DE102020207270A1 - Wear-free brake for vehicles - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem (100) für ein, vorzugsweise wasserstoffbetriebenes, Fahrzeug (1), insbesondere ein Nutzfahrzeug oder schweres PKW-Fahrzeug, welches mindestens eine Brennstoffzelle (101) aufweist. Hierzu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Brennstoffzellensystem (100) dazu ausgeführt ist, in einem Normalbetrieb (I) des Fahrzeuges (1) eine elektrische Energie (E) zum Antreiben des Fahrzeuges (1) bereitzustellen, und dass das Brennstoffzellensystem (100) dazu ausgeführt ist, in einem Bremsbetrieb (II) des Fahrzeuges (1) eine freiwerdende Bewegungsenergie (M) des Fahrzeuges (1) zum Erzeugen von Brennstoff (H2) zu verwenden.The invention relates to a fuel cell system (100) for a, preferably hydrogen-powered, vehicle (1), in particular a utility vehicle or heavy passenger vehicle, which has at least one fuel cell (101). For this purpose, the invention provides that the fuel cell system (100) is designed to provide electrical energy (E) to drive the vehicle (1) in normal operation (I) of the vehicle (1), and that the fuel cell system (100) does so is designed to use a released kinetic energy (M) of the vehicle (1) to generate fuel (H2) in a braking operation (II) of the vehicle (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem für ein, vorzugsweise wasserstoffbetriebenes, Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug oder schweres PKW-Fahrzeug, nach dem unabhängigen Systemanspruch. Zudem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, vorzugsweise ein wasserstoffbetriebenes Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug oder schwereres PKW-Fahrzeug, mit einem entsprechenden Brennstoffzellensystem nach dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines entsprechenden Brennstoffzellensystems nach dem unabhängigen Verfahrensanspruch.The invention relates to a fuel cell system for a, preferably hydrogen-powered, vehicle, in particular a utility vehicle or a heavy passenger vehicle, according to the independent system claim. The invention also relates to a vehicle, preferably a hydrogen-powered vehicle, in particular a utility vehicle or a heavier passenger vehicle, with a corresponding fuel cell system according to the independent device claim. The invention also relates to a method for operating a corresponding fuel cell system according to the independent method claim.

Stand der TechnikState of the art

Nutzfahrzeuge müssen in der Regel mit einer sog. Dauerbremse ausgerüstet sein, die ebenfalls verschleißfreie Bremse genannt wird. Die Dauerbremse wird bspw. ausgelegt, um das vollbeladene Fahrzeug auf einer Strecke von 6 km und einem Gefälle von 7 % bei einer Fahrgeschwindigkeit von 30 km/h zu halten. Bekannte Dauerbremsen weisen bspw. hydrodynamische oder elektromagnetische Retarder auf. Bei elektrischen Fahrzeugen ist allerdings der Verbau von Retardern nicht mehr so einfach darstellbar bzw. erwünscht. Bei manchen elektrischen Fahrzeugen wird der elektrische Powertrain in einem Rekuperationsmodus betrieben, um die freiwerdende mechanische Energie während des Bremsvorganges in die elektrische Energie umzuwandeln und in der Batterie zu speichern. Diese Lösung ist jedoch durch die Batteriegröße limitiert. Bspw. bei einem üblichen Fall des Bergabfahrens mit konstanter Geschwindigkeit, bei der die Dauerbremse eingesetzt wird, würde diese Lösung voraussetzen, dass die Batterie vor Beginn der Bergabfahrt „ausreichend leer“ ist. Eine entsprechende Funktionalität ist sogar bei Ausnutzung von Navigationsdaten schwer sicher darstellbar. Eine wesentliche Eigenschaft aller bekannten Lösungen ist, dass die freiwerdende Energie in Wärmeenergie umgewandelt wird und über zusätzliche Kühlaggregate abgeführt werden muss.Commercial vehicles usually have to be equipped with a so-called permanent brake, which is also called a wear-free brake. The permanent brake is designed, for example, to hold the fully loaded vehicle on a distance of 6 km and a gradient of 7% at a driving speed of 30 km / h. Known retarders have, for example, hydrodynamic or electromagnetic retarders. In the case of electric vehicles, however, the installation of retarders is no longer that simple or desirable. In some electric vehicles, the electric powertrain is operated in a recuperation mode in order to convert the released mechanical energy into electrical energy during the braking process and store it in the battery. However, this solution is limited by the size of the battery. For example, in a normal case of downhill travel at constant speed, in which the permanent brake is used, this solution would require that the battery is “sufficiently empty” before the start of the downhill drive. A corresponding functionality is difficult to reliably represent even when using navigation data. An essential property of all known solutions is that the released energy is converted into thermal energy and has to be dissipated via additional cooling units.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung sieht gemäß einem ersten Aspekt ein Brennstoffzellensystem für ein, vorzugsweise wasserstoffbetriebenes, Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug oder schweres PKW-Fahrzeug, mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1, insbesondere aus dem kennzeichnenden Teil, vor. Ferner sieht die Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt ein Fahrzeug, vorzugsweise ein wasserstoffbetriebenes Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug oder schwereres PKW-Fahrzeug, mit einem entsprechenden Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruches sowie gemäß einem dritten Aspekt ein Verfahren zum Betreiben eines entsprechenden Brennstoffzellensystems mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruches vor. Weitere Vorteile, Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit den einzelnen erfindungsgemäßen Aspekten beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit den anderen erfindungsgemäßen Aspekten und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.According to a first aspect, the invention provides a fuel cell system for a, preferably hydrogen-powered, vehicle, in particular a utility vehicle or heavy passenger vehicle, with the features of independent claim 1, in particular from the characterizing part. Furthermore, according to a second aspect, the invention provides a vehicle, preferably a hydrogen-powered vehicle, in particular a commercial vehicle or a heavier passenger vehicle, with a corresponding fuel cell system with the features of the independent device claim and, according to a third aspect, a method for operating a corresponding fuel cell system with the features of the independent process claim. Further advantages, features and details of the invention emerge from the subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the individual aspects of the invention naturally also apply in connection with the other aspects of the invention and vice versa, so that with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention, reference is or can always be made to the individual aspects of the invention.

Die vorliegende Erfindung sieht gemäß dem ersten Aspekt ein Brennstoffzellensystem für ein, vorzugsweise wasserstoffbetriebenes, Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug oder schweres PKW-Fahrzeug, vor, aufweisend mindestens eine Brennstoffzelle. Hierzu sieht die Erfindung vor, dass das Brennstoffzellensystem dazu ausgeführt ist, in einem Normalbetrieb des Fahrzeuges eine elektrische Energie zum Antreiben des Fahrzeuges, insbesondere für eine elektrische Maschine, bereitzustellen, und dass das Brennstoffzellensystem dazu ausgeführt ist, in einem Bremsbetrieb des Fahrzeuges eine freiwerdende Bewegungsenergie des Fahrzeuges zum Erzeugen von Brennstoff (bspw. Wasserstoff) zu verwenden. Mit anderen Worten stellt das Brennstoffzellensystem an sich eine verschleißfreie Dauerbremse dar.According to the first aspect, the present invention provides a fuel cell system for a, preferably hydrogen-powered, vehicle, in particular a utility vehicle or heavy passenger vehicle, having at least one fuel cell. For this purpose, the invention provides that the fuel cell system is designed to provide electrical energy to drive the vehicle, in particular for an electrical machine, in normal operation of the vehicle, and that the fuel cell system is designed to generate kinetic energy that is released when the vehicle is braking of the vehicle to generate fuel (e.g. hydrogen). In other words, the fuel cell system itself is a wear-free permanent brake.

Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem kann in Form eines Brennstoffzellenstapels, eines sog. Brennstoffzellenstacks, mit mehreren gestapelten Wiederholeinheiten in Form einzelner Brennstoffzellen, vorzugsweise PEM-Brennstoffzellen, ausgeführt sein.The fuel cell system according to the invention can be designed in the form of a fuel cell stack, a so-called fuel cell stack, with several stacked repeat units in the form of individual fuel cells, preferably PEM fuel cells.

Die elektrische Maschine im Rahmen der Erfindung kann vorzugsweise in dem Normalbetrieb des Fahrzeuges als Elektromotor und in dem Bremsbetrieb des Fahrzeuges als Generator arbeiten.The electrical machine within the scope of the invention can preferably work as an electric motor in normal operation of the vehicle and as a generator in braking operation of the vehicle.

Die Kernidee der Erfindung liegt dabei darin, bei brennstoff- bzw. wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen die freiwerdende mechanische Energie beim Bremsen der Fahrzeuge zu nutzen, um Brennstoff, bspw. Wasserstoff, zu erzeugen. Der erzeugte Brennstoff kann wieder in einem Tank gespeichert werden, der bspw. auch zum Bereitstellen von Brennstoff an die mindestens eine Brennstoffzelle genutzt wird. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass ein separater Tank hierzu verwendet wird. Im Rahmen der Erfindung kann zum Erzeugen von Brennstoff die mindestens eine Brennstoffzelle als eine reversible Brennstoffzelle ausgebildet sein oder ein Elektrolyseur neben der mindestens einen Brennstoffzelle vorgesehen sein. Zum Erzeugen des Brennstoffs kann vorzugsweise das Produktwasser der mindestens einen Brennstoffzelle genutzt werden, welches in dem Normalbetrieb des Fahrzeuges angefallen ist. Zum Abscheiden des Produktwassers aus der zumeist heißen Abluft der mindestens einen Brennstoffzelle kann bspw. ein Wasserabscheider vorgesehen sein. Das benötigte Produktwasser kann z. B. in einem Wassertank gespeichert werden.The core idea of the invention is to use the mechanical energy released when braking the vehicles in fuel or hydrogen-powered vehicles in order to generate fuel, for example hydrogen. The fuel generated can be stored again in a tank, which is also used, for example, to provide fuel to the at least one fuel cell. In principle, however, it is also conceivable that a separate tank is used for this purpose. In the context of the invention, the at least one fuel cell can be designed as a reversible fuel cell or an electrolyzer next to the at least one fuel cell Fuel cell may be provided. To generate the fuel, the product water of the at least one fuel cell that has accumulated during normal operation of the vehicle can preferably be used. A water separator, for example, can be provided to separate the product water from the mostly hot exhaust air from the at least one fuel cell. The required product water can, for. B. be stored in a water tank.

Vorteilhafterweise ermöglicht die erfindungsgemäße verschleißfreie Dauerbremse bzw. das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem eine vorteilhafte Nutzung eines elektrischen Powertrains des Fahrzeuges. Beim Bremsen des Fahrzeuges kann eine elektrische Maschine des Fahrzeuges in einem Generatormodus betrieben werden, um aus der freiwerdenden Bewegungsenergie elektrische Energie zu erzeugen, die wiederum dazu genutzt wird, um aus dem Produktwasser Brennstoff und Sauerstoff zu erzeugen. Der Brennstoff kann dabei vorteilhafterweise abgespeichert werden. Der Sauerstoff kann wiederum an die Umgebung abgelassen werden. Hierzu kann bspw. die Abluftleitung des Brennstoffzellensystems genutzt werden.The wear-free endurance brake according to the invention or the fuel cell system according to the invention advantageously enables an electrical powertrain of the vehicle to be used. When the vehicle is braked, an electrical machine of the vehicle can be operated in a generator mode in order to generate electrical energy from the kinetic energy released, which in turn is used to generate fuel and oxygen from the product water. The fuel can advantageously be stored. The oxygen can in turn be released to the environment. For example, the exhaust air line of the fuel cell system can be used for this purpose.

Aus diese Weise können zum Bereitstellen der verschleißfreien Dauerbremse zusätzliche Bauteile, wie z. B. Retarder und entsprechende Kühlvorrichtungen, vermieden werden. Außerdem wird dadurch die verschleißfreie Dauerbremse von der Größe einer Batterie entkoppelt. Ferner sind bei der verschleißfreien Dauerbremse deutlich kleinere Kühlaggregate ausreichend.In this way, additional components such. B. retarders and corresponding cooling devices can be avoided. This also decouples the wear-free retarder from the size of a battery. In addition, significantly smaller cooling units are sufficient for the wear-free retarder.

Ferner kann die Erfindung bei einem Brennstoffzellensystem vorsehen, dass die mindestens eine Brennstoffzelle als eine reversible Brennstoffzelle ausgeführt ist, um in dem Bremsbetrieb des Fahrzeuges eine freiwerdende Bewegungsenergie des Fahrzeuges zum Erzeugen von Brennstoff zu verwenden. Auf diese Weise wird bei dem Brennstoffzellensystem im Rahmen der Erfindung der Bauraum gespart.Furthermore, the invention can provide in a fuel cell system that the at least one fuel cell is designed as a reversible fuel cell in order to use kinetic energy released by the vehicle to generate fuel when the vehicle is braking. In this way, the installation space is saved in the fuel cell system within the scope of the invention.

Weiterhin kann die Erfindung bei einem Brennstoffzellensystem vorsehen, dass das Brennstoffzellensystem mit einem Elektrolyseur ausgeführt ist, um in dem Bremsbetrieb des Fahrzeuges eine freiwerdende Bewegungsenergie des Fahrzeuges zum Erzeugen von Brennstoff zu verwenden. Auf diese Weise können sogar herkömmliche Brennstoffzellensysteme mit der erfindungsgemäßen Lösung aufgerüstet werden.In a fuel cell system, the invention can furthermore provide that the fuel cell system is designed with an electrolyzer in order to use kinetic energy released by the vehicle to generate fuel when the vehicle is braking. In this way, even conventional fuel cell systems can be upgraded with the solution according to the invention.

Des Weiteren kann die Erfindung bei einem Brennstoffzellensystem einen Wassertank vorsehen, um ein Produktwasser der mindestens einen Brennstoffzelle in dem Normalbetrieb des Fahrzeuges zu speichern und in dem Bremsbetrieb des Fahrzeuges zum Erzeugen von Brennstoff zur Verfügung zu stellen. Auf diese Weise kann das bereits im System inhärent vorhandene Produktwasser auf eine vorteilhafte Weise zum Erzeugen von Brennstoff ausgenutzt werden.Furthermore, the invention can provide a water tank in a fuel cell system in order to store a product water of the at least one fuel cell in normal operation of the vehicle and to make it available in the braking operation of the vehicle to generate fuel. In this way, the product water already inherent in the system can be used in an advantageous manner to generate fuel.

Zudem kann die Erfindung bei einem Brennstoffzellensystem einen Brennstofftank vorsehen, um den Brennstoff zu speichern, der in dem Bremsbetrieb des Fahrzeuges erzeugt wurde und/oder der zum Betreiben der mindestens einen Brennstoffzelle in dem Normalbetrieb des Fahrzeuges genutzt wird. Auf diese Weise kann eine reversible Nutzung des Brennstoffzellensystems ermöglicht werden.In addition, the invention can provide a fuel tank in a fuel cell system in order to store the fuel that was generated in the braking mode of the vehicle and / or that is used to operate the at least one fuel cell in the normal mode of the vehicle. In this way, a reversible use of the fuel cell system can be made possible.

Außerdem ist es denkbar, dass der Brennstofftank modular ausgeführt sein kann, und/oder dass der Brennstofftank mehrere, insbesondere parallel verschaltete, Brennstoffflaschen aufweist. Somit kann das Speichervolumen von Brennstoff modular erhöht werden und/oder der Brennstoff leicht dosiert werden. Ein modularer Aufbau des Brennstofftanks kann ferner vorteilhaft sein, um einzelne Brennstoffflaschen gezielt befüllen, austauschen und/oder warten zu können.It is also conceivable that the fuel tank can have a modular design and / or that the fuel tank has a plurality of fuel bottles, in particular connected in parallel. In this way, the storage volume of fuel can be increased in a modular manner and / or the fuel can be easily dosed. A modular structure of the fuel tank can also be advantageous in order to be able to fill, exchange and / or maintain individual fuel bottles in a targeted manner.

Ferner ist es denkbar, dass der Brennstofftank mindestens ein Steuerventil zum Befüllen und/oder mindestens ein Steuerventil zum Ablassen von Brennstoff aufweisen kann. Somit kann ein steuerbares Befüllen und/oder Ablassen von Brennstoff ermöglicht werden. Denkbar ist grundsätzlich, dass das mindestens eine Steuerventil zum Befüllen und das mindestens eine Steuerventil zum Ablassen von Brennstoff als ein kombiniertes Ventil oder als separate Ventile ausgeführt sein können. Ein kombiniertes Ventil kann die Verschaltung des Brennstofftanks vereinfachen. Zwei separate Ventile können vorteilhaft sein, um die Steuerung beim Befüllen und/oder Ablassen von Brennstoff zu vereinfachen. Je nach gewünschter Lösung kann eine flexible Gestaltung des Brennstoffzellensystems ermöglicht werden. Wenn der Brennstofftank mehrere Brennstoffflaschen aufweist ist wiederum denkbar, dass alle Brennstoffflaschen gemeinsam ein Steuerventil zum Befüllen und/oder ein Steuerventil zum Ablassen von Brennstoff aufweisen. Vorteilhaft könnte jedoch im Hinblick auf die Steuerbarkeit, Handhabung und/oder Wartung der Brennstoffflaschen, dass jede Brennstoffflasche mindestens ein Steuerventil zum Befüllen und/oder mindestens ein Steuerventil zum Ablassen von Brennstoff aufweisen kann.It is also conceivable that the fuel tank can have at least one control valve for filling and / or at least one control valve for discharging fuel. Controllable filling and / or draining of fuel can thus be made possible. It is basically conceivable that the at least one control valve for filling and the at least one control valve for discharging fuel can be designed as a combined valve or as separate valves. A combined valve can simplify the wiring of the fuel tank. Two separate valves can be advantageous in order to simplify the control when filling and / or discharging fuel. Depending on the desired solution, a flexible design of the fuel cell system can be made possible. If the fuel tank has a plurality of fuel bottles, it is again conceivable that all fuel bottles jointly have a control valve for filling and / or a control valve for draining fuel. However, with regard to the controllability, handling and / or maintenance of the fuel bottles, it could be advantageous that each fuel bottle can have at least one control valve for filling and / or at least one control valve for draining fuel.

Weiterhin kann die Erfindung bei einem Brennstoffzellensystem eine Steuereinheit vorsehen, die dazu ausgeführt ist, eine Befüllung von Brennstoff in den Brennstofftank zu steuern und/oder eine gleichmäßige Verteilung von Brennstoff in dem Brennstofftank zu gewährleisten. Des Weiteren ist es denkbar, dass die Steuereinheit als eine separate Steuereinheit ausgeführt sein kann oder in einem Steuergerät des Fahrzeuges implementiert sein kann. Somit kann die Steuereinheit dazu dienen, die Befüllung zu starten und zu stoppen, wenn nötig ist. Zudem kann die Steuereinheit dazu dienen, ein sog. „Balancing“ beim Befüllen (im Bremsbetrieb des Fahrzeuges) und/oder Ablassen (im Normalbetrieb des Fahrzeuges) von Brennstoff in mehreren Brennstoffflaschen durchzuführen.Furthermore, the invention can provide a control unit in a fuel cell system which is designed to control the filling of fuel into the fuel tank and / or to ensure a uniform distribution of fuel in the fuel tank. Furthermore, it is conceivable that the control unit can be designed as a separate control unit or in a control unit of the vehicle can be implemented. The control unit can thus be used to start and stop filling, if necessary. In addition, the control unit can be used to carry out what is known as “balancing” when filling (when the vehicle is braking) and / or discharging (when the vehicle is in normal operation) fuel in several fuel bottles.

Des Weiteren kann die Erfindung bei einem Brennstoffzellensystem ein Wasserabscheider vorsehen, um ein Produktwasser der mindestens einen Brennstoffzelle in dem Normalbetrieb des Fahrzeuges aus einer Abluft der mindestens einen Brennstoffzelle abzutrennen. Oft entwickelt sich im Betrieb der mindestens einen Brennstoffzelle eine Abwärme, sodass das Produktwasser als Dampf in der Abluft vorhanden ist. Mithilfe eines Wasserabscheiders könnte das Produktwasser auch aus der heißen Abluft entnommen werden.Furthermore, the invention can provide a water separator in a fuel cell system in order to separate a product water of the at least one fuel cell from an exhaust air of the at least one fuel cell during normal operation of the vehicle. Often, when the at least one fuel cell is in operation, waste heat develops so that the product water is present as steam in the exhaust air. With the help of a water separator, the product water could also be removed from the hot exhaust air.

Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Fahrzeug, vorzugsweise ein wasserstoffbetriebenes Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug oder schwereres PKW-Fahrzeug, vorgesehen, welches mit einem Brennstoffzellensystem ausgeführt ist, welches wie oben beschrieben ausgebildet sein kann. Mithilfe des erfindungsgemäßen Fahrzeuges können die gleichen Vorteile erreicht werden, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.According to the second aspect of the invention, a vehicle, preferably a hydrogen-powered vehicle, in particular a utility vehicle or a heavier passenger vehicle, is provided which is designed with a fuel cell system which can be designed as described above. With the aid of the vehicle according to the invention, the same advantages can be achieved that were described above in connection with the fuel cell system according to the invention. Reference is made here in full to these advantages.

Zudem kann die Erfindung bei einem Fahrzeug eine Schaltbox vorsehen, die dazu ausgeführt ist, in dem Bremsbetrieb des Fahrzeuges eine wiedergewonnene elektrische Energie zum Speichern in einer Traktionsbatterie des Fahrzeuges und/oder zum Erzeugen von Brennstoff zu verteilen. Auf diese Weise kann eine verbesserte Funktionalität bei einem Fahrzeug im Rahmen der Erfindung zur Verfügung gestellt werden, insbesondere in Verbindung mit einem Elektrolyseur zum Erzeugen von Brennstoff.In addition, the invention can provide a switch box in a vehicle which is designed to distribute recovered electrical energy for storage in a traction battery of the vehicle and / or for generating fuel when the vehicle is braking. In this way, improved functionality can be made available in a vehicle within the scope of the invention, in particular in connection with an electrolyzer for generating fuel.

Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems für ein, vorzugsweise wasserstoffbetriebenes, Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug oder schweres PKW-Fahrzeug, vorgesehen, aufweisend: mindestens eine Brennstoffzelle, wobei insbesondere das Brennstoffzellensystem wie oben beschrieben ausgeführt werden kann. Hierzu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Brennstoffzellensystem in einem Normalbetrieb des Fahrzeuges dazu verwendet wird, eine elektrische Energie zum Antreiben des Fahrzeuges, insbesondere für eine elektrische Maschine des Fahrzeuges, bereitzustellen, und dass das Brennstoffzellensystem in einem Bremsbetrieb des Fahrzeuges dazu verwendet wird, eine freiwerdende Bewegungsenergie des Fahrzeuges zum Erzeugen von Brennstoff zu verwenden. Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können die gleichen Vorteile erreicht werden, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem und/oder mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.According to the third aspect of the invention, a method for operating a fuel cell system for a, preferably hydrogen-powered, vehicle, in particular a utility vehicle or heavy passenger vehicle, is provided, comprising: at least one fuel cell, wherein in particular the fuel cell system can be designed as described above. For this purpose, it is provided according to the invention that the fuel cell system is used in normal operation of the vehicle to provide electrical energy for driving the vehicle, in particular for an electrical machine of the vehicle, and that the fuel cell system is used in braking operation of the vehicle to provide a to use the kinetic energy released by the vehicle to generate fuel. With the aid of the method according to the invention, the same advantages can be achieved that were described above in connection with the fuel cell system according to the invention and / or with the vehicle according to the invention. Reference is made here in full to these advantages.

FigurenlisteFigure list

Die Erfindung und deren Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

  • 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems und einen elektrischen Powertrain in einem Fahrzeug in einem Normalbetrieb des Fahrzeuges,
  • 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems und einen elektrischen Powertrain in einem Fahrzeug in einem Bremsbetrieb des Fahrzeuges und
  • 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems und einen elektrischen Powertrain in einem Fahrzeug in einem Bremsbetrieb des Fahrzeuges.
The invention and its developments as well as their advantages are explained in more detail below with reference to drawings. They each show schematically:
  • 1 a schematic representation of a fuel cell system according to the invention and an electric powertrain in a vehicle in normal operation of the vehicle,
  • 2 a schematic representation of a fuel cell system according to the invention and an electric powertrain in a vehicle in a braking mode of the vehicle and
  • 3 a schematic representation of a fuel cell system according to the invention and an electric powertrain in a vehicle in a braking mode of the vehicle.

In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile der Erfindung stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weshalb diese in der Regel nur einmal beschrieben werden.In the different figures, the same parts of the invention are always provided with the same reference numerals, which is why they are usually only described once.

Die 1, 2 und 3 zeigen relevante Komponenten eines elektrischen Antriebs in einem Fahrzeug 1 im Rahmen der Erfindung, das vorzugsweise als ein wasserstoffbetriebenes Fahrzeug, z. B. ein Nutzfahrzeug oder ein schweres PKW-Fahrzeug, ausgeführt sein kann.the 1 , 2 and 3 show relevant components of an electric drive in a vehicle 1 within the scope of the invention, which is preferably used as a hydrogen-powered vehicle, e.g. B. a commercial vehicle or a heavy passenger vehicle can be executed.

Gemäß allen 1 bis 3 umfasst das Fahrzeug 1 ein Brennstoffzellensystem 100, welches mindestens eine Brennstoffzelle 101 oder mehrere Brennstoffzellen 101 in einem Stapel aufweisen kann.According to all 1 until 3 includes the vehicle 1 a fuel cell system 100 , which is at least one fuel cell 101 or several fuel cells 101 may have in a stack.

Der Brennstoff H2, bspw. Wasserstoff, für die mindestens eine Brennstoffzelle 101 kann dabei in einem Brennstofftank 104 aufbewahrt werden, welcher bspw. als ein Hochdrucktank ausgeführt sein kann. Der Brennstofftank 104 kann vorzugsweise modular ausgeführt sein und/oder mehrere, bspw. parallel verschaltete, Brennstoffflaschen aufweisen, die jedoch im Einzelnen aus Einfachheitsgründen nicht dargestellt sind. Der Brennstofftank 104 kann mindestens ein Steuerventil V1 zum Befüllen und/oder mindestens ein Steuerventil V2 zum Ablassen von Brennstoff H2 aufweisen. Dabei ist es denkbar, dass das mindestens eine Steuerventil V1 zum Befüllen und das mindestens eine Steuerventil V2 zum Ablassen von Brennstoff H2 als ein kombiniertes Ventil (einfache Verschaltung) oder als separate Ventile (verbesserte Steuerung) ausgeführt sein können.The fuel H2 , for example hydrogen, for the at least one fuel cell 101 can do this in a fuel tank 104 be kept, which can be designed, for example, as a high-pressure tank. The fuel tank 104 can preferably be of modular design and / or have several fuel bottles, for example connected in parallel, which, however, are not shown in detail for reasons of simplicity. The fuel tank 104 can have at least one control valve V1 for filling and / or at least one control valve V2 for draining fuel H2 exhibit. It is conceivable that the at least one control valve V1 for filling and the at least one control valve V2 for draining fuel H2 can be designed as a combined valve (simple connection) or as separate valves (improved control).

Ein Normalbetrieb I des Fahrzeuges 1 wird schematisch mithilfe von Pfeilen in der 1 dargestellt. Der Brennstofftank 104 stellt in dem Normalbetrieb I des Fahrzeuges 1 den Brennstoff H2 an die mindestens eine Brennstoffzelle 101 bereit, die aus dem Brennstoff H2 und einem Sauerstoff O2, zumeist aus der einfachen verdichteten Umgebungsluft, elektrische Energie E (in Form von Gleichstrom DC) und Produktwasser H2O erzeugt. Das Produktwasser H2O, zumeist in Form von Dampf, wird mit einer Abluft aus der mindestens einen Brennstoffzelle 101 abtransportiert.A normal operation I. of the vehicle 1 is shown schematically using arrows in the 1 shown. The fuel tank 104 represents in normal operation I. of the vehicle 1 the fuel H2 to the at least one fuel cell 101 ready to run out of fuel H2 and an oxygen O2 , mostly from the simple compressed ambient air, electrical energy E. (in the form of direct current DC ) and product water H2O generated. The product water H2O , mostly in the form of steam, is extracted from the at least one fuel cell 101 transported away.

Die elektrische Energie E, die im Brennstoffzellensystem 100 erzeugt wurde, wird in einer Traktionsbatterie 200, insbesondere in Form einer Hochvoltbatterie, des Fahrzeuges 1 zwischengespeichert. Ein Inverter 300 wandelt den Gleichstrom DC in einen Wechselstrom AC um. Der Wechselstrom AC wird in einer elektrischen Maschine EM des Fahrzeuges 1 in einem Elektromotormodus der elektrischen Maschine EM in eine mechanische Bewegungsenergie M umgewandelt. Die mechanische Bewegungsenergie M wird über ein Getriebe G des Fahrzeuges 1 an die Fahrzeugräder R bereitgestellt.The electrical energy E. that are in the fuel cell system 100 is generated in a traction battery 200 , especially in the form of a high-voltage battery, of the vehicle 1 cached. An inverter 300 converts the direct current DC into an alternating current AC around. The alternating current AC is in an electrical machine EM of the vehicle 1 in an electric motor mode of the electric machine EM into a mechanical kinetic energy M. converted. The mechanical kinetic energy M. is via a gear G of the vehicle 1 to the vehicle wheels R. provided.

Die Erfindung stellt für das Fahrzeug 1 eine verschleißfreie Dauerbremse bereit. Hierzu sieht die Erfindung vor, dass das Brennstoffzellensystem 100 dazu ausgeführt ist, in einem Normalbetrieb I des Fahrzeuges 1 eine elektrische Energie E zum Antreiben des Fahrzeuges (insbesondere für die elektrische Maschine EM des Fahrzeuges 1) bereitzustellen, und dass das Brennstoffzellensystem 100 dazu ausgeführt ist, in einem Bremsbetrieb II des Fahrzeuges 1 eine freiwerdende Bewegungsenergie M des Fahrzeuges 1 zum Erzeugen von Brennstoff H2 zu verwenden.The invention provides for the vehicle 1 a wear-free retarder ready. For this purpose, the invention provides that the fuel cell system 100 is carried out for this purpose in normal operation I. of the vehicle 1 an electrical energy E. to drive the vehicle (especially for the electric machine EM of the vehicle 1 ) and that the fuel cell system 100 is carried out for this purpose in a braking mode II of the vehicle 1 a released kinetic energy M. of the vehicle 1 for generating fuel H2 to use.

In der Ausführungsform der 2 wird das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem 100 mit einer reversiblen Brennstoffzelle ausgeführt, um in dem Bremsbetrieb II des Fahrzeuges 1 eine freiwerdende Bewegungsenergie M des Fahrzeuges 1 zum Erzeugen von Brennstoff H2 zu verwenden. Das heißt, dass die mindestens eine Brennstoffzelle 101 als eine reversible Brennstoffzelle ausgeführt ist. Wenn das Brennstoffzellensystem 100 mehrere Brennstoffzellen 101 aufweist, können vorteilhafterweise alle Brennstoffzellen 101 als reversible Brennstoffzellen ausgeführt sein.In the embodiment of 2 becomes the fuel cell system according to the invention 100 executed with a reversible fuel cell in order to operate in the braking mode II of the vehicle 1 a released kinetic energy M. of the vehicle 1 for generating fuel H2 to use. That means that the at least one fuel cell 101 is designed as a reversible fuel cell. When the fuel cell system 100 several fuel cells 101 has, can advantageously all fuel cells 101 be designed as reversible fuel cells.

In der Ausführungsform der 3 wird das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem 100 mit einem Elektrolyseur 102 ausgeführt, um in dem Bremsbetrieb II des Fahrzeuges 1 eine freiwerdende Bewegungsenergie M des Fahrzeuges 1 zum Erzeugen von Brennstoff H2 zu verwenden.In the embodiment of 3 becomes the fuel cell system according to the invention 100 with an electrolyzer 102 executed to be in the braking mode II of the vehicle 1 a released kinetic energy M. of the vehicle 1 for generating fuel H2 to use.

Der Gedanke bei allen möglichen Ausführungen der Erfindung liegt dabei darin, dass die freiwerdende Bewegungsenergie M beim Bremsen des Fahrzeuges 1 genutzt wird, um den Brennstoff H2 zu erzeugen, der wieder im Normalbetrieb I des Fahrzeuges 1 zum Antrieb des Fahrzeuges 1 genutzt werden kann.The idea in all possible embodiments of the invention is that the kinetic energy released M. when braking the vehicle 1 is used to make the fuel H2 to generate that again in normal operation I. of the vehicle 1 to drive the vehicle 1 can be used.

Der erzeugte Brennstoff H2 kann wieder dem Brennstofftank 104 zugefügt werden, der auch zum Bereitstellen von Brennstoff H2 an die mindestens eine Brennstoffzelle 101 genutzt wird. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass hierzu ein separater Tank verwendet wird.The fuel produced H2 can return to the fuel tank 104 be added, which is also used to provide fuel H2 to the at least one fuel cell 101 is being used. In principle, however, it is also conceivable that a separate tank is used for this purpose.

Der Brennstoff H2 kann erfindungsgemäß durch eine umgekehrte Reaktion der elektrochemischen Zelle erzeugt werden. Hierzu kann vorzugsweise das im Normalbetrieb I des Fahrzeuges 1 angefallene Produktwasser H2O der mindestens einen Brennstoffzelle 101 genutzt werden. Das benötigte Produktwasser H2O kann z. B. in einem Wassertank 103 gespeichert werden.The fuel H2 can be produced according to the invention by a reverse reaction of the electrochemical cell. This can preferably be done in normal operation I. of the vehicle 1 accumulated product water H2O the at least one fuel cell 101 be used. The required product water H2O can e.g. B. in a water tank 103 get saved.

Im Normalbetrieb I des Fahrzeuges 1 kann der Wasserstank 103 Wasser H2O zur Befeuchtung der Membran und/oder einer Zuluft der mindestens einen Brennstoffzelle 101 bereitstellen. Im Bremsbetrieb II des Fahrzeuges 1 kann der Wasserstank 103 Wasser H2O zur Erzeugung von Brennstoff H2 bereitstellen. Dabei fungiert Wasser H2O als Ausgangsprodukt für die elektrochemische Reaktion.In normal operation I. of the vehicle 1 can the water tank 103 water H2O for humidifying the membrane and / or a supply air of the at least one fuel cell 101 provide. In braking mode II of the vehicle 1 can the water tank 103 water H2O for the production of fuel H2 provide. This is where water acts H2O as a starting product for the electrochemical reaction.

Wie es die 1 bis 3 beispielhaft zeigen, kann zum Abscheiden des Produktwassers H2O aus der Abluft der mindestens einen Brennstoffzelle 101 ein Wasserabscheider 105 vorgesehen sein.Like it 1 until 3 can show by way of example how to separate the product water H2O from the exhaust air of the at least one fuel cell 101 a water separator 105 be provided.

Vorteilhafterweise ermöglicht das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem 100 eine vorteilhafte Nutzung eines elektrischen Powertrains des Fahrzeuges 1 in beide Richtungen.The fuel cell system according to the invention advantageously enables 100 an advantageous use of an electric powertrain of the vehicle 1 in both directions.

Wie es die 2 und 3 mithilfe von Pfeilen andeuten, kann im Bremsbetrieb II des Fahrzeuges 1 die elektrische Maschine EM des Fahrzeuges 1 in einem Generatormodus betrieben werden, um aus der freiwerdenden Bewegungsenergie M die elektrische Energie E zu erzeugen. Die wiedergewonnene elektrische Energie E kann wiederum dazu genutzt werden, um aus dem Produktwasser H2O Brennstoff H2 und Sauerstoff O2 zu erzeugen. Der Brennstoff H2 kann dabei, wie es die Pfeile in den 2 und 3 andeuten, in dem Brennstoffrank 104 abgespeichert werden. Der Sauerstoff O2 kann wiederum an die Umgebung abgelassen werden. Hierzu kann bspw. die Abluftleitung des Brennstoffzellensystems 100 genutzt werden.Like it 2 and 3 indicate with the help of arrows, can in braking mode II of the vehicle 1 the electric machine EM of the vehicle 1 operated in a generator mode in order to get out of the released kinetic energy M. the electrical energy E. to create. The recovered electrical energy E. can in turn be used to get out of the product water H2O fuel H2 and oxygen O2 to create. The fuel H2 can do as the arrows in the 2 and 3 indicate in the fuel rank 104 can be saved. The oxygen O2 can in turn be drained to the environment. For example, the exhaust air line of the fuel cell system can be used for this purpose 100 be used.

Mithilfe der Erfindung kann die verschleißfreie Dauerbremse von der Größe der Traktionsbatterie 200 entkoppelt werden. In der Ausführungsform der 2 kann die wiedergewonnene elektrische Energie E zum Laden der Traktionsbatterie 200 und/oder zum Erzeugen von Brennstoff H2 genutzt werden. In der Ausführungsform der 3 ist eine Schaltbox 201 vorgesehen, die die elektrische Energie E zum Laden der Traktionsbatterie 200 und/oder zum Erzeugen von Brennstoff H2 verteilt.With the help of the invention, the wear-free retarder can be as large as the traction battery 200 be decoupled. In the embodiment of 2 can use the recovered electrical energy E. for charging the traction battery 200 and / or for generating fuel H2 be used. In the embodiment of 3 is a switch box 201 provided that the electrical energy E. for charging the traction battery 200 and / or for generating fuel H2 distributed.

Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, wie es in den 1 bis 3 schematisch mit einem Doppelpfeil angedeutet ist, dass eine Steuereinheit CPU vorgesehen sein kann, um eine Befüllung von Brennstoff H2 in den Brennstofftank 104 zu steuern und/oder eine gleichmäßige Verteilung von Brennstoff H2 in dem Brennstofftank 104 zu gewährleisten. Die Steuereinheit CPU kann als eine separate Steuereinheit ausgeführt sein oder in einem Steuergerät des Fahrzeuges 1 implementiert sein. Die Steuereinheit CPU kann ein sog. „Balancing“ beim Befüllen (Bremsbetrieb II des Fahrzeuges 1) und/oder Ablassen (Normalbetrieb I des Fahrzeuges 1) von Brennstoff H2 ausführen, wenn der Brennstofftank 104 modular ausgeführt ist und/oder mehrere Brennstoffflaschen aufweist. Zudem kann die Steuereinheit CPU in dem Bremsbetrieb II des Fahrzeuges 1 dazu dienen, die Erzeugung des Brennstoffs H2 zu stoppen, wenn der Brennstofftank 104 voll ist.In the context of the invention, it is conceivable as it is in the 1 until 3 it is indicated schematically with a double arrow that a control unit CPU can be provided in order to fill with fuel H2 in the fuel tank 104 to control and / or an even distribution of fuel H2 in the fuel tank 104 to guarantee. The control unit CPU can be designed as a separate control unit or in a control unit of the vehicle 1 be implemented. The control unit CPU can do what is known as “balancing” during filling (braking operation II of the vehicle 1 ) and / or draining (normal operation I. of the vehicle 1 ) of fuel H2 run when the fuel tank 104 is modular and / or has several fuel bottles. In addition, the control unit CPU can be in the braking mode II of the vehicle 1 serve to generate the fuel H2 stop when the fuel tank 104 is full.

Ein entsprechendes Fahrzeug 1, vorzugsweise ein wasserstoffbetriebenes Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug oder schwereres PKW-Fahrzeug, welches mit dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem 100 ausgeführt ist, stellt ebenfalls einen Aspekt der Erfindung dar.A corresponding vehicle 1 , preferably a hydrogen-powered vehicle, in particular a commercial vehicle or a heavier passenger vehicle, which is equipped with the fuel cell system according to the invention 100 is carried out, also represents an aspect of the invention.

Wie die 3 des Weiteren zeigt, kann bei einem Fahrzeug 1 eine Schaltbox 201 vorgesehen sein, um in dem Bremsbetrieb II des Fahrzeuges 1 eine wiedergewonnene elektrische Energie E zum Speichern in der Traktionsbatterie 200 des Fahrzeuges 1 und/oder zum Erzeugen von Brennstoff H2 zu verteilen.As the 3 further shows, can in a vehicle 1 a switch box 201 be provided to be in the braking mode II of the vehicle 1 a recovered electrical energy E. for storage in the traction battery 200 of the vehicle 1 and / or for generating fuel H2 to distribute.

Ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben eines solchen Brennstoffzellensystems 100 stellt ebenfalls einen Aspekt der Erfindung dar. Das Verfahren sieht erfindungsgemäß vor, dass das Brennstoffzellensystem 100 in einem Normalbetrieb I des Fahrzeuges 1 dazu verwendet wird, eine elektrische Energie E zum Antreiben des Fahrzeuges 1, bspw. für eine elektrische Maschine EM des Fahrzeuges 1, bereitzustellen, und dass das Brennstoffzellensystem 100 in einem Bremsbetrieb II des Fahrzeuges 1 dazu verwendet wird, eine freiwerdende Bewegungsenergie M des Fahrzeuges 1 zum Erzeugen von Brennstoff H2 zu verwenden.A corresponding method for operating such a fuel cell system 100 also represents an aspect of the invention. According to the invention, the method provides that the fuel cell system 100 in normal operation I. of the vehicle 1 is used to generate electrical energy E. to drive the vehicle 1 , e.g. for an electrical machine EM of the vehicle 1 to provide, and that the fuel cell system 100 in a braking operation II of the vehicle 1 is used to generate kinetic energy that is released M. of the vehicle 1 for generating fuel H2 to use.

Die voranstehende Beschreibung der Figuren beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern es technisch sinnvoll ist, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The preceding description of the figures describes the present invention exclusively in the context of examples. Of course, individual features of the embodiments can, insofar as it is technically sensible, be freely combined with one another without departing from the scope of the invention.

Claims (12)

Brennstoffzellensystem (100) für ein, vorzugsweise wasserstoffbetriebenes, Fahrzeug (1), insbesondere ein Nutzfahrzeug oder schweres PKW-Fahrzeug, aufweisend: mindestens eine Brennstoffzelle (101), dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffzellensystem (100) dazu ausgeführt ist, in einem Normalbetrieb (I) des Fahrzeuges (1) eine elektrische Energie (E) zum Antreiben des Fahrzeuges (1) bereitzustellen, und dass das Brennstoffzellensystem (100) dazu ausgeführt ist, in einem Bremsbetrieb (II) des Fahrzeuges (1) eine freiwerdende Bewegungsenergie (M) des Fahrzeuges (1) zum Erzeugen von Brennstoff (H2) zu verwenden.Fuel cell system (100) for a, preferably hydrogen-powered, vehicle (1), in particular a utility vehicle or heavy passenger vehicle, comprising: at least one fuel cell (101), characterized in that the fuel cell system (100) is designed to operate in normal mode ( I) to provide the vehicle (1) with electrical energy (E) to drive the vehicle (1), and that the fuel cell system (100) is designed to generate kinetic energy (M) that is released when the vehicle (1) is braking (II) of the vehicle (1) to use to generate fuel (H2). Brennstoffzellensystem (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Brennstoffzelle (101) als eine reversible Brennstoffzelle ausgeführt ist, um in dem Bremsbetrieb (II) des Fahrzeuges (1) eine freiwerdende Bewegungsenergie (M) des Fahrzeuges (1) zum Erzeugen von Brennstoff (H2) zu verwenden.Fuel cell system (100) according to Claim 1 , characterized in that the at least one fuel cell (101) is designed as a reversible fuel cell in order to generate kinetic energy (M) of the vehicle (1) to generate fuel (H2) in the braking mode (II) of the vehicle (1) use. Brennstoffzellensystem (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffzellensystem (100) mit einem Elektrolyseur (102) ausgeführt ist, um in dem Bremsbetrieb (II) des Fahrzeuges (1) eine freiwerdende Bewegungsenergie (M) des Fahrzeuges (1) zum Erzeugen von Brennstoff (H2) zu verwenden.Fuel cell system (100) according to Claim 1 , characterized in that the fuel cell system (100) is designed with an electrolyzer (102) in order to generate kinetic energy (M) of the vehicle (1) to generate fuel (H2) in the braking mode (II) of the vehicle (1) use. Brennstoffzellensystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wassertank (103) vorgesehen ist, um ein Produktwasser (H20) der mindestens einen Brennstoffzelle (101) in dem Normalbetrieb (I) des Fahrzeuges (1) zu speichern und in dem Bremsbetrieb (II) des Fahrzeuges (1) zum Erzeugen von Brennstoff (H2) zur Verfügung zu stellen.Fuel cell system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that a water tank (103) is provided in order to store a product water (H20) of the at least one fuel cell (101) in normal operation (I) of the vehicle (1) and in to make the braking operation (II) of the vehicle (1) available for generating fuel (H2). Brennstoffzellensystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Brennstofftank (104) vorgesehen ist, um den Brennstoff (H2) zu speichern, der in dem Bremsbetrieb (II) des Fahrzeuges (1) erzeugt wurde und/oder der zum Betreiben der mindestens einen Brennstoffzelle (101) in dem Normalbetrieb (I) des Fahrzeuges (1) genutzt wird.Fuel cell system (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that a fuel tank (104) is provided to store the fuel (H2) that is in the Braking operation (II) of the vehicle (1) was generated and / or which is used to operate the at least one fuel cell (101) in normal operation (I) of the vehicle (1). Brennstoffzellensystem (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstofftank (104) modular ausgeführt ist, und/oder dass der Brennstofftank (104) mehrere, insbesondere parallel verschaltete, Brennstoffflaschen aufweist.Fuel cell system (100) according to the preceding claim, characterized in that the fuel tank (104) has a modular design and / or that the fuel tank (104) has several fuel bottles, in particular connected in parallel. Brennstoffzellensystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstofftank (104) mindestens ein Steuerventil (VI) zum Befüllen und/oder mindestens ein Steuerventil (V2) zum Ablassen von Brennstoff (H2) aufweist, wobei das mindestens eine Steuerventil (VI) zum Befüllen und das mindestens eine Steuerventil (V2) zum Ablassen von Brennstoff (H2) als ein kombiniertes Ventil oder als separate Ventile ausgeführt sind.Fuel cell system (100) according to one of the preceding Claims 5 or 6th , characterized in that the fuel tank (104) has at least one control valve (VI) for filling and / or at least one control valve (V2) for discharging fuel (H2), the at least one control valve (VI) for filling and the at least one Control valve (V2) for discharging fuel (H2) are designed as a combined valve or as separate valves. Brennstoffzellensystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (CPU) vorgesehen ist, die dazu ausgeführt ist, eine Befüllung von Brennstoff (H2) in den Brennstofftank (104) zu steuern und/oder eine gleichmäßige Verteilung von Brennstoff (H2) in dem Brennstofftank (104) zu gewährleisten, wobei insbesondere die Steuereinheit (CPU) als eine separate Steuereinheit ausgeführt ist oder in einem Steuergerät des Fahrzeuges (1) implementiert ist.Fuel cell system (100) according to one of the preceding Claims 6 or 7th , characterized in that a control unit (CPU) is provided which is designed to control a filling of fuel (H2) in the fuel tank (104) and / or a uniform distribution of fuel (H2) in the fuel tank (104) to ensure, in particular the control unit (CPU) is designed as a separate control unit or is implemented in a control unit of the vehicle (1). Brennstoffzellensystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wasserabscheider (105) vorgesehen ist, um ein Produktwasser (H20) der mindestens einen Brennstoffzelle (101) in dem Normalbetrieb (I) des Fahrzeuges (1) aus einer Abluft der mindestens einen Brennstoffzelle (101) abzutrennen.Fuel cell system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that a water separator (105) is provided to remove a product water (H20) of the at least one fuel cell (101) in normal operation (I) of the vehicle (1) from an exhaust air to separate at least one fuel cell (101). Fahrzeug (1), vorzugsweise ein wasserstoffbetriebenes Fahrzeug (1), insbesondere ein Nutzfahrzeug oder schwereres PKW-Fahrzeug, aufweisend: ein Brennstoffzellensystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Vehicle (1), preferably a hydrogen-powered vehicle (1), in particular a commercial vehicle or a heavier passenger car, having: a fuel cell system (100) according to any one of the preceding claims. Fahrzeug (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltbox (201) vorgesehen ist, die dazu ausgeführt ist, in dem Bremsbetrieb (II) des Fahrzeuges (1) eine wiedergewonnene elektrische Energie (E) zum Speichern in einer Traktionsbatterie (200) des Fahrzeuges (1) und/oder zum Erzeugen von Brennstoff (H2) zu verteilen.Vehicle (1) according to the preceding claim, characterized in that a switch box (201) is provided which is designed to generate recovered electrical energy (E) for storage in a traction battery (1) in braking mode (II) of the vehicle (1). 200) of the vehicle (1) and / or to generate fuel (H2). Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (100) für ein, vorzugsweise wasserstoffbetriebenes, Fahrzeug (1), insbesondere ein Nutzfahrzeug oder schweres PKW-Fahrzeug, aufweisend: mindestens eine Brennstoffzelle (101), dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffzellensystem (100) in einem Normalbetrieb (I) des Fahrzeuges (1) dazu verwendet wird, eine elektrische Energie (E) zum Antreiben des Fahrzeuges (1) bereitzustellen, und dass das Brennstoffzellensystem (100) in einem Bremsbetrieb (II) des Fahrzeuges (1) dazu verwendet wird, eine freiwerdende Bewegungsenergie (M) des Fahrzeuges (1) zum Erzeugen von Brennstoff (H2) zu verwenden.A method for operating a fuel cell system (100) for a, preferably hydrogen-powered, vehicle (1), in particular a utility vehicle or heavy passenger vehicle, comprising: at least one fuel cell (101), characterized in that the fuel cell system (100) is in normal operation ( I) of the vehicle (1) is used to provide electrical energy (E) to drive the vehicle (1), and that the fuel cell system (100) is used in a braking mode (II) of the vehicle (1) to generate a To use kinetic energy (M) of the vehicle (1) to generate fuel (H2).
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