DE102021112700A1

DE102021112700A1 - Verfahren zur Steuerung des Energieflusses in einem Brennstoffzellensystem

Info

Publication number: DE102021112700A1
Application number: DE102021112700.9A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Wilhelm
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2021-05-17
Filing date: 2021-05-17
Publication date: 2022-11-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Energieflusses in einem Brennstoffzellensystem (7) mit mindestens einer Brennstoffzelle und einer über einen Spannungswandler (13) mit der mindestens einen Brennstoffzelle elektrisch verbundenen Batterie (20), an welche ein erster Verbraucher (2) elektrisch angeschlossen ist, umfassend die Schritte:• Messen eines aktuellen Spannungswertes der Batterie (20),• Ermitteln einer maximale Ladespannung für den aktuellen Ladezustand der Batterie (20) und Übermitteln der maximalen Ladespannung an eine Steuereinheit (24) des Brennstoffzellensystems (7),• Ermitteln einer Leerlaufspannung für den aktuellen Ladezustand der Batterie (20) und Übermitteln der Leerlaufspannung an die Steuereinheit (24) des Brennstoffzellensystems (7),• Erzeugen eines Maximalspannungswertes für den aktuellen Ladezustand unter Berücksichtigung der maximalen Ladespannung, der ermittelten Leerlaufspannung und dem aktuell gemessenen Spannungswert, und• Übermitteln des Maximalspannungswertes an eine Leistungselektronik (25) des Spannungswandlers (13) als Grenzwert für die Regelung des Ladevorgangs der Batterie (20) mittels der von der Brennstoffzelle bereitgestellten Leistung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Energieflusses in einem Brennstoffzellensystem mit mindestens einer Brennstoffzelle und einer über einen Spannungswandler mit der mindestens einen Brennstoffzelle elektrisch verbundenen Batterie, an welche ein Verbraucher elektrisch angeschlossen ist.
Brennstoffzellensysteme können der Energieversorgung insbesondere von Kraftfahrzeugen dienen. Das Brennstoffzellensystem weist üblicherweise eine Steuereinheit auf, die den Energiefluss zwischen den Brennstoffzellen, der Batterie, sowie der Last steuert. Nachteilig ist hierbei, dass bei einer hohen Anzahl an Lastanforderungen innerhalb kurzer Zeit oder starken Lastsprüngen (beispielsweise durch starkes Beschleunigen, oder starkes Bremsen, oder der Wechsel von starker Beschleunigung auf keine Beschleunigung) eine Überlastung oder Überladung der Batterie droht. Dies ist auf die Trägheit bzw. lange Verarbeitungsdauer der Steuereinheit zurückzuführen, die zu einer Verzögerung im Regelkreislauf zwischen Batterie, Brennstoffzelle und Verbraucher führt. Um dies und damit auch eine Schädigung der Batterie zu verhindern, werden vergleichsweise große Antriebsbatterien eingesetzt, die mit einem hohen Kosten-, Platz- und Gewichtsaufwand einhergehen. Alternativ wird die Leistungsentnahme aus der Brennstoffzelle auf einen Wert reduziert, bei dem die Batterie beim Wechsel zwischen dem Entladen und dem Laden nicht durch Überschreiten der Ladestromgrenze überlastet wird. Alternativ können Lastwechsel in der Höhe oder in der Anzahl auf Werte begrenzt werden, die eine Überlastung der Batterie unterbinden. Dies führt aber zu einer Einschränkung bei der Steuerung des Kraftfahrzeugs.
Die CN 109 795 373 A beschreibt ein Verfahren, bei dem der Energiefluss zwischen der Brennstoffzelle und der Batterie bei Lastwechseln kontrolliert wird, wobei die Batterie den aktuellen Ladezustand an die Steuereinheit übermittelt und die Steuereinheit des Brennstoffzellensystems ein Überladen der Batterie verhindert.
Die CN 208 522 031 U beschreibt ein Verfahren, bei dem der Energiefluss zwischen der Brennstoffzelle und der Batterie kontrolliert wird und die Steuereinheit sicher stellt, dass die Batterie nicht überladen wird, indem die Kapazität der Batterie konstant gemessen und mit einem vorgegebenen Kapazitätsgrenzwert verglichen wird.
Die CN 107 264 324 A beschreibt ein Verfahren bei dem der Energiefluss zwischen der Brennstoffzelle und der Batterie kontrolliert wird, wobei die Batterie den aktuellen Ladezustand an die Steuereinheit des Brennstoffzellensystems weiterleitet und diesen mit einem vorgegebenen Grenzwert vergleicht.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem eine schnellere Regelung der Ladung der Batterie ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das Verfahren umfasst dabei insbesondere die folgenden Schritte:

• Messen eines aktuellen Spannungswertes der Batterie,
• Ermitteln einer maximale Ladespannung für den aktuellen Ladezustand der Batterie und Übermitteln der maximalen Ladespannung an eine Steuereinheit des Brennstoffzellensystems,
• Ermitteln einer Leerlaufspannung für den aktuellen Ladezustand der Batterie und Übermitteln der Leerlaufspannung an die Steuereinheit des Brennstoffzellensystems,
• Erzeugen eines Maximalspannungswertes für den aktuellen Ladezustand unter Berücksichtigung der maximalen Ladespannung, der ermittelten Leerlaufspannung und dem aktuell gemessenen Spannungswert, und
• Übermitteln des Maximalspannungswertes an eine Leistungselektronik des Spannungswandlers als Grenzwert für die Regelung des Ladevorgangs der Batterie mittels der von der Brennstoffzelle bereitgestellten Leistung.

Dies ermöglicht eine schnellere Regelung des Ladevorgangs der Batterie mittels der von der Brennstoffzelle bereitgestellten Leistung, indem die Leistungselektronik des Spannungswandlers, insbesondere des Gleichstromwandlers, die Regelung des Ladevorgangs der Batterie vollständig übernimmt. Der Vorteil liegt dabei einer schnelleren Regelgeschwindigkeit der Leistungselektronik des Spannungswandlers innerhalb von einigen Millisekunden, nämlich innerhalb von 1 ms (Millisekunde) bis 5 ms, während die Steuereinheit des Brennstoffzellensystems, welche eine große Anzahl verschiedener Regelprozesse gleichzeitig steuert, lediglich innerhalb von 100 ms bis 500 ms regeln kann. Durch das Übermitteln des Maximalspannungswertes von der Steuereinheit des Brennstoffzellensystems an die Leistungselektronik des Spannungswandlers wird sichergestellt, dass die Batterie nicht überladen wird. Die Ermittlung und die Übertragung der Leerlaufspannung und der maximalen Ladespannung erfolgt dabei bevorzugt kontinuierlich, insbesondere in regelmäßigen Abständen. Weiterhin erfolgt auch die Messung der aktuellen Spannung bevorzugt in den selben regelmäßigen Abständen wie die Ermittlung der Leerlaufspannung und der maximalen Ladespannung. Die maximale Ladespannung ist dabei definiert als die Differenz zwischen der Spannung bei einem vorgegebenen Stromwert eines zu erreichenden Ladezustands (SOC₁(I₁)) und der Spannung bei dem vorgegebenen Stromwert des aktuellen Ladezustandes der Batterie SOC₂(I₁), also $U_{max} = {SOC}_{1} (I_{1}) - {SOC}_{2} (I_{1}) .$
Insbesondere ist es in diesem Zusammenhang von Vorteil, wenn der Maximalspannungswert durch die folgenden Schritte erzeugt wird:

• Bilden einer Differenz aus der Leerlaufspannung für den aktuellen Ladezustand und dem aktuellen Spannungswert und
• Summieren der maximalen Ladespannung mit der Differenz und dem aktuellen Spannungswert.

Alternativ ist es von Vorteil, wenn die Regelung des Ladevorgangs der Batterie ausgehend von der Steuereinheit des Brennstoffzellensystems auf die Leistungselektronik des Spannungswandlers transferiert wird. Die Leistungselektronik ist dabei bevorzugt ein Regelkreis des Spannungswandlers. Der Spannungswandler kann im einfachsten Fall aber auch als Transformator gebildet sein, der den Stromdurchfluss bei einem vorgegebenen Maximalspannungswert sperrt. Dies ermöglicht eine schnellere Signalübertragung und damit schnellere Kommunikation/Regelung des Ladevorgangs der Batterie.
Dabei wird die Regelung vorzugsweise dann auf die Leistungselektronik des Spannungswandlers transferiert, wenn die Lastanforderung des Brennstoffzellensystems eine sprunghafte Änderung um einen vorgegebenen Betrag erfährt. Dies ermöglicht eine schnellere Kommunikation und Regelung des Ladevorgangs zwischen dem Brennstoffzellensystem und der Batterie beispielsweise bei up-Transienten oder down-Transienten und verhindert eine Überlastung der Batterie.
Alternativ oder zusätzlich wird die Regelung dann auf die Leistungselektronik des Spannungswandlers transferiert, wenn die Anzahl an Lastanforderungen des Brennstoffzellensystems innerhalb eines vorgegeben Zeitraums eine Grenzanzahl überschreitet. Folglich wird genau dann die Regelung transferiert, wenn eine Überlastung der Batterie droht, weil die Steuereinheit die hohe Anzahl an Lastanforderungen nicht schnell genug bearbeiten kann.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Regelung zur Steuereinheit des Brennstoffzellensystems zurücktransferiert wird, wenn eine vorgegebene Zeit verstrichen ist, so dass die Steuereinheit wieder volle Kontrolle über den Energiefluss zurückerhält.
Um ein Überladen der Batterie zu unterbinden, ist es bevorzugt, wenn die den Maximalspannungswert überschreitende Spannung mittels des Spannungswandlers an einen zweiten Verbraucher geleitet wird. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die überschüssige Leistung zur Wandlung der überschüssigen Leistung in Wärme an eine Spule geleitet wird, oder wenn die überschüssige Leistung zur elektrischen Versorgung eines Nebenaggregats genutzt wird. Dabei ist das Nebenaggregat vorzugsweise ein Verdichter der Kathodenversorgung des Brennstoffzellensystem oder eine Kühlmittelpumpe des Kühlmittelkreislaufs. Im zweiteren Fall, kann durch das Zuführen zusätzlicher Energie an die Kühlmittelpumpe, das Kühlmittel stärker heruntergekühlt werden, so dass stärker heruntergekühltes Kühlmittel für hohe Lastenanforderungen zu einem späteren Zeitpunkt vorgehalten wird.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Batterie einen Spannungswert von der Steuereinheit des Brennstoffzellensystems anfordert, wenn der aktuelle Spannungswert kleiner oder gleich der Leerlaufspannung der Batterie ist. In diesem Zusammenhang ist es auch von Vorteil, wenn der Regler oder die Leistungselektronik des Spannungswandlers einen Spannungswert anfordert, der größer als der aktuelle Spannungswert aber kleiner als die maximale Ladespannung ist, wenn die aktuelle Spannung größer als die Leerlaufspannung ist.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Versorgungseinrichtung für die elektrische Versorgung zweier Verbraucher.

In 1 ist eine schematische Darstellung einer Versorgungseinrichtung 1 für die elektrische Versorgung eines ersten Verbrauchers 2 und eines zweiten Verbrauchers 3 gezeigt. Die vorliegende Versorgungseinrichtung 1 kann vorzugsweise auch weitere nicht näher dargestellte Verbraucher mit elektrischer Energie versorgen.
Die Versorgungseinrichtung 1 umfasst ein Primärstromnetz 4, in dem ein Brennstoffzellensystem 7 mit mindestens einer Brennstoffzelle vorliegt, welche einen ersten elektrischen Kontakt 5 und einen zweiten elektrischen Kontakt 6 aufweist. Außerdem weist die Versorgungseinrichtung 1 ein Sekundärstromnetz 17 auf, in dem eine Batterie 20 vorliegt. Die Batterie 20 ist ausgelegt, die Verbraucher 2, 3 zu bestromen.
Der Verbraucher 2 umfasst eine Last 22, welche in Form einer elektrischen Maschine vorliegt. Diese elektrische Maschine ist typischerweise mittels eines Drei-Phasen-Wechselstroms betreibbar und ist vorzugsweise als Fahrmotor für ein Kraftfahrzeug gebildet. Da das Primärstromnetz 4 und auch das Sekundärstromnetz 17 eine Hochspannung und einen Gleichstrom liefern, ist dem Verbraucher 2 zusätzlich der Wechselrichter 21 zugeordnet, der den Gleichstrom in den Drei-Phasen-Wechselstrom wandelt. In einer Weiterbildung des Verbrauchers 2 kann das Antriebsaggregat 22 auch als Generator eingesetzt werden, so dass beispielsweise beim Bremsvorgang durch das Antriebsaggregat 22 erzeugte Energie der Batterie 20 über den Wechselrichter 21 wieder zugeführt werden kann.
Der Verbraucher 3 kann ebenfalls an das aus dem Primärstromnetz 4 und Sekundärstromnetz 17 gebildete Bordnetz angeschlossen sein. Als Verbraucher 3 kommen beispielsweise Nebenaggregate des Brennstoffzellensystems 7, wie eine Kühlmittelpumpe, ein Verdichter in Betracht. Ebenso kann der Verbraucher 3 aber auch als ein Ladegerät, ein 12V-Gleichstrom-Gleichstromwandler, ein Hochspannungs-Heizer, ein elektrischer Klimakompressor oder dergleichen in Betracht.
Wie sich der 1 entnehmen lässt, ist das Primärstromnetz 4 an das Sekundärstromnetz 17 über einen Spannungswandler 13, insbesondere über einen Gleichspannungswandler angeschlossen. Das Brennstoffzellensystem 7 weist einen ersten Primärstromnetzanschluss 15 und einen zweiten Primärstromnetzanschluss 16 auf, die vorliegend an einem Brennstoffzellengehäuse 23 angeordnet sind und über Leitungen mit dem Spannungswandler 13 (DC/DC-Wandler) verbunden sind. Dadurch ist also eine Schnittstelle 14 zwischen dem Spannungswandler 13 und dem Brennstoffzellensystem 7 geschaffen, die sich beispielsweise zu Service- oder Reparaturzwecken, insbesondere reversibel, trennen bzw. öffnen lässt.
Die Batterie 20 im Sekundärstromnetz 17 weist demgegenüber einen ersten Sekundärstromnetzanschluss 18 und einen zweiten Sekundärstromnetzanschluss 19 auf. Der Spannungswandler 13 verbindet den ersten Primärstromnetzanschluss 15 mit dem ersten Sekundärstromnetzanschluss 18. Der Gleichspannungswandler 13 verbindet außerdem den zweiten Primärstromnetzanschluss 16 mit dem zweiten Sekundärstromnetzanschluss 19.
Die vorliegende Versorgungseinrichtung 1 weist optional eine mit den elektrischen Kontakten 5, 6 verbundene, parallelgeschaltete Entladeschaltung 8 aus, welche ein mittels eines Steuergeräts 9 über eine Schaltleitung 10 betätigtbares Schaltelement 11 sowie ein Widerstandselement 12 aufweist. Die Entladeschaltung 8 verfügt dabei über eine Sicherheitseinrichtung oder eine Sicherheitsfunktion, die das Schalterelement 11 in einem geöffneten Zustand hält und damit die Entladeschaltung 8 inaktiv stellt, solange eine Ansteuerungsmöglichkeit über die Schaltleitung 10 gegeben ist, und die das Schaltelement 11 in einen geschlossenen Zustand versetzt und damit die Entladeschaltung 8 zur Senkung der Spannung des Brennstoffzellensystems 7 aktiv stellt, sobald die Ansteuerungsmöglichkeit über die Schaltleitung 10 versagt.
Vorliegend ist die Entladeschaltung 8 innerhalb eines Brennstoffzellengehäuses 23 angeordnet und damit darin baulich integriert. Damit ist gewährleistet, dass beim Trennen der Schnittstelle 14 eine betriebssichere Entladung der Brennstoffzelleneinrichtung 7, mithin des Brennstoffzellenstapels erfolgt, so dass ein vereinfachter Aufbau für die Versorgungseinrichtung 1 ermöglicht ist.
Die Ansteuerung des Schaltelements 11 erfolgt vorliegend mittels des Gleichspannungswandler 13, so dass der Gleichspannungswandler 13 das Steuergerät 9 zur Ansteuerung der Entladeschaltung 8 bildet. Der Einsatz eines vom Gleichspannungswandler 13 abgesetzten Steuergerät 9 ist ebenfalls möglich.
Das Verfahren zur Steuerung des Energieflusses in dem Brennstoffzellensystem 7 läuft dabei wie folgt ab. Zunächst wird ein aktueller Spannungswert der Batterie 20 gemessen, eine maximale Ladespannung für den aktuellen Ladezustand der Batterie 20 ermittelt, sowie eine Leerlaufspannung für den aktuellen Ladezustand der Batterie 20 ermittelt. Weiterhin werden diese Werte an eine Steuereinheit 24 des Brennstoffzellensystems 7 übermittelt. In der Steuereinheit 24 des Brennstoffzellensystems 7 werden für den aktuellen Ladezustand unter Berücksichtigung der maximalen Ladespannung, der ermittelten Leerlaufspannung und dem aktuell gemessenen Spannungswert der Maximalspannungswert erzeugt. Der Maximalspannungswert wird dabei bevorzugt erzeugt, indem eine Differenz aus der Leerlaufspannung für den aktuellen Ladezustand und dem aktuellen Spannungswert gebildet wird und diese Differenz mit der maximalen Ladespannung und dem aktuellen Spannungswert addiert wird.
Der Maximalspannungswert wird an eine Leistungselektronik 25, bevorzugt einen Regelkreis, des Spannungswandlers 13, als Grenzwert für die Regelung des Ladevorgangs der Batterie 20 mittels der von der Brennstoffzelle bereitgestellten Leistung übermittelt. Der Maximalspannungswert wird folglich als Führungsgröße der Leistungselektronik 25 des Spannungswandlers 13 übergeben. In anderen Worten erfolgt die Regelung des Ladevorgangs der Batterie 20 und damit die Regelung, ob die Batterie 20 und wie stark die Batterie 20 geladen wird, sowie die Sicherstellung, dass die Batterie 20 nicht überladen wird, nicht in der Steuereinheit 24 des Brennstoffzellensystems 7 sondern direkt in der Leistungselektronik 25 des Spannungswandlers 13. Dies ermöglicht eine erhebliche Beschleunigung der Regelung des Ladevorgangs der Batterie 20.
Alternativ kann die Regelung des Ladevorgangs der Batterie 20 ausgehend von der Steuereinheit 24 des Brennstoffzellensystems 7 auch auf eine Leistungselektronik 25 des Spannungswandlers 13 transferiert werden. Beispielsweise wird die Regelung dann transferiert, wenn die Lastanforderung des Brennstoffzellensystems 7 eine sprunghafte Änderung um einen vorgegebenen Betrag erfährt. Dies ermöglicht eine schnellere Kommunikation und Regelung des Ladevorgangs zwischen dem Brennstoffzellensystem 7 und der Batterie 20, beispielsweise bei up-Transienten oder down-Transienten, und verhindert eine Überlastung der Batterie 20. Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit wird die Regelung wieder an die Steuereinheit 24 zurücktransferiert, so dass diese die Kontrolle über den Energiefluss wieder zurückerhält.
Alternativ oder zusätzlich wird die Regelung dann auf die Leistungselektronik 25 des Spannungswandlers 13 transferiert, wenn die Anzahl an Lastanforderungen des Brennstoffzellensystems 7 innerhalb eines vorgegeben Zeitraums eine Grenzanzahl überschreitet. Folglich wird genau dann die Regelung transferiert, wenn eine Überlastung der Batterie 20 droht, weil die Steuereinheit 24 des Brennstoffzellensystems 7 die hohe Anzahl an Lastanforderungen nicht schnell genug bearbeiten kann. Die Regelung wird zur Steuereinheit 24 des Brennstoffzellensystems 7 zurücktransferiert, wenn eine vorgegebene Zeit verstrichen ist.
Die den Maximalspannungswert überschreitende Spannung wird dann mittels des Spannungswandlers 13 an einen zweiten Verbraucher 3 geleitet. Dabei ist es möglich, dass die überschüssige Leistung zur Wandlung der überschüssigen Leistung in Wärme an eine Spule geleitet wird, oder dass die überschüssige Leistung zur elektrischen Versorgung eines Nebenaggregats des Brennstoffzellensystems 7 genutzt wird, also beispielsweise zum Verdichter der Kathodenversorgung des Brennstoffzellensystems 7 oder zu einer Kühlmittelpumpe des Kühlmittelkreislaufs geleitet wird.
Die Batterie 20 fordert wiederum einen Spannungswert von der Steuereinheit 24 des Brennstoffzellensystems 7 an, wenn der aktuelle Spannungswert kleiner oder gleich der Leerlaufspannung ist. In diesem Zusammenhang ist es auch von Vorteil, wenn die Leistungselektronik 25 des Spannungswandlers 13 einen Spannungswert anfordert, der größer als der aktuelle Spannungswert aber kleiner als die maximale Ladespannung ist, wenn die aktuelle Spannung größer als die Leerlaufspannung ist.
Bezugszeichenliste

1: Versorgungseinrichtung
2: Verbraucher
3: (zweiter) Verbraucher
4: Primärstromnetz
5: erster elektrischer Kontakt
6: zweiter elektrischer Kontakt
7: Brennstoffzellensystem
8: Entladeschaltung
9: Steuergerät
10: Schaltleitung
11: Schaltelement
12: Widerstandselement
13: Spannungswandler
14: Schnittstelle
15: erster Primärstromnetzanschluss
16: zweiter Primärstromnetzanschluss
17: Sekundärstromnetz
18: erster Sekundärstromnetzanschluss
19: zweiter Sekundärstromnetzanschluss
20: Batterie
21: Wechselrichter
22: Antriebsaggregat
23: Brennstoffzellengehäuse
24: Steuereinheit Brennstoffzellensystem
25: Leistungselektronik Spannungswandler

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

CN 109795373 A [0003]
CN 208522031 U [0004]
CN 107264324 A [0005]

Claims

Verfahren zur Steuerung des Energieflusses in einem Brennstoffzellensystem (7) mit mindestens einer Brennstoffzelle und einer über einen Spannungswandler (13) mit der mindestens einen Brennstoffzelle elektrisch verbundenen Batterie (20), an welche ein Verbraucher (2) elektrisch angeschlossen ist, umfassend die Schritte: • Messen eines aktuellen Spannungswertes der Batterie (20), • Ermitteln einer maximale Ladespannung für den aktuellen Ladezustand der Batterie (20) und Übermitteln der maximalen Ladespannung an eine Steuereinheit (24) des Brennstoffzellensystems (7), • Ermitteln einer Leerlaufspannung für den aktuellen Ladezustand der Batterie (20) und Übermitteln der Leerlaufspannung an die Steuereinheit (24) des Brennstoffzellensystems (7), • Erzeugen eines Maximalspannungswertes für den aktuellen Ladezustand unter Berücksichtigung der maximalen Ladespannung, der ermittelten Leerlaufspannung und dem aktuell gemessenen Spannungswert, und • Übermitteln des Maximalspannungswertes an eine Leistungselektronik (25) des Spannungswandlers (13) als Grenzwert für die Regelung des Ladevorgangs der Batterie (20) mittels der von der Brennstoffzelle bereitgestellten Leistung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalspannungswert durch die folgenden Schritte erzeugt wird: • Bilden einer Differenz aus der Leerlaufspannung für den aktuellen Ladezustand und dem aktuellen Spannungswert und • Summieren der maximalen Ladespannung mit der Differenz und dem aktuellen Spannungswert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des Ladevorgangs der Batterie (20) ausgehend von der Steuereinheit (24) des Brennstoffzellensystems (7) auf die Leistungselektronik (25) des Spannungswandlers (13) transferiert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung dann auf die Leistungselektronik (25) des Spannungswandlers (13) transferiert wird, wenn die Lastanforderung des Brennstoffzellensystems (7) eine sprunghafte Änderung um einen vorgegebenen Betrag erfährt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung dann auf die Leistungselektronik (25) des Spannungswandlers (13) transferiert wird, wenn die Anzahl an Lastanforderungen des Brennstoffzellensystems (7) innerhalb eines vorgegeben Zeitraums eine Grenzanzahl überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung zur Steuereinheit (24) des Brennstoffzellensystems (7) zurücktransferiert wird, wenn eine vorgegebene Zeit verstrichen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die den Maximalspannungswert überschreitende Spannung mittels des Spannungswandlers (13) an einen zweiten Verbraucher (3) geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die überschüssige Leistung zur Wandlung der überschüssigen Leistung in Wärme an eine Spule geleitet wird, oder dass die überschüssige Leistung zur elektrischen Versorgung eines Nebenaggregats genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Nebenaggregat ein Verdichter der Kathodenversorgung des Brennstoffzellensystem (7) oder eine Kühlmittelpumpe des Kühlmittelkreislaufs ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (20) einen Spannungswert von der Steuereinheit (24) des Brennstoffzellensystems (7) anfordert, wenn der aktuell gemessene Spannungswert kleiner oder gleich der Leerlaufspannung ist.