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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellen-Batterie-Hybridfahrzeugs nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
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Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist es bekannt, dass Brennstoffzellen in Brennstoffzellensystemen bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen, insbesondere bei Umgebungstemperaturen unterhalb des Gefrierpunkts, eine vergleichsweise lange Zeit für den Start benötigen. Nun ist es in der Praxis so, dass in Fahrzeugen mit Brennstoffzellensystemen häufig zusätzliche Batterien, sogenannte Traktionsbatterien, mit eingesetzt werden, um dynamische Spitzen abzupuffern, und um insbesondere beim Abbremsen des Fahrzeugs anfallende elektrische Energie zwischen zu speichern.
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Aus der gattungsgemäßen
EP 1 658 192 B1 ist ein Verfahren bekannt, bei welchem zum Antreiben eines Brennstoffzellenfahrzeugs nach dem Start des Fahrzeugs die Traktionsleistung zuerst aus einer Batterie entnommen wird, während die Brennstoffzelle gestartet wird. Dies ermöglicht es dem Nutzer des Fahrzeugs sofort – gegebenenfalls mit einer eingeschränkten Leistung – je nach Kapazität der Batterie, loszufahren, sodass er nicht auf die vollständige Erwärmung der Brennstoffzelle bei ihrem Startprozess warten muss. Der Nachteil besteht nun darin, dass der Kaltstart der Brennstoffzelle, insbesondere wenn er bei sehr tiefen Temperaturen erfolgt, die Brennstoffzelle immer auch bis zu einem gewissen Grade schädigt und sich somit nachteilig auf die Lebensdauer der Brennstoffzelle auswirkt.
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Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellen-Batterie-Hybridfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösung ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sieht es, wie auch der gattungsgemäße Stand der Technik, vor, dass beim Starten des Fahrzeugs die Traktionsleistung zuerst aus der Batterie entnommen wird. Zusätzlich ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass Leistung für einen elektrischen Heizer in einem Kühlkreislauf der Brennstoffzelle aus der Batterie entnommen wird. Die Batterie dient also nicht nur dem Vortrieb des Fahrzeugs unmittelbar nach dem Start, sondern erwärmt über den elektrischen Heizer auch das Kühlmedium im Kühlkreislauf der Brennstoffzelle. Die Brennstoffzelle wird also durch diesen Eintrag von Wärme in ihren Kühlkreislauf vorgewärmt. Eine Umwälzpumpe für das Kühlmedium kann dabei ebenfalls aus der Traktionsbatterie oder einer gegebenenfalls vorhandenen zusätzlichen Starterbatterie betrieben werden. Ohne dass die Brennstoffzelle gestartet wird, erfolgt also einerseits die Fortbewegung des Fahrzeugs und andererseits wird die Brennstoffzelle mit Leistung aus der Batterie erwärmt. Dies ist möglich, da die Entnahme von elektrischer Leistung aus der Batterie auch bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen erfolgen kann, ohne dass die Batterie hierdurch geschädigt wird. Zwar sinkt der Wirkungsgrad der Leistungsentnahme durch den hohen Innenwiderstand. Anders als es bei einem Laden der Batterie wäre, wirkt sich ein Entladen bei sehr niedriger Temperatur jedoch nicht negativ auf die Lebensdauer der Batterie aus. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht daher eine ideale Nutzung des Brennstoffzellen-Batterie-Hybrids bei maximaler Schonung sowohl der Batterie als auch der Brennstoffzelle.
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Da bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen typischerweise auch eine Erwärmung des Innenraums des Fahrzeugs von dem Nutzer bzw. Fahrer des Fahrzeugs schnellstmöglich gewünscht wird, kann die typischerweise in den Kühlkreislauf der Brennstoffzelle eingebundene Erwärmung des Innenraums über einen Innenraumwärmetauscher bei der erfindungsgemäßen Lösung ebenfalls sofort erfolgen, da Wärme in eben diesen Kühlkreislauf eingetragen wird. Somit kann sowohl die Brennstoffzelle als auch der Innenraum des Fahrzeugs erwärmt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Idee ist es dabei ferner vorgesehen, dass nach dem Erreichen einer vorgegebenen Starttemperatur der Brennstoffzelle elektrische Leistung der Brennstoffzelle für den elektrischen Heizer und elektrische Leistung der Batterie für den Antrieb des Fahrzeugs genutzt wird. Nach einer gewissen Zeit, und insbesondere nachdem eine vorgegebene Starttemperatur der Brennstoffzelle erreicht ist, kann diese gestartet werden, und zwar idealerweise so, dass der Start bei Temperaturen oberhalb des Gefrierpunkts oder bei nur sehr leicht unterhalb des Gefrierpunkts liegenden Temperaturen erfolgt. Ein solcher Start ist für die Brennstoffzelle im Vergleich zu einem Gefrierstart bei sehr tiefen Temperaturen vergleichsweise schonend, sodass in dieser Situation ein Start der Brennstoffzelle ohne eine starke Beeinträchtigung ihrer Lebensdauer möglich ist. Nachdem die Brennstoffzelle gestartet wird, liefert sie elektrische Energie für den elektrischen Heizer in ihrem Kühlkreislauf und erwärmt sich so weiter, ohne die für den Vortrieb des Fahrzeugs benötigte Leistung liefern zu müssen, was eine sehr starke elektrische Belastung der Brennstoffzelle zur Folge hätte. Eine solche würde sich ebenfalls negativ auf die Gesamtlebensdauer der Brennstoffzelle auswirken.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee ist es dann vorgesehen, dass nach dem Erreichen einer vorgegebenen Leistungsfähigkeit der Brennstoffzelle die elektrische Leistung der Brennstoffzelle für den Antrieb des Fahrzeugs und Abwärme der Brennstoffzelle zum Erwärmen der Batterie genutzt wird. Jetzt, nachdem die Brennstoffzelle ihre vorgegebene, insbesondere volle Leistungsfähigkeit erreicht hat, erfolgt der Betrieb des Fahrzeugs aus der Brennstoffzelle. Die dabei anfallende Abwärme wird genutzt, um die Batterie aufzuwärmen, welche jetzt ebenfalls noch elektrische Leistung für den Antrieb liefern kann oder zu diesem Zeitpunkt nicht weiter genutzt wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee ist es dabei ferner vorgesehen, dass erst nach dem Erreichen einer vorgegebenen Temperatur der Batterie in den Normalbetrieb gewechselt wird. Erst wenn die Batterie, insbesondere durch ihre Erwärmung über die Abwärme der Brennstoffzelle, ihre vorgegebene Betriebstemperatur erreicht hat, wird in den Normalbetrieb gewechselt. Der Normalbetrieb des Brennstoffzellen-Batterie-Hybridfahrzeugs sieht es dabei vor, dass die elektrische Leistung überwiegend aus der Brennstoffzelle stammt. Bei einer hohen Dynamik, beispielsweise einer starken Beschleunigung, kann zusätzlich elektrische Leistung aus der Batterie, ergänzend zur Leistung aus der Brennstoffzelle, eingesetzt werden, um die benötigte Leistung schnellstmöglich bereitzustellen. Im Normalbetrieb bei entsprechend temperierter Batterie wird außerdem die Batterie geladen, beispielsweise über Überschussleistung der Brennstoffzelle und insbesondere über Leistung, welche beim Abbremsen des Fahrzeugs und dem dabei erfolgenden generatorischen Betrieb des oder der Antriebsmotoren anfällt.
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Eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es nun außerdem vorsehen, dass die Batterie nach dem Abstellen des Fahrzeugs über eine externe Leistungszufuhr geladen wird. Eine solche externe Leistungszufuhr wird häufig auch unter dem Begriff „Plug-In” beschrieben. Ein solches Brennstoffzellen-Batterie-Hybridfahrzeug kann, wenn es abgestellt wird, über ein Ladegerät an eine externe Stromquelle, beispielsweise an das Stromnetz, angeschlossen werden. Die nach dem Abstellen typischerweise noch ausreichend warme Batterie lässt sich dann schonend mit kostengünstiger Energie aus dem Stromnetz aufladen und steht so beim nächsten Wiederstart wieder mit ihrer vollen Kapazität zur Verfügung. Eine solche Ausbildung des Brennstoffzellen-Batterie-Hybridfahrzeugs als Plug-In-Fahrzeug hat typischerweise eine große Kapazität der Batterie und ermöglicht so eine ideale Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens, da aufgrund der hohen Kapazität und der beim Wiederstart zumeist vollgeladenen Batterie problemlos ein unlimitiertes Fahren über einen ausreichend langen Zeitraum ergänzend zu einer Erwärmung des Kühlkreislaufs der Brennstoffzelle möglich ist.
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Im Falle, dass bei einer vorhandenen externen Leistungszufuhr die Startzeit bekannt ist, oder die Startzeit nach einer Vorgabe des Benutzers, beispielsweise dem Funkimpuls einer Fernsteuerung einige Zeit vor dem Start mitgeteilt wird, ist es in dieser Situation möglich, über die externe Leistungszufuhr gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens den elektrischen Heizer vor dem Start zu beheizen. Hierdurch wird eine Vorwärmung der Brennstoffzelle möglich, sodass der Ablauf des oben beschriebenen Verfahrens in einer kürzeren Zeit möglich ist und die Leistung der Brennstoffzelle sehr viel schneller bereit steht und dementsprechend indirekt über die dann ausreichend leistungsfähige Brennstoffzelle die Erwärmung der Batterie sehr viel früher und schneller erfolgen kann.
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Dabei ist es gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee vorgesehen, dass die Brennstoffzelle und die Batterie über einen gemeinsamen Kühlkreislauf thermisch bei Bedarf gekoppelt werden. Ein solcher gemeinsamer Kühlkreislauf von Brennstoffzelle und Batterie ist grundlegend aus dem Stand der Technik bekannt. Der Aufbau kann hier nun genutzt werden, um immer dann, wenn die Brennstoffzelle Leistung liefert und dabei Abwärme zur Verfügung stellt, die Batterie zu erwärmen oder wenn in der Batterie selbst zu viel Abwärme entsteht, diese unter Zuhilfenahme des Kühlkreislaufs der Brennstoffzelle entsprechend abzuführen.
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Neben einem solchen Kühlkreislauf, welcher im Wesentlichen gemeinsam ausgebildet ist und dasselbe Kühlmedium verwendet, kann es gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch vorgesehen sein, dass die Batterie und die Brennstoffzelle über getrennte durch einen Wärmetauscher und/oder eine Wärmepumpe koppelbare Kühlkreisläufe gekühlt werden. Solche Kühlkreisläufe, welche über einen Wärmetauscher oder eine Wärmepumpe bei Bedarf koppelbar sind, kühlen im Normalbetrieb die Brennstoffzelle und die Batterie unabhängig voneinander. Im Falle, dass in einer der Komponenten eine höhere Abwärme entsteht als dort durch einen Kühler „weggekühlt” werden kann, können die Kühlkreisläufe sich gegenseitig unterstützen. Außerdem können sie nun insbesondere zum Erwärmen der Batterie in der oben beschriebenen Ausführungsvariante des Verfahrens gekoppelt werden. Der Vorteil solcher eigenständiger Kühlkreisläufe, welche lediglich über einen Wärmetauscher und/oder eine Wärmepumpe miteinander gekoppelt sind, ermöglicht den Einsatz unterschiedlicher Kühlmedien. So kann beispielsweise die Batterie über einen Kältemittelkreislauf, beispielsweise den für eine Klimaanlage des Fahrzeugs ohnehin benötigten Kältemittelkreislauf gekühlt werden, während die Kühlung der Brennstoffzelle über einen herkömmlichen Kühlkreislauf mit einem flüssigen Kühlmedium, beispielsweise einem Wasser-Frostschutz-Gemisch, erfolgen kann.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich ferner aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur näher beschrieben ist.
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Die einzige beigefügte Figur zeigt dabei ein sehr stark schematisiert angedeutetes Fahrzeug mit Brennstoffzelle und Batterie, wobei der Schwerpunkt der Darstellung auf den Kühlkreisläufen der Komponenten liegt.
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In der Darstellung der Figur ist ein Fahrzeug 1, welches als Brennstoffzellen-Batterie-Hybridfahrzeug ausgebildet sein soll, näher dargestellt. Ein solches Fahrzeug ist grundlegend bekannt. Es erhält seine Energie im Wesentlichen aus einer in der Darstellung der Figur mit 2 bezeichneten Brennstoffzelle und verfügt außerdem über eine in der Darstellung der Figur mit 3 bezeichnete Batterie, welche in der Lage ist, elektrische Leistung zu speichern und zu einem späteren Zeitpunkt wieder freizugeben.
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Die Brennstoffzelle 2 ist dabei Teil eines in seiner Gesamtheit nur teilweise angedeuteten Brennstoffzellensystems, welches einem Fachmann jedoch geläufig ist. Die Brennstoffzelle 2 ist beispielsweise als Stapel von Einzelzellen in PEM-Technologie ausgeführt. Sie weist einen in der Darstellung der Figur mit 4 bezeichneten Kathodenraum sowie einen mit 5 bezeichneten Anodenraum auf. Dem Anodenraum 5 wird in nicht explizit dargestellter Art und Weise Wasserstoff zugeführt, welcher in der Brennstoffzelle 2 mit Luftsauerstoff in dem Kathodenraum 4 umgesetzt wird. Der Kathodenraum 4 wird dazu über eine Luftfördereinrichtung 6, welche zusammen mit einer elektrischen Maschine 7 und einer Abluftturbine 8 auf einer Welle angeordnet ist, mit Luft versorgt. Diese Luft strömt über einen Ladeluftkühler 9 sowie einen Befeuchter 10 in an sich bekannter Art und Weise in den Kathodenraum 4 der Brennstoffzelle 2. Die Brennstoffzelle 2 weist außerdem einen Wärmetauscher 11 zu ihrer Kühlung auf.
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Ein in seiner Gesamtheit mit 12 bezeichneter Kühlkreislauf der Brennstoffzelle 2 wird mit einem flüssigen Kühlmedium, beispielsweise einem Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel betrieben. Ausgehend von einer Kühlwasserpumpe 13 strömt das nachfolgend als Kühlwasser bezeichnete Gemisch durch den Wärmetauscher 11 der Brennstoffzelle und parallel hierzu durch den Ladeluftkühler 9. In diesem Zweig können weitere Komponenten zur Kühlung angeordnet sein. Dies ist durch zwei angedeutete mit 14 und 15 bezeichnete Wärmetauscher symbolisiert. Das Kühlwasser gelangt dann durch einen mit 16 bezeichneten Wärmetauscher, auf welchen später noch näher eingegangen wird. Es strömt dann, je nach Stellung eines mit 17 bezeichneten Ventils oder Thermostatventils, entweder durch einen Fahrzeugkühler 18, in welchem es abgekühlt wird, oder für den Fall, dass diese Abkühlung nicht notwendig ist, über eine Bypassleitung 19 um diesen Fahrzeugkühler 18 herum. Parallel dazu durchströmt es einen Zweig des Kühlkreislaufs 12, welcher einen elektrischen Heizer 20 sowie einen Innenraumwärmetauscher 21 aufweist. Dieser Aufbau ermöglicht es den Innenraum des Fahrzeugs 1 zu erwärmen und bei Bedarf über den elektrischen Heizer 20 das Kühlwasser in dem Kühlkreislauf 12 aufzuwärmen, beispielsweise zum Auftauen und/oder Starten der Brennstoffzelle 2, bei niedrigen oder sehr niedrigen Umgebungstemperaturen um das Fahrzeug 1.
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Die Batterie 3 befindet sich ihrerseits in einem mit 22 bezeichneten Kühlkreislauf. Auch hier strömt das Kühlmedium ausgehend von einer Kühlmedienpumpe 23 je nach Stellung eines Ventils 24 durch den Wärmetauscher 16 und die Batterie 3 bzw. durch weitere zu kühlende Komponenten, welche in der Darstellung mit 25 bezeichnet sind, und welche beispielsweise Komponenten der Leistungselektronik des Fahrzeugs 1 umfassen können. Das Kühlmedium gelangt dann wiederum zu einer Ventileinrichtung 26, welche analog zur Ventileinrichtung 17 auch als Thermostatventil ausgebildet sein kann. Je nach Ventilstellung und/oder Temperatur strömt das Kühlmedium dann entweder über einen Bypass 27 um einen Kühler 28 oder durch diesen Kühler 28. Parallel zu diesem Kühler kann außerdem ein mit 29 bezeichneter Verdampfer angeordnet sein, um das Kühlmedium in dem Kühlkreislauf 22 weiter abzukühlen.
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Durch die Stellung des Ventils 24 lässt sich nun auswählen, ob eine Kopplung der beiden Kühlkreisläufe 12, 22 über den Wärmetauscher 16 erfolgen soll oder nicht. Eine solche Kopplung ist insbesondere dann von Interesse, wenn Abwärme in der Brennstoffzelle 2 zum Erwärmen der Batterie 3 genutzt werden soll. Ist dies nicht der Fall, dann kann über die Ventileinrichtung 24 der Wärmeübertrag zwischen den Kühlkreisläufen 12, 22 ausgeschaltet werden, sodass jeder der Kühlkreisläufe die von ihm zu kühlenden Komponenten alleine kühlt. Anstelle des Wärmetauschers 16 kann hier auch eine Wärmepumpe eingesetzt werden. Deren prinzipielle Funktionsweise ist dem Fachmann bekannt. Sie kann ähnlich wie der Wärmetauscher zur Übertragung von Wärme aus dem einen Kühlkreislauf 12 in den anderen Kühlkreislauf 22 und umgekehrt eingesetzt werden.
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In der Darstellung der Figur ist außerdem ein mit 30 bezeichnetes Ladegerät optional angedeutet, welches insbesondere in Verbindung mit der Batterie 3 und dem elektrischen Heizer 20 steht. Dieses Ladegerät kann über eine angedeutete Leitung 31, beispielsweise ein Stromkabel, an einer mit 32 bezeichneten externen Leistungsquelle, beispielsweise einer Steckdose, angesteckt werden. Das Fahrzeug lässt sich, insbesondere wenn es an einem festen Parkort abgestellt ist, also mit dem elektrischen Stromnetz verbinden, sodass über das Ladegerät 30 beispielsweise die nach dem Abstellen des Fahrzeugs noch warme Batterie 3 jeweils vollgeladen werden kann. Dieser Aufbau ist dabei optional. Das Fahrzeug 1 kann also sowohl als Plug-In-Hybridfahrzeug als auch als reines Hybridfahrzeug (ohne Plug-In) ausgebildet sein.
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Das Fahrzeug 1 kann nun nach seinem Start im Rahmen der verfügbaren Leistung der Batterie 3, welche idealerweise vor dem Abstellen des Fahrzeugs 1 beispielsweise durch die Brennstoffzelle 2 und/oder durch ein Abbremsen des Fahrzeugs 1 oder, sofern vorhanden, auch über das Ladegerät 30 und den Stromanschluss an der externen Leistungsquelle 32 aufgeladen wurde, rein batterieelektrisch betrieben werden. Das Fahrzeug 1 startet seine Fahrt beispielsweise bei Umgebungstemperaturen deutlich unterhalb des Gefrierpunkts dann indem elektrische Leistung aus der Batterie 3 in einer ersten Betriebsphase für den elektrischen Antrieb des Fahrzeugs 1 genutzt wird. Gleichzeitig wird mit Leistung aus der Batterie 3 der elektrische Heizer 20 betrieben, sodass sich das Kühlwasser in dem Kühlkreislauf 12 erwärmt. Hierdurch kann einerseits die Brennstoffzelle 2 aufgetaut bzw. erwärmt werden und außerdem kann über den Innenraumwärmetauscher 21 Wärme für das Innere des Fahrzeugs 1 zur Verfügung gestellt werden, was in dieser Situation vom Nutzer des Fahrzeugs 1 meist gewünscht ist. Je nach Kapazität der Batterie 3, welche insbesondere bei der Ausbildung des Fahrzeugs 1 als Plug-In-Hybrid typischerweise vergleichsweise groß ist, kann mit der vollen oder annährend vollen Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs gefahren und gleichzeitig der Kühlkreislauf 12 erwärmt werden.
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Sobald der Kühlkreislauf 12 bzw. die Brennstoffzelle 2 eine ausreichend hohe Temperatur erreicht hat, um ohne eine Beeinträchtigung der Lebensdauer der Brennstoffzelle 2 einfach und effizient gestartet zu werden, erfolgt der Start der Brennstoffzelle 2. Diese hat in der Anfangsphase typischerweise noch eine vergleichsweise geringe Leistungsfähigkeit, sodass die Leistung für den Antrieb ganz oder zumindest zu einem großen Teil weiterhin aus der Batterie 3 kommt. Die Brennstoffzelle 2 liefert nun nach Möglichkeit ebenfalls einen Teil der Antriebsleistung für das Fahrzeug 1, insbesondere jedoch die Heizleistung für den elektrischen Heizer 20, um so durch die Wärme des Heizers 20 und gleichzeitig durch die elektrische Belastung weiter aufgeheizt zu werden.
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Nach einer gewissen Zeit hat die Brennstoffzelle 2 dann ihre Betriebstemperatur und ihre volle Leistungsfähigkeit erreicht. Wenn dies der Fall ist, wird der elektrische Strom für den Antrieb des Fahrzeugs 1 ganz oder zumindest zum größten Teil von der Brennstoffzelle 2 – direkt oder über die Batterie 3 – an den Fahrmotor geliefert. Die Batterie 3 selbst liefert weiterhin, wenn nötig, einen kleinen Teil dieses Stroms. Außerdem kann, sofern es beispielsweise für die weitere Heizung des Innenraums notwendig erscheint, elektrischer Strom an den elektrischen Heizer geliefert werden. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig und kann bedarfsabhängig eingestellt werden. Die entstehende Abwärme der Brennstoffzelle 2 wird nun dazu genutzt in dem Ausführungsbeispiel der Figur über den Wärmetauscher 16 und eine geeignete Stellung des Ventils 24 Wärme in den Kühlkreislauf 22 der Batterie 3 zu übertragen, sodass durch ein Umwälzen des Kühlmediums in diesem Kühlkreislauf durch die Batterie 3 einerseits und den Bypass 21 andererseits die Batterie 3 entsprechend aufgewärmt wird. Bisher wurde der Batterie 3 lediglich elektrische Leistung entnommen. Ein solches Entladen der Batterie 3 kann ohne eine nachhaltige Schädigung der Batterie 3 auch bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen erfolgen, auch wenn es dann einen etwas schlechteren Wirkungsgrad hat. Ein Laden der Batterie 3 würde bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen und Batterietemperaturen die Batterie 3 jedoch nachhaltig schädigen. Durch die Zufuhr von Abwärme der Brennstoffzelle 2 und bei Bedarf des elektrischen Heizers 20, welcher nun aus der Brennstoffzelle 2 und gegebenenfalls auch aus der Batterie 3 betrieben wird, kann die Batterie 3 nun auf ihre normale Betriebstemperatur aufgewärmt werden.
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Nachfolgend kann in den Normalbetrieb des Fahrzeugs 1 gewechselt werden, bei welchem elektrischer Strom von der Brennstoffzelle 2 sowohl für den Antrieb des Fahrzeugs 1 als auch bei Bedarf für die Batterie 3 geliefert wird. Die Batterie 3 kann ebenso bei Bedarf, beispielsweise zum Abdecken von dynamischen Leistungsspitzen, elektrische Leistung an den Antrieb des Fahrzeugs liefern und erhält beim Abbremsen des Fahrzeugs anfallende Rekuperationsenergie, welche sie speichert. Die Abwärme sowohl der Brennstoffzelle als auch der Batterie wird in diesem Normalbetrieb über den Fahrzeugkühler 18 bzw. den Kühler 28 und/oder den Verdampfer 29 weggekühlt.
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Das Verfahren eignet sich nun ideal für einen Aufbau, bei welchem die Brennstoffzelle lediglich als sogenannter Range Extender eingesetzt wird, also zum Nachladen der Batterie des primär mit Leistung aus der Batterie gefahrenen Elektrofahrzeugs. Sie kann jedoch auch für ein Fahrzeug verwendet werden, welches seine Leistung vorzugsweise aus der Brennstoffzelle erhält. Das Fahrzeug kann dabei, wie bereits erwähnt, als Plug-In-Fahrzeug oder als Fahrzeug ohne Plug-In ausgebildet sein.
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Für den Fall der Ausbildung des Fahrzeugs 1 als Plug-In-Fahrzeug kann es dabei vorgesehen sein, dass, wenn die Batterie 3 entsprechend kalt ist und dementsprechend nicht bzw. nicht mehr geladen werden sollte, der elektrische Heizer 20 mit Leistung aus der externen Leistungsquelle 32 für das Ladegerät 30 betrieben wird. Dies macht insbesondere dann Sinn, wenn eine Abfahrtszeit des Fahrzeugs 1, beispielsweise aus einer Programmierung bekannt ist, oder wenn sie dem Fahrzeug 1 eine gewisse Zeit vor dem Start, beispielsweise durch einen per Funk übertragenen Startvorbereitungsimpuls oder ähnliches, mitgeteilt wird. Über den elektrischen Heizer 20, welcher nun mit Leistung aus der externen Leistungsquelle 32, also typischerweise über das Stromnetz, betrieben wird, kann nun Wärme zur Verfügung gestellt werden, welche bei einer entsprechenden Schaltung der Ventileinrichtung 24 sowohl den Kühlkreislauf 12 und damit die Brennstoffzelle 2 als auch den Kühlkreislauf 22 und damit die Batterie 3 erwärmen kann. Zum eigentlichen Start wird dann entsprechend des oben genannten Verfahrens vorgegangen bzw. falls Batterie 3 und Brennstoffzelle 2 bereits ausreichend warm sind, kann das Fahrzeug 1 direkt im Normalbetrieb gestartet werden. Für den Fall, dass die Batterie 3 zu diesem Zeitpunkt noch warm ist, beispielsweise weil das Fahrzeug 1 nur kurzzeitig abgestellt war, oder weil eine entsprechend hohe Umgebungstemperatur vorliegt, dann kann in dieser Situation auch eine Ladung der Batterie 3 über die externe Leistungsquelle 32 erfolgen. Durch die in dieser Situation anfallende Abwärme im Bereich der Batterie 3 kann dann erneut bei einer Kopplung der Kühlkreisläufe 12, 22 über die entsprechende Stellung des Ventils 24 der Kühlkreislauf 12 der Brennstoffzelle 2 entsprechend vorgewärmt werden, sodass auch die Brennstoffzelle 2 vorgewärmt ist und so über einen entsprechend langen Zeitraum auf einer startfähigen Temperatur gehalten werden kann und/oder für den unmittelbar bevorstehenden erneuten Start bereit ist.
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Neben der Sendung eines Impulses vom Nutzer des Fahrzeugs 1 an das Fahrzeug 1, beispielsweise um diesem den bevorstehenden Start mitzuteilen, ist auch eine Kommunikation in der Gegenrichtung möglich. So kann das Fahrzeug 1 beispielsweise über Funk, ein Telekommunikationsnetz oder ähnliches den Fahrer über Zustände innerhalb des Fahrzeugs 1, insbesondere über eine abgeschlossene Startvorbereitung und die Möglichkeit, das Fahrzeug 1 jetzt zu starten, informieren. Ergänzend dazu können weitere Informationen wie beispielsweise der Ladezustand der Batterie 3, die Temperatur des Innenraums oder ähnliches über die Fernkommunikation zwischen dem Fahrzeug 1 und einem geeigneten Endgerät, beispielsweise einem eigens dafür ausgebildeten Gerät oder einer Anwendung (App) auf einem Smartphone zwischen dem Fahrzeug 1 und dem Benutzer des Fahrzeugs 1 ausgetauscht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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