WO2021185708A1 - Verfahren zum spülen von brennstoffzellen, brennstoffzellenanordnung, und fahrzeug mit einer solchen brennstoffzellenanordnung - Google Patents

Verfahren zum spülen von brennstoffzellen, brennstoffzellenanordnung, und fahrzeug mit einer solchen brennstoffzellenanordnung Download PDF

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WO2021185708A1
WO2021185708A1 PCT/EP2021/056421 EP2021056421W WO2021185708A1 WO 2021185708 A1 WO2021185708 A1 WO 2021185708A1 EP 2021056421 W EP2021056421 W EP 2021056421W WO 2021185708 A1 WO2021185708 A1 WO 2021185708A1
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fuel cells
fuel cell
flushing
fuel
cells
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Thomas Kottke
Christoph Hirschle
Georg Fink
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Mtu Friedrichshafen Gmbh
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    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Definitions

  • the invention relates to a method for flushing fuel cells, a fuel cell arrangement, and a vehicle with such a fuel cell arrangement.
  • a fuel cell In order to ensure the functionality of a fuel cell over the long term, in particular to prevent deterioration in performance parameters of the fuel cell, it must be regularly flushed with a gas, in particular an inert gas or an educt gas, in particular hydrogen. In particular, undesirable substances, in particular also product water, are discharged from the fuel cell. In particular, the anode of the fuel cell must be rinsed. When purging, the output voltage at the electrical output of the fuel cell first collapses, and then suddenly increases again. In particular, this results in a voltage increase, also referred to as a peak. This peak is associated with electromagnetic emissions that have a broad, but low-frequency spectrum. The corresponding electromagnetic emission can - especially in water - be transmitted very far.
  • a gas in particular an inert gas or an educt gas, in particular hydrogen.
  • undesirable substances in particular also product water
  • the emission power can increase even further. This is particularly disadvantageous for fuel cells that are used in submarines (submarines), since the corresponding electromagnetic emissions can be used for reconnaissance and localization of the submarines. If necessary, conclusions can also be drawn about a performance status of the respective submarine, possibly also about the type or even the identity of the submarine, from the flushing behavior of the fuel cells detected in this way.
  • the invention is based on the object of creating a method for flushing fuel cells, a fuel cell arrangement and a vehicle with such a fuel cell arrangement, the disadvantages mentioned being at least reduced, preferably avoided.
  • the object is achieved in that the present technical teaching is provided, in particular the teaching of the independent claims and the embodiments disclosed in the dependent claims and the description.
  • the object is achieved in particular by creating a method for purging fuel cells, wherein a plurality of fuel cells are operated together in a fuel cell arrangement, the fuel cells being arranged - and in particular connected in such a way in terms of flow technology - that they are at least partially, in particular at least in groups or can be rinsed individually, independently of one another. Flushing processes for the fuel cells are coordinated in time. This meant in particular that the flushing processes for the fuel cells - in particular individually or in groups - are coordinated with one another.
  • the flushing processes are preferably coordinated in time, i.e. in particular coordinated with one another, that the electromagnetic radiation power of the fuel cell arrangement is reduced - due to the flushing peaks - and / or in such a way that a signature when the electromagnetic emission is emitted is at least largely suppressed, preferably avoided will.
  • a fuel cell is understood here to mean, in particular, a structurally integrated arrangement, in particular spatial and electrical series connection, of a plurality of galvanic cells.
  • a fuel cell is also referred to as a fuel cell stack or fuel cell stack, or just a stack for short.
  • the galvanic cells of such a fuel cell stack have common fluidic inlets and outlets, in particular with an integrated flow guide, so that they can only be flushed together, that is to say at the same time.
  • a fuel cell arrangement is to be understood as meaning, in particular, an arrangement of a plurality of such fuel cells which are electrically interconnected with one another, in particular in order to be able to apply a higher voltage and / or a higher power than a single such fuel cell.
  • the individual fuel cells of the fuel cell arrangement can be connected to one another electrically in series or electrically in parallel. It is also possible that some fuel cells of the plurality of fuel cells are electrically connected in series with one another, while other fuel cells of the plurality of fuel cells are electrically connected in parallel with one another. In particular, the fuel cells can be electrically connected in series with one another in groups, with different fuel cell groups being electrically connected in parallel with one another.
  • the fuel cells are preferably flushed in a time-controlled or state-dependent manner.
  • a time-controlled flushing of a fuel cell this is assigned a flushing interval, that is to say a time interval between two flushing processes, a flushing process being carried out after each such flushing interval has elapsed.
  • the flushing interval It is possible for the flushing interval to be determined as a function of the load; in particular, it is possible for the flushing interval to be shorter when the power output of the fuel cell is higher than when the power output is lower.
  • a state-dependent purging of a fuel cell is preferably controlled by at least one cell parameter, in particular performance parameter, of the fuel cell in comparison to a threshold value.
  • An electrical cell voltage of the fuel cell is particularly preferably monitored, a flushing process being initialized when the cell voltage falls below a predetermined voltage limit value as a threshold value.
  • the flushing processes can be coordinated over time, in particular, by adapting the flushing intervals of the fuel cells as required, or by appropriately adapting the corresponding threshold value in the case of state-dependent flushing. It is also possible for flushing processes to be brought forward or delayed in order to time-coordinate the flushing processes of the individual fuel cells or fuel cell groups with one another.
  • the fuel cells are at least partially flushed at different times.
  • a high electromagnetic radiation power of the fuel cell arrangement can thus be avoided.
  • the fuel cells are preferably flushed in groups at different times, or all fuel cells are flushed at different times.
  • the flushing processes of the fuel cells are coordinated, that is to say coordinated with one another, that the fuel cells are flushed at least partially, in particular in groups, or also as a whole, at different times.
  • the flushing processes are coordinated, that is to say coordinated with one another, so that simultaneous flushing of all fuel cells is avoided.
  • the fuel cells - individually or in groups - are assigned time windows for purging.
  • different time windows for purging are preferably assigned to different fuel cells of the plurality of fuel cells, individually or in groups.
  • the flushing processes are divided over the various time windows so that simultaneous flushing is avoided.
  • the time windows can overlap with one another; However, simultaneous start times and in particular simultaneous end times for the time windows are preferably avoided in order to keep the electromagnetic radiation power low.
  • the time windows particularly preferably do not overlap with one another.
  • the time windows can be assigned to the fuel cells centrally, in particular by a central control device.
  • the time slots are assigned decentrally, in particular through communication from control devices assigned to the individual fuel cells or fuel cell groups, which are connected to one another in a data-transferring manner, preferably via a bus system, in particular analogous to a CAN protocol.
  • rinsing processes of different fuel cells or fuel cell groups are immediately lined up in time. This advantageously contributes to equalizing the power applied by the fuel cell arrangement. At any point in time, certain, momentarily purged fuel cells fall in relation to the Service provision from.
  • the sequencing of flushing processes is therefore particularly advantageous when flushing processes of different fuel cells or fuel cell groups connected in parallel are carried out immediately in a row, since the power applied by the parallel connection remains constant under otherwise identical conditions.
  • fuel cells connected electrically in series are flushed at the same time, that is to say in particular together. Since the flushing of a single fuel cell in a string of fuel cells connected electrically in series leads to the voltage of this string dropping to zero, it makes sense to flush the fuel cells connected in series all at the same time and together in order to reduce the voltage failure to one to limit the period of time as small as possible.
  • all fuel cells electrically connected in series with one another within a fuel cell group are preferably flushed at the same time, the number of fuel cells connected in series with one another in the group being smaller than a total number of all fuel cells in the fuel cell arrangement.
  • the flushing intervals that is to say the time intervals between two flushing processes, for the fuel cells, in particular for the individual fuel cells or fuel cell groups, are determined by a random generator.
  • the emission of an electromagnetic signature can be avoided, which would enable information about the type of fuel cell arrangement or even about the identity of the fuel cell arrangement, and possibly also about its current performance status.
  • the purging intervals are determined by a random generator, they are neither meaningful for the current load of the fuel cell arrangement, nor are they determined in any way by the type or the identity of the fuel cell arrangement.
  • Random flushing can advantageously also be used in the case of only one fuel cell, that is to say if a fuel cell arrangement or a power generator does not comprise a plurality of fuel cells but only a single fuel cell.
  • a total power to be generated in the partial load operation of the fuel cell arrangement is distributed unevenly, that is to say inhomogeneously, to the fuel cells or fuel cell groups.
  • the total output is therefore inhomogeneously, that is to say unevenly, applied by the various fuel cells or fuel cell groups, in particular applied in unequal parts.
  • the overall performance state of the fuel cell arrangement can no longer be reliably determined, in particular on the basis of the electromagnetic signature resulting from the flushing, in particular since the flushing intervals for the individual fuel cells do not result in a uniform picture of the performance state.
  • the uneven distribution of the total power to be applied to the fuel cells or fuel cell groups is changed over time, in particular varied.
  • the total power to be generated is therefore dynamically unevenly distributed over the fuel cells or fuel cell groups. This also makes it difficult to determine a load condition based on the electromagnetic emission.
  • the fact that the total power to be generated is distributed unevenly over the fuel cells or fuel cell groups means in particular that the individual fuel cells or fuel cell groups do not provide the same proportions of the total power to be generated that are assigned to them, but rather that the power of certain fuel cells or fuel cell groups is increased compared to an even distribution of the total power , at the same time the output of other fuel cells or fuel cell groups is reduced accordingly. This is possible in particular under partial load, since here the individual fuel cells are not operated at their maximum output or nominal output, so that there is room for increasing the output of individual fuel cells.
  • flushing processes for the fuel cells are initialized as a function of a threshold value, the threshold value being varied over time.
  • a flushing process can be initialized as a function of a partial pressure of oxygen or a charge air pressure, this preferably being done in such a way that the flushing interval is shortened or lengthened as a function of the load, in particular as a function of the partial pressure or boost pressure.
  • a higher partial pressure of oxygen or a higher charge air pressure corresponds to a higher load
  • a lower partial pressure of oxygen or charge air pressure corresponds to a lower load.
  • the flushing interval is shortened accordingly, with a lower load it is lengthened. If a threshold value for the shortening or lengthening of the flushing interval is now changed, the correspondingly resulting flushing interval quasi simulates a load that deviates from the actual current load.
  • this voltage limit value is preferably changed as a threshold value. This also simulates a load that deviates from the actual current load.
  • a flushing process is being initialized does not mean that the flushing process will be carried out immediately. Rather, a purging request is preferably triggered, the purging process then being released to the fuel cell at a specific point in time; particularly preferably, the fuel cell is assigned a corresponding time window for the flushing process.
  • the object is also achieved by creating a fuel cell arrangement which has a plurality of fuel cells.
  • the fuel cells are arranged in such a way that they can be purged at least partially independently of one another.
  • the fuel cell arrangement also has a flushing control which is set up to time-coordinate flushing processes for the fuel cells, that is to say in particular to coordinate them with one another.
  • the fuel cell arrangement is set up to carry out a method according to the invention or one of the previously described embodiments of the method.
  • the flushing control is set up to time-coordinate the flushing processes for the fuel cells in such a way that an electromagnetic radiation power of the fuel cell arrangement during flushing, in particular when a flushing process is ended, is reduced, preferably suppressed, and / or so that an emission of a signature, in particular could indicate a load state, a type and / or an identity of the fuel cell arrangement, is at least largely suppressed, preferably avoided.
  • the flushing control is preferably designed as a central, in particular a higher-level control device, or implemented in a decentralized manner, in particular through the individual fuel cells interacting with one another.
  • each fuel cell or each group of fuel cells is assigned a control device to the plurality of fuel cells, the control devices being connected to one another in a data-transferring manner and set up to time-coordinate the flushing processes for the fuel cells .
  • the flushing control is designed to be decentralized and in particular has the plurality of control devices or is formed by the plurality of control devices - in particular in cooperation with one another. In this way, the rinsing processes can be controlled very flexibly.
  • an alternative embodiment provides that the flushing control is designed as a central control device which is operatively connected to the individual fuel cells or fuel cell groups in order to time-coordinate the flushing processes for the fuel cells.
  • the flushing control is designed centrally, in particular as a higher-level control device. It is thus possible, in particular, to also include higher-level aspects in the operation of the fuel cell arrangement in the control of the flushing processes.
  • At least two fuel cells of the plurality of fuel cells in a flushing group are directly connected to one another are adjacent and arranged such that electromagnetic fields emitted by the fuel cells of the same flushing group at least mutually weaken, preferably cancel out, the fuel cells of the same flushing group being flushed with one another at the same time.
  • the electromagnetic radiation during flushing is preferably reduced to a particularly great extent, preferably completely avoided.
  • the at least two fuel cells of a flushing group can be arranged alternately next to one another in an inverted geometric arrangement, so that the electrical and magnetic fields occurring during the flushing process are aligned in opposite directions.
  • the intensity of the individual flushing processes is preferably distributed unevenly over the fuel cells of the flushing group in such a way that the electromagnetic fields are at least largely canceled out: For example, if three fuel cells are arranged in a row next to each other, the medium strong and the two outer ones with a weaker intensity so that the outer fields aligned in the same direction add up in such a way that together they at least largely, preferably completely, compensate for the more pronounced central field.
  • This principle can of course be generalized to other uneven numbers of fuel cells.
  • the fuel cells can each be flushed in pairs with the same intensity, so that the electromagnetic fields that arise in pairs at least largely, preferably completely, compensate one another.
  • the fuel cell arrangement preferably has a plurality of flushing groups.
  • the different rinsing groups are preferably rinsed at different times, that is, not at the same time.
  • a capacitor is assigned to at least one fuel cell, preferably each fuel cell, which is electrically connected to the fuel cell in such a way that it reduces, preferably prevents, the electromagnetic radiation generated during purging.
  • the capacitor will preferably the highest possible capacity selected.
  • Such a capacitor is preferably assigned to each fuel cell or each fuel toe group.
  • the object is finally also achieved by creating a vehicle which has a fuel toe arrangement according to the invention or a fuel toe arrangement according to one of the exemplary embodiments described above.
  • a vehicle which has a fuel toe arrangement according to the invention or a fuel toe arrangement according to one of the exemplary embodiments described above.
  • the advantages already mentioned above in connection with the method and the fuel toe arrangement are realized in particular.
  • the fuel toe arrangement is preferably set up to supply a drive of the vehicle with energy.
  • the vehicle is preferably designed as a ship, in particular as a submarine (submarine).
  • a submarine submarine
  • the advantages mentioned here are realized in a very special way, in particular since submarine location and / or reconnaissance, in particular reconnaissance of a momentary load, type and / or identity of the submarine is made difficult or impossible.
  • the method proposed here, the fuel toe arrangement proposed here and the vehicle proposed here avoid a flushing process in the area of the so-called Schumann resonance and its integral dividers and harmonics.
  • the lightning detection takes place at this frequency, whereby the
  • Fuel toe assembly could otherwise be detected using the lightning detection system.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a vehicle with an exemplary embodiment of a fuel toe arrangement
  • FIG. 2 shows a schematic detailed illustration of a further exemplary embodiment of a fuel toe arrangement.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a vehicle 1, which is designed here in particular as a ship, in particular as a submarine, wherein the Vehicle 1 has an exemplary embodiment of a fuel cell arrangement 3.
  • the fuel cell arrangement 3 has a plurality of fuel cells 5 which are arranged in such a way that they can be purged at least partially independently of one another. Preferably, all fuel cells 5 can each be purged independently of one another.
  • the fuel cell arrangement 3 also has a flushing control 7, which is set up to time-coordinate flushing processes for the fuel cells 5, in particular to coordinate them with one another.
  • the fuel cells 5 are divided into two fuel cell groups, namely a first fuel cell group 9 and a second fuel cell group 11.
  • the fuel cells 5 of each fuel cell group 9, 11 are electrically connected in series with one another.
  • the two fuel cell groups 9, 11 are electrically connected in parallel to one another.
  • fuel cells 5 electrically connected in series it is possible for fuel cells 5 electrically connected in series to be flushed together at the same time. This is based on the idea that that fuel cell group 9, 11 from which a fuel cell 5 is flushed cannot contribute anything to the overall performance of the fuel cell arrangement 3 anyway.
  • the fuel cells 5 are preferably flushed at least partially, in particular in groups, at different times. It is also possible for all fuel cells 5 to be purged at different times.
  • the fuel cells 5 are preferably assigned time windows for purging, individually or in groups.
  • flushing intervals that is to say time intervals between two flushing processes, are determined for the fuel cells 5 - individually or in groups - by a random generator.
  • a total power to be generated by the fuel cell arrangement 3 is preferably distributed unevenly over the fuel cells 5 in partial load operation. This distribution of the total power is particularly preferably varied over time.
  • Flushing processes for the fuel cells 5 are preferably initialized as a function of a threshold value, in particular a load threshold value and / or a voltage threshold value, the threshold value being varied over time.
  • the flushing control 7 can be designed centrally and / or decentrally.
  • each fuel cell 5 - or even each fuel cell group 9, 11 - is assigned a separate control device 13, the control devices 13 - in a manner not explicitly shown here - being operatively connected to one another in a data-transmitting manner and set up to carry out the flushing processes for the fuel cells 5 to be coordinated in time.
  • the flushing control 7 is designed to be decentralized in this case.
  • the flushing control 7 can, however, also have a central control device 15 or be designed as a central control device 15.
  • the central control device 15 is then - in a manner not explicitly shown here - operatively connected to the individual fuel cells 5 or to the fuel cell groups 9, 11 in order to time-coordinate the flushing processes for the fuel cells 5.
  • FIG. 2 shows a schematic detailed illustration of a further exemplary embodiment of a fuel cell arrangement 3. Identical and functionally identical elements are provided with the same reference symbols in the figures, so that in this respect reference is made to the preceding description is referred.
  • two fuel cells 5 are arranged here together in a flushing group 17, for example. It is also possible for more than two fuel cells 5 to be arranged together in a flushing group 17.
  • the fuel cells 5 arranged together in the flushing group 17 are arranged directly adjacent to one another. They are also arranged in such a way that electromagnetic fields emitted by the fuel cells 5 of the same flushing group 17 at least weaken one another when the fuel cells 5 of the same flushing group 17 are flushed with one another at the same time.
  • the fuel cells 5 of the same flushing group 17 are preferably flushed with one another at the same time in order to weaken, preferably to eliminate, the emitted electromagnetic emission.
  • electric fields E and magnetic fields B are shown for the two fuel cells 5, it being clear from the directions of the arrows that both the electric fields E and the magnetic fields B are opposite to one another, so that they at least weaken one another, preferably cancel alternately.
  • the two fuel cells 5 arranged in the flushing group 17 are preferably flushed simultaneously with the same intensity, so that the opposing electrical fields E and magnetic fields B also occur simultaneously and have the same - albeit oppositely directed - field strengths.
  • the fuel cell arrangement 3 preferably has a plurality of such flushing groups 17.
  • the various flushing groups 17 are preferably flushed at different times.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spülen von Brennstoffzellen (5), wobei eine Mehrzahl von Brennstoffzellen (5) gemeinsam in einer Brennstoffzellenanordnung (3) betrieben werden, wobei die Brennstoffzellen (5) so angeordnet sind, dass sie zumindest teilweise unabhängig voneinander gespült werden können, und wobei Spülvorgänge für die Brennstoffzellen (5) zeitlich koordiniert werden.

Description

BESCHREIBUNG
Verfahren zum Spülen von Brennstoffzellen, Brennstoffzellenanordnung, und Fahrzeug mit einer solchen Brennstoffzellenanordnung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spülen von Brennstoffzellen, eine Brennstoffzellenanordnung, und ein Fahrzeug mit einer solchen Brennstoffzellenanordnung.
Um eine Funktionsfähigkeit einer Brennstoffzelle dauerhaft zu gewährleisten, insbesondere um einer Verschlechterung von Leistungsparametem der Brennstoffzelle vorzubeugen, muss diese regelmäßig mit einem Gas, insbesondere einem Inertgas oder einem Eduktgas, insbesondere Wasserstoff, gespült werden. Dabei werden insbesondere unerwünschte Stoffe, insbesondere auch Produktwasser, aus der Brennstoffzelle ausgetragen. Insbesondere muss die Anode der Brennstoffzelle gespült werden. Beim Spülen bricht zunächst die Ausgangsspannung am elektrischen Ausgang der Brennstoffzelle ein, um anschließend sprunghaft wieder anzusteigen. Dabei ergibt sich insbesondere eine auch als Peak bezeichnete Spannungsüberhöhung. Mit diesem Peak sind elektromagnetische Aussendungen verbunden, die ein breites, aber niederfrequentes Spektrum aufweisen. Die entsprechende elektromagnetische Emission kann - insbesondere im Wasser - sehr weit übertragen werden. Werden mehrere Brennstoffzellen zu einer Brennstoffzellenanordnung miteinander kombiniert, kann die Abstrahlleistung noch weiter zunehmen. Nachteilig ist dies ganz besonders für Brennstoffzellen, die in Unterseebooten (U- Boot) verwendet werden, da die entsprechenden elektromagnetischen Emissionen zur Aufklärung und Ortung der U-Boote verwendet werden können. Gegebenenfalls kann aus dem derart detektierten Spülverhalten der Brennstoffzellen darüber hinaus auf einen Leistungszustand des jeweiligen U-Boots, gegebenenfalls auch auf den Typ oder sogar die Identität des U-Boots geschlossen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Spülen von Brennstoffzellen, einer Brennstoffzellenanordnung und ein Fahrzeug mit einer solchen Brennstoffzellenanordnung zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest reduziert, vorzugsweise vermieden sind. Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Spülen von Brennstoffzellen geschaffen wird, wobei eine Mehrzahl von Brennstoffzellen gemeinsam in einer Brennstoffzellenanordnung betrieben werden, wobei die Brennstoffzellen so angeordnet - und insbesondere derart strömungstechnisch angeschlossen - sind, dass sie zumindest teilweise, insbesondere zumindest gruppenweise oder einzeln, unabhängig voneinander gespült werden können. Dabei werden Spülvorgänge für die Brennstoffzellen zeitlich koordiniert. Dies bedeutete insbesondere, dass die Spülvorgänge für die Brennstoffzellen - insbesondere einzeln oder gruppenweise - aufeinander abgestimmt werden. Durch geeignete zeitliche Abstimmung der Spülvorgänge aufeinander ist es möglich, die abgestrahlte elektromagnetische Leistung zu verringern, und/oder die Aussendung einer Signatur zumindest weitestgehend zu unterdrücken, vorzugsweise zu vermeiden, die andernfalls Rückschlüsse insbesondere auf den Leistungszustand, den Typ oder sogar die Identität der Brennstoffzellenanordnung und damit gegebenenfalls auf ein mit der Brennstoffzellenanordnung ausgestattetes Fahrzeug, insbesondere U-Boot, geben könnte.
Die Spülvorgänge werden bevorzugt insbesondere so zeitlich koordiniert, das heißt insbesondere aufeinander abgestimmt, dass die elektromagnetische Abstrahlleistung der Brennstoffzellenanordnung - aufgrund der Spül-Peaks - reduziert wird, und/oder so, dass eine Signatur beim Abstrahlen der elektromagnetischen Emission zumindest weitgehend unterdrückt, vorzugsweise vermieden wird.
Unter einer Brennstoffzelle wird hier insbesondere eine baulich integrierte Anordnung, insbesondere räumliche und elektrische Hintereinanderschaltung, einer Mehrzahl von galvanischen Zellen verstanden. Eine derartige Brennstoffzelle wird auch als Brennstoffzellenstapel oder Brennstoffzellen-Stack, kurz auch nur Stack, bezeichnet. Die galvanischen Zellen eines solchen Brennstoffzellenstapels besitzen gemeinsame strömungstechnische Zu- und Abläufe, insbesondere mit integrierter Strömungsführung, sodass sie ausschließlich gemeinsam, das heißt gleichzeitig, gespült werden können. Unter einer Brennstoffzellenanordnung ist demgegenüber insbesondere eine Anordnung einer Mehrzahl solcher Brennstoffzellen zu verstehen, die miteinander elektrisch verschaltet sind, insbesondere um eine höhere Spannung und/oder eine höhere Leistung aufbringen zu können als eine einzelne solche Brennstoffzelle. Die einzelnen Brennstoffzellen der Brennstoffzellenanordnung können miteinander elektrisch in Reihe oder elektrisch parallel verschaltet sein. Es ist auch möglich, dass einige Brennstoffzellen der Mehrzahl von Brennstoffzellen miteinander elektrisch in Reihe geschaltet sind, während andere Brennstoffzellen der Mehrzahl von Brennstoffzellen miteinander elektrisch parallel geschaltet sind. Insbesondere können die Brennstoffzellen gruppenweise miteinander elektrisch in Reihe geschaltet sein, wobei verschiedene Brennstoffzellengruppen miteinander elektrisch parallel geschaltet sind.
Das Spülen der Brennstoffzellen erfolgt bevorzugt zeitgesteuert oder zustandsabhängig. Bei einem zeitgesteuerten Spülen einer Brennstoffzelle ist dieser ein Spülintervall, das heißt ein Zeitabstand zwischen zwei Spülvorgängen zugeordnet, wobei jeweils nach Ablauf eines solchen Spülintervalls ein Spülvorgang durchgeführt wird. Es ist möglich, dass das Spülintervall lastabhängig bestimmt wird, insbesondere ist es möglich, dass das Spülintervall bei höherer Leistungsabgabe der Brennstoffzelle kürzer ist als bei geringerer Leistungsabgabe. Ein zustandsabhängiges Spülen einer Brennstoffzelle wird bevorzugt durch wenigstens einen Zellenparameter, insbesondere Leistungsparameter, der Brennstoffzelle im Vergleich zu einem Schwellenwert gesteuert. Besonders bevorzugt wird eine elektrische Zellenspannung der Brennstoffzelle überwacht, wobei ein Spülvorgang initialisiert wird, wenn die Zellenspannung einen vorbestimmten Spannungsgrenzwert als Schwellenwert unterschreitet.
Eine zeitliche Koordination der Spülvorgänge kann insbesondere bevorzugt erfolgen, indem die Spülintervalle der Brennstoffzellen bedarfsweise angepasst werden, oder indem beim zustandsabhängigen Spülen der entsprechende Schwellenwert geeignet angepasst wird. Es ist auch möglich, dass Spülvorgänge vorgezogen oder verzögert werden, um die Spülvorgänge der einzelnen Brennstoffzellen oder Brennstoffzellengruppen zeitlich miteinander zu koordinieren.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Brennstoffzellen zumindest teilweise zu verschiedenen Zeiten gespült werden. So kann insbesondere eine hohe elektromagnetische Abstrahlleistung der Brennstoffzellenanordnung vermieden werden. Bevorzugt werden die Brennstoffzellen gruppenweise zu verschiedenen Zeiten gespült, oder alle Brennstoffzellen werden zu verschiedenen Zeiten gespült. Insbesondere werden die Spülvorgänge der Brennstoffzellen so koordiniert, das heißt aufeinander abgestimmt, dass die Brennstoffzellen zumindest teilweise, insbesondere gruppenweise, oder auch insgesamt, zu verschiedenen Zeiten gespült werden. Insbesondere werden die Spülvorgänge so koordiniert, das heißt aufeinander abgestimmt, dass ein gleichzeitiges Spülen aller Brennstoffzellen vermieden wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass den Brennstoffzellen - einzeln oder gruppenweise - Zeitfenster zum Spülen zugewiesen werden. Dies stellt eine besonders effiziente Möglichkeit dar, die Brennstoffzellen zumindest teilweise, insbesondere gruppenweise, zu verschiedenen Zeiten zu spülen und so jedenfalls ein gleichzeitiges Spülen aller Brennstoffzellen zu vermeiden. Insbesondere werden bevorzugt verschiedenen Brennstoffzellen der Mehrzahl von Brennstoffzellen - einzeln oder gruppenweise - verschiedene Zeitfenster zum Spülen zugewiesen. Somit werden die Spülvorgänge auf die verschiedenen Zeitfenster aufgeteilt, sodass ein gleichzeitiges Spülen vermieden wird. Die Zeitfenster können dabei gemäß einer Ausgestaltung miteinander überlappen; bevorzugt werden aber insbesondere gleichzeitige Startzeitpunkte und insbesondere gleichzeitige Endzeitpunkte für die Zeitfenster vermieden, um die elektromagnetische Abstrahlleistung gering zu halten. Besonders bevorzugt überlappen die Zeitfenster nicht miteinander.
Die Zuweisung der Zeitfenster zu den Brennstoffzellen kann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung zentral, insbesondere durch eine zentrale Steuerungseinrichtung, erfolgen. Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist es aber auch möglich, dass die Zuweisung der Zeitfenster dezentral erfolgt, insbesondere durch Kommunikation von den einzelnen Brennstoffzellen oder Brennstoffzellengruppen zugeordneten Steuerungseinrichtungen, die datenübertragend miteinander verbunden sind, vorzugsweise über ein Bussystem, insbesondere analog zu einem CAN-Protokoll.
Besonders bevorzugt werden Spülvorgänge verschiedener Brennstoffzellen oder Brennstoffzellengruppen zeitlich unmittelbar aneinandergereiht. Dies trägt vorteilhaft zu einer Vergleichmäßigung der durch die Brennstoffzellenanordnung aufgebrachten Leistung bei. Zu jedem Zeitpunkt fallen nämlich bestimmte, momentan gespülte Brennstoffzellen bezüglich der Leistungserbringung aus. Die Aneinanderreihung von Spülvorgängen ist daher insbesondere vorteilhaft, wenn Spülvorgänge verschiedener parallel zueinander geschalteter Brennstoffzellen oder Brennstoffzellengruppen zeitlich unmittelbar aneinandergereiht durchgeführt werden, da hierbei die durch die Parallelschaltung aufgebrachte Leistung unter ansonsten gleichen Bedingungen konstant bleibt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass miteinander elektrisch in Reihe geschaltete Brennstoffzellen zeitgleich, das heißt insbesondere gemeinsam, gespült werden. Da bereits das Spülen einer einzelnen Brennstoffzelle in einem Strang miteinander elektrisch in Reihe geschalteter Brennstoffzellen dazu führt, dass die Spannung dieses Strangs auf null absinkt, ist es sinnvoll, die miteinander in Reihe geschalteten Brennstoffzellen alle zeitgleich und gemeinsam zu spülen, um den Spannungsausfall auf einen möglichst kleinen Zeitraum zu beschränken. Insbesondere werden bevorzugt alle innerhalb einer Brennstoffzellengruppe miteinander elektrisch in Reihe geschalteten Brennstoffzellen zeitgleich gespült, wobei die Anzahl der in der Gruppe miteinander in Reihe geschalteten Brennstoffzellen kleiner ist als eine Gesamtzahl aller Brennstoffzellen der Brennstoffzellenanordnung.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spülintervalle, das heißt die Zeitabstände zwischen zwei Spülvorgängen, für die Brennstoffzellen, insbesondere für die einzelnen Brennstoffzellen oder Brennstoffzellengruppen, per Zufallsgenerator bestimmt werden. Hierdurch kann insbesondere das Abstrahlen einer elektromagnetischen Signatur vermieden werden, welche Aufschluss über den Typ der Brennstoffzellenanordnung oder sogar über die Identität der Brennstoffzellenanordnung, sowie gegebenenfalls über deren momentanen Leistungszustand ermöglichen würde. Werden die Spülintervalle per Zufallsgenerator bestimmt, sind sie weder aussagekräftig für die momentane Last der Brennstoffzellenanordnung, noch in irgendeiner Weise durch den Typ oder die Identität der Brennstoffzellenanordnung bestimmt.
Ein zufälliges Spülen ist vorteilhaft auch anwendbar bei nur einer Brennstoffzelle, wenn also eine Brennstoffzellenanordnung oder ein Leistungserzeuger keine Mehrzahl von Brennstoffzellen sondern nur eine einzelne Brennstoffzelle umfasst. Auch in diesem Fall ergeben sich die Vorteile der Vermeidung des Abstrahlens einer elektronischen Signatur sowie einer Verschleierung der momentanen Last, des Typs und/oder der Identität der Brennstoffzelle. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine aufzubringende Gesamtleistung im Teillastbetrieb der Brennstoffzellenanordnung ungleichmäßig, das heißt inhomogen, auf die Brennstoffzellen oder Brennstoffzellengruppen verteilt wird. Die Gesamtleistung wird also durch die verschiedenen Brennstoffzellen oder Brennstoffzellengruppen inhomogen, das heißt ungleichmäßig, aufgebracht, insbesondere zu ungleichen Teilen aufgebracht. Somit kann der Leistungszustand der Brennstoffzellenanordnung insgesamt insbesondere auf der Grundlage der durch das Spülen entstehenden elektromagnetischen Signatur nicht mehr zuverlässig bestimmt werden, insbesondere da sich aus den Spülintervallen für die einzelnen Brennstoffzellen kein einheitliches Bild bezüglich des Leistungszustands ergibt.
In bevorzugter Ausgestaltung wird die ungleichmäßige Verteilung der aufzubringenden Gesamtleistung auf die Brennstoffzellen oder Brennstoffzellengruppen zeitlich verändert, insbesondere variiert. Die aufzubringende Gesamtleistung wird also dynamisch ungleichmäßig auf die Brennstoffzellen oder Brennstoffzellengruppen verteilt. Dies erschwert zusätzlich die Bestimmung eines Lastzustands auf der Grundlage der elektromagnetischen Emission.
Dass die aufzubringende Gesamtleistung ungleichmäßig auf die Brennstoffzellen oder Brennstoffzellengruppen verteilt wird, bedeutet insbesondere, dass die einzelnen Brennstoffzellen oder Brennstoffzellengruppen nicht ihnen zugeordnete gleiche Anteile der aufzubringenden Gesamtleistung erbringen, sondern dass vielmehr die Leistung bestimmter Brennstoffzellen oder Brennstoffzellengruppen im Vergleich zu einer Gleichverteilung der Gesamtleistung erhöht wird, wobei zugleich die Leistung anderer Brennstoffzellen oder Brennstoffzellengruppen entsprechend abgesenkt wird. Dies ist insbesondere in Teillast möglich, da hier die einzelnen Brennstoffzellen nicht bei ihrer maximalen Leistung oder Nennleistung betrieben werden, sodass Raum für eine Erhöhung der Leistung einzelner Brennstoffzellen bleibt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass Spülvorgänge für die Brennstoffzellen abhängig von einem Schwellenwert initialisiert werden, wobei der Schwellenwert zeitlich variiert wird. Auf diese Weise kann insbesondere bei lastgesteuerten Spülvorgängen eine falsche Last vorgetäuscht oder Verwirrung über den tatsächlichen Lastzustand geschaffen werden. Insbesondere kann ein Spülvorgang abhängig von einem Partialdruck von Sauerstoff oder einem Ladeluftdruck initialisiert werden, wobei dies bevorzugt derart geschieht, dass das Spülintervall lastabhängig, insbesondere partialdruck- oder ladedruckabhängig, verkürzt oder verlängert wird. Dabei korrespondiert ein höherer Partialdruck von Sauerstoff oder ein höherer Ladeluftdruck mit einer höheren Last, ein niedrigerer Partialdruck an Sauerstoff oder Ladeluftdruck korrespondiert mit einer geringeren Last. Bei höherer Last wird entsprechend das Spülintervall verkürzt, bei niedrigerer Last wird es verlängert. Wird nun ein Schwellenwert für die Verkürzung oder Verlängerung des Spülintervalls verändert, täuscht das entsprechend resultierende Spülintervall quasi eine von der tatsächlichen momentanen Last abweichende Last vor.
Werden die Spülvorgänge durch die Zellenspannung initialisiert, insbesondere derart, dass ein Spülvorgang durchgeführt wird, wenn die Zellenspannung einen bestimmten Spannungsgrenzwert unterschreitet, wird bevorzugt dieser Spannungsgrenzwert als Schwellenwert verändert. Auch hierdurch wird eine von der tatsächlichen momentanen Last abweichende Last vorgetäuscht.
Dass ein Spülvorgang initialisiert wird, bedeutet nicht, dass der Spülvorgang unmittelbar durchgeführt wird. Vielmehr wird bevorzugt eine Spülanforderung ausgelöst, wobei der Brennstoffzelle dann der Spülvorgang zu einem bestimmten Zeitpunkt freigegeben wird; besonders bevorzugt wird der Brennstoffzelle entsprechend ein Zeitfenster für den Spülvorgang zugewiesen.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Brennstoffzellenanordnung geschaffen wird, die eine Mehrzahl von Brennstoffzellen aufweist. Die Brennstoffzellen sind so angeordnet, dass sie zumindest teilweise unabhängig voneinander gespült werden können. Die Brennstoffzellenanordnung weist außerdem eine Spülsteuerung auf, die eingerichtet ist, um Spülvorgänge für die Brennstoffzellen zeitlich zu koordinieren, das heißt insbesondere aufeinander abzustimmen. In Zusammenhang mit der Brennstoffzellenanordnung verwirklichen sich insbesondere die Vorteile, die zuvor bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden. Insbesondere ist die Brennstoffzellenanordnung eingerichtet zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens. Insbesondere ist die Spülsteuerung eingerichtet, die Spülvorgänge für die Brennstoffzellen zeitlich so zu koordinieren, dass eine elektromagnetische Abstrahlleistung der Brennstoffzellenanordnung beim Spülen, insbesondere beim Beenden eines Spülvorgangs, reduziert, vorzugsweise unterdrückt wird, und/oder so, dass eine Abstrahlung einer Signatur, die insbesondere auf einen Lastzustand, einen Typ und/oder eine Identität der Brennstoffzellenanordnung hinweisen könnte, zumindest weitgehend unterdrückt, vorzugsweise vermieden wird.
Die Spülsteuerung ist vorzugsweise als zentrale, insbesondere übergeordnete Steuerungseinrichtung ausgebildet, oder dezentral, insbesondere durch die miteinander zusammenwirkenden einzelnen Brennstoffzellen verwirklicht.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass jeder Brennstoffzelle oder jeder Gruppe von Brennstoffzellen, auch als Brennstoffzellengruppe bezeichnet, der Mehrzahl von Brennstoffzellen eine Steuerungseinrichtung zugeordnet ist, wobei die Steuerungseinrichtungen miteinander datenübertragend verbunden und eingerichtet sind, um die Spülvorgänge für die Brennstoffzellen zeitlich zu koordinieren. Die Spülsteuerung ist in diesem Fall dezentral ausgebildet und weist insbesondere die Mehrzahl von Steuerungseinrichtungen auf oder wird durch die Mehrzahl von Steuerungseinrichtungen - insbesondere im Zusammenwirken miteinander - gebildet. Auf diese Weise kann die Steuerung der Spülvorgänge sehr flexibel erfolgen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist in einer alternativen Ausgestaltung vorgesehen, dass die Spülsteuerung als zentrale Steuerungseinrichtung ausgebildet ist, die mit den einzelnen Brennstoffzellen oder Brennstoffzellengruppen wirkverbunden ist, um die Spülvorgänge für die Brennstoffzellen zeitlich zu koordinieren. In diesem Fall ist die Spülsteuerung zentral, insbesondere als übergeordnete Steuerungseinrichtung ausgebildet. Es ist so insbesondere möglich, auch übergeordnete Aspekte im Betrieb der Brennstoffzellenanordnung in die Steuerung der Spülvorgänge mit einfließen zu lassen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens zwei Brennstoffzellen der Mehrzahl von Brennstoffzellen in einer Spülgruppe einander unmittelbar benachbart und so angeordnet sind, dass sich von den Brennstoffzellen derselben Spülgruppe emittierte elektromagnetische Felder gegenseitig zumindest abschwächen, vorzugsweise aufheben, wobei die Brennstoffzellen derselben Spülgruppe gleichzeitig miteinander gespült werden. Vorzugsweise wird so die elektromagnetische Abstrahlung beim Spülen besonders stark verringert, vorzugsweise vollständig vermieden. Insbesondere können die mindestens zwei Brennstoffzellen einer Spülgruppe wechselweise in umgekehrter geometrischer Anordnung nebeneinander angeordnet sein, sodass die beim Spülvorgang auftretenden elektrischen und magnetischen Felder gegensinnig ausgerichtet sind.
Wird eine ungerade Anzahl von Brennstoffzellen innerhalb der Spülgruppe nebeneinander angeordnet, wird bevorzugt die Intensität der einzelnen Spülvorgänge derart ungleichmäßig über die Brennstoffzellen der Spülgruppe verteilt, dass sich die elektromagnetischen Felder zumindest weitgehend aufheben: Sind zum Beispiel drei Brennstoffzellen entlang einer Reihe nebeneinander angeordnet, wird die mittlere stark und die beiden äußeren mit schwächerer Intensität gespült, sodass sich die äußeren, gleichsinnig ausgerichteten Felder derart addieren, dass sie gemeinsam das stärker ausgeprägte, mittlere Feld zumindest weitgehend, vorzugsweise vollständig kompensieren. Dieses Prinzip kann selbstverständlich auf andere ungerade Anzahlen von Brennstoffzellen verallgemeinert werden.
Ist dagegen eine gerade Anzahl von Brennstoffzellen zusammen in einer Spülgruppe angeordnet, können die Brennstoffzellen jeweils paarweise gleich stark gespült werden, damit sich die entstehenden elektromagnetischen Felder paarweise zumindest weitgehend, vorzugsweise vollständig, kompensieren.
Bevorzugt weist die Brennstoffzellenanordnung eine Mehrzahl von Spülgruppen auf. Die verschiedenen Spülgruppen werden vorzugsweise zu verschiedenen Zeiten, also nicht gleichzeitig gespült.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Brennstoffzellenanordnung ist zumindest einer Brennstoffzelle, vorzugsweise jeder Brennstoffzelle, ein Kondensator zugeordnet, der elektrisch derart mit der Brennstoffzelle verbunden ist, dass er deren beim Spülen entstehende elektromagnetische Abstrahlung verringert, vorzugsweise verhindert. Für den Kondensator wird bevorzugt eine möglichst hohe Kapazität gewählt. Vorzugsweise ist jeder Brennstoffzelle oder jeder Brennstoffzehengruppe ein solcher Kondensator zugeordnet.
Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem ein Fahrzeug geschaffen wird, welches eine erfindungsgemäße Brennstoffzehenanordnung oder eine Brennstoffzehenanordnung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweist. In Zusammenhang mit dem Fahrzeug verwirklichen sich insbesondere die bereits zuvor in Zusammenhang mit dem Verfahren und der Brennstoffzehenanordnung erwähnten Vorteile.
Die Brennstoffzehenanordnung ist bevorzugt eingerichtet, um einen Antrieb des Fahrzeugs mit Energie zu versorgen.
Das Fahrzeug ist bevorzugt als Schifffahrzeug ausgebildet, insbesondere als Unterseeboot (U- Boot). Dabei verwirklichen sich in ganz besonderer Weise die hier genannten Vorteile, insbesondere da eine U-Boot-Ortung und/oder Aufklärung, insbesondere eine Aufklärung einer momentanen Last, eines Typs und/oder einer Identität des U-Boots erschwert oder verhindert wird.
Vorteilhaft wird mittels des hier vorgeschlagenen Verfahrens, bei der hier vorgeschlagenen Brennstoffzehenanordnung und bei dem hier vorgeschlagenen Fahrzeug ein Spülvorgang im Bereich der sogenannten Schumann-Resonanz sowie deren ganzzahligen Teilern und Oberwellen vermieden. Auf dieser Frequenz findet die Blitzortung statt, wobei die
Brennstoffzehenanordnung ansonsten mithilfe des Blitzortungssystems detektiert werden könnte.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel einer Brennstoffzehenanordnung, und
Figur 2 eine schematische Detaildarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Brennstoffzehenanordnung .
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugs 1, das hier insbesondere als Schifffahrzeug, insbesondere als U-Boot, ausgebildet ist, wobei das Fahrzeug 1 ein Ausführungsbeispiel einer Brennstoffzellenanordnung 3 aufweist. Die Brennstoffzellenanordnung 3 weist eine Mehrzahl von Brennstoffzellen 5 auf, die so angeordnet sind, dass sie zumindest teilweise unabhängig voneinander gespült werden können. Vorzugsweise können alle Brennstoffzellen 5 jeweils unabhängig voneinander gespült werden. Die Brennstoffzellenanordnung 3 weist außerdem eine Spülsteuerung 7 auf, die eingerichtet ist, um Spülvorgänge für die Brennstoffzellen 5 zeitlich zu koordinieren, insbesondere aufeinander abzustimmen.
Durch zeitliches Koordinieren der Spülvorgänge ist es möglich, eine elektromagnetische Abstrahlleistung der Brennstoffzellenanordnung 3 beim Spülen vorteilhaft zumindest zu reduzieren, vorzugsweise eine elektromagnetische Abstrahlung zu vermeiden, und/oder das Abstrahlen einer Signatur zu verringern, vorzugsweise zu vermeiden, aus der ansonsten gegebenenfalls Rückschlüsse auf einen momentanen Lastzustand, einen Typ und/oder eine Identität der Brennstoffzellenanordnung 3 oder des Fahrzeugs 1 gezogen werden könnten. Die zeitliche Koordinierung der Spülvorgänge erschwert oder verhindert so insbesondere eine Ortung und/oder Aufklärung des Fahrzeugs 1.
Im Rahmen einer vorteilhaften Ausführungsform eines Verfahrens zum Spülen der Brennstoffzellen 5 werden diese gemeinsam in der Brennstoffzellenanordnung 3 betrieben, wobei Spülvorgänge für die Brennstoffzellen 5 zeitlich koordiniert, insbesondere aufeinander abgestimmt werden.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Brennstoffzellen 5 in zwei Brennstoffzellengruppen aufgeteilt, nämlich eine erste Brennstoffzellengruppe 9 und eine zweite Brennstoffzellengruppe 11. Die Brennstoffzellen 5 jeder Brennstoffzellengruppe 9, 11 sind miteinander elektrisch in Reihe geschaltet. Die beiden Brennstoffzellengruppen 9, 11 sind elektrisch parallel zueinander geschaltet.
Es ist in bevorzugter Ausgestaltung möglich, dass miteinander elektrisch in Reihe geschaltete Brennstoffzellen 5 zeitgleich gemeinsam gespült werden. Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass diejenige Brennstoffzellengruppe 9, 11, von der eine Brennstoffzelle 5 gespült wird, ohnehin nichts zur Gesamtleistung der Brennstoffzellenanordnung 3 beitragen kann. Vorzugsweise werden die Brennstoffzellen 5 zumindest teilweise, insbesondere gruppenweise, zu verschiedenen Zeiten gespült. Es ist auch möglich, dass alle Brennstoffzellen 5 zu verschiedenen Zeiten gespült werden.
Vorzugsweise werden den Brennstoffzellen 5 - einzeln oder gruppenweise - Zeitfenster zum Spülen zugewiesen.
In bevorzugter Ausgestaltung werden Spülintervalle, das heißt Zeitabstände zwischen zwei Spülvorgängen, für die Brennstoffzellen 5 - einzeln oder gruppenweise - per Zufallsgenerator bestimmt.
Vorzugsweise wird eine aufzubringende Gesamtleistung der Brennstoffzellenanordnung 3 im Teillastbetrieb ungleichmäßig auf die Brennstoffzellen 5 verteilt. Besonders bevorzugt wird diese Verteilung der Gesamtleistung zeitlich variiert.
Bevorzugt werden Spülvorgänge für die Brennstoffzellen 5 abhängig von einem Schwellenwert, insbesondere einem Last- Schwellenwert und/oder einem Spannungs-Schwellenwert, initialisiert, wobei der Schwellenwert zeitlich variiert wird.
Die Spülsteuerung 7 kann zentral und/oder dezentral ausgebildet sein.
Insbesondere ist es möglich, dass jeder Brennstoffzelle 5 - oder auch jeder Brennstoffzellengruppe 9, 11 - eine separate Steuerungseinrichtung 13 zugeordnet ist, wobei die Steuerungseinrichtungen 13 - in hier nicht explizit dargestellter Weise - miteinander datenübertragend wirkverbunden und eingerichtet sind, um die Spülvorgänge für die Brennstoffzellen 5 zeitlich zu koordinieren. Die Spülsteuerung 7 ist in diesem Fall dezentral ausgebildet.
Die Spülsteuerung 7 kann aber auch eine zentrale Steuerungseinrichtung 15 aufweisen oder als zentrale Steuerungseinrichtung 15 ausgebildet sein. Die zentrale Steuerungseinrichtung 15 ist dann - in hier nicht explizit dargestellter Weise - mit den einzelnen Brennstoffzellen 5 oder mit den Brennstoffzellengruppen 9, 11 wirkverbunden, um die Spülvorgänge für die Brennstoffzellen 5 zeitlich zu koordinieren.
Fig. 2 zeigt eine schematische Detaildarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Brennstoffzellenanordnung 3. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Bei diesem weiteren Ausführungsbeispiel sind hier beispielhaft zwei Brennstoffzellen 5 zusammen in einer Spülgruppe 17 angeordnet. Es können auch mehr als zwei Brennstoffzellen 5 gemeinsam in einer Spülgruppe 17 angeordnet sein. Die gemeinsam in der Spülgruppe 17 angeordneten Brennstoffzellen 5 sind einander unmittelbar benachbart angeordnet. Sie sind außerdem so angeordnet, dass sich von den Brennstoffzellen 5 derselben Spülgruppe 17 emittierte elektromagnetische Felder gegenseitig zumindest abschwächen, wenn die Brennstoffzellen 5 derselben Spülgruppe 17 gleichzeitig miteinander gespült werden. Entsprechend werden bevorzugt die Brennstoffzellen 5 derselben Spülgruppe 17 gleichzeitig miteinander gespült, um die abgestrahlte elektromagnetische Emission zu schwächen, vorzugsweise zu eliminieren.
In Figur 2 sind hier elektrische Felder E und magnetische Felder B für die beiden Brennstoffzellen 5 dargestellt, wobei anhand der Pfeilrichtungen deutlich wird, dass sowohl die elektrischen Felder E als auch die magnetischen Felder B einander entgegengerichtet sind, sodass sie sich gegenseitig zumindest abschwächen, vorzugsweise wechselseitig aufheben. Insbesondere werden die beiden in der Spülgruppe 17 angeordneten Brennstoffzellen 5 bevorzugt gleichzeitig mit gleicher Intensität gespült, sodass auch die einander entgegengerichteten elektrischen Felder E und magnetischen Felder B zeitgleich auftreten und gleiche - allerdings entgegengerichtete - Feldstärken aufweisen.
Bevorzugt weist die Brennstoffzellenanordnung 3 eine Mehrzahl solcher Spülgruppen 17 auf. Die verschiedenen Spülgruppen 17 werden vorzugsweise zu verschiedenen Zeiten gespült.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Spülen von Brennstoffzellen (5), wobei
- eine Mehrzahl von Brennstoffzellen (5) gemeinsam in einer Brennstoffzellenanordnung (3) betrieben werden, wobei
- die Brennstoffzellen (5) so angeordnet sind, dass sie zumindest teilweise unabhängig voneinander gespült werden können, und wobei
- Spülvorgänge für die Brennstoffzellen (5) zeitlich koordiniert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzellen (5) zumindest teilweise zu verschiedenen Zeiten gespült werden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Brennstoffzellen (5) - einzeln oder gruppenweise - Zeitfenster zum Spülen zugewiesen werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass miteinander elektrisch in Reihe geschaltete Brennstoffzellen (5) zeitgleich gespült werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Spülintervalle für die Brennstoffzellen (5) per Zufallsgenerator bestimmt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine aufzubringende Gesamtleistung im Teillastbetrieb der Brennstoffzellenanordnung (3) ungleichmäßig auf die Brennstoffzellen (5) verteilt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Spülvorgänge für die Brennstoffzellen (5) abhängig von einem Schwellenwert initialisiert werden, wobei der Schwellenwert zeitlich variiert wird.
8. Brennstoffzellenanordnung (3), mit einer Mehrzahl von Brennstoffzellen (5), die so angeordnet sind, dass sie zumindest teilweise unabhängig voneinander gespült werden können, und mit einer Spülsteuerung (7), die eingerichtet ist, um Spülvorgänge für die Brennstoffzellen (5) zeitlich zu koordinieren.
9. Brennstoffzellenanordnung (3) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass a) jeder Brennstoffzelle (5) oder Brennstoffzellengruppe (9,11) der Mehrzahl von Brennstoffzellen (5) eine Steuerungseinrichtung (13) zugeordnet ist, wobei die Steuerungseinrichtungen (13) miteinander datenübertragend wirkverbunden und eingerichtet sind, um die Spülvorgänge für die Brennstoffzellen (5) oder Brennstoffzellengruppen (9,11) zeitlich zu koordinieren, und/oder dass b) die Spülsteuerung (7) als zentrale Steuerungseinrichtung (15) ausgebildet ist, die mit den einzelnen Brennstoffzellen (5) oder Brennstoffzellengruppen (9,11) wirkverbunden ist, um die Spülvorgänge für die Brennstoffzellen (5) oder Brennstoffzellengruppen (9,11) zeitlich zu koordinieren.
10. Brennstoffzellenanordnung (3) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Brennstoffzellen (5) der Mehrzahl von Brennstoffzellen (5) in einer Spülgruppe (17) einander unmittelbar benachbart und so angeordnet sind, dass sich von den Brennstoffzellen (5) derselben Spülgruppe (17) emittierte elektromagnetische Felder (E,B) gegenseitig zumindest abschwächen, wobei die Brennstoffzellen (5) einer selben Spülgruppe (17) gleichzeitig gespült werden.
11. Fahrzeug (1), mit einer Brennstoffzellenanordnung (3) nach einem der Ansprüche 8 bis 10.
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