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DE102006059641B4 - Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Verringern schneller Spannungsübergänge zur Erhöhung der Haltbarkeit des Brennstoffzel- lensystems - Google Patents

Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Verringern schneller Spannungsübergänge zur Erhöhung der Haltbarkeit des Brennstoffzel- lensystems Download PDF

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DE102006059641B4
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Abstract

Brennstoffzellensystem (10), das umfasst: ein Brennstoffzellen-Leistungsmodul (12), das einen Brennstoffzellenstapel umfasst, wobei das Brennstoffzellen-Leistungsmodul ein Brennstoffzellen-Leistungsmodulsignal liefert, das die momentane Ausgangsleistung des Moduls (12) angibt; eine elektrische Speichervorrichtung (14), wobei die elektrische Speichervorrichtung (14) Leistungsgrenzwertsignale, die die momentanen Leistungsgrenzwerte der Vorrichtung (14) angeben, und ein Ladungszustandssignal, das den momentanen Ladungszustand der Vorrichtung (14) angibt, liefert; einen Durchschnittsleistungs-Berechnungsprozessor (16), der auf ein Leistungsanforderungssignal reagiert, wobei der Durchschnittsleistungs-Berechnungsprozessor (16) ein Durchschnittsleistungssignal liefert, das auf Leistungsanforderungssignalen von einer vorgegebenen vorherigen Zeitperiode beruht; einen Gewichtungsfunktionsprozessor (20), der auf das Ladungszustandssignal reagiert, wobei der Gewichtungsfunktionsprozessor (20) ein Gewichtungssignal liefert, das sich verringert, während sich der Ladungszustand der elektrischen Speichervorrichtung (14) ihrem maximalen Ladungszustand annähert, und das sich erhöht, während sich der Ladungszustand der elektrischen Speichervorrichtung (14) ihrem minimalen Ladungszustand annähert; einen Multiplizierer (24) zum Multiplizieren des Gewichtungssignals und des Durchschnittsleistungssignals und zum Liefern eines multiplizierten Signals; einen Leistungsvergleichsprozessor (28), der auf das Leistungsanforderungssignal, auf das Brennstoffzellen-Leistungs modulsignal und auf die Leistungsgrenzwertsignale reagiert, wobei der Leistungsvergleichsprozessor das Brennstoffzellen-Leistungsmodulsignal von dem Leistungsanforderungssignal subtrahiert, um ein Differenzsignal zwischen der Differenz der momentanen Leistung und der angeforderten Leistung zu liefern ...

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Brennstoffzellensystem und ein Verfahren zum Verringern schneller Spannungsübergänge zur Erhöhung der Haltbarkeit des Brennstoffzellensystems.
  • 2. Diskussion des Standes der Technik
  • Wasserstoff ist ein sehr attraktiver Brennstoff, da er sauber ist und in einer Brennstoffzelle zur effizienten Erzeugung von Elektrizität verwendet werden kann. Eine Wasserstoffbrennstoffzelle ist eine elektrochemische Vorrichtung, die eine Anode und eine Katode mit einem Elektrolyten dazwischen umfasst. Die Anode empfängt Wasserstoffgas und die Katode empfängt Sauerstoff oder Luft. Das Wasserstoffgas wird in der Anode dissoziiert, um freie Wasserstoffprotonen und Elektronen zu erzeugen. Die Wasserstoffprotonen gehen durch den Elektrolyten zu der Katode. In der Katode reagieren die Wasserstoffprotonen mit dem Sauerstoff und mit den Elektronen, um Wasser zu erzeugen. Die Elektronen von der Anode können nicht durch den Elektrolyten gehen und werden somit über eine Last gelenkt, um Arbeit zu verrichten, bevor sie zu der Katode geschickt werden. Die Arbeit wirkt so, dass sie das Fahrzeug betreibt.
  • Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFC) sind eine verbreitete Brennstoffzelle für Fahrzeuge. Die PEMFC umfasst allgemein eine Festpolymerelektrolyt-Protonenleitungsmembran wie etwa eine Perfluorsulfonsäuremembran. Die Anode und die Katode umfassen üblicherweise fein verteilte Katalytpartikel, üblicherweise Platin (Pt), die an Kohlenstoffpartikeln getragen und mit einem Ionomer gemischt sind. Das katalytische Gemisch ist auf den gegenüberliegenden Seiten der Membran abgelagert. Die Kombination des katalytischen Gemischs der Anode, des katalytischen Gemischs der Katode und der Membran definiert eine Membranelektrodenanordnung (MEA).
  • Üblicherweise sind mehrere Brennstoffzellen in einem Brennstoffzellenstapel kombiniert, um die gewünschte Leistung zu erzeugen. Der Brennstoffzellenstapel empfängt ein Katodeneingangsgas, üblicherweise einen Luftfluss, der von einem Kompressor durch den Stapel gedrängt wird. Von dem Stapel wird nicht der gesamte Sauerstoff verbraucht, wobei etwas von der Luft als ein Katodenabgas abgegeben wird, das Wasser als ein Stapelnebenprodukt umfassen kann. Außerdem empfängt der Brennstoffzellenstapel ein Anodenwasserstoffreaktandengas, das in die Anodenseite des Stapels strömt.
  • Beispielsweise geht aus der US 2005/0089729 A1 ein Brennstoffzellensystem mit einem Brennstoffzellenstack, einer Batterie und einem Controller hervor, der Signale von der Brennstoffzelle und der Batterie empfängt und der auf die angeforderte Leistung eines Verbrauchers reagiert.
  • Die meisten Brennstoffzellenfahrzeuge sind Hybridfahrzeuge, die in Kombination mit dem Brennstoffzellenstapel ein nachladbares Elektroenergie-Speichersystem (EESS) wie etwa eine Gleichspannungsbatterie oder einen Superkondensator nutzen. Das EESS liefert zusätzliche Leistung für die verschiedenen Fahrzeughilfslasten, für den Systemstart und während hoher Leistungsanforderungen, wenn der Brennstoffzellenstapel nicht die gewünschte Leistung liefern kann. Insbesondere liefert der Brennstoffzellenstapel über eine Gleichspannungsbusleitung Leistung an ein Elektrotraktionssystem (ETS) und an andere Fahrzeugsysteme für den Fahrzeugbetrieb. Während jener Zeiten, zu denen zusätzliche Leistung über die hinaus, die der Stapel liefern kann, wie etwa, während starke Beschleunigung benötigt wird, liefert das EESS zusätzliche Leistung an die Spannungsbusleitung. Zum Beispiel kann der Brennstoffzellenstapel eine Leistung von 70 kW liefern. Allerdings kann die Fahrzeugbeschleunigung eine Leistung von 100 kW oder mehr benötigen. Somit würde das EESS die zusätzliche Leistung von 30 kW liefern. Der Brennstoffzellenstapel wird verwendet, um das EESS während jener Zeiten, zu denen der Brennstoffzellenstapel die Systemleistungsanforderung erfüllen kann, nachzuladen. Die von dem ETS während der Rückgewinnungsbremsung verfügbare Generatorleistung wird ebenfalls zum Nachladen des EESS über die Gleichspannungsbusleitung verwendet.
  • Wie oben diskutiert wurde, kann die Leistungsanforderung von dem ETS durch den Brennstoffzellenstapel, durch das EESS oder durch eine Kombination beider erfüllt werden. Normalerweise kann das EESS schneller Energie liefern als der Brennstoffzellenstapel und somit auch die dynamischen Fähigkeiten des Fahrzeugs erhöhen. Außerdem kann das Brennstoffzellensystem kleiner hergestellt werden und dennoch dieselben Fahrfähigkeiten liefern oder können die dynamischen Anforderungen des Brennstoffzellensystems verringert werden, was die Haltbarkeit erhöhen kann.
  • Für eine typische Hybridfahrzeugstrategie wird das EESS hauptsächlich verwendet, um den Wirkungsgrad zu erhöhen, um die dynamischen Anforderungen des Brennstoffzellensystems zu verringern und/oder um die Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs zu erhöhen. Falls das ETS mehr Leistung anfordert, kann das EESS die gespeicherte Energie sehr schnell an das ETS liefern. Die zusätzliche angeforderte Leistung kann durch das Brennstoffzellensystem schnell geliefert werden.
  • Die Leistungsanforderung des Brennstoffzellensystems für bestimmte Fahrzeugantriebszyklen kann erfordern, dass das Brennstoffzellensystem in sehr verschiedenen und sich schnell ändernden Leistungspegeln mit hohen Leistungsgradienten arbeitet. Diese häufigen Leistungsänderungen können viele Spannungsänderungen in der Stapelausgangsleistung veranlassen, was die Lebensdauer und die Haltbarkeit des Stapels verringert. Außerdem werden die Brennstoffzellen-Systemkomponenten während sehr schneller Leistungsübergänge des Brennstoffzellenstapels stark beansprucht. Somit verbessert eine Verringerung schneller Spannungsänderungen die Haltbarkeit des Brennstoffzellenstapels.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Brennstoffzellensystem und ein Verfahren zum Verringern schneller Spannungsübergänge anzugeben, um der geschilderten Problematik zugunsten der Haltbarkeit des Brennstoffzellenstapels Rechnung zu tragen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Diese Aufgabe wird mit einem Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
  • In Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Erfindung wird ein Hybridbrennstoffzellensystem offenbart, das eine Strategie gleitender Grundlast nutzt, um schnelle Spannungsübergänge eines Brennstoffzellensystems zu verringern. Die Leistungsanforderung von einem ETS wird an einen Durchschnittsleistungs-Berechnungsprozessor angelegt, der die über eine vorgegebene vorherige Zeitdauer abgerufene Durchschnittsleistung berechnet. Ein Ladungszustandssignal wird an einen Gewichtungsfunktionsprozessor angelegt, der eine auf dem momentanen Ladungszustand eines EESS beruhende Gewichtungsfunktion liefert. Insbesondere ist die Gewichtungsfunktion ein Wert, der sich null annähert, während sich der Ladungszustand des EESS seinem Maximum annähert. Die Gewichtungsfunktion und der durchschnittliche Leistungsberechnungswert werden multipliziert, um eine gefilterte Grundlastanforderung für das Brennstoffzellen-Leistungssystem zu erzeugen. Die Leistung, die von dem Brennstoffzellenstapel verfügbar ist, und die Leistung, die von dem EESS verfügbar ist, werden an einen Leistungsvergleichsprozessor angelegt. Die kombinierte momentan verfügbare Leistung von dem Stapel und von dem EESS wird mit dem Abruf für das ETS verglichen, um einen Differenzwert zwischen dem, was momentan geliefert wird, und dem, was gewünscht ist, zu liefern. Der Differenzwert wird zu dem gefilterten Wert addiert, um ein Signal zu erzeugen, das die Ausgangsleistung des Brennstoffzellenstapels für den momentanen Leistungsabruf ändert.
  • Zusätzliche Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung und aus den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 ist ein Blockschaltplan eines Leistungssystems zum Verringern schneller Spannungsübergänge eines Brennstoffzellen-Leistungsmoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die folgende Diskussion der Ausführungsformen der Erfindung ist auf ein Leistungssystem für ein Hybrid-Brennstoffzellenfahrzeug gerichtet.
  • Wie im Folgenden ausführlich diskutiert wird, schafft die vorliegende Erfindung ein System und ein Verfahren zum Verringern schneller Spannungsübergänge der Ausgangsleistung eines Brennstoffzellenstapels in einem Hybrid-Brennstoffzellenfahrzeug. Das Fahrzeug umfasst ein Hybridleistungssystem mit einem Brennstoffzellen-Leistungsmodul (FCPM) und mit einem Elektroenergie-Speichersystem (EESS). Je nach dem Fahrerleistungsbefehl können das FCPM, das EESS oder beide die benötigte Leistung an das ETS liefern. Die Betriebsstrategie der Erfindung bestimmt durch Betrachtung der tatsächlichen Leistungsanforderung, einer durchschnittlichen Leistungsanforderung für eine bestimmte vorherige Zeitperiode, der tatsächlichen EESS-Leistungsgrenzwerte und des Änderungszustands des EESS die gewünschte Brennstoffzellen-Systemleistung.
  • 1 ist ein Blockschaltplan eines Leistungssystems 10 für ein Brennstoffzellen-Elektrohybridfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das System 10 umfasst ein FCPM 12 mit einem Brennstoffzellenstapel und ein EESS 14 wie etwa eine Gleichspannungsbatterie, einen Akkumulator, einen Superkondensator oder eine Kombination davon, das zusätzliche Leistung liefert. Ein Durchschnittsleistungs-Berechnungsprozessor 16 empfängt auf einer Leitung 18 ein Leistungsanforderungssignal, das eine Leistungsanforderung für das ETS von dem Fahrzeugfahrer für eine bestimmte Fahrgeschwindigkeit repräsentiert. Der Prozessor 16 berechnet eine Durchschnittsleistungsanforderung über eine vorherige Zeitperiode, z. B. wenige Sekunden.
  • Auf einer Leitung 22 wird ein Signal des momentanen Ladungszustands (SOC) des EESS 14 an einen Gewichtungsfunktionsprozessor 20 gesendet. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform besitzt die Gewichtungsfunktion einen Minimalwert von null und einen Bereich, der von vorgegebenen Batterieparametern und von der Batteriebetriebsstrategie abhängt. Während sich der SOC des EESS 14 seinem Maximalwert annähert, wird die Gewichtungsfunktion auf ihren Minimalwert verringert, sodass die zum Nachladen des EESS 14 verwendete Ausgangsleistung von dem FCPM 12 verringert wird. Wenn der SOC des EESS 14 auf seinem Minimalwert ist, wird die Gewichtungsfunktion auf ihren Maximalwert erhöht, sodass die Ausgangsleistung von dem FCPM 12 erhöht wird, um das EESS 14 nachzuladen. Somit ändert die Gewichtungsfunktion das Durchschnittsleistungssignal in Abhängigkeit von dem SOC des EESS 14, sodass die Ausgangsleistung des FCPM hoch genug ist, um die Leistungsanforderung und die Ladeerfordernisse des EESS 14 zu erfüllen.
  • Die Durchschnittsleistung und der Gewichtungsfunktionswert auf der Grundlage des SOC des EESS 14 werden mit einem Multiplizierer 24 multipliziert, um einen gefilterten Grundlastbedarf für das FCPM 12 zu liefern, der über eine bestimmte Zeitperiode gemittelt wird, um die schnellen Spannungsübergänge zu verringern. Der multiplizierte Wert wird daraufhin an einen Addierer 26 gesendet.
  • Die Leistung, die momentan durch das FCPM 12 geliefert wird, die momentanen Leistungsgrenzwerte des EESS 14 einschließlich sowohl eines Signals der verfügbaren Ladung als auch eines Signals der verfügbaren Entladung und die durch den Fahrzeugbetreiber von dem ETS angeforderte Leistung werden an einen Leistungsvergleichsprozessor 28 geliefert. Der Prozessor 28 subtrahiert die Leistung, die momentan durch das FCPM 12 geliefert wird, von dem Leistungsanforderungssignal auf der Leitung 18. Diese Differenz repräsentiert die Leistung, die das EESS 14 liefern muss. Um sicherzustellen, dass das EESS 14 innerhalb seiner Leistungsgrenzwerte bleibt, wird das Differenzsignal je nach dem Vorzeichen des Differenzsignals mit dem Entlade- oder Ladegrenzwert des EESS 14 verglichen. Normalerweise, falls die Leistungsdifferenz innerhalb der Leistungsgrenzwerte des EESS 14 bleibt, ist das Ausgangssignal des Vergleichsprozessors 28 null. Somit weist nur die durch den Multiplizierer 24 erzeugte Grundlast über den Addierer 26 die FCPM-Anforderung an. Falls die Leistungsdifferenz nicht innerhalb der Leistungsgrenzwerte des EESS 14 liegt, wird durch den Vergleichsprozessor 28 sofort zusätzliche oder verminderte Leistung von dem FCPM 12 angefordert. Die zusätzliche oder verminderte Leistung wird an den Addierer 26 gesendet, um sie zu der gleitenden Grundlast zu addieren, um ein Anforderungssignal zu erzeugen, das die Ausgangsleistung des FCPM 12 ändert, um die Fahreranforderung zu erfüllen. Die tatsächlichen EESS-Leistungsgrenzwerte (Entlade- und Ladegrenzwert), die an den Vergleichsprozessor 28 geliefert werden, können von der Größe des EESS 14, von der momentanen Technologie, von der Temperatur des EESS 14, vom SOC des EESS 14, vom Alter usw. abhängen.
  • Falls das Leistungsanforderungssignal niedriger als die tatsächliche FCPM-Leistung ist, wird das EESS 14 auf der Grundlage der obigen Diskussion durch das FCPM 12 oder durch Rückgewinnungsleistung des ETS geladen, solange das EESS 14 innerhalb seines definierten Bereichs bleibt. Falls das EESS 14 die überschüssige Leistung von dem FCPM 12 nicht annehmen kann, um geladen zu werden, wird die FCPM-Leistung so weit verringert, wie es notwendig ist, um innerhalb des Grenzwerts des EESS 14 zu bleiben.
  • Falls das Leistungsanforderungssignal höher als die tatsächliche FCPM-Leistung ist, wird das EESS 14 entladen, so lange das EESS 14 innerhalb seiner definierten Bereiche (SOC, Leistung, usw.) bleibt. Falls das EESS 14 die zusätzliche Leistung nicht liefern kann, wird die FCPM-Leistung so weit erhöht, wie notwendig ist, um den Grenzwert des EESS 14 zu erhalten und den Leistungsbedarf zu erfüllen.
  • Das System 10 ermöglicht, dass das FCPM 12 bei einer sich ändernden Grundlast, d. h. bei einer gleitenden Grundlast, stetig arbeitet. Insbesondere werden durch den Durchschnittsleistungs-Berechnungsprozessor 16 schnelle Leistungsübergänge der Ausgabe des Stapels, die im Ergebnis schneller und häufiger Leistungsanforderungen von dem Fahrzeugbetreiber auftreten können, gefiltert, sodass diese Leistungsanforderungen stetiger an das FCPM 12 übertragen werden. Falls das Leistungsanforderungssignal höher als die FCPM-Leistung ist, liefert das EESS 14 die zusätzliche Leistung, solange das EESS 14 innerhalb seiner Bandbreitentoleranz ist. Falls das EESS 14 an seinem Leistungsgrenzwert ist, wird an das FCPM 12 eine höhere Leistungsanforderung gestellt.
  • Die durch das System 10 gelieferten stetigen Leistungsanforderungsübergänge können beispielhaft beschrieben werden. Es wird ein Brennstoffzellen-Hybridsystem betrachtet, das an das ETS eine Spitzenleistung von 150 kW liefern kann, wobei die Maximalleistung von dem FCPM 12 100 kW beträgt und wobei die Maximalleistung von dem EESS 14 50 kW beträgt. Bei einem bestimmten Arbeitspunkt liefert das FCPM 12 eine Grundlast von 20 kW. Das Leistungsanforderungssignal geht auf 60 kW, sodass das EESS 14 die verbleibenden 40 kW liefert. Falls sich das Leistungsanforderungssignal auf 120 kW erhöht, muss das EESS 14 seine volle Leistungskapazität von 50 kW liefern und muss das FCPM 12 70 kW (50 kW plus der 20 kW Grundlast) liefern.
  • Das Prinzip der Erfindung funktioniert, solange das EESS 14 innerhalb einer bestimmten Bandbreite seines SOC bleibt. Falls sich der SOC unter einen vorgegebenen Minimalwert verringert, muss das FCPM 12 die abgerufene Leistung liefern, solange die abgerufene Leistung innerhalb der Leistungskapazität des FCPM 12 liegt. Falls das Leistungsanforderungssignal die von dem FCPM 12 verfügbare Maximalleistung übersteigt, wenn der SOC des EESS 14 unter seinem vorgegebenen Minimalwert liegt, kann das System 10 die abgerufene Leistung nicht liefern. In einigen Systemen kann es erwünscht sein, die Maximalleistung zu begrenzen, sodass sie der für das FCPM 12 verfügbaren Maximalleistung äquivalent ist. Somit kann das ETS unabhängig von dem SOC des EESS 14 jederzeit mit der maximalen Beschleunigungsleistung bedient werden.
  • Außerdem kann die Grundlast je nach der FCPM-Spannung gesteuert werden. Zum Beispiel kann eine minimale FCPM-Leistung definiert werden, um einen bestimmten oberen Spannungsbereich, der als eine Betriebsart mit einem starken haltbarkeitsverringernden Potential bekannt ist, zu vermeiden. Eine Definition einer solchen minimalen FCPM-Leistung oder einer maximalen FCPM-Spannung ist durch verschiedene System- und Betriebsparameter, z. B. durch den Scheinleistungsverbrauch des Systems 10, durch die Energiekapazität des EESS 14, durch Fahrzeugzusatzeinrichtungen, durch den Fahrzyklus usw. begrenzt.
  • Eine weitere Option für das System der Erfindung ist, dass bereits für den Fahrzeugstart eine bestimmte FCPM-Grundlast vordefiniert ist. Nach dem Start wird die Grundlast als eine Funktion der neuesten Leistungsanforderung bestimmt, die die vordefinierte FCPM-Grundlast ändert. Die Zeitperiode, die zur Bestimmung der Durchschnittsleistungsanforderungen betrachtet wird, kann an die dynamischen Beschränkungen des EESS 14 und des FCPM 12 sowie an die Erfordernisse der Fahrzeugleistungsfähigkeit und an die Anwendung der Hybridleistung angepasst werden.

Claims (12)

  1. Brennstoffzellensystem (10), das umfasst: ein Brennstoffzellen-Leistungsmodul (12), das einen Brennstoffzellenstapel umfasst, wobei das Brennstoffzellen-Leistungsmodul ein Brennstoffzellen-Leistungsmodulsignal liefert, das die momentane Ausgangsleistung des Moduls (12) angibt; eine elektrische Speichervorrichtung (14), wobei die elektrische Speichervorrichtung (14) Leistungsgrenzwertsignale, die die momentanen Leistungsgrenzwerte der Vorrichtung (14) angeben, und ein Ladungszustandssignal, das den momentanen Ladungszustand der Vorrichtung (14) angibt, liefert; einen Durchschnittsleistungs-Berechnungsprozessor (16), der auf ein Leistungsanforderungssignal reagiert, wobei der Durchschnittsleistungs-Berechnungsprozessor (16) ein Durchschnittsleistungssignal liefert, das auf Leistungsanforderungssignalen von einer vorgegebenen vorherigen Zeitperiode beruht; einen Gewichtungsfunktionsprozessor (20), der auf das Ladungszustandssignal reagiert, wobei der Gewichtungsfunktionsprozessor (20) ein Gewichtungssignal liefert, das sich verringert, während sich der Ladungszustand der elektrischen Speichervorrichtung (14) ihrem maximalen Ladungszustand annähert, und das sich erhöht, während sich der Ladungszustand der elektrischen Speichervorrichtung (14) ihrem minimalen Ladungszustand annähert; einen Multiplizierer (24) zum Multiplizieren des Gewichtungssignals und des Durchschnittsleistungssignals und zum Liefern eines multiplizierten Signals; einen Leistungsvergleichsprozessor (28), der auf das Leistungsanforderungssignal, auf das Brennstoffzellen-Leistungs modulsignal und auf die Leistungsgrenzwertsignale reagiert, wobei der Leistungsvergleichsprozessor das Brennstoffzellen-Leistungsmodulsignal von dem Leistungsanforderungssignal subtrahiert, um ein Differenzsignal zwischen der Differenz der momentanen Leistung und der angeforderten Leistung zu liefern, wobei der Leistungsvergleichsprozessor (26) das Differenzsignal mit den Leistungsgrenzwertsignalen der elektrischen Speichervorrichtung (14) vergleicht, wobei ein Ausgangssignal erzeugt wird, um eine Zunahme oder Abnahme der Ausgangsleistung von dem Brennstoffzellen-Leistungsmodul (12) anzugeben, falls das Differenzsignal die Leistungsgrenzwerte der elektrischen Speichervorrichtung übersteigt, und wobei das Ausgangssignal des Leistungsvergleichsprozessors (28) null ist, falls das Differenzsignal innerhalb der Leistungsgrenzwerte der elektrischen Speichervorrichtung (14) liegt; und einen Addierer (26), der auf das Ausgangssignal des Leistungsvergleichsprozessors (28) und auf das multiplizierte Signal reagiert und auf der Grundlage des Leistungsanforderungssignals ein Ausgangssignal zum Ändern des BrennstoffzellenLeistungsmodulsignals liefert.
  2. System nach Anspruch 1, bei dem die elektrische Speichervorrichtung (14) aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Gleichspannungsbatterie, aus einem Akkumulator, aus einem Superkondensator und aus Kombinationen davon besteht.
  3. System nach Anspruch 1, bei dem das Brennstoffzellen-Leistungsmodul (12) die elektrische Speichervorrichtung (14) nachlädt, falls die elektrische Speichervorrichtung (14) nicht in einem maximalen Ladungszustand ist.
  4. System nach Anspruch 1, bei dem das Leistungsanforderungssignal von einem Elektrotraktionssystem eines Fahrzeugs und von weiteren Fahrzeuglasten kommt.
  5. System nach Anspruch 1, bei dem der Durchschnittsleistungs-Berechnungsprozessor (16) ein minimales Brennstoffzellen-Leistungsmodulsignal definiert, das von der Spannung des Brennstoffzellen-Leistungsmoduls (12) abhängt, um einen oberen Spannungsgrenzwert zu vermeiden.
  6. System nach Anspruch 1, bei dem die Leistungsgrenzwertsignale von der elektrischen Speichervorrichtung (14) eine verfügbare Ladung und eine verfügbare Entladung der elektrischen Speichervorrichtung (14) umfassen.
  7. Verfahren zum Verringern schneller Spannungsübergänge der Ausgangsleistung von einem Brennstoffzellen-Leistungsmodul (12), das einen Brennstoffzellenstapel umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Liefern eines Leistungsanforderungssignals; Liefern eines Brennstoffzellen-Leistungsmodulsignals, das die momentane Ausgangsleistung von dem Brennstoffzellen-Leistungsmodul (12) angibt; Liefern von Leistungsgrenzwertsignalen, die den momentanen Ausgangsleistungsgrenzwert einer elektrischen Speichervorrichtung (14) angeben; Liefern eines Ladungszustandssignals, das den momentanen Ladungszustand der elektrischen Speichervorrichtung (14) angibt; Berechnen eines Durchschnittsleistungssignals auf der Grundlage von Leistungsanforderungssignalen von einer vorgegebenen vorherigen Zeitperiode; Bestimmen einer Gewichtungsfunktion auf der Grundlage des momentanen Ladungszustands der elektrischen Speichervorrichtung (14); Multiplizieren der Gewichtungsfunktion und des Durchschnittsleistungssignals, um ein multipliziertes Signal zu liefern; Bestimmen einer Differenz zwischen dem Leistungsanforderungssignal und dem Brennstoffzellen-Leistungsmodulsignal, um ein Differenzsignal zu erzeugen; Vergleichen des Differenzsignals mit den Leistungsgrenzwertsignalen, um ein Vergleichssignal zu erzeugen; und Addieren des multiplizierten Signals und des Vergleichssignals, um ein Signal der momentanen Leistungsanforderung für das Brennstoffzellen-Leistungsmodul (12) zu erzeugen.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Bestimmen einer Gewichtungsfunktion das Verringern der Gewichtungsfunktion, während sich der Ladungszustand der elektrischen Speichervorrichtung (14) ihrem vorgegebenen maximalen Ladungszustand annähert, und das Erhöhen der Gewichtungsfunktion, während sich der Ladungszustand der elektrischen Speichervorrichtung (14) ihrem minimalen Ladungszustand annähert, umfasst.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Liefern eines Leistungsanforderungssignals das Liefern eines Leistungsanforderungssignals für ein Elektrotraktionssystem eines Hybrid-Brennstoffzellenfahrzeugs umfasst.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Leistungsgrenzwertsignale von der Elektrospeichervorrichtung (14) eine verfügbare Ladung und eine verfügbare Entladung der elektrischen Speichervorrichtung (14) umfassen.
  11. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die elektrische Speichervorrichtung (14) aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einer Gleichspannungsbatterie, aus einem Akkumulator, aus einem Superkondensator und aus Kombinationen davon besteht.
  12. Verfahren nach Anspruch 7, das ferner das Definieren eines minimalen Brennstoffzellen-Leistungsmodulsignals umfasst, das von der Spannung des Brennstoffzellen-Leistungsmoduls (12) abhängt, um einen oberen Spannungsgrenzwert zu vermeiden.
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