DE102017214975A1 - Antriebsstrang für Brennstoffzellenfahrzeug - Google Patents

Antriebsstrang für Brennstoffzellenfahrzeug Download PDF

Info

Publication number
DE102017214975A1
DE102017214975A1 DE102017214975.2A DE102017214975A DE102017214975A1 DE 102017214975 A1 DE102017214975 A1 DE 102017214975A1 DE 102017214975 A DE102017214975 A DE 102017214975A DE 102017214975 A1 DE102017214975 A1 DE 102017214975A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
tank
fuel
fuel cell
drive train
vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102017214975.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Christian Schlitzberger
Ingo Drescher
Jan Denecke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Volkswagen AG
Original Assignee
Audi AG
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG, Volkswagen AG filed Critical Audi AG
Priority to DE102017214975.2A priority Critical patent/DE102017214975A1/de
Publication of DE102017214975A1 publication Critical patent/DE102017214975A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/70Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by fuel cells
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/75Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using propulsion power supplied by both fuel cells and batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Brennstoffzellenfahrzeug sowie ein Brennstoffzellenfahrzeug (1) mit einem solchen. Der Antriebsstrang umfasst einen Elektromotor (31) zum Antrieb des Fahrzeugs (1); ein Brennstoffzellensystem (10) zur Erzeugung elektrischer Energie zum Betreiben des Elektromotors (31), das zumindest eine Brennstoffzelle (11) aufweist und das eingerichtet ist, wahlweise mit einem ersten Brennstoff oder mit einem zweiten Brennstoff betrieben zu werden; sowie ein Tanksystem (20), das einen ersten Tankanschluss (23) zur Betankung mit dem ersten Brennstoff und einen zweiten Tankanschluss (24) zur Betankung mit dem zweiten Brennstoff aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Brennstoffzellenfahrzeug mit einem zumindest eine Brennstoffzelle aufweisenden Brennstoffzellensystem sowie mit einem Tanksystem mit zumindest einem Tank. Die Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Brennstoffzellenfahrzeug.
  • Brennstoffzellen nutzen die chemische Umsetzung eines Brennstoffs mit Sauerstoff zu Wasser, um elektrische Energie zu erzeugen. Sie weisen eine Anode und eine Kathode auf, die durch eine Polymerelektrolytmembran oder einen Elektrolyten gasdicht voneinander getrennt und elektrisch isoliert sind. Im Betrieb wird der Anode ein Brennstoff, beispielsweise Wasserstoff, und der Kathode ein sauerstoffhaltiges Gas, beispielsweise Luft, zugeführt. An der Anode findet eine elektrochemische Oxidation des Brennstoffs, beispielsweise zu Protonen H+ unter Abgabe von Elektronen statt. Die Elektronen werden durch einen äußeren Stromkreis abgeleitet und fließen über einen elektrischen Verbraucher, beispielsweise einen Elektromotor, zur Kathode. An der Kathode erfolgt die Reduktion des Sauerstoffs zu O2-. Ein bei den Brennstoffzellreaktionen erzeugtes mobiles Ion, beispielsweise H+, H3O+ oder O2-, diffundiert über den Elektrolyten in den benachbarten Elektrodenraum. Im Falle von mit Wasserstoff betriebenen Brennstoffzellen stellen Protonen die mobilen Ionen dar, die zur Kathode diffundieren und dort mit den Sauerstoffanionen zu Wasser reagieren. Es sind verschiedene Typen von Brennstoffzellen bekannt, die unterschiedliche Brennstoffe nutzen und sich in ihrem Aufbau unterscheiden. So nutzen beispielsweise Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen (PEMFC) und Phosphorsäure-Brennstoffzellen (PAFC) Wasserstoff, Direktmethanol-Brennstoffzellen (DMFC) Methanol und Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC) wahlweise Wasserstoff, Methanol, Kohlenmonoxid oder Synthesegas. Bei letzteren wird der in der Brennstoffzelle umgesetzte Brennstoff in der Regel durch einen vorgeschalteten Reformer aus Kohlenwasserstoffen, beispielsweise CNG (compressed natural gas) erzeugt.
  • Für automobile Anwendungen wird derzeit vor allem der Einsatz von PEMFC unter Verwendung von reinem Wasserstoff als Primärenergieträger angestrebt. Ein Problem stellt jedoch die zum Teil noch unzureichend ausgebaute Infrastruktur für die Wasserstoffversorgung dar.
  • Zur Lösung sind Hybridstrategien für Brennstoffzellenfahrzeuge bekannt, welche die Brennstoffzelle mit extern zugeführter elektrischer Energie vorsehen. Die Konzepte reichen von Brennstoffzellenvollantrieben bis zu Batteriefahrzeugen, welche mit leistungsbezogen klein dimensionierten Brennstoffzellensystemen zur Erweiterung der Reichweite (range extender) ausgestattet sind. Zusätzlich ist die Möglichkeit eines Plug-in-Fahrzeugs mit einem Brennstoffzellenantriebsstrang mit elektrischem Ladeanschluss bekannt. Jedoch sind auch die elektrischen Ladenetze teilweise noch nicht flächendeckend ausgebaut.
  • Weiterhin gibt es Ansätze, die Probleme der Wasserstoff- und Ladenetzversorgung durch Einsatz einer SOFC und beispielsweise CNG als Primärenergieträger zu umgehen.
  • DE 10 2008 032 105 A1 beschreibt ein Antriebskonzept mit einem Verbrennungsmotor, der bei niedrigen Drehmomenten mit Wasserstoff und bei höheren Drehmomenten mit einem weiteren Kraftstoff, nämlich einem Kohlenwasserstoff und/oder einem Alkohol, betrieben wird.
  • Aus DE 10 2004 037 851 A1 ist ein Fahrzeug bekannt, das entweder einen elektromotorischen Brennstoffzellenantrieb oder einen verbrennungsmotorischen Antrieb aufweist. Das Fahrzeug umfasst ein Tanksystem mit mehreren parallel geschalteten Tanks zur Speicherung von Wasserstoff zur Versorgung der Brennstoffzelle bzw. von Erdgas zur Versorgung des Verbrennungsmotors.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsstrang für ein Brennstoffzellenfahrzeug vorzuschlagen, der die geschilderten Probleme des Standes der Technik löst oder wenigstens vermindert. Insbesondere soll der Antriebsstrang weniger abhängig von der Versorgungsinfrastruktur der Primärenergieträger sein.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Antriebsstrang sowie ein Brennstoffzellenfahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
  • Der erfindungsgemäße Antriebsstrang umfasst einen Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugs; ein Brennstoffzellensystem zur Erzeugung elektrischer Energie zum Betreiben des Elektromotors, das zumindest eine Brennstoffzelle aufweist und das eingerichtet ist, wahlweise mit einem ersten Brennstoff oder mit einem zweiten Brennstoff betrieben zu werden; sowie ein Tanksystem, das einen ersten Tankanschluss zur Betankung mit dem ersten Brennstoff und einen zweiten Tankanschluss zur Betankung mit dem zweiten Brennstoff aufweist.
  • Erfindungsgemäß wird somit ein Antriebsstrang für ein Brennstoffzellenfahrzeug zur Verfügung gestellt, der mit zumindest zwei unterschiedlichen Brennstoffen betreibbar ist. Beispielsweise kommen als Brennstoffe Wasserstoff H2 und CNG (compressed natural gas) infrage. Der erfindungsgemäße Antriebsstrang weist damit eine verbesserte Flexibilität hinsichtlich des zu betankenden Brennstoffs und damit auch hinsichtlich der in Anspruch zu nehmenden Tankstelle auf. Somit wird das entsprechende Brennstoffzellenfahrzeug auch in Regionen attraktiv, in denen beispielsweise das Wasserstoffversorgungsnetz schlecht ausgebaut ist.
  • In Ausgestaltungen der Erfindung weist das Tanksystem einen Tank zur wahlweisen Aufnahme des ersten und des zweiten Brennstoffs auf. Dabei sind der erste und der zweite Tankanschluss diesem Tank zugeordnet. In dieser Ausgestaltung verfügt somit ein- und derselbe Tank über zwei Tankanschlüsse, die die Betankung mit jeweils einem der beiden Brennstoffe erlauben. Von Vorteil ist hier der geringere Bauraumbedarf gegenüber einem System mit mehreren Tanks.
  • In einer alternativen Ausgestaltung weist das Tanksystem des Antriebsstrangs einen ersten Tank zur Aufnahme des ersten Brennstoffs auf und einen zweiten Tank zur Aufnahme des zweiten Brennstoffs. Hier ist der erste Tankanschluss dem ersten Tank zugeordnet und der zweite Tankanschluss dem zweiten Tank. Durch die Ausstattung mit zwei für unterschiedliche Brennstoffe ausgelegte Tanks wird ermöglicht, bei Verfügbarkeit beider Brennstoffe beide Tanks zu betanken, wodurch die Reichweite des Fahrzeugs erhöht wird beziehungsweise der schlechter verfügbare oder teurere Brennstoff als Reserve mitgeführt werden kann.
  • In weiteren Ausführungen der Erfindung weist das Brennstoffzellensystem eine erste mit dem ersten Brennstoff betreibbare Brennstoffzelle und eine zweite mit einem zweiten Brennstoff betreibbare Brennstoffzelle auf. Beispielsweise kann es sich bei der ersten Brennstoffzelle um eine mit reinem Wasserstoff H2 betreibbare Brennstoffzelle handeln, insbesondere um eine Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle (PEMFC) oder Phosphor-Brennstoffzelle (PAFC), und bei der zweiten Brennstoffzelle um eine Direktmethanol-Brennstoffzelle (DMFC), die mit Methanol betrieben wird, oder um eine Festoxidbrennstoffzelle (SOFC), die mit komprimiertem Erdgas (CNG) betrieben wird.
  • In bevorzugter Ausgestaltung weist das Brennstoffzellensystem nur eine einzige Brennstoffzelle auf, die wahlweise mit dem ersten oder mit dem zweiten Brennstoff betrieben werden kann. Hier kommen beispielsweise SOFC-Systeme zum Einsatz, die wahlweise etwa mit reinem Wasserstoff oder mit CNG betrieben werden können.
  • Im Falle einer Ausführung mit zwei Brennstoffzellen kann ferner vorgesehen sein, dass das Tanksystem einen (einzigen) Tank zur wahlweisen Aufnahme des ersten oder des zweiten Brennstoffs aufweist und der erste und der zweite Tankanschluss diesem Tank zugeordnet sind, wobei der Tank wahlweise mit der ersten oder der zweiten Brennstoffzelle fluidführend verbindbar ist.
  • In vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung umfasst der Antriebsstrang ferner eine erste Kommunikationseinrichtung, die dem ersten Tankanschluss zugeordnet ist, und eine zweite Kommunikationseinrichtung, die dem zweiten Tankanschluss zugeordnet ist. Die erste und zweite Kommunikationseinrichtung umfasst jeweils insbesondere einen Sender, der mit einem tankstellenseitigen Empfänger zu kommunizieren vermag, um Informationen des Tanksystems zu übermitteln. Beispielsweise ist der erste Tankanschluss eingerichtet, das Tankvolumen und/oder den Füllstand bezüglich des ersten Brennstoffs zu übermitteln. Dementsprechend kann die zweite Kommunikationseinrichtung eingerichtet sein, Tankvolumen und/oder Füllstand bezüglich des zweiten Brennstoffs zu übermitteln. Sofern die Tankstelle mit einem entsprechenden Kommunikationssystem, insbesondere einem Empfänger, ausgestattet ist, kann hierdurch der Betankungsvorgang gesteuert werden. So kann insbesondere die Geschwindigkeit beziehungsweise das Geschwindigkeitsprofil der Betankung gesteuert werden.
  • In Ausgestaltungen der Erfindung umfasst das Fahrzeug ferner eine Batterie, die eingerichtet ist, elektrische Energie zu speichern und die gespeicherte elektrische Energie an den Elektromotor zu liefern. Dabei kann es sich um eine so genannte Traktionsbatterie handeln, insbesondere um eine Hochvoltbatterie.
  • In vorteilhafter Ausführung kann das Fahrzeug ferner eine elektrische Ladeeinrichtung zur Ladung der Batterie mit einem extern zugeführten Ladestrom aufweisen. In einer solchen Plug-in-Ausführung verfügt das BrennstoffzellenFahrzeug somit nicht nur über die Möglichkeit, mit zwei unterschiedlichen Brennstoffen versorgt und betrieben zu werden, sondern kann als zusätzliche Energiequelle extern zugeführte elektrische Energie verwenden. Hierdurch wird die Versorgungsflexibilität des Fahrzeugs noch weiter erhöht.
  • Mit Vorteil kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Batterie ausgelegt ist, durch die Brennstoffzelle geladen zu werden. Auf diese Weise erhält die Batterie eine Pufferfunktion zur Speicherung überschüssiger elektrischer Energie der Brennstoffzelle.
  • In Ausgestaltungen der Erfindungen weist das Tanksystem ferner einen Sensor auf, der eingerichtet ist, den Brennstoff zu identifizieren und/oder einen Füllstand zu messen. Diese, insbesondere bei Ausgestaltungen mit nur einem einzigen Tank vorteilhafte Weiterbildung, erlaubt die Automatische Anpassung der Betriebsstrategie des Brennstoffzellensystems in Abhängigkeit des vorhandenen Brennstoffs.
  • Der erste und der zweite Brennstoff sind vorzugsweise aus der Gruppe Wasserstoff, CNG, Erdgas, Methanol und Synthesegas ausgewählt. Hier sind Wasserstoff als erster Brennstoff und CNG als zweiter Brennstoff besonders bevorzugt.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Brennstoffzellenfahrzeug, das den erfindungsgemäßen Antriebsstrang aufweist.
  • Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • 1 ein Blockschaltbild eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung;
    • 2 ein Blockschaltbild eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung und
    • 3 ein Blockschaltbild eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung.
  • 1 zeigt ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Brennstoffzellenfahrzeug gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung.
  • Das Brennstoffzellenfahrzeug 1 weist ein Brennstoffzellensystem 10 mit einer Brennstoffzelle 11 auf. Üblicherweise handelt es sich bei der Brennstoffzelle 11 um einen Brennstoffzellenstapel aus einer Vielzahl gestapelter und elektrisch verschalteter Einzelzellen. Das Brennstoffzellensystem 10 umfasst ferner eine Steuereinrichtung 12 zur Steuerung des Betriebs des Brennstoffzellensystems 10. Das Brennstoffzellensystem 10 verfügt ferner über eine nicht dargestellte Kathodenversorgung zur Zuführung und Abführung von einem sauerstoffhaltigen Betriebsgas, insbesondere Luft, zu und aus den Kathodenräumen der Brennstoffzelle 11. Ferner verfügt das Brennstoffzellensystem 10 über eine Anodenversorgung zur Zu- und Abführung eines Brennstoffs zu und aus den Anodenräumen der Brennstoffzelle 11. Von der Anodenversorgung ist hier lediglich ein Tanksystem 20 dargestellt.
  • Das Tanksystem 20 umfasst einen Tank 21, der über eine Brennstoffleitung 27 mit der Brennstoffzelle 11 verbunden ist, um diese mit dem Brennstoff zu versorgen. Der Tank 21 ist eingerichtet, mit einem ersten Brennstoff, beispielsweise Wasserstoff, und einem zweiten Brennstoff, beispielsweise CNG, betankt zu werden. Zu diesem Zweck weist der Tank 21 einen ersten Tankanschluss 23 zur Betankung mit dem ersten Brennstoff und einen zweiten Tankanschluss 24 zur Betankung mit dem zweiten Brennstoff auf. Die Tankanschlüsse 23 und 24 sind etwa als Tankstutzen oder Tankventile ausgeführt. Um Fehlbetankungen zu vermeiden, ist es üblich, dass die Ausführung des Tankanschlusses, insbesondere seine Dimensionierung, per Konvention standardisiert ist. Dies schließt aus, dass ein Nutzer einen Brennstoff einfüllt, für den das Fahrzeug nicht ausgeführt ist. Beispielsweise ist der erste Tankanschluss 23 ein standardisiertes Wasserstofftankventil und der zweite Tankanschluss 24 ein standardisiertes CNG-Tankventil.
  • Das Tanksystem 20 verfügt ferner über eine erste Kommunikationseinrichtung 25, die dem ersten Tankanschluss 23 zugeordnet ist sowie über eine zweite Kommunikationseinrichtung 26, die dem zweiten Tankanschluss 24 zugeordnet ist. Die erste Kommunikationseinrichtung 25 ist eingerichtet, einem tankstellenseitigen Kommunikationssystem Informationen bezüglich des Volumens des Tanks 21 und/oder dessen Füllstand mit dem ersten Brennstoff zu übermitteln. Die zweite Kommunikationseinrichtung 26 ist eingerichtet, dem tankstellenseitigen Kommunikationssystem Informationen bezüglich des Größe des Tanks 21 und/oder seinem Füllstand mit dem zweiten Brennstoff zu übermitteln. Zu diesem Zweck weisen die Kommunikationseinrichtungen 25, 26 jeweils einen geeigneten Sender auf, der mit einem entsprechenden Empfänger des tankstellenseitigen Kommunikationssystems kommuniziert. Es ist nicht erforderlich, dass die erste und die zweite Kommunikationseinrichtung 25, 26 unmittelbar räumlich an dem jeweiligen Tankanschluss 23, 24 oder an dem Tank 21 angeordnet sind. Vielmehr können sie sich an einer beliebigen Stelle des Fahrzeugs 1 befinden. Vorzugsweise sind sie jedoch so ausgeführt, dass sie durch die Betätigung des entsprechenden Tankanschlusses 23 oder 24 durch den Nutzer zum Zwecke der Betankung aktiviert werden, um die entsprechenden Daten zu übermitteln.
  • Der Tank 21 in 1 ist ferner mit einem Sensor 28 ausgestattet, der in der Lage ist, den im Tank 21 vorliegenden Brennstoff zu identifizieren. So vermag der Sensor 28 zu ermitteln, ob der Tank 21 mit dem ersten oder dem zweiten Brennstoff oder einer Mischung von beiden befüllt ist. Beispielsweise misst der Sensor eine physikalische oder chemische Eigenschaft des im Tank 21 vorhandenen Gases, die seine Identifizierung erlaubt. Zusätzlich kann der Sensor 28 oder ein weiterer Sensor den Füllstand des Tanks 21 ermitteln, insbesondere durch Messung des Drucks im Tankinneren. Das Sensorsignal des Sensors 28 wird über eine in 1 unterbrochen dargestellte Datenleitung an die Steuereinrichtung 12 des Brennstoffzellensystems 10 übermittelt. Somit ist diese über die Art des vorhandenen Brennstoffs informiert und kann in Abhängigkeit davon den Betrieb des Brennstoffzellesystems 10 steuern, beispielsweise die Stöchiometrie von Anoden- und Kathodengas sowie den Arbeitspunkt der Brennstoffzelle.
  • Das in 1 gezeigte Brennstoffzellenfahrzeug 1 weist ferner einen Triebstrang 30 mit einem Elektromotor 31 auf, der eine Antriebsachse 33 und damit verbundene Antriebsräder 32 zur Traktion des Fahrzeugs 1 antreibt. Der Elektromotor 31 erhält seine elektrische Energie durch die Brennstoffzelle 11 über eine erste elektrische Leitung 51.
  • Das dargestellte Ausführungsbeispiel gemäß 1 umfasst ferne eine Batterie 41, die mittels eines Ladeanschlusses 42 über eine externe Stromversorgung geladen werden kann. Die Batterie 41 ist insbesondere als Traktionsbatterie ausgestaltet, beispielsweise als PHEV-Batterie (parallel hybrid electro vehicle), so dass der Elektromotor 31 wahlweise durch das Brennstoffzellensystem 10 oder die Batterie 41 elektrisch versorgt wird. Hierzu ist der Elektromotor 31 über eine zweite elektrische Leitung 52 mit der Batterie 41 verbunden. Schließlich kann das System eine dritte elektrische Leitung 53 aufweisen, welche die Brennstoffzelle 11 mit der Batterie 41 verbindet, so dass die Batterie 41 auch durch die Brennstoffzelle 11 geladen werden kann. Die Steuerung der elektrischen Versorgung des elektrischen Traktionsmotors 31 durch das Brennstoffzellensystem 10 oder Batterie 41 erfolgt über ein nicht dargestelltes Hybridmanagement.
  • 2 zeigt ein Brennstoffzellenfahrzeug gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung. Dabei sind Elemente, die mit der Ausführung gemäß 1 übereinstimmen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden im Einzelnen nicht nochmal erläutert.
  • In der Ausgestaltung gemäß 2 umfasst das Tanksystem 20 einen ersten Tank 21 zur Aufnahme des ersten Brennstoffs, insbesondere Wasserstoff, wobei der erste Tankanschluss 23 dem ersten Tank 21 zugeordnet ist. Das Tanksystem 20 umfasst ferner einen zweiten Tank 22 zur Aufnahme des zweiten Brennstoffs, insbesondere CNG, wobei der zweite Tankanschluss 24 dem zweiten Tank 22 zugeordnet ist. In dieser Ausführung ist die Brennstoffzelle 11 wahlweise mit dem ersten Tank 21 oder mit dem zweiten Tank 22 fluidführend verbindbar. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein steuerbares Ventil in der Brennstoffleitung 27 angeordnet sein (nicht dargestellt). Alternativ können zwei separate Brennstoffleitungen die Brennstoffzelle 11 mit dem jeweiligen Tank 21 und 22 verbinden. Der erste Tank 21 kann ferner mit einem ersten Sensor 28 und der zweite Tank 22 mit einem zweiten Sensor 29 ausgestattet sein. Da in dieser Ausführung jeder der beiden Tanks 21 und 22 jeweils nur mit einem bestimmten Brennstoff betankbar ist, ist eine Identifizierung des vorliegenden Brennstoffs jedoch nicht notwendig, so dass die Sensoren 28, 29 auch entfallen können. Hier können die Sensoren 28 und 29 auch als einfache Drucksensoren ausgestaltet sein, um die Füllstände der Tanks 21 und 22 zu ermitteln und an die Steuereinrichtung 12 zu übermitteln.
  • 3 zeigt eine dritte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellenfahrzeugs 1. Auch hier sind übereinstimmende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen wie in den vorherigen Figuren bezeichnet und werden nicht nochmals erläutert.
  • Im Unterschied zu den Ausgestaltungen gemäß den 1 und 2 weist das Brennstoffzellensystem gemäß 3 zwei Brennstoffzellen auf, nämlich eine erste Brennstoffzelle 11 und eine zweite Brennstoffzelle 13. Jede Brennstoffzelle 11 und 13 ist mit einer individuellen Steuereinrichtung 12 ausgestattet. In dieser Ausführung ist die erste Brennstoffzelle 11 mit dem ersten Brennstoff und die zweite Brennstoffzelle 13 mit dem zweiten Brennstoff betreibbar. Beispielsweise kann es sich bei der ersten Brennstoffzelle 11 um eine PEMFC oder um eine PAFC handeln, die mit reinem Wasserstoff als erster Brennstoff betreibbar sind. Ferner kann es sich bei der zweiten Brennstoffzelle 13 um eine SOFC handeln, die mit CNG oder einem anderen Kohlenwasserstoff betreibbar ist. Der einzige Tank 21 ist wiederum mit einem Sensor 28 ausgestattet, der die Art des getankten Brennstoffs erkennt und an die Steuereinrichtungen 12 übermittelt, so dass selektiv die erste oder die zweite Brennstoffzelle 11, 13 zur Versorgung des Elektromotors 31 betrieben wird.
  • In einer Abwandlung des in 3 dargestellten Systems kann dieses ähnlich wie in 2 auch mit zwei Tanks 21, 22 ausgestattet sein, wobei der erste Tank 21 mit der ersten Brennstoffzelle 11 und der zweite Tank 22 mit der zweiten Brennstoffzelle 13 verbunden ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Brennstoffzellenfahrzeug
    10
    Brennstoffzellensystem
    11
    (erste) Brennstoffzelle
    12
    Steuereinrichtung
    13
    zweite Brennstoffzelle
    20
    Tanksystem
    21
    (erster) Tank
    22
    zweiter Tank
    23
    erster Tankanschluss
    24
    zweiter Tankanschluss
    25
    erste Kommunikationseinrichtung
    26
    zweite Kommunikationseinrichtung
    27
    Brennstoffleitung
    28
    (erster) Sensor
    29
    zweiter Sensor
    30
    Triebstrang
    31
    Elektromotor, Traktionsmotor
    32
    Antriebsräder
    33
    Antriebsachse
    41
    Batterie
    42
    Ladeanschluss
    51
    erste elektrische Leitung
    52
    zweite elektrische Leitung
    53
    dritte elektrische Leitung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008032105 A1 [0006]
    • DE 102004037851 A1 [0007]

Claims (10)

  1. Antriebsstrang für ein Brennstoffzellenfahrzeug (1) umfassend einen Elektromotor (31) zum Antrieb des Fahrzeugs (1), ein Brennstoffzellensystem (10) zur Erzeugung elektrischer Energie zum Betreiben des Elektromotors (31), das zumindest eine Brennstoffzelle (11) aufweist und das eingerichtet ist, wahlweise mit einem ersten Brennstoff oder mit einem zweiten Brennstoff betrieben zu werden, sowie ein Tanksystem (20), das einen ersten Tankanschluss (23) zur Betankung mit dem ersten Brennstoff und einen zweiten Tankanschluss (24) zur Betankung mit dem zweiten Brennstoff aufweist.
  2. Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei das Tanksystem (20) einen Tank (21) zur wahlweisen Aufnahme des ersten und des zweiten Brennstoffs aufweist und der erste und zweite Tankanschluss (23, 24) dem Tank (21) zugeordnet sind.
  3. Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei das Tanksystem (20) einen ersten Tank (21) zur Aufnahme des ersten Brennstoffs aufweist und der erste Tankanschluss (23) dem ersten Tank (21) zugeordnet ist und einen zweiten Tank (22) zur Aufnahme des zweiten Brennstoffs aufweist und der zweite Tankanschluss (24) dem zweiten Tank (22) zugeordnet ist.
  4. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Brennstoffzellensystem (10) eine erste mit dem ersten Brennstoff betreibbare Brennstoffzelle (11) und eine zweite mit dem zweiten Brennstoff betreibbare Brennstoffzelle (13) aufweist.
  5. Antriebsstrang nach Anspruch 4, wobei das Tanksystem (20) einen Tank (21) zur wahlweisen Aufnahme des ersten oder des zweiten Brennstoffs aufweist und der erste und zweite Tankanschluss (23, 24) dem Tank (21) zugeordnet sind und der Tank (21) wahlweise mit der ersten oder der zweiten Brennstoffzelle (11, 13) fluidführend verbindbar ist.
  6. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine erste Kommunikationseinrichtung (25), die dem ersten Tankanschluss (23) zugeordnet ist und eine zweite Kommunikationseinrichtung (26), die dem zweiten Tankanschluss (24) zugeordnet ist.
  7. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Batterie (41), die eingerichtet ist, elektrische Energie zu speichern und gespeicherte elektrische Energie an den Elektromotor (31) zu liefern.
  8. Antriebsstrang nach Anspruch 7, ferner umfassend eine elektrische Ladeeinrichtung (42) zur Ladung der Batterie (41) mit einem extern zugeführten Ladestrom.
  9. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Tanksystem (20) ferner einen Sensor (28) aufweist, der eingerichtet ist, den Brennstoff zu identifizieren und/oder einen Füllstand zu messen.
  10. Fahrzeug (1) mit einem Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
DE102017214975.2A 2017-08-28 2017-08-28 Antriebsstrang für Brennstoffzellenfahrzeug Pending DE102017214975A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017214975.2A DE102017214975A1 (de) 2017-08-28 2017-08-28 Antriebsstrang für Brennstoffzellenfahrzeug

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017214975.2A DE102017214975A1 (de) 2017-08-28 2017-08-28 Antriebsstrang für Brennstoffzellenfahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017214975A1 true DE102017214975A1 (de) 2019-02-28

Family

ID=65321257

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017214975.2A Pending DE102017214975A1 (de) 2017-08-28 2017-08-28 Antriebsstrang für Brennstoffzellenfahrzeug

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102017214975A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110126642A (zh) * 2019-06-27 2019-08-16 解重庆 甲醇电动集装箱增程式重卡牵引车及其驱动总成
WO2021239315A1 (de) * 2020-05-28 2021-12-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum betanken von brennstoffzellensystemen und brennstoffzellensystemverbund

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10024757A1 (de) * 2000-05-19 2001-12-13 Stefan Hoeller Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle
DE102004037851A1 (de) 2003-08-07 2005-05-04 Toyota Motor Co Ltd Behältersystem mit mehreren Behältern und Steuerverfahren hierfür
DE102006037644A1 (de) * 2006-08-10 2008-02-21 Hölzer, Walter Brennkraftmaschine für Dieselkraftstoff und Pflanzenöl
DE102008032105A1 (de) 2007-09-14 2009-03-19 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Wasserstoff verwendender Bikraftstoffmotor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10024757A1 (de) * 2000-05-19 2001-12-13 Stefan Hoeller Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle
DE102004037851A1 (de) 2003-08-07 2005-05-04 Toyota Motor Co Ltd Behältersystem mit mehreren Behältern und Steuerverfahren hierfür
DE102006037644A1 (de) * 2006-08-10 2008-02-21 Hölzer, Walter Brennkraftmaschine für Dieselkraftstoff und Pflanzenöl
DE102008032105A1 (de) 2007-09-14 2009-03-19 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Wasserstoff verwendender Bikraftstoffmotor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110126642A (zh) * 2019-06-27 2019-08-16 解重庆 甲醇电动集装箱增程式重卡牵引车及其驱动总成
WO2021239315A1 (de) * 2020-05-28 2021-12-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum betanken von brennstoffzellensystemen und brennstoffzellensystemverbund

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112007002405B4 (de) Verfahren zum Ausspülen von Wasser aus einem Brennstoffzellensystem
DE112005003300B4 (de) Brennstoffzellensystem und Verfahren zur Reduzierung eines Spannungsverlusts, der durch eine Spannungswechselbelastung bewirkt wird, durch Verwendung einer wiederaufladbaren elektrischen Speichervorrichtung
DE102013204632A1 (de) Beweglicher Körper
DE102013204633B4 (de) Beweglicher Körper
DE102008042677A1 (de) Energieversorgungssystem für Elektrofahrzeuge und Verfahren zu dessen Steuerung
WO2012038497A2 (de) Elektrokraftfahrzeug und redox-flow-modul sowie kartusche hierzu
US20210053439A1 (en) Display control apparatus, display control method, and program
DE102017214975A1 (de) Antriebsstrang für Brennstoffzellenfahrzeug
DE102017010866A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs
DE112010005562T5 (de) Brennstoffzellensystem für ein Fahrzeug und Brennstoffzellenfahrzeug
DE102016115789A1 (de) Brennstoffzelle und Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle
DE102021101782A1 (de) Fahrzeug
WO2012156031A1 (de) Verfahren zur auswahl elektrochemischer zellen bei der herstellung einer batterie und elektrochemische zellen aufweisende batterie
DE102022002754A1 (de) Fahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs
DE102020000193A1 (de) Verfahren zum lnitiieren eines Regenerationsprozesses
DE112007002395T5 (de) Brennstoffzellensystem
DE102022128280A1 (de) Bordeigene gleichstromschnellladesysteme, gleichstromschnellladeverfahren und gleichstromschnellladevorrichtungen für brennstoffzellenfahrzeuge
DE102018132755A1 (de) System und verfahren zur mea-konditionierung in einer brennstoffzelle
DE102022119321A1 (de) Brennstoffzellenfahrzeug
DE102020135043A1 (de) Stromversorgungsvorrichtung und -verfahren
DE102015212805A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellenfahrzeugs
DE112019005639T5 (de) Elektrofahrzeug und energiepackung
EP4396022A1 (de) Fahrzeug und verfahren zum betrieb eines fahrzeugs
DE102020119097A1 (de) System und Verfahren zum reversiblen Betreiben eines Brennstoffzellensystems in einem Fahrzeug
DE102017209029A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Steuergerätes

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B60L0011180000

Ipc: B60L0050710000

R082 Change of representative

Representative=s name: HENTRICH PATENT- & RECHTSANWALTSPARTNERSCHAFT , DE

Representative=s name: HENTRICH PATENT- & RECHTSANWAELTE PARTG MBB, DE

Representative=s name: HENTRICH PATENTANWAELTE PARTG MBB, DE