JP2013504988A - 燃料電池システムのコールドスタート方法及び自動車の燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【選択図】図3
Description
電池システムの補助ドライブとして形成されている。すでに説明したように、トラクションモータは通常、補助ドライブと比較して、燃料電池スタックの出力の大部分を損失出力に変換することができる。しかし、燃料電池車両においては、通常、補助ドライブの数が、取り付けられているトラクションモータの数を上回っている。従って、追加的に、補助ドライブにおいても出力を損失出力に変換することができる場合は、同様に有利である。
1.HVバッテリ4:
HVバッテリ4は、低温において僅かな出力しか受電することができないため、短時間後に受電回路として使用することはできない。
2.燃料電池システムの複数の補助ドライブ8(例:エアコンプレッサ及び再循環ブロワの駆動モータ):
燃料電池システムの補助ドライブ8を受電回路として使用することは無制限ではなく、車 両の作動状態の現在の必要性に左右される。
3.HV補助ヒータ:
HV補助ヒータは、多量の出力を受電することもできないし、無制限に使用することもできない。
4.例えば車室エアヒータなどの電気補機を備える電気12ボルトバッテリ回路:
バッテリ回路の受電は、バッテリ回路に割り当てられている補機の出力要求又はバッテリ回路に割り当てられている低電圧バッテリの充電状態に左右される。バッテリ回路の電気補機の1つは、フロントウインドウの凍結防止を確保する電気車室エアヒータなどである。電気車室エアヒータは、受電回路として使用することもできる。しかし、これは、当然のことながら、運転者によって適当な時期にオフにされる。
2 中間回路
3 第1のDC/DCコンバータ
4 エネルギーアキュムレータ
5 駆動モータユニット
6 電気トラクションモータ
7 低電圧DC/DCコンバータ
8 補助ドライブ
9 第2のDC/DCコンバータ
10 損失出力機能がアクティブにできる
11 損失出力が非アクティブ
Claims (15)
- 特に凍結点を下回る温度における自動車の燃料電池システムのコールドスタート方法であって、
少なくとも1つの補機によって燃料電池スタック(1)に負荷をかける加熱段階と、
少なくとも1つの影響因子に応じて走行許可信号を与える暖機段階を含む方法において、
前記加熱段階及び/又は前記暖機段階における前記燃料電池システムの出力の特定量を受電手段によって受け取り、
受電された出力量を、電気モータ(6、8)の少なくとも1つの通電コイルへの適切な電流の印加によって損失出力に変換する、段階を有することを特徴とする方法。 - 前記受電手段が整流器であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記暖機段階での走行許可信号が、前記燃料電池システムの使用可能な出力に応じて、又は前記燃料電池スタック(1)とエネルギーアキュムレータ(4)とから入手可能な全出力に応じて与えられることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記暖機段階における前記走行許可信号が、前記燃料電池システムの出力の50%未満が使用可能である場合に与えられ、特に好ましくは出力の20%が使用可能である場合に与えられるか、又は前記暖機段階の前記走行許可信号が、前記燃料電池スタック(1)と前記エネルギーアキュムレータ(4)との全出力の50%未満が使用可能である場合に与えられ、特に好ましくは全出力の20%が使用可能である場合に与えられることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- コールドスタート後に、前記燃料電池システムの冷却回路内の温度が引き上げられる、及び/又は前記燃料電池スタック(1)の供給ガスの入力湿度が下げられることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記燃料電池スタック(1)及び/又は前記エネルギーアキュムレータ(4)が、前記加熱段階及び/又は前記暖機段階の間、その受電に関して可変的な少なくとも1つの補機によって定期的に負荷をかけられるため、前記燃料電池スタック(1)及び/又は前記エネルギーアキュムレータ(4)は、第2の時間間隔におけるよりも第1の時間間隔においてより大きな出力を発生することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記燃料電池スタック(1)及び/又は前記エネルギーアキュムレータ(4)が、第2の時間間隔において0kWの出力を発生することを特徴とする、請求項6に記載の方法。
- 前記燃料電池スタック(1)と前記エネルギーアキュムレータ(4)とが、その受電に関して可変的な少なくとも1つの補機によって定期的に負荷をかけられるため、前記燃料電池スタック(1)は、第2の時間間隔におけるよりも第1の時間間隔においてより大きな出力を発生し、前記エネルギーアキュムレータ(4)は、第2の時間間隔におけるよりも第1の時間間隔においてより低い出力を発生することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記燃料電池スタック(1)が、第2の時間間隔において0kWの出力を発生し、前記エネルギーアキュムレータ(4)が、第1の時間間隔において0kWの出力を発生することを特徴とする、請求項8に記載の方法。
- 燃料電池システムが、少なくとも1つの燃料電池スタック(1)を有し、該燃料電池スタックは、中間回路(2)のために直流電流を提供するため、前記中間回路(2)と導電性に接続可能であり、前記中間回路(2)は、整流器によって電気モータ(6)と導電性に接続可能であり、前記中間回路(2)は、エネルギーアキュムレータ(4)と導電性に接続可能であることを特徴とする自動車の前記燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムの特定の出力量を受電し、前記受電された出力量を、前記電気モータ(6)の少なくとも1つの通電コイルに適切な電流を印加することにより損失出力に変換する前記整流器を制御するための制御装置が設けられていることを特徴とする、車両の燃料電池システム。 - 前記電気モータ(6)が、トラクションモータであることを特徴とする、請求項10に記載の燃料電池システム。
- 前記中間回路(2)が、少なくとももう1つの整流器によって少なくとももう1つの電気モータ(8)と導電性に接続可能であり、前記燃料電池システムのさらなる出力量を受電し、前記受電されたさらなる出力量を、少なくとももう1つの前記電気モータ(8)の少なくとも1つの通電コイルに適切な電流を印加することにより損失出力に変換する少なくとももう1つの前記整流器を制御するために、前記制御装置及び/又はもう1つの制御装置が設けられていることを特徴とする、請求項10又は11に記載の燃料電池システム。
- 第1のDC/DCコンバータ(3)が、エネルギーアキュムレータ(4)と中間回路(2)との間に配置されていることを特徴とする、請求項10〜12のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
- 前記第1のDC/DCコンバータ(3)が、双方向に作動可能なバック/ブースト複合コンバータとして形成されており、該コンバータが、加熱段階及び/又は暖機段階の間、できる限り低い中間回路電圧、特に200ボルトより低い電圧に調整するために設けられていることを特徴とする、請求項10〜13のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
- 前記燃料電池スタック(1)と前記中間回路(2)との間に、特にブーストコンバータ又はバック/ブースト複合コンバータとして形成されている第2のDC/DCコンバータ(9)が配置されており、該コンバータが、加熱段階及び/又は暖機段階の間、できる限り低い燃料電池スタック電圧、特に75ボルトより低い電圧に調整するために設けられていることを特徴とする、請求項10〜13のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
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