EP1345791A1

EP1345791A1 - Kraftfahrzeug mit einem elektromotorantrieb und einer bordstromversorgung

Info

Publication number: EP1345791A1
Application number: EP01991665A
Authority: EP
Inventors: Manfred Poppinger; Joachim Gro E; Rolf BRÜCK; Meike Reizig
Original assignee: Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH; Siemens AG
Current assignee: Siemens AG; Vitesco Technologies Lohmar Verwaltungs GmbH
Priority date: 2000-12-29
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2003-09-24
Also published as: KR20030086587A; US20040045748A1; CA2436587A1; WO2002053406A1; JP2004526394A; DE10065303A1; CN1492814A

Abstract

Für die Bordstromversorgung können Brennstoffzellenmodule eingesetzt werden. Gemäss der Erfindung ist weiterhin eine Klimaanlage mit Kühlluft vorhanden, die einen Klimakompressor (25) umfasst, der von den vorhandenen elektrischen Mitteln versorgt wird. Die elektrischen Mittel können entweder der Hybridantrieb des Kraftfahrzeuges oder aber auch ein von ei-nem vorhandenen Brennstoffzellenmodul angetriebener separater Elektromotor sein. Dafür eignen sich insbesondere HT-PEM-Brennstoffzellen.

Description

Beschreibung

Kraftfahrzeug mit einem Elektromotorantrieb und einer Bordstromversorgung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit einem Elektromotorantrieb und einer Bordstromversorgung, für die eine BrennstoffZellenanlage eingesetzt wird.

In Verbindung mit Kraftfahrzeugen sollen Brennstoffzellenan- lagen zur Energieversorgung eines Elektromotors eingesetzt werden. Es ist bereits auch vorgeschlagen worden, bei Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor lediglich die Bordstromversorgung über eine Brennstoffzellenanlage vorzunehmen. Dies kann alternativ oder ergänzend zur üblicherweise vorhandenen Lichtmaschine vorgesehen sein.

Für den Betrieb der Brennstoffzellen ist die Versorgung mit einem Brennstoff, beispielsweise mit Wasserstoff oder einem wasserstoffreichen Brenngas, einerseits und mit Luft andererseits notwendig. Weiterhin sind auch üblicherweise Kühlmittel erforderlich.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, bei einem Kraftfahr- zeug der eingangs genannten Art für Verbesserungen zu sorgen.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Mit der Erfindung ist speziell für Kraftfahrzeuge eine Klimaanlage mit Kühlluft geschaffen, deren Funktionsfähigkeit und Betrieb immer, d.h. unabhängig vom Betrieb des KFZ-Antriebs- motors gewährleistet ist. Zur Erzeugung der Kühlluft umfasst die Klimaanlage einen Klimakompressor, der von einem elektrischen Antrieb versorgt wird. Mit dem Antriebsmotor des Kraft- fahrzeuges ist der Klimakompressor über ein elektrisches Getriebe verschaltet.

Bei der Erfindung sind zur Erzeugung der Kühlluft elektrische Mittel vorhanden. Vorteilhafterweise, aber nicht ausschließlich wird dafür eine BrennstoffZeilenanlage eingesetzt. Der Antrieb des Kraftfahrzeuges kann dabei beispielsweise ein Hybridantrieb sein, d.h. es ist eine Wahlmöglichkeit zwischen Verbrennungsmotor und Elektromotor vorhanden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Patentansprüchen. Es zeigen

Figur 1 ein Kraftfahrzeug mit einem Brennstoffzellenmodul und Figur 2 eine neuartige Konzipierung einer Klimaanlage für das Kraftfahrzeug gemäß Figur 1.

In der Figur 1 ist ein Kraftfahrzeug (KFZ) mit 1 bezeichnet. Das Kraftfahrzeug hat einen Antrieb 3, der ein Elektromotor, aber auch ein Hybridantrieb aus Elektromotor und Verbrennungsmotor, sein kann. Speziell zur elektrischen Versorgung ist eine BrennstoffZeilenanlage mit wenigstens einem Brenn- stoffzellenmodul 10 vorhanden. Das Brennstoffzellenmodul 10 ist unter dem Boden 2 des KFZ 1 bzw. in einem von Zwischenboden 2 gebildeten freien Raum angeordnet. Angedeutet ist weiterhin ein Auspuff 8, aus dem bei Betrieb des Brennstoffzellenmoduls mit reinem Wasserstoff und Sauerstoff bzw. Luft das entstehende Prozesswasser, bei Verwendung von wasserstoffreichen Gasen mit Nebenbestandteilen letztere entweichen können.

Kraftfahrzeuge haben in zunehmendem Maße Klimaanlagen als Standardausrüstung. Bei einer solchen Klimaanlage wird übli- cherweise die Solltemperatur im Fahrgastraum 9 des KFZ^λs 1 vorgegeben und unter Berücksichtigung der aktuellen Isttemperatur im Fahrgastraum 9 und der jeweiligen Außentemperatur ein Klimakompressorsystem zur Erzeugung von Kühlluft angesteuert. Ein solches Klimakompressorsystem wird weiter unten anhand der Figur 2 beschrieben.

Die bisher verwendeten Klimaanlagen mit Kühlmittelumlauf und zugehörigen elektrischen Steuereinheiten benötigen vergleichsweise große Leistungen, die nur bei Betrieb des Fahrantriebs des KFZ sicher zur Verfügung gestellt werden können.

In der Figur 2 ist die Klimaanlage im Wesentlichen durch den Klimakompressor 25 charakterisiert, der mit dem Fahrastraum 9 des KFZ 1 mittels Fluidleitungen für klimatisierte Luft verbunden ist und von einem Antrieb versorgt wird. Es ist ein Temperatursensor 9A und eine temperaturgesteuerte Regelein- richtung 55 vorhanden, die Steuersignale für den Klimakompressor 25 liefert.

Der elektrische Antrieb für den Klimakompressor 25 ist üblicherweise der Antrieb 3 des Kraftfahrzeuges, sofern das KFZ 1 einen Elektromotor 45 oder einen Hybridantrieb unter Ein- schluss eines Elektromotors 45 hat. In diesem Fall ist der Klimakompressor 25 mit dem hier nicht im Einzelnen dargestellten Hybridmotor über ein elektrisches Getriebe 35 verschaltet, bzw. der Elektromotor 45 ist über ein elektrisches Getriebe 35 mit dem Klimakompressor 25 verschaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass der Elektromotor 45 als eigener Antrieb des Klimakompressors 25, aber auch als Multifunktions- rαotor ausgebildet ist.

Zur Erzeugung der Kühlluft können aber auch andere elektrische Mittel verwendet werden, bevorzugt die zur Bordstromversorgung bereits vorhandene Brennstoffzellenanlage mit Brennstoffzellenmodul 10. Dafür ist in der Figur 2 ein Abzweig zur Brennstoffzellenmodul 10 der Figur 1 angedeutet. Das Brenn- stoffzellenmodul 10 versorgt in geeigneter Weise den Klimakompressor 25 mit elektrischer Leistung. ω M M P¹ P> o Cπ o Cπ o Cπ

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Claims

Patentansprüche

1. Kraftfahrzeug mit einem Elektromotorantrieb und einer Bordstromversorgung, für die wenigstens ein Brennstoffzellen- modul eingesetzt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Klimaanlage (25 -55) mit einem durch einen elektrischen Antrieb betriebenen Klimakompressor (25) für Kühlluft vorhanden ist.

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass dem Klimakompressor (25) ein Elektrogetriebe (35) und/oder ein Elektromotor (45) vorgeschaltet sind.

3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Regelung des Klimakompressors (25) eine temperaturgesteuerte Regeleinrichtung (55) vorhanden ist.

4. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Klimakompressor (25) mit dem Antriebsmotor (3) über ein elektrisches Getriebe (35) verschaltet ist

5. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Erzeugung der Kühlluft weitere elektrische Mittel (10, 35, 45) vorhanden sind.

6. Kraftfahrzeug nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass als elektrische Mittel eine Brennstoffzellenanlage (10) vorhanden sind.

7.Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Latentwärme-Zwischenspeicher (30) zwischengeschaltet ist.

8. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Elektromotorantrieb (3) Teil eines Hybridmotors ist.

9. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Brennstoffzellenmodul (10) PEM-Brennstoffzellen enthält.

10. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Brennstoffzellenmodul (10) HT-PEM-Brennstoffzellen enthält,