DE10216353A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Laden einer Batterie - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zum Laden einer BatterieInfo
- Publication number
- DE10216353A1 DE10216353A1 DE10216353A DE10216353A DE10216353A1 DE 10216353 A1 DE10216353 A1 DE 10216353A1 DE 10216353 A DE10216353 A DE 10216353A DE 10216353 A DE10216353 A DE 10216353A DE 10216353 A1 DE10216353 A1 DE 10216353A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- battery
- fuel cell
- fuel
- cell system
- recharging
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/40—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for controlling a combination of batteries and fuel cells
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
- H02J7/1438—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle in combination with power supplies for loads other than batteries
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2200/00—Type of vehicles
- B60L2200/26—Rail vehicles
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
- H02J2300/30—The power source being a fuel cell
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Eine Vorrichtung und ein Verfahren dienen zum Laden einer Batterie, welche mit diskontinuierlich betriebenen Einrichtungen zum Bereitstellen von für die Ladung erforderlicher Energie, wie z. B. einem motorisch angetriebenen Generator in einem Kraftfahrzeug, gekoppelt ist. Zum Nachladen der Batterie ist erfindungsgemäß außerhalb ein Brennstoffzellensystem vorhanden. Durch das Brennstoffzellensystem kann die Batterie z. B. auf einem minimalen vorgegebenen Ladezustand gehalten werden, Entladungen durch Stand-By-Ströme und Kriechströme können ausgeglichen werden oder es können, ausgehend von einer annähernd voll aufgeladenen Batterie, Pflegeladungen zur Verlängerung der Lebensdauer der Batterie durchgeführt werden.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Laden einer Batterie, welche mit diskontinuierlich betriebenen Einrichtungen zur Bereitstellung von für die Ladung erforderlicher Energie gekoppelt ist.
- Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind Batterien, insbesondere solche mit einer Kapazität von mehr als 10 Ah bekannt, welche mit diskontinuierlich betriebenen Einrichtungen zur Bereitstellung von für die Ladung erforderlicher Energie gekoppelt sind. Als Beispiele hierfür können die Starter-, Traktions- und/oder oder Bordnetzbatterien von Fahrzeugen, z. B. Kraftfahrzeugen, Motorrädern, Yachten, oder die Batterien von von einem Stromnetz unabhängigen Stromversorgungen, z. B. Anlagen mit Batterie und Photovoltaikmodulen, genannt werden. Als die diskontinuierlich betriebenen Einrichtungen zur Bereitstellung von für die Ladung erforderlicher Energie sind also jeweils die Antriebsmotoren bzw. mit ihnen gekoppelte Generatoren, die Photovoltaikmodule oder dergleichen zu sehen.
- Sämtliche derartige Batterien werden in diskontinuierlichen Rhythmus von Überschußenergie aus den Einrichtungen geladen. Zwischen den einzelnen Ladevorgängen verbleibt die Batterie dann in ihrem Ladezustand oder wird durch die benötigten Ströme wieder entladen. Im Mittel wird eine derartige Batterie immer unterhalb des maximal möglichen Ladezustandes sein, so dass es durch Korrosion zu Einbußen an der maximal möglichen Lebensdauer kommt. Außerdem kann sich eine Batterie durch Selbstentladung, Kriechströme oder Stand-By-Ströme von Verbrauchern auch bei abgeschaltetem System entladen, so dass dann keine Wiederinbetriebnahme des Systems mittels der Batterie möglich ist. Dies ist insbesondere bei Starterbatterien von Fahrzeugen oder bei Sicherheitsrelevanten Systemen, wie z. B. unabhängig von einem Stromnetz versorgte Notruf- oder Alarmanlagen, sehr nachteilig.
- Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Vorrichtung zum Laden einer Batterie, welche mit diskontinuierlich betrieben Einrichtungen zur Bereitstellung von für die Ladung erforderlicher Energie gekoppelt ist, zu schaffen, welche unabhängig von einer stationären Energieversorgung die Einsatzbereitschaft der Batterie immer gewährleistet, die Ladebilanz der Batterie ausgleicht und die Lebensdauer der Batterie verlängert.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
- Das Brennstoffzellensystem erlaubt bei geringer eigener Leistung und damit der vorteilhaften Möglichkeit eines sehr kompakten Aufbaus mit einfachsten Mitteln ein gezieltes Nachladen der Batterie. Es ist dabei von den Einrichtungen zum Bereitstellen der Energie zum Laden der Batterie unabhängig.
- Durch das Nachladen über das Brennstoffzellensystem kann in besonders vorteilhafter Weise eine Tiefentladung der Batterie vermieden werden, welche deren Lebensdauer massiv beeinträchtigen würde. Des weiteren wird eine Pflegeladung der Batterie durch das Brennstoffzellensystem möglich, bei der die durch die diskontinuierlich betriebenen Einrichtungen zur Bereitstellung von für die Ladung erforderlicher Energie aufgeladene Batterie durch das Brennstoffzellensystem mit kleinen Strömen nachgeladen bzw. weiter geladen wird, um die Batterie über ihren vollen Kapazitätsbereich aktiv und nutzbar zu halten. Durch diese Aktivierung der Batterie über die durch die diskontinuierlich betriebenen Einrichtungen zur Bereitstellung von für die Ladung erforderlicher Energie erzielte Ladung hinaus, wird die Lebensdauer der Batterie ebenfalls sehr positiv beeinflusst. Diese an sich bekannte bisher aber nur durch eine externe Pflegeladung der Batterie durch den fachlich gebildeten Benutzer, im allgemeinen mit netzabhängigen Ladegeräten unter hohem Aufwand an Zeit durchzuführende Maßnahme, kann somit sehr leicht und einfach z. B. in ein in Serie hergestelltes System integriert werden. Die Vorteile liegen in der Verlängerung der Batterielebensdauer und der damit verbundenen Reduzierung von Material, Kosten und Aufwand.
- Außerdem kann ein Mindestladezustand der Batterie immer gewährleistet werden, so dass das mit der Batterie versehene System immer betriebsbereit gehalten werden kann. Besonders vorteilhaft ist dies z. B. bei Starterbatterien von Fahrzeugen oder bei Sicherheitsrelevanten Systemen, wie z. B. unabhängig von einem Stromnetz versorgten Notruf- oder Alarmanlagen.
- Des weiteren ermöglicht das Brennstoffzellensystem, wenn es z. B. zum Nachladen der Batterie eines im Start-Stopp-Betrieb betriebenen Fahrzeuges eingesetzt wird, den Ausgleich der Ladebilanz und eine Entlastung der Beanspruchung der Batterie bei einer Rekuperation von Bremsenergie. Durch das Nachladen können so Ladungsdefizite ausgeglichen werden, welche dadurch entstehen, dass bei der Bremsrekuperation keine ausreichende Energie für den Wiederstart gewonnen wird, oder weil diese Energie in zu kurzer Zeit anfällt, um, ohne eine thermische Überlastung der Batterie aufgrund ihres im allgemeinen vergleichsweise hohen Innenwiderstandes, vollständig eingespeichert werden zu können. Das Brennstoffzellensystem ermöglicht als serienmäßiges Bestandteil eines derartigen Start-Stopp-Systems dabei den erforderlichen Ladungsausgleich, so dass die Erfordernisse im NEFZ (Neuen Europäischen Fahrzyklus) erfüllt werden können.
- Das Brennstoffzellensystem selbst kann für die erfindungsgemäße Vorrichtung als Minimalsystem ausgebildet sein. So weist das Brennstoffzellensystem gemäß einer sehr günstigen Ausgestaltung der Erfindung einen Brennstoffvorratsbehälter und wenigstens eine zumindest im kleinen und mittleren Leistungsbereich selbstatmende Brennstoffzelle auf, wobei der Brennstoffvorratsbehälter so ausgebildet ist, dass der Brennstoff ohne die Hilfe einer Fördereinrichtung in den Bereich einer Anode der Brennstoffzelle gelangt.
- Dieses minimale Brennstoffzellensystem, bei dem die Luft zumindest für den, über den größten Teil der Betriebszeit genutzten, kleinen bis mittleren Leistungsbereich durch freie Konvektion, also ohne Hilfsenergie zu benötigen, in dem Bereich der Kathode gelangt, reicht zum Erzielen der oben angeführten Vorteile vollkommen aus. Durch die Ausbildung des Brennstoffvorratsbehälters so, dass Brennstoff ohne die Hilfe einer Fördereinrichtung in den Bereich der Anode der Brennstoffzelle gelangt, beispielsweise aufgrund der Gravitation oder eines in den Brennstoffvorratsbehälter herrschenden Drucks, kann auch hier auf zusätzliche Komponenten und Hilfsenergie verzichtet werden. Der bauliche und räumliche Aufwand hinsichtlich des Brennstoffzellensystems kann damit auf ein Minimum reduziert werden.
- Die oben genannte Aufgabe wird außerdem durch ein Verfahren gelöst, welches durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 10 beschreiben ist.
- Das Brennstoffzellensystem ermöglicht bei geringer eigener Leistung und damit der vorteilhaften Möglichkeit eines sehr einfachen Aufbaus ein gezieltes Nachladen der Batterie. Dieses von den Einrichtungen zum Bereitstellen der Energie zum Laden der Batterie unabhängige Nachladen ermöglicht entscheidende Vorteile hinsichtlich der Lebensdauer der Batterie, dem Ausgleich von Entladung durch Kriech- oder Stand-By-Ströme oder beim Aufrechterhalten eines Mindestladezustandes. Die weiteren Vorteile und Einsatzmöglichkeiten des Verfahrens sind analog zu den oben bereits genannten Vorteilen und Einsatzmöglichkeiten der Vorrichtung.
- Eine besonders günstige Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Nachladen von Batterien in Fahrzeugen zu Lande oder im Wasser, bevorzugt in Kraftfahrzeugen zu sehen.
- Insbesondere bei Fahrzeugen, z. B. Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bussen, Nutzfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Baustellenfahrzeugen, aber auch Yachten, Flugzeugen oder dergleichen, tritt der diskontinuierliche Betriebsfall der Einrichtung zum Bereitstellen der Energie für das Laden der Batterie, hier meist durch den Antriebsmotor und eine Generator, sehr häufig auf. Durch die hohen Anforderungen an die Batterie hinsichtlich der Startfähigkeit des Fahrzeugs oder dergleichen nach Stillstandsphasen, sowie die zahlenmäßig sehr große Verbreitung von derartigen Fahrzeugen mit Batterien, lassen sich die oben genannten Vorteile hier besonders günstig nutzen.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen und aus dem anhand der Zeichnung nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiel.
- Es zeigt:
- Fig. 1 einen schematischen Aufbau eines eine Batterie umfassenden Systems mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
- Fig. 2 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausgestaltung einer Brennstoffzelle der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
- In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 zum Laden einer Batterie 2 dargestellt. Die Vorrichtung 1 besteht dabei aus Einrichtungen 3 zur Bereitstellung von für die Ladung erforderlicher Energie sowie einem Brennstoffzellensystem 4 als weitere Einrichtung zum Bereitstellen von Energie für ein Nachladen der Batterie 2. Die einzelnen Komponenten 3, 4 zur Bereitstellung von Energie sind über einen Laderegler, eine Ladeelektronik oder dergleichen - nachfolgend kurz als Ladegerät 5 bezeichnet - mit der Batterie 2 verbunden. Die Batterie 2 ist außerdem mit wenigstens einem, hier symbolisch angedeuteten elektrischen Verbraucher 6 verbunden.
- Bei der Batterie 2 kann es sich beispielsweise um die Starter-, Bordnetz- oder Traktionsbatterie, eines Kraftfahrzeuges handeln, wobei dann die Einrichtungen 3 üblicherweise als eine Lichtmaschine bzw. ein Generator, welcher Energie aus einem Verbrennungsmotor und/oder aus einer Rekuperation von Bremsenergie des Fahrzeuges bezieht, ausgebildet sein werden. Daneben sind vergleichbare Systeme auf Schiffen oder Yachten für den Einsatz der Erfindung genauso denkbar, wie netzunabhängige Stromversorgungssysteme, wie z. B. für Notrufsäulen, Meßeinrichtungen, Inselenergieversorgungen oder dergleichen. Als Einrichtungen 3 kommen dann wiederum von Verbrennungsmotoren angetriebene Generatoren, Photovoltaikmodule, Windenergiekonverter etc. in Frage.
- Das Brennstoffzellensystem 4 ist als Minimalsystem mit einer Leistung von 20-500 W, bevorzugt kleiner als 200 W, ausgebildet. Es verfügt mit einem Brennstoffvorratsbehälter 7, einer Brennstoffzelle 8 und einem optionalen und auch wenn vorhanden im allgemeinen nur gelegentlich betriebenen Gebläse 9 nur über die nötigsten Komponenten. Dies garantiert einen Aufbau, welcher hinsichtlich Kosten, Bauraum, Steuerungs- und Wartungsaufwand minimal gehalten werden kann. Für die im Rahmen der Beschreibung eingangs genannten Aufgaben des Brennstoffzellensystems 4 zum Nachladen der Batterie 2 reicht die oben angeführte Leistung von weniger als 500 W, bevorzugt weniger als 200 W vollkommen aus. Die eigentliche Ladung der Batterie 2 mit der Energie, welche aus der Batterie 2, welche üblicherweise eine Kapazität von mindestens 10 Ah, meistens aber deutlich mehr aufweisen wird, genutzt wird erfolgt dabei über die Einrichtungen 3. Das Brennstoffzellensystem 4 liefert nur die zum Nachladen benötigte Energie.
- Die Brennstoffzelle 8 selbst soll als selbstatmende Brennstoffzelle 8 ausgebildet sein, welche zumindest bei den über den größten Teil der Betriebsdauer auftretenden kleinen und mittleren Leistungsabgaben durch freie Konvektion von Luft in den Bereich ihrer Kathode 10 mit dem notwendigen Sauerstoff versorgt wird. Nur bei höheren Leistungen soll, falls es erforderlich ist, der Konvektion über das Gebläse 9 nachgeholfen werden. Die für den Betrieb des Gebläses benötigte Leistung wird dann der Brennstoffzelle 8 entnommen. Ein Zu- und Abschalten des Gebläses 9 erfolgt beispielsweise durch einen Schalter 9', welcher von dem Ladegerät aus gesteuert wird.
- Daneben wäre selbstverständlich auch eine eigene Luftversorgung für die Brennstoffzelle 8 denkbar, welche mittels entsprechenden Fördereinrichtungen, gegebenenfalls Luftfiltern etc. ausgestattet sein könnte.
- Auch die Versorgung mit Brennstoff erfolgt ohne, dass eine Fördereinrichtung oder dergleichen notwendig ist, welche wiederum Hilfsenergie benötigen würde. Je nach Art der eingesetzten Brennstoffzelle 8 können dabei unterschiedliche Konzepte bei der Realisierung des Brennstoffvorratsbehälters 7 verwirklicht werden.
- Wird als Brennstoffzelle 8 z. B. eine PEM-Brennstoffzelle eingesetzt, welche mit Wasserstoffgas betrieben wird, so kann der Brennstoffvorratsbehälter 7 in idealer Weise als mit Druck beaufschlagte Patrone 7' ausgebildet sein. Der darin unter einem Überdruck gespeicherte Wasserstoff kann dann durch die Druckdifferenz zwischen der Patrone 7' und dem Bereich einer Anode 11 an eine Membran 12 der Brennstoffzelle 8 strömen. Zusammen mit dem Sauerstoff der Luft im Bereich der auf der anderen Seite der Membran angeordneten Kathode 10, kann dieser dann in an sich bekannter Weise in der Brennstoffzelle 8 umgesetzt werden. Je nach Druckniveau, welches in den einzelnen Komponenten benötigt wird, kann in der Verbindung zwischen der Patrone 7' und der Brennstoffzelle 8 eine Drosseleinrichtung, z. B. in Form einer Querschnittsverengung der Verbindungsleitung vorgesehen sein.
- Um die bei der Verwendung von Wasserstoff bekannten Probleme hinsichtlich der Abdichtung des Systems zum optimieren, kann gegebenenfalls auch ein optionales Ventil 13 vorgesehen werden, welches zwischen der Patrone 7' und der Brennstoffzelle 8 angeordnet ist. Wenn durch die Brennstoffzelle 8 keine Energie zum Nachladen der Batterie 2 geliefert wird, kann das Ventil 13 abgesperrt werden. Der Wasserstoff bleibt damit im Bereich der Patrone 7', welche weitaus leichter abzudichten ist, als eine entsprechend größeres System mit Leitungen, Brennstoffzelle 8, der Membran 12 und dergleichen. Außerdem kann das Ventil 13 auch dazu verwendet werden, die Zufuhr des Brennstoffs zu steuern, z. B. über ein als Magnetventil ausgebildetes Ventil 13, welches von dem Ladegerät 5 aus gesteuert werden kann.
- Beim Einsatz einer Direkt-Methanol-Brennstoffzelle, einer sogenannten DMFC (direct methanol fuel cell), als Brennstoffzelle 8 kann ebenfalls mit der Patrone 7' und dem darin unter Druck enthaltenen, in diesem Falle flüssigem Brennstoff gearbeitet werden. Das für die DMFC üblicherweise als Brennstoff genutzte Wasser/Methanol Gemisch (H2O + CH3OH) fließt dann aus der Patrone 7' in den Bereich der Anode 11. Die oben genannten Maßnahmen und Einsatzmöglichkeiten sind analog zu der Verwendung der Patrone 7' mit Wasserstoff. Auch hier wäre die Verwendung eines optionalen Ventils 13 denkbar.
- Die Verwendung der Patrone 7' ist sehr günstig, da diese sehr leicht, z. B. im Rahmen einer Wartung oder im Rahmen des Nachtanken von Brennstoff für die Einrichtungen 3 zur Bereitstellung von für die Ladung erforderlicher Energie, bei Kraftfahrzeugen also beispielsweise für den Antriebsmotor, ausgewechselt werden kann. Die Versorgung der Brennstoffzelle 8 mit Brennstoff ist damit sehr leicht und effektiv möglich.
- Bei der Verwendung einer DMFC als Brennstoffzelle, wäre es aufgrund des flüssigen Brennstoffs auch denkbar, diesen in dem Brennstoffvorratsbehälter 7 ohne einen Überdruck zu bevorraten. Wenn der Brennstoffvorratsbehälter 7 in Richtung der Gravitation oberhalb der Anode 11 der Brennstoffzelle 8 angeordnet ist, so kann zur Versorgung der Brennstoffzelle 8 mit Brennstoff die Gravitationskraft genutzt werden, so dass der flüssige Brennstoff von selbst, gegebenenfalls wiederum durch das Ventil 13 gesteuert, in dem Bereich der Anode 11 fließt.
- Bei der Ausgestaltung der Brennstoffzelle 8 als DMFC, könnte diese außerdem so ausgebildet sein, dass die eine Seite der Membran 12 immer von dem flüssigen Brennstoff benetzt ist, während die andere Seite immer von Luft angeströmt werden kann. Dies Variante ist in Fig. 2 dargestellt. Die Brennstoffzelle 8 ist dabei in einem Gehäuse 14 untergebracht, welche z. B. wie das Gehäuse eines handelsüblichen Bleiakkumulators ausgebildet ist. Die Aufnahme in einer üblichen Halterung neben der z. B. als Bleiakkumulator ausgebildeten Batterie 2 ist somit sehr leicht möglich. In dem Gehäuse 14 ist dann die Membran 12 so angeordnet, dass ein Bereich 7", welcher den Brennstoff beinhaltet und praktisch den in die Brennstoffzelle 8 integrierten Brennstoffvorratsbehälter 7 darstellt, in Richtung der Gravitation oberhalb der Membran 12 angeordnet ist. Die durchgehende Benetzung der Membran 12 mit dem Brennstoff ist damit sichergestellt. Auf der anderen Seite der Membran 12, im Bereich der Kathode 10 wird die Anströmung der Membran 12 mit Luft als Oxidationsmittel durch Schlitze 15 in dem Gehäuse 14 sichergestellt. Auch hier wäre prinzipiell wieder die Verwendung des Gebläses 9 für eine Verbesserung der Luftanströmung, insbesondere bei höheren geforderten Leistungen zum Nachladen der Batterie 2 denkbar.
- Bei allen genannten Ausgestaltungen ist die Regelung bzw. Steuerung des als Minimalsystem ausgebildeten Brennstoffzellensystems 4 denkbar einfach, da die an der Membran 12 anstehenden Medien nur umgesetzt werden, wenn zum Nachladen der Batterie 2 z. B. durch das Ladegerät 5, welches auch als in die Batterie 2 integrierte Elektronik ausgebildet sein kann, elektrische Leistung von der Brennstoffzelle 8 benötigt wird.
Claims (15)
1. Vorrichtung zum Laden einer Batterie, welche mit
diskontinuierlich betriebenen Einrichtungen zur
Bereitstellung von für die Ladung erforderlicher Energie
gekoppelt ist
dadurch gekennzeichnet,
dass weitere Einrichtungen zur Bereitstellung von Energie
für ein Nachladen der Batterie (2) vorhanden sind, wobei
diese als Brennstoffzellensystem (4) ausgebildet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Brennstoffzellensystem (4) eine elektrische
Leistung von weniger als 500 W, bevorzugt weniger als 200 W,
aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass Brennstoffzellensystem (4) einen
Brennstoffvorratsbehälter (7) und wenigstens eine zumindest im kleinen und
mittleren Leistungsbereich selbstatmende Brennstoffzelle
(8) aufweist, wobei der Brennstoffvorratsbehälter (7) so
ausgebildet ist, dass der Brennstoff ohne die Hilfe einer
Fördereinrichtung in den Bereich einer Anode (11) der
Brennstoffzelle (8) gelangt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Brennstoffvorratsbehälter (7) als den Brennstoff
unter Druck beinhaltende Patrone (7') ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die wenigstens eine Brennstoffzelle (8) als mit
Wasserstoff betriebene PEM-Brennstoffzelle ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die wenigstens eine Brennstoffzelle (8) als Direkt-
Methanol-Brennstoffzelle (DMFC) ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Brennstoffvorratsbehälter (7) in Richtung der
Gravitation oberhalb der Anode (11) der Brennstoffzelle (8)
angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Brennstoffzellensystem (4) zur Unterstützung der
Luftversorgung bei der Abgabe höherer elektrischer
Leistungen ein Gebläse (9) aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die durch das Brennstoffzellensystem (4) geladene
Batterie (2) eine Kapazität von mehr als 10 Ah aufweist.
10. Verfahren zum Nachladen einer mit diskontinuierlich
betriebenen Einrichtung zum Bereitstellen von Energie für
das Laden der Batterie gekoppelten Batterie,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Brennstoffzellensystem (4) zum Nachladen der
Batterie (2) bei nicht betriebenen Einrichtungen (3) zum
Bereitstellen von Energie für das Laden der Batterie (2)
eingesetzt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Nachladen der Batterie (2) in der Art erfolgt,
dass kleine Stand-By-Ströme, Kriechströme und
Selbstentladungen ausgeglichen werden, um einen vorgegebenen
minimalen Ladezustand zu halten.
12. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Nachladen der Batterie (2) als Pflegeladung der
Batterie (2) in der Art erfolgt, dass die von den
Einrichtungen (3) zum Bereitstellen der Energie für das
Laden der Batterie (2) aufgeladene Batterie (2) durch
Energie aus dem Brennstoffzellensystem (4) nachgeladen
wird.
13. Verfahren nach Anspruch 10, 11 oder 12, wobei zum Nachladen
der Batterie (2) eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 9 eingesetzt wird.
14. Verwendung eines Verfahrens und/oder einer Vorrichtung nach
den oben genannten Ansprüchen zum Nachladen einer Batterie
(2) in einem Fahrzeug zu Lande, im Wasser oder in der Luft,
bevorzugt in einem motorisch angetriebenen Fahrzeug.
15. Verwendung eines Verfahrens und/oder einer Vorrichtung nach
den oben genannten Ansprüchen zum Durchführen einer
Pflegeladung einer Batterie (2) in einem Fahrzeug zu Lande,
im Wasser oder in der Luft, bevorzugt in einem motorisch
angetriebenen Fahrzeug.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10216353A DE10216353A1 (de) | 2002-04-13 | 2002-04-13 | Vorrichtung und Verfahren zum Laden einer Batterie |
US10/405,741 US20030193311A1 (en) | 2002-04-13 | 2003-04-02 | System and method for charging a battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10216353A DE10216353A1 (de) | 2002-04-13 | 2002-04-13 | Vorrichtung und Verfahren zum Laden einer Batterie |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10216353A1 true DE10216353A1 (de) | 2003-10-30 |
Family
ID=28685008
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10216353A Ceased DE10216353A1 (de) | 2002-04-13 | 2002-04-13 | Vorrichtung und Verfahren zum Laden einer Batterie |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20030193311A1 (de) |
DE (1) | DE10216353A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005118365A1 (de) * | 2004-05-27 | 2005-12-15 | Montech Ag | Transportsystem mit laufwagen, welche mittels brennstoffzellen angetrieben sind |
DE102005046867A1 (de) * | 2005-09-30 | 2007-04-12 | Hickmann, Thorsten, Dr. | Pufferung von Akkumulatoren mit Brennstoffzellen |
DE102009008327B4 (de) | 2009-02-10 | 2018-06-14 | Harald Lück | Energieversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006056386A (ja) * | 2004-08-20 | 2006-03-02 | Yamaha Marine Co Ltd | 親子型発電機搭載ボート |
KR101200749B1 (ko) * | 2010-08-16 | 2012-11-13 | 한국과학기술연구원 | 연료전지를 이용한 휴대용 냉장고 및 그의 운전방법 |
CN111152690B (zh) * | 2018-11-08 | 2021-11-26 | 郑州宇通客车股份有限公司 | 一种燃料电池车辆多电源时变特性的能量控制方法及系统 |
DE102018129411A1 (de) * | 2018-11-22 | 2020-05-28 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Verfahren und System zu einer Entwärmung bei einer Stromkompensationsschaltung |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4284899A (en) * | 1979-03-08 | 1981-08-18 | Bendiks Donald J | Gravity fed power generator |
US5510201A (en) * | 1992-04-24 | 1996-04-23 | H Power Corporation | Method of operating a fuel cell wherein hydrogen is generated by providing iron in situ |
JP3687991B2 (ja) * | 1994-02-24 | 2005-08-24 | 株式会社エクォス・リサーチ | ハイブリッド電源装置 |
DE19540824C2 (de) * | 1995-11-02 | 2001-02-22 | Xcellsis Gmbh | Verfahren zur dynamischen Einstellung der Leistung für ein Fahrzeug mit Brennstoffzelle |
US6065565A (en) * | 1997-01-30 | 2000-05-23 | Jlg Industries, Inc. | Hybrid power system for a vehicle |
US6015634A (en) * | 1998-05-19 | 2000-01-18 | International Fuel Cells | System and method of water management in the operation of a fuel cell |
JP3700512B2 (ja) * | 2000-01-25 | 2005-09-28 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システム |
US6824900B2 (en) * | 2002-03-04 | 2004-11-30 | Mti Microfuel Cells Inc. | Method and apparatus for water management of a fuel cell system |
-
2002
- 2002-04-13 DE DE10216353A patent/DE10216353A1/de not_active Ceased
-
2003
- 2003-04-02 US US10/405,741 patent/US20030193311A1/en not_active Abandoned
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005118365A1 (de) * | 2004-05-27 | 2005-12-15 | Montech Ag | Transportsystem mit laufwagen, welche mittels brennstoffzellen angetrieben sind |
DE102005046867A1 (de) * | 2005-09-30 | 2007-04-12 | Hickmann, Thorsten, Dr. | Pufferung von Akkumulatoren mit Brennstoffzellen |
DE102009008327B4 (de) | 2009-02-10 | 2018-06-14 | Harald Lück | Energieversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20030193311A1 (en) | 2003-10-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102005007077B4 (de) | Verfahren zum Starten eines Brennstoffzellensystems unter Verwendung von Umgebungsluft und einem Niederspannungsgebläse und Betriebsverfahren | |
DE102005046729B4 (de) | Energieversorgungssystem für die Versorgung von Luftfahrzeugsystemen | |
DE102018109395A1 (de) | Brennstoffzellensystem | |
WO2015185184A1 (de) | Fahrzeug mit einem energiespeicher | |
DE102012201897A1 (de) | Elektrofahrzeug und Verfahren zur Steuerung zur aktiven Hilfsbatterieerschöpfung | |
EP2528818A2 (de) | Elektrisch angetriebenes luftfahrzeug | |
DE102007048867A1 (de) | Verfahren zum verbesserten Ansprechen auf einen nach oben gerichteten Leistungsübergang in einem Brennstoffzellensystem | |
DE102017219141A1 (de) | Betriebssteuerverfahren eines Brennstoffzellensystems | |
DE102014009772A1 (de) | Elektrofahrzeug mit einer Brennstoffzellenanlage | |
DE112008001827T5 (de) | Brennstoffzellensystem und Verfahren zu seiner Steuerung | |
DE102019201712A1 (de) | Ladestation für Elektrofahrzeuge mit mindestens zwei Ladesäulen | |
DE112008002397B4 (de) | Brennstoffzellensystem | |
DE102015215430A1 (de) | Luftfahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines Luftfahrzeuges | |
DE10216353A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Laden einer Batterie | |
DE102008060954B4 (de) | Verfahren zur Regelung bzw. Steuerung des Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers eines Hybridfahrzeugs | |
EP1848057A1 (de) | Stromversorgungssystem mit Reformer-Brennstoffzellen-System und Batterie | |
DE102015001352A1 (de) | Brennstoffzellensystem | |
DE112009000254B4 (de) | Brennstoffzellensystem und Verfahren zur Steuerung des Systems | |
EP1848058B1 (de) | Stromversorgungssystem mit Reformer-Brennstoffzellen-System und Gleichspannungswandler | |
DE102004027433A1 (de) | Fahrzeug mit zwei Energiespeichern und Verfahren zum Betreiben des Fahrzeuges | |
DE10127599A1 (de) | Brennstoffzellensystem und Verfahren zur Inbetriebnahme/Außerbetriebnahme eines Brennstoffzellensystems | |
WO2011044964A1 (de) | Fahrzeug mit einem brennstoffzellensystem | |
WO2009115243A1 (de) | Kontrollverfahren für ein brennstoffzellensystem und brennstoffzellensystem | |
WO2013131615A2 (de) | Fahrzeug mit einem brennstoffzellensystem | |
DE102020118747A1 (de) | Dauerhaft bei hohen Lastpunkten betriebenes Brennstoffzellensystem |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |