Vorgestellt wird eine Auxiliary Power Unit (APU) zur motorunabhängigen Stromversorgung von Kraftfahrzeugen, die von der Webasto AG entwickelt wird. Ziel ist es, aus einem fossilen Treibstoff wie Diesel oder Benzin mittels einer katalytischen Kraftstoffreformierung und einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle Elektroenergie zu erzeugen. Die motorunabhängige Stromversorgung erfolgt also auf Basis des Treibstoffs im Fahrzeugtank. Das Konzept integriert eine Reihe innovativer Einzelkomponenten, beginnend mit einer Solid-Oxid-Fuel-Cell (SOFC) über einen katalytischen Kraftstoffreformer, für dessen erfolgreichen Betrieb zuverlässige Gemischbildungsverfahren entwickelt werden, bis hin zu einem emissionsarmen Breitbandbrenner inklusive Wärmetauschern zur rückstandsfreien Verbrennung nicht genutzter Brennstoffzellenabgase und zum thermischen Management des Systems. Für die Komponenten Reformer und SOFC-Stack wurden spezielle Kompetenzen aufgebaut. Ausgangspunkt beim SOFC-Stack war ein bestehendes planares Stackkonzept mit elektrolytgetragenen Zellen des Fraunhofer IKTS in Dresden, aus dem ein automobiltaugliche SOFC-Stacks auf Basis eines kostengünstig zu fertigendes Blechdesign entwickelt wurde. Ein thermisch selbsterhaltender Prototyp wird ausschließlich mit schwefelarmem Dieselkraftstoff ohne zusätzliche Betriebsstoffe wie Wasser betrieben. Zur Spülung mit Inertgas in Havariefällen ist ein Gasrack vorgesehen. Der Brennstoffzellenstack zeigt gute Akzeptanz von Dieselreformat ohne messbare Degradation im Testzeitraum und hat bereits mehrere thermische und oxidierende Zyklen schadlos überstanden. Diskrete Lastsprünge zum Beispiel beim Abwurf der elektrischen Verbraucher der Brennstoffzelle bei Volllast regelt der Brenner ohne negative Auswirkungen auf die Abgasemissionen aus. Der Kraftstoffreformer wurde als Multireformer konzipiert. Grundprinzip ist die katalytische partielle Oxidation (CPOX). Das Konzept ermöglicht einen autarken Systemstart der APU bei einem elektrischen Leistungsbedarf in der Größenordnung einer konventionellen Standheizung. Zur Gemischbildung kommt die Druckstoßeinspritzung zum Einsatz.
Energiemanagement im Fahrzeug mittels Auxiliary Power Unit
2004
10 Seiten, 10 Bilder, 1 Tabelle, 2 Quellen
Conference paper
German
Generisches Fahrzeug Energiemanagement
DataCite | 2021
|Generisches Fahrzeug Energiemanagement
Automotive engineering | 2016
|Energiemanagement-Verfahren und Energiemanagement-System für ein Fahrzeug
European Patent Office | 2024
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