DE10304792A1 - Eigenspannungsversorgung für eine Brennstoffzellenvorrichtung - Google Patents

Eigenspannungsversorgung für eine Brennstoffzellenvorrichtung

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    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
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Abstract

Bei einer Eigenspannungsversorgung für eine Brennstoffzellenvorrichtung mit einem Brennstoffzellenstapel (8) und Eigenverbrauchern (9) ist vorgesehen, dass der Brennstoffzellenstapel (8) mit der Eingangsseite (51) eines DC/DC-Wandlers (5) verbunden ist und die Eigenverbraucher (9) der Ausgangsseite (52) des DC/DC-Wandlers (5) verbunden sind. Hierdurch wird der elektrische Gesamtwirkungsgrad verbessert.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Eigenspannungsversorgung für eine Brennstoffzellenvorrichtung mit einem Brennstoffzellenstapel und Eigenverbrauchern.
  • Derartige Eigenverbraucher werden meist mit Gleichstrom betrieben. Brennstoffzellen liefern Gleichstrom, wobei die Zellspannung von der mehreren Faktoren abhängt. Dies hat zur Folge, dass die Spannung des Brennstoffzellenstapels schwankt und nicht direkt mit den Eigenverbrauchern verbunden werden kann.
  • Brennstoffzellenvorrichtung gemäß dem Stand der Technik verfügen über einen DC/AC- Wandler, der den Gleichstrom des Brennstoffzellenstapels in Wechselstrom für das Niederspannungsnetz wandelt. Ein davon getrennter AC/DC-Wandler wandelt den Wechselstrom des Niederspannungsnetzes in Gleichstrom für die Eigenverbraucher. Dies hat zur Folge, dass die Eigenverbraucher mit relativ schlechtem Wirkungsgrad betrieben werden, da der benötigte Strom zweimal gewandelt wird.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Eigenspannungsversorgung für eine Brennstoffzellenvorrichtung mit einem Brennstoffzellenstapel und Eigenverbrauchern mit hohem Wirkungsgrad zu schaffen.
  • Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels nur unter Zwischenschaltung eines Spannungswandlers direkt mit den Eigenverbrauchern verbunden wird. Dadurch werden die Umwandlungsverluste minimiert.
  • Gemäß den Merkmalen der Ansprüche 2 und 3 ergibt sich der Vorteil, dass die Brennstoffzellenvorrichtung unter anderem auch gestartet werden kann. Manche Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik sehen hierfür Batterien zur Bereitstellung der Energie für die Eigenverbraucher vor. Erfindungsgemäß wird ein AC/DC-Wandler vorgesehen, der einerseits für die Wandlung von 230 V Wechselstrom aus dem Niederspannungsnetz in Gleichstrom für die Eigenverbraucher, andererseits zur Wandlung des Gleichstroms aus dem Brennstoffzellenstapel für das Niederspannungsnetz vorgesehen ist.
  • Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 ergibt sich der Vorteil, dass kein Strom zum Brennstoffzellenstapel fließen kann.
  • Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt
  • Fig. 1 eine Brennstoffzellenvorrichtung mit Eigenspannungsversorgung.
  • Fig. 1 zeigt eine Brennstoffzelleneinheit 7 mit Brennstoffzellenstapel 8 und Eigenverbrauchern 9. Die Eigenverbraucher 9 sind mit der Ausgangsseite 52 eines DC/DC- Wandlers 5; die Eingangsseite 51 des DC/DC-Wandlers 5 ist mit der Gleichstromseite 22 eines AC/DC-Wandlers 2 und die Eingangsseite 21 des AC/DC-Wandlers 2 mit einem Niederspannungsnetz 1 verbunden. Der Brennstoffzellenstapel 8 ist parallel zwischen die Gleichstromseite 22 des AC/DC-Wandlers 2 und die Eingangsseite 51 des DC/DC-Wandlers 5 geschaltet. In den Verbindungsleitungen des Brennstoffzellenstapels 8 befinden sich Dioden 6.
  • Soll die Brennstoffzellenvorrichtung gestartet werden, so wird vom Niederspannungsnetz 1 über den AC/DC-Wandler 2 und den DC/DC-Wandler 5 den Eigenverbrauchern 9 Strom zur Verfügung gestellt. Die Dioden 6 vermeiden, dass Strom zu dem Brennstoffzellenstapel 8 fließen kann. Die Brennstoffzellenvorrichtung kann somit hochgefahren werden und beginnt mit der Stromproduktion. Der produzierte Strom kann einerseits über den DC/DC-Wandler 5 zur Versorgung der Eigenverbrauchern 9 genutzt werden. Der darüber hinausgehende Strom wird in dem DC/DC-Wandler 5 den Eigenverbrauchern 9 in 230 V 50 Hz umgewandelt und in das Niederspannungsnetz 1 eingespeist.

Claims (4)

1. Eigenspannungsversorgung für eine Brennstoffzellenvorrichtung mit einem Brennstoffzellenstapel (8) und Eigenverbrauchern (9), dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffzellenstapel (8) mit der Eingangsseite (51) eines DC/DC-Wandler (5) verbunden ist und die Eigenverbrauchern (9) der Ausgangsseite (52) des DC/DC- Wandler (5) verbunden sind.
2. Eigenspannungsversorgung für eine Brennstoffzellenvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsseite (51) des DC/DC-Wandlers (5) mit der Gleichstromseite (22) eines AC/DC-Wandlers (2) verbunden ist.
3. Eigenspannungsversorgung für eine Brennstoffzellenvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselstromseite (21) des AC/DC-Wandlers (2) mit dem Niederspannungsnetz (1) verbunden ist.
4. Eigenspannungsversorgung für eine Brennstoffzellenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Brennstoffzellenstapel (8) und der Eingangsseite (51) eines DC/DC-Wandler (5) mindestens eine Diode (6) geschaltet sind.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2005036684A3 (en) * 2003-10-10 2005-06-30 Nuvera Fuel Cells Inc Power electronics for fuel cell power system
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