[发明专利]带有燃料电池装置和蓄电池的供应装置、燃料电池车辆以及用于启动供应装置的方法

说明书

本发明涉及一种用于给至少一个耗电器(2,3)供电的供应装置(1)，所述供应装置带有：初级电网(4)，在初级电网中存在有燃料电池装置(5)；次级电网(6)，在次级电网中存在有蓄电池(7)，该蓄电池具有如下运行电压范围，该运行电压范围向上被最大电压限界并且向下被最小电压限界，并且蓄电池具有运行电流强度范围以用于给所述至少一个耗电器(2,3)通电。燃料电池装置(5)的空载电压最高相应于蓄电池(7)的最大电压，其中，在初级电网(4)中存在有阻抗谱装置(15)，该阻抗谱装置构造成，在燃料电池装置(5)处或在燃料电池装置(5)的各个燃料电池单体处执行阻抗谱测量。此外，本发明涉及一种带有这种供应装置(1)的燃料电池车辆以及一种用于启动供应装置(1)的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于给至少一个耗电器供电的供应装置，所述供应装置带有：初级电网，在初级电网中存在有燃料电池装置。此外，供应装置包括次级电网，在次级电网中存在有蓄电池，该蓄电池具有如下运行电压范围，该运行电压范围向上被最大电压限界并且向下被最小电压限界。此外，蓄电池具有运行电流强度范围以用于给所述至少一个耗电器通电。此外，本发明涉及一种带有这种供应装置的燃料电池车辆以及一种用于启动这种供应装置的方法。

背景技术

如果将供应装置使用在机动车中，所述供应装置经受各种天气条件。在此，处于水的冰点以下的低的温度众所周知当在供应装置中启动燃料电池装置时会随之带来显著的问题。例如，当存在冷冻条件时阳极空间和/或阴极空间可能被冰堵住，从而运行介质无法以期望的规模提供给燃料电池装置的阳极和/或阴极。然而还有在燃料电池装置的入口侧和出口侧，冰冻可导致调节环节、如活门、阀或类似物的功能出错或引起引导运行介质的管路堵塞。

因此，如果满足冷冻启动危险的前提条件，例如如果环境温度低于5摄氏度，则燃料电池装置和由此包括所述燃料电池装置的供应装置在其能够转变到正常运行中之前运行在冷冻启动运行中。

已知的用于在开头提及的类型的供应装置中探测冰冻启动条件的解决方案设置如下初级电网，该初级电网总是经由DC/DC-变换器(电压变换器或变流器)与次级电网连接。在此，DC/DC-变换器包括阻抗谱的功能，由此能够确定燃料电池装置内(因此燃料电池堆叠内)的湿气含量。利用阻抗测量(尤其是利用阻抗谱)能够推断出各个燃料电池单体内的膜电阻、反应物的物料运输，电荷转移电阻以及双层电容。

但电压变换器的使用导致必须为供应装置提供的附加的重量和附加的结构空间。

发明内容

因此，本发明的目的是，给出一种用于给至少一个耗电器供电的供应装置，该供应装置具有尽可能简单的构造并且同时实现关于燃料电池装置的状态的可靠讯息。

此外，本发明的目的是，给出一种带有供应装置的燃料电池车辆和一种用于启动这种供应装置的方法，利用所述燃料电池车辆和所述方法或在所述燃料电池车辆和所述方法的情况下，能够以简单的方式探测冰冻启动条件的存在。

涉及供应装置的目的通过带有权利要求1的特征的供应装置来实现。带有本发明的适宜的扩展方案的有利的设计方案在从属权利要求中给出。在此尤其地，燃料电池装置的空载电压最高相应于蓄电池的最大电压，其中，在初级电网中存在有阻抗谱装置，该阻抗谱装置构造成，在燃料电池装置处或在燃料电池装置的各个燃料电池单体处执行阻抗谱测量。

因此那么阻抗谱装置被用于，接着对燃料电池装置进行检查：在该燃料电池装置中或在该燃料电池装置的状况方面是否存在针对冷冻启动的条件。如果确认有冰冻启动条件，则可例如激活加热元件，以便将燃料电池装置加热，由此被冰堵住的部分再次可接近。备选地，也可提高反应物的物质流，以便引起电池单体或反应物空间的冲洗，以便解决可能的堵住问题。此外，考虑使燃料电池装置以较低的电压运行。由于燃料电池装置的低的电压，对于每克H₂由各个燃料电池单体产生更多的热，从而燃料电池装置自发地加热并且使可能的冰融化。