhalb der Brennstoffzelle 31 reguliert, kann die Steuerleitung 33 auch zu einem Mediendruckregulator führen, den die Brennstoffzellenvorrichtung 30 optional aufweisen kann. Die Messgröße Mediendruck 10 kann durch eine Sensorleitung 37 von der Brennstoffzelle 31 zur Steuereinrichtung 32 oder zum Mediendruckregulator geführt sein.The control device 32 is formed, the operating parameter media pressure 10 at least one of the operating media of the fuel cell 31 , For example, oxygen and / or hydrogen, according to the invention adjust. Will the media print 10 not in the fuel cell 31 but outside the fuel cell 31 Regulated, the control line can 33 also lead to a media pressure regulator, the fuel cell device 30 optionally may have. The measured quantity of media printing 10 can through a sensor line 37 from the fuel cell 31 to the control device 32 or led to the media pressure regulator.

5 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges 40 schematisch. Für Elemente, die in Funktion und/oder Aufbau den Elementen der bisherigen Ausführungsbeispiele entsprechen, sind dieselben Bezugszeichen verwendet. 5 shows a first embodiment of a motor vehicle according to the invention 40 schematically. For elements which correspond in function and / or construction to the elements of the previous embodiments, the same reference numerals are used.

Das Kraftfahrzeug 40 ist mit der Brennstoffzellenvorrichtung 30 versehen, die beispielsweise Antriebsenergie übertragend mit wenigstens einem Elektromotor, mit dem das Kraftfahrzeug 40 mindestens teilweise antreibbar sein kann, verbunden ist. Die Brennstoffzellenvorrichtung 30 kann wie in der 5 dargestellt in einem vorderen Motorraum oder im Kofferraum, unter einer Rücksitzbank, im Bereich eines Unterboden oder anders im oder am Kraftfahrzeug 40 angeordnet sein.The car 40 is with the fuel cell device 30 provided, for example, the drive energy transmitting with at least one electric motor, with which the motor vehicle 40 at least partially driven, is connected. The fuel cell device 30 like in the 5 shown in a front engine compartment or in the trunk, under a rear seat, in the area of an underbody or otherwise in or on the motor vehicle 40 be arranged.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Diagrammdiagram
22
Abszissenachse (Zeit)Abscissa axis (time)
33
Ordinatenachse (Betriebsparameter)Ordinate axis (operating parameters)
44
geforderte Leistungsabgaberequired power output
55
niedrige geforderte Leistungsabgabelow required power output
66
erhöhte geforderte Leitungsabgabeincreased demanded line delivery
77
aktuelle Leistungsabgabecurrent power output
88th
elektrischer Stromelectrical current
99
elektrische Zellspannungelectrical cell voltage
1010
Mediendruckmedia pressure
1111
Sollwertsetpoint
2020
Verfahrenmethod
2121
Startbegin
2222
Mediendruck einstellenSet media pressure
2323
Mediendruck absenkenLower media pressure
2424
EndeThe End
3030
Brennstoffzellenvorrichtungfuel cell device
3131
Brennstoffzellefuel cell
3232
Steuereinrichtungcontrol device
3333
Steuerleitungcontrol line
34, 3534, 35
Anschlusskontakteterminals
3636
Anforderungsleitungrequest line
3737
Sensorleitungsensor line
4040
Kraftfahrzeugmotor vehicle

Claims (6)

Verfahren (20) zum Betreiben einer Brennstoffzelle (31), bei dem eine aktuelle Leistungsabgabe (7) der Brennstoffzelle (31) bis zu einer geforderten Leistungsabgabe (4) gesteigert wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mediendruck (10) wenigstens eines Betriebsmediums der Brennstoffzelle (31) so eingestellt wird (22), dass ein Absinken einer Zellspannung (9) der Brennstoffzelle (31) beim Steigern der aktuellen Leistungsabgabe (7) zumindest verlangsamt wird.Procedure ( 20 ) for operating a fuel cell ( 31 ), where a current power output ( 7 ) of the fuel cell ( 31 ) up to a required power output ( 4 ), characterized in that a media print ( 10 ) at least one operating medium of the fuel cell ( 31 ) is set ( 22 ) that a decrease in a cell voltage ( 9 ) of the fuel cell ( 31 ) when increasing the current power output ( 7 ) is slowed down at least. Verfahren (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mediendruck (10) erhöht wird.Procedure ( 20 ) according to claim 1, characterized in that the media pressure ( 10 ) is increased. Verfahren (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mediendruck (10) über einen Sollwert (11), der zur Aufrechterhaltung der erhöhten geforderten Leistungsabgabe (6) ausreicht, hinaus erhöht wird, bevor die aktuelle Leitungsabgabe (7) der geforderten erhöhten Leistungsabgabe (6) entspricht.Procedure ( 20 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the media pressure ( 10 ) via a setpoint ( 11 ) required to maintain the increased required output ( 6 ), is increased before the current line charge ( 7 ) of the required increased power output ( 6 ) corresponds. Verfahren (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mediendruck (10) im Vergleich zu einem Massenstrom des wenigstens einen Betriebsmediums überproportional erhöht wird.Procedure ( 20 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the media pressure ( 10 ) is increased disproportionately compared to a mass flow of the at least one operating medium. Brennstoffzellenvorrichtung (30) mit einer Brennstoffzelle (31) und einer Steuereinrichtung (32) zur Steuerung von Betriebsparametern der Brennstoffzelle (31), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (32) ausgebildet ist, den Betriebsparameter Mediendruck (10) zumindest eines Betriebsmediums der Brennstoffzelle (31) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 einzustellen.Fuel cell device ( 30 ) with a fuel cell ( 31 ) and a control device ( 32 ) for controlling operating parameters of the fuel cell ( 31 ), characterized in that the control device ( 32 ) is designed, the operating parameter Mediendruck ( 10 ) at least one operating medium of the fuel cell ( 31 ) according to one of claims 1 to 4 set. Kraftfahrzeug (40) mit einer Brennstoffzellenvorrichtung (30), dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzellenvorrichtung (30) eine Brennstoffzellenvorrichtung nach Anspruch 5 ist.Motor vehicle ( 40 ) with a fuel cell device ( 30 ), characterized in that the fuel cell device ( 30 ) is a fuel cell device according to claim 5.
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