Für die Erreichung eines hohen Brennstoffzellensystemwirkungsgrades sind ein hoher Wasserstoffnutzungsgrad sowie optimierte Hilfsenergieverbräuche essentiell. Da der Wirkungsgrad des Brennstoffzellensystems bei kleinen Leistungen sehr niedrig sein kann, sollten diese Betriebsbereiche auch vermieden werden, was durch eine geeignete Architektur eines Brennstoffzellenfahrzeugs erreicht werden kann. Unterschieden wird zwischen 'Lean-Brennstoffzellen'-Fahrzeugen, deren Antriebsstrang aus dem Brennstoffzellensystem, einem elektrischen Antriebsstrang und einer mechanischen Drehmomentübertragung an die Räder besteht und in Hybrid-Brennstoffzellenfahrzeuge, die über mindestens einen Energiespeicher verfügen, mit dessen Hilfe Bremsenergie zurück gewonnen werden kann. In der Gruppe der Hybridantriebe unterscheidet man zwischen Architekturen, in denen durch den Speicher ein Arbeitsbereich der Spannung festgelegt wird, sowie Architekturen, in denen die Spannungslage unabhängig gewählt werden kann, wie z.B. für ein Schwungrad, das über eine Leistungselektronik an den Antriebsstrang gekoppelt ist. Dies entspricht einem leistungsverzweigten Hybrid, da mit Hilfe dieser Leistungselektronik die Leistungsaufteilung zwischen Brennstoffzellensystem und Speicher innerhalb deren Betriebsgrenzen und Kapazitäten frei gewählt werden kann. Die direkte Verschaltung von Batterie und Brennstoffzellensystem wird als serieller Hybrid bezeichnet. Bei einem Parallel-Hybrid sind dagegen Batterie und Brennstoffzellensystem nicht elektrisch verschaltet, sondern sie versorgen jeweils eine elektrische Maschine. Wenn über Schalter wahlweise eine elektrische Verschaltung möglich ist, entsteht ein kombinierter Hybrid, der Parallel-Hybrid und seriellen Hybrid vereint. Am DLR Institut für Fahrzeugkonzepte wurde ein leistungsverzweigter Hybrid mit erzwungener Spannungslage untersucht. Bei einem derartigen Hybrid sind neben der Lastverteilung zwischen Batterie und Brennstoffzelle das Batteriemanagement, die energieoptimierte Steuerung der Medienversorgung für die Brennstoffzelle und die Erkennung von kritischen Systemzuständen die wesentlichen Aufgaben der Steuerung.
Energiemanagement von Brennstoffzellenfahrzeugen
2006
15 Seiten, 9 Bilder, 12 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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