WO2008052499A1

WO2008052499A1 - Verfahren zum regenerieren eines reformers

Info

Publication number: WO2008052499A1
Application number: PCT/DE2007/001675
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: DE102006051740B4; DE102006051740A1

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 (94) antreibbaren Kraftfahrzeugs (10) ist und die Klimaanlage mit elektrischer Energie versorgt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Klimaanlage (12) insbesondere dazu vorgesehen ist, eine dauerhafte Kühlung eines Kraftfahrzeuginnenraums mit einer Solltemperatur TBK während des Stillstands des Antriebsaggregats (94) zur Verfügung zu stellen, und dass während eines Zeitraums vor dem Regenerieren des Reformers (18) eine Kühlung des Kraftfahrzeuginnenraums mit maximaler Kühlleistung und/oder mit einer Solltemperatur TRK erfolgt, wobei TRK kleiner ist als TBK. 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 BrennstoffZeilensystem 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 Brennstoffzellensystems .

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 BrennstoffZeilensystem 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 der Klimatisierungskomfort möglichst wenig beeinflusst wird. -

Diese Aufgabe wird mit dem Merkmal des unabhängigen Anspruchs gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Verfahren dadurch auf, dass die Klimaanlage insbesondere dazu vorgese- hen ist, eine dauerhafte Kühlung eines Kraftfahrzeuginnenraums mit einer Solltemperatur T_Bκ während des Stillstands des Antriebsaggregats zur Verfügung zu stellen, und dass während eines Zeitraums vor dem Regenerieren des Reformers eine Kühlung des Kraftfahrzeuginnenraums mit maximaler Kühlleistung und/oder mit einer Solltemperatur T_RK erfolgt, wobei T_RK kleiner ist als T_BK. Hierdurch wird der Verlust an Kühlenergie durch eine durchzuführende Regeneration des Reformers zumindest teilweise kompensiert. Die Solltemperatur während dauerhafter Kühlung des Kraftfahrzeugsinnenraums, insbesondere während einer Bereitschaftsklimatisierung, um das Fahrzeug für einen späteren Betrieb vorzubereiten, liegt beispielsweise bei 18⁰C. Die Solltemperatur für die Regenerationskühlung kann beispielsweise bei 14⁰C liegen, das heißt erheblich niedriger als die Solltemperatur für die Bereitschaftsklimatisierung. Wird die Solltemperatur

T_RK zur Vorbereitung der Regeneration erreicht, so kann die Temperatur während der Regeneration dann langsam ansteigen. Das Ansteigen der Temperatur wird dann nach der Regeneration durch den normalen Klimatisierungsbetrieb aufgefangen, nämlich durch weitere Klimatisierung mit der Solltemperatur für die Bereitschaftsklimatisierung T_Bκ- Alternativ zur Bereitstellung einer niedrigeren Solltemperatur T_RK kann auch vorgesehen sein, das System mit maximaler Kühlleistung zu betreiben. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kühlung mit der Solltemperatur T_RK solange erfolgt, bis die Solltemperatur erreicht ist, worauf- hin die Regeneration des Reformers erfolgt. Demnach findet eine Regeneration in keinem Fall statt, solange die Solltemperatur T_RK noch nicht erreicht war. Demgemäß wird die Wichtigkeit für die Aufrechterhaltung des Komforts im Fahrzeuginnenraum höher bewertet als die eventuelle Anforderung einer Regeneration. Dies ist bis zu einem gewissen Maß vertretbar, stößt jedoch irgendwann an seine Grenzen. Scheitert die Einleitung der Regeneration aufgrund des Nichter- reichens der Solltemperatur T_RK nachhaltig oder mehrmals hintereinander, so ist das Betriebsverfahren in jedem Fall so ausgelegt, dass bei Erreichen eines kritischen Zustands eine Regeneration durchgeführt wird, was mitunter Einbußen im Komfort nach sich ziehen kann.

Ebenfalls kann das System so ausgelegt sein, dass der Zeit- räum, während dessen die Kühlung mit der Solltemperatur T_RK erfolgt, begrenzt ist, und dass im Anschluss an den Zeitraum die Regeneration des Reformers erfolgt . Gemäß diesem Prinzip wird die Wichtigkeit der Anforderung einer Regeneration höher bewertet als die Komfortbedürfnisse, denn die Regeneration startet auch dann, wenn nach Ablauf der Zeitdauer noch keine zufrieden stellende Erniedrigung der Innenraumtemperatur stattgefunden hat.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in besonders vorteilhaf- ter Weise so ausgebildet, dass nach Anforderung einer Regeneration zunächst keine Regeneration des Reformers erfolgt, wenn die Solltemperatur T_RK noch nicht erreicht ist, dass aber, wenn die Solltemperatur nach Anforderung einer Regeneration mehrmals nicht erreicht wurde oder ein vorgegebe- - -

ner Zeitraum, während dessen die Kühlung mit der Solltemperatur T_RK erfolgt, überschritten wurde, eine Regeneration des Reformers trotz nicht erreichter Solltemperatur T_RK erfolgt. Zunächst ist das Verfahren bestrebt, den Komfort aufrecht zu erhalten und demzufolge auf eine Regeneration, auch wenn diese angefordert ist, zu verzichten. Wird allerdings die Zeit bis zur Einleitung der Regeneration über die Maßen überschritten oder werden mehrmalige Regenerations- versuche registriert, die nicht zu einer tatsächlichen Ein- leitung der Regeneration führen, so wird eine Regeneration durchgeführt, um in jedem Fall eine irreversible Beschädigung des Reformerkatalysators zu vermeiden. Wie oft ein Regenerationsversuch unternommen werden darf, ohne dass die Regeneration tatsächlich durchgeführt wird beziehungsweise wie lange versucht werden darf, die Solltemperatur T_RK zu erreichen, kann im System vorprogrammiert und/oder durch den Anwender einstellbar sein.

Die Erfindung baut auf der gattungsgemäßen Klimaanlage da- durch 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 erfindungsgemäßen 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 Anσdenabgas über einen Anodenabgassträng 38 einer Mischeinheit 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 Verbrennungsabgas, welches nahezu keine Schadstoffe enthält, durchströmt einen Wärmetauscher 52 zum Vorwärmen der Kathodenzu- luft und verlässt schließlich das Brennstoffzellensystem 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 Luftström 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 hei- ßen 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 Luftström 88 führt über eine Luftführung 90 zu der elektrischen Heizeinrichtung 36, die direkt von einer vom Brennstoffzellensta- pel 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 Luftstrom 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 Luftstrom 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 Luftstrom 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 Luftström 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 Betriebszu- stand 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 Kofferraum 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 Antriebsaggregats 94 kann der Innenraum 78 über die erfin- dungsgemäße 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. Alter- nativ, 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 Schallsensor 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 vorzugs- weise, 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.

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 Abschaltbedingung 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 Antriebsaggregat 94 in Betrieb ist. Wenn demnach der Sensor 100 zur Bestimmung herangezogen wird und dieser ein Schall- sensor ist, wird bei Schritt SlOl von der elektronischen Steuereinheit abgefragt, ob der Schallsensor ein Signal liefert, welches das Vorliegen einer Schallfrequenz anzeigt, 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 Be- nutzer 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 Sl08 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 Bereitschaftsklimatisierung wird die Temperatur im Innenraum 78 auf eine Bereitschafts-Solltemperatur (z. B. 25⁰C) geregelt, die sich von der Wohlfühltemperatur unterscheidet. Dies wird realisiert, indem die elektronische Steuereinheit in geeigneter Weise aus den beschriebenen Heiz- und Kühlbetriebsarten 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 Außentemperatur 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 Abschaltbedingung 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 endet der Prozess bei Schritt S112 und wenn "NEIN" , dann kehrt der Prozess zu Schritt S108 zurück. Zwischen den Schritten S102^' und S108 ist eine Box RlOO dargestellt, die das Regenerieren des Reformers symbolisiert. Das Regenerieren des Reformers muss an dieser Stelle nicht notwendigerweise stattfinden. Durch die Box ist lediglich angedeutet, dass ein Regenerieren an dieser Stelle des Verfahrensablaufs möglich ist, nämlich beispielsweise gemäß der weiter unten beschriebenen Figur 4.

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 25°C 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 18°C 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. Die erfindungsgemäße Regenerierung kann grundsätzlich immer dann stattfinden, wenn der für die Außentemperatur des Kraftfahrzeugs charakteristische Parameter innerhalb des vorgegebenen Parameterintervalls liegt. Dies kann insbesondere der Fall sein, wenn die Abschaltbedingung gemäß Schritt SlOl in Figur 3 erfüllt ist. Seine besonderen Vorzüge entfaltet das Verfahren aber dann, wenn die automatische Bereitschaftsklimatisierung gemäß Schritt S102 in Figur 3 eingestellt ist, denn dann soll ein Dauerbetrieb der Standklimaanlage nur unter der Bedingung unterbrochen werden können, dass dies für den Klimatisierungskomfort unschädlich ist. Das die Erfindung veranschaulichende Fluss- diagramm geht daher von Schritt S102 aus, und es wird für den Fall erläutert, dass die automatische Bereitschaftskli- matisierung eingestellt ist. In Schritt RlOl wird dann 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 durchge- führt, was zu einer Rückkehr in den normalen Klimatisie- rungsablauf führt. Wird hingegen eine Regeneration angefordert, so wird in Schritt R102 geprüft, ob die Außentemperatur kleiner ist als ein Temperaturschwellenwert T₃. Ist dies nicht der Fall, so wird wieder in den normalen Klima- tisierungsablauf zurückgekehrt. Bei hinreichend niedriger

Temperatur wird hingegen in Schritt R103 geprüft, ob eine vorbestimmte Tageszeit vorliegt. Ist dies nicht der Fall, so wird wiederum mit der normalen Klimatisierung fortgefahren. Bei Vorliegen einer bestimmten Tageszeit wird dann ei- ne Klimatisierung mit erhöhter Leistung durchgeführt, sei es mit der maximal zur Verfügung stehenden Leistung oder auf der Grundlage einer erniedrigten Solltemperatur. Daran im Anschluss, sei es nach Erreichen der Solltemperatur oder nach Ablauf einer bestimmten Zeit, wird in Schritt R105 die Regeneration durchgeführt.

Der Verfahrensablauf gemäß Figur 4 geht also davon aus, dass eine Regeneration angefordert sein muss, damit dann weitere notwendige Bedingungen (R102, R103) im Hinblick auf die Durchführung der Regeneration geprüft werden. Ebenfalls ist es möglich, diese Bedingungen (R102, R103) ohne zuvor angeforderte Regeneration zu prüfen und auf dieser Grundlage eine Regeneration durchzuführen. Gleichermaßen muss nicht gefordert werden, dass beide Bedingungen (R102, R103) kumulativ vorliegen. Es kann vielmehr ausreichend sein, dass entweder die Außentemperatur niedrig genug ist oder eine vorbestimmte Tageszeit vorliegt.

Das gemäß Figur 4 geschilderte Verfahren ist besonders vorteilhaft, denn es sorgt zunächst dafür, dass eine Regeneration ohnehin nur zu Zeiten durchgeführt wird, in denen die Innenraumtemperatur eines Fahrzeugs weniger kritisch ist, nämlich bei kleinen Außentemperaturen und/oder zu bestimm- ten Tageszeiten. Weiterhin wird dann noch zusätzlich eine Klimatisierung mit erhöhter Leistung durchgeführt, bevor tatsächlich eine Regeneration erfolgt. Es ist ebenfalls möglich, auf die Abfrage der Bedingungen (R102, R103) vollständig zu verzichten und bei angeforderter Regeneration gemäß Schritt RlOl sogleich zu Schritt R104 überzugehen.

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 BrennstoffZeilensystem

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 Luftstrom

72 Stelleinrichtung 74 Luftführung

76 Hutablage

78 Fahrzeuginnenraum

80 Sitzbank

82 Luftführung

84 Luftführung

86 Gebläse

88 Luftstrom

90 Luftführung

92 Konventionelle Klimaanlage

94 Antriebsaggregat

96 Auspuff

98 Abgastemperatursensor

100 Sensor

Claims

- -ANSPRUCHE

1. Verfahren zum Regenerieren eines Reformers (18), der einem Brennstoffzellensystem (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 die Klimaanlage (12) insbesondere dazu vorgesehen ist, eine dauerhafte Kühlung eines Kraftfahrzeuginnenraums mit einer Solltemperatur T_Bκ während des Stillstands des Antriebsaggregats (94) zur Verfügung zu stellen, und dass während ei- nes Zeitraums vor dem Regenerieren des Reformers (18) eine Kühlung des Kraftfahrzeuginnenraums mit maximaler Kühlleistung und/oder mit einer Solltemperatur T_RK erfolgt, wobei T_RK kleiner ist als T_Bκ-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung mit der Solltemperatur T_RK solange erfolgt, bis die Solltemperatur erreicht ist, woraufhin die Regeneration des Reformers erfolgt .

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitraum, während dessen die Kühlung mit der Solltemperatur T_RK erfolgt, begrenzt ist, und dass im An- schluss an den Zeitraum die Regeneration des Reformers erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, -

dass nach Anforderung einer Regeneration zunächst keine Regeneration des Reformers (18) erfolgt, wenn die Solltemperatur T_RK noch nicht erreicht ist,

- dass aber, wenn die Solltemperatur nach Anforderung einer Regeneration mehrmals nicht erreicht wurde oder ein vorgegebener Zeitraum, während dessen die Kühlung mit der Solltemperatur T_RK erfolgt, überschritten wurde, eine Regeneration des Reformers (18) trotz nicht erreichter Solltemperatur T_RK erfolgt.

5. 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.