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DE102009035101B4 - Verfahren zum Starten eines Brennstoffzellensystems in einem Fahrzeug sowie entsprechend ausgebildetes Brennstoffzellensystem - Google Patents

Verfahren zum Starten eines Brennstoffzellensystems in einem Fahrzeug sowie entsprechend ausgebildetes Brennstoffzellensystem Download PDF

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DE102009035101B4
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electrical bus
switch
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David John Keyes
Ellen Greifenstein
Kazuyuki Izawa
Kengo Ikeya
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GM Global Technology Operations LLC
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Abstract

Verfahren zum Starten eines Hybridbrennstoffzellensystems (10), wobei das Verfahren umfasst:
Vorsehen eines elektrischen Hochspannungsbusses (16);
Vorsehen eines mit dem elektrischen Hochspannungsbus (16) elektrisch gekoppelten Brennstoffzellenstapels (12);
Vorsehen einer mit dem elektrischen Hochspannungsbus (16) elektrisch gekoppelten Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsspeichervorrichtung (14);
Vorsehen einer Diode (28) in dem elektrischen Hochspannungsbus (16), die einen Zugang von Spannung von der Hochspannungsspeichervorrichtung (14) auf den Brennstoffzellenstapel (12) verhindert;
Vorsehen einer Umgehungsleitung (30) um die Diode (28);
Vorsehen eines Brennstoffzellenstapel-Schalters (18) zwischen dem Brennstoffzellenstapel (12) und dem elektrischen Hochspannungsbus (16);
elektrisches Koppeln von Systemlasten mit dem elektrischen Hochspannungsbus;
elektrisches Koppeln eines Niederspannungs-/Hochspannungs-Aufwärtswandlers (36) mit dem elektrischen Hochspannungsbus (16);
Schließen eines Umgehungsschalters (32) in der Umgehungsleitung (30), damit elektrische Leistung von der Hochspannungs-Gleichstrom-Speichervorrichtung (14) die Diode (28) umgeht und die Systemlasten (24) betreiben kann;
Starten des Brennstoffzellenstapels (12) unter Verwenden der Systemlasten (24);
Ermitteln, ob eine Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels (12) stabil ist;
Öffnen des Umgehungsschalters (32), wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels (12) stabil ist; und
Schließen des Brennstoffzellenstapel-Schalters (18) nach dem Öffnen des Umgehungsschalters (32).

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten eines Brennstoffzellensystems in einem Fahrzeug sowie ein entsprechend ausgebildetes Brennstoffzellensystem.
  • 2. Beschreibung des Stands der Technik
  • Wasserstoff ist ein sehr interessanter Brennstoff, da er sauber ist und zum effizienten Erzeugen von elektrischem Strom in einer Brennstoffzelle verwendet werden kann. Eine Wasserstoff-Brennstoffzelle ist eine elektrochemische Vorrichtung, die eine Anode und eine Kathode mit einem Elektrolyten dazwischen umfasst. Die Anode erhält Wasserstoffgas und die Kathode erhält Sauerstoff oder Luft. Das Wasserstoffgas wird in der Anode aufgespalten, um freie Wasserstoffprotonen und -elektronen zu erzeugen. Die Wasserstoffprotonen bewegen sich durch den Elektrolyten zur Kathode. Die Wasserstoffprotonen reagieren mit dem Sauerstoff und den Elektronen in der Kathode, um Wasser zu erzeugen. Die Elektronen von der Anode können den Elektrolyten nicht passieren und werden daher zum Verrichten von Arbeit durch eine Last geleitet, bevor sie zur Kathode geschickt werden.
  • Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFC, vom engl. Proton Exchange Membrane Fuel Cells) sind eine gängige Brennstoffzelle für Fahrzeuge. Die PEMFC umfasst im Allgemeinen eine Protonen leitende Festpolymer-Elektrolytmembran, beispielsweise eine Perfluorsulfonsäure-Membran. Die Anode und Kathode umfassen üblicherweise fein verteilte katalytische Partikel, für gewöhnlich Platin (Pt), die von Kohlenstoffpartikeln getragen werden und mit einem Ionomer gemischt sind. Die katalytische Mischung ist auf gegenüberliegenden Seiten der Membran aufgebracht. Die Kombination aus der katalytischen Mischung der Anode, der katalytischen Mischung der Kathode und der Membran bildet eine Membranelektrodeneinheit (MEA, vom engl. Membrane Electrode Assembly). MEAs sind relativ teuer in der Herstellung und erfordern für wirksamen Betrieb bestimmte Bedingungen.
  • In einem Brennstoffzellenstapel werden zum Erzeugen der Sollleistung üblicherweise mehrere Brennstoffzellen kombiniert. Zum Beispiel kann ein typischer Brennstoffzellenstapel für ein Fahrzeug zweihundert oder mehr gestapelte Brennstoffzellen aufweisen. Der Brennstoffzellenstapel erhält ein Kathodeneingangsgas, üblicherweise einen mittels eines Verdichters durch den Stapel getriebenen Luftstrom. Von dem Stapel wird nicht der gesamte Sauerstoff aufgebraucht, und ein Teil der Luft wird als Kathodenabgas ausgestoßen, das Wasser als Stapelnebenprodukt enthalten kann. Der Brennstoffzellenstapel nimmt auch ein Anoden-Wasserstoffeingangsgas auf, das in die Anodenseite des Stapels strömt.
  • Der Brennstoffzellenstapel umfasst eine Reihe von Bipolarplatten, die zwischen den mehreren MEAs in dem Stapel positioniert sind, wobei die Bipolarplatten und die MEAs zwischen zwei Endplatten positioniert sind. Die Bipolarplatten umfassen eine Anodenseite und eine Kathodenseite für benachbarte Brennstoffzellen in dem Stapel. An der Anodenseite der Bipolarplatten sind Anodengas-Strömungskanäle vorgesehen, die das Anodenreaktandengas zu der jeweiligen MEA strömen lassen. An der Kathodenseite der Bipolarplatten sind Kathodengas-Strömungskanäle vorgesehen, die das Kathodenreaktandengas zu der jeweiligen MEA strömen lassen. Eine Endplatte umfasst Anodengas-Strömungskanäle, und die andere Endplatte umfasst Kathodengas-Strömungskanäle. Die Bipolarplatten und die Endplatten bestehen aus einem leitenden Material, beispielsweise Edelstahl oder einem leitenden Verbundstoff. Die Endplatten leiten den von den Brennstoffzellen erzeugten elektrischen Strom aus dem Stapel heraus. Die Bipolarplatten umfassen auch Strömungskanäle, durch die ein Kühlfluid strömt.
  • Die meisten Brennstoffzellenfahrzeuge sind Hybridfahrzeuge, die zusätzlich zu dem Brennstoffzellenstapel eine ergänzende Leistungsquelle, beispielsweise eine Hochspannungsgleichstrombatterie oder einen Ultrakondensator, nutzen. Beispielsweise beschreibt die US 2006/0127704 A1 ein Brennstoffzellensystem mit einer elektrischen Leistungsbusleitung; einem Brennstoffzellenstapel, der elektrisch mit der Leistungsbusleitung gekoppelt ist; einer Batterie, die elektrisch mit der Leistungsbusleitung gekoppelt ist; und einem Kondensator, der elektrisch mit der Leistungsbusleitung in Reihe mit der Batterie gekoppelt ist, wobei der Kondensator eine Spannungsanpassung für große Spannungsschwankungen an der Leistungsbusleitung vorsieht. Die Leistungsquelle liefert ergänzende Leistung für die verschiedenen Zusatzverbraucher des Fahrzeugs, für Systemstarten und während hoher Leistungsforderungen, wenn der Brennstoffzellenstapel nicht die Sollleistung liefern kann. Der Brennstoffzellenstapel liefert einem elektrischen Fahrmotor für Fahrzeugbetrieb Leistung durch einen elektrischen Gleichstrom-Hochspannungsbus. Die Batterie liefert dem elektrischen Bus während dieser Zeiträume ergänzende Leistung, wenn zusätzliche Leistung über den Wert hinaus, den der Stapel liefern kann, benötigt wird, beispielsweise während starker Beschleunigung. Der Brennstoffzellenstapel kann zum Beispiel eine Leistung von 70 kW liefern. Die Fahrzeugbeschleunigung kann aber eine Leistung von 700 kW erfordern. Der Brennstoffzellenstapel wird zu den Zeiten, da der Brennstoffzellenstapel die Leistungsforderung des Systems bereitstellen kann, zum Laden der Batterie oder des Ultrakondensators verwendet. Die von dem Fahrmotor während regenerativen Bremsens verfügbare Generatorleistung wird ebenfalls zum Laden der Batterie oder des Ultrakondensators genutzt.
  • Bei dem vorstehend erläuterten Hybridfahrzeug wird typischerweise ein bidirektionaler Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler eingesetzt, um die Gleichspannung von der Batterie anzuheben, um die Batteriespannung an die Spannung des elektrischen Busses anzupassen, die von der Ausgangsspannung des Brennungsstapels vorgegeben wird, und die Stapelspannung während des Ladens der Batterie zu senken. Ein derartiger DC/DC-Wandler kommt auch bei dem in der WO 2007/140798 A1 beschriebenen Brennstoffzellensystem zum Einsatz. Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler sind aber relativ groß, teuer, schwer und unzuverlässig, was offensichtliche Nachteile mit sich bringt. Es ist erwünscht, den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler bei einem Brennstoffzellenfahrzeug, das eine ergänzende Leistungsquelle umfasst, zu eliminieren.
  • In der Branche wurden verschiedene Versuche unternommen, um den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler in brennstoffzellenbetriebenen Fahrzeugen zu eliminieren, indem eine Leistungsquelle vorgesehen wird, die die große Spannungsschwankung von dem Brennstoffzellenstapel während der Betriebsbedingungen des Fahrzeugs bewältigen kann. Es wurden auch bestimmte Arten von Batterien zum Eliminieren des Gleichstrom/ Gleichstrom-Wandlers in den Brennstoffzellensystemen von Fahrzeugen verwendet. Diese Systeme sind aber typischerweise durch die Fähigkeit beschränkt, die Batterie über einen bestimmten Wert hinaus zu entladen. Diese Arten von Batterien könnten mit anderen Worten infolge großer Spannungsschwankungen am elektrischen Bus während des Betriebs des Systems beschädigt werden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Starten eines Hybridbrennstoffzellensystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 9 sowie ein Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 13 vorgestellt.
  • Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung wird ein Hybridbrennstoffzellensystem offenbart, das einen Brennstoffzellenstapel und einen Ultrakondensator nutzt. Eine Diode ist an einem Hochspannungsbus zwischen dem Brennstoffzellenstapel und dem Ultrakondensator vorgesehen, so dass Hochspannung von dem Ultrakondensator nicht den Betrieb des Brennstoffzellenstapels beeinträchtigt. Während eines Systemstarts ist ein Umgehungsschalter geschlossen, um den Ultrakondensator zu umgehen, so dass Leistung von dem Ultrakondensator zum Starten verschiedener Systemlasten, beispielsweise eines Luftverdichters der Kathodenseite, der dem Brennstoffzellenstapel Luft liefert, verwendet werden kann. Ein 12-Volt/Hochspannungs-Wandler wird genutzt, um den Systemlasten beim Starten, wenn der Umgehungsschalter geöffnet ist, aber bevor ein Brennstoffzellenstapel-Schalter geschlossen wird, eine Hochspannungsversorgung kurzer Dauer und niedriger Leistung von einer Niederspannungsbatterie bereitzustellen.
  • Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den Begleitzeichnungen hervor.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
    • 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines einen Brennstoffzellenstapel und einen Ultrakondensator nutzenden Hybridbrennstoffzellensystems nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
    • 2 ist ein Flussdiagramm, das einen Startprozess für den in 1 gezeigten Brennstoffzellenstapel zeigt, der einen Umgehungsschalter zum Umgehen einer Diode und einen 12-Volt/Hochspannungs-Gleichstromwandler niedriger Leistung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nutzt.
  • Eingehende Beschreibung der Ausführungsformen
  • Die folgende Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung, die auf ein Hybridbrennstoffzellensystem und ein Verfahren zum Starten des Systems gerichtet ist, ist lediglich beispielhafter Natur.
  • 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Brennstoffzellensystems 10, das einen Brennstoffzellenstapel 12 und einen Ultrakondensator 14 umfasst, die beide mit einem elektrischen Hochspannungsbus 16 elektrisch gekoppelt sind. Auch wenn in dieser nicht einschränkenden Ausführungsform ein Ultrakondensator als ergänzende Leistungsquelle genutzt wird, können andere Hochspannungs-Gleichstrom-Speichervorrichtungen an Stelle des Ultrakondensators 14 genutzt werden, beispielsweise eine Hochspannungsbatterie. Ein Brennstoffzellenstapel-Schalter 18 verbindet den Brennstoffzellenstapel 12 und den elektrischen Hochspannungsbus 16 selektiv und trennt diese selektiv. Mit dem elektrischen Hochspannungsbus 16 sind verschiedene elektrische Bauteile elektrisch gekoppelt, beispielsweise ein elektrischer Fahrmotor 22, der das Fahrzeug antreibt. Ferner sind ein Motor 24, der einen Luftverdichter zum Liefern von Luft zu der Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels 12 antreibt, und andere Systemlasten 26 mit dem elektrischen Bus 16 elektrisch gekoppelt.
  • Der Brennstoffzellenstapel 12 und der Ultrakondensator 14 können unterschiedliche Ausgangsspannungen aufweisen, wobei die Spannung des Ultrakondensators 14 typischerweise höher ist und den Brennstoffzellenstapel 12 beschädigen könnte. Die höhere Spannung an dem Ultrakondensator 14 kann eine Folge von regenerativer Bremsenergie sein, die durch den Fahrmotor 22 aufgenommen wird. Wie vorstehend erläutert wurden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler typischerweise in dem elektrischen Hochspannungsbus 16 vorgesehen, um den Brennstoffzellenstapel vor der Spannung der Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsquelle zu schützen. In dieser Ausführungsform wird kein Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler eingesetzt. Daher ist eine andere Technik zum Schutz des Brennstoffzellenstapels 12 erforderlich. Um diesen Schutz zu bieten, wird in dem elektrischen Hochspannungsbus 16 eine geeignete Hochspannungsdiode 28 vorgesehen, die in einer aus dem Stand der Technik bekannten Weise verhindert, dass der Brennstoffzellenstapel 12 der Hochspannung des Ultrakondensators 14 ausgesetzt wird. Wenn aber bei Systemstarten der Brennstoffzellenstapel 12 nicht arbeitet, muss die Energie von dem Ultrakondensator 14 verschiedene Systemlasten betreiben, beispielsweise den Luftverdichtermotor 24.
  • Damit die Gleichspannung von dem Ultrakondensator 14 den Motor 24 antreiben kann, ist es erforderlich, die Diode 28 zu umgehen. Daher wird eine Umgehungsleitung 30 um die Diode 28 vorgesehen, und in der Umgehungsleitung 30 wird ein Umgehungsschalter 32 vorgesehen, um ein selektives Umgehen der Diode 28 zu ermöglichen. Daher wird der Schalter 18 während des Systemstartens geöffnet und der Schalter 32 wird geschlossen, so dass elektrische Energie von dem Ultrakondensator 14 um die Diode 28 gehen und den Luftverdichtermotor 24 sowie die anderen Systemlasten 26 antreiben kann, ohne den Brennstoffzellenstapel 12 zu beschädigen.
  • Das Brennstoffzellensystem 10 umfasst auch eine Niederspannungsbatterie 34, beispielsweise eine 12-Volt-Autobatterie. Die Batterie 34 kann verschiedenen System- und Fahrzeugkomponenten, die keine hohe Spannung benötigen, Leistung liefern. Während bestimmter Zeiträume ist es aber wünschenswert, das 12-Volt-Gleichstrom-Potential von der Batterie 34 zu einem Hochspannungspotential niedriger Leistung umzuwandeln, um bestimmte Systemkomponenten anzutreiben. Um diese Umwandlung vorzusehen, ist ein 12-Volt/Hochspannungs-Wandler 36 vorgesehen. Die niedrige Leistung hoher Spannung von dem Wandler 36 kann zum Antreiben des Luftverdichtermotors 24 verwendet werden, um den Brennstoffzellenstapel 12 während der Zeiträume zu starten, in denen der Ultrakondensator 14 eventuell außer Funktion ist oder nicht genügend Leistung dafür hat. Somit dient diese Leistungsquelle als Reservesystem für die Startsequenz, die den Ultrakondensator 14 nutzt.
  • Während des Systemstarts gibt es ein schmales Zeitfenster, in dem der Ultrakondensator 14 dem Luftverdichtermotor 24 durch den Schalter 32 Leistung liefert und der Brennstoffzellenstapel 12 beginnt, stabile Leistung zu liefern, bei der er dem System 10 zugeschaltet werden kann. Während dieses Prozesses ist der Schalter 32 geöffnet, so dass der Brennstoffzellenstapel 12 vor der Leistung des Ultrakondensators 14 durch die Diode 28 geschützt ist, und dann wird der Schalter 18 geschlossen, so dass Leistung von dem Brennstoffzellenstapel 12 an dem elektrischen Hochspannungsbus 16 zum Antreiben der verschiedenen Lasten vorgesehen werden kann. Während dieses schmalen Zeitfensters, in dem beide Schalter 18 und 32 offen sein können, kann dem Luftverdichtermotor 24 keine Leistung geliefert werden, was ein zeitweiliges Absinken der dem Brennstoffzellenstapel 12 gelieferten Kathodenluft verursachen kann. Während dieser Zeit kann die Leistung von dem Hochspannungswandler 36 den Luftverdichtermotor 24 betriebsfähig halten, um einen nahtlosen Übergang zwischen dem Öffnen des Schalters 32 und dem Schließen des Schalters 18 vorzusehen.
  • Diese Startsequenz kann durch das Flussdiagramm 40 in 2 gezeigt werden. Die Startsequenz wird bei Kästchen 42 ausgelöst, beispielsweise durch Drehen des Fahrzeugzündschlüssels, und bei Kästchen 44 schließt der Startalgorithmus den Umgehungsschalter 32. Dann startet der Startalgorithmus den Verdichtermotor bei Kästchen 46 und startet bei Kästchen 48 den Aufwärtswandler 36. Dann ermittelt der Startalgorithmus, ob die Ausgangsleistung des Brennstoffzellenstapels 12 bei der Entscheidungsraute 50 stabil ist, und wenn nicht, kehrt er nach Verstreichen eines bestimmten Zeitraums zum Ermitteln von Stapelstabilität zurück. Wenn die Ausgangsleistung des Stapels bei der Entscheidungsraute 50 stabil ist, dann öffnet der Startalgorithmus den Umgehungsschalter 32 bei Kästchen 52 und schließt den Stapelschalter 18 bei Kästchen 54. Während der Zeit, in der der Schalter 32 geöffnet ist und der Schalter 18 geschlossen ist, wird dem Verdichtermotor 24 Leistung durch den Aufwärtswandler 36 geliefert. Dann schaltet der Startalgorithmus den Aufwärtswandler 36 bei Kästchen 56 ab, wo das System 10 nun normal arbeiten sollte.

Claims (17)

  1. Verfahren zum Starten eines Hybridbrennstoffzellensystems (10), wobei das Verfahren umfasst: Vorsehen eines elektrischen Hochspannungsbusses (16); Vorsehen eines mit dem elektrischen Hochspannungsbus (16) elektrisch gekoppelten Brennstoffzellenstapels (12); Vorsehen einer mit dem elektrischen Hochspannungsbus (16) elektrisch gekoppelten Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsspeichervorrichtung (14); Vorsehen einer Diode (28) in dem elektrischen Hochspannungsbus (16), die einen Zugang von Spannung von der Hochspannungsspeichervorrichtung (14) auf den Brennstoffzellenstapel (12) verhindert; Vorsehen einer Umgehungsleitung (30) um die Diode (28); Vorsehen eines Brennstoffzellenstapel-Schalters (18) zwischen dem Brennstoffzellenstapel (12) und dem elektrischen Hochspannungsbus (16); elektrisches Koppeln von Systemlasten mit dem elektrischen Hochspannungsbus; elektrisches Koppeln eines Niederspannungs-/Hochspannungs-Aufwärtswandlers (36) mit dem elektrischen Hochspannungsbus (16); Schließen eines Umgehungsschalters (32) in der Umgehungsleitung (30), damit elektrische Leistung von der Hochspannungs-Gleichstrom-Speichervorrichtung (14) die Diode (28) umgeht und die Systemlasten (24) betreiben kann; Starten des Brennstoffzellenstapels (12) unter Verwenden der Systemlasten (24); Ermitteln, ob eine Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels (12) stabil ist; Öffnen des Umgehungsschalters (32), wenn die Spannung des Brennstoffzellenstapels (12) stabil ist; und Schließen des Brennstoffzellenstapel-Schalters (18) nach dem Öffnen des Umgehungsschalters (32).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Vorsehen einer Hochspannungs-Gleichstrom-Speichervorrichtung (14) das Vorsehen eines Ultrakondensators (14) umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Betreiben der Systemlasten (24) das Betreiben eines Luftverdichtermotors umfasst, der einem Luftverdichter (24), der Luft zu dem Brennstoffzellenstapel (12) treibt, Leistung liefert.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin das Einschalten des Aufwärtswandlers (36) vor dem Öffnen des Umgehungsschalters (32) umfasst, damit der Aufwärtswandler (36) bereit sein kann, den Systemlasten (24) Leistung zu liefern, wenn der Umgehungsschalter (32) geöffnet ist und der Stapelschalter (18) geschlossen ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das elektrische Koppeln von Systemlasten (24) mit dem elektrischen Hochspannungsbus (16) das elektrische Koppeln eines elektrischen Fahrmotors (22) mit dem elektrischen Hochspannungsbus (16) umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der elektrische Fahrmotor (22) ein Fahrzeug antreibt.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin das Ausschalten des Aufwärtswandlers (36) nach dem Öffnen des Stapelschalters (18) umfasst.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin das elektrische Koppeln einer 12-Volt-Batterie (34) mit dem Niederspannungs-/Hochspannungs-Aufwärtswandler (36) umfasst, um die Niederspannung vorzusehen.
  9. Verfahren zum Starten eines Hybridbrennstoffzellensystems (10), wobei das Verfahren umfasst: elektrisches Trennen eines Brennstoffzellenstapels (12) von einem elektrischen Hochspannungsbus (16); Liefern elektrischer Leistung von einer Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsspeichervorrichtung (14) zu einem Verdichtermotor (24) an dem elektrischen Hochspannungsbus (16) durch einen Umgehungsschalter (32), der eine Diode (28) in dem elektrischen Bus (16) umgeht, wobei der Verdichtermotor (24) einen Verdichter antreibt, der einer Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels (12) Luft liefert; Öffnen des Umgehungsschalters (32), nachdem die Stapelspannung stabil wird; Schließen eines Brennstoffzellenstapel-Schalters (18) zum Verbinden des Brennstoffzellenstapels (12) mit dem elektrischen Hochspannungsbus (16), nachdem der Umgehungsschalter (32) geöffnet ist; und Vorsehen von elektrischer Leistung zu dem Verdichtermotor (24) von einem Niederspannungs-/Hochspannungs-Aufwärtswandler (36) während der Zeit, in der der Umgehungsschalter (32) geöffnet ist, aber bevor der Brennstoffzellenstapel-Schalter (18) geschlossen wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Hochspannungs-Gleichstrom-Speichervorrichtung (14) ein Ultrakondensator (14) ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, welches weiterhin das Einschalten des Aufwärtswandlers (36) vor dem Öffnen des Umgehungsschalters (32) umfasst, damit der Aufwärtswandler (36) bereit sein kann, den Systemlasten Leistung zu liefern, wenn der Umgehungsschalter (32) geöffnet ist und der Stapelschalter (18) geschlossen ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 9, welches weiterhin das elektrische Koppeln einer 12-Volt-Batterie (34) mit dem Niederspannungs-/Hochspannungs-Aufwärtswandler (36) zum Liefern der Niederspannung umfasst.
  13. Brennstoffzellensystem (10) umfassend: einen elektrischen Hochspannungsbus (16); einen mit dem elektrischen Hochspannungsbus (16) elektrisch gekoppelten Verdichtermotor (24); einen mit dem elektrischen Hochspannungsbus (16) elektrisch gekoppelten Brennstoffzellenstapel (12); einen Brennstoffzellenstapel-Schalter (18) zum selektiven Herstellen und Unterbrechen einer Verbindung des Brennstoffzellenstapels (12) mit dem elektrischen Hochspannungsbus (16); eine mit dem elektrischen Hochspannungsbus (16) elektrisch gekoppelte Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsspeichervorrichtung (14); eine Diode (28) in dem elektrischen Hochspannungsbus (16), die einen Zugang von Spannung von der Hochspannungs-Speichervorrichtung (14) auf den Brennstoffzellenstapel (12) verhindert; eine Umgehungsleitung (30) um die Diode; einen Umgehungsschalter (32) in der Umgehungsleitung (30); und einen mit dem elektrischen Hochspannungsbus (16) elektrisch gekoppelten Niederspannungs-/ Hochspannungs-Aufwärtswandler (36), wobei der Aufwärtswandler (36) dem Verdichtermotor (24) während Systemstart Leistung liefert, nachdem der Umgehungsschalter (32) geöffnet wurde, aber bevor der Brennstoffzellenstapel-Schalter (18) geschlossen wird.
  14. System nach Anspruch 13, wobei die Hochspannungs-Gleichstrom-Speichervorrichtung (14) ein Ultrakondensator (14) ist.
  15. System nach Anspruch 13, wobei der Aufwärtswandler (36) vor dem Öffnen des Umgehungsschalters (32) eingeschaltet wird, damit der Aufwärtswandler (36) bereit sein kann, den Systemlasten (24) Leistung zu liefern, wenn der Umgehungsschalter (32) geöffnet ist und der Stapelschalter (18) geschlossen ist.
  16. System nach Anspruch 13, welches weiterhin eine mit dem Niederspannungs-/Hochspannungs-Aufwärtswandler (36) elektrisch gekoppelte 12-Volt-Batterie (34) umfasst.
  17. System nach Anspruch 13, welches weiterhin einen mit dem elektrischen Hochspannungsbus (16) elektrisch gekoppelten elektrischen Fahrmotor (22) umfasst.
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