DE102017211222A1

DE102017211222A1 - Method for operating a motor vehicle and motor vehicle

Info

Publication number: DE102017211222A1
Application number: DE102017211222.0A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Thyroff
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2019-01-03

Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betrieb des Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug umfasst: i) mindestens einen Brennstoffzelle, die elektrische Energie dem Kraftfahrzeug bereitstellt; ii) mindestens einen Spannungswandler; iii) mindestens eine Energiespeichereinrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie; iv) mindestens einen Ladeanschluss; und v) mindestens einen elektrischen Verbraucher. Die Brennstoffzelle und der Ladeanschluss sind Komponenten von einem primären Stromkreis. Die Energiespeichereinrichtung und der elektrische Verbraucher sind Komponenten von einem sekundären Stromkreis sind Der Spannungswandler wandelt die Spannung zwischen den primären Stromkreis und sekundären Stromkreis.

The technology disclosed herein relates to a motor vehicle and a method of operating the motor vehicle. The motor vehicle comprises: i) at least one fuel cell that provides electrical energy to the motor vehicle; ii) at least one voltage transformer; iii) at least one energy storage device for storing electrical energy; iv) at least one charging port; and v) at least one electrical load. The fuel cell and the charging port are components of a primary circuit. The energy storage device and the electrical load are components of a secondary circuit The voltage converter converts the voltage between the primary circuit and secondary circuit.

Description

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges sowie ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein brennstoffzellenbetriebenes Kraftfahrzeug. Die Hochspannungsnetz-Architektur eines vorbekannten Brennstoffzellenfahrzeugs (FCEV) mit einer Hochspannungsbatterie ist in der 1 gezeigt. Das FCEV verfügt über zwei unterschiedliche Gleichspannungswandler (DC/DC-Wandler).The technology disclosed here relates to a method for operating a motor vehicle and a motor vehicle, in particular a motor vehicle powered by a fuel cell. The high voltage network architecture of a prior art fuel cell vehicle (FCEV) with a high voltage battery is disclosed in U.S.P. 1 shown. The FCEV has two different DC-DC converters (DC / DC converters).

Ein erster DC/DC-Wandler 200' dient zum Anpassen der Spannungslage 210' des Brennstoffzellensystems auf die Spannungslage 220' auf der Antriebsseite. Hierdurch kann das Laden bzw. Entladen der Hochvolt-Antriebsbatterie 300' während der Fahrt beeinflusst und damit der Gesamtwirkungsgrad des Systems optimiert werden (= Fahrfunktion).A first DC / DC converter 200 ' is used to adjust the voltage level 210 ' of the fuel cell system to the voltage level 220 ' on the drive side. This allows the charging or discharging of the high-voltage drive battery 300 ' influenced while driving and thus the overall efficiency of the system can be optimized (= driving function).

Ein zweiter DC/DC-Wandler ist in das Ladegerät 410' integriert, dass über separate Schütze direkt an die Hochvolt-Antriebsbatterie 300' bzw. an die Sekundärseite 220' (=Hochvoltantriebsbus) vom Ladegerät 410' angeschlossen ist. Dieses Ladegerät 410' wird nur verwendet, während des Aufladens der Antriebsbatterie beim Parken des Fahrzeugs an einer Ladesäule (= Ladefunktion).A second DC / DC converter is in the charger 410 ' Integrates that via separate contactors directly to the high voltage drive battery 300 ' or to the secondary side 220 ' (= High voltage drive bus) from the charger 410 ' connected. This charger 410 ' is only used while charging the traction battery when parking the vehicle on a charging station (= charging function).

Ein solcher Aufbau ist vergleichsweise komplex, bauraum- und/oder kostenintensiv. Viele Bauteile steigern ferner das Ausfallrisiko und die Lagerhaltung im After-Sales Service.Such a construction is comparatively complex, space-consuming and / or cost-intensive. Many components also increase the risk of failure and warehousing in after-sales service.

Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil von einer vorbekannten Lösung zu verringern oder zu beheben oder eine alternative Lösung vorzuschlagen. Es ist insbesondere eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, eine alternative Fahrzeugarchitektur bereitzustellen, bei der bevorzugt die Fahrfunktion und die Ladefunktion einfacher realisiert ist, zweckmäßig mit weniger Bauteilen und/oder mit geringerem Platzbedarf bzw. geringeren Kosten. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.It is a preferred object of the technology disclosed herein to reduce or eliminate at least one disadvantage of a previously known solution or to suggest an alternative solution. In particular, it is a preferred object of the technology disclosed here to provide an alternative vehicle architecture in which the driving function and the charging function are preferably realized more simply, with fewer components and / or with less space or lower costs. Other preferred objects may result from the beneficial effects of the technology disclosed herein. The object (s) is / are solved by the subject matter of the independent claims. The dependent claims are preferred embodiments.

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem Brennstoffzellensystem mit mindestens einer Brennstoffzelle. Das Brennstoffzellensystem ist beispielsweise für mobile Anwendungen wie Kraftfahrzeuge (z.B. Personenkraftwagen, Krafträder, Nutzfahrzeuge) gedacht, insbesondere zur Bereitstellung der Energie für mindestens eine Antriebsmaschine zur Fortbewegung des Kraftfahrzeugs. In ihrer einfachsten Form ist eine Brennstoffzelle ein elektrochemischer Energiewandler, der Brennstoff (z.B. Wasserstoff) und Oxidationsmittel (z.B. Luft, Sauerstoff und Peroxide) in Reaktionsprodukte umwandelt und dabei Elektrizität und Wärme produziert. Eine Vielzahl an Brennstoffzellen wird zweckmäßig zu einem Brennstoffzellenstapel zusammengefasst. Die dort generierte Spannung wird in der Regel über sogenannte Stromabnehmer bereitgestellt. Die Spannung entspricht im Wesentlichen der primären Spannung vom hier offenbarten Spannungswandler.The technology disclosed herein relates to a motor vehicle having at least one fuel cell system with at least one fuel cell. The fuel cell system is intended, for example, for mobile applications such as motor vehicles (for example passenger cars, motorcycles, commercial vehicles), in particular for providing the energy for at least one drive machine for locomotion of the motor vehicle. In its simplest form, a fuel cell is an electrochemical energy converter that converts fuel (e.g., hydrogen) and oxidants (e.g., air, oxygen, and peroxides) into reaction products, thereby producing electricity and heat. A large number of fuel cells is expediently combined to form a fuel cell stack. The voltage generated there is usually provided by so-called pantographs. The voltage is substantially equal to the primary voltage of the voltage converter disclosed herein.

Das Brennstoffzellensystem kann einen Spannungswandler umfassen. Der Spannungswandler ist eingerichtet, eine primäre Spannung in eine sekundäre Spannung zu wandeln (z.B. bzgl. Spannungsart (AC oder DC), Spannungslevel, Frequenz). Der Spannungswandler kann beispielsweise ein Gleichspannungswandler (DC/DC-Wandler), ein Wechselrichter (AC/DC-Wandler oder DC/AC-Wandler) oder ein Umrichter (AC/AC-Wandler) sein. Ein solcher Spannungswandler wird auch als Stromrichter bezeichnet. Nachstehend wird vereinfachend der Begriff „Spannungswandler“ anstatt „Stromrichter“ verwendet.The fuel cell system may include a voltage converter. The voltage converter is arranged to convert a primary voltage to a secondary voltage (e.g., voltage type (AC or DC), voltage level, frequency). The voltage converter can be, for example, a DC / DC converter, an inverter (AC / DC converter or DC / AC converter) or a converter (AC / AC converter). Such a voltage converter is also referred to as a power converter. In the following, the term "voltage converter" is used instead of "power converter" for the sake of simplicity.

Der Spannungswandler kann insbesondere das elektrische Koppelglied bilden zwischen

• mindestens einer Brennstoffzelle, die die primäre Spannung vom primären Spannungsnetz generiert; und
• mindestens einer Energiespeichereinrichtung und/oder mindestens einen elektrischen Antriebsmotor, an den/denen die sekundäre Spannung vom sekundären Spannungsnetz anliegt.

In particular, the voltage converter can form the electrical coupling element between

• at least one fuel cell generating the primary voltage from the primary power grid; and
At least one energy storage device and / or at least one electric drive motor to which the secondary voltage from the secondary voltage network is applied.

Sowohl auf der Primärseite als auch auf der Sekundärseite des Spannungswandlers können weitere Komponenten vorgesehen sein.Further components can be provided both on the primary side and on the secondary side of the voltage converter.

Der Spannungswandler ist bevorzugt als Gleichspannungswandler ausgebildet. Der Spannungswandler kann hierzu an einem elektrischen Zwischenkreis des Kraftfahrzeugs angeschlossen sein. Der Spannungswandler kann als Hochsetzsteller und/oder als Tiefsetzsteller fungieren. Der Spannungswandler kann selbst ein Steuergerät besitzen. Alternativ kann die Steuerfunktionalität auch vom Steuergerät des Brennstoffzellensystems und/oder von einem übergeordneten Steuergerät übernommen werden.The voltage converter is preferably designed as a DC-DC converter. For this purpose, the voltage converter can be connected to an electrical intermediate circuit of the motor vehicle. The voltage converter can act as a boost converter and / or as a buck converter. The voltage converter can itself have a control unit. Alternatively, the control functionality can also be taken over by the control unit of the fuel cell system and / or by a higher-level control unit.

Das Kraftfahrzeug umfasst mindestens eine Energiespeichereinrichtung. Die Energiespeichereinrichtung ist eine Einrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie. Beispielsweise kann die Energiespeichereinrichtung ein Hochvoltspeicher sein. Zweckmäßig kann die Energiespeichereinrichtung als Batterie, insbesondere als Hochvolt-Batterie ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können auch Superkondensatoren (engl. Supercapacitors, kurz Supercaps oder SC) als Energiespeichereinrichtung dienen.The motor vehicle comprises at least one energy storage device. The energy storage device is a device for storing electrical energy. For example, the energy storage device may be a high-voltage storage. Suitably, the energy storage device as a battery, in particular as a high-voltage battery be educated. Alternatively or additionally, supercapacitors (in short supercaps or SC) may also serve as energy storage devices.

Das hier offenbarte Kraftfahrzeug umfasst ferner mindestens einen Ladeanschluss bzw. eine Ladebuchse. Der Ladeanschluss dient zum Anschluss einer Fahrzeug-externen Energiequelle. Über den Ladeanschluss kann die mindestens eine Energiespeichereinrichtung des Kraftahrzeuges wieder aufgeladen werden. Hierzu kann beispielsweise ein entsprechendes Anschlusskabel an den Ladeanschluss angeschlossen werden. Der Ladeanschluss ist in der Regel in der Fahrzeugkarosserie an einer von außen gut zugänglichen Stelle angebracht. In der Regel ist der Ladeanschluss hinter einer Ladeanschlussklappe von außen zugänglich angeordnet.The motor vehicle disclosed here furthermore comprises at least one charging connection or a charging socket. The charging port is used to connect a vehicle-external power source. About the charging port, the at least one energy storage device of the motor vehicle can be recharged. For this purpose, for example, a corresponding connection cable can be connected to the charging port. The charging port is usually mounted in the vehicle body in an easily accessible from the outside. As a rule, the charging connection behind a charging connection flap is arranged to be accessible from the outside.

Das Kraftfahrzeug umfasst ferner mindestens einen elektrischen Verbraucher. Bevorzugt ist der elektrische Verbraucher ein elektrischer Antriebsmotor. Der mindestens eine elektrische Antriebsmotor kann ein Elektromotor sein, der zum Vortrieb des Kraftfahrzeuges beiträgt. Bevorzugt ist der Antriebsmotor ein Elektromotor, der durch Rekuperation elektrische Energie zur Energiespeichereinrichtung rückspeisen kann. Ebenso kann das hier offenbarte Kraftfahrzeug mehrere elektrische Antriebsmotoren umfassen.The motor vehicle further comprises at least one electrical consumer. Preferably, the electrical load is an electric drive motor. The at least one electric drive motor may be an electric motor, which contributes to the propulsion of the motor vehicle. Preferably, the drive motor is an electric motor, which can regenerate electrical energy to the energy storage device by recuperation. Likewise, the motor vehicle disclosed herein may comprise a plurality of electric drive motors.

Die Brennstoffzelle und der Ladeanschluss sind Komponenten von einem primären Spannungsnetz bzw. primären Spannungsbus, die auch einen primären Stromkreis ausbilden können. Die Energiespeichereinrichtung und der elektrische Verbraucher sind Komponenten von einem sekundären Spannungsnetz bzw. sekundären Spannungsbus, die einen sekundären Stromkreis ausbilden können. Das primäre und sekundäre Spannungsnetz sind elektrisch nicht leitend verbunden. Der Spannungswandler ist eingerichtet, die Spannung zwischen der primären Spannung und der sekundären Spannung zu wandeln.The fuel cell and the charging port are components of a primary voltage bus, which may also form a primary circuit. The energy storage device and the electrical load are components of a secondary voltage bus or secondary voltage bus, which can form a secondary circuit. The primary and secondary voltage network are electrically non-conductive connected. The voltage converter is designed to convert the voltage between the primary voltage and the secondary voltage.

Im primären bzw. sekundären Spannungsnetz bzw. Stromkreis kann ein Unterbindungsmittel vorgesehen sein. Das Unterbindungsmittel kann eingerichtet sein, einen Stromfluss zwischen der mindestens einen Brennstoffzelle und dem Ladeanschluss zu unterbinden. Alternativ oder zusätzlich kann das Unterbindungsmittel eingerichtet sein, einen Stromfluss zwischen der mindestens einen Brennstoffzelle und dem Spannungswandler zu unterbinden. Insbesondere kann das Unterbindungsmittel eingerichtet sein, den Stromfluss zu unterbinden, falls das Kraftfahrzeug, insbesondere die Energiespeichereinrichtung, über den Ladeanschluss mit Energie versorgt wird (=Ladefunktion). Das Interbindungsmittel kann insbesondere eingerichtet sein, einen Stromfluss zwischen dem Ladeanschluss bzw. dem Spannungswandler und der mindestens einen Brennstoffzelle in den Phasen zu unterbinden, in denen das Kraftfahrzeug über den Ladeanschluss mit elektrischer Energie versorgt wird.In the primary or secondary voltage network or circuit, a blocking means may be provided. The inhibiting means may be configured to prevent a flow of current between the at least one fuel cell and the charging port. Alternatively or additionally, the sub-binding means may be configured to prevent a flow of current between the at least one fuel cell and the voltage converter. In particular, the blocking means can be set up to prevent the flow of current if the motor vehicle, in particular the energy storage device, is supplied with energy via the charging connection (= charging function). The Interbindungsmittel can be arranged in particular to prevent a current flow between the charging port or the voltage converter and the at least one fuel cell in the phases in which the motor vehicle is supplied via the charging port with electrical energy.

In einer Ausgestaltung kann das Unterbindungsmittel eine Sperrdiode sein. Die Sperrdiode kann so ausgerichtet sein, dass sie einen Stromfluss von der Brennstoffzelle zum Spannungswandler und/oder zum Ladeanschluss ermöglicht und gleichzeitig einen Stromfluss in entgegengesetzter Richtung unterbindet.In one embodiment, the inhibiting means may be a blocking diode. The blocking diode may be oriented to allow current to flow from the fuel cell to the voltage converter and / or the charging terminal while inhibiting current flow in the opposite direction.

Alternativ oder zusätzlich kann das Unterbindungsmittel ein elektrisches bzw. elektronisches Schaltelement sein. Das Schaltelement kann insbesondere eingerichtet sein, einen Stromfluss zwischen dem Ladeanschluss bzw. dem Spannungswandler und der mindestens einen Brennstoffzelle in den Phasen zu unterbinden, in denen das Kraftfahrzeug über den Ladeanschluss mit elektrischer Energie versorgt wird.Alternatively or additionally, the inhibitor may be an electrical or electronic switching element. The switching element may in particular be designed to prevent a current flow between the charging connection or the voltage converter and the at least one fuel cell in the phases in which the motor vehicle is supplied with electrical energy via the charging connection.

In einer Ausgestaltung kann am mindestens einen Ladeanschluss ein Berührschutz vorgesehen sein. Vorteilhaft kann somit in einer Ausgestaltung die von der mindestens einen Brennstoffzelle bereitgestellte Spannung ohne weitere Vorkehrungen auch am Ladeanschluss dauerhaft anliegen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Ladeanschluss-Unterbindungsmittel vorgesehen sein, das Spannungsfreiheit am Ladeanschluss außerhalb vom Ladevorgang (also während des Fahrzeugbetriebs) sicherstellt. Hierzu könnte(n) ebenfalls eine Sperrdiode und/oder ein elektrischer Schalter vorgesehen sein.In one embodiment, a contact protection may be provided on the at least one charging connection. Advantageously, in one embodiment, the voltage provided by the at least one fuel cell can thus also be applied permanently to the charging connection without further precautions. Alternatively or additionally, a charging connection-inhibiting means may be provided which ensures absence of voltage at the charging connection outside the charging process (ie during vehicle operation). For this purpose, a blocking diode and / or an electrical switch could likewise be provided.

Die hier offenbarte Technologie umfasst gleichsam ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs, insbesondere des hier offenbarten Kraftfahrzeugs. Das Verfahren umfasst den Schritt: Unterbinden von einem elektrischen Stromfluss zwischen der mindestens einen Brennstoffzelle und dem mindestens einen Ladeanschluss, falls das Kraftfahrzeug, insbesondere die Energiespeichereinrichtung, über den Ladeanschluss mit Energie versorgt wird.The technology disclosed here comprises, as it were, a method for operating a motor vehicle, in particular the motor vehicle disclosed here. The method comprises the step of preventing an electric current flow between the at least one fuel cell and the at least one charging connection if the motor vehicle, in particular the energy storage device, is supplied with energy via the charging connection.

Das hier offenbarte Verfahren kann insbesondere den Schritt umfassen, wonach die Energieversorgung unterbunden wird durch die mindestens eine Sperrdiode und/oder durch das mindestens eine Schaltelement.The method disclosed here may in particular comprise the step according to which the power supply is prevented by the at least one blocking diode and / or by the at least one switching element.

Das hier offenbarte Verfahren kann den Schritt umfassen, wonach die mindestens eine Brennstoffzelle den mindestens einen elektrischen Verbraucher und/oder die mindestens eine Energiespeichereinrichtung nur in den Phasen zumindest zeitweise mit elektrischer Energie versorgt, in denen das Kraftfahrzeug nicht über den Ladeanschluss mit Fahrzeug-externer elektrischer Energie versorgt wird.The method disclosed here may comprise the step according to which the at least one fuel cell supplies the at least one electrical load and / or the at least one energy storage device at least temporarily with electrical energy in the phases in which the motor vehicle does not have the charging connection is supplied with vehicle-external electrical energy.

Das hier offenbarte Verfahren kann den Schritt umfassen, wonach die mindestens eine Brennstoffzelle abgeschaltet wird, falls eine Ladeanschlussklappe geöffnet wird oder werden soll. Hierzu kann beispielsweise ein Wert erfasst werden, der indikativ ist für die Öffnung oder bevorstehende Öffnung der Ladeanschlussklappe.The method disclosed herein may include the step of shutting off the at least one fuel cell if a charging port is opened or is about to be opened. For this purpose, for example, a value can be detected which is indicative of the opening or imminent opening of the charging connection flap.

Das hier offenbarte System umfasst ferner mindestens ein Steuergerät. Das Steuergerät ist u.a. eingerichtet, die hier offenbarten Verfahrensschritte durchzuführen. Hierzu kann das Steuergerät basierend auf bereitgestellten Signalen die Aktuatoren des Systems zumindest teilweise und bevorzugt vollständig regeln (engl. closed loop control) oder steuern (engl. open loop control). Das Steuergerät kann zumindest das Brennstoffzellensystem beeinflussen, insbesondere das Kathodensubsystem, Anodensubsystem und/oder das Kühlsystem des Brennstoffzellensystems. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuergerät auch in einem anderen Steuergerät mit integriert sein, z.B. in einem übergeordneten Steuergerät. Das Steuergerät kann mit weiteren Steuergeräten des Kraftfahrzeuges interagieren.The system disclosed herein further includes at least one controller. The control unit is u.a. set up to perform the process steps disclosed herein. For this purpose, based on signals provided, the control unit can regulate the actuators of the system at least partially and preferably completely (closed loop control) or control (open loop control). The control unit can influence at least the fuel cell system, in particular the cathode subsystem, anode subsystem and / or the cooling system of the fuel cell system. Alternatively or additionally, the control unit may also be integrated in another control unit, e.g. in a higher-level control unit. The control unit can interact with further control devices of the motor vehicle.

Basierend auf den erfassten Wert kann das Steuergerät des Kraftfahrzeugs beispielsweise die Abschaltung des Brennstoffzellensystems veranlassen.Based on the detected value, the control unit of the motor vehicle, for example, cause the shutdown of the fuel cell system.

Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie eine Hochspannungsarchitektur, in der der Brennstoffzellen-DCDC beide Funktionen erfüllt: einerseits erfüllt die Hochspannungsarchitektur die „Fahrfunktion“. Andererseits umfasst ist aber auch die Integration der „Ladefunktion“ durch Anschließen der Ladebuchse auf der Brennstoffzelleseite des DC/DC-Wandlers (Primärseite), wobei hierdurch vorteilhaft das zusätzliche Ladegerät 410 entfallen kann.
Die Auftrennung der Funktionen lässt sich mit niedrigem Aufwand realisieren.In other words, the technology disclosed herein relates to a high-voltage architecture in which the fuel cell DCDC fulfills both functions: on the one hand, the high-voltage architecture fulfills the "driving function". On the other hand, but also includes the integration of the "charging function" by connecting the charging socket on the fuel cell side of the DC / DC converter (primary side), thereby advantageously the additional charger 410 can be omitted.
The separation of the functions can be realized with little effort.

Die Brennstoffzelle ist zweckmäßig während des Batterieladens nicht mit Spannung beaufschlagt bzw. es fließt zweckmäßig kein „Rückwärtsstrom“. Die Brennstoffzelle könnte gegebenenfalls durch eine solche Aufprägung eines externen Stroms negativ beeinflusst werden.
Es kann eine Sperrdiode auf Brennstoffzellenseite verbaut sein und/oder es kann ein oder beide Pole durch (jeweils) ein Schütz (= Schalterelement) aufgetrennt sein. Von einer Trennung der Ladebuchse während des Fahrtbetriebs kann abgesehen werden, sofern diese über einen Berührungsschutz verfügt oder/und Sekundärmaßnahmen ergriffen werden (z.B. Abschaltung der Brennstoffzelle bei Öffnen der Ladebuchsenklappe; Erkennung per Kontakt).The fuel cell is expediently not charged with voltage during the battery charging or expediently no "reverse current" flows. Optionally, the fuel cell could be adversely affected by such an external current imprint.
A blocking diode can be installed on the fuel cell side and / or one or both poles can be separated by (in each case) one contactor (= switching element). It is not necessary to disconnect the charging socket while driving, as long as it has contact protection or / and secondary measures are taken (eg disconnection of the fuel cell when the charging socket flap is opened, detection by contact).

Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer vorbekannten Lösung;
2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie; und
3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie.

The technology disclosed herein will now be explained with reference to the figures. Show it:

1 a schematic representation of a previously known solution;
2 a schematic representation of a first embodiment of the technology disclosed herein; and
3 a schematic representation of a second embodiment of the technology disclosed here.

Die 2 zeigt eine Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie. Die mindestens eine Brennstoffzelle 100 des Brennstoffzellensystems vom Kraftfahrzeug ist hier elektrisch leitend verbunden mit dem Spannungswandler 200. Gleichsam ist der Ladeanschluss 400 hier elektrisch leitend mit dem Spannungswandler 200 verbunden. Die mindestens eine Brennstoffzelle 100, der Ladeanschluss 400 sowie der Spannungswandler 200 bilden hier das primäre Spannungsnetz 210 bzw. den primären Spannungsbus 210 aus. Gleichsam ist hier der mindestens eine elektrische Antriebsmotor 500 elektrisch leitend mit dem Spannungswandler 200 verbunden. Ebenso ist hier die Energiespeichereinrichtung 300 elektrisch leitend mit dem Spannungswandler 200 verbunden. Zudem sind hier auch die Energiespeichereinrichtung 300 und der elektrische Antriebsmotor 500 elektrisch leitend miteinander verbunden. Der Spannungswandler 200, die Energiespeichereinrichtung 300 und der elektrische Antriebsmotor 500 bilden hier das sekundäre Spannungsnetz 220 bzw. den sekundären Spannungsbus 220 aus.The 2 shows an embodiment of the technology disclosed herein. The at least one fuel cell 100 The fuel cell system of the motor vehicle is here electrically connected to the voltage converter 200 , Same as the charging port 400 here electrically conductive with the voltage converter 200 connected. The at least one fuel cell 100 , the charging port 400 as well as the voltage transformer 200 here form the primary voltage network 210 or the primary voltage bus 210 out. Similarly, here is the at least one electric drive motor 500 electrically conductive with the voltage converter 200 connected. Likewise, here is the energy storage device 300 electrically conductive with the voltage converter 200 connected. In addition, here are the energy storage device 300 and the electric drive motor 500 electrically connected to each other. The voltage converter 200 , the energy storage device 300 and the electric drive motor 500 here form the secondary voltage network 220 or the secondary voltage bus 220 out.

Der Spannungswandler 200 ist hier ein DC/DC-Wandler. Das Brennstoffzellensystem ist ursächlich für eine Gleichspannung des primären Spannungsnetzes. In einem der elektrischen Leiter ist hier eine Sperrdiode 512 vorgesehen. Die Sperrdiode 512 ermöglicht einen Stromfluss von der Brennstoffzelle 100 zum Spannungswandler 200. Die Sperrdiode 512 unterbindet indes einen Stromfluss vom Spannungswandler 200 zur Brennstoffzelle 100. Gleichsam unterbindet die Sperrdiode 512 den Stromfluss vom hier gezeigten Ladeanschluss 400 zur Brennstoffzelle 100 des Brennstoffzellensystems.The voltage converter 200 Here is a DC / DC converter. The fuel cell system is the cause of a DC voltage of the primary voltage network. In one of the electrical conductors here is a blocking diode 512 intended. The blocking diode 512 allows a flow of current from the fuel cell 100 to the voltage converter 200 , The blocking diode 512 prevents a current flow from the voltage transformer 200 to the fuel cell 100 , Likewise, the blocking diode prevents 512 the current flow from the charging port shown here 400 to the fuel cell 100 of the fuel cell system.

Im normalen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs stellt die mindestens eine Brennstoffzelle 100 des Brennstoffzellensystems elektrische Energie bei der primären Spannung bereit. Der Spannungswandler 200 wandelt diese primäre Spannung um in die sekundäre Spannung und stellt damit die elektrische Energie von der Brennstoffzelle 100 je nach Hybridisierungsstrategie der Energiespeichereinrichtung 300 und/oder dem elektrischen Antriebsmotor 500 bereit. Am Ladeanschluss 400 ist hier ein Berührschutz vorgesehen (nicht gezeigt).During normal driving of the motor vehicle, the at least one fuel cell 100 the fuel cell system electrical energy at the primary voltage ready. The voltage converter 200 converts this primary voltage into the secondary voltage, thereby providing the electrical energy from the fuel cell 100 depending on the hybridization strategy of the energy storage device 300 and / or the electric drive motor 500 ready. At the charging port 400 here is a shock protection provided (not shown).

Ist nun am Ladeanschluss 400 eine externe Energiequelle (nicht gezeigt) angeschlossen, so wird über den Ladeanschluss 400 dem Spannungswandler 200 an dessen Primärseite Energie bereitgestellt. Aufgrund der Sperrdiode 512 wird ein Stromfluss zur mindestens einen Brennstoffzelle 100 des Brennstoffzellensystems unterbunden. Der Spannungswandler 200 wandelt die Primärspannung um in die Sekundärspannung, die wiederum dem sekundären Spannungsnetz 220 bereitgestellt wird. Die von der externen Energiequelle bereitgestellte Energie wird in der Energiespeichereinrichtung 300 gespeichert und später im Fahrbetrieb dem elektrischen Antriebsmotor 500 oder anderen Verbrauchern bereitgestellt.Is now at the charging port 400 An external power source (not shown) is connected via the charging port 400 the voltage converter 200 Energy is provided at its primary side. Due to the blocking diode 512 becomes a current flow to the at least one fuel cell 100 prevented the fuel cell system. The voltage converter 200 converts the primary voltage into the secondary voltage, which in turn is the secondary voltage network 220 provided. The energy provided by the external energy source is stored in the energy storage device 300 stored and later while driving the electric drive motor 500 or other consumers.

Die 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie. In dieser Ausgestaltung ist die Sperrdiode 512 ersetzt worden durch das hier offenbarte elektrische Schaltelement 514.The 3 shows a further embodiment of the technology disclosed here. In this embodiment, the blocking diode 512 replaced by the electrical switching element disclosed herein 514 ,

Gemäß der hier offenbarten Technologie wird also eine elektrische Verbindung zwischen der primären Spannungsseite vom Spannungswandler und dem Ladeanschluss hergestellt, wobei gleichsam die mindestens eine Brennstoffzelle des Brennstoffzellensystems an der primären Spannungsseite angeschlossen ist. Vorteilhaft kann somit ein separates Ladungsgerät entfallen. Die Architektur wird insgesamt einfacher. Es werden weniger und einfachere Komponenten benötigt. Vorteilhaft können somit Platzbedarf und Herstellkosten reduziert werden.Thus, according to the technology disclosed herein, an electrical connection is made between the primary voltage side of the voltage converter and the charging port, as it were, the at least one fuel cell of the fuel cell system is connected to the primary voltage side. Advantageously, a separate charging device can thus be dispensed with. The architecture becomes easier overall. Less and simpler components are needed. Advantageously, thus space requirements and production costs can be reduced.

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.The foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only, and not for the purpose of limiting the invention. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention without departing from the scope of the invention and its equivalents.

Claims

Motor vehicle comprising: at least one fuel cell (100) providing electrical energy to the motor vehicle: - At least one voltage converter (200); - At least one energy storage device (300) for storing electrical energy; - At least one charging port (400); and - at least one electrical load (500), wherein the fuel cell (100) and the charging port (400) are components of a primary voltage network (510); wherein the energy storage device (300) and the electrical load (500) are components of a secondary voltage network (520); and wherein the voltage converter (200) is arranged to convert the voltage between the primary voltage network (510) and the secondary voltage network (520).

Motor vehicle after Claim 1 in that in the primary and / or secondary voltage network (510, 520) a blocking means (512, 514) is provided, wherein the inhibiting means (512, 514) is arranged to a flow of current between the fuel cell (100) and the charging port (300) prevention.

Motor vehicle after Claim 2 wherein the inhibiting means (512) is at least one blocking diode (512).

Motor vehicle after Claim 2 or 3 wherein the inhibiting means (512) is at least one switching element (514).

Motor vehicle according to one of the preceding claims, wherein at the charging connection (400) a contact protection is provided.

Method for operating a motor vehicle, comprising the step: - Preventing the flow of electrical current between at least one fuel cell (100) and at least one charging port (200), if the motor vehicle via the charging port (400) is energized.

Method according to Claim 6 wherein the power supply is prevented by at least one blocking diode (512) and / or by at least one switching element (514).

Method according to Claim 6 or 7 in which the at least one fuel cell (100) supplies at least one electrical load (500) and / or at least one energy storage device (300) with electrical energy only in the phases in which the motor vehicle is not supplied with energy via the charging connection (400).

Method according to at least one of the previous Claims 6 to 8th in which the at least one fuel cell is switched off if a charging connection flap is or is to be opened.

Motor vehicle according to one of Claims 1 to 4 or method according to at least one of the previous ones Claims 6 to 9 wherein the electrical load (500) is at least one electric drive motor (500).