WO2008052497A2 - Method for regenerating a reformer - Google Patents

Method for regenerating a reformer Download PDF

Info

Publication number
WO2008052497A2
WO2008052497A2 PCT/DE2007/001673 DE2007001673W WO2008052497A2 WO 2008052497 A2 WO2008052497 A2 WO 2008052497A2 DE 2007001673 W DE2007001673 W DE 2007001673W WO 2008052497 A2 WO2008052497 A2 WO 2008052497A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
air
motor vehicle
reformer
fuel cell
temperature
Prior art date
Application number
PCT/DE2007/001673
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2008052497A3 (en
Inventor
Manfred Pfalzgraf
Markus Bedenbecker
Matthias Boltze
Andreas Engl
Original Assignee
Enerday Gmbh
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Enerday Gmbh filed Critical Enerday Gmbh
Publication of WO2008052497A2 publication Critical patent/WO2008052497A2/en
Publication of WO2008052497A3 publication Critical patent/WO2008052497A3/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00421Driving arrangements for parts of a vehicle air-conditioning
    • B60H1/00428Driving arrangements for parts of a vehicle air-conditioning electric
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06Integration with other chemical processes
    • C01B2203/066Integration with other chemical processes with fuel cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16Controlling the process
    • C01B2203/169Controlling the feed
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0618Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/88Optimized components or subsystems, e.g. lighting, actively controlled glasses

Definitions

  • the invention relates to a method for regenerating a reformer, which is associated with a fuel cell system, wherein the fuel cell system is a component of an air conditioner of a motor vehicle drivable by a drive unit and the air conditioning system supplied with electrical energy.
  • the invention further relates to an air conditioner for stationary air conditioning of a motor vehicle drivable by a drive unit, comprising a fuel cell system having a reformer for operating a refrigeration circuit and a control unit for controlling the fuel cell system.
  • Fuel cell for stationary air conditioning of a vehicle known.
  • a reformer In order to supply the hydrogen required for its operation to a fuel cell or a fuel cell stack, a reformer is generally used which generates a hydrogen-rich reformate from fuel, in particular the fuel used for the operation of a motor vehicle.
  • fuel in particular the fuel used for the operation of a motor vehicle.
  • imperfect reaction of the hydrocarbons by-products, such as residual hydrocarbons or carbon black can form. These then at least partly settle on the reformer. This results in deactivation of the catalyst in the reformer, which can go so far that the catalyst is almost completely mixed with carbon black.
  • the pressure loss occurring in the reformer thereby increases.
  • the reformer is unusable, or he must be regenerated.
  • Other concepts provide for the regeneration in the continuous operation of the reformer, namely, for example, by repeatedly reducing the fuel feed rate during several consecutive time intervals. Between the time intervals, the system then regulates again to the air ratio typical for the reforming, so that overall the supply of the fuel cell stack with reformate does not break off. Furthermore, it may be provided to supply a regeneration by supplying a NO 2 -containing gas mixture in the reformer, during continuous continuous production of reformate.
  • the reforming sector will be influenced, either by a total failure of the reform process or by a reduction of the reformed generation rate. This can ultimately have an impact on other components and processes associated with the fuel cell system, which should be avoided if possible.
  • the invention has for its object to provide a method for regenerating a reformer and an air conditioning system for a motor vehicle available, so that a Fluxing the mode of operation of the air conditioning is excluded.
  • the invention is based on the generic method in that the reformer is regenerated when at least one characteristic of an outside temperature of the motor vehicle parameter is within a predetermined parameter interval.
  • the regeneration can thus be made in times in which the outside temperature allows a non-operation or a reduced efficiency of the fuel cell system without loss of comfort. This can be done on the basis of the automatic verification of a characteristic of the outside temperature of the motor vehicle parameters. If this is within a predetermined parameter interval, which can be fixed in a control unit and / or can be selected by the user, then there is no obstacle to carry out any necessary regeneration of the reformer.
  • the parameter characteristic of the outside temperature of the motor vehicle is an outside temperature value detected by an outside temperature sensor and the parameter interval is limited upwards by a maximum temperature.
  • the maximum temperature is a variable that can be readily dictated by the control of the system, and is a size that is easily traceable by the user and thus may be differently adjustable by the user.
  • the Maximum temperature for example, factory set to 15 0 C. If needed, however, the user of the vehicle may also choose more critical temperature thresholds or allow regeneration at higher temperatures.
  • the invention is further developed in a particularly preferred manner in that the parameter characteristic for the outside temperature of the motor vehicle is a time supplied by a real time clock and the parameter interval denotes a recurring period of time, in that one expects a particularly low outside temperature compared to other time periods is.
  • the periods of time that are particularly suitable for regeneration will generally be periods of time during the night when the outside temperatures are naturally lower than during the day. This has particular relevance for hot desert regions, as extreme temperature fluctuations between day and night can be observed here. During the day, with a high probability, a permanent climate control will be desired, so that a regeneration of the
  • Reformers is undesirable, such is readily possible at night, because then the temperatures fall to values at which an air conditioning is unnecessary.
  • the presence of the characteristic of the outside temperature of the motor vehicle parameter within the predetermined parameter interval is necessary condition for a regeneration of the reformer. It should be understood that when the system requests regeneration, for example due to a particular elapsed time of operation or due to certain sensed measurements such as pressures or temperatures, it is additionally checked whether the condition bound to the characteristic parameter for a regeneration Regenerating the reformer is filled. Only if this is the case, a regeneration takes place.
  • the presence of the characteristic of the outside temperature of the motor vehicle parameter within the predetermined parameter interval is sufficient condition for a regeneration of the reformer.
  • the regeneration therefore always takes place when the condition linked to the characteristic parameter is fulfilled, that is to say in particular without an explicit request for regeneration on the basis of certain other system parameters.
  • the invention is based on the generic air conditioning system in that the control unit is suitable for controlling a method according to the invention.
  • the advantages and special features of the method according to the invention are implemented in the context of an air conditioner.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an air conditioner according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of the motor vehicle with the air conditioner according to the invention.
  • FIG. 3 is a flow chart of an air conditioning operation; and FIG. 4 shows a flowchart for explaining a method according to the invention for regenerating a reformer.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an air conditioner according to the invention.
  • the installed in a motor vehicle 10 air conditioning 12 (installation position, see FIG. 2), which is outlined in Figure 1 with a dashed line, comprises as main elements, a fuel cell system 14 and a refrigerant circuit sixteenth
  • the fuel cell system 14 comprises a reformer 18, to which fuel can be supplied via a fuel line 20 from a fuel tank, not shown. Further, the reformer 18 at a second Brennstoffzu 150069 by means of a fuel strand 22 also from the fuel tank fuel can be supplied. As fuel types are diesel, gasoline, natural gas and other known from the prior art types of fuel in question. Furthermore, the oxidizer 24 via a Oxidationsstoffstrang 24 Oxidati- onsstoff, ie in particular air, can be fed to the reformer 18. The reformate produced by the reformer 18 can be fed to a fuel cell stack 26. Alternatively, instead of the fuel cell stack 26, only one fuel cell may be provided.
  • the reformate is a hydrogen-containing gas which is reacted in the fuel cell stack 26 with the aid of cathode feed through a cathode feed line 28 to generate electrical energy and heat.
  • the generated electrical energy can be fed via an electrical line 30 to an electric motor 32, a battery 34 and an electric heater 36 of the air conditioning system 12.
  • the anode exhaust gas can be fed via an anode exhaust gas line 38 to a mixing unit 40 of an afterburner 42.
  • the Afterburner 42 via a fuel strands 44 fuel from the fuel tank and a Oxidationsmit- tend strand 46 oxidizing agent fed.
  • conveyors such as pumps, are arranged.
  • conveyors in this case, preferably blower arranged. These conveyors can be powered directly from the fuel cell stack 26 or from the battery 34.
  • the combustion exhaust gas which contains virtually no pollutants, flows through a heat exchanger 52 for preheating the cathode feed air and finally leaves the fuel cell system 14 via an exhaust gas outlet 54.
  • a compressor 56 In the refrigerant circuit 16, a compressor 56, a condenser 58, an expansion device 60 and an evaporator 62 are arranged.
  • the compressor 56 can be driven by the electric motor 32, which in turn is preferably supplied with energy by the fuel cell stack 26 of the fuel cell system 14, but can also be supplied with energy by the battery 34 for a short time.
  • the evaporator 62 is associated with a blower 64.
  • An outside air line 66 can be used to suck in ambient air from the outside.
  • the term "from the outside”, as used in connection with this invention, means from outside the interior space 78, thus designating the air surrounding the motor vehicle 10.
  • the outside air duct 66 leads to a Actuator 68, which can supply the outside air to the blower 64.
  • the air directed from the actuator 68 to the fan 64 flows past the evaporator 62 as airflow 70. In this way, the air flow 70 through the evaporator 62 heat energy can be withdrawn.
  • the cooled air stream can then be fed via an adjusting device 72 and an air guide 74 via a hat rack 76 a vehicle interior 78.
  • the adjusting device 72 can be realized, for example, by a solenoid valve or check valves, which allow only one flow from the two supply lines to the air guide 74.
  • the cooled air flows through the vehicle interior 78 (as illustrated by arrows in FIG. 2) and exits beneath a seat 80, preferably the rear seat.
  • the air flows via an air guide 82 back to the adjusting device 68, where it is completely or partially discharged to the outside or back to the blower 64 is passed.
  • a corresponding line is provided, which is not shown for reasons of clarity.
  • the circuit of the adjusting device 68 thus makes it possible to realize either a fresh air concept or a circulating air concept in which air is drawn in from outside via the outside air line 66 or the air is circulated out of the air duct 82. Mixed forms of these modes are possible.
  • the air introduced via the outside air duct 66 can be supplied to an air duct 84 and via this to a blower 86.
  • this air flows as an air flow 88 on hot parts of the fuel cell system 14 directly past or by (not shown) heat exchanger, which mediate between the air stream 88 and the hot parts.
  • the hot parts of the fuel cell system 14 are preferably the reformer 18, the fuel cell stack 26 and the - S -
  • Afterburner 42 In this way, 88 heat energy can be supplied to the air stream 88 by the waste heat of the hot parts of the fuel cell system.
  • the heated air stream 88 leads via an air guide 90 to the electric heating device 36, which is supplied directly by an energy generated by the fuel cell stack 26 or stored by the battery 34.
  • the already preheated air in the air duct 90 can be further heated and fed via the adjusting device 72 and the air guide 74 to the interior 78. After flowing through the interior 78 of the air flow over the air guide 82 to the adjusting device 68, where it is either discharged to the outside or is passed back to the fan 86.
  • a recirculation concept can be realized via the circuit of the adjusting device 68, optionally in such a heating operation, in which air is drawn in from outside via the outside air line 66 or the air is recirculated out of the air guide 82.
  • Cooling operation with circulating air circulation In this operating state, the adjusting device 68 is switched such that air is guided from the interior space 78 via the air guide 82 to the fan 64. This air flow 70 is cooled and guided via the adjusting device 72 and the air guide 74 into the interior 78, whereby it is cooled.
  • corresponding blowers and lines (not shown) are provided, which reduce the waste heat of the air conditioning system 12 (in particular of the fuel cell system 14, the condenser 58, the grit). pressors 56 and the electric motor 32) to the outside. In the case of the capacitor 58, this could alternatively also be arranged on the outside of the vehicle 10, in order thus to remove the waste heat directly.
  • Cooling operation with outside air supply In this operating state, the adjusting device 68 is switched so that outside air is conducted via the outside air line 66 to the blower 64. The air flow 70 is cooled and guided via the adjusting device 72 and the air guide 74 into the interior 78. The over the air guide 82 from the interior 78 leading air flow is discharged from the actuator 68 to the outside. With regard to the removal of the waste heat of the air conditioning system 12, the measures explained in the context of the above-described cooling operation are taken.
  • Heating mode with circulating air circulation In this operating state, an air flow 88 is guided from the interior 78 to the fan 86 via the air guide 82, the adjusting device 68 and the air guide 84.
  • the refrigeration circuit 16 is not in operation, d. H. the electric motor 32 is not operated.
  • the blower 86 passes the air flow 88 past the hot parts of the fuel cell system 14.
  • the preheated in this way air is guided by the air guide 90 to the e- lectric heater 36 and on to the adjusting device 72.
  • the electric heater 36 is operated to heat the air in the air duct 90 with electric power. Subsequently, the heated air flows via the adjusting device 72 and the air guide 74 into the interior space 78.
  • Heating mode with external air supply In this operating state, outside air is supplied via the outside air line 66 from the adjusting device 68 to the air guide 84. By The waste heat produced by the operation of the fuel cell system 14 heats the air flow 88. This heated air flow is directed into the interior 78 via the air guide 90, the electric heater 36, the actuator 72, and the air guide 74, as in the above-described operation state. Subsequently, this air flow is guided via the air guide 82 to the adjusting device 68, where it is discharged to the outside.
  • an electronic control unit which selects the appropriate operating state depending on the temperature in the interior 78, outside temperature, set target temperatures and desired air conditioning operation.
  • This electronic control unit is not shown in the figures for reasons of clarity, but it is immediately apparent to those skilled in the art that these at least with the corresponding conveyors in the strands 20, 22, 24, 44 and 46 of the power distribution in the electrical line 30, the blowers 64 and 86, the electric heater, the
  • Electric motor 32, the adjusting devices 68 and 72 and the corresponding temperature sensors is connected.
  • the air guide 74 below the seat 80 would have to flow into the vehicle interior 78, and the air guide 82 would have to be routed via the hatrack 76 into the vehicle interior 78
  • Vehicle interior 78 open.
  • FIG 2 shows a schematic representation of the motor vehicle 10 with the inventive air conditioner 12.
  • the air conditioner 12 according to the invention can be mounted in the trunk, preferably as a retrofittable unit. It is also possible to install the air conditioning in the passenger compartment of the vehicle. Here it can be used, for example, in addition to cooling a refrigerator.
  • the motor vehicle 10 has a conventional air conditioning system 92, in which a compressor of a conventional refrigeration circuit is mechanically drivable by a drive unit 94, preferably an internal combustion engine.
  • the drive unit is associated with a tailpipe 96 in a known manner.
  • the interior 78 can be cooled by the conventional, on-board air conditioning 92 in a well-known manner or heated by waste heat of the drive unit 94.
  • the interior 78 can be conditioned via the air conditioning system 12 according to the invention.
  • an exhaust gas temperature sensor 98 electrically connected to the electronic control unit of the air conditioner 12 is provided, which is mounted on the outside of the exhaust pipe 96, or installed in the exhaust pipe 96.
  • a sensor 100 is provided, which is electrically connected to the electronic control unit of the air conditioner 12.
  • the sensor 100 may be a motion sensor and / or a sound sensor.
  • a motion sensor the latter can determine, by detecting an acceleration, that the motor vehicle is being moved as soon as a specific acceleration threshold value is exceeded. From the locomotion of the motor vehicle, it can be concluded that the drive unit is in operation and thus the possibility exists of putting the conventional air conditioning system into operation. men.
  • the sound sensor this speaks to a certain frequency range in which the operating noise of the drive unit lie.
  • the sensor 100 is preferably mounted on the housing of the air conditioning system 12, as shown in FIG. Alternatively, the sensor 100 may also be on
  • Vehicle underbody or any other location of the motor vehicle 10 may be mounted, but this makes it necessary to lay electrical lines.
  • FIG. 3 shows a flow chart of the air conditioning operation of the air conditioners 12 according to the invention.
  • the routine of Figure 3, which is executed by the electronic control unit starts at step SlOO when the air conditioner 12 is turned on manually.
  • step S01 it is determined whether a shutdown condition is met.
  • the shutdown condition may be, in the context of this routine, the operation of the power plant or a traveling of the motor vehicle 10.
  • the shutdown condition is therefore met when the drive unit is in operation, z. B. a combustion engine is running, or the motor vehicle 10 is moved. Whether this condition is met can be determined by means of the exhaust gas temperature sensor 98 and / or the sensor 100.
  • the signal supplied by the on-board computer can be evaluated, which indicates whether the drive unit 94 is in operation.
  • step S1O1 the electronic control unit inquires at step S1O1 whether the sound sensor supplies a signal which indicates the presence of a sound frequency. shows that outputs the drive unit in an operated state. The process does not proceed to step S102 until the query in step S101 is negative.
  • step S102 it is determined whether the user has selected an automatic standby mode via a selector switch or a corresponding programming of the air conditioner 12. If not, the process proceeds to step S103 where it is determined whether the user has manually selected standby air conditioning. If this is not the case then the process starts
  • Step S104 where it is determined whether the user has manually selected a comfort air conditioning. If this is to be answered with "YES”, the process proceeds to step S105, at which a comfort air-conditioning is performed.
  • a comfort air-conditioning In this comfort air conditioning of the interior of the motor vehicle 78 '10 to a comfortable temperature (z. B. 18 0 C) is conditioned by a choice from the various heating and cooling modes is taken by the electronic control unit.
  • the subsequent step S106 determines that this comfort air-conditioning is automatically stopped when the shut-off condition already explained is satisfied. Accordingly, if it is determined in step S106 that the shut-off condition is not satisfied, it is determined in S107 whether the air conditioner 12 has been turned off manually.
  • step S112 For a manual shutdown, the process ends at step S112, otherwise the process returns to step S105. If the user has not selected feel-good conditioning in step S104, the process returns to step S110. If it has been determined in step S102 that an automatic standby air conditioning has been selected, then the process proceeds from there to step S108, where it is determined whether a comfortable air conditioning has been manually selected by the user. If so, then the process proceeds to step S105, where the already described Wohlfühlertmaschine is performed. If it is determined in step S108 that the user has not selected feel-good air conditioning, then the process proceeds to step S109 where the standby air conditioning according to the present invention is performed.
  • the temperature in the internal space 78 is controlled to a standby target temperature (eg, 25 ° C.) that is different from the comfort temperature.
  • a standby target temperature eg, 25 ° C.
  • the electronic control unit controls the temperature and cooling modes. If the outside temperature is high, then the ready set temperature is greater than the comfort temperature. If, however, the outside temperature is low, then the ready set temperature is lower than the comfort temperature. Thus, for example, at a high outside temperature, heating of the interior 78 is prevented and, if necessary, a very fast reaching of the comfort temperature is ensured because the interior 78 is already "pre-cooled”.
  • step S109 the process proceeds to step S110 where it is checked if the shut-off condition is satisfied. If so, then the process returns to step S100. Otherwise, the process proceeds to step S11, where it is determined whether the user has manually turned off the air-conditioning - if "YES”, then the process ends in step S112 and if "NO", then the process returns to step S108 ,
  • a box R100 is symbolized, symbolizing the regeneration of the reformer. Regenerating the reformer does not necessarily take place at this point. The box merely indicates that regeneration is possible at this point in the process, namely, for example, according to FIG. 4 described below.
  • the preferred operation of the air conditioning system 12 in practice is to select automatic standby air conditioning. If the drive unit 94 is operated, then the interior space 78 can be conditioned via the vehicle-optimized, very effective and specially designed air conditioning system 92. Once the drive unit 94 is turned off (and the occupants may leave the vehicle 10), the air conditioner 12 starts the standby air conditioning, which cools the interior at high outdoor temperature to, for example, 25 0 C.
  • This standby air conditioning operation can be carried out with 12 liters of fuel without any problems for 12 days in continuous operation.
  • the standby air conditioning operation is performed until the user selects a Wohlfühlrytmaschinetmaschine shortly before departure, which then cools the interior 78 to, for example 18 0 C.
  • the Wohlfühlrytmaschine is then carried out until the drive unit 94 is restarted.
  • FIG. 4 shows a flowchart for explaining a method according to the invention for regenerating a reformer.
  • the regeneration according to the invention can in principle always take place when the characteristic of the outside temperature of the motor vehicle parameter is within the predetermined parameter interval. This may be the case, in particular, if the switch-off condition according to step S1O1 in FIG. 3 is fulfilled. Its special advantages unfolds the method but when the automatic stand-ready air conditioning is set according to step S102 in Figure 3, because then a continuous operation of the stationary air conditioner can only be interrupted under the condition that this is harmless for the climate comfort.
  • the flow illustrating the invention The diagram therefore starts from step S102, and it is explained in the case that the automatic standby air conditioning is set.
  • step R110 it is then checked whether a regeneration is requested, in particular due to some system parameters, such as for example
  • step R102 it is checked in step R102 whether the outside temperature is lower than a temperature threshold value Ts. If this is not the case, the system returns to the normal air conditioning procedure. If the temperature is sufficiently low, on the other hand, it is checked in step R103 whether there is a predetermined time of day. If this is not the case then normal air conditioning is continued. However, if there is a certain time of day, the regeneration is performed according to step R104.
  • the method sequence according to FIG. 4 therefore assumes that a regeneration must be requested so that then further necessary conditions (R102, R103) are checked with regard to the execution of the regeneration. It is also possible to check these conditions (R102, R103) without regeneration requested beforehand and to perform a regeneration on this basis. Likewise, there is no requirement for both conditions (R102, R103) to be cumulative. Rather, it may be sufficient that either the outside temperature is low enough or a predetermined time of day exists.

Abstract

The invention relates to a method for regenerating a reformer (18) associated with a fuel cell system (14) which is a component of an air conditioner (12) of a motor vehicle (10) driven by a drive unit (94) and supplies electric power to the air conditioner. According to the invention, the reformer (18) is regenerated when at least one parameter that is characteristic of an outside temperature of the motor vehicle (10) lies within a predefined parameter interval. The invention further relates to an air conditioner (12) for a motor vehicle (10).

Description

Verfahren zum Regenerieren eines ReformersProcess for regenerating a reformer
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regenerieren eines Reformers, der einem Brennstoffzellensystem zugeordnet ist, wobei das Brennstoffzellensystem eine Komponente einer Klimaanlage eines von einem Antriebsaggregat antreibbaren Kraftfahrzeugs ist und die Klimaanlage mit elektrischer E- nergie versorgt .The invention relates to a method for regenerating a reformer, which is associated with a fuel cell system, wherein the fuel cell system is a component of an air conditioner of a motor vehicle drivable by a drive unit and the air conditioning system supplied with electrical energy.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Klimaanlage zur Standklimatisierung eines von einem Antriebsaggregat antreibbaren Kraftfahrzeugs, mit einem einen Reformer aufweisenden Brennstoffzellensystem zum Betreiben eines Kältekreises und einem Steuergerät zum Steuern des Brennstoff- zellensystems .The invention further relates to an air conditioner for stationary air conditioning of a motor vehicle drivable by a drive unit, comprising a fuel cell system having a reformer for operating a refrigeration circuit and a control unit for controlling the fuel cell system.
Aus der DE 102 23 949 Al ist eine Klimaanlage mit einerFrom DE 102 23 949 Al is an air conditioner with a
Brennstoffzelle zur Standklimatisierung eines Fahrzeugs bekannt. Um einer Brennstoffzelle beziehungsweise einem Brennstoffzellenstapel den für seinen Betrieb erforderlichen Wasserstoff zuzuführen, kommt im Allgemeinen ein Re- former zum Einsatz, der aus Brennstoff, insbesondere dem für den Betrieb eines Kraftfahrzeugs verwendeten Kraftstoff, ein Wasserstoffreiches Reformat erzeugt. Durch unvollkommene Umsetzung der Kohlenwasserstoffe können sich Nebenprodukte, wie Restkohlenwasserstoffe oder Ruß, bilden. Diese schlagen sich dann zumindest teilweise auf dem Reformer nieder. Dies hat eine Deaktivierung des im Reformer befindlichen Katalysators zur Folge, was so weit gehen kann, dass sich der Katalysator nahezu komplett mit Ruß zusetzt. Der im Reformer auftretende Druckverlust steigt hierdurch an. Der Reformer wird unbrauchbar, beziehungsweise er muss regeneriert werden. Eine solche Regeneration erfolgt standardmäßig durch ein Abbrennen des im Reformer abgelagerten Rußes, indem der während der Reformierung beispielsweise mit einer Luftzahl λ = 0,4 betriebene Reformer nun mit einer für eine Verbrennung typischen Luftzahl, das heißt λ > 1, betrieben wird. Während ein solcher Regenerierungs- prozess stattfindet, kann der Reformer kein Reformat lie- fern. Andere Konzepte sehen vor, die Regenerierung im kontinuierlichen Betrieb des Reformers vorzunehmen, nämlich beispielsweise durch das wiederholte Herabsetzen der Brennstoffzuführrate während mehrerer aufeinander folgender Zeitintervalle. Zwischen den Zeitintervallen wird dann wie- der auf die für die Reformierung typische Luftzahl geregelt, so dass insgesamt die Versorgung des Brennstoffzel- lenstapels mit Reformat nicht abreißt. Weiterhin kann vorgesehen sein, eine Regeneration durch ein Zuführen eines NO2-haltiges Gasgemisch in den Reformer zuzuführen, und zwar während andauernder kontinuierlicher Erzeugung von Reformat .Fuel cell for stationary air conditioning of a vehicle known. In order to supply the hydrogen required for its operation to a fuel cell or a fuel cell stack, a reformer is generally used which generates a hydrogen-rich reformate from fuel, in particular the fuel used for the operation of a motor vehicle. By imperfect reaction of the hydrocarbons by-products, such as residual hydrocarbons or carbon black can form. These then at least partly settle on the reformer. This results in deactivation of the catalyst in the reformer, which can go so far that the catalyst is almost completely mixed with carbon black. The pressure loss occurring in the reformer thereby increases. The reformer is unusable, or he must be regenerated. Such regeneration is carried out by default by burning off the soot deposited in the reformer, by operating the reformer, which is operated for example with an air ratio λ = 0.4, with a typical air ratio, ie λ> 1. While such a regeneration process takes place, the reformer can not provide reformate. Other concepts provide for the regeneration in the continuous operation of the reformer, namely, for example, by repeatedly reducing the fuel feed rate during several consecutive time intervals. Between the time intervals, the system then regulates again to the air ratio typical for the reforming, so that overall the supply of the fuel cell stack with reformate does not break off. Furthermore, it may be provided to supply a regeneration by supplying a NO 2 -containing gas mixture in the reformer, during continuous continuous production of reformate.
Gleich welches der geschilderten Regenerierungskonzepte gewählt wird, es ist in jedem Fall mit einer Beeinflussung der Reformaterzeugung zu rechnen, entweder durch vollständigen Ausfall der Reformaterzeugung oder durch eine Herabsetzung der Reformaterzeugungsrate . Dies kann letztlich Einfluss auf sonstige Komponenten und Verfahrensabläufe haben, die mit dem Brennstoffzellensystem in Verbindung ste- hen, was, wenn möglich, vermieden werden sollte.Whatever one of the described regeneration concepts is chosen, it is in any case to be expected that the reforming sector will be influenced, either by a total failure of the reform process or by a reduction of the reformed generation rate. This can ultimately have an impact on other components and processes associated with the fuel cell system, which should be avoided if possible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Regenerieren eines Reformers sowie eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, so dass eine Beein- flussung der Betriebsweise der Klimaanlage ausgeschlossen ist.The invention has for its object to provide a method for regenerating a reformer and an air conditioning system for a motor vehicle available, so that a Fluxing the mode of operation of the air conditioning is excluded.
Diese Aufgabe wird mit dem Merkmal des unabhängigen An- Spruchs gelöst.This problem is solved by the feature of the independent claim.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are indicated in the dependent claims.
Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Verfahren dadurch auf, dass der Reformer regeneriert wird, wenn mindestens ein für eine Außentemperatur des Kraftfahrzeugs charakteristischer Parameter innerhalb eines vorgegebenen Parameterintervalls liegt . Die Regenerierung kann somit in Zeiten vorgenommen werden, in denen die Außentemperatur einen Nichtbetrieb oder einen verminderten Wirkungsgrad des BrennstoffZeilensystems ohne Komforteinbußen zulässt. Dies kann auf der Grundlage der automatischen Überprüfung eines für die Außentemperatur des Kraftfahrzeugs charakteristi- sehen Parameters erfolgen. Liegt dieser innerhalb eines vorgegebenen Parameterintervalls, das in einem Steuergerät fest vorgegeben sein kann und/oder vom Benutzer wählbar ist, so besteht kein Hindernis, die eventuell erforderliche Regeneration des Reformers durchzuführen.The invention is based on the generic method in that the reformer is regenerated when at least one characteristic of an outside temperature of the motor vehicle parameter is within a predetermined parameter interval. The regeneration can thus be made in times in which the outside temperature allows a non-operation or a reduced efficiency of the fuel cell system without loss of comfort. This can be done on the basis of the automatic verification of a characteristic of the outside temperature of the motor vehicle parameters. If this is within a predetermined parameter interval, which can be fixed in a control unit and / or can be selected by the user, then there is no obstacle to carry out any necessary regeneration of the reformer.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der für die Außentemperatur des Kraftfahrzeugs charakteristische Parameter ein von einem Außentemperatursensor erfasster Außentemperaturwert ist und das Parameterintervall nach oben durch eine Maximaltemperatur begrenzt ist. Die Maximaltemperatur ist eine Größe, die sich ohne weiteres in der Steuerung des Systems vorgeben lässt, und es handelt sich um eine für den Benutzer leicht nachvollziehbare Größe, die somit von ihm unter Umständen unterschiedlich einstellbar sein kann. Die Maximaltemperatur kann beispielsweise werkseitig auf 150C voreingestellt sein. Bei bedarf kann der Nutzer des Fahrzeugs jedoch auch kritischere Temperaturschwellen wählen oder eine Regeneration bei höheren Temperaturen zulassen.For example, it can be provided that the parameter characteristic of the outside temperature of the motor vehicle is an outside temperature value detected by an outside temperature sensor and the parameter interval is limited upwards by a maximum temperature. The maximum temperature is a variable that can be readily dictated by the control of the system, and is a size that is easily traceable by the user and thus may be differently adjustable by the user. The Maximum temperature, for example, factory set to 15 0 C. If needed, however, the user of the vehicle may also choose more critical temperature thresholds or allow regeneration at higher temperatures.
Die Erfindung ist in besonders bevorzugter Weise dadurch weitergebildet, dass der für die Außentemperatur des Kraftfahrzeugs charakteristische Parameter eine von einer Echt- zeituhr gelieferte Uhrzeit ist und das Parameterintervall einen wiederkehrenden Zeitabschnitt kennzeichnet, indem eine, im Vergleich zu anderen Zeitabschnitten, besonders niedrige Außentemperatur zu erwarten ist. Die Zeitabschnitte, die für eine Regeneration besonders geeignet sind, werden im Allgemeinen Zeitabschnitte während der Nacht sein, in denen die Außentemperaturen naturgemäß niedriger liegen, als während des Tages. Dies hat für heiße Wüstenregionen besondere Relevanz, denn hier sind extreme Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht zu verzeichnen. Während tagsüber mit großer Wahrscheinlichkeit eine Dauerklimati- sierung erwünscht sein wird, so dass eine Regenerierung desThe invention is further developed in a particularly preferred manner in that the parameter characteristic for the outside temperature of the motor vehicle is a time supplied by a real time clock and the parameter interval denotes a recurring period of time, in that one expects a particularly low outside temperature compared to other time periods is. The periods of time that are particularly suitable for regeneration will generally be periods of time during the night when the outside temperatures are naturally lower than during the day. This has particular relevance for hot desert regions, as extreme temperature fluctuations between day and night can be observed here. During the day, with a high probability, a permanent climate control will be desired, so that a regeneration of the
Reformers unerwünscht ist, ist eine solche nachts ohne weiteres möglich, denn dann fallen die Temperaturen auf Werte, bei welchen eine Klimatisierung unnötig ist.Reformers is undesirable, such is readily possible at night, because then the temperatures fall to values at which an air conditioning is unnecessary.
Es kann vorgesehen sein, dass das Vorliegen des für die Außentemperatur des Kraftfahrzeugs charakteristischen Parameters innerhalb des vorgegebenen Parameterintervalls notwendige Bedingung für ein Regenerieren des Reformers ist. Dies ist so zu verstehen, dass, wenn das System eine Regenerie- rung anfordert, beispielsweise aufgrund einer bestimmten abgelaufenen Betriebsdauer oder aufgrund bestimmter erfass- ter Messwerte, wie Drücken oder Temperaturen, zusätzlich geprüft wird, ob die an den charakteristischen Parameter gebundene Bedingung für ein Regenerieren des Reformers er- füllt ist. Nur wenn dies der Fall ist, findet eine Regeneration statt .It may be provided that the presence of the characteristic of the outside temperature of the motor vehicle parameter within the predetermined parameter interval is necessary condition for a regeneration of the reformer. It should be understood that when the system requests regeneration, for example due to a particular elapsed time of operation or due to certain sensed measurements such as pressures or temperatures, it is additionally checked whether the condition bound to the characteristic parameter for a regeneration Regenerating the reformer is filled. Only if this is the case, a regeneration takes place.
Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass das Vorliegen des für die Außentemperatur des Kraftfahrzeugs charakteristischen Parameters innerhalb des vorgegebenen Parameterintervalls hinreichende Bedingung für ein Regenerieren des Reformers ist. Die Regenerierung findet also immer dann statt, wenn die an den charakteristischen Parameter geknüpfte Bedingung erfüllt ist, das heißt insbesondere ohne explizite Anforderung einer Regenerierung aufgrund bestimmter sonstiger Systemparameter .It can also be provided that the presence of the characteristic of the outside temperature of the motor vehicle parameter within the predetermined parameter interval is sufficient condition for a regeneration of the reformer. The regeneration therefore always takes place when the condition linked to the characteristic parameter is fulfilled, that is to say in particular without an explicit request for regeneration on the basis of certain other system parameters.
Die Erfindung baut auf der gattungsgemäßen Klimaanlage da- durch auf, dass das Steuergerät geeignet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren zu steuern. Hierdurch werden die Vorteile und Besonderheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens im Rahmen einer Klimaanlage umgesetzt.The invention is based on the generic air conditioning system in that the control unit is suitable for controlling a method according to the invention. As a result, the advantages and special features of the method according to the invention are implemented in the context of an air conditioner.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitendenThe invention will now be described with reference to the accompanying drawings
Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert .Drawings exemplified with reference to preferred embodiments.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Klimaanlage;Figure 1 is a schematic representation of an air conditioner according to the invention;
Figur 2 eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Klimaanlage;Figure 2 is a schematic representation of the motor vehicle with the air conditioner according to the invention;
Figur 3 ein Flussdiagramm eines Klimatisierungsbetriebs und Figur 4 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Regenerieren eines Reformers .FIG. 3 is a flow chart of an air conditioning operation; and FIG FIG. 4 shows a flowchart for explaining a method according to the invention for regenerating a reformer.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Klimaanlage. Die in einem Kraftfahrzeug 10 installierte Klimaanlage 12 (Einbaulage siehe Fig. 2) , die in Figur 1 mit einer gestrichelten Linie umrissen ist, umfasst als Hauptelemente ein Brennstoffzellensystem 14 und einen Kältekreis 16.Figure 1 shows a schematic representation of an air conditioner according to the invention. The installed in a motor vehicle 10 air conditioning 12 (installation position, see FIG. 2), which is outlined in Figure 1 with a dashed line, comprises as main elements, a fuel cell system 14 and a refrigerant circuit sixteenth
Das Brennstoffzellensystem 14 umfasst einen Reformer 18, dem über einen Brennstoffsträng 20 aus einem nicht dargestellten Brennstofftank Brennstoff zuführbar ist. Ferner ist dem Reformer 18 an einer zweiten Brennstoffzuführstufe mittels eines BrennstoffStrangs 22 ebenfalls aus dem Brennstofftank Brennstoff zuführbar. Als BrennstoffSorten kommen Diesel, Benzin, Erdgas und weitere aus dem Stand der Technik bekannte BrennstoffSorten in Frage. Weiterhin ist dem Reformer 18 über einen Oxidationsmittelstrang 24 Oxidati- onsmittel, d. h. insbesondere Luft, zuführbar. Das von dem Reformer 18 erzeugte Reformat ist einem Brennstoffzellen- stapel 26 zuführbar. Alternativ kann anstatt des Brennstoffzellenstapels 26 auch nur eine Brennstoffzelle vorge- sehen sein. Bei dem Reformat handelt es sich um ein Wasserstoffhaltiges Gas, das in dem Brennstoffzellenstapel 26 mit Hilfe von über einen Kathodenzuluftstrang 28 geförderter Kathodenzuluft unter Erzeugung von elektrischer Energie und Wärme umgesetzt wird. Die erzeugte elektrische Energie ist über eine elektrische Leitung 30 einem Elektromotor 32, einer Batterie 34 und einer elektrischen Heizeinrichtung 36 der Klimaanlage 12 zuführbar. Im dargestellten Fall ist das Anodenabgas über einen Anodenabgassträng 38 einer Mischeinheit 40 eines Nachbrenners 42 zuführbar. Ferner ist dem Nachbrenner 42 über einen Brennstoffsträng 44 Brennstoff aus dem Brennstofftank und über einen Oxidationsmit- telstrang 46 Oxidationsmittel zuführbar. In den Brennstoff- strängen 20, 22 und 44 sind geeignete, nicht dargestellte Fördereinrichtungen, wie beispielsweise Pumpen, angeordnet. Ebenso sind in den Oxidationsmittelsträngen 24 und 46 entsprechende, nicht dargestellte Fördereinrichtungen, in diesem Fall vorzugsweise Gebläse, angeordnet. Diese Fördereinrichtungen können direkt vom Brennstoffzellenstapel 26 oder von der Batterie 34 mit Strom versorgt werden. In dem Nachbrenner 42 erfolgt eine Umsetzung des abgereicherten Anodenabgases mit dem geförderten Brennstoff und Oxidationsmittel zu einem Verbrennungsabgas, welches in einer Mischeinheit 48 mit Kathodenabluft vermischt wird, die über ei- nen Kathodenabluftstrang 50 von dem Brennstoffzellenstapel 26 zu der Mischeinheit 48 gefördert wird. Das Verbrennungs- abgas, welches nahezu keine Schadstoffe enthält, durchströmt einen Wärmetauscher 52 zum Vorwärmen der Kathodenzuluft und verlässt schließlich das Brennstoffzellensystem 14 über einen Abgasauslass 54.The fuel cell system 14 comprises a reformer 18, to which fuel can be supplied via a fuel line 20 from a fuel tank, not shown. Further, the reformer 18 at a second Brennstoffzuführstufe by means of a fuel strand 22 also from the fuel tank fuel can be supplied. As fuel types are diesel, gasoline, natural gas and other known from the prior art types of fuel in question. Furthermore, the oxidizer 24 via a Oxidationsmittelstrang 24 Oxidati- onsmittel, ie in particular air, can be fed to the reformer 18. The reformate produced by the reformer 18 can be fed to a fuel cell stack 26. Alternatively, instead of the fuel cell stack 26, only one fuel cell may be provided. The reformate is a hydrogen-containing gas which is reacted in the fuel cell stack 26 with the aid of cathode feed through a cathode feed line 28 to generate electrical energy and heat. The generated electrical energy can be fed via an electrical line 30 to an electric motor 32, a battery 34 and an electric heater 36 of the air conditioning system 12. In the case shown, the anode exhaust gas can be fed via an anode exhaust gas line 38 to a mixing unit 40 of an afterburner 42. Furthermore, the Afterburner 42 via a fuel strands 44 fuel from the fuel tank and a Oxidationsmit- tend strand 46 oxidizing agent fed. In the fuel strands 20, 22 and 44 suitable, not shown conveyors, such as pumps, are arranged. Likewise, in the oxidant strands 24 and 46 corresponding, not shown conveyors, in this case, preferably blower arranged. These conveyors can be powered directly from the fuel cell stack 26 or from the battery 34. In the afterburner 42, a conversion of the depleted anode exhaust gas with the conveyed fuel and oxidizing agent to a combustion exhaust gas, which is mixed in a mixing unit 48 with cathode exhaust air, which is conveyed via a cathode exhaust pipe 50 from the fuel cell stack 26 to the mixing unit 48. The combustion exhaust gas, which contains virtually no pollutants, flows through a heat exchanger 52 for preheating the cathode feed air and finally leaves the fuel cell system 14 via an exhaust gas outlet 54.
In dem Kältekreis 16 sind ein Kompressor 56, ein Kondensator 58, ein Expansionsorgan 60 und ein Verdampfer 62 angeordnet. Der Kompressor 56 ist von dem Elektromotor 32 antreibbar, welcher wiederum vorzugsweise durch den BrennstoffStoffzellenstapel 26 des BrennstoffZeilensystems 14 mit Energie versorgt wird, aber kurzzeitig auch von der Batterie 34 mit Energie versorgt werden kann. Dem Verdampfer 62 ist ein Gebläse 64 zugeordnet. Über eine Außenluft- leitung 66 kann von Außen Umgebungsluft angesaugt werden. Der Begriff "von Außen" , wie er im Zusammenhang mit dieser Erfindung verwendet wird, bedeutet dabei von außerhalb des Innenraumes 78, bezeichnet somit die das Kraftfahrzeug 10 umgebende Luft. Die Außenluftleitung 66 führt zu einer Stelleinrichtung 68, welche die Außenluft dem Gebläse 64 zuführen kann. Die von der Stelleinrichtung 68 zum Gebläse 64 geleitete Luft strömt als Luftstrom 70 an dem Verdampfer 62 vorüber. Auf diese Weise kann dem Luftstrom 70 durch den Verdampfer 62 Wärmeenergie entzogen werden. Der gekühlte Luftstrom kann dann über eine Stelleinrichtung 72 und eine Luftführung 74 über eine Hutablage 76 einem Fahrzeuginnenraum 78 zugeführt werden. Die Stelleinrichtung 72 kann beispielsweise durch ein Elektromagnetventil oder durch Rück- schlagventile, welche jeweils nur eine Strömung von den beiden Zuleitungen hin zur Luftführung 74 zulassen, realisiert werden. Die gekühlte Luft strömt durch den Fahrzeuginnenraum 78 (wie durch Pfeile in Fig. 2 veranschaulicht) und verlässt diesen unterhalb einer Sitzbank 80, vorzugs- weise der hinteren Sitzbank. Anschließend strömt die Luft über eine Luftführung 82 zurück zu der Stelleinrichtung 68, wo sie ganz oder teilweise nach Außen abgeführt wird oder zurück zum Gebläse 64 geleitet wird. Für die Führung der Luft nach Außen ist eine entsprechende Leitung vorgesehen, die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Über die Schaltung der Stelleinrichtung 68 lässt sich somit wahlweise ein Frischluft- oder ein Umluftkonzept realisieren, bei dem Luft von Außen über die Außenluftleitung 66 angesaugt wird oder die Luft aus der Luftführung 82 re- zirkuliert wird. Auch Mischformen dieser Betriebsarten sind möglich. Ferner kann mittels der Stelleinrichtung 68, die über die Außenluftleitung 66 eingeleitete Luft einer Luftführung 84 und über diese einem Gebläse 86 zugeführt werden. In diesem Falle strömt diese Luft als Luftström 88 an heißen Teilen des BrennstoffZeilensystems 14 direkt vorüber oder durch (nicht dargestellte) Wärmetauscher, die zwischen dem Luftstrom 88 und den heißen Teilen vermitteln. Die heißen Teile des Brennstoffzellensystems 14 sind vorzugsweise der Reformer 18, der Brennstoffzellenstapel 26 und der - S -In the refrigerant circuit 16, a compressor 56, a condenser 58, an expansion device 60 and an evaporator 62 are arranged. The compressor 56 can be driven by the electric motor 32, which in turn is preferably supplied with energy by the fuel cell stack 26 of the fuel cell system 14, but can also be supplied with energy by the battery 34 for a short time. The evaporator 62 is associated with a blower 64. An outside air line 66 can be used to suck in ambient air from the outside. The term "from the outside", as used in connection with this invention, means from outside the interior space 78, thus designating the air surrounding the motor vehicle 10. The outside air duct 66 leads to a Actuator 68, which can supply the outside air to the blower 64. The air directed from the actuator 68 to the fan 64 flows past the evaporator 62 as airflow 70. In this way, the air flow 70 through the evaporator 62 heat energy can be withdrawn. The cooled air stream can then be fed via an adjusting device 72 and an air guide 74 via a hat rack 76 a vehicle interior 78. The adjusting device 72 can be realized, for example, by a solenoid valve or check valves, which allow only one flow from the two supply lines to the air guide 74. The cooled air flows through the vehicle interior 78 (as illustrated by arrows in FIG. 2) and exits beneath a seat 80, preferably the rear seat. Subsequently, the air flows via an air guide 82 back to the adjusting device 68, where it is completely or partially discharged to the outside or back to the blower 64 is passed. For the guidance of the air to the outside, a corresponding line is provided, which is not shown for reasons of clarity. The circuit of the adjusting device 68 thus makes it possible to realize either a fresh air concept or a circulating air concept in which air is drawn in from outside via the outside air line 66 or the air is circulated out of the air duct 82. Mixed forms of these modes are possible. Furthermore, by means of the adjusting device 68, the air introduced via the outside air duct 66 can be supplied to an air duct 84 and via this to a blower 86. In this case, this air flows as an air flow 88 on hot parts of the fuel cell system 14 directly past or by (not shown) heat exchanger, which mediate between the air stream 88 and the hot parts. The hot parts of the fuel cell system 14 are preferably the reformer 18, the fuel cell stack 26 and the - S -
Nachbrenner 42. Auf diese Weise kann durch die Abwärme der heißen Teile des Brennstoffzellensystems 14 dem Luftstrom 88 Wärmeenergie zugeführt werden. Der erwärmte Luftstrom 88 führt über eine Luftführung 90 zu der elektrischen Heizein- richtung 36, die direkt von einer vom Brennstoffzellensta- pel 26 erzeugten oder von der Batterie 34 gespeicherten E- nergie versorgt wird. Somit kann in einem Heizbetrieb die ohnehin schon vorgewärmte Luft in der Luftführung 90 weiter erwärmt werden und über die Stelleinrichtung 72 und die Luftführung 74 dem Innenraum 78 zugeführt werden. Nach dem Durchströmen des Innenraums 78 führt der Luftström über die Luftführung 82 zur Stelleinrichtung 68, wo er entweder nach Außen abgeführt wird oder zurück zum Gebläse 86 geleitet wird. Auch hierbei lässt sich über die Schaltung der Stell- einrichtung 68 somit wahlweise in einem solchen Heizbetrieb ein Umluftkonzept realisieren, bei dem Luft von Außen über die Außenluftleitung 66 angesaugt wird oder die Luft aus der Luftführung 82 rezirkuliert wird.Afterburner 42. In this way, 88 heat energy can be supplied to the air stream 88 by the waste heat of the hot parts of the fuel cell system. The heated air stream 88 leads via an air guide 90 to the electric heating device 36, which is supplied directly by an energy generated by the fuel cell stack 26 or stored by the battery 34. Thus, in a heating operation, the already preheated air in the air duct 90 can be further heated and fed via the adjusting device 72 and the air guide 74 to the interior 78. After flowing through the interior 78 of the air flow over the air guide 82 to the adjusting device 68, where it is either discharged to the outside or is passed back to the fan 86. In this case as well, a recirculation concept can be realized via the circuit of the adjusting device 68, optionally in such a heating operation, in which air is drawn in from outside via the outside air line 66 or the air is recirculated out of the air guide 82.
Nachfolgend werden verschiedene Betriebszustände aufgezeigt, die mittels der vorstehend beschriebenen Klimaanlage realisierbar sind:Below, various operating conditions are shown, which can be realized by means of the air conditioning described above:
Kühlbetrieb mit UmluftZirkulation: In diesem Betriebszu- stand ist die Stelleinrichtung 68 so geschaltet, dass Luft aus dem Innenraum 78 über die Luftführung 82 zu dem Gebläse 64 geführt wird. Dieser Luftstrom 70 wird gekühlt und über die Stelleinrichtung 72 und die Luftführung 74 in den Innenraum 78 geführt, wodurch dieser gekühlt wird. Um im Kühlbetrieb ein Aufheizen des Kofferraums, in dem die Klimaanlage 12 angeordnet ist, zu vermeiden, sind entsprechende (nicht dargestellte) Gebläse und Leitungen vorgesehen, welche die Abwärme der Klimaanlage 12 (insbesondere des Brennstoffzellensystems 14, des Kondensators 58, des Korn- pressors 56 und des Elektromotors 32) nach Außen abführen. Im Falle des Kondensators 58 könnte dieser alternativ auch Außen am Fahrzeug 10 angeordnet werden, um somit die Abwärme direkt abzutransportieren.Cooling operation with circulating air circulation: In this operating state, the adjusting device 68 is switched such that air is guided from the interior space 78 via the air guide 82 to the fan 64. This air flow 70 is cooled and guided via the adjusting device 72 and the air guide 74 into the interior 78, whereby it is cooled. In order to avoid heating of the trunk in which the air conditioning system 12 is arranged in cooling mode, corresponding blowers and lines (not shown) are provided, which reduce the waste heat of the air conditioning system 12 (in particular of the fuel cell system 14, the condenser 58, the grit). pressors 56 and the electric motor 32) to the outside. In the case of the capacitor 58, this could alternatively also be arranged on the outside of the vehicle 10, in order thus to remove the waste heat directly.
Kühlbetrieb mit AußenluftZuführung: In diesem Betriebszustand ist die Stelleinrichtung 68 so geschaltet, dass Außenluft über die Außenluftleitung 66 zu dem Gebläse 64 geführt wird. Der Luftstrom 70 wird gekühlt und über die Stelleinrichtung 72 und die Luftführung 74 in den Innenraum 78 geführt. Der über die Luftführung 82 aus dem Innenraum 78 führende Luftstrom wird von der Stelleinrichtung 68 nach Außen abgegeben. Hinsichtlich des Abführens der Abwärme der Klimaanlage 12 werden die im Rahmen des vorstehend be- schriebenen Kühlbetriebs erläuterten Maßnahmen ergriffen.Cooling operation with outside air supply: In this operating state, the adjusting device 68 is switched so that outside air is conducted via the outside air line 66 to the blower 64. The air flow 70 is cooled and guided via the adjusting device 72 and the air guide 74 into the interior 78. The over the air guide 82 from the interior 78 leading air flow is discharged from the actuator 68 to the outside. With regard to the removal of the waste heat of the air conditioning system 12, the measures explained in the context of the above-described cooling operation are taken.
Heizbetrieb mit Umluftzirkulation: In diesem Betriebszustand wird über die Luftführung 82, die Stelleinrichtung 68 und die Luftführung 84 ein Luftstrom 88 aus dem Innenraum 78 zum Gebläse 86 geführt. Der Kältekreis 16 ist nicht in Betrieb, d. h. der Elektromotor 32 wird nicht betrieben. Das Gebläse 86 führt den Luftström 88 an den heißen Teilen des BrennstoffZeilensystems 14 vorüber. Die auf diese Weise vorgewärmte Luft wird mittels der Luftführung 90 zu der e- lektrischen Heizeinrichtung 36 und weiter zur Stelleinrichtung 72 geführt. Die elektrische Heizeinrichtung 36 wird zur Erwärmung der Luft in der Luftführung 90 mit elektrischem Strom betrieben. Anschließend strömt die erwärmte Luft über die Stelleinrichtung 72 und die Luftführung 74 in den Innenraum 78.Heating mode with circulating air circulation: In this operating state, an air flow 88 is guided from the interior 78 to the fan 86 via the air guide 82, the adjusting device 68 and the air guide 84. The refrigeration circuit 16 is not in operation, d. H. the electric motor 32 is not operated. The blower 86 passes the air flow 88 past the hot parts of the fuel cell system 14. The preheated in this way air is guided by the air guide 90 to the e- lectric heater 36 and on to the adjusting device 72. The electric heater 36 is operated to heat the air in the air duct 90 with electric power. Subsequently, the heated air flows via the adjusting device 72 and the air guide 74 into the interior space 78.
Heizbetrieb mit AußenluftZuführung: In diesem Betriebszustand wird Außenluft über die Außenluftleitung 66 von der Stelleinrichtung 68 der Luftführung 84 zugeführt. Die durch den Betrieb des BrennstoffZellensystems 14 entstehende Abwärme erwärmt den Luftstrom 88. Dieser erwärmte Luftstrom wird, wie im vorstehend beschriebenen Betriebszustand, über die Luftführung 90, die elektrische Heizeinrichtung 36, die Stelleinrichtung 72 und die Luftführung 74 in den Innenraum 78 geleitet. Anschließend wird dieser Luftstrom über die Luftführung 82 zur Stelleinrichtung 68 geführt, wo er nach Außen abgegeben wird.Heating mode with external air supply: In this operating state, outside air is supplied via the outside air line 66 from the adjusting device 68 to the air guide 84. By The waste heat produced by the operation of the fuel cell system 14 heats the air flow 88. This heated air flow is directed into the interior 78 via the air guide 90, the electric heater 36, the actuator 72, and the air guide 74, as in the above-described operation state. Subsequently, this air flow is guided via the air guide 82 to the adjusting device 68, where it is discharged to the outside.
Diese unterschiedlichen Betriebszustände werden über eine elektronische Steuereinheit angesteuert, die je nach Temperatur im Innenraum 78, Außentemperatur, eingestellten Solltemperaturen und gewünschtem Klimatisierungsbetrieb den geeigneten Betriebszustand auswählt. Diese elektronische Steuereinheit ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in den Figuren nicht dargestellt, jedoch ist dem Fachmann sofort ersichtlich, dass diese zumindest mit den entsprechenden Fördereinrichtungen in den Strängen 20, 22, 24, 44 und 46 der Energieverteilung in der elektrischen Leitung 30, den Gebläsen 64 und 86, der elektrischen Heizeinrichtung, demThese different operating states are controlled by an electronic control unit, which selects the appropriate operating state depending on the temperature in the interior 78, outside temperature, set target temperatures and desired air conditioning operation. This electronic control unit is not shown in the figures for reasons of clarity, but it is immediately apparent to those skilled in the art that these at least with the corresponding conveyors in the strands 20, 22, 24, 44 and 46 of the power distribution in the electrical line 30, the blowers 64 and 86, the electric heater, the
Elektromotor 32, den Stelleinrichtungen 68 und 72 sowie den entsprechenden Temperatursensoren verbunden ist.Electric motor 32, the adjusting devices 68 and 72 and the corresponding temperature sensors is connected.
Die vorstehend beschriebene Strömungsrichtung im Fahrzeu- ginnenraum 78, d. h. Einführen der Luft über die HutablageThe above-described flow direction in the interior of the vehicle 78, d. H. Inserting the air over the parcel shelf
76 und Abführen der Luft unterhalb der Sitzbank 80 kann im Kühl- und/oder Heizbetrieb auch umgekehrt sein. Für eine derartige Abwandlung müsste entsprechend die Luftführung 74 unterhalb der Sitzbank 80 in den Fahrzeuginnenraum 78 mün- den und die Luftführung 82 über die Hutablage 76 in den76 and discharging the air below the seat 80 may be reversed in the cooling and / or heating mode. For a modification of this kind, the air guide 74 below the seat 80 would have to flow into the vehicle interior 78, and the air guide 82 would have to be routed via the hatrack 76 into the vehicle interior 78
Fahrzeuginnenraum 78 münden.Vehicle interior 78 open.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugs 10 mit der erfindungsgemäßen Klimaanlage 12. In Figur 2 ist insbesondere die Einbaulage der Klimaanlage 12 veranschaulicht. Die erfindungsgemäße Klimaanlage 12 ist im Kofferraum montierbar, vorzugsweise als nachrüstbare Einheit. Ebenfalls ist es möglich, die Klimaanlage im Insassenraum des Kraftfahrzeugs zu installieren. Hier kann sie beispielsweise zusätzlich zur Kühlung eines Kühlschranks genutzt werden. Zusätzlich zur beschriebenen Klimaanlage 12 hat das Kraftfahrzeug 10 eine konventionelle Klimaanlage 92, bei der ein Kompressor eines herkömmlichen Kältekreises mechanisch von einem Antriebsaggregat 94, vorzugsweise einem Verbrennungsmotor, antreibbar ist. Dem Antriebsaggregat ist in bekannter Weise ein Auspuff 96 zugeordnet. Während der Fahrt des Kraftfahrzeugs 10 und dem damit verbundenen Betrieb des Antriebsaggregats 94 kann der Innenraum 78 über die konventionelle, fahrzeugeigene Klimaanlage 92 in allgemein bekannter Weise gekühlt bzw. mittels Abwärme des Antriebsaggregats 94 erwärmt werden. Bei Stillstand des Antriebsaggregats 94 kann der Innenraum 78 über die erfindungsgemäße Klimaanlage 12 klimatisiert werden. Zur Erfas- sung der Abgastemperatur ist ein elektrisch mit der elektronischen Steuereinheit der Klimaanlage 12 verbundener Abgastemperatursensor 98 vorgesehen, der außen am Auspuff 96 montiert ist, oder in den Auspuff 96 eingebaut ist. Alternativ, oder zusätzlich zum Abgastemperatursensor 98 ist ein Sensor 100 vorgesehen, der mit der elektronischen Steuereinheit der Klimaanlage 12 elektrisch verbunden ist. Der Sensor 100 kann ein Bewegungssensor und/oder ein Schallsensor sein. Im Falle eines Bewegungssensors kann dieser durch Erfassung einer Beschleunigung bestimmen, dass das Kraft- fahrzeug fortbewegt wird, sobald ein bestimmter Beschleunigungsschwellenwert überschritten wird. Aus der Fortbewegung des Kraftfahrzeugs kann geschlussfolgert werden, dass das Antriebsaggregat in Betrieb ist und somit die Möglichkeit besteht, die konventionelle Klimaanlage in Betrieb zu neh- men. Im Falle des Schallsensors spricht dieser auf einen bestimmten Frequenzbereich an, in dem die Betriebsgeräusche des Antriebsaggregats liegen. Der Sensor 100 ist vorzugsweise, wie in Fig. 2 dargestellt, am Gehäuse der Klimaanla- ge 12 montiert. Alternativ kann der Sensor 100 auch amFigure 2 shows a schematic representation of the motor vehicle 10 with the inventive air conditioner 12. In FIG 2, in particular the installation position of the air conditioner 12 is illustrated. The air conditioner 12 according to the invention can be mounted in the trunk, preferably as a retrofittable unit. It is also possible to install the air conditioning in the passenger compartment of the vehicle. Here it can be used, for example, in addition to cooling a refrigerator. In addition to the described air conditioning system 12, the motor vehicle 10 has a conventional air conditioning system 92, in which a compressor of a conventional refrigeration circuit is mechanically drivable by a drive unit 94, preferably an internal combustion engine. The drive unit is associated with a tailpipe 96 in a known manner. During the drive of the motor vehicle 10 and the associated operation of the drive unit 94, the interior 78 can be cooled by the conventional, on-board air conditioning 92 in a well-known manner or heated by waste heat of the drive unit 94. When the drive unit 94 is at a standstill, the interior 78 can be conditioned via the air conditioning system 12 according to the invention. For detecting the exhaust gas temperature, an exhaust gas temperature sensor 98 electrically connected to the electronic control unit of the air conditioner 12 is provided, which is mounted on the outside of the exhaust pipe 96, or installed in the exhaust pipe 96. Alternatively, or in addition to the exhaust temperature sensor 98, a sensor 100 is provided, which is electrically connected to the electronic control unit of the air conditioner 12. The sensor 100 may be a motion sensor and / or a sound sensor. In the case of a motion sensor, the latter can determine, by detecting an acceleration, that the motor vehicle is being moved as soon as a specific acceleration threshold value is exceeded. From the locomotion of the motor vehicle, it can be concluded that the drive unit is in operation and thus the possibility exists of putting the conventional air conditioning system into operation. men. In the case of the sound sensor, this speaks to a certain frequency range in which the operating noise of the drive unit lie. The sensor 100 is preferably mounted on the housing of the air conditioning system 12, as shown in FIG. Alternatively, the sensor 100 may also be on
Fahrzeugunterboden oder einer sonstigen Stelle des Kraftfahrzeugs 10 montiert sein, was jedoch ein Verlegen von e- lektrischen Leitungen erforderlich macht.Vehicle underbody or any other location of the motor vehicle 10 may be mounted, but this makes it necessary to lay electrical lines.
Alternativ zu den Sensoren 98 und 100 kann auch ein von einem fahrzeugeigenen Bordcomputer bereitgestelltes Signal verwendet werden, welches anzeigt, ob das Antriebsaggregat in Betrieb ist.As an alternative to the sensors 98 and 100, it is also possible to use a signal provided by an in-vehicle on-board computer which indicates whether the drive unit is in operation.
Figur 3 zeigt ein Flussdiagramm des Klimatisierungsbetriebs der erfindungsgemäßen Klimaanlagen 12. Die Routine aus Figur 3, welche von der elektronischen Steuereinheit ausgeführt wird, startet bei Schritt SlOO, wenn die Klimaanlage 12 manuell eingeschaltet wird. Bei Schritt SlOl wird be- stimmt, ob eine Abschaltbedingung erfüllt ist. Die Abschaltbedingung kann im Rahmen dieser Routine der Betrieb des Antriebsaggregats oder ein Fortbewegen des Kraftfahrzeugs 10 sein. Die Abschaltbedingung ist also erfüllt, wenn das Antriebsaggregat in Betrieb ist, z. B. ein Verbren- nungsmotor läuft, oder das Kraftfahrzeug 10 fortbewegt wird. Ob diese Bedingung erfüllt ist kann mittels des Abgastemperatursensors 98 und/oder des Sensors 100 bestimmt werden. Alternativ kann das vom Bordcomputer gelieferte Signal ausgewertet werden, welches anzeigt, ob das An- triebsaggregat 94 in Betrieb ist. Wenn demnach der Sensor 100 zur Bestimmung herangezogen wird und dieser ein Schallsensor ist, wird bei Schritt SlOl von der elektronischen Steuereinheit abgefragt, ob der Schallsensor ein Signal liefert, welches das Vorliegen einer Schallfrequenz an- zeigt, die das Antriebsaggregat in einem betriebenen Zustand abgibt. Der Prozess fährt erst dann zu Schritt S102 fort, wenn die Abfrage in Schritt SlOl negativ ist. In Schritt S102 wird bestimmt, ob der Benutzter über einen Auswahlschalter oder eine entsprechende Programmierung der Klimaanlage 12 einen automatischen Bereitschaftsbetrieb ausgewählt hat. Falls dies nicht der Fall ist, fährt der Prozess zu Schritt S103 fort, wo bestimmt wird, ob der Benutzer manuell eine Bereitschaftsklimatisierung ausgewählt hat. Ist dies nicht der Fall, dann fährt der Prozess zuFigure 3 shows a flow chart of the air conditioning operation of the air conditioners 12 according to the invention. The routine of Figure 3, which is executed by the electronic control unit starts at step SlOO when the air conditioner 12 is turned on manually. At step S01, it is determined whether a shutdown condition is met. The shutdown condition may be, in the context of this routine, the operation of the power plant or a traveling of the motor vehicle 10. The shutdown condition is therefore met when the drive unit is in operation, z. B. a combustion engine is running, or the motor vehicle 10 is moved. Whether this condition is met can be determined by means of the exhaust gas temperature sensor 98 and / or the sensor 100. Alternatively, the signal supplied by the on-board computer can be evaluated, which indicates whether the drive unit 94 is in operation. Accordingly, if the sensor 100 is used for the determination and this is a sound sensor, the electronic control unit inquires at step S1O1 whether the sound sensor supplies a signal which indicates the presence of a sound frequency. shows that outputs the drive unit in an operated state. The process does not proceed to step S102 until the query in step S101 is negative. In step S102, it is determined whether the user has selected an automatic standby mode via a selector switch or a corresponding programming of the air conditioner 12. If not, the process proceeds to step S103 where it is determined whether the user has manually selected standby air conditioning. If this is not the case then the process starts
Schritt S104 fort, wo bestimmt wird, ob der Benutzer manuell eine Wohlfühlklimatisierung ausgewählt hat. Falls dies mit "JA" zu beantworten ist, fährt der Prozess zu Schritt S105 fort, bei dem eine Wohlfühlklimatisierung durchgeführt wird. Bei dieser Wohlfühlklimatisierung wird der Innenraum 78 des Kraftfahrzeugs ' 10 auf eine Wohlfühltemperatur (z. B. 180C) klimatisiert, indem eine Auswahl aus den verschiedenen Heiz- und Kühlmodi von der elektronischen Steuereinheit getroffen wird. Mit dem nachfolgenden Schritt S106 wird festgelegt, dass diese Wohlfühlklimatisierung automatisch gestoppt wird, wenn die bereits erläuterte Abschaltbedingung erfüllt ist. Wenn in Schritt S106 demnach bestimmt wird, dass die Abschaltbedingung nicht erfüllt ist, wird in S107 bestimmt, ob die Klimaanlage 12 manuell abgestellt wurde. Bei einer manuellen Abschaltung endet der Prozess bei Schritt S112, ansonsten kehrt der Prozess zurück zu Schritt S105. Falls der Benutzer in Schritt S104 keine Wohlfühlklimatisierung gewählt hat, kehrt der Prozess zu Schritt SlOl zurück. Falls in Schritt S102 bestimmt wurde, dass eine automatische Bereitschaftsklimatisierung gewählt wurde, dann fährt der Prozess von dort zu Schritt S108 fort, wo bestimmt wird, ob von dem Benutzer manuell eine Wohlfühlklimatisierung gewählt wurde. Ist dies der Fall, dann fährt der Prozess zu Schritt S105 fort, wo die bereits beschriebene Wohlfühlklimatisierung durchgeführt wird. Falls in Schritt S108 bestimmt wird, dass der Benutzer keine Wohlfühlklimatisierung ausgewählt hat, dann fährt der Prozess zu Schritt S109 fort, wo die erfindungsgemäße Be- reitschaftsklimatisierung durchgeführt wird. Bei dieser Bereitschaftsklimatisierung wird die Temperatur im Innenraum 78 auf eine Bereitschafts-Solltemperatur (z. B. 250C) geregelt, die sich von der Wohlfühltemperatur unterscheidet. Dies wird realisiert, indem die elektronische Steuereinheit in geeigneter Weise aus den beschriebenen Heiz- und Kühlbetriebsarten auswählt. Ist die Außentemperatur hoch, dann ist die Bereitschafts-Solltemperatur größer als die Wohlfühltemperatur. Ist hingegen die Außentemperatur niedrig, dann ist die Bereitschafts-Solltemperatur geringer als die Wohlfühltemperatur. Somit wird beispielsweise bei hoher Außentemperatur ein Aufheizen des Innenraumes 78 verhindert und im Bedarfsfall ein sehr schnelles Erreichen der Wohl- fühltemperatur gewährleistet, weil der Innenraum 78 bereits "vorgekühlt" ist. Nach Schritt S109 fährt der Prozess zu Schritt SIlO fort, wo überprüft wird, ob die Abschaltbedingung erfüllt ist. Ist dies der Fall, dann kehrt der Prozess zu Schritt SlOO zurück. Ansonsten fährt der Prozess zu Schritt SlIl fort, wo bestimmt wird, ob der Benutzer die Klimatisierung manuell abgestellt hat - wenn "JA", dann en- det der Prozess bei Schritt S112 und wenn "NEIN", dann kehrt der Prozess zu Schritt S108 zurück.Step S104, where it is determined whether the user has manually selected a comfort air conditioning. If this is to be answered with "YES", the process proceeds to step S105, at which a comfort air-conditioning is performed. In this comfort air conditioning of the interior of the motor vehicle 78 '10 to a comfortable temperature (z. B. 18 0 C) is conditioned by a choice from the various heating and cooling modes is taken by the electronic control unit. The subsequent step S106 determines that this comfort air-conditioning is automatically stopped when the shut-off condition already explained is satisfied. Accordingly, if it is determined in step S106 that the shut-off condition is not satisfied, it is determined in S107 whether the air conditioner 12 has been turned off manually. For a manual shutdown, the process ends at step S112, otherwise the process returns to step S105. If the user has not selected feel-good conditioning in step S104, the process returns to step S110. If it has been determined in step S102 that an automatic standby air conditioning has been selected, then the process proceeds from there to step S108, where it is determined whether a comfortable air conditioning has been manually selected by the user. If so, then the process proceeds to step S105, where the already described Wohlfühlklimatisierung is performed. If it is determined in step S108 that the user has not selected feel-good air conditioning, then the process proceeds to step S109 where the standby air conditioning according to the present invention is performed. In this standby air conditioning, the temperature in the internal space 78 is controlled to a standby target temperature (eg, 25 ° C.) that is different from the comfort temperature. This is realized by suitably selecting the electronic control unit from the described heating and cooling modes. If the outside temperature is high, then the ready set temperature is greater than the comfort temperature. If, however, the outside temperature is low, then the ready set temperature is lower than the comfort temperature. Thus, for example, at a high outside temperature, heating of the interior 78 is prevented and, if necessary, a very fast reaching of the comfort temperature is ensured because the interior 78 is already "pre-cooled". After step S109, the process proceeds to step S110 where it is checked if the shut-off condition is satisfied. If so, then the process returns to step S100. Otherwise, the process proceeds to step S11, where it is determined whether the user has manually turned off the air-conditioning - if "YES", then the process ends in step S112 and if "NO", then the process returns to step S108 ,
Zwischen den Schritten S102 und S108 ist eine Box R100 dargestellt, die das Regenerieren des Reformers symbolisiert. Das Regenerieren des Reformers muss an dieser Stelle nicht notwendigerweise stattfinden. Durch die Box ist lediglich angedeutet, dass ein Regenerieren an dieser Stelle des Ver- fahrensablaufs möglich ist, nämlich beispielsweise gemäß der weiter unten beschriebenen Figur 4. Der bevorzugte Betrieb der Klimaanlage 12 sieht in der Praxis so aus, dass eine automatische Bereitschaftsklimatisierung gewählt ist. Wird das Antriebsaggregat 94 betrieben, dann kann der Innenraum 78 über die auf das Fahrzeug optimierte, sehr effektive und speziell ausgelegte Klimaanlage 92 klimatisiert werden. Sobald das Antriebsaggregat 94 abgestellt wird (und die Insassen das Kraftfahrzeug 10 eventuell verlassen) , startet die Klimaanlage 12 die Bereit- Schaftsklimatisierung, die den Innenraum bei hoher Außentemperatur auf beispielsweise 250C kühlt. Dieser Bereitschaftsklimatisierungsbetrieb kann mit 60 Litern Brennstoff problemlos 12 Tage im Dauerbetrieb erfolgen. Der Bereitschaftsklimatisierungsbetrieb wird solange durchgeführt, bis der Benutzer kurz vor Fahrtantritt eine Wohlfühlklimatisierung wählt, die dann den Innenraum 78 auf beispielsweise 180C kühlt. Die Wohlfühlklimatisierung wird dann solange durchgeführt bis das Antriebsaggregat 94 wieder gestartet wird.Between steps S102 and S108, a box R100 is symbolized, symbolizing the regeneration of the reformer. Regenerating the reformer does not necessarily take place at this point. The box merely indicates that regeneration is possible at this point in the process, namely, for example, according to FIG. 4 described below. The preferred operation of the air conditioning system 12 in practice is to select automatic standby air conditioning. If the drive unit 94 is operated, then the interior space 78 can be conditioned via the vehicle-optimized, very effective and specially designed air conditioning system 92. Once the drive unit 94 is turned off (and the occupants may leave the vehicle 10), the air conditioner 12 starts the standby air conditioning, which cools the interior at high outdoor temperature to, for example, 25 0 C. This standby air conditioning operation can be carried out with 12 liters of fuel without any problems for 12 days in continuous operation. The standby air conditioning operation is performed until the user selects a Wohlfühlklimatisierung shortly before departure, which then cools the interior 78 to, for example 18 0 C. The Wohlfühlklimatisierung is then carried out until the drive unit 94 is restarted.
Figur 4 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Regenerieren eines Reformers. Die erfindungsgemäße Regenerierung kann grundsätzlich immer dann stattfinden, wenn der für die Außentemperatur des Kraftfahrzeugs charakteristische Parameter innerhalb des vorgegebenen Parameterintervalls liegt. Dies kann insbesondere der Fall sein, wenn die Abschaltbedingung gemäß Schritt SlOl in Figur 3 erfüllt ist. Seine besonderen Vorzüge entfaltet das Verfahren aber dann, wenn die automati- sehe Bereitschaftsklimatisierung gemäß Schritt S102 in Figur 3 eingestellt ist, denn dann soll ein Dauerbetrieb der Standklimaanlage nur unter der Bedingung unterbrochen werden können, dass dies für den Klimatisierungskomfort unschädlich ist. Das die Erfindung veranschaulichende Fluss- diagramm geht daher von Schritt S102 aus, und es wird für den Fall erläutert, dass die automatische Bereitschaftsklimatisierung eingestellt ist. In Schritt RlOl wird dann geprüft, ob eine Regeneration angefordert wird, insbesondere aufgrund irgendwelcher Systemparameter, wie zum BeispielFIG. 4 shows a flowchart for explaining a method according to the invention for regenerating a reformer. The regeneration according to the invention can in principle always take place when the characteristic of the outside temperature of the motor vehicle parameter is within the predetermined parameter interval. This may be the case, in particular, if the switch-off condition according to step S1O1 in FIG. 3 is fulfilled. Its special advantages unfolds the method but when the automatic stand-ready air conditioning is set according to step S102 in Figure 3, because then a continuous operation of the stationary air conditioner can only be interrupted under the condition that this is harmless for the climate comfort. The flow illustrating the invention The diagram therefore starts from step S102, and it is explained in the case that the automatic standby air conditioning is set. In step R110, it is then checked whether a regeneration is requested, in particular due to some system parameters, such as for example
Drücken, Temperaturen oder abgelaufener Betriebsdauern. Ist dies nicht der Fall, so wird keine Regeneration durchgeführt, was zu einer Rückkehr in den normalen Klimatisierungsablauf führt. Wird hingegen eine Regeneration angefor- dert, so wird in Schritt R102 geprüft, ob die Außentemperatur kleiner ist als ein Temperaturschwellenwert Ts. Ist dies nicht der Fall, so wird wieder in den normalen Klimatisierungsablauf zurückgekehrt. Bei hinreichend niedriger Temperatur wird hingegen in Schritt R103 geprüft, ob eine vorbestimmte Tageszeit vorliegt. Ist dies nicht der Fall, so wird wiederum mit der normalen Klimatisierung fortgefahren. Bei Vorliegen einer bestimmten Tageszeit wird jedoch die Regeneration gemäß Schritt R104 durchgeführt.Press, temperatures or elapsed operating times. If this is not the case, no regeneration is carried out, which leads to a return to the normal air conditioning procedure. If, on the other hand, a regeneration is requested, it is checked in step R102 whether the outside temperature is lower than a temperature threshold value Ts. If this is not the case, the system returns to the normal air conditioning procedure. If the temperature is sufficiently low, on the other hand, it is checked in step R103 whether there is a predetermined time of day. If this is not the case then normal air conditioning is continued. However, if there is a certain time of day, the regeneration is performed according to step R104.
Der Verfahrensablauf gemäß Figur 4 geht also davon aus, dass eine Regeneration angefordert sein muss, damit dann weitere notwendige Bedingungen (R102, R103) im Hinblick auf die Durchführung der Regeneration geprüft werden. Ebenfalls ist es möglich, diese Bedingungen (R102, R103) ohne zuvor angeforderte Regeneration zu prüfen und auf dieser Grundlage eine Regeneration durchzuführen. Gleichermaßen muss nicht gefordert werden, dass beide Bedingungen (R102, R103) kumulativ vorliegen. Es kann vielmehr ausreichend sein, dass entweder die Außentemperatur niedrig genug ist oder eine vorbestimmte Tageszeit vorliegt.The method sequence according to FIG. 4 therefore assumes that a regeneration must be requested so that then further necessary conditions (R102, R103) are checked with regard to the execution of the regeneration. It is also possible to check these conditions (R102, R103) without regeneration requested beforehand and to perform a regeneration on this basis. Likewise, there is no requirement for both conditions (R102, R103) to be cumulative. Rather, it may be sufficient that either the outside temperature is low enough or a predetermined time of day exists.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The features of the invention disclosed in the foregoing description, in the drawings and in the claims may be essential both individually and in any combination for the realization of the invention.
Bezugszeichenliste :List of reference numbers:
10 Kraftfahrzeug10 motor vehicle
12 Klimaanlage12 air conditioning
14 Brennstoffzellensystem14 fuel cell system
16 Kältekreis 18 Reformer16 refrigerant circuit 18 reformer
20 Brennstoffsträng20 fuel strands
22 Brennstoffsträng22 fuel strands
24 Oxidationsmittelstrang24 oxidizer strand
26 Brennstoffzellenstapel 28 Kathodenzuluftsträng26 fuel cell stack 28 Kathodenzuluftsträng
30 Elektrische Leitung30 Electric line
32 Elektromotor32 electric motor
34 Batterie34 battery
36 Elektrische Heizeinrichtung 38 Anodenabgassträng36 Electric heater 38 Anode exhaust gas line
40 Mischeinheit 42 Nachbrenner40 mixing unit 42 afterburner
44 Brennstoffsträng44 fuel strands
46 Oxidationsmittelstrang 48 Mischeinheit46 Oxidizing agent strand 48 mixing unit
50 KathodenabluftStrang50 cathode exhaust stream
52 Wärmetauscher52 heat exchangers
54 Abgasauslass54 exhaust outlet
56 Kompressor 58 Kondensator56 compressor 58 condenser
60 Expansionsorgan60 expansion organ
62 Verdampfer62 evaporator
64 Gebläse64 blowers
66 Außenluftleitung 68 Stelleinrichtung66 outside air line 68 adjusting device
70 Luftstrom70 airflow
72 Stelleinrichtung72 adjusting device
74 Luftführung74 air duct
76 Hutablage76 hat rack
78 Fahrzeuginnenraum78 vehicle interior
80 Sitzbank80 seat
82 Luftführung82 air duct
84 Luftführung84 air duct
86 Gebläse86 blowers
88 Luftstrom88 airflow
90 Luftführung90 air duct
92 Konventionelle Klimaanlage92 Conventional air conditioning
94 Antriebsaggregat94 drive unit
96 Auspuff96 exhaust
98 Abgastemperatursensor98 exhaust temperature sensor
100 Sensor 100 sensor

Claims

ANSPRUCHE
1. Verfahren zum Regenerieren eines Reformers (18), der einem BrennstoffZeilensystem (14) zugeordnet ist, wobei das BrennstoffZeilensystem eine Komponente einer Klimaanlage (12) eines von einem Antrietasaggregat (94) antreibbaren Kraftfahrzeugs (10) ist und die Klimaanlage mit elektrischer Energie versorgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Reformer (18) regeneriert wird, wenn mindestens ein für eine Außentemperatur des Kraftfahrzeugs (10) charakteristi- scher Parameter innerhalb eines vorgegebenen Parameterintervalls liegt.A method of regenerating a reformer (18) associated with a fuel cell system (14), wherein the fuel cell system is a component of an air conditioner (12) of a motor vehicle (10) drivable by a drive power unit (94) and supplies the air conditioner with electrical energy , characterized in that the reformer (18) is regenerated when at least one parameter which is characteristic of an external temperature of the motor vehicle (10) is within a predetermined parameter interval.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Außentemperatur des Kraftfahrzeugs (10) charakteristische Parameter ein von einem Außentemperatursensor erfasster Außentemperaturwert ist und das Parameterintervall nach oben durch eine Maximaltemperatur begrenzt ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the for the outside temperature of the motor vehicle (10) characteristic parameter is detected by an outside temperature sensor outside temperature value and the parameter interval is limited upwards by a maximum temperature.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Außentemperatur des Kraftfahrzeugs (10) charakteristische Parameter eine von einer Echtzeituhr gelieferte Uhrzeit ist und das Parameterintervall einen wiederkehrenden Zeitabschnitt kennzeichnet, in dem eine, im Vergleich zu anderen Zeitabschnitten, besonders niedrige3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the for the outside temperature of the motor vehicle (10) characteristic parameter is supplied by a real time clock time and the parameter interval indicates a recurring period in which, compared to other periods, especially low
Außentemperatur zu erwarten ist .Outdoor temperature is expected.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass das Vorliegen des für die Außentempe- ratur des Kraftfahrzeugs (10) charakteristischen Parameters innerhalb des vorgegebenen Parameterintervalls notwendige Bedingung für ein Regenerieren des Reformers ist.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the presence of the for the Außenentempe- is the necessary condition for regeneration of the reformer of the motor vehicle (10) characteristic parameter within the predetermined parameter interval.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorliegen des für die Außentemperatur des Kraftfahrzeugs (10) charakteristischen Parameters innerhalb des vorgegebenen Parameterintervalls hinreichende Bedingung für ein Regenerieren des Reformers ist .5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the presence of the for the outside temperature of the motor vehicle (10) characteristic parameter within the predetermined parameter interval sufficient condition for a regeneration of the reformer.
6. Klimaanlage (12) zur Standklimatisierung eines von einem Antriebsaggregat (94) antreibbaren Kraftfahrzeugs (10) , mit einem einen Reformer (18) aufweisenden Brennstoffzel- lensystem (26) zum Betreiben eines Kältekreises (16) und einem Steuergerät zum Steuern des BrennstoffZeilensystems , dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät geeignet ist, ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche zu steuern. 6. Air conditioning system (12) for stationary air conditioning of a drive unit (94) drivable motor vehicle (10), with a reformer (18) having fuel cell lens system (26) for operating a refrigeration circuit (16) and a control unit for controlling the fuel cell system, characterized in that the controller is adapted to control a method according to any one of the preceding claims.
PCT/DE2007/001673 2006-11-02 2007-09-17 Method for regenerating a reformer WO2008052497A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006051741.5 2006-11-02
DE102006051741A DE102006051741B4 (en) 2006-11-02 2006-11-02 Process for regenerating a reformer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2008052497A2 true WO2008052497A2 (en) 2008-05-08
WO2008052497A3 WO2008052497A3 (en) 2008-11-27

Family

ID=39264800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2007/001673 WO2008052497A2 (en) 2006-11-02 2007-09-17 Method for regenerating a reformer

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102006051741B4 (en)
WO (1) WO2008052497A2 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10223949A1 (en) 2002-05-29 2003-12-24 Webasto Thermosysteme Gmbh System for cooling or heating the inside of a vehicle and having two vaporizers and two cooling circuits

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19725007C1 (en) * 1997-06-13 1999-03-18 Dbb Fuel Cell Engines Gmbh Process for operating a methanol reformer
JP4967185B2 (en) * 2000-10-24 2012-07-04 トヨタ自動車株式会社 Removal of precipitated carbon in the reformer
US6865901B2 (en) * 2002-05-29 2005-03-15 Webasto Thermosysteme International Gmbh System with an internal combustion engine, a fuel cell and a climate control unit for heating and/or cooling the interior of a motor vehicle and process for the operation thereof
DE10232671B4 (en) * 2002-07-18 2004-12-30 Webasto Thermosysteme Gmbh Reformer for a fuel cell system for a vehicle
FR2860105B1 (en) * 2003-09-19 2005-11-18 Renault Sa SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING A FUEL CELL OF A VEHICLE
DE10350177A1 (en) * 2003-10-28 2005-06-16 Webasto Ag roof module
FR2876502B1 (en) * 2004-10-11 2006-12-15 Renault Sas DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING INJECTED AIR, VAPOR AND FUEL QUANTITIES IN A FUEL CELL SYSTEM REPLACEMENT ON A MOTOR VEHICLE
DE102004059647B4 (en) * 2004-12-10 2008-01-31 Webasto Ag Process for regenerating a reformer
DE102004063151A1 (en) * 2004-12-22 2006-07-06 Webasto Ag Reformer for a fuel cell
DE102006023857B4 (en) * 2006-05-19 2008-09-04 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Fuel cell system and associated operating method
DE102006045675A1 (en) * 2006-09-27 2008-04-03 Enerday Gmbh Air conditioning for a motor vehicle

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10223949A1 (en) 2002-05-29 2003-12-24 Webasto Thermosysteme Gmbh System for cooling or heating the inside of a vehicle and having two vaporizers and two cooling circuits

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006051741A1 (en) 2008-05-08
DE102006051741B4 (en) 2010-05-06
WO2008052497A3 (en) 2008-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1950064A1 (en) Air conditioning system for a vehicle
WO2008092434A1 (en) Air conditioning unit for a motor vehicle
EP1946949B1 (en) Air-conditioning system for a vehicle
DE102006051741B4 (en) Process for regenerating a reformer
DE102006051740B4 (en) Process for regenerating a reformer and air conditioning
WO2008037242A1 (en) Air-conditioning system for standstill air-conditioning of a motor vehicle
WO2008037238A1 (en) Air-conditioning system for a motor vehicle
WO2008037248A1 (en) Air-conditioning system for a motor vehicle
WO2008037243A1 (en) Air-conditioning system for a motor vehicle
WO2008052498A1 (en) Method for regenerating a reformer
WO2008037245A1 (en) Air-conditioning system for a motor vehicle
WO2008064628A1 (en) Method for controlling a fuel cell system associated with an air-conditioning system, and air-conditioning system for the auxiliary air-conditioning of a motor vehicle
WO2008058497A2 (en) Motor vehicle with an air-conditioning system and method for the standstill air-conditioning of a motor vehicle
WO2008037244A1 (en) Air-conditioning system for a motor vehicle
WO2008083675A1 (en) Air conditioning system for a motor vehicle
DE102007004127A1 (en) Method of controlling an air conditioner
WO2008095471A1 (en) Motor vehicle having an air conditioner
WO2008040268A1 (en) Air conditioner for a motor vehicle
WO2008037246A1 (en) Air-conditioning system for a motor vehicle
WO2008089749A2 (en) Air-conditioning system for a motor vehicle
EP1959514A1 (en) Air conditioning for a motor vehicle
EP1958805A1 (en) Motor vehicle with an air conditioning system for air conditioning when parked
WO2008083674A1 (en) Air conditioning system for a motor vehicle
EP1942021A1 (en) Air-conditioning system for a motor vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07801340

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07801340

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2