DE102014207597A1 - A regenerative fuel cell device for a motor vehicle and method for varying a temperature in a vehicle interior - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine regenerative Brennstoffzellenvorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, welche dazu ausgelegt ist, eine endotherme Elektrolyse unter Verbrauch eines bereitgestellten Stroms auszuführen und mittels einer zu der endothermen Elektrolyse reversiblen exothermen Reaktion Strom zu erzeugen, wobei die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung (10) zusätzlich derart ausgelegt und direkt oder indirekt so an eine Wärmeübertragungsvorrichtung (14) des Kraftfahrzeugs und/oder an eine Sorptionskältemaschine (16) des Kraftfahrzeugs anbindbar ist, dass eine Abwärme (12) der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung (10) zumindest teilweise an die Wärmeübertragungsvorrichtung (14) weiterleitbar ist und/oder zumindest eine Untereinheit (18) der Sorptionskältemaschine (16) mittels zumindest eines Teils der Abwärme (12) der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung (10) beheizbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Variieren einer Temperatur in einem Fahrzeuginnenraum eines mit einer regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung (10) ausgestatteten Kraftfahrzeugs.The invention relates to a regenerative fuel cell device (10) for a motor vehicle which is designed to carry out an endothermic electrolysis while consuming a supplied current and to generate electricity by means of an endothermic electrolysis reversible exothermic reaction, wherein the regenerative fuel cell device (10) in such a way designed and directly or indirectly connected to a heat transfer device (14) of the motor vehicle and / or sorption of a motor vehicle (16) that a waste heat (12) of the regenerative fuel cell device (10) at least partially to the heat transfer device (14) can be forwarded and / or at least one subunit (18) of the sorption refrigeration machine (16) can be heated by means of at least part of the waste heat (12) of the regenerative fuel cell device (10). Furthermore, the invention relates to a method for varying a temperature in a vehicle interior of a motor vehicle equipped with a regenerative fuel cell device (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine regenerative Brennstoffzellenvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Ebenso betrifft die Erfindung ein Fahrzeugtemperiersystem für ein Kraftfahrzeug und ein Energieversorgungssystem für einen elektrischen Antriebsmotor eines Kraftfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Variieren einer Temperatur in einem Fahrzeuginnenraum eines mit einer regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung ausgestatteten Kraftfahrzeugs.The invention relates to a regenerative fuel cell device for a motor vehicle. Likewise, the invention relates to a Fahrzeugtemperiersystem for a motor vehicle and an energy supply system for an electric drive motor of a motor vehicle. Furthermore, the invention relates to a method for varying a temperature in a vehicle interior of a motor vehicle equipped with a regenerative fuel cell device.

Stand der TechnikState of the art

In der DE 10 2004 027 433 A1 ist ein Fahrzeug mit einer Batterie als einem ersten Energiespeicher und einem Wasserstofftank als einem zweiten Energiespeicher beschrieben. Der Wasserstofftank ist mit einem von einem Elektrolyseur erzeugten Wasserstoff befüllbar. Der Elektrolyseur und die Batterie sind so an eine externe Energiequelle anbindbar, dass zuerst die Batterie aufladbar ist, und ab Überschreiten eines vorgegebenen Ladezustands der Batterie die Energie der externen Energiequelle zum Erzeugen von Wasserstoff zum Befüllen des Wasserstofftanks verwendbar ist. Wird zum Betreiben einer elektrischen Maschine als Antriebsaggregat Energie benötigt, so wird bis zu einem vorgegebenen Ladezustand der Batterie zunächst deren Energie verwendet, und anschließend Wasserstoff aus dem Wasserstofftank in einen Verbrennungsmotor als Brennmittel zur Energieerzeugung verbraucht. Anstelle des Elektrolyseurs und des Verbrennungsmotors soll auch eine reversible Brennstoffzelle einsetzbar sein.In the DE 10 2004 027 433 A1 For example, a vehicle having a battery as a first energy storage and a hydrogen tank as a second energy storage is described. The hydrogen tank can be filled with a hydrogen produced by an electrolyzer. The electrolyzer and the battery are connectable to an external power source such that first the battery is rechargeable, and from exceeding a predetermined state of charge of the battery, the energy of the external power source for generating hydrogen for filling the hydrogen tank is usable. If energy is required to operate an electric machine as a drive unit, then its energy is first used up to a predetermined state of charge of the battery, and then hydrogen is consumed from the hydrogen tank in an internal combustion engine as fuel for generating energy. Instead of the electrolyzer and the internal combustion engine and a reversible fuel cell should be used.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung schafft eine regenerative Brennstoffzellenvorrichtung, ein Fahrzeugtemperiersystem für ein Kraftfahrzeug, ein Energieversorgungssystem für einen elektrischen Antriebsmotor eines Fahrzeugs, ein Elektrofahrzeug und ein Verfahren zum Variieren einer Temperatur in einem Fahrzeuginnenraum eines mit einer regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung ausgestatteten Kraftfahrzeugs.The invention provides a regenerative fuel cell device, a vehicle temperature control system for a motor vehicle, a power supply system for an electric drive motor of a vehicle, an electric vehicle, and a method for varying a temperature in a vehicle interior of a motor vehicle equipped with a regenerative fuel cell device.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die vorliegende Erfindung schafft Möglichkeiten zum Heizen oder Kühlen eines Fahrzeuginnenraums eines Kraftfahrzeugs durch Nutzung der während der endothermen Elektrolyse und/oder der reversiblen exothermen Reaktion anfallenden Abwärme der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung. Wie unten genauer ausgeführt wird, ist bei einer Verwendung der vorliegenden Erfindung das Heizen oder Kühlen des Fahrzeuginnenraums auf eine für einen Fahrzeuginsassen angenehme Temperatur selbst bei extremen Außentemperaturen bei einem (zusätzlich zu der Abwärme benötigten) Energieverbrauch von nahezu Null möglich. Mittels der vorliegenden Erfindung ist somit ein zum Heizen oder Kühlen des Fahrzeuginnenraums notwendiger Kraftstoffverbrauch/Stromverbrauch signifikant reduzierbar. Die vorliegende Erfindung trägt somit zum Energiesparen und zum Umweltschutz bei.The present invention provides possibilities for heating or cooling a vehicle interior of a motor vehicle by utilizing the waste heat of the regenerative fuel cell device occurring during the endothermic electrolysis and / or the reversible exothermic reaction. As will be explained in more detail below, when using the present invention, heating or cooling of the vehicle interior to a comfortable temperature for a vehicle occupant is possible even at extreme outdoor temperatures with virtually zero energy consumption (in addition to waste heat). By means of the present invention, a fuel consumption / power consumption necessary for heating or cooling the vehicle interior is thus significantly reduced. The present invention thus contributes to energy saving and environmental protection.

Beispielsweise ist der Fahrzeuginnenraum mittels der von der Wärmeübertragungsvorrichtung zumindest teilweise weitergeleiteten Abwärme der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung heizbar. Die bei der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung anfallende Abwärme erlaubt selbst bei extremen Außentemperaturen eine großzügige Beheizung des Fahrzeuginnenraums. Somit ist selbst im Winter ein energiesparendes und wenig stromverbrauchendes Fahren mit einer angenehmen Temperatur im Fahrzeuginnenraum möglich.For example, the vehicle interior can be heated by means of the waste heat of the regenerative fuel cell device that is at least partially passed on by the heat transfer device. The waste heat generated in the regenerative fuel cell device allows a generous heating of the vehicle interior even at extreme outside temperatures. Thus, even in winter energy-saving and low-power driving with a comfortable temperature in the vehicle interior is possible.

Als Alternative oder als Ergänzung dazu ist der Fahrzeuginnenraum mittels der Sorptionskältemaschine abkühlbar. Zusätzlich zu einem komfortablen, energiesparenden und wenig stromverbrauchenden Fahren im Winter kann somit auch bei extrem sommerlichen Temperaturen noch eine angenehme Temperatur im Fahrzeuginnenraum unter Beibehalt der oben genannten Vorteile realisiert werden.As an alternative or as a supplement thereto, the vehicle interior can be cooled by means of the sorption refrigeration machine. In addition to a comfortable, energy-saving and low-power driving in winter can thus be achieved even in extremely summery temperatures, a pleasant temperature in the vehicle interior while maintaining the advantages mentioned above.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der regenerative Brennstoffzellenvorrichtung umfasst die Sorptionskältemaschine eine Absorptionskältemaschine und ein Austreiber ist als Untereinheit der Sorptionskältemaschine mittels zumindest des Teils der Abwärme der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung beheizbar. Auf dies Weise kann der Fahrzeuginnenraum energiesparend und umweltfreundlich abgekühlt werden. Als Alternative oder als Ergänzung dazu kann die Sorptionskältemaschine auch eine Adsorptionskältemaschine umfassen, wodurch ein Kältespeicher realisierbar ist.In an advantageous embodiment of the regenerative fuel cell device, the sorption refrigeration machine comprises an absorption refrigerating machine and an expeller can be heated as a subunit of the sorption refrigerating machine by means of at least the part of the waste heat of the regenerative fuel cell device. In this way, the vehicle interior can be cooled energy-saving and environmentally friendly. As an alternative or as a supplement thereto, the sorption refrigeration machine can also comprise an adsorption refrigeration machine, as a result of which a cold storage can be realized.

Vorzugsweise ist die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung derart direkt oder indirekt an einen elektrischen Antriebsmotor des Fahrzeugs anbindbar, dass der von der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung erzeugte Strom an den elektrischen Antriebsmotor ausgebbar ist. Die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung, welche zum Beheizen oder Kühlen des Fahrzeuginnenraums so vorteilhaft nutzbar ist, kann somit auch zum Sicherstellen einer Stromversorgung des elektrischen Antriebsmotors verwendet werden. Insbesondere kann die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung als Ergänzung zu einer Batterie, wie beispielsweise einer konventionellen Li-Ionen-Batterie, eingesetzt werden. Durch die zusätzliche Verwendung der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung zusammen mit der Batterie können eine Speicherkapazität und eine Energiedichte eines aus der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung und der Batterie gebildeten Energieversorgungssystems gesteigert werden. Dabei kann auch der potentielle Gewichtsvorteil der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung gegenüber einer zusätzlich verwendeten zweiten Batterie genutzt werden.Preferably, the regenerative fuel cell device is connectable directly or indirectly to an electric drive motor of the vehicle such that the current generated by the regenerative fuel cell device can be output to the electric drive motor. The regenerative fuel cell device, which can be used so advantageously for heating or cooling the vehicle interior, can thus also be used to ensure a power supply to the electric drive motor. In particular, the regenerative fuel cell device can be used as a supplement to a battery, such as a conventional Li-ion battery. By the additional use of the regenerative fuel cell device together with the battery For example, a storage capacity and an energy density of a power supply system formed of the regenerative fuel cell device and the battery can be increased. In this case, the potential weight advantage of the regenerative fuel cell device over an additionally used second battery can be used.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung dazu ausgelegt, als endotherme Elektrolyse unter Verbrauch des bereitgestellten Stroms Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten und mittels der reversiblen exothermen Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser Strom zu erzeugen. Eine derartige regenerative Brennstoffzellenvorrichtung ist vergleichsweise leicht und kostengünstig herstellbar. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung dieses Typs von regenerativer Brennstoffzellenvorrichtung limitiert ist. Stattdessen können auch andere exotherme und endotherme Reaktionen mittels der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung ausführbar sein, wobei die anfallende Abwärme zum Heizen oder Kühlen des Fahrzeuginnenraums nutzbar ist.In an advantageous embodiment, the regenerative fuel cell device is designed to split water into hydrogen and oxygen as endothermic electrolysis while consuming the provided current and to generate electricity by means of the reversible exothermic reaction of hydrogen and oxygen to form water. Such a regenerative fuel cell device is relatively easy and inexpensive to produce. It should be understood, however, that the invention is not limited to the use of this type of regenerative fuel cell device. Instead, other exothermic and endothermic reactions can be carried out by means of the regenerative fuel cell device, wherein the waste heat generated is used for heating or cooling the vehicle interior.

Vorteilhaft ist auch ein Fahrzeugtemperiersystem für ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen regenerative Brennstoffzellenvorrichtung, der Wärmeübertragungsvorrichtung und/oder der Sorptionskältemaschine.Also advantageous is a vehicle temperature control system for a motor vehicle having such a regenerative fuel cell device, the heat transfer device and / or the sorption refrigeration machine.

Die oben ausgeführten Vorteile sind auch bei einem Energieversorgungssystem für einen elektrischen Antriebsmotor eines Fahrzeugs gewährleistet, welches eine derartige regenerative Brennstoffzellenvorrichtung und eine Batterie, mittels welcher der elektrische Antriebsmotor bestrombar ist, umfasst, wobei die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung und die Batterie elektrisch an eine gemeinsame elektrische Schnittstelle angebunden sind, über welche ein Ladestrom von einer fahrzeugexternen Stromversorgungsquelle derart an die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung und die Batterie bereitstellbar ist, dass die Batterie aufladbar und mindestens ein an die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung angebundener Speicher für ein bei der endothermen Elektrolyse erzeugtes Elektrolyseprodukt auffüllbar ist. Somit ist ein „Betanken” des Energieversorgungssystems trotz der zusätzlichen Nutzung der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung unter Beibehaltung der rein elektrischen Schnittstelle möglich.The above-mentioned advantages are also ensured in a power supply system for an electric drive motor of a vehicle, which comprises such a regenerative fuel cell device and a battery, by means of which the electric drive motor can be energized, wherein the regenerative fuel cell device and the battery electrically connected to a common electrical interface are, via which a charging current from an external power source such to the regenerative fuel cell device and the battery is provided that the battery is rechargeable and at least one attached to the regenerative fuel cell device memory for an electrolysis product produced in the endothermic electrolysis is refillable. Thus, a "refueling" of the power system is possible despite the additional use of the regenerative fuel cell device while maintaining the purely electrical interface.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Energieversorgungssystems ist der elektrische Antriebsmotor in einem Booster-Betrieb gleichzeitig mittels der Batterie und mittels der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung mit Strom versorgbar. Die realisierbare parallele Versorgung des elektrischen Antriebsmotors aus der Batterie und der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung trägt zur Erhöhung des maximalen Motorstroms bei.In an advantageous embodiment of the energy supply system, the electric drive motor can be supplied with power simultaneously in a booster mode by means of the battery and by means of the regenerative fuel cell device. The realizable parallel supply of the electric drive motor from the battery and the regenerative fuel cell device contributes to the increase of the maximum motor current.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung und die Batterie an den generatorisch betreibbaren elektrischen Antriebsmotor und/oder einem Generator des Kraftfahrzeugs anbindbar, und ein von dem generatorisch betreibbaren elektrischen Antriebsmotor und/oder dem Generator erzeugter Generatorstrom ist derart an die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung und an die Batterie bereitstellbar, dass die Batterie aufladbar und der mindestens eine Speicher auffüllbar ist. Die vorliegende Erfindung trägt somit auch zur Erhöhung der Energierückgewinnung bei rekuperativen Bremsvorgängen bei.In a further advantageous embodiment, the regenerative fuel cell device and the battery can be connected to the regeneratively operable electric drive motor and / or a generator of the motor vehicle, and a generator current generated by the regeneratively operable electric drive motor and / or the generator is connected to the regenerative fuel cell device and the battery can be provided that the battery is rechargeable and the at least one memory is refillable. The present invention thus also contributes to increasing the energy recovery in recuperative braking.

Auch ein Elektrofahrzeug mit einer entsprechenden regenerativen Bremsvorrichtung oder mit einem derartigen Energieversorgungssystem realisiert die vorausgehend beschriebenen Vorteile.An electric vehicle with a corresponding regenerative braking device or with such an energy supply system realizes the advantages described above.

Des Weiteren sind die aufgezählten Vorteile auch realisierbar durch ein Ausführen eines korrespondierenden Verfahrens zum Variieren einer Temperatur in einem Fahrzeuginnenraum eines mit einer regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung ausgestatteten Kraftfahrzeugs. Das Verfahren ist gemäß den Ausführungsformen der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung und des Energieversorgungssystems weiterbildbar.Furthermore, the enumerated advantages are also realizable by performing a corresponding method for varying a temperature in a vehicle interior of a motor vehicle equipped with a regenerative fuel cell device. The method is further developable according to the embodiments of the regenerative fuel cell device and the power supply system.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:Further features and advantages of the present invention will be explained below with reference to the figures. Show it:

1a bis 1d schematische Darstellungen und Koordinatensysteme zum Erläutern einer Funktionsweise einer Ausführungsform der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung; und 1a to 1d schematic diagrams and coordinate systems for explaining an operation of an embodiment of the regenerative fuel cell device; and

2 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Variieren einer Temperatur in einem Fahrzeuginnenraum eines mit einer regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung ausgestatteten Kraftfahrzeugs. 2 a flowchart for explaining an embodiment of the method for varying a temperature in a vehicle interior of a motor vehicle equipped with a regenerative fuel cell device.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1a bis 1d zeigen schematische Darstellungen und Koordinatensysteme zum Erläutern einer Funktionsweise einer Ausführungsform der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung. 1a to 1d 12 show schematic representations and coordinate systems for explaining an operation of an embodiment of the regenerative fuel cell device.

Die in 1a schematisch dargestellte regenerative Brennstoffzellenvorrichtung 10 ist in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Elektrofahrzeug oder in einem Hybridfahrzeug, verwendbar. Die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung 10 ist zum Ausführen einer endothermen Elektrolyse unter Verbrauch eines bereitgestellten Stroms und zum Erzeugen von Strom mittels einer zu der Elektrolyse reversiblen exothermen Reaktion ausgelegt. In dem Ausführungsbeispiel der 1a ist die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung 10 dazu ausgelegt, als endotherme Elektrolyse unter Verbrauch des bereitgestellten Stroms Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten und mittels der reversiblen exothermen Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser (Knallgasreaktion) Strom zu erzeugen. Es wird darauf hingewiesen, dass diese Auslegung der regerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 jedoch nur beispielhaft zu interpretieren ist. Vorzugsweise ist die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung 10 in ihrem aktivierten Zustand so ansteuerbar, dass entweder die endotherme Elektrolyse oder die exothermen Reaktion mittels der regerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 ausführbar ist.In the 1a schematically illustrated regenerative fuel cell device 10 is in a motor vehicle, especially in one Electric vehicle or in a hybrid vehicle, usable. The regenerative fuel cell device 10 is designed to carry out an endothermic electrolysis using a supplied current and to generate electricity by means of an exothermic reaction reversible to the electrolysis. In the embodiment of 1a is the regenerative fuel cell device 10 designed to split water into hydrogen and oxygen as endothermic electrolysis by consuming the supplied stream and to generate electricity by means of the reversible exothermic reaction of hydrogen and oxygen to water (oxyhydrogen reaction). It should be noted that this design of the regerative fuel cell device 10 however, it is only to be interpreted as an example. Preferably, the regenerative fuel cell device is 10 in its activated state so controllable that either the endothermic electrolysis or the exothermic reaction by means of the regerativen fuel cell device 10 is executable.

Sowohl während der endothermen Elektrolyse als auch während der exothermen Reaktion fällt eine Abwärme 12 der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 an. Die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung 10 ist zusätzlich derart ausgelegt und direkt oder indirekt so an eine Wärmeübertragungsvorrichtung 14 des Kraftfahrzeugs und/oder an eine Sorptionskältemaschine 16 des Kraftfahrzeugs anbindbar/angebunden, dass die Abwärme 12 der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 zumindest teilweise an die Wärmeübertragungsvorrichtung 14 weiterleitbar ist und/oder zumindest eine Untereinheit der Sorptionskältemaschine 16 mittels zumindest eines Teils der Abwärme 12 der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 beheizbar ist. In der Ausführungsform der 1a ist die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung 10 sowohl an die Wärmeübertragungsvorrichtung 14 als auch an die Sorptionskältemaschine 16 angebunden. Die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung 10 kann auch ein Teil eines (kompakten) Fahrzeugtemperiersystems sein, welches die Wärmeübertragungsvorrichtung 14 und/oder die Sorptionskältemaschine 16 zusätzlich umfasst. Die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung 10 kann somit zusammen mit der Wärmeübertragungsvorrichtung 14 und/oder der Sorptionskältemaschine 16 als eine (kompakte) bauliche Einheit ausgebildet sein.Both during the endothermic electrolysis and during the exothermic reaction, a waste heat falls 12 the regenerative fuel cell device 10 at. The regenerative fuel cell device 10 is additionally designed and directly or indirectly so to a heat transfer device 14 of the motor vehicle and / or to a sorption refrigeration machine 16 the motor vehicle attachable / tailed that the waste heat 12 the regenerative fuel cell device 10 at least partially to the heat transfer device 14 can be forwarded and / or at least one subunit of the sorption 16 by means of at least part of the waste heat 12 the regenerative fuel cell device 10 is heated. In the embodiment of the 1a is the regenerative fuel cell device 10 both to the heat transfer device 14 as well as to the sorption chiller 16 tethered. The regenerative fuel cell device 10 may also be part of a (compact) Fahrzeugtemperiersystems which the heat transfer device 14 and / or the sorption chiller 16 additionally includes. The regenerative fuel cell device 10 can thus together with the heat transfer device 14 and / or the sorption chiller 16 be designed as a (compact) structural unit.

Sofern die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung 10 an die Wärmeübertragungsvorrichtung 14 angebunden ist, kann die zumindest teilweise an die Wärmeübertragungsvorrichtung 14 bereitgestellte Abwärme 12 der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 in einen Fahrzeuginnenraum eines (mit der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 und der Wärmeübertragungsvorrichtung 14 ausgestatteten) Fahrzeugs, insbesondere in einen Fahrgastraum, weitergeleitet werden. Auf diese Weise ist der Fahrzeuginnenraum mittels der von der Wärmeübertragungsvorrichtung 14 zumindest teilweise weitergeleiteten Abwärme 12 der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 heizbar. Somit kann die Abwärme 12 der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 zum Beheizen des Fahrzeuginnenraums genutzt werden, wodurch zumindest weniger Kraftstoff und/oder weniger elektrische Energie zum Fahrzeugheizen benötigt wird. Insbesondere kann die Abwärme 12 der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 zum komfortablen Beheizen des Fahrzeuginnenraums ausreichend sein. Die hier beschriebene Nutzbarkeit der die Abwärme 12 der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 reduziert somit einen Energieverbrauch eines Fahrzeugs bei Heizen.If the regenerative fuel cell device 10 to the heat transfer device 14 Tethered, the at least partially to the heat transfer device 14 provided waste heat 12 the regenerative fuel cell device 10 in a vehicle interior of a (with the regenerative fuel cell device 10 and the heat transfer device 14 equipped) vehicle, in particular in a passenger compartment, forwarded. In this way, the vehicle interior is by means of the heat transfer device 14 at least partially passed on waste heat 12 the regenerative fuel cell device 10 heated. Thus, the waste heat 12 the regenerative fuel cell device 10 be used for heating the vehicle interior, whereby at least less fuel and / or less electrical energy is needed for vehicle heating. In particular, the waste heat 12 the regenerative fuel cell device 10 be sufficient for comfortable heating of the vehicle interior. The usability of the waste heat described here 12 the regenerative fuel cell device 10 thus reduces energy consumption of a vehicle during heating.

Unter der Sorptionskältemaschine 16 kann z. B. eine Sorptionsklimaanlage verstanden werden. Die Sorptionskältemaschine 16 kann insbesondere eine Absorptionskältemaschine 16 oder eine Adsorptionskältemaschine umfassen/sein. Wie unten genauer ausgeführt wird, kann mittels eines Beheizens zumindest einer Untereinheit der Sorptionskältemaschine 16 mittels zumindest des Teils der Abwärme 12 der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 der Fahrzeuginnenraum mittels der Sorptionskältemaschine 16 abgekühlt werden. Somit kann auch in diesem Fall die Abwärme 12 der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 dazu genutzt werden, einen zum Kühlen des Fahrzeuginnenraums notwendigen Kraftstoffverbrauch und/oder Verbrauch an elektrischer Energie zumindest zu reduzieren. Auch kann die Abwärme 12 der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 zum komfortablen Kühlen des Fahrzeuginnenraums soweit ausreichen, dass kein Kraftstoffverbrauch und kein Verbrauch an elektrischer Energie zum Kühlen des Fahrzeuginnenraums notwendig sind. Auch beim Kühlen des Fahrzeuginnenraums kann somit Energie eingespart werden.Under the sorption chiller 16 can z. B. a Sorptionsklimaanlage be understood. The sorption chiller 16 in particular, an absorption chiller 16 or an adsorption chiller. As will be explained in more detail below, by means of heating at least one subunit of the sorption chiller 16 by means of at least the part of the waste heat 12 the regenerative fuel cell device 10 the vehicle interior by means of the sorption chiller 16 be cooled. Thus, in this case, the waste heat 12 the regenerative fuel cell device 10 be used to at least reduce necessary for cooling the vehicle interior fuel consumption and / or consumption of electrical energy. Also, the waste heat 12 the regenerative fuel cell device 10 sufficient for comfortable cooling of the vehicle interior so far that no fuel consumption and no consumption of electrical energy for cooling the vehicle interior are necessary. Even when cooling the vehicle interior thus energy can be saved.

Beispielsweise weist eine zur endothermen Spaltung von Wasser und zur Stromgewinnung durch die Knallgasreaktion ausgelegte regenerative Brennstoffzellenvorrichtung 10 (insbesondere im Brennstoffzellenbetrieb) häufig eine Abwärme 12 auf, welche zumindest einer thermischen Leistung von mindestens 6,5 kW entspricht. Dies ist ausreichend für einen Heizbetrieb, bei welchem selbst bei extremen Außentemperaturen eine gute Beheizung des Fahrzeuginnenraums auf eine angenehme Temperatur erreicht wird. Auch zum verlässlichen Kühlen des Fahrzeuginnenraums auf eine angenehme Temperatur ist die thermische Leistung von 6,5 kW selbst bei heißen Außentemperaturen ausreichend.For example, has a regenerative fuel cell device designed for endothermic cleavage of water and for power generation by the oxyhydrogen gas reaction 10 (especially in fuel cell operation) often waste heat 12 on, which corresponds to at least a thermal power of at least 6.5 kW. This is sufficient for a heating operation, in which even at extreme outside temperatures a good heating of the vehicle interior is achieved to a comfortable temperature. Even for reliable cooling of the vehicle interior to a comfortable temperature, the thermal power of 6.5 kW is sufficient, even in hot outside temperatures.

Bei einem Elektrofahrzeug ist herkömmlicher Weise ein Heizen oder Kühlen des Fahrzeugs ausschließlich mittels einer Steigerung des Verbrauchs an elektrischer Energie möglich. Das Gewährleisten einer angenehmen Temperatur in einem Elektrofahrzeug erfordert damit nach dem Stand der Technik ein häufigeres Nachladen/Nachtanken von elektrischer Energie. Diese herkömmliche Komforteinbuße ist jedoch mittels der oben beschriebenen Anbindung der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 an die Wärmeübertragungsvorrichtung 14 und/oder an die Sorptionskältemaschine 16 behebbar. Ein Fahrer wird somit zum Kauf/Benutzen eines umweltfreundlichen und leisen Elektrofahrzeugs angeregt.In an electric vehicle, conventionally, heating or cooling of the vehicle is possible only by means of an increase in the consumption of electric power. Ensuring a pleasant temperature in an electric vehicle requires so in the prior art, a more frequent recharging / refueling of electrical energy. However, this conventional comfort loss is by means of the above-described connection of the regenerative fuel cell device 10 to the heat transfer device 14 and / or to the sorption chiller 16 unrecoverable. A driver is thus encouraged to buy / use an environmentally friendly and quiet electric vehicle.

Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass bei jedem Fahrzeugtyp mittels der oben beschriebenen Anbindung der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 an die Wärmeübertragungsvorrichtung 14 und/oder an die Sorptionskältemaschine 16 eine für einen Insassen angenehme Temperatur im Fahrzeuginnenraum auf umweltfreundliche und energiesparende Weise gewährleistbar ist.It is noted, however, that in each type of vehicle by means of the above-described connection of the regenerative fuel cell device 10 to the heat transfer device 14 and / or to the sorption chiller 16 a pleasant interior for a passenger in the vehicle interior in an environmentally friendly and energy-saving manner is guaranteed.

Gegebenenfalls kann zumindest ein Teil der Abwärme 12 vor einer Weiterleitung an die Wärmeübertragungsvorrichtung 14 und/oder an die Sorptionskältemaschine 16 in einem Speicher zwischengespeichert werden. Auf diese Weise kann selbst während eines längeren Vorliegens der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 in einem deaktivierten Zustand die Abwärme 12 zumindest teilweise noch zum Heizen oder Kühlen des Fahrzeuginnenraums verwendet werden.Optionally, at least a portion of the waste heat 12 before forwarding to the heat transfer device 14 and / or to the sorption chiller 16 be cached in a memory. In this way, even during a prolonged existence of the regenerative fuel cell device 10 in a deactivated state, the waste heat 12 at least partially still used for heating or cooling the vehicle interior.

In 1b ist eine mit der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 verwendbare Sorptionskältemaschine 16 beispielhaft dargestellt. Die Sorptionskältemaschine 16 ist als Absorptionskältemaschine 16 ausgebildet, wobei ein Austreiber 18 als Untereinheit der Sorptionskältemaschine 16 mittels zumindest des Teils der Abwärme 12 der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 beheizbar ist. In dem dargestellten Beispiel ist die Sorptionskältemaschine 16 speziell eine LiBr/H2O-Absorptionskälteanlage und weist damit Wasser als Kältemittel in einem Kältemittelkreis 20 und eine wässrige Lithiumbromid-Lösung als Lösungsmittel in einem Lösungsmittelkreis 22 auf.In 1b is one with the regenerative fuel cell device 10 suitable sorption chiller 16 exemplified. The sorption chiller 16 is as an absorption chiller 16 being educated, being an exporter 18 as a subunit of the sorption chiller 16 by means of at least the part of the waste heat 12 the regenerative fuel cell device 10 is heated. In the example shown, the sorption chiller 16 specifically a LiBr / H2O absorption refrigeration system and thus has water as a refrigerant in a refrigerant circuit 20 and an aqueous lithium bromide solution as a solvent in a solvent circuit 22 on.

In einem Verdampfer 24 in dem Kältemittelkreis 20 wird flüssiges Wasser mittels einer Pumpe 26 auf eine Rohrleitung 28 gesprüht. Der in dem Verdampfer 24 vorliegende Druck wird so niedrig gehalten, dass das auf die Rohrleitung 28 gesprühte Wasser verdampft und somit ein Abkühlen eines über die Rohrleitung 28 geführten Kaltwassers, z. B. von 12°C auf 6°C, bewirkt. Mittels des Verdampfens des Wassers auf der Rohrleitung 28 wird somit dem Kaltwasser Wärme entzogen, so dass das abgekühlte Kaltwasser zur Kühlung des Fahrzeuginnenraums nutzbar ist.In an evaporator 24 in the refrigerant circuit 20 becomes liquid water by means of a pump 26 on a pipeline 28 sprayed. The one in the evaporator 24 present pressure is kept so low that on the pipeline 28 sprayed water evaporates, thus cooling one over the pipeline 28 guided cold water, z. B. from 12 ° C to 6 ° C causes. By means of evaporation of water on the pipeline 28 Thus, the cold water heat is removed, so that the cooled cold water for cooling the vehicle interior is available.

Um den niedrigen Druck im Verdampfer 24 aufrechtzuerhalten, wird Wasserdampf über eine Leitung 30 aus dem Verdampfer in einen in dem Lösungsmittelkreis 22 liegenden Absorber 32 überführt und dort in dem Lösungsmittel gelöst. Das mit dem Wasser verdünnte Lösungsmittel wird anschließend mittels einer weiteren Pumpe 34 aus dem Absorber 32 über eine Leitung 36 in den im Lösungsmittelkreis 22 liegenden Austreiber 18 gepumpt. Die in den Austreiber 18 des Lösungsmittelkreislaufs 22 einleitbare Abwärme 12 bewirkt ein Beheizen des verdünnten Lösungsmittels, wodurch Wasserdampf freigesetzt wird, welcher aus dem Austreiber 18 über eine Leitung 38 in einen im Kühlmittelkreis 20 liegenden Kondensator 40 entweichen kann. Das im Austreiber 18 zurückverbleibende konzentrierte Lösungsmittel kann über einen Lösungs-Wärme-Tauscher 42 in den Absorber 32 zurückgeführt werden. Der in den Kondensator 40 entweichende Wasserdampf kondensiert dort zu Wasser, welches erneut mittels der Pumpe 26 aus dem Kondensator 40 über eine Leitung 44 in den Verdampfer 24 pumpbar und danach auf die Rohrleitung 28 sprühbar ist.To the low pressure in the evaporator 24 Maintaining water vapor is via a pipe 30 from the evaporator to one in the solvent circuit 22 lying absorber 32 transferred and dissolved there in the solvent. The diluted with the water solvent is then by means of another pump 34 from the absorber 32 over a line 36 in the solvent circuit 22 lying expeller 18 pumped. The in the expeller 18 the solvent circuit 22 dischargeable waste heat 12 causes heating of the dilute solvent, whereby water vapor is released, which is from the expeller 18 over a line 38 in one in the coolant circuit 20 lying capacitor 40 can escape. That in the expeller 18 Residual concentrated solvent can be passed through a solution heat exchanger 42 in the absorber 32 to be led back. The in the condenser 40 escaping water vapor condenses there to water, which again by means of the pump 26 from the condenser 40 over a line 44 in the evaporator 24 pumpable and then on the pipeline 28 is sprayable.

Die an die Sorptionskältemaschine 16 bereitgestellte Abwärme 12 der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 kann somit zum Aufrechterhalten eines Kreislaufs genutzt werden, welcher eine fortlaufende Kühlung des über die Rohrleitung 28 geführten Kaltwassers ermöglicht. Eine Abwärme des mittels der 1b dargestellten Prozesses kann über externe Wärmetauscher 46 und 48, welche beispielsweise mittels eines Wassers von einem Kühlturm und/oder mittels eines anders bereitgestellten Kühlwassers betrieben werden, abgeführt werden. Da die Pumpen 26 und 34 kaum Energie verbrauchen, wird die zum Aufrechterhalten des Prozesses benötigte Energie fast ausschließlich über die Abwärme 12 der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 gedeckt. Damit ist eine Fahrzeugkühlung, welche die Energieressourcen des Kraftfahrzeugs kaum beansprucht, möglich.The sorption chiller 16 provided waste heat 12 the regenerative fuel cell device 10 can thus be used to maintain a cycle, which is a continuous cooling of the over the pipeline 28 guided cold water allows. A waste heat of the means of 1b The process shown can be done via external heat exchangers 46 and 48 , which are operated for example by means of a water from a cooling tower and / or by means of a differently provided cooling water to be dissipated. Because the pumps 26 and 34 hardly consume energy, the energy required to maintain the process almost exclusively on the waste heat 12 the regenerative fuel cell device 10 covered. This is a vehicle cooling, which hardly consumes the energy resources of the motor vehicle, possible.

Somit kann eine kostengünstige LiBr/H2O-Absorptionskälteanlage als Sorptionskältemaschine 16 so eingesetzt werden, dass selbst bei heißen Außentemperaturen der Fahrzeuginnenraum mittels der Abwärme 12 angenehm abkühlbar ist.Thus, a low cost LiBr / H2O absorption refrigeration system can be used as sorption chiller 16 be used so that even with hot outside temperatures of the vehicle interior by means of the waste heat 12 is pleasantly coolable.

Es wird auch darauf hingewiesen, dass als Sorptionskältemaschine 16 eine Adsorptionskältemaschine, d. h. eine Sorptionskältemaschine 16 mit einem festen Sorptionsmittel, einsetzbar ist. Eine derartige Sorptionskältemaschine 16 kann unter einer Nutzung der Abwärme 12 insbesondere als Kältespeicher eingesetzt werden.It is also noted that as a sorption chiller 16 an adsorption chiller, ie a sorption chiller 16 with a solid sorbent, can be used. Such a sorption chiller 16 can be under a use of waste heat 12 be used in particular as a cold storage.

In der Ausführungsform der 1a ist die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung 10 vorteilhafterweise derart direkt oder indirekt an einem elektrischen Antriebsmotor 50 des Kraftfahrzeugs anbindbar/angebunden, dass der von der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 erzeugte Strom an den elektrischen Antriebsmotor 50 ausgebbar ist. Die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung 10 bildet insbesondere zusammen mit einer Batterie 52, welche beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie ist, ein Energieversorgungssystem für den elektrischen Antriebsmotor 50. Auch mittels der Batterie 52 ist der elektrische Antriebsmotor 50 bestrombar. Die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung 10 unterstützt somit die Batterie 52. Dies trägt zu einer Erhöhung der Speicherkapazität und der Energiedichte des aus den Komponenten 10 und 52 bestehenden Energieversorgungssystems, speziell für ein Elektrofahrzeug, gegenüber einer herkömmlichen Fahrzeugbatterie bei. Außerdem kann auf diese Weise eine Lebensdauer der Batterie 52 durch Reduktion der anfallenden Lade- und Entlade-Zyklen gesteigert werden. Dies bewirkt auch eine Entkopplung von Leistung und Energieinhalt des Energieversorgungssystems, während bei einer herkömmlichen Verwendung von lediglich einer Fahrzeugbatterie zur Energieversorgung des elektrischen Antriebsmotors 50 Leistung und Energie direkt zusammenhängen.In the embodiment of the 1a is the regenerative fuel cell device 10 advantageously such directly or indirectly on one electric drive motor 50 of the motor vehicle connectable / connected, that of the regenerative fuel cell device 10 generated power to the electric drive motor 50 is dispensable. The regenerative fuel cell device 10 forms in particular together with a battery 52 , which is, for example, a lithium-ion battery, a power supply system for the electric drive motor 50 , Also by means of the battery 52 is the electric drive motor 50 supplied with current. The regenerative fuel cell device 10 thus supports the battery 52 , This contributes to an increase in the storage capacity and the energy density of the components 10 and 52 existing energy supply system, especially for an electric vehicle, compared to a conventional vehicle battery at. In addition, in this way, a battery life 52 be increased by reducing the charging and discharging cycles. This also causes a decoupling of power and energy content of the power supply system, while in a conventional use of only a vehicle battery for powering the electric drive motor 50 Power and energy are directly related.

Durch die Nutzung der Abwärme 12 der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 zum Heizen oder Kühlen des Fahrzeuginnenraums wird kaum eine Energie der Batterie 52 zum Einstellen einer angenehmen Temperatur im Fahrzeuginnenraum benötigt. Dies bewirkt eine signifikante Reduktion des Verbrauchs der auf der Batterie 52 gespeicherten Energie, insbesondere bei einem Elektrofahrzeug, wodurch eine zusätzliche Schonung der Batterie 52 und ein längeres und weiteres Fahren mittels der auf der Batterie 52 gespeicherten Energie ermöglicht wird. Eine Reichweite eines mit der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 und der Batterie 52 ausgestatteten Fahrzeugs nach einem Betanken ist mindestens auf über 200 km steigerbar. Eine Akzeptanz eines Elektrofahrzeugs für einen Fahrer wird damit gesteigert.By using the waste heat 12 the regenerative fuel cell device 10 for heating or cooling the vehicle interior hardly any energy of the battery 52 needed to set a comfortable temperature in the vehicle interior. This causes a significant reduction in the consumption of the battery 52 stored energy, especially in an electric vehicle, resulting in additional protection of the battery 52 and a longer and further driving by means of the on the battery 52 stored energy is enabled. A range of one with the regenerative fuel cell device 10 and the battery 52 equipped vehicle after refueling is at least over 200 km steigerbar. An acceptance of an electric vehicle for a driver is thus increased.

Die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung 10 und die Batterie 52 sind elektrisch an eine gemeinsame elektrische Schnittstelle 54 angebunden, über welche ein Ladestrom von einer fahrzeugexternen Stromversorgungsquelle 56 derart an die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung 10 und an die Batterie 52 bereitstellbar ist, dass die Batterie 52 aufladbar und mindestens ein an die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung 10 angebundener Speicher 58a und 58b für ein bei der endothermen Elektrolyse erzeugtes Elektrolyseprodukt auffüllbar ist. Ein „Betanken” des mit dem Energieversorgungssystem ausgestatteten Fahrzeugs ist somit rein elektrisch möglich. Ein direktes Nachfüllen des mindestens einen Speichers 58a und 58b ist nicht notwendig. Das Bereitstellen des Ladestroms an die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung 10 und an die Batterie 52 kann wahlweise gleichzeitig oder in einer vorgegebenen Reihenfolge erfolgen. Die gemeinsame elektrische Schnittstelle 54 kann beispielsweise eine Ladeelektronik sein.The regenerative fuel cell device 10 and the battery 52 are electrically connected to a common electrical interface 54 connected via which a charging current from a vehicle external power source 56 such to the regenerative fuel cell device 10 and to the battery 52 It is possible to provide that battery 52 rechargeable and at least one to the regenerative fuel cell device 10 Tailored storage 58a and 58b for an electrolysis product produced in the endothermic electrolysis is refillable. A "refueling" of the vehicle equipped with the energy supply system is thus possible purely electrically. A direct refill of the at least one memory 58a and 58b is not necessary. Providing the charging current to the regenerative fuel cell device 10 and to the battery 52 can be done either simultaneously or in a predetermined order. The common electrical interface 54 For example, it can be a charging electronics.

Mittels eines Energiemanagers 60 kann der Energiefluss zwischen dem elektrischen Antriebsmotor 50, der Batterie 52 und der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 steuerbar sein. Beispielsweise kann das Ansteuern der Komponenten 10, 50 und 52 mittels des Energiemanagers 60 so erfolgen, dass der elektrische Antriebsmotor 50 in einem Booster-Betrieb gleichzeitig mittels der Batterie 52 und mittels der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 mit elektrischem Strom versorgbar ist. Bei einem Normalbetrieb des elektrischen Antriebsmotors 50 hingegen kann der Stromfluss zwischen den Komponenten 10, 50 und 52 so angesteuert werden, dass wahlweise zuerst die Energie der Batterie 52 oder zuerst die auf der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 in Form der Elektrolyseprodukte gespeicherte Energie zum Betreiben des elektrischen Antriebsmotors 50 verbraucht wird.By means of an energy manager 60 can the flow of energy between the electric drive motor 50 , the battery 52 and the regenerative fuel cell device 10 be controllable. For example, the driving of the components 10 . 50 and 52 by means of the energy manager 60 done so that the electric drive motor 50 in a booster operation at the same time by means of the battery 52 and by means of the regenerative fuel cell device 10 can be supplied with electric power. In a normal operation of the electric drive motor 50 however, the current flow between the components 10 . 50 and 52 be controlled so that either first the energy of the battery 52 or first on the regenerative fuel cell device 10 Energy stored in the form of the electrolysis products for operating the electric drive motor 50 is consumed.

Optionalerweise können die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung 10 und die Batterie 52 an dem generatorisch betreibbaren elektrischen Antriebsmotor 50 und/oder einem (nicht skizzierten) Generator des Kraftfahrzeugs anbindbar/angebunden sein. Vorzugsweise ist in diesem Fall ein von dem generatorisch betreibbaren elektrischen Antriebsmotor 50 und/oder dem Generator (beim Abbremsen des Kraftfahrzeugs) erzeugter Generatorstrom derart an die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung 10 und an die Batterie 52 bereitstellbar, dass die Batterie 52 aufladbar und der mindestens eine Speicher 58a und 58b (durch Ausführen der endothermen Elektrolyse) auffüllbar ist. Der Generatorstrom kann wahlweise gleichzeitig oder in einer vorgegebenen Reihenfolge an die Batterie 52 und an die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung 10 bereitstellbar sein. Die auf diese Weise realisierbare Aufteilung des Generatorstroms auf die Batterie 52 und auf die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung 10 bewirkt eine Erhöhung des zurückgewonnenen Energieanteils während des rekuperativen Bremsens. Da außerdem in diesem Fall während des rekuperativen Bremsens der an die Batterie 52 ausgegebene Generatorstrom ohne eine Reduzierung der Rekuperationseffizienz reduzierbar ist, wird die Batterie 52 besser geschont. Dies bewirkt eine Erhöhung der Lebensdauer der Batterie 52.Optionally, the regenerative fuel cell device may 10 and the battery 52 on the generator-operable electric drive motor 50 and / or a (not outlined) generator of the motor vehicle to be connected / tethered. Preferably, in this case, one of the generator-operable electric drive motor 50 and / or the generator (when braking the motor vehicle) generator power generated in such a way to the regenerative fuel cell device 10 and to the battery 52 Provable that the battery 52 rechargeable and the at least one store 58a and 58b (by performing the endothermic electrolysis) is refillable. The generator current can either simultaneously or in a predetermined order to the battery 52 and to the regenerative fuel cell device 10 be available. The realizable in this way division of the generator current to the battery 52 and the regenerative fuel cell device 10 causes an increase in the amount of energy recovered during recuperative braking. In addition, in this case, during the recuperative braking of the battery 52 output generator current is reducible without a reduction in Rekuperationseffizienz, the battery 52 better spared. This causes an increase in the life of the battery 52 ,

In der Ausführungsform der 1a umfasst die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung beispielhaft eine Elektrolyseeinheit 62 (bzw. einen Elektrolyseur) und eine Brennstoffzelleneinheit 64. Die Elektrolyseeinheit 62 ist dazu ausgelegt, unter Verbrauch eines bereitgestellten Stroms/Ladestroms Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten. Optionaler Weise kann dazu de-ionisiertes Wasser einem Tank 66 der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 entnehmbar sein. Mittels der Brennstoffzelleneinheit 64 ist die Knallgasreaktion zur Stromerzeugung ausführbar. Als Alternative zu der getrennten Ausbildung der Einheiten 62 und 64 kann die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung 10 jedoch auch eine kompakt ausgebildete Elektrolyse- und Brennstoffzelleneinheit haben.In the embodiment of the 1a For example, the regenerative fuel cell device includes an electrolysis unit 62 (or an electrolyzer) and a fuel cell unit 64 , The electrolysis unit 62 is designed to produce water into hydrogen and oxygen while consuming a supplied current / charge current split. Optionally, de-ionized water can be added to a tank 66 the regenerative fuel cell device 10 be removable. By means of the fuel cell unit 64 is the oxyhydrogen reaction for power generation executable. As an alternative to the separate formation of the units 62 and 64 can the regenerative fuel cell device 10 but also have a compact electrolysis and fuel cell unit.

Die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung der 1a ist als geschlossenes System ausgebildet, so dass zusätzlich zu einem Wasserstoffspeicher 58a zum Abspeichern des bei der endothermen Elektrolyse erzeugten Wasserstoffs noch ein Sauerstoffspeicher 58b zum Lagern des gleichzeitig gewonnenen Sauerstoffs in der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 vorhanden ist. Bei dem geschlossenen System ist die Elektrolyseeinheit 62 bevorzugt als Gleichdruck-Elektrolyseur ausgebildet, so dass sowohl der erzeugte Wasserstoff als auch der gewonnene Sauerstoff druckbeaufschlagt an die Speicher 58a und 58b abgegeben werden.The regenerative fuel cell device of 1a is designed as a closed system, so that in addition to a hydrogen storage 58a for storing the hydrogen produced during the endothermic electrolysis nor an oxygen storage 58b for storing the simultaneously obtained oxygen in the regenerative fuel cell device 10 is available. In the closed system, the electrolysis unit 62 preferably designed as a constant pressure electrolyzer, so that both the hydrogen produced and the oxygen obtained pressurized to the memory 58a and 58b be delivered.

Der in dem Koordinatensystem der 1c dargestellte Graph gH2 gibt eine Relation zwischen einem in dem Wasserstoffspeicher 58a vorliegenden Speicherdruck pH2 und einem ausreichenden Volumen VH2 des Wasserstoffspeichers 58a wieder. Entsprechend ist eine Relation zwischen einem in dem Sauerstoffspeicher 58b vorliegenden Speicherdruck pO2 und einem ausreichenden Volumen VO2 des Sauerstoffspeichers 58b mittels des Graphens gO2 in dem Koordinatensystemen der 1d dargestellt.The in the coordinate system of 1c Graph gH2 is a relation between one in the hydrogen storage 58a present storage pressure pH2 and a sufficient volume VH2 of the hydrogen storage 58a again. Accordingly, there is a relation between one in the oxygen storage 58b present storage pressure pO2 and a sufficient volume VO2 of the oxygen storage 58b by the graphene gO2 in the coordinate systems of 1d shown.

Wie anhand der Graphen gH2 und gO2 schematisch wiedergegeben, ist bei einem leicht realisierbaren Speicherdruck pH2 und pO2 bereits ein relativ kleines Volumen VH2 und VO2 der Speicher 58a und 58b ausreichend. Der Speicherdruck pH2 und pO2 kann beispielsweise in beiden Speichern 58a und 58b bei 700 bar liegen, so dass für den Wasserstoffspeicher 58a ein Volumen VH2 von 15,5 Liter und für den Sauerstoffspeicher 58b ein Volumen VO2 von 7,5 Liter ausreichend ist. In der Regel ist eine Nachverdichtung nicht notwendig. (Gegebenenfalls kann eine Wasserstoff-Nachverdichtungseinheit benutzt werden.) Es wird darauf hingewiesen, dass bei diesen Volumen VH2 und VO2 für die Speicher 58a und 58b die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung 10 mit einem Gesamtvolumen von ca. 38 Liter ausbildbar ist. Das Gesamtvolumen der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 kann damit noch unter dem Volumen der Batterie 52 (bei einer Lithium-Ionen-Batterie typischerweise 50 Liter) liegen.As shown schematically in the graphs gH2 and gO2, with an easily realizable storage pressure pH2 and pO2, a relatively small volume VH2 and VO2 of the storage already exist 58a and 58b sufficient. The accumulator pressure pH2 and pO2 can be stored in both stores, for example 58a and 58b at 700 bar, so for the hydrogen storage 58a a volume VH2 of 15.5 liters and for the oxygen storage 58b a volume VO2 of 7.5 liters is sufficient. As a rule, a re-compaction is not necessary. (If necessary, a hydrogen post-compression unit can be used.) It should be noted that at these volumes, VH2 and VO2 are for the memory 58a and 58b the regenerative fuel cell device 10 with a total volume of about 38 liters can be formed. The total volume of the regenerative fuel cell device 10 can still be below the volume of the battery 52 (typically 50 liters for a lithium-ion battery).

Eine Ausstattung der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 mit dem Tank 66 für de-ionisiertes Wasser 66 ist optional. Außerdem kann die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung 10 auch als offenes System ausgebildet sein, wobei die Brennstoffzelleneinheit 64 Luftsauerstoff zum Ausführen der Knallgasreaktion verwendet. In diesem Fall wird der von der Elektrolyseeinheit 62 erzeugte Sauerstoff in die Atmosphäre entlassen. Wahlweise kann das dabei gewonnene deionisierte Wasser in dem Tank 66 zwischengespeichert oder in die Atmosphäre abgegeben werden. Bei einer Ausbildung der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung 10 als offenes System liegt deren Gesamtvolumen bei ca. 35,5 Liter.An equipment of the regenerative fuel cell device 10 with the tank 66 for de-ionised water 66 is optional. In addition, the regenerative fuel cell device 10 be designed as an open system, wherein the fuel cell unit 64 Atmospheric oxygen is used to carry out the oxyhydrogen reaction. In this case, that of the electrolysis unit 62 released oxygen into the atmosphere. Optionally, the obtained deionized water in the tank 66 cached or released into the atmosphere. In an embodiment of the regenerative fuel cell device 10 as an open system, their total volume is about 35.5 liters.

2 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Variieren einer Temperatur in einem Fahrzeuginnenraum eines mit einer regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung ausgestatteten Kraftfahrzeugs. 2 FIG. 12 is a flowchart for explaining an embodiment of the method for varying a temperature in a vehicle interior of a motor vehicle equipped with a regenerative fuel cell device.

Zum Ausführen des im Weiteren erläuterten Verfahrens können beispielsweise zumindest einige der zuvor beschriebenen Komponenten verwendet werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Ausführbarkeit des Verfahrens nicht auf das Einsetzen wenigstens einige dieser Komponenten beschränkt ist.For carrying out the method explained below, for example, at least some of the components described above can be used. It should be understood, however, that the practicability of the method is not limited to employing at least some of these components.

Beim Nutzen des Verfahrens zum Variieren einer Temperatur in einem Fahrzeuginnenraum eines mit einer regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung ausgestatteten Kraftfahrzeugs wird mindestens einer der Verfahrensschritte S1 und S2 ausgeführt:
In einem Verfahrensschritt S1 wird eine Abwärme der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung, welche bei einem Ausführen einer endothermen Elektrolyse unter Verbrauch eines bereitgestellten Stroms und/oder bei einer zu der Elektrolyse reversiblen exothermen Reaktion zur Stromerzeugung anfällt, zumindest teilweise an eine Wärmeübertragungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs weitergeleitet. Mittels der Wärmeübertragungsvorrichtung kann die zumindest teilweise bereitgestellte Abwärme deshalb so in einen Fahrzeuginnenraum weitergeleitet werden, dass der Fahrzeuginnenraum mittels der von der Wärmeübertragungsvorrichtung zumindest teilweise weitergeleiteten Abwärme der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung geheizt wird.
When utilizing the method for varying a temperature in a vehicle interior of a motor vehicle equipped with a regenerative fuel cell device, at least one of the method steps S1 and S2 is carried out:
In a method step S1, a waste heat of the regenerative fuel cell device, which is obtained when an endothermic electrolysis is carried out while consuming a supplied current and / or during an electrolysis reversible exothermic reaction to generate electricity, is at least partially forwarded to a heat transfer device of the motor vehicle. By means of the heat transfer device, the at least partially provided waste heat can therefore be forwarded into a vehicle interior such that the vehicle interior is heated by means of the waste heat of the regenerative fuel cell device which is at least partially passed on by the heat transfer device.

In einem Verfahrensschritt S2 wird zumindest eine Untereinheit einer Sorptionskältemaschine mittels zumindest eines Teils der Abwärme der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung beheizt. Wie oben bereits erklärt ist, kann auf diese Weise der Fahrzeuginnenraum mittels der Sorptionskältemaschine abgekühlt werden.In a method step S2, at least one subunit of a sorption refrigerating machine is heated by means of at least part of the waste heat of the regenerative fuel cell device. As already explained above, the vehicle interior can be cooled by means of the sorption chiller in this way.

Die Verfahrensschritte S1 und S2 können in beliebiger Reihenfolge und mit beliebig vielen Wiederholungen ausgeführt werden. Auf eine erneute Beschreibung der damit realisierten Vorteile wird hier verzichtet.The method steps S1 and S2 can be carried out in any order and with as many repetitions as desired. On a new description of the advantages realized with it is omitted here.

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Claims (11)

Regenerative Brennstoffzellenvorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, welche dazu ausgelegt ist, eine endotherme Elektrolyse unter Verbrauch eines bereitgestellten Stroms auszuführen und mittels einer zu der endothermen Elektrolyse reversiblen exothermen Reaktion Strom zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung (10) zusätzlich derart ausgelegt und direkt oder indirekt so an eine Wärmeübertragungsvorrichtung (14) des Kraftfahrzeugs und/oder an eine Sorptionskältemaschine (16) des Kraftfahrzeugs anbindbar ist, dass eine Abwärme (12) der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung (10) zumindest teilweise an die Wärmeübertragungsvorrichtung (14) weiterleitbar ist und/oder zumindest eine Untereinheit (18) der Sorptionskältemaschine (16) mittels zumindest eines Teils der Abwärme (12) der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung (10) beheizbar ist.Regenerative fuel cell device ( 10 ) for a motor vehicle which is designed to carry out an endothermic electrolysis while consuming a supplied current and to generate electricity by means of an exothermic reaction reversible to the endothermic electrolysis, characterized in that the regenerative fuel cell device ( 10 ) additionally designed in such a way and directly or indirectly so to a heat transfer device ( 14 ) of the motor vehicle and / or to a sorption refrigeration machine ( 16 ) of the motor vehicle is attachable, that a waste heat ( 12 ) of the regenerative fuel cell device ( 10 ) at least partially to the heat transfer device ( 14 ) and / or at least one subunit ( 18 ) of the sorption chiller ( 16 ) by means of at least part of the waste heat ( 12 ) of the regenerative fuel cell device ( 10 ) is heated. Regenerative Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Sorptionskältemaschine (16) eine Absorptionskältemaschine (16) umfasst und ein Austreiber (18) als Untereinheit (18) der Sorptionskältemaschine (16) mittels zumindest des Teils der Abwärme (12) der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung (10) beheizbar ist.Regenerative fuel cell device ( 10 ) according to claim 1, wherein the sorption chiller ( 16 ) an absorption chiller ( 16 ) and an exporter ( 18 ) as a subunit ( 18 ) of the sorption chiller ( 16 ) by means of at least the part of the waste heat ( 12 ) of the regenerative fuel cell device ( 10 ) is heated. Regenerative Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sorptionskältemaschine (16) eine Adsorptionskältemaschine umfasst.Regenerative fuel cell device ( 10 ) according to claim 1 or 2, wherein the sorption chiller ( 16 ) comprises an adsorption chiller. Regenerative Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung (10) derart direkt oder indirekt an einen elektrischen Antriebsmotor (50) des Kraftfahrzeugs anbindbar ist, dass der von der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung (10) erzeugte Strom an den elektrischen Antriebsmotor (15) ausgebbar ist.Regenerative fuel cell device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the regenerative fuel cell device ( 10 ) directly or indirectly to an electric drive motor ( 50 ) of the motor vehicle is attachable, that of the regenerative fuel cell device ( 10 ) generated electricity to the electric drive motor ( 15 ) is dispensable. Regenerative Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung (10) dazu ausgelegt ist, als endotherme Elektrolyse unter Verbrauch des bereitgestellten Stroms Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten und mittels der reversiblen exothermen Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser Strom zu erzeugen.Regenerative fuel cell device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the regenerative fuel cell device ( 10 ) is designed to split water into hydrogen and oxygen as an endothermic electrolysis while consuming the supplied stream and to generate electricity by means of the reversible exothermic reaction of hydrogen and oxygen to form water. Fahrzeugtemperiersystem für ein Kraftfahrzeug mit einer regenerative Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der Wärmeübertragungsvorrichtung (14) und/oder der Sorptionskältemaschine (16).Vehicle temperature control system for a motor vehicle with a regenerative fuel cell device ( 10 ) according to one of the preceding claims, the heat transfer device ( 14 ) and / or the sorption chiller ( 16 ). Energieversorgungssystem für einen elektrischen Antriebsmotor (50) eines Kraftfahrzeugs mit einer regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 und 5; und einer Batterie (52), mittels welcher der elektrische Antriebsmotor (10) bestrombar ist; wobei die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung (10) und die Batterie (52) elektrisch an eine gemeinsame elektrische Schnittstelle (54) angebunden sind, über welche ein Ladestrom von einer fahrzeugexternen Stromversorgungsquelle (56) derart an die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung (10) und an die Batterie (52) bereitstellbar ist, dass die Batterie (52) aufladbar und mindestens ein an die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung (10) angebundener Speicher (58a, 58b) für ein bei der endothermen Elektrolyse erzeugtes Elektrolyseprodukt auffüllbar ist.Energy supply system for an electric drive motor ( 50 ) of a motor vehicle with a regenerative fuel cell device ( 10 ) according to any one of claims 4 and 5; and a battery ( 52 ), by means of which the electric drive motor ( 10 ) is energized; wherein the regenerative fuel cell device ( 10 ) and the battery ( 52 ) electrically to a common electrical interface ( 54 ) are connected via which a charging current from a vehicle external power source ( 56 ) to the regenerative fuel cell device (US Pat. 10 ) and the battery ( 52 ) that the battery ( 52 ) and at least one of the regenerative fuel cell device ( 10 ) attached memory ( 58a . 58b ) is fillable for an electrolysis product produced in the endothermic electrolysis. Energieversorgungssystem nach Anspruch 7, wobei der elektrische Antriebsmotor (50) in einem Booster-Betrieb gleichzeitig mittels der Batterie (52) und mittels der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung (10) mit Strom versorgbar ist.Power supply system according to claim 7, wherein the electric drive motor ( 50 ) in a booster operation at the same time by means of the battery ( 52 ) and by means of the regenerative fuel cell device ( 10 ) is supplied with power. Energieversorgungssystem nach Anspruch 7 oder 8, wobei die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung (10) und die Batterie (52) an den generatorisch betreibbaren elektrische Antriebsmotor (50) und/oder einen Generator des Kraftfahrzeugs anbindbar sind, und ein von dem generatorisch betreibbaren elektrischen Antriebsmotor (50) und/oder dem Generator erzeugter Generatorstrom derart an die regenerative Brennstoffzellenvorrichtung (10) und an die Batterie (52) bereitstellbar ist, dass die Batterie (52) aufladbar und der mindestens eine Speicher (58a, 58b) auffüllbar ist.Power supply system according to claim 7 or 8, wherein the regenerative fuel cell device ( 10 ) and the battery ( 52 ) to the generator-operated electric drive motor ( 50 ) and / or a generator of the motor vehicle can be connected, and one of the generator-operable electric drive motor ( 50 ) and / or the generator generated generator current to the regenerative fuel cell device ( 10 ) and the battery ( 52 ) that the battery ( 52 ) and the at least one memory ( 58a . 58b ) is refillable. Elektrofahrzeug mit einer regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, einem Fahrzeugtemperiersystem nach Anspruch 6 oder mit einem Energieversorgungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9.Electric vehicle with a regenerative fuel cell device ( 10 ) according to one of claims 1 to 5, a Fahrzeugtemperiersystem according to claim 6 or with a power supply system according to one of claims 7 to 9. Verfahren zum Variieren einer Temperatur in einem Fahrzeuginnenraum eines mit einer regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung (10) ausgestatteten Kraftfahrzeugs mit mindestens einem der Schritte: Weiterleiten einer Abwärme (12) der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung (10), welche bei einem Ausführen einer endothermen Elektrolyse unter Verbrauch eines bereitgestellten Stroms und/oder bei einer zu der Elektrolyse reversiblen exothermen Reaktion zur Stromerzeugung anfällt, zumindest teilweise an eine Wärmeübertragungsvorrichtung (14) des Kraftfahrzeugs (S1); und/oder Beheizen zumindest einer Untereinheit (18) einer Sorptionskältemaschine (16) des Kraftfahrzeugs mittels zumindest eines Teils der Abwärme (12) der regenerativen Brennstoffzellenvorrichtung (10) (S2).Method for varying a temperature in a vehicle interior of a vehicle having a regenerative fuel cell device ( 10 ) equipped with at least one of the steps: forwarding a waste heat ( 12 ) of the regenerative fuel cell device ( 10 ), which occurs when carrying out an endothermic electrolysis with consumption of a supplied stream and / or during an electrolysis reversible exothermic reaction to generate electricity, at least partially to a heat transfer device ( 14 ) of the motor vehicle (S1); and / or heating at least one subunit ( 18 ) a sorption chiller ( 16 ) of the motor vehicle by means of at least part of the waste heat ( 12 ) of the regenerative fuel cell device ( 10 ) (S2).
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