WO2023217533A1

WO2023217533A1 - Brennstoffzellensystem und verfahren zu dessen betrieb

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Publication number: WO2023217533A1
Application number: PCT/EP2023/060949
Authority: WO
Inventors: Janik RICKE
Original assignee: ZF CV Systems Global GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Global GmbH
Priority date: 2022-05-13
Filing date: 2023-04-26
Publication date: 2023-11-16
Anticipated expiration: 2024-11-13
Also published as: DE102022112099A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem (1, 1', 1'', 1''', 1''''), insbesondere für ein Nutzfahrzeug, mit einer Anzahl (o) Brennstoffzellen (5.o), einer Anzahl separater Verdichter (3.m), die zur Luftversorgung fluidleitend einlassseitig mit der Anzahl (o) Brennstoffzellen (5.o) verbunden sind, und einer Anzahl Expander (7.n), die fluidleitend auslassseitig mit der Anzahl (o) Brennstoffzellen (5.o) verbunden sind, und die mechanisch von den Verdichtern (3.m) entkoppelt sind, zur Rückgewinnung elektrischer Energie (ER) aus einem Abgasstrom (A) der Anzahl (o) Brennstoffzellen (5.o). Die Erfindung schlägt weiter vor, dass die Anzahl der Verdichter (3.m) größer ist als die Anzahl (n) der Expander (7.n).

Description

Brennstoffzellensystem und Verfahren zu dessen Betrieb Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem, insbesondere ein Brennstoffzellensystem für ein Nutzfahrzeug, mit einer Anzahl Brennstoffzellen, einer Anzahl separater Verdichter, die zur Luftversorgung fluidleitend einlassseitig mit der Anzahl Brennstoffzellen verbunden sind, und einer Anzahl Expander, die fluidleitend auslassseitig mit der Anzahl Brennstoffzellen verbunden sind, und die mechanisch von den Verdichtern entkoppelt sind, zur Rückgewinnung elektrischer Energie aus einem Abgasstrom der Anzahl Brennstoffzellen. Brennstoffzellensysteme der vorbezeichneten Art sind allgemein bekannt. In diesen Brennstoffzellensystemen wird der Verdichter dazu benutzt, Luft anzusaugen, zu verdichten und dem kathodenseitigen Einlass der Brennstoffzelle zum Durchführen der Brennstoffzellenreaktion zuzuführen. Das verdichtete Stoffgemisch durchläuft den oder die Stacks der Brennstoffzelle. Das nach dem Abreagieren verbleibende Stoffgemisch tritt als gasförmiger Fluidstrom kathodenseitig aus dem Auslass der Brennstoffzelle wieder aus. Dieser Fluidstrom weist üblicherweise noch einen Überdruck gegenüber der Umgebung auf und wird daher in den meisten Brennstoffzellensystemen dazu genutzt, als Staudruck die Reaktantenbalance in der Brennstoffzelle zu beeinflussen und/oder die Expanderwelle des Expanders anzutreiben. Im Expander kann das auslassseitig austretende Stoffgemisch auf Umgebungsdruck entspannt werden, und die an die Expanderwelle abgegebene Energie wird üblicherweise in elektrische Energie umgewandelt, wenn der Expander mit einem Generator verbunden ist. Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, die vom Expander erzeugte elektrische Energie dem Bordnetz des Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen und bisweilen auch, jene elektrische Energie dem Brennstoffzellensystem zugänglich zu machen. Darüber hinaus ist bekannt, den Expander bei verschiedenen Arbeitspunkten zu betreiben, um abhängig vom Arbeitspunkt der vorgelagerten Brennstoffzelle eine maximale Energieausbeute aus dem kathodenseitig austretenden Fluidstrom schöpfen zu können. Die mechanische Trennung von Verdichtern und Expandern ist allgemein bekannt, beispielsweise aus EP 2102469 B1, in welcher vorgeschlagen wird, den Abgasstrom einer Brennstoffzelle oder eines Verbrennungsmotors durch eine separat angeordnete Turbine zu leiten, welche über einen Generator elektrische Energie zur Rückgewinnung erzeugen kann. In DE 102007054246 A1 ist ein Brennstoffzellensystem beschrieben, welches zwei Brennstoffzellen-Stacks umfasst, wobei jeder Brennstoffzelle jeweils ein Verdichter zugeordnet ist. Auch DE 102019207117 A1 zeigt ein solches System. Aus DE 102015202088 A1 ist ein Brennstoffzellensystem bekannt, in welchem zwei Verdichter einer Brennstoffzelle Luft kathodenseitig zuführen. Einer der Verdichter ist zur Bereitstellung einer Grundlast ausgelegt und weist einen mechanisch mit dem Verdichter fest gekoppelten Expander auf. Ebenso zeigt DE 102018214710 A1 die Nutzung zweier parallel geschalteter Verdichter zur Versorgung einer Brennstoffzelle. Es hat sich gezeigt, dass Brennstoffzellensysteme der eingangs bezeichneten Art im Allgemeinen zufriedenstellend arbeiten. Die mechanische Trennung von Verdichter und Expander bietet konstruktionstechnisch und effizienztechnisch Vorteile gegenüber konventionellen, starren Verbindungen zwischen Verdichter und Expander. Es bestand allerdings weiteres Verbesserungspotenzial hinsichtlich der Gesamteffizienz des Brennstoffzellensystems. Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Brennstoffzellensystem anzugeben, welches die im Stand der Technik aufgefundenen Nachteile möglichst weitgehend überwindet. Insbesondere lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Brennstoffzellensystem anzugeben, welches unter Beachtung der Bauraumbegrenzungen im Betriebsumfeld des Brennstoffzellensystems eine verbesserte Möglichkeit der Anordnung der Komponenten bei gleichzeitiger Gewährleistung der Betriebseffizienz gewährleistet. Die Erfindung löst die ihr zugrundeliegende Aufgabe, indem sie ein Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 1 vorschlägt. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass das Brennstoffzellensystem der eingangs bezeichneten Art eine Anzahl Verdichter aufweist, die größer ist als die Anzahl der Expander. Die Angabe „Anzahl“ umfasst erfindungsgemäß sowohl eine Einzahl als auch eine Mehrzahl an Einheiten. Die Erfindung setzt an dem Gedanken an, dass Expander und Verdichter ihren optimalen Betriebspunkt jeweils bei deutlich unterschiedlichen Drehzahlniveaus haben können. Es hat sich unter Weiterführung des Grundgedankens der mechanischen Trennung von Verdichter und Expander herausgestellt, dass eine besonders vorteilhafte Systemarchitektur bereitgestellt werden kann, wenn zusätzlich zu der mechanischen Trennung zwischen Verdichter und Expander auch die zwangsweise zahlenmäßige Zuordnung zwischen Verdichter und Expander aufgehoben wird. So hat es sich als äußerst vorteilhaft herausgestellt, in einem Brennstoffzellensystem eine größere Anzahl Verdichter vorzusehen, die dann jeweils für sich gesehen kleiner dimensioniert werden können, und die mit relativ zu der Anzahl Expander hohen Drehzahlniveaus einzeln und/oder gemeinsam lastabhängig angesteuert werden können, um der Anzahl Brennstoffzellen die jeweils erforderliche Luftzufuhr bereitzustellen, während der Abgasstrom von einer geringeren Anzahl Expander aufgenommen und im Wege der Rückgewinnung elektrischer Energie verwertet wird. Die Anzahl Expander kann wiederum jeweils im Vergleich größer dimensioniert werden, als wenn immer starr ein Expander einem Verdichter zugeordnet wäre. Durch diese Aufteilung wird eine deutlich verbesserte Skalierbarkeit der Brennstoffzellensystemarchitektur ermöglicht. Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, dass die Anzahl Expander unabhängig von der Anzahl Verdichter gewartet werden kann. Da es in der Praxis vorkommen kann und wird, dass ein Expander aufgrund des Abgasstroms stärker mit Verunreinigungen belastet wird als die Anzahl Verdichter, kann zum einen durch eine gezielte Anpassung ausschließlich der Anzahl Expander diesen Belastungen Rechnung getragen werden, und zum anderen reduziert die im Vergleich zu der Anzahl Verdichter geringere Anzahl an Expandern die Wartungskosten. In einer bevorzugten Weiterbildung ist (jeweils) einer Brennstoffzelle ein Expander zugeordnet, und mehrere Verdichter. Vorzugsweise sind jeweils mehrere Verdichter, vorzugsweise die der Brennstoffzelle jeweils zugeordneten Verdichter, fluidtechnisch parallel und/oder in Reihe zueinander angeordnet. Es können also mehrere separate Verdichter auch in einer Kombination aus Reihen- und Parallelschaltung angeordnet sein. In solchen Ausgestaltungen ist es zweckmäßig, die kathodenseitige Luftzufuhr stromaufwärts der Brennstoffzelle zusammenzuführen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind (jeweils) einem Expander (jeweils) mehrere Brennstoffzellen zugeordnet. Die Anzahl der Brennstoffzellen kann grundsätzlich gleich der Anzahl der Expander sein. Sie kann aber auch höher sein als die Anzahl der Expander. In einem solchen Anwendungsfall ist es zumeist zweckmäßig, den Abgasstrom auslassseitig, also stromabwärts, der Brennstoffzellen, und stromaufwärts der Anzahl Expander zusammenzuführen. Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, sind für eine vorteilhafte Systemarchitektur mehrere Permutationen möglich. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht beispielsweise ferner vor, dass jeweils einem Expander mehrere Brennstoffzellen zugeordnet sind, und jeder Brennstoffzelle wiederum ein Verdichter zugeordnet ist. Sofern im Zusammenhang mit der Erfindung von Verdichtern gesprochen wird, sind hierunter sowohl einstufige Verdichter als auch mehrstufige Verdichter zu verstehen. Ein mehrstufiger Verdichter ist im Rahmen der Erfindung als ein Verdichter zu verstehen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Verdichter des Brennstoffzellensystems jeweils als mehrstufige Verdichter ausgebildet, vorzugsweise als zweistufige Radialverdichter, insbesondere Turboverdichter. Weiter bevorzugt sind etwa Scrollkompressoren und Axialverdichter. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Verdichter des Brennstoffzellensystems jeweils als einstufige Verdichter ausgebildet. Die vorgenannten Verdichtertypen können auch als einstufige Verdichter ausgebildet sein. Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen werden, in dem Brennstoffzellensystem einen Mischbetrieb aus einstufigen Verdichtern und mehrstufigen Verdichtern zu implementieren. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Brennstoffzellensystems weist der Expander, beziehungsweise einer, mehrere oder sämtliche der Anzahl Expander, eine Turbine mit einem Eintrittsquerschnitt und einer variablen Turbinengeometrie auf, die dazu eingerichtet ist, den Eintrittsquerschnitt der Turbine zu verändern. Im Betrieb des Brennstoffzellensystems kann es lastabhängig erforderlich sein, die Arbeitspunkte der Anzahl Brennstoffzellen zu variieren. Da sich dann auch lastabhängig die Menge des kathodenseitig zugeführten Luftstroms ändert, variiert ebenso der Gesamt-Abgasstrom der Anzahl Brennstoffzellen. Die variable Turbinengeometrie ermöglicht es, den Expander lastabhängig als Funktion des von der Brennstoffzelle abgegebenen Abgasstroms, beziehungsweise abhängig von einem oder mehreren nachfolgend aufgeführten Betriebsparametern an einem optimalen Arbeitspunkt zu betreiben. Hierdurch kann der Wirkungsgrad des Expanders erhöht werden. Vorzugsweise ist die Turbinengeometrie mit einem Aktuator wirkverbunden, der zur Ansteuerung der Turbinengeometrie verwendet wird. Derart angesteuerte Turbinengeometrien sind allgemein bekannt. Der Aktuator kann als pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch angesteuerter Aktuator ausgebildet werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Brennstoffzellensystem eine Steuergeräteanordnung auf, die signalleitend mit dem Expander, beziehungsweise mit einem, mehrere oder sämtlichen der Anzahl Expander, verbunden und dazu eingerichtet ist, den Eintrittsquerschnitt des Expanders in Abhängigkeit eines oder mehrerer Betriebsparameter des Brennstoffzellensystems zu steuern. Die Steuergeräteanordnung kann vollständig aus dedizierten Steuergeräten aufgebaut sein, oder sie kann teilweise oder vollständig in andere, bereits im Fahrzeugsystem vorhandene Steuergeräte integriert sein, entweder hardwaretechnisch oder softwaretechnisch als entsprechendes Funktionsmodul. Beispielsweise kann die Steuergeräteanordnung partiell oder vollständig in die Brennstoffzellensteuerung, die Verdichtersteuerung, die Expandersteuerung, oder in die Steuerung eines DC/DC-Konverters für das Brennstoffzellensystem integriert sein. Der DC/DC-Konverter ist dazu eingerichtet, die von der Brennstoffzelle erzeugte Spannung an eine vorbestimmte Spannung für das Bordnetz des Nutzfahrzeugs anzupassen. Hintergrund ist, dass die Brennstoffzelle ohmsche Eigenschaften aufweist, d. h. bei Volllast die kleinste Spannung aufweist. Weil das Bordnetz aber eine weitgehend konstante Spannung verlangt, ist zwischen Bordnetz und Brennstoffzelle vorzugsweise ein DC/DC-Konverter geschaltet. Er sorgt dafür, dass die last-abhängige Spannung der Brennstoffzelle immer auf die Bordnetzspannung gewandelt wird. Viele Bauteile in einem DC/DC-Konverter und der Leistungselektronik eines Verdichters – etwa einem Inverter – und/oder eines Expanders sind gleich. Deshalb kann eine physikalische Integration Bauteilredundanzen reduzieren. Alternativ zu der Mehrgerätelösung, die vorstehend beschrieben ist, kann die Steuergeräteanordnung auch ein einzelnes Steuergerät zur Steuerung des Verdichters und des Expanders aufweisen. Wiederum kann die Steuergeräteanordnung in vorstehend beschriebener Art und Weise als dediziertes Steuergerät ausgebildet sein, oder in eines der Steuergeräte aus dem Nutzfahrzeugsystem hardwaremäßig oder softwaremäßig implementiert sein, siehe insoweit die obigen Ausführungen. Vorzugsweise weist die Steuergeräteanordnung die Brennstoffzellensteuerung auf und ist dazu eingerichtet, die variable Turbinengeometrie anzusteuern. Wenn beispielsweise das Brennstoffzellensystem eine Mehrzahl von Brennstoffzellen aufweist beispielhaft zwei Brennstoffzellen, und nur im Wechselbetrieb betrieben wird, also nur eine Brennstoffzelle betrieben wird, während die zweite Brennstoffzelle inaktiv ist, befindet sich das Brennstoffzellensystem insgesamt im Teillastbetrieb, im vorliegenden Beispiel 50% der Nennleistung. Die Steuergeräteanordnung ist dazu eingerichtet, in diesem Fall die Turbinengeometrie beziehungsweise den Expander oder die Anzahl Expander derart anzusteuern, dass die Leitschaufeln der variablen Turbinengeometrie in eine Teillastposition verfahren werden, wodurch sich die Position der Leitschaufeln ändert und der Anströmwinkel auf das Expanderrad des Expanders verändert wird. Durch Anpassung des Anströmwinkels abhängig vom Volumenstrom kann der Wirkungsgrad des Expanders auf diese Weise verbessert werden. Vorzugsweise erfolgt die Steuerung des Expanders mehrstufig oder stufenlos. Vorzugsweise ist eine minimale Laststellung der variablen Turbinengeometrie so gewählt, dass der Expander bei Betrieb nur eines einzigen Kompressors (dann vorzugsweise bei dessen bestem Wirkungsgrad) in einem hohen Wirkungsgrad betrieben wird. Ferner ist die Steuergeräteanordnung dazu ausgebildet, vorzugsweise eine maximale Laststeuerung der variablen Turbinengeometrie derart anzusteuern, dass der Expander auch in einem hohen Wirkungsgrad arbeitet, wenn sämtliche Verdichter der Anzahl Verdichter in ihrem jeweils optimalen Wirkungsgrad betrieben werden. Der Arbeitsbereich des Expanders ist dank der variablen Turbinengeometrie so einstellbar, dass der Expander sowohl bei Betrieb sämtlicher Verdichter aus der Anzahl Verdichter des Systems als auch bei Betrieb nur einer Auswahl, nämlich wenigstens einem Verdichter aus der Anzahl Verdichter mit hohem Wirkungsgrad betrieben werden kann, idealerweise im jeweils optimalen Wirkungsgrad. Dies ist in Vorversuchen abhängig von der Dimensionierung des Expanders und der Verdichter zu ermitteln. Die vorstehend bereits erwähnten Betriebsparameter stellen eine einfache Möglichkeit dar, den Expander lastabhängig anzusteuern. Die Steuergeräteanordnung ist in einer bevorzugten Ausführungsform dementsprechend dazu eingerichtet, für die Betriebsparameter repräsentative Daten von der Anzahl Verdichter und/oder der Anzahl Brennstoffzellen zu empfangen und ist hierzu jeweils mit den Verdichtern und/oder Brennstoffzellen signalleitend verbunden. Der, beziehungsweise die Betriebsparameter sind vorzugsweise ausgewählt aus Folgendem: Gesamt-Massenstrom der Anzahl Verdichter, Gesamtleistung der Anzahl Verdichter, Gesamtleistung der Anzahl Brennstoffzellen, Anzahl betriebener Verdichter, Anzahl betriebener Brennstoffzellen, oder einer Kombination mehrerer oder sämtlicher der vorstehenden Betriebsparameter. Der Massenstrom, der durch die Verdichter zur Verfügung gestellt wird, kann entweder sensorisch erfasst werden oder aus anderen Messgrößen abgeleitet werden, beispielsweise aus den Drehzahlen und Druckverhältnissen im Brennstoffzellensystem. Alternativ oder zusätzlich zum Massenstrom, der von den Verdichtern gefördert wird, könnte auch der auslassseitig von der Anzahl Brennstoffzellen abgegebene Abgasstrom messtechnisch erfasst und als Steuergröße beziehungswiese Betriebsparameter verwendet werden. Die Gesamtleistung der Anzahl Verdichter kann beispielsweise messtechnisch aus der Leistungselektronik der Verdichter ermittelt werden, wie auch die Gesamtleistung der Anzahl Brennstoffzellen in allgemein bekannter Art messtechnisch erfasst oder aus anderen Messgrößen abgeleitet ermittelt werden können, wie allgemein bekannt ist. In einer einfachen Variante der Betriebsparametersteuerung kann die Steuerung des Expanders auch rein anhand der Anzahl der betriebenen Verdichter vorgenommen werden und/oder anhand der Anzahl betriebener Brennstoffzellen. Die Erfindung ist vorstehend in einem ersten Aspekt unter Bezugnahme auf das Brennstoffzellensystem beschrieben worden. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems, insbesondere zum Betrieb eines Nutzfahrzeugs, wobei das Brennstoffzellensystem insbesondere nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ausgebildet ist. Die Erfindung löst die ihr zugrundeliegende, eingangs bezeichnete Aufgabe, indem sie ein Verfahren mit den folgenden Schritten vorschlägt: Erzeugen elektrischer Energie mittels Ansteuerns einer Anzahl Brennstoffzellen, Versorgen der Brennstoffzelle mit Luft mittels Ansteuerns einer Anzahl separater Verdichter, die fluidleitend einlassseitig mit der Anzahl Brennstoffzellen verbunden sind, und Rückgewinnen elektrischer Energie aus einem Abgasstrom der Brennstoffzelle mittels Ansteuerns einer Anzahl Expander, die fluidleitend auslassseitig mit der Anzahl Brennstoffzellen verbunden sind, und die mechanisch von den Verdichtern entkoppelt sind, wobei die Anzahl der Verdichter größer ist als die Anzahl der Expander. Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich dieselben Vorteile zunutze wie das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem. Die bevorzugten Ausführungsformen des Brennstoffzellensystems sind zugleich bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens und umgekehrt, weswegen zur Vermeidung von Wiederholungen ergänzend auch auf die obigen Ausführungen verwiesen wird. In einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens umfasst dieses den Schritt des Ansteuerns einer Untermenge aus der Anzahl Brennstoffzellen in Abhängigkeit einer erforderlichen Gesamtleistung der Anzahl Brennstoffzellen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren alternativ oder zusätzlich den Schritt des Ansteuerns einer Untermenge aus der Anzahl Verdichter in Abhängigkeit eines erforderlichen Gesamt-Massenstroms zur Luftversorgung der Anzahl Brennstoffzellen und/oder in Abhängigkeit einer Gesamtleistung der Anzahl Brennstoffzellen. Weiter vorzugsweise umfasst das Verfahren die Schritte des Empfangens von Daten von der Anzahl Verdichter und/oder der Anzahl Brennstoffzellen, welche für einen oder mehrere Betriebsparameter des Brennstoffzellensystems repräsentativ sind, und verändern eines Eintrittsquerschnitts der Anzahl Expander in Abhängigkeit eines oder mehrerer der Betriebsparameter. Der beziehungsweise die Betriebsparameter sind vorzugsweise wie vorstehend beschrieben bezüglich des Brennstoffzellensystems ausgewählt. Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt eine Steuergeräteanordnung für ein Brennstoffzellensystem, insbesondere für ein Brennstoffzellensystem nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen. Die Erfindung löst die ihr zugrundeliegende Aufgabe, indem die Steuergeräteanordnung dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen auszuführen. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Verwendung eines Brennstoffzellensystems, welches gemäß einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ausgebildet ist, zum Betrieb eines Nutzfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung des Brennstoffzellensystems nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen als stationäres Brennstoffzellensystem zur Stromversorgung, insbesondere Notstromversorgung, oder zur Einspeisung von elektrischer Leistung in ein Stromnetz. Insbesondere die Verwendung des Brennstoffzellensystems für stationäre Aufgaben ist aufgrund der guten Skalierbarkeit wirtschaftlich vielversprechend. Es können eine relativ große Anzahl, für sich genommen einfach konstruierter, beispielsweise einstufiger, Verdichter verwendet werden, die das Brennstoffzellensystem mit Luft versorgen, wobei das vom Brennstoffzellensystem erzeugte Abgas als Abgasstrom einer kleinen Anzahl, oder sogar nur einer, großen Abgasturbine als Expander zugeführt wird. Besonders in Ausführungsformen, bei denen ein stationäres Brennstoffzellensystem bei einem im Wesentlichen unveränderten Arbeitspunkt betrieben wird, kann der eine Expander sehr exakt nach der Anzahl der Verdichter auasgelegt werden. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Figuren näher beschrieben. Hierbei zeigen: Figuren 1a, 1b schematische Darstellungen eines Brennstoffzellensystems gemäß eines ersten Architekturprinzips, Figuren 2a, 2b schematische Darstellungen eines Brennstoffzellensystems gemäß einem zweiten bevorzugten Architekturprinzip, und Figur 3 eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems gemäß den Figuren 1a, 1b mit weiteren Details. Figur 1 zeigt ein Brennstoffzellensystem 1 gemäß einer ersten Architekturvariante. Das Brennstoffzellensystem 1 weist eine Anzahl m, in diesem Fall zwei, Verdichter 3.1, 3.2 auf. Die Verdichter 3.1, 3.2 sind einlassseitig fluidleitend mit einer Brennstoffzelle 5.1 verbunden und dazu eingerichtet, die Brennstoffzelle 5.1 mit Luft zu versorgen. Die Brennstoffzelle 5.1 ist dazu eingerichtet, elektrische Energie E_FC bei einer Leistung P_FC zu erzeugen. Sofern das Brennstoffzellensystem 1 das Brennstoffzellensystem eines Nutzfahrzeugs ist, ist die Brennstoffzelle 5.1 sinnvollerweise mit einer (nicht dargestellten) elektrischen Speichereinheit verbunden, um dem Bordnetz des Fahrzeuges die Leistung P_FC per Zwischenspeicherung zur Verfügung zu stellen. Auslassseitig ist die Brennstoffzelle 5.1 mit einer Anzahl n, im vorliegenden Fall einem einzelnen, Expander 7.1 fluidleitend verbunden, n ist also gleich 1. Die Anzahl n Expander ist also kleiner als die Anzahl m Verdichter. Der Expander 7.1 ist dazu eingerichtet, das von der Brennstoffzelle 5.1 zugeführte Abgas eines Abgasstroms A jedenfalls partiell in elektrische Rekuperationsenergie E_R bei einer Rekuperationsleistung P_R zu wandeln. Die Rekuperationsleistung P_R kann beispielsweise der Anzahl m Verdichter zugeführt werden, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet, oder ebenfalls dem (nicht dargestellten) Energiespeicher, dem das Brennstoffzellensystem 1 zugeordnet ist. Figur 1b zeigt eine skalierte Variante des Brennstoffzellensystems 1 aus Figur 1a. Das in Figur 1b dargestellte Brennstoffzellensystem 1‘ weist eine größere Anzahl m von Verdichtern auf, nämlich die Verdichter 3.1, 3.2, 3.3 usw. bis hin zu 3.m. Die durch die Anzahl m der Verdichter 3.1 bis 3.m hindurch geförderte Luft wird gesammelt und eine Anzahl o Brennstoffzellen, im vorliegenden Fall mit o=1 einer einzelnen Brennstoffzelle 5.1, zugeführt. Die Brennstoffzelle 5.1 erzeugt wie in Figur 1a wiederum eine elektrische Energie E_FC bei einer Leistung P_FC und stellt einen Abgasstrom A auslassseitig einer Anzahl n<m Expandern 7.1... 7.n zur Verfügung. Die räumliche Anordnung der Verdichter kann situativ in weiten Grenzen variiert werden, und der Expander 7.1 bzw. die Anzahl n Expandern 7.1...7.n kann an die Größe des Abgasstroms A völlig unabhängig von der Anordnung der Verdichter 3.1...3.m. angepasst werden. Die Ausführungsbeispiele der im Folgenden beschriebenen Figuren 2a, 2b haben mit den Ausführungsbeispielen der Figuren 1a und 1b gemein, dass jeweils ein Brennstoffzellensystem 1‘‘, 1‘‘‘ gezeigt wird, bei welchem eine Anzahl m von Verdichtern 3.1...3.m größer ist als die im Brennstoffzellensystem 1‘‘, 1‘‘‘ jeweils vorgehaltene Anzahl n Expander 7.1... 7.n. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figuren 1a, 1b ist in den Figuren 2a, 2b jedem Verdichter 3.1...3.m eine Brennstoffzelle 5.1...5.o zugeordnet, m ist also gleich o, und die von den Brennstoffzellen jeweils auslassseitig abgegebenen Abgasströme A₁... A_o werden zu einem Gesamtabgasstrom AG zusammengeführt und dann der Anzahl n Verdichter 7.1...7.n zugeführt. Auch hier gilt hinsichtlich der Skalierung im Wesentlichen dasselbe wie für die Ausführungsbeispiele der Figuren 1a, 1b. Die Anordnung der Brennstoffzellen 5.1...5.o und der Verdichter 3.1...3.m kann situativ frei variiert werden, und die Dimensionierung des Expanders losgelöst von den Verdichtern und deren Anordnung optimal getroffen werden. Die Brennstoffzellen 5.1…5.o stellen jeweils eine Leistung P_FC1... P_FC1 zur Verfügung, die summarisch als Gesamtbrennstoffzellenleistung PG verstanden werden soll. Die Anzahl o der Brennstoffzellen kann allerdings auch abweichend von der Anzahl m Verdichter und abweichend von der Anzahl n der Expander sein. Es ist lediglich zu beachten, dass die Zuleitungen zwischen den Verdichtern 3.1... 3.m und den Brennstoffzellen 5.1...5.o (vgl. Figur 3) einerseits sowie zwischen den Brennstoffzellen 5.1...5.o und den Expandern 7.1...7.n andererseits durch entsprechende Verbinder und Verteilerleitungen sichergestellt werden. In den Figuren 2a und 2b sind die Verdichter 3.n lediglich schematisch dargestellt. Es können jeweils mehrere separate Verdichter in einem „Strang“ in Reihe geschaltet sein, wobei mehrere Stränge parallel geschaltet sind. Ausgehend von der schematischen Darstellung der Figuren 1a bis 2b, die in erster Linie auf den Skalierungseffekt abstellen, ist in Figur 3 eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung gezeigt, bei der ebenfalls, wie in den vorigen Ausführungsbeispielen der Figuren 1a bis 2b die konkrete Anzahl m der Verdichter 3.1...3.m, und Anzahl n der Expander 7.1...7.n wie auch die Anzahl o der Brennstoffzellen 5.1...5.o erfindungsgemäß eine andere sein kann als hier konkret gezeigt. Es gilt jeweils m>n, sowie vorzugsweise m≥o und o≥n. Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, die Anzahl n der Expander kleiner oder gleich der Anzahl o der Brennstoffzellen zu wählen, weil dann nach dem Durchlaufen der Brennstoffzellen keine Aufteilung des Abgasstroms vorgenommen werden muss. Möglich wäre technisch aber auch eine zahlenmäßige Aufteilung m> n > o. Das in Figur 3 gezeigte Brennstoffzellensystem 1‘‘‘‘ weist mit m=2 einen ersten Verdichter 3.1 auf, der einen Luftstrom L1 fördert und verdichtet. Das Brennstoffzellensystem 1‘‘‘‘ weist ferner einen zweiten Verdichter 3.2 auf, der dazu eingerichtet ist, einen zweiten Luftstrom L₂ zu fördern und zu verdichten. Wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen sind die Verdichter 3.1, 3.2 fluidleitend mit einer Anzahl o Brennstoffzellen, im vorliegenden Fall wg o=1 einer einzelnen Brennstoffzelle 5.1, verbunden und leiten einem Einlass 20 der Brennstoffzelle 5.1 einen Gesamtluftstrom L_G = L₁ + L₂ zu. Stromabwärts der Brennstoffzelle 5.1 ist eine Anzahl n Expander, nämlich ein Expander 7.1, angeordnet, wobei der Expander 7.1 dazu eingerichtet ist, den von einem Auslass 21 der Brennstoffzelle 5.1 über eine entsprechende Leitung 23 zugeleiteten Abgasstrom A aufzunehmen und hieraus elektrische Energie E_R bei einer Rekuperationsleistung P_R rückzugewinnen. Die Verdichter 3.1, 3.2 sind jeweils als zweistufige Verdichter ausgebildet und weisen eine erste Verdichterstufe 9 sowie eine dazu in Reihe geschaltete zweite Verdichterstufe 11 auf. Die beiden Verdichterstufen 9, 11 sind miteinander gekoppelt und werden von einer elektrischen Maschine 13, die als Elektromotor arbeitet, angetrieben. Die Luft wird von der ersten Verdichterstufe 9 mittels einer Zwischenleitung 15 zur zweiten Verdichterstufe 11 geleitet. Nach Durchlaufen der Verdichter 3.1, 3.2 wird die verdichtete Luft L₁, L₂ mittels entsprechender Leitungen 17 zu einem Gesamtluftstrom L_G zusammengeführt und dem Einlass 20 der Brennstoffzelle 5.1 zugeleitet. Um einen ungewollten Rückfluss in Richtung der Verdichterstufen zu vermeiden, sind in den Leitungen 17 jeweils Rückschlagelemente 19 angeordnet. Der Expander 7.1 weist eine Turbine 25 auf, welche eine variable Turbinengeometrie 27 aufweist. Die Turbinengeometrie 27 ist signalleitend mit einem Aktuator 30 verbunden, der beispielsweise als Hydraulikaktuator oder elektrischer oder pneumatischer Aktuator oder Mischaktuator ausgebildet sein kann und dazu eingerichtet ist, die Turbinengeometrie 27, beispielsweise deren (nicht dargestellte) Leitschaufeln zu bewegen. Durch die Ansteuerung der Turbinengeometrie 27 mittels des Aktuators 30 wird der Eintrittsquerschnitt Q_E des Expanders 7.1 verändert. Die Turbine 25 des Expanders 7.1 ist mit einer elektrischen Maschine 28 wirkverbunden, die als Generator arbeitet und dazu eingerichtet ist, elektrische Rekuperationsenergie E_R bei einer Rekuperationsleistung P_R bereitzustellen, wie im Prinzip in den vorhergehenden Figuren 1a bis 2b bereits gezeigt wurde. Das Brennstoffzellensystem 1‘‘‘‘ weist ferner eine Steuergeräteanordnung 29 auf, die einen (nicht näher dargestellten) Datenspeicher und einen (nicht näher dargestellten) Prozessor aufweist und dazu eingerichtet ist, den Aktuator 30 anhand eines oder mehrerer Betriebsparameter B_P zu steuern. Die Steuergeräteanordnung 29 ist dazu eingerichtet, den Eintrittsquerschnitt Q_E der Turbine 25 in Abhängigkeit eines oder mehrerer Betriebsparameter B_P des Brennstoffzellensystems 1‘‘‘‘ zu steuern. Sie kann dies tun, indem sie den Aktuator 30 ansteuert, der die variable Turbinengeometrie 27 betätigt. Als Betriebsparameter B_P können beispielsweise dienen: Ein Massenstromendpunkt ṁ₁ des ersten Verdichters 3.1, ein Massenstrom ṁ ₂ des zweiten Verdichters 3.2, eine Leistung P₁ des ersten Verdichters 3.1, eine Leistung P₂ des zweiten Verdichters, und/oder ein Gesamtmassenstrom ṁ_G = ṁ1 + ṁ2 der Anzahl m Verdichtersystem, und/oder einer Gesamtleistung P_Gm der Anzahl m Verdichter. Als Betriebsparameter B_P kommen ferner Kennzahlen des Brennstoffzellensystems in Betracht, wie etwa die (Gesamt-) Leistung P_Go = P_FC1 + P_FC2 bzw. P_FCo der Anzahl Brennstoffzellen 5.1 … 5.o, und/oder eine Untermenge der Anzahl Brennstoffzellen 5.1 … 5.o innerhalb des Brennstoffzellensystems 1‘‘‘‘. Die Steuergeräteanordnung 29 ist in Fig.3 als dediziertes Gerät abgebildet. Sie kann aber auch genau so gut in eines der anderen abgebildeten Bauteile integriert sein, vorzugsweise etwa in die Brennstoffzelle 5.1. Die Steuergeräteanordnung 29 kann hardwaremäßig und/oder softwaremäßig in die Brennstoffzellensteuerung der Brennstoffzelle 5.1 integriert sein. Die Steuergeräteanordnung 29 ist dazu programmiert, das erfindungsgemäße Verfahren auszuüben. Im erfindungsgemäßen Verfahren, also im Betrieb des Brennstoffzellensystems 1‘‘‘‘, wird elektrische Energie E_FC mittels Ansteuerns einer Anzahl o Brennstoffzellen 5.1…5.o erzeugt. Hierzu wird die Anzahl o Brennstoffzellen 5.1 … 5.o mit Luft L mittels Ansteuerns einer Anzahl m separater Verdichter 3.1, 3.2 … 3.n versorgt, die fluidleitend mit einem Einlass 20 der Anzahl o Brennstoffzellen 5.1 … 5.o verbunden sind, und es wird elektrische Energie E_R aus einem Abgasstrom A der Anzahl Brennstoffzellen 5.1 … 5.o rückgewonnen, mittels Ansteuerns der Anzahl n Expander 7.1 … 7.n, die fluidleitend mit dem Auslass 21 der Brennstoffzellen 5.1 … 5.o verbunden sind, und die mechanisch von den Verdichtern 3.1., 3.2, … 3.n entkoppelt sind. Die Anzahl m der Verdichter ist dabei größer als die Anzahl n der Expander. Die Turbinengeometrie/en 27 der Anzahl n Expander 7.1. … 7.n wird/werden vorzugsweise lastabhängig anhand der Betriebsparameter B_P wie oben beschrieben angesteuert. Wird beispielsweise lediglich eine Untermenge aus der Anzahl o Brennstoffzellen 5.1 … 5.o in Abhängigkeit einer erforderlichen Gesamtleistung P_FC der Anzahl o Brennstoffzellen 5.1 … 5.o angesteuert, muss auch nur eine geringere Anzahl, also eine Untermenge aus der Anzahl m Verdichter 3.1., 3.2 … 3.n in Abhängigkeit eines dafür erforderlichen Gesamtmassenstroms M._G zur Luftversorgung der Anzahl o Brennstoffzellen 5.1. … 5.o und/oder in Abhängigkeit jener Gesamtleistung P_FC der Anzahl o Brennstoffzellen 5.1 … 5.o angesteuert werden. Die Steuergeräteanordnung 29 empfängt vorzugsweise von den Verdichtern 3.1, 3.2. … 3.n insbesondere von einer (nicht gezeigten) Leistungselektronik der Verdichter, und/oder den Brennstoffzellen 5.1. … 5.o, insbesondere von deren Brennstoffzellensteuerung, Daten, die für ein oder mehrere der Betriebsparameter B_P des Brennstoffzellensystems 1‘‘‘‘ repräsentativ sind, und verändert den Eintrittsquerschnitt Q_E der Anzahl Expander 7.1. … 7.n in Abhängigkeit eines oder mehrerer jener Betriebsparameter B_P. Alternativ oder zusätzlich könnte auch unmittelbar ein Massenstrom des Abgasstroms ermittelt und dafür repräsentative Daten als Betriebsparameter B_P an die Steuergeräteanordnung 29 übermittelt werden, die diese zur Regelung des Eintrittsquerschnitts Q_E der Turbine 25 verwendet. In Fig.3 ist lediglich eine einzige Brennstoffzelle 5.1 bildlich gezeigt. Es soll aber verstanden werden, dass auch das System der Fig.3 skalierbar ist auf die Verwendung mehrerer Brennstoffzellen 5.1 … 5.o. Genau so sind exemplarisch lediglich zwei Verdichter 3.1, 3.2 bildlich dargestellt, wobei verstanden werden soll, dass das System der Fig.3 auch auf eine größere Anzahl 3.n von Verdichtern skalierbar ist. Ferner ist lediglich ein Expander 7.1 bildlich dargestellt, wobei verstanden werden soll, dass auch diesbezüglich das Brennstoffzellensystem 1‘‘‘‘ gemäß Fig.3 für eine Verwendung mehrerer Expander 7.1 … 7.n, bis zu einer Anzahl n<m skalierbar ist. Die Wirkungsgradanpassung für die Anzahl n der Expander erfolgt vorzugsweise derart, dass der Abgasstrom A, welcher der Anzahl n Expander zugeführt wird, von der Anzahl n Expander jeweils bei optimalem Wirkungsgrad verarbeitet werden kann. Der Betrieb der Verdichter 3.1 … 3.n kann hiervon unabhängig so gestaltet werden, dass auch diese jeweils in einem für sie optimalen Wirkungsgrad betrieben werden, mit Blick auf die für die Anzahl o der Brennstoffzellen 5.1 … 5.o erforderliche Luftzufuhr.

Bezugszeichen (Teil der Beschreibung) 1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘, 1‘‘‘‘ Brennstoffzellensystem 3.1, 3.2…3.n Verdichter 5.1...5.o Brennstoffzelle 7.1, 7.2...7.n Expander 9 erste Verdichterstufe 11 zweite Verdichterstufe 13 elektrische Maschine 15 Zwischenleitung 17 Leitung 19 Rückschlagelement 20 Einlass, Brennstoffzelle 21 Auslass, Brennstoffzelle 23 Leitung 25 Turbine 27 Turbinengeometrie 28 elektrische Maschine 29 Steuergeräteanordnung 30 Aktuator A, A₁ …A_o Abgasstrom AG Gesamtabgasstrom B_P Betriebsparameter E_FC Energie, Brennstoffzelle E_R Rekuperationsenergie, L₁, L₂, ... Luftstrom LG Gesamtluftstrom ṁ, ṁ₁, ṁ_{2 …} ṁ_m Massenstrom ṁ_G Gesamtmassenstrom P₁, P₂, … P_m Leistung Verdichter P_FC, P_FC1 … P_FCo Leistung, Brennstoffzelle P_Gm Gesamtleistung Verdichter P_Go Gesamtleistung, Brennstoffzellen P_R Rekuperationsleistung Q_E Eintrittsquerschnitt

Claims

Patentansprüche 1. Brennstoffzellensystem (1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘, 1‘‘‘‘), insbesondere für ein Nutzfahrzeug, mit einer Anzahl (o) Brennstoffzellen (5.o), einer Anzahl (m) separater Verdichter (3.m), die zur Luftversorgung fluidleitend einlassseitig mit der Anzahl (o) Brennstoffzellen (5.o) verbunden sind, und einer Anzahl (n) Expander (3.n), die fluidleitend auslassseitig mit der Anzahl (o) Brennstoffzellen (5.o) verbunden sind, und die mechanisch von den Verdichtern (3.m) entkoppelt sind, zur Rückgewinnung elektrischer Energie (E_R) aus einem Abgasstrom (A) der Anzahl (o) Brennstoffzellen (5.o), dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl (m) der Verdichter (3.m) größer ist als die Anzahl (n) der Expander (7.n). 2. Brennstoffzellensystem (1, 1‘,1‘‘‘‘) nach Anspruch 1, wobei einer Brennstoffzelle (5.o) ein Expander (7.n) und mehrere Verdichter (3.m) zugeordnet sind. 3. Brennstoffzellensystem (1, 1‘, 1‘‘‘‘) nach Anspruch 2, wobei jeweils mehrere Verdichter (3.m), vorzugsweise die der Brennstoffzelle (5.o) zugeordneten Verdichter (3.m), fluidtechnisch parallel und/oder in Reihe zueinander angeordnet sind. 4. Brennstoffzellensystem (1‘‘, 1‘‘‘) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei einem Expander (7.n) mehrere Brennstoffzellen (5.o) zugeordnet sind. 5. Brennstoffzellensystem (1‘‘, 1‘‘‘) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei einem Expander (7.n) mehrere Brennstoffzellen (5.o) zugeordnet sind, und jeder Brennstoffzelle (5.o) ein Verdichter (3.m) zugeordnet ist. 6. Brennstoffzellensystem (1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘, 1‘‘‘‘) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Verdichter (3.m) jeweils als mehrstufige Verdichter (3.m) ausgebildet sind, vorzugsweise als zweistufige Radial-, Axial-, oder Scrollverdichter. 7. Brennstoffzellensystem (1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Verdichter (3.m) jeweils als einstufige Verdichter (3.m) ausgebildet sind. 8. Brennstoffzellensystem (1‘‘‘‘) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Expander (7.n) eine Turbine (25) mit einem Eintrittsquerschnitt (Q_E) und einer variablen Turbinengeometrie (27) aufweist, die dazu eingerichtet ist, den Eintrittsquerschnitt (Q_E) der Turbine (25) zu verändern. 9. Brennstoffzellensystem (1‘‘‘‘) nach Anspruch 8, mit einer Steuergeräteanordnung (29), die signalleitend mit dem Expander (7.n) verbunden und dazu eingerichtet ist, den Eintrittsquerschnitt (Q_E) des Expanders in Abhängigkeit eines oder mehrerer Betriebsparameter (B_P) des Brennstoffzellensystems (1‘‘‘‘) zu steuern. 10. Brennstoffzellensystem (1‘‘‘‘) nach Anspruch 9, wobei die Steuergeräteanordnung (29) dazu eingerichtet ist, für die Betriebsparameter (B_P) repräsentative Daten von der Anzahl Verdichter (3.m) und/oder der Anzahl (o) Brennstoffzellen (5.o) zu empfangen und hierzu mit jenen signalleitend verbunden ist. 11. Brennstoffzellensystem (1‘‘‘‘) nach Anspruch 10, wobei der bzw. die Betriebsparameter (B_P) auswählt sind aus: - Gesamt-Massenstrom (ṁ_G) der Anzahl Verdichter (3.m), - Gesamtleistung (P_G) der Anzahl Verdichter (3.m), - Gesamtleistung der Anzahl Brennstoffzellen (5.o), - Anzahl betriebener Verdichter (3.m), - Anzahl betriebener Brennstoffzellen (5.o), - oder einer Kombination mehrerer oder sämtlicher der obigen Betriebsparameter (B_P). 12. Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems (1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘, 1‘‘‘‘), insbesondere eines Nutzfahrzeuges, weiter insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: - Erzeugen elektrischer Energie ( E_FC) mittels Ansteuerns einer Anzahl Brennstoffzellen (5.o), - Versorgen der Brennstoffzelle (5.o) mit Luft (L) mittels Ansteuerns einer Anzahl separater Verdichter (3.m), die fluidleitend einlassseitig mit der Anzahl Brennstoffzellen (5.o) verbunden sind, und - Rückgewinnen elektrischer Energie (E_R) aus einem Abgasstrom (A) der Brennstoffzelle (5.o) mittels Ansteuerns einer Anzahl (n) Expander (7.n), die fluidleitend auslassseitig mit der Anzahl (o) Brennstoffzellen (5.o) verbunden sind, und die mechanisch von den Verdichtern (3.m) entkoppelt sind, wobei die Anzahl (m) der Verdichter (3.m) größer ist als die Anzahl (n) der Expander (7.n). 13. Verfahren nach Anspruch 12, umfassend den Schritt: - Ansteuern einer Untermenge aus der Anzahl (o) Brennstoffzellen (5.o) in Abhängigkeit einer erforderlichen Gesamtleistung (P_Go) der Anzahl (o) Brennstoffzellen (5.o). 14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, umfassend den Schritt: - Ansteuern einer Untermenge aus der Anzahl Verdichter (3.m) in Abhängigkeit eines erforderlichen Gesamt-Massenstroms ( ṁ_G) zur Luftversorgung der Anzahl Brennstoffzellen (5.o) und/oder in Abhängigkeit einer Gesamtleistung (P_Go) der Anzahl (o) Brennstoffzellen (5.o). 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, umfassend die Schritte: - Empfangen von Daten von der Anzahl (m) Verdichter (3.m) und/oder der Anzahl (o) Brennstoffzellen (5.o), welche für einen oder mehrere Betriebsparameter (B_P) des Brennstoffzellensystems (1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘, 1‘‘‘‘) repräsentativ sind, und - Verändern eines Eintrittsquerschnitts (Q_E) der Anzahl (n) Expander (7.n) in Abhängigkeit eines, mehrerer oder sämtilcher der Betriebsparameter (B_P). 16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der bzw. die Betriebsparameter (B_P) auswählt sind aus: - Gesamt-Massenstrom (ṁ_G) der Anzahl Verdichter (3.m), - Gesamtleistung (P_Gm) der Anzahl Verdichter (3.m), - Gesamtleistung der Anzahl Brennstoffzellen (5.o), - Untermenge angesteuerter Verdichter (3.m) aus der Anzahl Verdichter (3.m), - Untermenge angesteuerter Brennstoffzellen (5.o) aus der Anzahl Brennstoffzellen (5.o), oder einer Kombination mehrerer oder sämtlicher der obigen Betriebsparameter ( B_P). 17. Steuergeräteanordnung (29) für ein Brennstoffzellensystem (1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘, 1‘‘‘‘), insbesondere ein Brennstoffzellensystem (1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘, 1‘‘‘‘) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergeräteanordnung (29) dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16 auszuführen.