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Dokumentenidentifikation DE102007005359B4 28.04.2011
Titel Fahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem, ein Brennstoffzellensystem und eine Sicherheitseinrichtung umfassende Anordnung und Verfahren zum Betreiben des Brennstoffzellensystems
Anmelder Webasto AG, 82131 Gauting, DE
Erfinder Pfalzgraf, Manfred, 82211 Herrsching, DE
Vertreter Schumacher & Willsau Patentanwaltsgesellschaft mbH, 80335 München
DE-Anmeldedatum 02.02.2007
DE-Aktenzeichen 102007005359
Offenlegungstag 07.08.2008
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 28.04.2011
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.04.2011
IPC-Hauptklasse H01M 8/00  (2006.01)  A,  F,  I,  20070202,  B,  H,  DE
IPC-Nebenklasse H01M 8/04  (2006.01)  A,  L,  I,  20070202,  B,  H,  DE
B60L 3/04  (2006.01)  A,  L,  I,  20070202,  B,  H,  DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem sowie ein Brennstoffzellensystem.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betreiben und/oder Abschalten eines Brennstoffzellensystems eines Fahrzeugs.

Moderne Fahrzeuge, insbesondere Nutz- oder Kraftfahrzeuge, werden häufig mit Brennstoffzellensystemen ausgestattet. Dabei werden mehrere Konzepte zur Verwendung des Brennstoffzellensystems im Fahrzeug verfolgt. Beispielsweise können Brennstoffzellensysteme zum ausschließlichen Antrieb des Fahrzeugs, wie zum Antrieb eines elektrischen Antriebsmotors, verwendet werden. Ebenso kann vorgesehen sein, Brennstoffzellensysteme zum Antrieb eines einen Verbrennungsmotor unterstützenden, elektrischen Motors einzusetzen, wie dies in Verbindung mit Hybridantrieben bei Fahrzeugen allgemein bekannt ist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, in Fahrzeugen Brennstoffzellensysteme einzusetzen, die ausschließlich dazu vorgesehen sind, eine Standklimaanlage, beispielsweise einen elektrischen Kompressor der Standklimaanlage, anzutreiben.

Das Dokument DE 10 2004 060 796 A1 beschreibt ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine. Eine Tankdeckelklappe des Fahrzeugs lässt sich nur bei abgeschalteter Brennkraftmaschine öffnen.

Das Dokument EP 1 350 021 B1 beschreibt ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und einem Hilfsaggregat wie einer Brennstoffzelle. Ferner ist ein Energieumwandler vorgesehen, der abgeschaltet wird, sobald ein Vorrat an Betriebsstoff für das Hilfsaggregat eine Mindestmenge unterschreitet.

Das Dokument US 2005/0092388 A1 beschreibt ein Betankungssystem für ein Fahrzeug. Es ist ein Immobilisierungs-Untersystem vorgesehen, welches sicherstellt, dass sich das Fahrzeug während eines Betankens nicht bewegen kann.

Das Dokument US 2003/0134167 A1 sieht vor, dass bei einem Fahrzeug ein Tankdeckel bei aktivem Brennstoffzellensystem nicht geöffnet werden kann.

Bei allen vorgenannten Konzepten ist es erforderlich, das Brennstoffzellensystem bei dessen Inbetriebnahme zunächst aufzuheizen. Üblicherweise umfassen Brennstoffzellensysteme zumindest einen Reformer, eine Brennstoffzelle beziehungsweise einen Brennstoffzellenstapel und einen Nachbrenner In diesem Fall wird häufig der Reformer des Brennstoffzellensystems zunächst wie ein Brenner betrieben, um unter anderem auch die Brennstoffzelle oder den Brennstoffzellenstapel auf dessen Betriebstemperatur zu erwärmen beziehungsweise aufzuheizen. Sobald der Reformer, der Brennstoffzellenstapel und sonstige Komponenten des Brennstoffzellensystems hinreichend aufgeheizt sind, wird der Reformer vom Brennbetrieb in den bekannten Reformierungsbetrieb umgeschaltet und die Brennstoffzelle beziehungsweise der Brennstoffzellenstapel kann effizient zur Erzeugung elektrischer Energie betrieben werden. In diesem Zusammenhang sollte auch der Nachbrenner des Brennstoffzellensystems möglichst schnell auf eine entsprechende Temperatur gebracht werden, um eine weitestgehend vollständige Verbrennung von von dem Brennstoffzellenstapel stammenden Abgasen durchführen zu können. Um den Betrieb des Brennstoffzellensystems möglichst effizient nutzen zu können, sollten sowohl die Anzahl als auch die Zeitdauer der Aufheiz- beziehungsweise Aufwärmphasen des Brennstoffzellensystems so weit wie möglich reduziert werden. Beispielsweise kann eine unnötige Abschaltung des Brennstoffzellensystems zu dessen Abkühlung führen, wodurch erneut eine Aufwärmphase erforderlich wird, bevor das Brennstoffzellensystem effizient in Betrieb genommen werden kann. Dadurch verzögert sich die Inbetriebnahme des Brennstoffzellensystems und zusätzlich für den Brennerbetrieb des Reformers erforderlicher Brennstoff muss zur Verfügung gestellt werden. Es existieren daher Konzepte, die einen kontinuierlichen Betrieb des Brennstoffzellensystems vorschlagen, auch wenn dieses eigentlich nicht zur Erzeugung elektrischer Energie oder zu Heizzwecken benötigt wird.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die gattungsgemäßen Fahrzeuge und die gattungsgemäßen Verfahren derart weiterzubilden, dass ein unnötiges Abschalten des Brennstoffzellensystems zumindest teilweise unterbunden wird und eine Abschaltung nur dann erfolgt, wenn dies zwingend erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass eine Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 vorgesehen ist. Die Sicherheitseinrichtung ist geeignet, das Brennstoffzellensystem bei Öffnen eines Tankdeckels des Fahrzeugs zumindest teilweise abzuschalten. Es kann vorgesehen sein, eine Betankung des Fahrzeugs unter Aufrechterhaltung eines Betriebs des Brennstoffzellensystems zunächst zu verhindern. So kann beispielsweise im Zusammenhang mit Brennstoffzellensystemen in Fahrzeugen gesetzlich vorgeschrieben werden, gewisse Sicherheitsmaßnahmen bei der Betankung des Fahrzeugs zu treffen, worunter auch die Abschaltung des Brennstoffzellensystems oder von Komponenten des Brennstoffzellensystems, beispielsweise des Nachbrenners, fallen kann. Die Sicherheitseinrichtung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs sieht vor, dass eine Betankung nur bei abgeschaltetem beziehungsweise teilweise abgeschaltetem Brennstoffzellensystem ermöglicht wird, wobei weiterhin die Betankung des Fahrzeugs einem Fahrer unmöglich gemacht wird, wenn das Brennstoffzellensystem in unzulässiger Weise betrieben wird. Dabei hängt die zumindest teilweise Abschaltung des Brennstoffzellensystems von den gesetzlich vorgeschriebenen zu treffenden Sicherheitsvorkehrungen ab. Beispielsweise kann gesetzlich vorgeschrieben sein, dass bei der Betankung des Fahrzeugs lediglich der Reformer oder der Nachbrenner abzuschalten ist. Entsprechend diesen gesetzlichen Vorschriften wird die zumindest teilweise Abschaltung des Brennstoffzellensystems gestaltet beziehungsweise an diese Vorschriften angepasst; beispielsweise durch Abschaltung lediglich des Nachbrenners oder des Reformers bei der Betankung des Fahrzeugs. Eine weitere Möglichkeit der teilweisen Abschaltung ist auch dahingehend zu verstehen, dass keine der Komponenten des Brennstoffzellensystems vollständig beziehungsweise gänzlich abgeschaltet wird, sondern lediglich einige oder sämtliche Komponenten in einem Betrieb gefahren werden, bei dem sich eine Gesamttemperatur des Brennstoffzellensystems verringert; insbesondere werden einige oder sämtliche Komponenten des Brennstoffzellensystems dann so betrieben, dass sich die Gesamttemperatur des Brennstoffzellensystem ausreichend erniedrigt, um eine Brennstoffentzündung bei der Betankung des Fahrzeugs ausschließen zu können. Wie vorstehend erläutert, kann ebenso die vollständige Abschaltung des Brennstoffzellensystems vorgesehen sein.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist derart ausgebildet, dass die Sicherheitseinrichtung geeignet ist, das Brennstoffzellensystem bei öffnen eines Tankdeckels des Fahrzeugs zumindest teilweise abzuschalten. Das öffnen des Tankdeckels wird in diesem Fall als eine mit einer Betankung des Fahrzeugs korrelierende Bedingung gewertet. Dabei lässt sich diese Bedingung in vorteilhafter Weise auch mit weiteren Bedingungen verknüpfen, beispielsweise einer Überwachung eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs. So wird das Brennstoffzellensystem vorzugsweise dann abgeschaltet, wenn der Verbrennungsmotor abgeschaltet oder eine Zündung des Fahrzeugs ausgeschaltet ist und der Tankdeckel geöffnet wird. Auch ist in diesem Zusammenhang der umgekehrte Fall denkbar. So kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass das Brennstoffzellensystem oder diejenigen abgeschalteten Komponenten des Brennstoffzellensystems bei Schließen des Tankdeckels wieder hochgefahren werden.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße Fahrzeug so ausgeführt werden, dass die Sicherheitseinrichtung geeignet ist, einen Tankdeckel zu verriegeln, wenn das Brennstoffzellensystem in Betrieb ist. Diese Weiterbildung ist insbesondere dahingehend von Vorteil, die zu treffenden Sicherheitsmaßnahmen auch dann einzuhalten, wenn der Fahrer des Fahrzeugs vergisst, das Brennstoffzellensystem manuell abzuschalten und den Tankdeckel zur Betankung des Fahrzeugs öffnen möchte. Diese Möglichkeit wird ihm somit verwehrt, so dass die entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen während des Betankens des Fahrzeugs in jedem Fall gewahrt werden. In jenen Fällen, in denen die Verriegelung des Tankdeckels jedoch unbemerkt defekt ist, werden ebenso die entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen gewahrt, da das Brennstoffzellensystem bei Öffnen des Tankdeckels in jedem Fall durch die Sicherheitseinrichtung abgeschaltet beziehungsweise teilweise abgeschaltet wird. Die Verriegelung sowie die Entriegelung des Tankdeckels können beispielsweise durch Ansteuerung einer Komponente einer bereits vorhandenen Zentralverriegelung des Fahrzeugs vorgenommen werden. Ebenso ist aber auch eine separate Einrichtung zur Verriegelung und Entriegelung des Tankdeckels zusätzlich zu der Zentralverriegelung denkbar.

In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, das erfindungsgemäße Fahrzeug derart zu verwirklichen, dass die Sicherheitseinrichtung geeignet ist, den Tankdeckel zu entriegeln, wenn das Brennstoffzellensystem manuell abgeschaltet wird. Dabei kann das Brennstoffzellensystem sowohl vollständig als auch teilweise manuell abgeschaltet werden.

Dem Fahrer steht somit die Option zur Verfügung, das Brennstoffzellensystem bewusst abzuschalten. Beispielsweise kommen hierfür Fälle in Betracht, bei denen der Fahrer das Fahrzeug für längere Zeit abstellt oder die vorgenannte Betankung vornehmen möchte.

Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Fahrzeug so ausgebildet werden, dass die Sicherheitseinrichtung geeignet ist, den Tankdeckel zu entriegeln, wenn das Brennstoffzellensystem manuell abgeschaltet wird und eine vorgegebene Schwellentemperatur unterschritten hat. Eine Temperaturüberwachung des Brennstoffzellensystems erweist sich als besonders vorteilhaft, da auch bei abgeschaltetem, aber erhitztem Brennstoffzellensystem die Entzündungsmöglichkeit des Brennstoffs bei der Betankung dennoch bestehen kann. Somit wird die Betankung des Fahrzeugs erst nach Unterschreiten einer Schwellentemperatur ermöglicht, so dass eine erhöhte Sicherheit bei der Betankung gewährt wird. Zusätzlich zur Temperaturüberwachung kann ebenso eine Zeitspanne ab der Abschaltung beziehungsweise zumindest teilweisen Abschaltung des Brennstoffzellensystems vorgegeben werden, bis der Tankdeckel entriegelt wird.

Ferner kann das erfindungsgemäße Fahrzeug derart realisiert werden, dass die Sicherheitseinrichtung geeignet ist, eine optische oder akustische Meldung über einen Füllstand eines Brennstofftanks des Fahrzeugs auszugeben, wenn das Fahrzeug ausgeschaltet wird. Vorzugsweise wird diese Meldung bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor oder ausgeschalteter Zündung des Fahrzeugs ausgeben. Dadurch wird dem Fahrer zusätzlich die Möglichkeit gegeben, auf der Grundlage der Kenntnis des Füllstands des Brennstofftanks des Fahrzeugs zu entscheiden, ob tatsächlich eine Betankung und eine damit verbundene Abschaltung beziehungsweise teilweise Abschaltung des Brennstoffzellensystems vorgenommen werden soll.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße Fahrzeug so ausgebildet werden, dass der Tankdeckel über ein in einem Fahrzeuginnenraum befindliches Betätigungselement geöffnet werden kann, dessen Betätigung der Sicherheitseinrichtung mitteilbar ist. So kann das Betätigungselement ein an sich bekannter Betätigungshebel im Innenraum des Fahrzeugs sein, der zum Öffnen des Tankdeckels vorgesehen ist. Erfindungsgemäß wird dieser Betätigungshebel vorzugsweise mit der Sicherheitseinrichtung elektrisch gekoppelt, so dass die Betätigung des Betätigungshebels direkt eine Übermittlung eines Signals an die Sicherheitseinrichtung auslöst, wodurch das Brennstoffzellensystem zumindest teilweise abgeschaltet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben und/oder Abschalten eines Brennstoffzellensystems eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 8 baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass das Brennstoffzellensystem bei Öffnen eines Tankdeckels des Fahrzeugs zumindest teilweise abgeschaltet wird. Es kann vorgesehen sein, dass eine Betankung des Fahrzeugs unter Aufrechterhaltung eines Betriebs des Brennstoffzellensystems zunächst verhindert wird. Dadurch ergeben sich die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug erläuterten Eigenschaften und Vorteile in gleicher oder ähnlicher Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug verwiesen wird.

Gleiches gilt sinngemäß für die folgenden bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei zur Vermeidung von Wiederholungen auch diesbezüglich auf die entsprechenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug verwiesen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist derart ausgebildet, dass das Brennstoffzellensystem bei Öffnen eines Tankdeckels des Fahrzeugs zumindest teilweise abgeschaltet wird.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren so verwirklicht werden, dass ein Tankdeckel verriegelt wird, wenn das Brennstoffzellensystem in Betrieb ist.

In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, das erfindungsgemäße Verfahren so auszuführen, dass der Tankdeckel entriegelt wird, wenn das Brennstoffzellensystem manuell abgeschaltet wird.

Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren derart verwirklicht werden, dass der Tankdeckel entriegelt wird, wenn das Brennstoffzellensystem manuell abgeschaltet wird und eine vorgegebene Schwellentemperatur unterschritten hat.

Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren so weitergebildet sein, dass eine optische oder akustische Meldung über einen Füllstand eines Brennstofftanks des Fahrzeugs ausgegeben wird, wenn das Fahrzeug ausgeschaltet wird.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren so ausgebildet werden, dass bei Betätigung eines in einem Fahrzeuginnenraum befindlichen Betätigungselements der Tankdeckel geöffnet wird, wobei die Betätigung des Betätigungselements der Sicherheitseinrichtung mitgeteilt wird.

Die erfindungsgemäße Anordnung nach Anspruch 15 umfasst ein Brennstoffzellensystem und eine Sicherheitseinrichtung, die geeignet ist, das Brennstoffzellensystem bei Öffnen eines Tankdeckels des Fahrzeugs zumindest teilweise abzuschalten. Es kann vorgesehen sein, eine Betankung des Fahrzeugs unter Aufrechterhaltung eines Betriebs des Brennstoffzellensystems zunächst zu verhindern. Auch im Falle des Brennstoffzellensystems ergeben sich die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug erläuterten Eigenschaften und Vorteile in gleicher oder ähnlicher Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug verwiesen wird.

Gleiches gilt sinngemäß für die folgenden bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems, wobei zur Vermeidung von Wiederholungen auch diesbezüglich auf die entsprechenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug verwiesen wird.

Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem kann in vorteilhafter Weise derart weitergebildet werden, dass die Sicherheitseinrichtung einen Sensor aufweist, mit dem das Öffnen eines Tankdeckels des Fahrzeugs erfassbar ist. Basierend auf den Signalen des Sensors trifft die Sicherheitseinrichtung dann die Entscheidung, ob das Brennstoffzellensystem zumindest teilweise abgeschaltet werden soll.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem so ausgebildet werden, dass die Sicherheitseinrichtung einen Riegel aufweist, mit dem ein Tankdeckel verriegelbar ist.

Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem derart verwirklicht werden, dass die Sicherheitseinrichtung geeignet ist, den Tankdeckel zu entriegeln, wenn das Brennstoffzellensystem manuell abgeschaltet wird.

Auch kann das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem so realisiert werden, dass die Sicherheitseinrichtung geeignet ist, den Tankdeckel zu entriegeln, wenn das Brennstoffzellensystem manuell abgeschaltet wird und eine vorgegebene Schwellentemperatur unterschritten hat.

Ferner kann das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem derart weitergebildet werden, dass die Sicherheitseinrichtung geeignet ist, eine optische oder akustische Meldung über einen Füllstand eines Brennstofftanks des Fahrzeugs auszugeben, wenn das Fahrzeug ausgeschaltet wird.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem so verwirklicht werden, dass durch die Sicherheitseinrichtung eine Betätigung eines in einem Fahrzeuginnenraum befindlichen Betätigungselements zum Öffnen eines Tankdeckels erfassbar ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend anhand der Figur beispielhaft erläutert.

Es zeigt:

1 eine stark schematisierte Darstellung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.

1 zeigt eine stark schematisierte Darstellung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 10, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Das Fahrzeug 10 weist ein an sich bekanntes Brennstoffzellensystem 12 auf, das in diesem Ausführungsbeispiel ausschließlich zum Betreiben einer Standklimaanlage 14 vorgesehen ist. Das Brennstoffzellensystem 12 umfasst einen Reformer 20 zur Erzeugung eines Reformats, eine Brennstoffzelle oder einen Brennstoffzellenstapel 22 zur Erzeugung elektrischer Energie, einen Nachbrenner 24 zur Verbrennung von Abgasen der Brennstoffzelle oder des Brennstoffzellenstapels 22 und sonstige zum Betrieb des Brennstoffzellensystems 12 erforderliche Komponenten. Zum Betreiben der Standklimaanlage 14 ist die Brennstoffzelle beziehungsweise der Brennstoffzellenstapel 22 mit der Standklimaanlage 14 elektrisch gekoppelt, vorzugsweise mit einem elektrischen und nicht dargestellten Kompressor der Standklimaanlage 14. Weiterhin umfasst das Fahrzeug 10 eine Steuereinrichtung beziehungsweise ein Steuergerät 18, das unter anderem zur Ansteuerung des Brennstoffzellensystems 12 dient und mittels dem das Brennstoffzellensystem 12 an- und abschaltbar ist. Die Steuereinrichtung 18 ist mit einer Sicherheitseinrichtung 16 ausgestattet, deren Funktion eingehend bei der Beschreibung der Betriebsweise des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 10 beziehungsweise der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben wird. Die Steuereinrichtung 18 ist unter anderem mit einem Tankdeckelsensor 28 gekoppelt, über den ermittelbar ist, ob sich ein Tankdeckel 26 des Fahrzeugs 10 in einem geöffneten oder geschlossenen Zustand befindet. Weiterhin ist die Steuereinrichtung 18 mit einem Füllstandsensor 36 gekoppelt, über den ein Füllstand eines Brennstofftanks 34 des Fahrzeugs 10 ermittelbar ist. Der Brennstofftank kann dabei zur Brennstoffzufuhr zu einem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs 10 sowie zu dem Reformer 20 des Brennstoffzellensystems 12 vorgesehen sein. Zum Ausgeben von optischen und/oder akustischen Mitteilungen ist die Steuereinrichtung 18 darüber hinaus mit einer optischen Ausgabeeinrichtung 32, insbesondere mit einem Display, und/oder einer akustischen Ausgabeeinrichtung 30, insbesondere mit einem Lautsprecher, gekoppelt.

Der Betrieb des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 10, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, gestaltet sich wie folgt. Es wird davon ausgegangen, dass das Fahrzeug 10 betrieben wird beziehungsweise fährt, d. h. der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs 10 läuft, und dass das Brennstoffzellensystem 12 des Fahrzeugs 10 bereits auf dessen Betriebstemperatur aufgewärmt ist. In diesem Fall kann das Brennstoffzellensystem 12 die für den Betrieb der Standklimaanlage 14 erforderliche elektrische Energie zur Verfügung stellen. Wird der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs 10 abgeschaltet beziehungsweise ausgeschaltet, so bewirkt die Sicherheitseinrichtung 16 oder die Steuereinrichtung 18, dass das Brennstoffzellensystem 12 weiterhin in Betrieb bleibt. Dabei verbleibt das Brennstoffzellensystem 12 vorzugsweise in einem Normalbetrieb, wenn die Standklimaanlage 14 eingeschaltet ist, um ausreichend elektrische Energie der Standklimaanlage 14 zur Verfügung stellen zu können. Hingegen wird das Brennstoffzellensystem 12 vorzugsweise in einem energiesparenden Standby-Betrieb beziehungsweise Bereitschaftsbetrieb betrieben, wenn die Standklimaanlage 14 abgeschaltet ist und keine elektrische Energie von dem Brennstoffzellensystem 12 benötigt. Auf diese Weise kann das Brennstoffzellensystem 12 auf Betriebstemperatur oder nahe der Betriebstemperatur gehalten werden, auch wenn der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs 10 abgeschaltet ist und das Fahrzeug abgestellt ist. Beispielsweise kann im Standby-Betrieb der Nachbrenner 24 abgeschaltet sein, während der Reformer 20 arbeitet. Umgekehrt kann auch der Reformer 20 abgeschaltet sein und durch den kontinuierlichen Betrieb des Nachbrenners 24 auf Bereitschaftstemperatur gehalten werden. Über den Zustand des Brennstoffzellensystems 12 informiert die Steuereinrichtung 18 oder die Sicherheitseinrichtung 16 einen Fahrer des Fahrzeugs 10 unmittelbar nach dem Abschalten des Verbrennungsmotors, indem eine optische und/oder akustische Meldung beziehungsweise Mitteilung über die optische und/oder akustische Ausgabeeinrichtung 32, 30 ausgeben wird. Vorzugsweise gibt die optische und/oder akustische Ausgabeeinrichtung 32, 30 dem Fahrer auch eine Meldung über den Füllstand des Brennstofftanks 34 aus, wenn der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs 10 abgestellt wird. Damit verknüpft kann auch eine von der Steuereinrichtung 18 errechnete verbleibende Reichweite des Fahrzeugs mit dem vorliegenden Füllstand ausgegeben werden. Dem Fahrer steht die Option zur Verfügung, das Brennstoffzellensystem 12 mittels eines nicht dargestellten Schalters manuell auszuschalten, beispielsweise in Kenntnis davon, dass das Fahrzeug 10 für längere Zeit abgestellt wird und ein Bereitschaftsbetrieb des Brennstoffzellensystems 12 nicht erforderlich ist. Der Betrieb des Brennstoffzellensystems 12 kann somit aufrechterhalten werden, wenn der Fahrer dies zulässt, wodurch die Anzahl und/oder Dauer der Aufwärmphasen des Brennstoffzellensystems 12 reduziert wird. Soll das Fahrzeug 10 jedoch betankt werden, beispielsweise an einer Tankstelle, so kann es zwingend erforderlich sein beziehungsweise gesetzlich vorgeschrieben sein, das Brennstoffzellensystem 12 zumindest teilweise abzuschalten. Der Fahrer kann somit auf der Grundlage der Mitteilung über den Füllstand und die Reichweite des Fahrzeugs 10 entscheiden, ob er tatsächlich eine Betankung des Fahrzeugs vornehmen und dazu das Brennstoffzellensystem 12 abschalten möchte. Die Sicherheitseinrichtung 16 überwacht fortwährend den Zustand des Tankdeckels 26 mittels des Tankdeckelsensors 28. Öffnet der Fahrer zur Betankung des Fahrzeugs 10 den Tankdeckel 26, so wird dies von der Sicherheitseinrichtung 16 ermittelt. Daraufhin schaltet die Sicherheitseinrichtung 16 das Brennstoffzellensystem 12 unmittelbar ab, sollte der Fahrer dies nicht manuell vorgenommen haben. Vorzugsweise verriegelt die Sicherheitseinrichtung 16 den Tankdeckel 26 durch eine nicht dargestellte Verriegelungseinrichtung bei in Betrieb befindlichem Brennstoffzellensystem 12 permanent, so dass es dem Fahrer nicht möglich ist, den Tankdeckel 26 zur Betankung des Fahrzeugs zu öffnen. Sobald das Brennstoffzellensystem 12 abgeschaltet ist beziehungsweise manuell durch den Fahrer abgeschaltet wurde, entriegelt die Sicherheitseinrichtung 16 den Tankdeckel 26, so dass der Fahrer den Tankdeckel 26 zur Betankung des Fahrzeugs 10 öffnen kann. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Sicherheitseinrichtung 16 den Tankdeckel 26 erst nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeit entriegelt. Ebenso oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Sicherheitseinrichtung 16 den Tankdeckel 26 erst dann entriegelt, wenn das Brennstoffzellensystem 12 eine bestimmte Temperatur unterschritten hat. Insbesondere in dem Fall, bei dem die Verriegelungseinrichtung des Tankdeckels 26 defekt ist und ein öffnen des Tankdeckels 26 permanent ermöglicht wird, dies von der Sicherheitseinrichtung 16 jedoch nicht erfasst wird, wird das Brennstoffzellensystem 12 in jedem Fall bei öffnen des Tankdeckels 26 abgeschaltet, da die Sicherheitseinrichtung 16 den Zustand des Tankdeckels 26 durch den Tankdeckelsensor 28 permanent überwacht.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

10
Fahrzeug
12
Brennstoffzellensystem
14
Standklimaanlage
16
Sicherheitseinrichtung
18
Steuereinrichtung
20
Reformer
22
Brennstoffzellenstapel
24
Nachbrenner
26
Tankdeckel
28
Tankdeckelsensor
30
akustische Ausgabeeinrichtung
32
optische Ausgabeeinrichtung
34
Brennstofftank
36
Füllstandsensor


Anspruch[de]
Fahrzeug (10) mit einem Brennstoffzellensystem (12), dadurch gekennzeichnet, dass eine Sicherheitseinrichtung (16) vorhanden ist, die geeignet ist, das Brennstoffzellensystem (12) bei Öffnen eines Tankdeckels (26) des Fahrzeugs (10) zumindest teilweise abzuschalten. Fahrzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung (16) geeignet ist, eine Betankung des Fahrzeugs (10) unter Aufrechterhaltung eines Betriebs des Brennstoffzellensystems (12) zunächst zu verhindern. Fahrzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung (16) geeignet ist, einen Tankdeckel (26) zu verriegeln, wenn das Brennstoffzellensystem (12) in Betrieb ist. Fahrzeug (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung (16) geeignet ist, den Tankdeckel (26) zu entriegeln, wenn das Brennstoffzellensystem (12) manuell abgeschaltet wird. Fahrzeug (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung (16) geeignet ist, den Tankdeckel (26) zu entriegeln, wenn das Brennstoffzellensystem (12) manuell abgeschaltet wird und eine vorgegebene Schwellentemperatur unterschritten hat. Fahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung (16) geeignet ist, eine optische oder akustische Meldung über einen Füllstand eines Brennstofftanks (34) des Fahrzeugs (10) auszugeben, wenn das Fahrzeug (10) ausgeschaltet wird. Fahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Tankdeckel (26) über ein in einem Fahrzeuginnenraum befindliches Betätigungselement geöffnet werden kann, dessen Betätigung der Sicherheitseinrichtung (16) mitteilbar ist. Verfahren zum Betreiben und/oder Abschalten eines Brennstoffzellensystems (12) eines Fahrzeugs (10), dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffzellensystem (12) bei Öffnen eines Tankdeckels (26) des Fahrzeugs (10) zumindest teilweise abgeschaltet wird. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betankung des Fahrzeugs (10) unter Aufrechterhaltung eines Betriebs des Brennstoffzellensystems (12) zunächst verhindert wird. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Tankdeckel (26) verriegelt wird, wenn das Brennstoffzellensystem (12) in Betrieb ist. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Tankdeckel (26) entriegelt wird, wenn das Brennstoffzellensystem (12) manuell abgeschaltet wird. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Tankdeckel (26) entriegelt wird, wenn das Brennstoffzellensystem (12) manuell abgeschaltet wird und eine vorgegebene Schwellentemperatur unterschritten hat. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische oder akustische Meldung über einen Füllstand eines Brennstofftanks (34) des Fahrzeugs (10) ausgegeben wird, wenn das Fahrzeug (10) ausgeschaltet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betätigung eines in einem Fahrzeuginnenraum befindlichen Betätigungselements der Tankdeckel (26) geöffnet wird, wobei die Betätigung des Betätigungselements der Sicherheitseinrichtung (16) mitgeteilt wird. Ein Brennstoffzellensystem (12) und eine Sicherheitseinrichtung (16) umfassende Anordnung für ein Fahrzeug (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung (16) geeignet ist, das Brennstoffzellensystem (12) bei Öffnen eines Tankdeckels (26) des Fahrzeugs (10) zumindest teilsweise abzuschalten. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung (16) geeignet ist, eine Betankung des Fahrzeugs (10) unter Aufrechterhaltung eines Betriebs des Brennstoffzellensystems (12) zunächst zu verhindern. Anordnung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung (16) einen Sensor (28) aufweist, mit dem das Öffnen eines Tankdeckels (26) des Fahrzeugs (10) erfassbar ist. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung (16) einen Riegel aufweist, mit dem ein Tankdeckel (26) verriegelbar ist. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung (16) geeignet ist, den Tankdeckel (26) zu entriegeln, wenn das Brennstoffzellensystem (12) manuell abgeschaltet wird. Anordnung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung (16) geeignet ist, den Tankdeckel (26) zu entriegeln, wenn das Brennstoffzellensystem (12) manuell abgeschaltet wird und eine vorgegebene Schwellentemperatur unterschritten hat. Anordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung (16) geeignet ist, eine optische oder akustische Meldung über einen Füllstand eines Brennstofftanks (34) des Fahrzeugs (10) auszugeben, wenn das Fahrzeug (10) ausgeschaltet wird. Anordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Sicherheitseinrichtung (16) eine Betätigung eines in einem Fahrzeuginnenraum befindlichen Betätigungselements zum Öffnen eines Tankdeckels (26) erfassbar ist.






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