DE102016217315A1 - Verfahren zum Regeln und/oder zum Steuern eines Brennstoffzellensystems - Google Patents

Verfahren zum Regeln und/oder zum Steuern eines Brennstoffzellensystems Download PDF

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Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zum Regeln und/oder zum Steuern eines Brennstoffzellensystems eines Kraftfahrzeugs. Das Verfahren umfasst die Schritte: – Erfassen und/oder Prognostizieren einer Temperatur, die während einer Phase der Nichtbenutzung des Kraftfahrzeugs am Brennstoffzellensystem vorherrscht; und – Öffnen und/oder zumindest zeitweises Offenhalten von Stapel-Absperrventilen 430, 440 und zeitgleiches Nichtbetreiben eines Oxidationsmittelförderers 410 eines Kathodensubsystems des Brennstoffzellensystems, wenn die Temperatur kleiner als ein Temperatur-Grenzwert ist.

Description

  • Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zum Regeln und/oder zum Steuern eines Brennstoffzellensystems. Bei einem Kaltstart eines Brennstoffzellensystems wird von dem Benutzer erwartet, das Brennstoffzellensystem schnell auf die Betriebstemperatur des Brennstoffzellensystems gebracht werden kann. Besonders ein Ausfrieren des Produktwassers in dem Brennstoffzellenstapel zum Systemstart kann hierbei verhindern werden. Hierzu sind i.d.R. vergleichsweise große Wärmeleistungen erforderlich. Vorbekannte Lösungen setzen hierzu während der Aufwärmphase des Brennstoffzellensystems Heizgeräte ein, die einhergehen können mit erhöhten Kosten, gesteigertem Gewicht und/oder erhöhtem Platzbedarf.
  • Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil der vorbekannten Lösungen zu verringern oder zu beheben. Es ist insbesondere eine Aufgabe der hier offenbarten Technologie, ein Brennstoffzellensystem mit einem vergleichsweise schnellen und sicherem Kaltstartverhalten bereitzustellen, welches bevorzugt vergleichsweise günstig, klein, leicht und/oder energieeffizient ist und darüber hinaus bevorzugt auch die durch den Kaltstart verursachte Brennstoffzellendegradation verringern kann. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
  • Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zum Regeln und/oder zum Steuern eines Brennstoffzellensystems eines Kraftfahrzeugs während einer Phase der Nichtbenutzung des Kraftfahrzeugs.
  • Das Brennstoffzellensystem ist also für mobile Anwendungen wie Kraftfahrzeuge gedacht, insbesondere zur Bereitstellung der Energie für mindestens eine Antriebsmaschine zur Fortbewegung des Kraftfahrzeugs. Die Brennstoffzelle umfasst eine Anode und eine Kathode, die durch einen ionenselektiven bzw. ionenpermeablen Separator getrennt sind. Die Anode wird mit Brennstoff versorgt. Bevorzugte Brennstoffe sind: Wasserstoff, niedrigmolekularer Alkohol, Biokraftstoffe, oder verflüssigtes Erdgas. Die Kathode wird mit Oxidationsmittel versorgt. Bevorzugte Oxidationsmittel sind bspw. Luft, Sauerstoff und Peroxide. Der ionenselektive Separator kann bspw. als Protonenaustauschmembran (proton exchange membrane, PEM) ausgebildet sein. Bevorzugt kommt eine kationenselektive Polymerelektrolytmembran zum Einsatz. Materialien für eine solche Membran sind beispielsweise: Nafion®, Flemion® und Aciplex®.
  • Ein Brennstoffzellensystem umfasst neben der mindestens einen Brennstoffzelle periphere Systemkomponenten (BOP-Komponenten), die beim Betrieb der mindestens einen Brennstoffzelle zum Einsatz kommen können. In der Regel sind mehrere Brennstoffzellen zu einem Brennstoffzellenstapel bzw. Stack zusammengefasst.
  • Das Brennstoffzellensystem umfasst ein Anodensubsystem, das von den brennstoffführenden Bauelementen des Brennstoffzellensystems ausgebildet wird. Ein Anodensubsystem kann mindestens einen Druckbehälter, mindestens einen Druckminderer, mindestens eine zum Anodeneinlass führende Anodenzuleitung, einen Anodenraum im Brennstoffzellenstapel, mindestens eine vom Anodenauslass wegführende Anodenabgasleitung, mindestens einen Wasserabscheider (= AWS), mindestens ein Anodenspülventil (= APV), mindestens ein aktive oder passive Brennstoff-Rezirkulationsförderer (= ARE bzw ARB) und/oder mindestens eine Rezirkulationsleitung sowie weitere Elemente aufweisen. Hauptaufgabe des Anodensubsystems ist die Heranführung und Verteilung von Brennstoff an die elektrochemisch aktiven Flächen des Anodenraums und die Abfuhr von Anodenabgas.
  • Das Brennstoffzellensystem umfasst ein Kathodensubsystem. Das Kathodensubsystem wird aus den oxidationsmittelführenden Bauelementen gebildet. Ein Kathodensubsystem kann mindestens einen Oxidationsmittelförderer, mindestens eine zum Kathodeneinlass führende Kathodenzuleitung, mindestens eine vom Kathodenauslass wegführende Kathodenabgasleitung, einen Kathodenraum im Brennstoffzellenstapel, Stapel-Absperrventile, sowie weitere Elemente aufweisen. Hauptaufgabe des Kathodensubsystems ist die Heranführung und Verteilung von Oxidationsmittel an die elektrochemisch aktiven Flächen des Kathodenraums und die Abfuhr von Oxidationsmittel.
  • Der Oxidationsmittelförderer (auch Fluidfördereinrichtung genannt) kann beispielsweise als Kompressor bzw. Verdichter ausgebildet sein, besonders bevorzugt als luftgelagerter Turbokompressor, Turboverdichter, bzw. Kreiselverdichter. Bevorzugt weist der Oxidationsmittelförderer einen Arbeits-Drehzahlbereich von ca. 15.000 U/min bis ca. 170.000 U/min, und besonders bevorzugt von ca. 25.000 U/min bis ca. 130.000 U/min auf. Der Oxidationsmittelförderer ist ausgebildet, das Oxidationsmittel in den Kathodenraum zu befördern.
  • Eine Phase der Benutzung des Kraftfahrzeugs ist eine Phase, in der ein Benutzer des Kraftfahrzeugs das Kraftfahrzeug (aktiv) nutzt. Mithin beispielsweise also der Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs durch den Benutzer oder (teil)autonom.
  • Eine Phase der Nichtbenutzung des Kraftfahrzeugs ist indes eine bzgl. der Fortbewegung inaktive Phase des Kraftfahrzeugs. Mit anderen Worten ist die Phase der Nichtbenutzung beispielsweise ein (längeres) Zeitintervall, während dessen das Kraftfahrzeug vom Benutzer aktiv keine (Fahr)Anweisung erhält, die das Betreiben der Brennstoffzelle bzw. des Kraftfahrzeuges erfordert. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn ein Kraftfahrzeug geparkt ist. In dieser Phase der Nichtbenutzung des Kraftfahrzeuges kann es jedoch zum Autarkbetrieb des Brennstoffzellensystems kommen, beispielsweise um
    • – durch gewisse Brennstoff-verbrauchende Funktionen des Kraftfahrzeugs irreversible Schäden an dem Brennstoffzellensystem zu vermeiden bzw. verringern (= Schutzfunktionen; z.B. Betrieb des Brennstoffzellensystems zur Umwandlung von Blow-Off Gas eines kryogenen Druckbehälters); und/oder
    • – Vorkonditionierung- bzw. Komfortfunktionen das Kraftfahrzeug auf die nächste Benutzung des Kraftfahrzeugs vorzubereiten (z.B. Klimatisierung des Fahrgastinnenraums; Aufladen des elektrischen Energiespeichers, etc.).
  • Das Verfahren umfasst den Schritt, wonach die Temperatur erfasst bzw. prognostiziert wird, die während der Phase der Nichtbenutzung des Kraftfahrzeugs am Brennstoffzellensystem vorherrscht. Dies kann eine an bzw. im Brennstoffzellensystem ermittelte Systemtemperatur oder für eine solche Systemtemperatur repräsentative Temperatur sein. Ferner kann die am Brennstoffzellensystem vorherrschende Temperatur auch die Umgebungstemperatur sein.
  • Die System- bzw. Umgebungstemperatur kann durch jedes beliebige Verfahren erfasst bzw. prognostiziert werden, ohne auf ein spezielles Verfahren beschränkt zu sein. In einer Ausgestaltung wird die System- bzw. Umgebungstemperatur gemessen und basierend auf den gemessenen Daten wird ein Temperaturwert prognostiziert. In einer Ausgestaltung wird basierend auf eine erfasste bzw. prognostizierte Umgebungstemperatur die Systemtemperatur bestimmt.
  • Die Umgebungstemperatur kann aber auch über eine (kabelgebunden oder bevorzugt kabellos kommunizierende) Informationsquelle bereitgestellt werden. Beispielsweise kann das Navigationssystem oder ein im Kraftfahrzeug verbautes Kommunikationsgerät die aktuelle bzw. prognostizierte Umgebungstemperatur bereitstellen. Ebenso kann vorgesehen sein, dass aus dem aktuellen Datum und dem Abstellort des Kraftfahrzeugs die aktuelle und/oder prognostizierte System- bzw. Umgebungstemperatur bestimmt wird.
  • Das hier offenbarte Verfahren umfasst den Schritt, wonach
    • – die Stapel-Absperrventile geöffnet bzw. zumindest zeitweise offen gehalten werden und
    • – zeitgleich der Oxidationsmittelförderer des Kathodensubsystems nicht betrieben wird;
    wenn die System- bzw. Umgebungstemperatur kleiner als ein (erster bzw. unterer) Temperatur-Grenzwert ist.
  • Die kathodenseitigen Stapel-Absperrventile sind Ventile, die den Brennstoffzellenstapel gegenüber den restlichen Komponenten des Kathodensubsystems gasdicht (bis auf Leckageströme) abschließen können. Die Stapel-Absperrventile dienen dazu, in einem hier später näher beschriebenen Zeitabschnitt während der Phase der Nichtbenutzung des Kraftfahrzeugs das Eindringen von Oxidationsmittel in den durch die Stapel-Absperrventile im Wesentlichen abgeschlossenen Kathodenraum K bis auf Leckageströme zu unterbinden.
  • Der Oxidationsmittelförderer des Kathodensubsystems wird in der Regel immer dann betrieben, wenn der Brennstoffzellenstapel elektrische Leistung bereitstellen soll. Ferner wird der Oxidationsmittelförderer betrieben, wenn kurz nach dem Abstellen des Kraftfahrzeugs Feuchtigkeit aus dem Brennstoffzellenstapel ausgetragen werden soll oder Restgase an Brennstoff vor dem Verlassen des Systems auf verdünnt werden sollen. Gemäß der hier offenbarten Technologie soll auch ein kurzzeitiger Leerlaufbetrieb des Oxidationsmittelförderers zum Betrieb des Oxidationsmittelförderers zählen. Bevorzugt werden die Stapel-Absperrventile mindestens 1 Minuten, 5 Minuten, 10 Minuten, 20 Minuten, mehrere Stunden oder mehrere Tage offen gehalten. Mit anderen Worten sollen die Stapel-Absperrventile während einer Phase der Nichtbenutzung des Kraftfahrzeugs auch geöffnet bzw. zumindest zeitweise offengehalten werden, wenn das Brennstoffzellensystem keine elektrische Energie für einen elektrischen Energiespeicher und/oder einen elektrischen Verbraucher des Kraftfahrzeugs bereitstellt. Wiederum anders ausgedrückt ist das hier offenbarte Brennstoffzellensystem eingerichtet während der Phase des Nichtbetriebs des Kraftfahrzeugs auch außerhalb von Phasen des Autarkbetriebs des Brennstoffzellensystems die Stapel-Absperrventile zu öffnen.
  • Die hier offenbarte Technologie ist vorteilhaft eingerichtet, während der Phase der Nichtbenutzung des Kraftfahrzeugs im Kathodenraum K durch die Umsetzung von Brennstoff und Oxidationsmittel Wärme zu erzeugen, ohne dabei auf den elektrischen Hochvoltspeicher (z.B. Hochvolt-Batterie oder Superkondensatoren (engl. Supercapacitors, kurz Supercaps oder SC)) angewiesen zu sein. Dies ist möglich, da der Oxidationsmittelförderer zur Erzeugung der Reaktionswärme nicht betrieben werden muss. Ein solches System ist besonders verlässlich, da der Hochvoltspeicher insbesondere im Winter auch entladen sein könnte. Überdies kann der elektrische Energiespeicher bei kalten Temperaturen einen schlechteren Wirkungsgrad und somit eine geringere Energiekapazität aufweisen (höherer Eigen-Verbrauch).
  • Der (erste bzw. untere) Temperatur-Grenzwert ist dabei die Temperatur, unterhalb derer es prinzipiell zu Schäden am Brennstoffzellensystem durch einfrierendes bzw. eingefrorenes Produktwasser kommen könnte, sofern keine geeigneten Gegenmaßnahmen getroffen werden. Beispielsweise kann der Temperaturwert 0°C, 2°C oder 5°C betragen. Vorteilhaft kann somit ferner die Kaltstartzeit verkürzt werden.
  • Gemäß der hier offenbarten Technologie können die Stapel-Absperrventile während der Phase der Nichtbenutzung geschlossen sein, wenn die Temperatur größer als der (untere bzw. erste) Temperatur-Grenzwert ist und der Oxidationsmittelförderer nicht betrieben wird. Besteht also nicht die Gefahr, dass Produktwasser im Brennstoffzellenstapel gefriert, so kann in einer bevorzugten Ausgestaltung während der Nichtbenutzung des Kraftfahrzeugs die Zufuhr von Oxidationsmittel in den Kathodenraum K unterbunden werden. Die geschlossenen Stapel-Absperrventile während der Nichtbenutzung können dabei helfen, beim folgenden Systemstart Wasserstoff-Sauerstoff Fronten im Brennstoffzellenstapel zu vermeiden, die gegebenenfalls eine Degradation des Brennstoffzellenstapels mit sich bringen könnten.
  • Selbstverständlich können die Stapel-Absperrventile geöffnet sein, wenn der Oxidationsmittelförderer betrieben wird.
  • Falls die Stapeltemperatur größer als ein Oberer (bzw. zweiter) Temperaturgrenzwert ist, werden bzw. bleiben die Stapel-Absperrventile während des Nichtbetriebs des Oxidationsmittelförderers bevorzugt nicht geöffnet. Mit anderen Worten wird während der Nichtbenutzung des Kraftfahrzeugs im Kathodenraum nur Wärme produziert, falls das Brennstoffzellensystem bzw. der Brennstoffzellenstapel eine gewisse Temperatur nicht schon überschritten hat. Diese Maßnahme dient dazu, den Brennstoffverbrauch des Brennstoffzellensystems zu reduzieren.
  • Gemäß der hier offenbarten Technologie wird dem Anodenraum des Brennstoffzellensystems während der Phase der Nichtbenutzung des Kraftfahrzeugs Brennstoff bereitgestellt, insbesondere wenn gleichzeitig die Stapel-Absperrventile des Kathodensubsystems geöffnet sind bzw. werden. Vorteilhaft kann somit dem Kathodenraum der Brennstoff zugeführt werden, da der Brennstoff durch den ionenselektiven Separator in den Kathodenraum gelangt, um dort unter Wärmefreisetzung mit dem Oxidationsmittel zu reagieren. In einer weiteren Ausgestaltung kann dem Kathodenraum K über eine Brennstoffzuleitung Brennstoff aus dem Anodensubsystem zugeführt werden. Der Brennstoff kann beispielsweise stromab und/oder stromauf vom Brennstoffzellenstapel zwischen den Brennstoffzellenstapel und den kathodenseitigen Stapel-Absperrventilen eingebracht werden.
  • Gemäß dem hier offenbarten Verfahren kann die Menge an Brennstoff und Oxidationsmittel, die im Kathodenraum während der Phase der Nichtbenutzung des Kraftfahrzeugs miteinander reagieren, so gewählt sein, dass die bei dieser Reaktion entstehende Reaktionswärme die Wärmeverluste des Brennstoffzellenstapels zumindest kompensiert. Mit anderen Worten werden dem Kathodenraum die Medien so zugeführt, dass die dort stattfindende Reaktion ausreichend Wärme produziert, um ein Einfrieren des Brennstoffzellenstapels zu verhindern.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie kann der Brennstoff aus einem Brennstoff-Zwischenspeicher bereitgestellt werden. Der Brennstoff-Zwischenspeicher kann im Anodensubsystem stromab von mindestens einem Druckminderer angeordnet sein. In einer ferner bevorzugten Ausgestaltung ist der Brennstoff-Zwischenspeicher im Mitteldruckbereich des Anodensubsystems (also zwischen zwei Druckminderern) angeordnet.
  • Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie Maßnahmen zur Verbesserung des Kaltstartverhaltens. Die Grundidee ist dabei, das Brennstoffzellensystem, insbesondere den Brennstoffzellenstapel auf einer Temperatur zu halten, die eine Beschädigung durch Eisbildung verhindert. Vorteilhaft kann hierzu eine Wärmeisolierung um den Brennstoffzellenstapel vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann in Abhängigkeit von der Temperatur und/oder der oberen bzw. zweiten Temperatur die Versorgung von Wasserstoff aus dem Versorgungstank in den Brennstoffzellenstapel erfolgen. Ebenso können die Abschlussventile (= Druckhalteventile) auf der Luftversorgungsseite (= Kathodensubsystem) geöffnet werden, so dass Luft in den Stapel strömen kann. Die Diffusion von Wasserstoff durch die Zellmembran auf die Luftversorgungsseite und die katalytische Beschichtung der Zellmembranen ermöglichen die Umsetzung von Wasserstoff und Sauersoff. Das Brennstoffzellensystem und die Medienversorgung der Luftversorgungsseite mit Luft und Wasserstoff können dabei so gestaltet sein, dass die Reaktionswärme aus dieser Umsetzung den Wärmeverlust vom Brennstoffzellenstapel an die Umgebung ausgleicht. Das Brennstoffzellensystem kann insbesondere derart gestaltet und geregelt sein, dass durch die Umsetzung der Medien auf der Luftversorgungsseite somit die Temperatur im Brennstoffzellenstapel gehalten werden kann. Vorteilhaft kann somit ein Neustart des Brennstoffzellenantriebs jederzeit sofort erfolgen. Auch eine separate Luftversorgung über einen Niedervolt-Lüfter ist möglich, um die Sauerstoffversorgung und das Austragen an Produktwasser sicher zu stellen. Da das Brennstoffzellensystem warmgehalten wird, ist eine gesonderte Enteisungsprozedur des Systems nicht erforderlich. Die Wartezeit zwischen Systemstart und Fahrzeugbetrieb bei kalten Bedingungen wird zumindest verringert. Auch kann vermutlich die Lebensdauer des Brennstoffzellensystems gesteigert werden.
  • Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung des hier offenbarten Brennstoffzellensystems, und
  • 2 ein schematisches Ablaufdiagramm des hier offenbarten Verfahrens.
  • Das Brennstoffzellensystem der 1 umfasst einen Brennstoffzellenstapel 300 mit einem Anodenraum A und einem Kathodenraum K. Im rechten Bereich der 1 ist das Anodensubsystem gezeigt. Im linken Bereich der 1 ist das Kathodensubsystem gezeigt. Vereinfachend weggelassen worden ist der Kühlkreislauf. Aus dem hier nicht dargestellten mindestens einen Druckbehälter des Druckbehältersystems wird Brennstoff, hier Wasserstoff (H2), bereitgestellt, welcher über einen Druckminderer 211 und über einer Anodenzuleitung dem Anodenraum A des Brennstoffzellenstapels 300 zugeführt wird. Stromab des Anodenraums A ist das Anodenspülventil 232 angeordnet. Über den Rezirkulationförderer 236 und dem Ejektor 234 wird hier der Brennstoff rezirkuliert. Über das Ventil 238 und der Anodenspülleitung 239 wird das Anodenabgas aus dem Anodensubsystem ausgetragen. Der Oxidationsmittelförderer 410 saugt Oxidationsmittel, hier Luft, an und verdichtet dieses. Dabei erwärmt sich in der Regel das Oxidationsmittel. Im normalen Betrieb des Brennstoffzellensystems nach der Aufwärmphase muss zumindest im oberen Lastbereich das Oxidationsmittel durch einen Wärmetauscher bzw. Ladeluftkühler 420 wieder gekühlt werden, bevor das Oxidationsmittel über die Kathodenzuleitung 415 in den Kathodenraum K einströmt. Nach der elektrochemischen Reaktion im Brennstoffzellenstapel 300 verlässt das Kathodenabgas den Brennstoffzellenstapel 300 durch die Kathodenabgasleitung 416. Der Brennstoffzellen-Bypass 452 verbindet die Kathodenzuleitung 415 mit der Kathodenabgasleitung 416 und überbrückt somit den Brennstoffzellenstapel 300. die beiden Stapel-Absperrventile 430, 440 sind ausgebildet, den Kathodenraum im wesentlichen Oxidationsmittel sticht von den restlichen Komponenten des Kathodensubsystems abzusperren. Die Stapel-Absperrventile 430, 440 können mit in den Brennstoffzellenstapel integriert sein. Alternativ oder zusätzlich können die Stapel-Absperrventil 430, 440 auch in der Kathodenzuleitung 415 und in der Kathodenabgasleitung 416 vorgesehen sein, bevorzugt unmittelbar angrenzend an den Brennstoffzellenstapel 300.
  • Die 2 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm der hier offenbarten Technologie. Das Verfahren beginnt mit dem Start (S100). Im Schritt S200 kann überprüft werden, ob das Kraftfahrzeug derzeit vom Benutzer aktiv benutzt wird. Mit anderen Worten kann überprüft werden, ob eine Benutzung oder Nichtbenutzung vorliegt. Liegt eine Benutzung vor, weil beispielsweise der Benutzer mit dem Auto gerade fährt, so endet hier die Prozedur bzw. die Prozedur kann direkt wieder mit Schritt S100 erneut gestartet werden. Wird indes im Schritt S300 festgestellt, dass das Kraftfahrzeug sich derzeit in einer Phase der Nichtbenutzung befindet, so kann im Schritt S300 überprüft werden, ob ein Autarkbetrieb vorliegt. Liegt Autarkbetrieb vor (z.B. Batterie wird aufgeladen), so werden bzw. bleiben hier die Stapel-Absperrventile geöffnet und der Oxidationsmittelförderer 410 wird weiterhin betrieben (vgl. Schritt 610). Die Prozedur kann dann beispielsweise wieder mit Schritt S200 fortgesetzt werden. Wird indes im Schritt S300 kein Autarkbetrieb festgestellt, so kann im Schritt S400 die Temperatur Tu erfasst bzw. prognostiziert werden. Wird im Schritt S500 festgestellt, dass die Temperatur Tu nicht kleiner ist als der Temperatur-Grenzwert, so können die Stapel-Absperrventil 430, 440 geschlossen werden bzw. bleiben. Ferner wird hier der Oxidationsmittelförderer 410 nicht betrieben (vgl. Schritt S620). Wird indes festgestellt, dass die Temperatur kleiner ist als der Temperatur-Grenzwert (z.B. 5 °C), so können im Schritt S630 die Stapel-Absperrventile 430, 440 geöffnet werden bzw. bleiben. Nach dem Schritt S620 bzw. es 630 kann das Verfahren mit dem Schritt S200 fortgesetzt werden. Das hier dargestellte Verfahren kann aber ebenso auch vereinfacht werden. Beispielsweise kann auf die Abfrage S550 und/oder S300 auch verzichtet werden. Ferner können die hier dargestellten Prozessschritte auch in einer anderen Reihenfolge stattfinden.
  • Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 211
    Druckminderer
    215
    Anodenzuleitung
    216
    Anodenabgasleitung
    232
    Anodenspülventil
    234
    Ejektor
    236
    Rezirkulationsförderer
    238
    Ablassventil
    239
    Anodenspülleitung
    300
    Brennstoffzellenstapel
    410
    Oxidationsmittelförderer
    415
    Kathodenzuleitung
    420
    Wärmetauscher
    430
    Stapel-Druckhalteventil in Zuleitung
    440
    Stapel-Druckhalteventil im Abgas
    416
    Kathodenabgasleitung
    452
    Brennstoffzellen-Bypass
    460
    Bypass-Ventil
    A
    Anodenraum
    K
    Kathodenraum

Claims (7)

  1. Verfahren zum Regeln und/oder Steuern eines Brennstoffzellensystems eines Kraftfahrzeugs, umfassend die Schritte: – Erfassen und/oder Prognostizieren einer Temperatur, die während einer Phase der Nichtbenutzung des Kraftfahrzeugs am Brennstoffzellensystem vorherrscht; und – wenn die Temperatur kleiner als ein Temperatur-Grenzwert ist: Öffnen und/oder zumindest zeitweises Offenhalten von Stapel-Absperrventilen (430, 440) und zeitgleiches Nichtbetreiben eine Oxidationsmittelförderers (410) eines Kathodensubsystems des Brennstoffzellensystems.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Stapel-Absperrventile (430, 440) geschlossen sind, wenn die Temperatur größer als der Temperatur-Grenzwert ist und der Oxidationsmittelförderer (410) nicht betrieben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Stapel-Absperrventile (430, 440) geöffnet sind, wenn der Oxidationsmittelförderer (410) betrieben wird.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Stapel-Absperrventile (430, 440) während des Nichtbetriebs des Oxidationsmittelförderers (410) nicht geöffnet werden und/oder bleiben, wenn die Temperatur größer als ein oberer Temperaturgrenzwert ist.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei einem Anodenraum (A) des Brennstoffzellensystems während der Phase der Nichtbenutzung des Kraftfahrzeuges Brennstoff bereitgestellt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Menge an Brennstoff und Oxidationsmittel, die im Kathodenraum (K) während der Phase der Nichtbenutzung miteinander reagieren, so gewählt ist, dass die bei dieser Reaktion entstehende Reaktionswärme die Wärmeverluste des Brennstoffzellenstapels zumindest kompensiert.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Brennstoff aus einem Brennstoff-Zwischenspeicher bereitgestellt wird, der in einem Anodensubsystem stromab von einem Druckminderer (211) angeordnet ist.
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