DE102021202537A1 - Verfahren zum Betreiben eines Unterseebootes mit einer Brennstoffzelle und einem Akkumulator - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines Unterseebootes mit einer Brennstoffzelle und einem Akkumulator Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Unterseebootes 10 mit einer Brennstoffzellenvorrichtung 60 und einem Akkumulator 30.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Unterseebootes mit einer Brennstoffzelle und einem Akkumulator.
  • Konventionelle, also nicht nukleare, Unterseeboot weisen üblicherweise einen Dieselgenerator und einen Akkumulator auf. Während der Überwasserfahrt fährt das Unterseeboot mit Diesel und nutzt den Dieselgenerator neben dem Vortrieb auch zum Aufladen des Akkumulators. In diesem Stadium ist das Unterseeboot an der Wasseroberfläche also sichtbar sowohl im sichtbaren Bereich als auch im Radarbereich, durch den Dieselgenerator vergleichsweise laut und durch die heißen Abgase zusätzlich leicht zu orten. Daher fährt das Unterseeboot in einem Einsatz üblicherweise unter Wasser, indem ein Elektroantrieb durch den Akkumulator gespeist wird, wodurch das Unterseeboot sehr viel schwerer zu orten ist. Nachteil ist jedoch, dass die Reichweite hierbei auf die Kapazität des Akkumulators begrenzt ist, der aufgrund von Größe und Gewicht auch nicht beliebig sinnvoll erweiterbar ist. Abhilfe haben hier in den letzten Jahren Unterseeboote geschaffen, die zusätzlich über eine Brennstoffzelle verfügen. Diese setzten beispielsweise Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser um und erzeugen dabei Energie. Alternativ zur Mitnahme von Wasserstoff kann beispielsweise Methanol in einem Reformer vorher zu Wasserstoff umgesetzt werden. In beiden Varianten kann eine größere Menge an Energie durch die Mitnahme der für die Brennstoffzelle benötigten Treibstoff leicht mitgeführt werden und so die Reichweite getaucht deutlich gesteigert werden. Im Vergleich zu einem Dieselgenerator ist die Leistung einer Brennstoffzelle vergleichsweise gering, da diese regelmäßig nur bei geringer Geschwindigkeit zur Geräuschvermeidung eingesetzt wird. Bei hoher Geschwindigkeit und damit verbunden hoher Geräuschentwicklung kann leicht auf den Dieselgenerator zurückgegriffen werden.
  • Aus der DE 10 2017 009 527 A1 ist ein Gleichspannungswandler für Lithium-Akkumulatoren bekannt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum optimalen Betreiben eines Unterseebootes mit einem Akkumulator und einer Brennstoffzelle zu finden, um so die vom Unterseeboot benötigte Energie in optimaler Form bereit zu stellen.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch das Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Unterseebootes ist für ein Unterseeboot, welches ein Bordnetz, eine Energiespeichervorrichtung und eine Brennstoffzellenvorrichtung aufweist. An das Bordnetz sind neben der Energiespeichervorrichtung und der Brennstoffzellenvorrichtung, welche elektrische Energie bereitstellen, auch die Verbraucher angeschlossen, beispielsweise und insbesondere der Fahrmotor, Steuer- und Leitsysteme, ein Sonarsystem, Lebenserhaltungssysteme einschließlich Luftaufbereitung, Kühlung/Klimaanlage sowie Kombüse einschließlich Kühllagerplatz. Üblicherweise ist weiter ein Dieselgenerator an das Bordnetz angeschlossen, welcher bei einer Fahrt unter Wasser üblicherweise aufgrund der Abgas- und Lärmprobleme nicht eingesetzt wird, auch wenn es außenluftunabhängige Dieselsysteme gibt. Daher kann für das erfindungsgemäße Verfahren ein Dieselgenerator, wenn auch physisch vorhanden außer Acht gelassen werden. Durch einen Dieselgenerator und/oder einen Ladevorgang an der Pier wird jedoch üblicherweise dafür gesorgt, dass der Akkumulator am Anfang einen hohen Ladezustand, vorzugsweise größer 90 %, weiter bevorzugt größer 95 %, aufweist. Die Energiespeichervorrichtung wenigstens einen Akkumulator und einen Gleichspannungswandler auf. Beispielsweise und bevorzugt ist der Gleichspannungswandler wie in der DE 10 2017 009 527 A1 beschrieben ausgeführt. Der Akkumulator kann über den Gleichspannungswandler mit dem Bordnetz verbunden werden. Ebenso kann der Gleichspannungswandler entsprechend dazu verwendet werden, den Akkumulator vom Bordnetz zu trennen. Beispielsweise und bevorzugt wird der Gleichspannungswandler über ein Batterie-Managementsystem (BMS) gesteuert. Der Gleichspannungswandler ist zur Erzeugung einer variablen Ausgangsspannung der Energiespeichervorrichtung ausgebildet, wie dieses beispielsweise bei dem in der DE 10 2017 009 527 A1 beschriebenen Gleichspannungswandler der Fall ist. Die Brennstoffzellenvorrichtung kann über einen ersten Schalter mit dem Bordnetz verbunden werden, in einem ersten Schaltzustand des Schalters ist die Brennstoffzellenvorrichtung vom Bordnetz getrennt in einem zweiten Schaltzustand des Schalters ist die Brennstoffzellenvorrichtung mit dem Bordnetz verbunden. Die Brennstoffzellenvorrichtung weist eine Leerlaufspannung auf. Wird die Brennstoffzellenvorrichtung belastet, indem elektrische Leistung durch einen oder mehrere Verbraucher abgezogen wird und erhöht sich somit der fließende Strom, so sinkt im allgemeinen die Ausgangsspannung der Brennstoffzellenvorrichtung. Die Leerlaufspannung ist somit die maximale Spannung, die die Brennstoffzellenvorrichtung im stromlosen Fall liefern kann. Bei einer Last fließt ein Strom, wodurch zusätzliche Effekte, beispielsweise Widerstände zum Tragen kommen. Daher werden für Vorrichtungen wie auch eine Brennstoffzellenvorrichtung Strom-Spannungskennlinien aufgenommen, um zu wissen, bei welchem Strom und damit bei welcher Last, die Vorrichtung welche Spannung liefern kann. Üblicherweise ist im Bereich kleiner Ströme das Absinken der Spannung vergleichsweise gering, zu hohen Strömen in Richtung des Maximalstromes (der Maximallast) jedoch beschleunigt sich das Absinken sehr deutlich.
  • Zu Beginn befindet der erste Schalter sich in einem ersten Schaltzustand, sodass die Brennstoffzellenvorrichtung vom Bordnetz getrennt ist. Weiter verbindet der Gleichspannungswandler den Akkumulator mit dem Bordnetz und Leistung fließt aus dem Akkumulator über den Gleichspannungswandler in das Bordnetz. Die Ausgangslage ist somit, dass die Brennstoffzellenvorrichtung noch ausgeschaltet ist und die Energieversorgung vollständig durch den Akkumulator über das Bordnetz zur Verfügung gestellt wird. Diese Situation ergibt sich beispielsweise beim Abtauchen des Unterseebootes. Der Dieselgenerator kann bis dahin die Energieversorgung gewährleistet haben und hat beispielsweise den Akkumulator voll aufgeladen und wird abgeschaltet, damit das Unterseeboot abtauchen und unter Wasser operieren kann.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
    1. a) Einstellen der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers auf das 0,95-fache bis 1 ,2-fache der Leerlaufspannung der Brennstoffzellenvorrichtung,
    2. b) Verbringen des ersten Schalters in einen zweiten Schaltzustand, sodass die Brennstoffzellenvorrichtung mit dem Bordnetz verbunden ist,
    3. c) Hochfahren der Brennstoffzellenvorrichtung,
    4. d) Absenken der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers auf eine Spannung, welcher der Spannung der Brennstoffzellenvorrichtung bei einer anliegenden Last von dem0,8-fache bis 0,95-fache der Maximallast der Brennstoffzellenvorrichtung entspricht.
  • Zunächst wird in Schritt a) die Ausgangsspannung der Energiespeichervorrichtung und somit des Bordnetzes auf ein Potential angehoben, sodass dieses sich ungefähr auf dem Niveau der Brennstoffzellenvorrichtung befindet. Hierdurch wird zum einen die Last der elektrischen Verbraucher zunächst noch durch die Energiespeichervorrichtung getragen. Zum anderen verhindert die Angleichung der Potentiale eine Spannungsspitze oder gar einen Funkenschlag beim Schließen des Schalters in Schritt b). Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Spannung des Bordnetzes üblicherweise im Bereich einiger bis mehrerer hundert Volt liegt und die Funkenstrecke durchaus nennenswert sein kann. Weiter ist zu berücksichtigen, dass solche Funken mit der unkontrollierten Emission elektromagnetischer Strahlung einhergehen und neben einer reinen Feuergefahr vor allem die Gefahr der Entdeckung des Unterseeboots mit sich bringen.
  • Das Hochfahren der Brennstoffzellenvorrichtung in Schritt c). Hochfahren meint hier das Starten der Brennstoffzellenvorrichtung und den Beginn von elektrischer Leistungsabgabe in das Bordnetz. Das Hochfahren kann bevorzugt langsam erfolgen indem die Leistungsabgabe langsam gesteigert wird, um beispielsweise negative thermische Effekte zu minimieren. Hierdurch kann die Lebensdauer der Brennstoffzelle gesteigert werden. Das Hochfahren kann beendet sein, wenn die Brennstoffzellenvorrichtung in einem eingeschwungenen thermischen Zustand ist oder die volle Leistungsfähigkeit erreicht hat. Der nächste Schritt kann entweder anschließend durchgeführt werden oder er kann bereits parallel begonnen werden, um die Leistungsabgaben der Brennstoffzellenvorrichtung und der Energiespeichervorrichtung auf die jeweils aktuelle Energieerzeugung der Brennstoffzellenvorrichtung anzupassen.
  • Im Schritt d) erfolgt dann ein Absenken der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers auf ein Niveau unterhalb der Ausgangsspannung der Brennstoffzelle im regulären Versorgungsbetrieb (Regelbetrieb). Dies meint, dass die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers so gewählt ist, dass im Regelbetrieb die Energie nur durch die Brennstoffzelle erzeugt wird, welche die Verbraucher verbrauchen. Der Ladezustand des Akkumulators verringert sich somit nicht. Das Niveau der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers wird aber so gewählt, dass in dem Fall, wenn Verbraucher mehr Leistung benötigen als von der Brennstoffzelle bereitgestellt werden kann und somit die Ausgangsspannung der Brennstoffzellenvorrichtung und/oder des Bordnetzes absinkt, das Niveau der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers der Energiespeichervorrichtung zügig erreicht wird. Dieses kann beispielsweise geschehen, wenn das Unterseeboot schnell beschleunigen muss und der Fahrmotor daher mit einem sehr hohen Strom gespeist werden muss., Die Energiespeichervorrichtung gibt dann ebenfalls elektrische Energie an das Bordnetz ab und stützt die Bordnetzspannung. Energie wird dann sowohl von der Brennstoffzelle als auch durch die Energiespeichervorrichtung zur Verfügung gestellt wird. Somit kann gewährleistet werden, dass im Normalfall der Ladezustand des Akkumulators nicht sinkt, im Notfall aber ohne Verzögerung benötigte elektrische Leistung zur Verfügung steht.
  • Eine Brennstoffzellenvorrichtung weist üblicherweise eine Vielzahl an Brennstoffzellen auf. Üblicherweise werden viele Brennstoffzellen in Reihe geschaltet, um beispielsweise die hohe Spannung zu erreichen, die ein Fahrmotor benötigt und damit üblicherweise das Spannungsniveau des Bordnetzes definiert. Gleichzeitig können mehrere Brennstoffzellen auch parallel geschaltet sein, um die benötigten hohen Ströme zu erzielen. Hieraus ergibt sich eine Vielzahl an Verschaltungsmöglichkeiten innerhalb einer Brennstoffzellenvorrichtung, die der Fachmann so wählen wird, dass die Leistungsfähigkeit beim Ausfall einzelner Brennstoffzellen am wenigstens beeinträchtigt ist und/oder der Austausch bestimmter Modulbaugruppen besonders einfach möglich ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird während des Hochfahrens in Schritt c) bereits mit der Absenkung der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers in Schritt d) begonnen und zwar bevorzugt entsprechend der Strom-Spannungs-Kennlinie der Brennstoffzellenvorrichtung. Die Absenkung der Ausgangsspannung erfolgt dann stufenweise oder kontinuierlich, besonders bevorzugt in dem Maße, in dem die Brennstoffzelle das Bordnetz mit Energie versorgen kann. Kann die Brennstoffzelle beispielsweise erst 25 % ihrer Leistung bereitstellen, da der Hochfahrvorgang noch nicht abgeschlossen ist, so wird die Ausgangspannung des Gleichspannungswandlers der Energiespeichervorrichtung beispielsweise auch nur soweit abgesenkt, dass die Energiespeichervorrichtung die weiteren 75 % an benötigter Leistung zur Verfügung stellt. Hierdurch kann die optimale Ausnutzung der beiden Energiequellen sichergestellt werden. Gleichzeitig wird die Brennstoffzellenvorrichtung besonders schonend hochgefahren und trotzdem allen Schiffssystemen benötigte elektrische Energie zur Verfügung gestellt.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt in Schritt a) das Einstellen der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers auf das 1,0-fache bis 1,1-fache der Leerlaufspannung der Brennstoffzellenvorrichtung. Im Optimalfall wird die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers genau auf die Spannung der Brennstoffzellenvorrichtung eingestellt. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers gegebenenfalls nur schrittweise und somit nur ungefähr genau eingestellt werden kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt in Schritt d) das Absenken der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers auf eine Spannung, welcher der Spannung der Brennstoffzellenvorrichtung bei einer anliegenden Last von dem 0,88-fache bis 0,92-fache der Maximallast der Brennstoffzellenvorrichtung entspricht. Hierdurch wird ein optimales Spannungsfenster eingestellt, um den Akkumulator nur bei großer Belastung aber ohne zuvor zu hohe Belastung der Brennstoffzellenvorrichtung einzusetzen.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Anpassen der Ausgangsspannung in den Schritten a) und d) stufenweise. Beispielsweise liegt die Höhe der Stufen in der Größe von 0,5 % bis 3 % der Leerlaufspannung der Brennstoffzellenvorrichtung.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren zusätzlich die folgenden Schritte auf:
    • e) Anheben der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers auf das 0,95-fache bis 1 ,2-fache der Leerlaufspannung der Brennstoffzellenvorrichtung,
    • f) Abschalten der Brennstoffzellenvorrichtung,
    • g) Verbringen des ersten Schalters in einen ersten Schaltzustand, sodass die Brennstoffzellenvorrichtung vom Bordnetz getrennt ist.
  • In weiteren Ausführungsformen der Erfindung erfolgen die Schritte f) und g) in umgekehrter Reihenfolge oder gleichzeitig. Hierbei wird bevorzugt nach dem Trennen vom Bordnetz die Brennstoffzellenvorrichtung mit einem Lastwiderstand kurzgeschlossen, sodass die chemische Umsetzung nach dem Abschalten der Brennstoffzellenvorrichtung fortgeführt wird und somit Wasserstoff und Sauerstoff wenigstens nicht in hoher Konzentration in der Brennstoffzelle verbleiben, wodurch insbesondere die Membran geschützt wird.
  • Hierdurch ist ebenso ein sicheres Trennen der Brennstoffzellenvorrichtung vom Bordnetz möglich. Auch hierbei werden Spannungs- und/oder Lastspitzen vermieden, die beim Schaltvorgang zur Funkenbildung führen könnten.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen das Abschalten in Schritt f) vergleichsweise schnell im Vergleich zum Hochfahren in Schritt c) durchzuführen, da die Brennstoffzelle dadurch nicht so stark belastet wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das nach Schritt g) der folgende Schritt durchgeführt:
    • h) Einstellen der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers auf ein Spannungsniveau für den Betrieb des Bordnetzes ausschließlich aus dem Akkumulator.
  • Insbesondere kann das Einstellen der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers in Abhängigkeit des Ladezustands des Akkumulators erfolgen.
  • Hierbei wird in Schritt h) die Ausgangsspannung vorzugsweise so hoch gewählt, wie es der Spannungsbereich des Bordnetzes im Normalbetrieb zulässt, da eine höhere Spannung bei gleicher Leistung zu geringeren Strömen und somit zu geringeren Leitungsverlusten führt. Beispielsweise reicht der Spannungsbereich des Bordnetzes im Normalbetrieb von 0,9 bis 1,1 der Nennspannung. Die Ausgangsspannung wird dann im Bereich von 1,05 bis 1,1 der Nennspannung gewählt.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens nach Schritt d) während des Betriebes der Brennstoffzellenvorrichtung der Akkumulator über eine Diode mit dem Bordnetz verbunden. Die Diode wird so geschaltet, dass nur elektrische Energie aus dem Akkumulator an das Bordnetz abgegeben werden kann und ein Wiederaufladen des Akkumulators verhindert wird. Die Diode kann Bestandteil des Gleichspannungswandlers sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden zum Laden des Akkumulators mittels der Brennstoffzellenvorrichtung nach Schritt d) die folgende Schritte durchgeführt:
    • i) Einstellen der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers auf ein Spannungsniveau für das Aufladen des Akkumulators mittels der Brennstoffzellenvorrichtung,
    • j) Überbrückung der Diode mit einem Diodenüberbrückungsschalter,
    • k) Aufladen des Akkumulators,
    • l) Deaktivieren des Diodenüberbrückungsschalters.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt während des Schritts k) eine kontinuierliche Anpassung der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers zur Optimierung des Ladevorgangs.
  • Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
    • 1 Schematischer Querschnitt eines Unterseebootes
    • 2 Verfahrensablaufdiagramm
  • In 1 ist ein stark schematisierter Querschnitt durch ein Unterseeboot 10 gezeigt. Das Unterseeboot 10 weist eine Energiespeichervorrichtung 20, ein Bordnetz 90 und exemplarisch als Verbraucher einen Fahrmotor 80 auf. Zusätzlich weist das Unterseeboot 10 eine Brennstoffzellenvorrichtung 60 auf, die mittels eines Schalters 70 mit dem Bordnetz 90 verbunden oder von diesem getrennt werden kann.
  • Die Energiespeichervorrichtung 20 weist einen Akkumulator 30, einen Gleichspannungswandler 40 und eine Diode 50 auf.
  • 2 zeigt den Ablauf des Verfahrens.
  • Zu Beginn wird das Bordnetz 90 über die Energiespeichervorrichtung 20 versorgt, und somit zum Beispiel der Fahrmotor 80. Die Brennstoffzellenvorrichtung 60 ist ausgeschaltet und durch den Schalter 70 vom Bordnetz 90 getrennt. Um mit der Brennstoffzellenvorrichtung 60 Energie in das Bordnetz 90 einspeisen zu können werden die folgenden Schritte durchgeführt:
    1. a) Einstellen der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 40 auf das 0,95-fache bis 1 ,2-fache der Leerlaufspannung der Brennstoffzellenvorrichtung 60,
    2. b) Verbringen des ersten Schalters 70 in einen zweiten Schaltzustand, sodass die Brennstoffzellenvorrichtung 60 vom Bordnetz verbunden ist,
    3. c) Hochfahren der Brennstoffzellenvorrichtung 60,
    4. d) Absenken der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 40 auf eine Spannung, welcher der Spannung der Brennstoffzellenvorrichtung (60) bei einer anliegenden Last von dem 0,8-fache bis 0,95-fache der Maximallast der Brennstoffzellenvorrichtung 60 entspricht.
  • Hierdurch wird die Energie, beispielsweise für den Fahrmotor 80 nun primär von der Brennstoffzellenvorrichtung 60 bereitgestellt. Nur wenn der Fahrmotor 80 plötzlich sehr viel Energie zieht, beispielsweise, weil ein Fluchtmanöver durchgeführt werden muss, so sinkt die Spannung der Brennstoffzellenvorrichtung 60 entsprechend der Strom-Spannungs-Kennlinie und dadurch auch die Spannung im Bordnetz 90. Ist das Niveau erreicht, auf welches die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 40 abgesenkt ist, stellt auch der Akkumulator 30 Energie über das Bordnetz 90 dem Fahrmotor 80 zur Verfügung.
  • Soll ausnahmsweise der Akkumulator 30 über die Brennstoffzellenvorrichtung 60 geladen werden, so werden die folgenden Schritte ausgeführt.
    • i) Einstellen der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 40 auf ein Spannungsniveau für das Aufladen des Akkumulators 30 mittels der Brennstoffzellenvorrichtung 60,
    • j) Überbrückung der Diode 50 mit einem Diodenüberbrückungsschalter,
    • k) Aufladen des Akkumulators 30,
    • l) Deaktivieren des Diodenüberbrückungsschalters.
  • Um die Brennstoffzellenvorrichtung 60 wieder vom Bordnetz 90 zu trennen, werden die folgenden Schritte durchgeführt:
    • e) Anheben der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 40 auf das 0,95-fache bis 1,2-fache der Leerlaufspannung der Brennstoffzellenvorrichtung 60,
    • f) Abschalten der Brennstoffzellenvorrichtung 60,
    • g) Verbringen des ersten Schalters 70 in einen ersten Schaltzustand, sodass die Brennstoffzellenvorrichtung 60 vom Bordnetz 90 getrennt ist.
    • h) Einstellen der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 40 auf ein Spannungsniveau für den Betrieb des Bordnetzes 90 ausschließlich aus dem Akkumulator 30.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Unterseeboot
    20
    Energiespeichervorrichtung
    30
    Akkumulator
    40
    Gleichspannungswandler
    50
    Diode
    60
    Brennstoffzellenvorrichtung
    70
    Schalter
    80
    Fahrmotor
    90
    Bordnetz
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102017009527 A1 [0003, 0006]

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Unterseebootes (10) mit einem Bordnetz (90), einer Energiespeichervorrichtung (20) und einer Brennstoffzellenvorrichtung (60), wobei die Energiespeichervorrichtung (20) wenigstens einen Akkumulator (30) und einen Gleichspannungswandler (40) aufweist, wobei der Akkumulator (30) über den Gleichspannungswandler (40) mit dem Bordnetz (90) verbunden werden kann, wobei der Gleichspannungswandler (40) zur Erzeugung einer variablen Ausgangsspannung der Energiespeichervorrichtung (20) ausgebildet ist, wobei die Brennstoffzellenvorrichtung (60) über einen ersten Schalter (70) mit dem Bordnetz (90) verbunden werden kann, wobei die Brennstoffzellenvorrichtung (60) eine Leerlaufspannung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn der erste Schalter (70) sich in einem ersten Schaltzustand befindet, sodass die Brennstoffzellenvorrichtung (60) vom Bordnetz (90) getrennt ist, und der Gleichspannungswandler (40) den Akkumulator (30) mit dem Bordnetz (90) verbindet, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Einstellen der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers (40) auf das 0,95-fache bis 1,2-fache der Leerlaufspannung der Brennstoffzellenvorrichtung (60), b) Verbringen des ersten Schalters (70) in einen zweiten Schaltzustand, sodass die Brennstoffzellenvorrichtung (60) mit dem Bordnetz (90) verbunden ist, c) Hochfahren der Brennstoffzellenvorrichtung (60), d) Absenken der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers (40) auf eine Spannung, welcher der Spannung der Brennstoffzellenvorrichtung (60) bei einer anliegenden Last von dem 0,8-fachen bis 0,95-fachen der Maximallast der Brennstoffzellenvorrichtung (60) entspricht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) das Einstellen der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers (40) auf das 1,0-fache bis 1,1-fache der Leerlaufspannung der Brennstoffzellenvorrichtung (60) erfolgt.
  3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) das Absenken der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers (40) auf das 0,88-fache bis 0,92-fache der Volllastspannung der Brennstoffzellenvorrichtung (60) erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen der Ausgangsspannung in den Schritten a) und d) stufenweise erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zusätzlich die folgenden Schritte aufweist: e) Anheben der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers (40) auf das 0,95-fache bis 1,2-fache der Leerlaufspannung der Brennstoffzellenvorrichtung (60), f) Abschalten der Brennstoffzellenvorrichtung (60), g) Verbringen des ersten Schalters (70) in einen ersten Schaltzustand, sodass die Brennstoffzellenvorrichtung (60) vom Bordnetz (90) getrennt ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das nach Schritt g) der folgende Schritt durchgeführt wird: h) Einstellen der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers (40) auf ein Spannungsniveau für den Betrieb des Bordnetzes (90) ausschließlich aus dem Akkumulator (30).
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens nach Schritt d) während des Betriebes der Brennstoffzellenvorrichtung (60) der Akkumulator (30) über eine Diode (50) mit dem Bordnetz (90) verbunden ist, wobei die Diode (50) so geschaltet wird, dass nur elektrische Energie aus dem Akkumulator (30) an das Bordnetz (90) abgegeben werden kann und ein Wiederaufladen des Akkumulators (30) verhindert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Laden des Akkumulators (30) mittels der Brennstoffzellenvorrichtung (60) nach Schritt d) die folgende Schritte durchgeführt werden: i) Einstellen der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers (40) auf ein Spannungsniveau für das Aufladen des Akkumulators (30) mittels der Brennstoffzellenvorrichtung (60), j) Überbrückung der Diode (50) mit einem Diodenüberbrückungsschalter, k) Aufladen des Akkumulators (30), I) Deaktivieren des Diodenüberbrückungsschalters.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass während Schritt k) eine kontinuierliche Anpassung der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers (40) zur Optimierung des Ladevorgangs erfolgt.
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