WO2008052498A1

WO2008052498A1 - Verfahren zum regenerieren eines reformers

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Publication number: WO2008052498A1
Application number: PCT/DE2007/001674
Authority: WO
Inventors: Manfred Pfalzgraf; Markus Bedenbecker; Matthias Boltze; Andreas Engl
Original assignee: Webasto SE; Enerday GmbH
Current assignee: Webasto SE; Enerday GmbH
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2007-09-17
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2009-05-02
Also published as: DE102006051748A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regenerieren eines Reformers (18), der einem Brennstoffzellensystem (14) zugeordnet ist, wobei das Brennstoffzellensystem eine Komponente einer Klimaanlage (12) eines von einem Antriebsaggregat antreibbaren Kraftfahrzeugs (10) ist und die Klimaanlage mit elektrischer Energie versorgt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Betrieb des Antriebsaggregats des Kraftfahrzeugs eine Bedingung für ein Regenerieren des Reformers (18) ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Klimaanlage (12) für ein Kraftfahrzeug (10).

Description

Verfahren zum Regenerieren eines Reformers

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regenerieren eines Reformers, der einem Brennstoffzellensystem zugeordnet ist, wobei das Brennstoffzellensystem eine Komponente einer Klimaanlage eines von einem Antriebsaggregat antreibbaren Kraftfahrzeugs ist und die Klimaanlage mit elektrischer E- nergie versorgt.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Klimaanlage zur Standklimatisierung eines von einem Antriebsaggregat antreibbaren Kraftfahrzeugs, mit einem einen Reformer auf- weisenden Brennstoffzellensystem zum Betreiben eines Kältekreises und einem Steuergerät zum Steuern des Brennstoff- zellensystems .

Aus der DE 102 23 949 Al ist eine Klimaanlage mit einer Brennstoffzelle zur Standklimatisierung eines Fahrzeugs bekannt. Um einer Brennstoffzelle beziehungsweise einem Brennstoffzellenstapel den für seinen Betrieb erforderlichen Wasserstoff zuzuführen, kommt im Allgemeinen ein Reformer zum Einsatz, der aus Brennstoff, insbesondere dem für den Betrieb eines Kraftfahrzeugs verwendeten Kraftstoff, ein Wasserstoffreiches Reformat erzeugt. Durch unvollkommene Umsetzung der Kohlenwasserstoffe können sich Nebenprodukte, wie Restkohlenwasserstoffe oder Ruß, bilden. Diese schlagen sich dann zumindest teilweise auf dem Refor- mer nieder. Dies hat eine Deaktivierung des im Reformer befindlichen Katalysators zur Folge, was so weit gehen kann, dass sich der Katalysator nahezu komplett mit Ruß zusetzt. Der im Reformer auftretende Druckverlust steigt hierdurch an. Der Reformer wird unbrauchbar, beziehungsweise er muss regeneriert werden. Eine solche Regeneration erfolgt standardmäßig durch ein Abbrennen des im Reformer abgelagerten Rußes, indem der während der Reformierung beispielsweise mit einer Luftzahl λ = 0,4 betriebene Reformer nun mit einer für eine Verbrennung typischen Luftzahl, das heißt λ ≥ 1, betrieben wird. Während ein solcher Regenerierungs- prozess stattfindet, kann der Reformer kein Reformat liefern. Andere Konzepte sehen vor, die Regenerierung im kon- tinuierlichen Betrieb des Reformers vorzunehmen, nämlich beispielsweise durch das wiederholte Herabsetzen der Brennstoffzuführrate während mehrerer aufeinander folgender Zeitintervalle. Zwischen den Zeitintervallen wird dann wieder auf die für die Reformierung typische Luftzahl gere- gelt, so dass insgesamt die Versorgung des Brennstoffzel- lenstapels mit Reformat nicht abreißt. Weiterhin kann vorgesehen sein, eine Regeneration durch ein Zuführen eines NO₂-haltiges Gasgemisch in den Reformer zuzuführen, und zwar während andauernder kontinuierlicher Erzeugung von Re- format .

Gleich welches der geschilderten Regenerierungskonzepte gewählt wird, es ist in jedem Fall mit einer Beeinflussung der Reformaterzeugung zu rechnen, entweder durch vollstän- digen Ausfall der Reformaterzeugung oder durch eine Herabsetzung der Reformaterzeugungsrate . Dies kann letztlich Einfluss auf sonstige Komponenten und Verfahrensabläufe haben, die mit dem Brennstoffzellensystem in Verbindung stehen, was, wenn möglich, vermieden werden sollte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Regenerieren eines Reformers sowie eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, so dass eine Beein- flussung der Betriebsweise der Klimaanlage ausgeschlossen ist.

Diese Aufgabe wird mit dem Merkmal des unabhängigen An- sprύchs gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Verfahren dadurch auf, dass ein Betrieb des Antriebsaggregats des Kraftfahrzeugs eine Bedingung für ein Regenerieren des Reformers ist. Während das Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs betrieben wird, ist ein Reformierungsbetrieb nicht erforderlich, denn auf den Betrieb der durch das BrennstoffZellensystem versorgten Klimaanlage kann dann verzichtet werden. Eine Kühlung des Fahrzeuginnenraums kann durch den Betrieb einer herkömmlichen vom Antriebsaggregat angetriebenen Klimaanlage oder durch sonstige Maßnahmen, bei- spielsweise Belüften des Innenraums, erfolgen. Indem also die Regenerierungsphasen des Reformers in die Zeiträume gelegt werden, in denen die Klimaanlage nicht benötigt wird, wird eine unerwünschte Beeinflussung von deren Betriebsweise vermieden.

Es kann vorgesehen sein, dass der Betrieb des Antriebsaggregats des Kraftfahrzeugs notwendige Bedingung für ein Regenerieren des Reformers ist . Das Regenerieren des Reformers erfolgt also nur dann, wenn das Antriebsaggregat in Betrieb ist. Zusätzlich kann geprüft werden, ob weitere Bedingungen für ein Regenerieren erfüllt sind.

Ferner kann vorgesehen sein, dass der Betrieb des Antriebsaggregats des Kraftfahrzeugs hinreichende Bedingung für ein Regenerieren des Reformers ist. Ein Regenerieren des Reformers findet immer dann statt, wenn das Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs in Betrieb genommen wird. Weitere Voraussetzungen für das Regenerieren müssen also nicht vorliegen.

Besonders nützlich ist es aber, dass ein Indikator zur Verfügung gestellt wird, wenn eine Betriebsphase des Antriebsaggregats voraussichtlich länger andauert als die für ein Regenerieren des Reformers erforderliche Mindestzeit und dass das Vorliegen des Indikators zusätzliche Bedingung für ein Regenerieren des Reformers ist. Auf diese Weise wird vermieden, dass eine Regeneration des Reformers bei kurzzeitigem Inbetriebnehmen des Antriebsaggregats erfolgt, wenn beispielsweise ein Fahrzeug nur wenige Meter bewegt wird. Der Indikator kann zum Beispiel zur Verfügung gestellt werden, wenn sich das Fahrzeug mit höheren Geschwindigkeiten bewegt, da dann mit einiger Wahrscheinlichkeit zu erwarten ist, dass die Betriebsphase des Antriebsaggregats noch länger andauert.

In diesem Zusammenhang ist es besonders nützlich, dass von einem Steuergerät Betriebsmuster des Kraftfahrzeugs erfasst und gespeichert werden und dass der Indikator zur Verfügung gestellt wird, wenn ein Betriebsmuster erkannt wird, in dessen Rahmen eine Betriebsdauer des Antriebsaggregats zu erwarten ist, die voraussichtlich länger andauert als die für ein Regenerieren des Reformers erforderliche Mindestzeit. Neben objektiven Kennzeichen für eine wahrscheinlich länger andauernde Fahrt des Kraftfahrzeugs können so auch individuelle Fahrgewohnheiten berücksichtigt werden. Ein Steuergerät, welches der Klimaanlage zugeordnet oder ein sonstiges Steuergerät des Kraftfahrzeugs sein kann, erfasst das Betriebsverhalten des Fahrzeugs und "lernt" typische Betriebsmuster. Wird ein Fahrzeug beispielsweise täglich ^

oder nahezu täglich zur selben Uhrzeit über eine längere Strecke bei hoher Geschwindigkeit bewegt, so steht dem Steuergerät diese Information aufgrund der Lernphase zur Verfügung. Wird nach bereits erfolgtem Lernen das Fahrzeug also zu der bestimmten Tageszeit in der beschriebenen Weise in Betrieb genommen, so ist dies ein ausreichendes Kriterium für das Bereitstellen eines Indikators.

Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass der Indikator durch Betätigung eines Bedienelementes zur Verfügung gestellt wird. Die Regenerierung des Reformers kann also aktiv durch den Fahrer des Fahrzeugs in Gang gesetzt werden, jedoch nur, wenn das Antriebsaggregat in Betrieb ist.

Die Erfindung baut auf der gattungsgemäßen Klimaanlage dadurch auf, dass das Steuergerät geeignet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren zu steuern. Hierdurch werden die Vorteile und Besonderheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens im Rahmen einer Klimaanlage umgesetzt .

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert .

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Klimaanlage;

Figur 2 eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Klimaanlage;

Figur 3 ein Flussdiagramm eines Klimatisierungsbetriebs und _

Figur 4 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines erfin- dungsgemäßen Verfahrens zum Regenerieren eines Reformers .

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Klimaanlage. Die in einem Kraftfahrzeug 10 installierte Klimaanlage 12 (Einbaulage siehe Fig. 2), die in Figur 1 mit einer gestrichelten Linie umrissen ist, umfasst als Hauptelemente ein BrennstoffZellensystem 14 und einen Kältekreis 16.

Das Brennstoffzellensystem 14 umfasst einen Reformer 18, dem über einen Brennstoffsträng 20 aus einem nicht darge- stellten Brennstofftank Brennstoff zuführbar ist. Ferner ist dem Reformer 18 an einer zweiten Brennstoffzuführstufe mittels eines BrennstoffStrangs 22 ebenfalls aus dem Brennstofftank Brennstoff zuführbar. Als BrennstoffSorten kommen Diesel, Benzin, Erdgas und weitere aus dem Stand der Tech- nik bekannte BrennstoffSorten in Frage. Weiterhin ist dem

Reformer 18 über einen Oxidationsmittelstrang 24 Oxidati- onsmittel, d. h. insbesondere Luft, zuführbar. Das von dem Reformer 18 erzeugte Reformat ist einem Brennstoffzellen- stapel 26 zuführbar. Alternativ kann anstatt des Brenn- stoffzellenstapels 26 auch nur eine Brennstoffzelle vorgesehen sein. Bei dem Reformat handelt es sich um ein Wasserstoffhaltiges Gas, das in dem Brennstoffzellenstapel 26 mit Hilfe von über einen Kathodenzuluftstrang 28 geförderter Kathodenzuluft unter Erzeugung von elektrischer Energie und Wärme umgesetzt wird. Die erzeugte elektrische Energie ist über eine elektrische Leitung 30 einem Elektromotor 32, einer Batterie 34 und einer elektrischen Heizeinrichtung 36 der Klimaanlage 12 zuführbar. Im dargestellten Fall ist das Anodenabgas über einen Anodenabgasstrang 38 einer Mischein- heit 40 eines Nachbrenners 42 zuführbar. Ferner ist dem Nachbrenner 42 über einen Brennstoffsträng 44 Brennstoff aus dem Brennstofftank und über einen Oxidationsmit- telstrang 46 Oxidationsmittel zuführbar. In den Brennstoff- strängen 20, 22 und 44 sind geeignete, nicht dargestellte Fördereinrichtungen, wie beispielsweise Pumpen, angeordnet. Ebenso sind in den Oxidationsmittelsträngen 24 und 46 entsprechende, nicht dargestellte Fördereinrichtungen, in diesem Fall vorzugsweise Gebläse, angeordnet. Diese Förderein- richtungen können direkt vom Brennstoffzellenstapel 26 oder von der Batterie 34 mit Strom versorgt werden. In dem Nachbrenner 42 erfolgt eine Umsetzung des abgereicherten Anodenabgases mit dem geförderten Brennstoff und Oxidationsmittel zu einem Verbrennungsabgas, welches in einer Misch- einheit 48 mit Kathodenabluft vermischt wird, die über einen Kathodenabluftstrang 50 von dem Brennstoffzellenstapel 26 zu der Mischeinheit 48 gefördert wird. Das Verbrennungs- abgas, welches nahezu keine Schadstoffe enthält, durchströmt einen Wärmetauscher 52 zum Vorwärmen der Kathodenzu- luft und verlässt schließlich das BrennstoffZeilensystem 14 über einen Abgasauslass 54.

In dem Kältekreis 16 sind ein Kompressor 56, ein Kondensator 58, ein Expansionsorgan 60 und ein Verdampfer 62 ange- ordnet. Der Kompressor 56 ist von dem Elektromotor 32 antreibbar, welcher wiederum vorzugsweise durch, den BrennstoffStoffzellenstapel 26 des Brennstoffzellensystems 14 mit Energie versorgt wird, aber kurzzeitig auch von der Batterie 34 mit Energie versorgt werden kann. Dem Verdamp- fer 62 ist ein Gebläse 64 zugeordnet. Über eine Außenluftleitung 66 kann von Außen Umgebungsluft angesaugt werden. Der Begriff "von Außen" , wie er im Zusammenhang mit dieser Erfindung verwendet wird, bedeutet dabei von außerhalb des Innenraumes 78, bezeichnet somit die das Kraftfahrzeug 10 - —

umgebende Luft. Die Außenluftleitung 66 führt zu einer Stelleinrichtung 68, welche die Außenluft dem Gebläse 64 zuführen kann. Die von der Stelleinrichtung 68 zum Gebläse 64 geleitete Luft strömt als Luftstrom 70 an dem Verdampfer 62 vorüber. Auf diese Weise kann dem Luftstrom 70 durch den Verdampfer 62 Wärmeenergie entzogen werden. Der gekühlte Luftstrom kann dann über eine Stelleinrichtung 72 und eine Luftführung 74 über eine Hutablage 76 einem Fahrzeuginnenraum 78 zugeführt werden. Die Stelleinrichtung 72 kann bei- spielsweise durch ein Elektromagnetventil oder durch Rückschlagventile, welche jeweils nur eine Strömung von den beiden Zuleitungen hin zur Luftführung 74 zulassen, realisiert werden. Die gekühlte Luft strömt durch den Fahrzeuginnenraum 78 (wie durch Pfeile in Fig. 2 veranschaulicht) und verlässt diesen unterhalb einer Sitzbank 80, vorzugsweise der hinteren Sitzbank. Anschließend strömt die Luft über eine Luftführung 82 zurück zu der Stelleinrichtung 68, wo sie ganz oder teilweise nach. Außen abgeführt wird oder zurück zum Gebläse 64 geleitet wird. Für die Führung der Luft nach Außen ist eine entsprechende Leitung vorgesehen, die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Über die Schaltung der Stelleinrichtung 68 lässt sich somit wahlweise ein Frischluft- oder ein Umluftkonzept realisieren, bei dem Luft von Außen über die Außenluftleitung 66 angesaugt wird oder die Luft aus der Luftführung 82 rezirkuliert wird. Auch Mischformen dieser Betriebsarten sind möglich. Ferner kann mittels der Stelleinrichtung 68, die über die Außenluftleitung 66 eingeleitete Luft einer Luftführung 84 und über diese einem Gebläse 86 zugeführt wer- den. In diesem Falle strömt diese Luft als Luftstrom 88 an heißen Teilen des Brennstoffzellensystems 14 direkt vorüber oder durch (nicht dargestellte) Wärmetauscher, die zwischen dem Luftstrom 88 und den heißen Teilen vermitteln. Die heißen Teile des Brennstoffzellensystems 14 sind vorzugsweise der Reformer 18, der Brennstoffzellenstapel 26 und der Nachbrenner 42. Auf diese Weise kann durch die Abwärme der heißen Teile des Brennstoffzellensystems 14 dem Luftstrom 88 Wärmeenergie zugeführt werden. Der erwärmte Luftstrom 88 führt über eine Luftführung 90 zu der elektrischen Heizeinrichtung 36, die direkt von einer vom Brennstoffzellenstapel 26 erzeugten oder von der Batterie 34 gespeicherten E- nergie versorgt wird. Somit kann in einem Heizbetrieb die ohnehin schon vorgewärmte Luft in der Luftführung 90 weiter erwärmt werden und über die Stelleinrichtung 72 und die

Luftführung 74 dem Innenraum 78 zugeführt werden. Nach dem Durchströmen des Innenraums 78 führt der Luftstrom über die Luftführung 82 zur Stelleinrichtung 68, wo er entweder nach Außen abgeführt wird oder zurück zum Gebläse 86 geleitet wird. Auch hierbei lässt sich über die Schaltung der Stelleinrichtung 68 somit wahlweise in einem solchen Heizbetrieb ein Umluftkonzept realisieren, bei dem Luft von Außen über die Außenluftleitung 66 angesaugt wird oder die Luft aus der Luftführung 82 rezirkuliert wird.

Nachfolgend werden verschiedene Betriebszustände aufgezeigt, die mittels der vorstehend beschriebenen Klimaanlage realisierbar sind:

Kühlbetrieb mit UmluftZirkulation: In diesem Betriebszustand ist die Stelleinrichtung 68 so geschaltet, dass Luft aus dem Innenraum 78 über die Luftführung 82 zu dem Gebläse 64 geführt wird. Dieser Luftström 70 wird gekühlt und über die Stelleinrichtung 72 und die Luftführung 74 in den In- nenraum 78 geführt, wodurch dieser gekühlt wird. Um im

Kühlbetrieb ein Aufheizen des Kofferraums, in dem die Klimaanlage 12 angeordnet ist, zu vermeiden, sind entsprechende (nicht dargestellte) Gebläse und Leitungen vorgesehen, welche die Abwärme der Klimaanlage 12 (insbesondere des Brennstoffzellensystems 14, des Kondensators 58, des Kompressors 56 und des Elektromotors 32) nach Außen abführen. Im Falle des Kondensators 58 könnte dieser alternativ auch Außen am Fahrzeug 10 angeordnet werden, um somit die Abwär- me direkt abzutransportieren.

Kühlbetrieb mit AußenluftZuführung: In diesem Betriebszustand ist die Stelleinrichtung 68 so geschaltet, dass Außenluft über die Außenluftleitung 66 zu dem Gebläse 64 ge- führt wird. Der Luftström 70 wird gekühlt und über die

Stelleinrichtung 72 und die Luftführung 74 in den Innenraum 78 geführt. Der über die Luftführung 82 aus dem Innenraum 78 führende Luftstrom wird von der Stelleinrichtung 68 nach Außen abgegeben. Hinsichtlich des Abführens der Abwärme der Klimaanlage 12 werden die im Rahmen des vorstehend beschriebenen Kühlbetriebs erläuterten Maßnahmen ergriffen.

Heizbetrieb mit Umluftzirkulation: In diesem Betriebszustand wird über die Luftführung 82, die Stelleinrichtung 68 und die Luftführung 84 ein Luftström 88 aus dem Innenraum 78 zum Gebläse 86 geführt. Der Kältekreis 16 ist nicht in Betrieb, d. h. der Elektromotor 32 wird nicht betrieben. Das Gebläse 86 führt den Luftstrom 88 an den heißen Teilen des Brennstoffzellensystems 14 vorüber. Die auf diese Weise vorgewärmte Luft wird mittels der Luftführung 90 zu der e- lektrischen Heizeinrichtung 36 und weiter zur Stelleinrichtung 72 geführt. Die elektrische Heizeinrichtung 36 wird zur Erwärmung der Luft in der Luftführung 90 mit elektrischem Strom betrieben. Anschließend strömt die erwärmte Luft über die Stelleinrichtung 72 und die Luftführung 74 in den Innenraum 78.

Heizbetrieb mit AußenluftZuführung: In diesem Betriebszustand wird Außenluft über die Außenluftleitung 66 von der Stelleinrichtung 68 der Luftführung 84 zugeführt. Die durch den Betrieb des Brennstoffzellensystems 14 entstehende Abwärme erwärmt den Luftstrom 88. Dieser erwärmte Luftstrom wird, wie im vorstehend beschriebenen Betriebszustand, über die Luftführung 90, die elektrische Heizeinrichtung 36, die Stelleinrichtung 72 und die Luftführung 74 in den Innenraum 78 geleitet. Anschließend wird dieser Luftstrom über die Luftführung 82 zur Stelleinrichtung 68 geführt, wo er nach Außen abgegeben wird.

Diese unterschiedlichen Betriebszustände werden über eine elektronische Steuereinheit angesteuert, die je nach Temperatur im Innenraum 78, Außentemperatur, eingestellten Solltemperaturen und gewünschtem Klimatisierungsbetrieb den ge- eigneten Betriebszustand auswählt. Diese elektronische

Steuereinheit ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in den Figuren nicht dargestellt, jedoch ist dem Fachmann sofort ersichtlich, dass diese zumindest mit den entsprechenden Fördereinrichtungen in den Strängen 20, 22, 24, 44 und 46 der Energieverteilung in der elektrischen Leitung 30, den

Gebläsen 64 und 86, der elektrischen Heizeinrichtung, dem Elektromotor 32, den Stelleinrichtungen 68 und 72 sowie den entsprechenden Temperatursensoren verbunden ist .

Die vorstehend beschriebene Strömungsrichtung im Fahrzeuginnenraum 78, d. h. Einführen der Luft über die Hutablage 76 und Abführen der Luft unterhalb der Sitzbank 80 kann im Kühl- und/oder Heizbetrieb auch umgekehrt sein. Für eine derartige Abwandlung müsste entsprechend die Luftführung 74 unterhalb der Sitzbank 80 in den Fahrzeuginnenraum 78 münden und die Luftführung 82 über die Hutablage 76 in den Fahrzeuginnenraum 78 münden. _

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugs 10 mit der erfindungsgemäßen Klimaanlage 12. In Figur 2 ist insbesondere die Einbaulage der Klimaanlage 12 veranschaulicht. Die erfindungsgemäße Klimaanlage 12 ist im Kof- ferraum montierbar, vorzugsweise als nachrüstbare Einheit. Ebenfalls ist es möglich, die Klimaanlage im Insassenraum des Kraftfahrzeugs zu installieren. Hier kann sie beispielsweise zusätzlich zur Kühlung eines Kühlschranks genutzt werden. Zusätzlich zur beschriebenen Klimaanlage 12 hat das Kraftfahrzeug 10 eine konventionelle Klimaanlage

92, bei der ein Kompressor eines herkömmlichen Kältekreises mechanisch von einem Antriebsaggregat 94, vorzugsweise einem Verbrennungsmotor, antreibbar ist. Dem Antriebsaggregat ist in bekannter Weise ein Auspuff 96 zugeordnet. Während der Fahrt des Kraftfahrzeugs 10 und dem damit verbundenen

Betrieb des Antriebsaggregats 94 kann der Innenraum 78 über die konventionelle, fahrzeugeigene Klimaanlage 92 in allgemein bekannter Weise gekühlt bzw. mittels Abwärme des Antriebsaggregats 94 erwärmt werden. Bei Stillstand des An- triebsaggregats 94 kann der Innenraum 78 über die erfindungsgemäße Klimaanlage 12 klimatisiert werden. Zur Erfassung der Abgastemperatur ist ein elektrisch mit der elektronischen Steuereinheit der Klimaanlage 12 verbundener Abgastemperatursensor 98 vorgesehen, der außen am Auspuff 96 montiert ist, oder in den Auspuff 96 eingebaut ist. Alternativ, oder zusätzlich zum Abgastemperatursensor 98 ist ein Sensor 100 vorgesehen, der mit der elektronischen Steuereinheit der Klimaanlage 12 elektrisch verbunden ist. Der Sensor 100 kann ein Bewegungssensor und/oder ein Schallsen- sor sein. Im Falle eines Bewegungssensors kann dieser durch

Erfassung einer Beschleunigung bestimmen, dass das Kraftfahrzeug fortbewegt wird, sobald ein bestimmter Beschleunigungsschwellenwert überschritten wird. Aus der Fortbewegung des Kraftfahrzeugs kann geschlussfolgert werden, dass das . _ _

Antriebsaggregat in Betrieb ist und somit die Möglichkeit besteht, die konventionelle Klimaanlage in Betrieb zu nehmen. Im Falle des Schallsensors spricht dieser auf einen bestimmten Frequenzbereich an, in dem die Betriebsgeräusche des Antriebsaggregats liegen. Der Sensor 100 ist vorzugsweise, wie in Fig. 2 dargestellt, am Gehäuse der Klimaanlage 12 montiert. Alternativ kann der Sensor 100 auch am Fahrzeugunterboden oder einer sonstigen Stelle des Kraftfahrzeugs 10 montiert sein, was jedoch ein Verlegen von e- lektrischen Leitungen erforderlich macht.

Alternativ zu den Sensoren 98 und 100 kann auch ein von einem fahrzeugeigenen Bordcomputer bereitgestelltes Signal verwendet werden, welches anzeigt, ob das Antriebsaggregat in Betrieb ist.

Ein Regenerieren des Reformers kann immer dann eingeleitet werden, wenn das Antriebsaggregat in Betrieb ist, da in diesem Betriebszustand die Kühlleistung der vom Brennstoff- zellensystem 14 versorgten Klimaanlage 12 nicht benötigt wird. Die herkömmliche Klimaanlage des Kraftfahrzeugs kann dann die Klimatisierung übernehmen.

Figur 3 zeigt ein Flussdiagramm des Klimatisierungsbetriebs der erfindungsgemäßen Klimaanlagen 12. Die Routine aus Figur 3, welche von der elektronischen Steuereinheit ausgeführt wird, startet bei Schritt SlOO, wenn die Klimaanlage 12 manuell eingeschaltet wird. Bei Schritt SlOl wird bestimmt, ob eine Abschaltbedingung erfüllt ist. Die Ab- schaltbedingung kann im Rahmen dieser Routine der Betrieb des Antriebsaggregats oder ein Fortbewegen des Kraftfahrzeugs 10 sein. Die Abschaltbedingung ist also erfüllt, wenn das Antriebsaggregat in Betrieb ist, z. B. ein Verbrennungsmotor läuft, oder das Kraftfahrzeug 10 fortbewegt wird. Ob diese Bedingung erfüllt ist kann mittels des Abgastemperatursensors 98 und/oder des Sensors 100 bestimmt werden. Alternativ kann das vom Bordcomputer gelieferte Signal ausgewertet werden, welches anzeigt, ob das An- triebsaggregat 94 in Betrieb ist. Wenn demnach, der Sensor 100 zur Bestimmung herangezogen wird und dieser ein Schallsensor ist, wird bei Schritt SlOl von der elektronischen Steuereinheit abgefragt, ob der Schallsensor ein Signal liefert, welches das Vorliegen einer Schallfrequenz an- zeigt, die das Antriebsaggregat in einem betriebenen Zustand abgibt. Der Prozess fährt erst dann zu Schritt S102 fort, wenn die Abfrage in Schritt SlOl negativ ist. In Schritt S102 wird bestimmt, ob der Benutzter über einen Auswahlschalter oder eine entsprechende Programmierung der Klimaanlage 12 einen automatischen Bereitschaftsbetrieb ausgewählt hat. Falls dies nicht der Fall ist, fährt der Prozess zu Schritt S103 fort, wo bestimmt wird, ob der Benutzer manuell eine Bereitschaftsklimatisierung ausgewählt hat. Ist dies nicht der Fall, dann fährt der Prozess zu Schritt S104 fort, wo bestimmt wird, ob der Benutzer manuell eine Wohlfühlklimatisierung ausgewählt hat. Falls dies mit "JA" zu beantworten ist, fährt der Prozess zu Schritt S105 fort, bei dem eine Wohlfühlklimatisierung durchgeführt wird. Bei dieser Wohlfühlklimatisierung wird der Innenraum 78 des Kraftfahrzeugs 10 auf eine Wohlfühltemperatur (z. B. 18⁰C) klimatisiert, indem eine Auswahl aus den verschiedenen Heiz- und Kühlmodi von der elektronischen Steuereinheit getroffen wird. Mit dem nachfolgenden Schritt S106 wird festgelegt, dass diese Wohlfühlklimatisierung automatisch gestoppt wird, wenn die bereits erläuterte Abschaltbedingung erfüllt ist. Wenn in Schritt S106 demnach bestimmt wird, dass die Abschaltbedingung nicht erfüllt ist, wird in S107 bestimmt, ob die Klimaanlage 12 manuell abgestellt wurde. Bei einer manuellen Abschaltung endet der Prozess bei Schritt S112, ansonsten kehrt der Prozess zurück zu Schritt S105. Falls der Benutzer in Schritt S104 keine Wohlfühlklimatisierung gewählt hat, kehrt der Prozess zu Schritt SlOl zurück. Falls in Schritt S102 bestimmt wurde, dass eine automatische Bereitschaftsklimatisierung gewählt wurde, dann fährt der Prozess von dort zu Schritt SlO8 fort, wo bestimmt wird, ob von dem Benutzer manuell eine Wohlfühlklimatisierung gewählt wurde. Ist dies der Fall, dann fährt der Prozess zu Schritt S105 fort, wo die bereits beschriebene Wohlfühlklimatisierung durchgeführt wird.

Falls in Schritt S108 bestimmt wird, dass der Benutzer keine Wohlfühlklimatisierung ausgewählt hat, dann fährt der Prozess zu Schritt S109 fort, wo die erfindungsgemäße Bereitschaftsklimatisierung durchgeführt wird. Bei dieser Be- reitschaftsklimatisierung wird die Temperatur im Innenraum 78 auf eine Bereitschafts-Solltemperatur (z. B. 25°C) geregelt, die sich von der Wohlfühltemperatur unterscheidet. Dies wird realisiert, indem die elektronische Steuereinheit in geeigneter Weise aus den beschriebenen Heiz- und Kühlbe- triebsarten auswählt. Ist die Außentemperatur hoch, dann ist die Bereitschafts-Solltemperatur größer als die Wohlfühltemperatur. Ist hingegen die Außentemperatur niedrig, dann ist die Bereitschafts-Solltemperatur geringer als die Wohlfühltemperatur. Somit wird beispielsweise bei hoher Au- ßentemperatur ein Aufheizen des Innenraumes 78 verhindert und im Bedarfsfall ein sehr schnelles Erreichen der Wohl- fühltemperatur gewährleistet, weil der Innenraum 78 bereits "vorgekühlt" ist. Nach Schritt S109 fährt der Prozess zu Schritt SIlO fort, wo überprüft wird, ob die Abschaltbedin- gung erfüllt ist. Ist dies der Fall, dann kehrt der Prozess zu Schritt SlOO zurück. Ansonsten fährt der Prozess zu Schritt SlIl fort, wo bestimmt wird, ob der Benutzer die Klimatisierung manuell abgestellt hat - wenn "JA", dann en- det der Prozess bei Schritt S112 und wenn "NEIN" , dann kehrt der Prozess zu Schritt S108 zurück.

Der bevorzugte Betrieb der Klimaanlage 12 sieht in der Pra- xis so aus, dass eine automatische Bereitschaftsklimatisierung gewählt ist. Wird das Antriebsaggregat 94 betrieben, dann kann der Innenraum 78 über die auf das Fahrzeug optimierte, sehr effektive und speziell ausgelegte Klimaanlage 92 klimatisiert werden. Sobald das Antriebsaggregat 94 ab- gestellt wird (und die Insassen das Kraftfahrzeug 10 eventuell verlassen) , startet die Klimaanlage 12 die Bereitschaftsklimatisierung, die den Innenraum bei hoher Außentemperatur auf beispielsweise 25⁰C kühlt. Dieser Bereitschaftsklimatisierungsbetrieb kann mit 60 Litern Brennstoff problemlos 12 Tage im Dauerbetrieb erfolgen. Der Bereitschaftsklimatisierungsbetrieb wird solange durchgeführt, bis der Benutzer kurz vor Fahrtantritt eine Wohlfühlklima- tisierung wählt, die dann den Innenraum 78 auf beispielsweise 18⁰C kühlt. Die Wohlfühlklimatisierung wird dann so- lange durchgeführt bis das Antriebsaggregat 94 wieder gestartet wird.

Figur 4 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Regenerieren eines Refor- mers. Wird im Rahmen des Anhand von Figur 3 erläuterten Betriebsverfahrens, das heißt insbesondere durch die Abfragen in den Schritten SlOl, S106 und SIlO, festgestellt, dass die Abschaltbedingung für die erfindungsgemäße Klimaanlage erfüllt ist, wird in einem Schritt RlOl geprüft, ob eine Regeneration angefordert wird, insbesondere aufgrund irgendwelcher Systemparameter, wie zum Beispiel Drücken, Temperaturen oder abgelaufener Betriebsdauern. Ist dies nicht der Fall, so wird keine Regeneration durchgeführt, was zu einer Rückkehr in den normalen Klimatisierungsablauf führt, das heißt zur nachhaltigen Überprüfung, ob das Abschaltkriterium vorliegt. Wird hingegen eine Regeneration angefordert, so wird in Schritt R102 geprüft, ob ein Indikator für eine lange Betriebsphase des Antriebsaggregats vorliegt. Ist dies nicht der Fall, so wird wieder in den normalen Klimatisierungsablauf zurückgekehrt. Liegt ein Indikator vor, so wird die Regeration gemäß Schritt R103 durchgeführt .

Der Verfahrensablauf gemäß Figur 4 geht also davon aus, dass eine Regeneration angefordert sein muss, damit dann die weitere notwendige Bedingung (R102) im Hinblick auf die Durchführung der Regeneration geprüft wird. Ebenfalls ist es möglich, diese Bedingung (R102) ohne zuvor angeforderte Regeneration zu prüfen und auf dieser Grundlage eine Regeneration durchzuführen.

Weiterhin ist es auch möglich, dass die Anforderung der Regeneration ausreicht, das Vorliegen eines Indikators für eine lange Betriebsweise des Antriebsaggregats also nicht erforderlich ist. Eine Regeneration würde in diesem Fall stets stattfinden, wenn die Abschaltbedingung erfüllt ist, das heißt das Antriebsaggregat läuft, und eine Regeneration vom System angefordert wird.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein. -

Bezugszeichenliste :

10 Kraftfahrzeug 12 Klimaanlage

14 Brennstoffzellensystem

16 Kältekreis

18 Reformer

20 Brennstoffsträng 22 Brennstoffsträng

24 Oxidationsmittelstrang

26 Brennstoffzellenstapel

28 KathodenzuluftStrang

30 Elektrische Leitung 32 Elektromotor

34 Batterie

36 Elektrische Heizeinrichtung 38 Anodenabgasstrang

40 Mischeinheit 42 Nachbrenner

44 Brennstoffsträng

46 Oxidationsmittelstrang 48 Mischeinheit

50 Kathodenabluftstrang 52 Wärmetauscher

54 Abgasauslass

56 Kompressor

58 Kondensator

60 Expansionsorgan 62 Verdampfer

64 Gebläse

66 Außenluftleitung

68 Stelleinrichtung

70 Luftström 72 Stelleinrichtung

74 Luftführung

76 Hutablage

78 Fahrzeuginnenraum

80 Sitzbank

82 Luftführung

84 Luftführung

86 Gebläse

88 Luftström

90 Luftführung

92 Konventionelle Klimaanlage

94 Antriebsaggregat

96 Auspuff

98 Abgastemperatursensor

100 Sensor

Claims

ANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Regenerieren eines Reformers (18), der einem BrennstoffZeilensystem (14) zugeordnet ist, wobei das Brennstoffzellensystem eine Komponente einer Klimaanlage (12) eines von einem Antriebsaggregat (94) antreibbaren Kraftfahrzeugs (10) ist und die Klimaanlage mit elektri- scher Energie versorgt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betrieb des Antriebsaggregat (94) des Kraftfahrzeugs eine Bedingung für ein Regenerieren des Reformers (18) ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb des Antriebsaggregats (94) des Kraftfahrzeugs notwendige Bedingung für ein Regenerieren des Reformers (18) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, dass der Betrieb des Antriebsaggregats (94) des Kraftfahrzeugs hinreichende Bedingung für ein Regenerieren des Reformers (18) ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass ein Indikator zur Verfügung gestellt wird, wenn eine Betriebsphase des Antriebsaggregats (94) voraussichtlich länger andauert als die für ein Regenerieren des Reformers erforderliche Mindestzeit und dass das Vorliegen des Indikators zusätzliche Bedingung für ein Regenerieren des Reformers (18) ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Steuergerät Betriebsmuster des Kraftfahrzeugs erfasst und gespeichert werden und dass der Indikator zur Verfügung gestellt wird, wenn ein Betriebsmuster erkannt wird, in dessen Rahmen eine Betriebsdauer des Antriebsaggregats (94) zu erwarten ist, die voraussichtlich länger andauert als die für ein Regenerieren des Reformers (18) erforderliche Mindestzeit.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator durch Betätigung eines Bedienelementes zur Verfügung gestellt wird.

7. Klimaanlage (12) zur Standklimatisierung eines von einem Antriebsaggregat (94) antreibbaren Kraftfahrzeugs (10) , mit einem einen Reformer (18) aufweisenden Brennstoffzel- lensystem (26) zum Betreiben eines Kältekreises (16) und einem Steuergerät zum Steuern des Brennstoffzellensystems, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät geeignet ist, ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche zu steuern.