DE102014215855A1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung, Brennstoffzellenvorrichtung und Kraftfahrzeug mit Brennstoffzellenvorrichtung - Google Patents

Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung, Brennstoffzellenvorrichtung und Kraftfahrzeug mit Brennstoffzellenvorrichtung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (1) zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung, sowie eine Brennstoffzellenvorrichtung und ein die Brennstoffzellenvorrichtung aufweisendes Kraftfahrzeug. Um die Brennstoffzellenvorrichtung ohne Weiteres in Betrieb nehmen zu können, werden Betriebsparameter der Brennstoffzellenvorrichtung in Abhängigkeit einer Standzeit der Brennstoffzellenvorrichtung vorgegeben (6, 7, 12, 14).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung mit einer Brennstoffzelle, bei dem zumindest ein Betriebsparameter der Brennstoffzellenvorrichtung vorgegeben wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Brennstoffzellenvorrichtung mit einer Brennstoffzelle und einem Betriebsparameter der Brennstoffzellenvorrichtung vorgebenden Steuergerät. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebssystem und einer Antriebsenergie übertragenden mit dem Antriebssystem verbundenen Brennstoffzellenvorrichtung.
  • Verfahren zum Betreiben von Brennstoffzellenvorrichtungen sowie Brennstoffzellenvorrichtungen und Kraftfahrzeuge mit Brennstoffzellenvorrichtungen sind allgemein bekannt. Um die Brennstoffzelle in einem optimalen Betriebszustand betreiben zu können, werden die Betriebsparameter abhängig von aktuellen Anforderungen an die Brennstoffzellenvorrichtung vorgegeben. Insbesondere anhand einer von der Brennstoffzellenvorrichtung abgefragten elektrischen Leistung werden die Betriebsparameter vorgegeben.
  • Allerdings ist es für den optimalen Gesamtbetrieb der Brennstoffzellenvorrichtung oftmals nicht ausreichend, lediglich aktuelle Anforderungen an die Brennstoffzellenvorrichtung für die Vorgabe der Betriebsparameter zu verwenden.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung mit einer Brennstoffzelle, eine Brennstoffzellenvorrichtung mit einer Brennstoffzelle, und ein Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzellenvorrichtung bereitzustellen, wobei der wenigstens eine Betriebsparameter im Hinblick auf über den aktuellen Betrieb hinausgehende Erfordernisse vorgegeben wird.
  • Für das eingangs genannte Verfahren ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Betriebsparameter in Abhängigkeit einer Standzeit der Brennstoffzellenvorrichtung vorgegeben wird. Die Aufgabe ist für die eingangs genannte Brennstoffzellenvorrichtung dadurch gelöst, dass das Steuergerät ausgebildet ist, den Betriebsparameter gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugeben. Für das eingangs genannte Kraftfahrzeug ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Brennstoffzellenvorrichtung eine erfindungsgemäße Brennstoffzellenvorrichtung ist.
  • Durch die Vorgabe des Betriebsparameters in Abhängigkeit von der Standzeit der Brennstoffzellenvorrichtung kann diese auch an die Standzeit betrieben werden, sodass die Brennstoffzellenvorrichtung nicht nur während des Betriebs, sondern auch gegen Ende oder gegen Anfang eines Betriebszyklusses optimal betreibbar ist.
  • Die erfindungsgemäße Lösung kann durch verschiedene, jeweils für sich vorteilhafte und, sofern nicht anders ausführt, beliebig miteinander kombinierbare Ausgestaltungen weiter verbessert werden. Auf diese Ausgestaltungsformen und die mit ihnen verbundenen Vorteile ist im Folgenden eingegangen.
  • So kann der Betriebsparameter ein Betriebsparameter für eine Wiederinbetriebnahme der Brennstoffzellenvorrichtung nach der Standzeit oder für eine Außerbetriebnahme der Brennstoffzellenvorrichtung vor der Standzeit sein. Umstände, die während der Standzeit herrschen, können bei der Vorgabe des wenigstens einen Betriebsparameters berücksichtigt werden, sodass bereits bei der Außerbetriebnahme und/oder bei der Wiederinbetriebnahme der Betriebsparameter für einen optimalen oder nahezu optimalen Betrieb der Brennstoffzelle vorgegeben werden kann.
  • Der Betriebsparameter kann so vorgegeben werden, dass vor oder bei der Außerbetriebnahme vermehrt Wasser aus der Brennstoffzelle ausgetragen wird, wenn dieses während der Standzeit in der Brennstoffzelle zu gefrieren droht. Zusätzlich zur Standzeit kann eine bei der Außerbetriebnahme herrschende und/oder während der Standzeit erwartete Außentemperatur bei der Vorgabe des Betriebsparameters berücksichtigt werden. Wird lediglich die Temperatur berücksichtigt, so kann es nämlich vorkommen, dass Wasser, das während einer kurzen Standzeit selbst bei Temperaturen unter 0°C nicht in der Brennstoffzelle zu gefrieren droht, aus der Brennstoffzelle ausgetragen wird, sodass die Brennstoffzelle während der Wiederinbetriebnahme eine zu geringe Feuchtigkeit aufweist. Eine Wiederinbetriebnahme mit einer zu geringen Feuchtigkeit kann jedoch zu einer Verkürzung der Lebensdauer der Brennstoffzelle führen. Ebenso kann in der Brennstoffzelle gefrierendes Wasser diese beschädigen. Durch die Berücksichtigung der zu erwartenden Standzeit zusätzlich zur Temperatur vor, während und/oder direkt nach der Standzeit und beispielsweise bei der Außerbetriebnahme der Brennstoffzellenvorrichtung kann die Brennstoffzellenvorrichtung optimal wieder in Betrieb genommen und vor Frostschäden geschützt werden.
  • Um die Standzeit zu ermitteln, kann diese zum Beispiel bei der Außerbetriebnahme vom Fahrer abgefragt werden, der die zu erwartende Standzeit eingibt. Alternativ oder zusätzlich kann die voraussichtliche Standzeit durch eine Recheneinrichtung abgeschätzt werden. Die Recheneinrichtung kann beispielsweise Teil eines Navigationsgerätes oder eines Steuergerätes des Kraftfahrzeugs sein. Wird das Kraftfahrzeug in der Nähe eines Ortes, an dem das Kraftfahrzeug für gewöhnlich längere Zeit, etwa mehrere Stunden, steht, beispielsweise in der Nähe des Wohnortes oder des Arbeitsplatzes des Fahrers, außer Betrieb genommen, so kann die Recheneinrichtung hieraus folgern, dass eine lange Standzeit bevorsteht. Fällt die Temperatur während der langen Standzeit unter den Gefrierpunkt, steigt die Wahrscheinlichkeit, dass in der Brennstoffzelle enthaltenes Wasser gefriert. Wird das Kraftfahrzeug jedoch entfernt von einem Ort, an dem das Kraftfahrzeug voraussichtlich länger steht, außer Betrieb genommen, so sinkt die Wahrscheinlichkeit, dass das Wasser trotz womöglich unter den Gefrierpunkt sinkender Temperaturen gefriert. Beispielsweise wird das Kraftfahrzeug an einer Tankstelle oder an einer Ampel nur kurz außer Betrieb genommen, sodass die Wahrscheinlichkeit, dass das Wasser gefriert, gering ist.
  • Der wenigstens eine Betriebsparameter kann eine Förderleistung von Temperierfluid durch die Brennstoffzelle, die Temperatur des Temperierfluids, eine Temperaturdifferenz über die Brennstoffzelle, ein Höhe eines durch die Brennstoffzelle geleiteten Betriebsmedienmassenstroms, und/oder eine Betriebsmediendruckdifferenz sein. Derartige Betriebsparameter können so gewählt werden, dass in der Brennstoffzelle enthaltenes Wasser, insbesondere Wasserdampf, sich an einer Stelle sammelt, an der das Wasser die Brennstoffzelle nicht beschädigt, falls es gefrieren sollte. Auch kann der wenigstens eine Betriebsparameter so gewählt werden, dass in der Brennstoffzelle enthaltenes Wasser, insbesondere Wasserdampf, aus der Brennstoffzelle heraus transportiert wird. Ferner kann das Wasser durch die Vorgabe des Betriebsparameters in Richtung auf die Kathode oder die Anode zu transportiert werden. Vorzugsweise wird die Gasdruckdifferenz oder die Temperaturdifferenz bei der Außerbetriebnahme der Brennstoffzellenvorrichtung so vorgegeben, dass sich das Wasser im Bereich der Kathode oder aus Sicht der Anode hinter der Kathode sammelt, um ein eisbedingtes Blockieren des Wasserstoffzuflusses zu Anode zu verhindern.
  • Des Weiteren kann der Betriebsparameter so vorgegeben werden, dass bei der Außerbetriebnahme kein zusätzliches Wasser aus der Brennstoffzelle ausgetragen wird, wenn die Standzeit voraussichtlich so kurz ist, dass das Wasser bei einer aktuell oder während der Standzeit herrschenden Umgebungstemperatur nicht gefriert.
  • Der Betriebsparameter kann eine bei und/oder zumindest direkt oder kurz nach der Außerbetriebnahme der Brennstoffzellenvorrichtung an der Brennstoffzelle anliegende Restbetriebsspannung sein, wobei die zulässige Restbetriebsspannung begrenzt und vorzugsweise eine Restbetriebsspannung von 0 V vorgegeben wird. Hierzu kann die Brennstoffzelle elektrisch entladen werden. Um die Brennstoffzelle elektrisch zu entladen, kann eine von der Brennstoffzelle während oder nach der Außerbetriebnahme bereitgestellte elektrische Leistung zu einer Kühlmittelpumpe geleitet werden, die mit der Leistung Kühlmittel durch die Brennstoffzelle fördern kann. Folglich kann zum Beispiel in der Brennstoffzelle enthaltener Wasserdampf besser kondensieren. Ein höherer Betriebsmedienmassenstrom trägt das Wasser, insbesondere den Wasserdampf und/oder kondensiertes Wasser, aus der Brennstoffzelle effektiv aus. Die bereitgestellte elektrische Leistung kann also zusätzlich oder alternativ und zumindest teilweise zur Erhöhung des Betriebsmassenstroms verwendet werden.
  • Infolge der Inbetriebnahme kann an der Brennstoffzelle eine Betriebsspannung anliegen. Steigt die Betriebsspannung zu stark an, kann Sauerstoff in Richtung auf die Anode zu diffundieren, wodurch die Lebensdauer der Brennstoffzelle sinken kann. Folglich kann der Betriebsparameter eine infolge der Inbetriebnahme an der Brennstoffzelle anliegende Betriebsspannung sein, wobei ein mögliches Maximum der Betriebsspannung begrenzt wird. Insbesondere bei geringer oder keiner Leistungsabfrage an die Brennstoffzelle kann die Betriebsspannung nämlich ansteigen, wenn die Betriebsmedien der Brennstoffzelle zugeführt sind. Die Betriebsspannung kann durch einen DC/DC-Wandler begrenzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Zufuhr der Betriebsmedien zur Brennstoffzelle angepasst und insbesondere verringert werden.
  • Das Steuergerät der Brennstoffzellenvorrichtung kann einen Dateneingang zum Empfang von die Standzeit repräsentierenden Daten aufweisen. Das Kraftfahrzeug kann eine Datenquelle aufweisen, die im Betrieb die Standzeit repräsentierende Daten bereitstellt und die Daten übertragend mit dem Steuergerät verbunden ist. Die Datenquelle kann einen Datenempfänger aufweisen, der im Betrieb aktuelle oder zu erwartende Umgebungstemperaturen empfängt. Der Datenempfänger kann Temperaturdaten über Funk und beispielsweise aus dem Internet erhalten. Ferner kann die Datenquelle Teil eines Navigationsgerätes des Kraftfahrzeugs sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Eingabeeinrichtung zur manuellen Eingabe der Standzeit vorgesehen sein, wobei die Eingabeeinrichtung die Datenquelle aufweisen oder eine weitere Datenquelle darstellen kann.
  • Alternativ oder zusätzlich zur Abhängigkeit von der Standzeit kann der wenigstens eine Betriebsparameter in Abhängigkeit einer Höhenlage, in der die Brennstoffzellenvorrichtung oder das Kraftfahrzeug außer Betrieb genommen oder wieder in Betrieb genommen werden kann, vorgegeben werden. Die Höhenlage kann sich während der Fahrt oder der Standzeit ändern. Beispielsweise wenn die Brennstoffzellenvorrichtung transportiert wird. Ist die Brennstoffzellenvorrichtung Teil eines Kraftfahrzeuges, kann dieses die Brennstoffzellenvorrichtung in eine andere Höhenlage transportieren, beispielsweise wenn es fährt. Auch wenn weder das Kraftfahrzeug noch die Brennstoffzellenvorrichtung in Betrieb sind, kann sich die Höhenlage nennenswert ändern, wenn das Kraftfahrzeug beispielsweise mit einem Autozug in die Alpen transportiert wird. Ferner kann alternativ oder zusätzlich der wenigstens eine Betriebsparameter in Abhängigkeit von einer gemessenen oder erwarteten Luftverschmutzung vorgegeben werden. Luftverschutzungsdaten können dabei von der Brennstoffzellenvorrichtung oder dem Kraftfahrzeug beispielsweise durch Messungen ermittelt oder von einer Datenquelle, etwa per Funk und zum Beispiel aus dem Internet, empfangen werden. Die Luftverschutzungsdaten können wie Daten zur Höhenlage auch während des Betriebs der Brennstoffzellenvorrichtung oder des Kraftfahrzeugs generiert oder empfangen werden und die Luftverschmutzung am Ort der Brennstoffzellenvorrichtung oder des Kraftfahrzeugs oder auf einer Route oder einer zu fahrenden Route des Kraftfahrzeuges repräsentieren. Der anhand der Höhenlage und/oder der Luftverschmutzung vorgegebene Betriebsparameter ist zum Beispiel die Feuchtigkeit der Brennstoffzelle.
  • Der Betriebsparameter kann dabei eine in einer Batterie der Brennstoffzellenvorrichtung oder des Kraftfahrzeugs zu speichernde Menge an Brennstoffzellenenergie sein, wobei die Menge an zu speichernder Energie mit der Höhenlage anwachsen kann. Ferner kann der wenigstens eine Betriebsparameter die in der Brennstoffzelle enthaltene Feuchte sein, wobei die gewünschte Feuchte mit zunehmender Höhenlage ansteigt. Ferner kann der wenigstens eine Betriebsparameter in Abhängigkeit von der auf der Höhenlage herrschenden Temperatur vorgegeben werden, sodass die zulässige in der Brennstoffzelle enthaltene Feuchtigkeit beispielsweise mit fallender Umgebungstemperatur auf der Höhenlage abnimmt.
  • Die Erfindung ist nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung,
  • 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Brennstoffzellenvorrichtung,
  • 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
  • Im Folgenden ist die Erfindung beispielhaft anhand von Ausführungsformen in 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.
  • Zunächst sind Struktur und Funktion eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel der 1 beschrieben.
  • 1 zeigt das Verfahren 1 schematisch als ein Flussdiagramm. Das Verfahren 1 startet mit einem ersten Verfahrensschritt 2. In einem folgenden Verfahrensschritt 3 wird bestimmt, ob die Brennstoffzellenvorrichtung in Betrieb ist. Wird die Brennstoffzellenvorrichtung aktuell betrieben, folgt auf den Verfahrensschritt 3 der Verfahrensschritt 4, in dem eine voraussichtliche Standzeit nach einer anstehenden Außerbetriebnahme eingegeben, ermittelt oder zumindest abgeschätzt wird. Anhand der eingegebenen, ermittelten oder abgeschätzten Standzeit wird im auf den Verfahrensschritt 4 folgenden Verfahrensschritt 5 abgeschätzt, ob in der Brennstoffzellenvorrichtung enthaltenes Wasser während der Standzeit gefrieren kann. Kann während der Standzeit Wasser in der Brennstoffzellenvorrichtung gefrieren, folgt auf den Verfahrensschritt 5 der Verfahrensschritt 6, in dem zumindest ein Betriebsparameter so vorgegeben wird, dass während der Standzeit wenig oder kein Wasser in der Brennstoffzellenvorrichtung und insbesondere in der Brennstoffzelle gefrieren kann. Alternativ kann der Betriebsparameter so vorgegeben werden, dass in der Brennstoffzelle oder der Brennstoffzellenvorrichtung enthaltenes Wasser an Orten, an denen ein Gefrieren des Wasser keine nennenswerten Schäden verursacht, gesammelt wird. Außerdem kann der Betriebsparameter so vorgegeben werden, dass in der Brennstoffzelle oder der Brennstoffzellenvorrichtung enthaltenes Wasser vermehrt ausgetragen wird.
  • Ist das Risiko, dass während der Standzeit Wasser in der Brennstoffzellenvorrichtung gefriert, gering, so folgt auf den Verfahrensschritt 5 der Verfahrensschritt 7. Im Verfahrensschritt 7 wird der Betriebsparameter so vorgegeben, dass bei der Außerbetriebnahme der Brennstoffzellenvorrichtung nicht vermehrt Wasser aus der Brennstoffzelle ausgetragen wird. Insbesondere kann der Betriebsparameter so vorgegeben werden, dass eine in der Brennstoffzelle bei einer Wiederinbetriebnahme existierende Feuchte in einem vorgegebenen Bereich liegt, der beispielsweise ein für die Wiederinbetriebnahme der Brennstoffzelle optimaler Bereich sein kann.
  • Auf jeden der Verfahrensschritte 6, 7 kann der Verfahrensschritt 8 folgen, in dem auf die Wiederinbetriebnahme der Brennstoffzellenvorrichtung gewartet wird.
  • Wird im Verfahrensschritt 3 festgestellt, dass die Brennstoffzellenvorrichtung nicht in Betrieb ist, kann sich an den Verfahrensschritt 3 der Verfahrensschritt 9 anschließen. Im Verfahrensschritt 9, der auch dem Verfahrensschritt 8 folgen kann, wird die Brennstoffzellenvorrichtung wieder in Betrieb genommen.
  • Im auf den Verfahrensschritt 9 folgenden Verfahrensschritt 10 wird die vor der Inbetriebnahme der Brennstoffzellenvorrichtung vergangene Standzeit ermittelt. Beispielsweise kann die vergangene Standzeit von der Brennstoffzellenvorrichtung ermittelt werden. Ist die Brennstoffzellenvorrichtung Teil eines Kraftfahrzeuges, kann eine andere Vorrichtung des Kraftfahrzeuges, zum Beispiel ein Steuergerät oder ein Navigationsgerät, die vergangene Standzeit ermitteln und an die Brennstoffzellenvorrichtung weitergeben.
  • Im auf den Verfahrensschritt 10 folgenden Verfahrensschritt 11 kann abgeschätzt werden, ob während der Standzeit der Brennstoffzellenvorrichtung Wasser in der Brennstoffzellenvorrichtung und insbesondere in der Brennstoffzelle gefroren sein kann. Kann während der Standzeit Wasser in der Brennstoffzellenvorrichtung gefroren sein, so kann auf den Verfahrensschritt 11 der Verfahrensschritt 12 folgen, in dem der Betriebsparameter beispielsweise so vorgegeben wird, dass eine von der Brennstoffzelle erzeugte Betriebsspannung begrenzt wird. Der Betriebsparameter Betriebsspannung kann dabei so lange begrenzt werden, bis die Temperatur der Brennstoffzelle ausreichend gestiegen ist, um das vermutlich in der Brennstoffzellenvorrichtung gefrorene Wasser zumindest teilweise oder sogar vollständig aufzutauen.
  • Ist die Wahrscheinlichkeit, dass während der Standzeit Wasser in der Brennstoffzellenvorrichtung gefroren ist, gering, so kann auf den Verfahrensschritt 11 der Verfahrensschritt 13 folgen, in dem der wenigstens eine Betriebsparameter für einen normalen Start der Brennstoffzellenvorrichtung vorgegeben wird. Beispielsweise kann die Betriebsspannung nicht oder weniger begrenzt werden.
  • Auf die Verfahrensschritte 12, 13 kann der Verfahrensschritt 14 folgen, in dem das Verfahren 1 endet. Im Verfahrensschritt 14 kann der Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung fortgesetzt werden. Zum Beispiel kann auf den Verfahrensschritt 14 der Verfahrensschritt 4 folgen.
  • Ist die Brennstoffzellenvorrichtung eine Brennstoffzellenvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, so kann das Kraftfahrzeug zusammen mit der Brennstoffzellenvorrichtung außer Betrieb und wieder in Betrieb genommen werden. Insbesondere kann die Brennstoffzellenvorrichtung infolge einer Wiederinbetriebnahme oder einer Außerbetriebnahme des Kraftfahrzeugs wieder in Betrieb oder außer Betrieb genommen werden.
  • 2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Brennstoffzellenvorrichtung. Die Brennstoffzellenvorrichtung 20 des Ausführungsbeispiels der 2 weist eine Brennstoffzelle 21 und ein Steuergerät 22 auf. Das Steuergerät 22 ist ausgebildet, Betriebsparameter der Brennstoffzellenvorrichtung 20 und insbesondere der Brennstoffzelle 21 vorzugeben. Insbesondere ist das Steuergerät 22 ausgebildet, wenigstens einen Betriebsparameter in Abhängigkeit von der Standzeit der Brennstoffzellenvorrichtung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugeben. Hierzu kann das Steuergerät 22 mittels einer Steuerleitung 23 Betriebsparameter übertragend mit der Brennstoffzelle 21 verbunden sein.
  • Falls die anstehende oder vergangene Standzeit nicht im Steuergerät 22 ermittelt wird, kann das Steuergerät 22 einen Dateneingang 24 aufweisen, an den ein für die Standzeit und optional für andere Parameter, etwa die aktuelle oder die während der Standzeit herrschende oder zu erwartende Mindesttemperatur, repräsentatives Datensignal anlegbar ist.
  • 3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit der Brennstoffzellenvorrichtung 20 des Ausführungsbeispiels der 2. Für Elemente, die in Funktion und/oder Aufbau Elementen des Ausführungsbeispiels der 2 entsprechen, sind dieselben Bezugszeichen verwendet. Der Kürze halber ist im Folgenden lediglich auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel der 2 eingegangen.
  • Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug 30 weist die Brennstoffzellenvorrichtung 20 auf, die beispielhaft in einem vorderen Bereich des Kraftfahrzeugs 30 angeordnet dargestellt ist. Alternativ kann die Brennstoffzellenvorrichtung 20 auch in einem hinteren Teil oder in einem mittleren Teil des Kraftfahrzeuges 30, beispielsweise unterhalb des Fahrgastraumes des Kraftfahrzeugs 30, angeordnet sein.
  • Zur Bereitstellung einer anstehenden und/oder vergangenen Standzeit sowie anderer Parameter, beispielsweise einer bei einer Außerbetriebnahme des Kraftfahrzeugs oder während der Standzeit des Kraftfahrzeugs womöglich herrschende Umgebungstemperatur, kann das Kraftfahrzeug 30 eine Datenquelle 31 aufweisen. Die Datenquelle 31 kann ein Steuergerät und/oder ein Navigationsgerät des Kraftfahrzeugs 30 sein. Die Datenquelle 31 kann ausgebildet sein, um vergangene, aktuelle oder voraussichtliche Umgebungstemperaturen zu bestimmen oder zu empfangen, beispielsweise durch eine kabellose Anbindung an das Internet.
  • Alternativ oder zusätzlich zur Datenquelle 31 kann das Kraftfahrzeug eine Datenquelle 32 aufweisen, über die ein Insasse des Kraftfahrzeugs 30 die vergangene oder voraussichtliche Standzeit und/oder während der Standzeit herrschende Temperaturen eingeben kann.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Verfahren
    2
    Start
    3
    Brennstoffzellenvorrichtung in Betrieb?
    4
    Standzeit ermitteln
    5
    kann während der Standzeit Wasser in der Brennstoffzellenvorrichtung gefrieren?
    6, 7
    Betriebsparameter vorgeben
    8
    auf Wiederinbetriebnahme warten
    9
    Brennstoffzellenvorrichtung wieder in Betrieb nehmen
    10
    vergangene Standzeit ermitteln
    11
    kann während der Standzeit Wasser in der Brennstoffzellenvorrichtung gefroren sein?
    12, 13
    Betriebsspannung begrenzen
    14
    Ende
    20
    Brennstoffzellenvorrichtung
    21
    Brennstoffzelle
    22
    Steuergerät
    23
    Steuerleitung
    24
    Dateneingang des Steuergerätes
    30
    Kraftfahrzeug
    31, 32
    Datenquelle

Claims (10)

  1. Verfahren (1) zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung (20) mit einer Brennstoffzelle (21), bei dem zumindest ein Betriebsparameter der Brennstoffzellenvorrichtung (20) vorgegeben wird (6, 7, 12, 13), dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter in Abhängigkeit einer Standzeit der Brennstoffzellenvorrichtung (20) vorgegeben wird.
  2. Verfahren (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter ein Betriebsparameter für eine Wiederinbetriebnahme der Brennstoffzellenvorrichtung (20) nach der Standzeit (12, 13) oder für eine Außerbetriebnahme der Brennstoffzellenvorrichtung (20) vor der Standzeit (6, 7) ist.
  3. Verfahren (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter so vorgegeben wird (6, 7), dass bei der Außerbetriebnahme vermehrt Wasser aus der Brennstoffzelle (21) ausgetragen wird, wenn dieses während der Standzeit in der Brennstoffzelle (21) zu gefrieren droht.
  4. Verfahren (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Betriebsparameter eine Förderleistung von Temperierfluid durch die Brennstoffzelle, die Temperatur des Temperierfluids, eine Temperaturdifferenz über der Brennstoffzelle, eine Höhe eines durch die Brennstoffzelle geleiteten Betriebsmedienmassenstroms, und/oder eine Betriebsmediendruckdifferenz ist.
  5. Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter so vorgegeben wird (7), dass bei der Außerbetriebnahme kein zusätzliches Wasser aus der Brennstoffzelle (21) ausgetragen wird, wenn während der Standzeit voraussichtlich in der Brennstoffzelle enthaltenes Wasser nicht gefriert.
  6. Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter eine infolge der Wiederinbetriebnahme der Brennstoffzelle (21) an dieser anliegende Betriebsspannung ist, wobei ein mögliches Maximum der Betriebsspannung begrenzt wird (12).
  7. Brennstoffzellenvorrichtung (20) mit einer Brennstoffzelle (21) und einem Betriebsparameter der Brennstoffzellenvorrichtung (20) vorgebenden Steuergerät (22), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (22) ausgebildet ist, den Betriebsparameter nach einem der Ansprüche 1 bis 6 vorzugeben.
  8. Brennstoffzellenvorrichtung (20) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (22) einen Dateneingang (24) zum Empfang von die Standzeit repräsentierenden Daten aufweist.
  9. Kraftfahrzeug (30) mit einem Antriebssystem und einer Antriebsenergie übertragend mit dem Antriebssystem verbundenen Brennstoffzellenvorrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzellenvorrichtung (20) eine Brennstoffzellenvorrichtung (20) nach Anspruch 7 oder 8 ist.
  10. Kraftfahrzeug (30) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Datenquelle (31, 32), die im Betrieb die Standzeit repräsentierende Daten bereitstellt und die Daten übertragend mit dem Steuergerät (22) verbunden ist.
DE102014215855.9A 2014-08-11 2014-08-11 Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung, Brennstoffzellenvorrichtung und Kraftfahrzeug mit Brennstoffzellenvorrichtung Withdrawn DE102014215855A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016206495A1 (de) * 2016-04-18 2017-10-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs
DE102020100600A1 (de) * 2020-01-14 2021-07-15 Audi Aktiengesellschaft Verfahren zum optimierten Betreiben eines Brennstoffzellensystems und Brennstoffzellensystem

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016009931A1 (de) * 2016-08-16 2018-02-22 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60300849T2 (de) * 2002-07-05 2005-11-03 Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama Brennstoffzellenanlage mit Einfrierschutz
DE102007044760A1 (de) * 2007-09-19 2009-04-09 Daimler Ag Verfahren und Steuereinheit zur automatischen Auswahl eines Betriebsmodus für ein Fahrzeug mit Brennstoffzellen
DE60320229T2 (de) * 2002-02-27 2009-04-09 Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama-shi Brennstoffzellensystem mit schutzvorrichtungen gegen einfrieren und zugehöriges betriebsverfahren

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112007002603B4 (de) * 2006-11-06 2020-01-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Brennstoffzellensystem
US9029034B2 (en) * 2011-02-18 2015-05-12 Altergy Systems Integrated recirculating fuel cell system
DE102011109588A1 (de) * 2011-08-05 2013-02-07 Daimler Ag Verfahren zum Abstellen eines Brennstoffzellensystems
DE102011114731A1 (de) * 2011-10-01 2013-04-04 Daimler Ag Verfahren zum Trocknen einer Brennstoffzelle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60320229T2 (de) * 2002-02-27 2009-04-09 Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama-shi Brennstoffzellensystem mit schutzvorrichtungen gegen einfrieren und zugehöriges betriebsverfahren
DE60300849T2 (de) * 2002-07-05 2005-11-03 Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama Brennstoffzellenanlage mit Einfrierschutz
DE102007044760A1 (de) * 2007-09-19 2009-04-09 Daimler Ag Verfahren und Steuereinheit zur automatischen Auswahl eines Betriebsmodus für ein Fahrzeug mit Brennstoffzellen

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016206495A1 (de) * 2016-04-18 2017-10-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs
DE102020100600A1 (de) * 2020-01-14 2021-07-15 Audi Aktiengesellschaft Verfahren zum optimierten Betreiben eines Brennstoffzellensystems und Brennstoffzellensystem

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