AT521314A1 - Fuel cell system and method for voltage regulation in the fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoffzellenanlage (1000a; 1000b), aufweisend ein Brennstoffzellensystem (1) zur Stromerzeugung, einen Wechselrichter (3) zum Wandeln von Gleichspannung des Brennstoffzellensystems (1) in Wechselspannung für ein Stromnetz (4), einen Hochsetzsteller (2) zum Erhöhen der Ausgangsspannung des Brennstoffzellensystems (1) und zum Anlegen der erhöhten Ausgangsspannung in Form einer Ausgangsspannung des Hochsetzstellers (2) am Wechselrichter (3), eine Betriebszustandsermittlungsvorrichtung mit einer ersten Ermittlungseinheit (14) zum Ermitteln eines Betriebszustandes des Brennstoffzellensystems (1), einer zweiten Ermittlungseinheit (15) zum Ermitteln eines Betriebszustandes des Hochsetzstellers (2), und/oder einer dritten Ermittlungseinheit (16) zum Ermitteln eines Betriebszustandes des Wechselrichters (3), und eine Regeleinheit (5) zum Regeln der Ausgangsspannung des Hochsetzstellers (2), wobei die Regeleinheit (5) zum Regeln der Ausgangsspannung des Hochsetzstellers (2) abhängig von einem ermittelten Betriebszustand des Brennstoffzellensystems (1), einem ermittelten Betriebszustand des Hochsetzstellers (2) und/oder einem ermittelten Betriebszustand des Wechselrichters (3) durch eine erste Regelsignalverbindung (12) mit dem Hochsetzsteller (2) in Kontakt steht. Ferner betrifft die Erfindung ein Spannungsregelsystem (100), ein Computerprogramm (6) sowie ein Verfahren zum Regeln der Ausgangsspannung des Hochsetzstellers (2). Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Speichermittel mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm (6) sowie eine Regeleinheit (5) mit einem darin installierten Computerprogramm (6).The invention relates to a fuel cell system (1000a; 1000b), comprising a fuel cell system (1) for generating electricity, an inverter (3) for converting direct voltage of the fuel cell system (1) into alternating voltage for a power network (4), and a step-up converter (2) Increasing the output voltage of the fuel cell system (1) and applying the increased output voltage in the form of an output voltage of the step-up converter (2) to the inverter (3), an operating state determination device with a first determination unit (14) for determining an operating state of the fuel cell system (1), a second one Determining unit (15) for determining an operating state of the step-up converter (2), and / or a third determining unit (16) for determining an operating state of the inverter (3), and a regulating unit (5) for regulating the output voltage of the step-up converter (2), wherein the control unit (5) for controlling the output voltage of the step-up converter (2) depending on a determined operating state of the fuel cell system (1), a determined operating state of the step-up converter (2) and / or a determined operating state of the inverter (3) through a first control signal connection (12) in contact with the step-up converter (2) stands. The invention further relates to a voltage control system (100), a computer program (6) and a method for regulating the output voltage of the step-up converter (2). The invention also relates to a storage device with a computer program (6) stored thereon and a control unit (5) with a computer program (6) installed therein.
Description
ZusammenfassungSummary
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoffzellenanlage (1000a; 1000b), aufweisend ein Brennstoffzellensystem (1) zur Stromerzeugung, einen Wechselrichter (3) zum Wandeln von Gleichspannung des Brennstoffzellensystems (1) in Wechselspannung für ein Stromnetz (4), einen Hochsetzsteller (2) zum Erhöhen der Ausgangsspannung des Brennstoffzellensystems (1) und zum Anlegen der erhöhten Ausgangsspannung in Form einer Ausgangsspannung des Hochsetzstellers (2) am Wechselrichter (3), eine Betriebszustandsermittlungsvorrichtung mit einer ersten Ermittlungseinheit (14) zum Ermitteln eines Betriebszustandes des Brennstoffzellensystems (1), einer zweiten Ermittlungseinheit (15) zum Ermitteln eines Betriebszustandes des Hochsetzstellers (2), und/oder einer dritten Ermittlungseinheit (16) zum Ermitteln eines Betriebszustandes des Wechselrichters (3), und eine Regeleinheit (5) zum Regeln der Ausgangsspannung des Hochsetzstellers (2), wobei die Regeleinheit (5) zum Regeln der Ausgangsspannung des Hochsetzstellers (2) abhängig von einem ermittelten Betriebszustand des Brennstoffzellensystems (1), einem ermittelten Betriebszustand des Hochsetzstellers (2) und/oder einem ermittelten Betriebszustand des Wechselrichters (3) durch eine erste Regelsignalverbindung (12) mit dem Hochsetzsteller (2) in Kontakt steht. Ferner betrifft die Erfindung ein Spannungsregelsystem (100), ein Computerprogramm (6) sowie ein Verfahren zum Regeln der Ausgangsspannung des Hochsetzstellers (2). Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Speichermittel mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm (6) sowie eine Regeleinheit (5) mit einem darin installierten Computerprogramm (6).The invention relates to a fuel cell system (1000a; 1000b), comprising a fuel cell system (1) for power generation, an inverter (3) for converting DC voltage of the fuel cell system (1) into AC voltage for a power network (4), and a step-up converter (2) Increasing the output voltage of the fuel cell system (1) and applying the increased output voltage in the form of an output voltage of the step-up converter (2) to the inverter (3), an operating state determination device with a first determination unit (14) for determining an operating state of the fuel cell system (1), a second one Determining unit (15) for determining an operating state of the step-up converter (2), and / or a third determining unit (16) for determining an operating state of the inverter (3), and a regulating unit (5) for regulating the output voltage of the step-up converter (2), wherein the control unit (5) for controlling the output voltage of the step-up converter (2) depending on a determined operating state of the fuel cell system (1), a determined operating state of the step-up converter (2) and / or a determined operating state of the inverter (3) through a first control signal connection (12) in contact with the step-up converter (2) stands. The invention further relates to a voltage control system (100), a computer program (6) and a method for regulating the output voltage of the step-up converter (2). The invention also relates to a storage means with a computer program (6) stored thereon and a control unit (5) with a computer program (6) installed therein.
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Brennstoffzellenanlage und Verfahren zur Spannungsregelung in der BrennstoffzellenanlageFuel cell system and method for voltage regulation in the fuel cell system
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoffzellenanlage, insbesondere eine stationäre Brennstoffzellenanlage, mit einem Brennstoffzellensystem zur Stromerzeugung, einem Wechselrichter zum Wandeln von Gleichspannung des Brennstoffzellensystems in Wechselspannung für ein Stromnetz sowie einem Hochsetzsteller zum Erhöhen der Ausgangspannung des Brennstoffzellensystems und zum Anlegen der erhöhten Ausgangsspannung in Form einer Ausgangsspannung des Hochsetzstellers am Wechselrichter. Ferner betrifft die Erfindung ein Spannungsregelsystem zum Regeln der Spannung innerhalb einer Brennstoffzellenanlage. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Spannungsregelung in einer gattungsgemäßen Brennstoffzellenanlage, ein Computerprogramm, ein Speichermittel mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm sowie eine Regeleinheit mit einem darin installierten Computerprogramm zur Spannungsregelung in einer Brennstoffzellenanlage.The present invention relates to a fuel cell system, in particular a stationary fuel cell system, with a fuel cell system for power generation, an inverter for converting direct voltage of the fuel cell system into alternating voltage for a power network and a step-up converter for increasing the output voltage of the fuel cell system and for applying the increased output voltage in the form of an output voltage of the step-up converter on the inverter. The invention further relates to a voltage regulating system for regulating the voltage within a fuel cell system. Furthermore, the invention relates to a method for voltage regulation in a fuel cell system of the generic type, a computer program, a storage means with a computer program stored thereon and a control unit with a computer program for voltage regulation installed in a fuel cell system.
Im Stand der Technik sind verschiedene Systeme bekannt, um den erzeugten Strom eines Brennstoffzellensystems in das Stromnetz einzuspeisen. Insbesondere ist es bekannt, hierfür Wechselrichter einzusetzen, die Gleichspannung des Brennstoffzellensystems in Wechselspannung umwandeln und dabei eine Frequenz an die Netzfrequenz anpassen.Various systems are known in the prior art for feeding the generated electricity of a fuel cell system into the power grid. In particular, it is known to use inverters for this purpose, convert the direct voltage of the fuel cell system into alternating voltage and thereby adapt a frequency to the grid frequency.
Der Wirkungsgrad dieser Wechselrichter ist von der Eingangsspannung am Wechselrichter abhängig. Die Ausgangsspannung des Brennstoffzellensystems lässt sich mit einem charakteristischen Spannungsverlauf beschreiben. Je mehr Strom dem Brennstoffzellensystem entzogen wird, umso weiter fällt die Spannung ab, wobei sich eine Spannungskurve in einem Bereich, in dem solche Systeme betrieben werden, annähernd linear verhält. Entsprechend der Systemspannung des Brennstoffzellensystems muss der gewählte Wechselrichter für das jeweilige System ausgelegt werden, damit ein möglichst guter Betriebspunkt erreicht werden kann. Zusätzlich liegt ein Spannungsniveau von Brennstoffzellensystemen üblicherweise nicht in dem Spannungsbereich, in dem der Wechselrichter seinen idealen Betriebspunkt hat.The efficiency of these inverters depends on the input voltage at the inverter. The output voltage of the fuel cell system can be described with a characteristic voltage curve. The more current is withdrawn from the fuel cell system, the further the voltage drops, with a voltage curve being approximately linear in a region in which such systems are operated. Depending on the system voltage of the fuel cell system, the selected inverter must be designed for the respective system so that the best possible operating point can be achieved. In addition, a voltage level of fuel cell systems is usually not in the voltage range in which the inverter has its ideal operating point.
Eine Möglichkeit um einen vorhandenen Wechselrichter zu verwenden und bei einem bevorzugten Betriebspunkt zu betreiben, ist die Verwendung eines Hochsetzstellers. Ein Hochsetzsteller wandelt die Gleichspannung des Brennstoffzellensystems auf / 19One way to use an existing inverter and operate it at a preferred operating point is to use a step-up converter. A step-up converter converts the DC voltage of the fuel cell system to / 19
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AVL List GmbH eine höhere Gleichspannung um. Durch die Schaltvorgänge im Hochsetzsteller kommt es zur Erzeugung von Oberwellen sowohl in der Ausgangs- als auch in der Eingangsspannung des Hochsetzstellers. Die Oberwellen bzw. entsprechende Oberschwingungen auf der Seite des Brennstoffzellensystems könnten die Leistung des Stacks beeinträchtigen oder die Degradation beschleunigen. Sinkt die Leistung des Brennstoffzellensystems in ein Teillastverhalten von beispielsweise 30% oder weniger ab, kommt es zu einem starken Absinken des Wirkungsgrades des Hochsetzstellers. Ein ähnliches Verhalten kann man bei einem Teillastbetrieb des Wechselrichters beobachten. Die durch den Hochsetzsteller verursachten Oberwellen verschlechtern den Wirkungsgrad des Wechselrichters zusätzlich.AVL List GmbH to a higher DC voltage. The switching processes in the step-up converter generate harmonics in both the output and input voltage of the step-up converter. The harmonics or corresponding harmonics on the side of the fuel cell system could impair the performance of the stack or accelerate the degradation. If the performance of the fuel cell system drops to a partial load behavior of, for example, 30% or less, there is a sharp drop in the efficiency of the step-up converter. A similar behavior can be observed when the inverter is operated at partial load. The harmonics caused by the step-up converter additionally impair the efficiency of the inverter.
Der Wirkungsgrad des Hochsetztstellers ist dabei sowohl von der Eingangsleistung, die aus dem Brennstoffzellensystem kommt, als auch vom Spannungsniveau, mit dem die Leistung bereitgestellt wird, abhängig.The efficiency of the step-up converter is dependent both on the input power that comes from the fuel cell system and on the voltage level with which the power is provided.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, der voranstehend beschriebenen Problematik zumindest teilweise Rechnung zu tragen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennstoffzellenanlage mit verbessertem Wirkungsgrad sowie ein Spannungsregelsystem und ein Verfahren zur Spannungsregelung in einer Brennstoffzellenanlage zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Brennstoffzellenanlage zu schaffen.The object of the present invention is to at least partially take into account the problems described above. In particular, it is an object of the present invention to provide a fuel cell system with improved efficiency and a voltage control system and a method for voltage control in a fuel cell system to improve the efficiency of the fuel cell system.
Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die voranstehende Aufgabe durch die Brennstoffzellenanlage gemäß Anspruch 1, das Spannungsregelsystem gemäß Anspruch 4, das Verfahren gemäß Anspruch 5, das Computerprogramm gemäß Anspruch 8, das Speichermittel gemäß Anspruch 9 sowie die Regeleinheit gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der Brennstoffzellenanlage beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Spannungsregelsystem, dem erfindungsgemäßen Verfahren, dem erfindungsgemäßen Computerprogramm, dem erfindungsgemäßen Speichermittel, der erfindungsgemäßen Regeleinheit und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.The above object is solved by the claims. In particular, the above object is achieved by the fuel cell system according to claim 1, the voltage control system according to claim 4, the method according to claim 5, the computer program according to claim 8, the storage means according to claim 9 and the control unit according to claim 10. Further advantages of the invention result from the subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the fuel cell system apply, of course, also in connection with the voltage control system according to the invention, the method according to the invention, the computer program according to the invention, the storage means according to the invention, the control unit according to the invention and vice versa, so that with regard to the disclosure of the individual Aspects of the invention are always mutually referenced.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Brennstoffzellenanlage zur Verfügung gestellt. Die Brennstoffzellenanlage weist ein Brennstoffzellensystem zur Stromerzeugung, einen Wechselrichter zum Wandeln von Gleichspannung des Brennstoffzellensystems in Wechselspannung für ein Stromnetz und einen Hochsetzsteller zum Erhöhen der Ausgangsspannung des Brennstoffzellensystems und zum Anlegen der erhöhten Ausgangsspannung in Form einer Ausgangsspannung des Hochsetzstellers am Wechselrichter, auf. Ferner weist die Brennstoffzellenanlage eine Betriebszustandsermittlungsvorrichtung mit einer ersten Ermittlungseinheit zum Ermitteln eines Betriebszustandes des Brennstoffzellensystems, einer zweiten Ermittlungseinheit zum Ermitteln eines Betriebszustandes des Hochsetzstellers und/oder einer dritten Ermittlungseinheit zum Ermitteln eines Betriebszustandes des Wechselrichters. Zudem weist die Brennstoffzellenanlage eine Regeleinheit auf, die zum Regeln der Ausgangsspannung des Hochsetzstellers abhängig von einem ermittelten Betriebszustand des Brennstoffzellensystems, einem ermittelten Betriebszustand des Hochsetzstellers und/oder einem ermittelten Betriebszustand des Wechselrichters durch eine erste Regelsignalverbindung mit dem Hochsetzsteller in Kontakt steht.According to a first aspect of the present invention, a fuel cell system is provided. The fuel cell system has a fuel cell system for power generation, an inverter for converting direct voltage of the fuel cell system into alternating voltage for a power grid and a step-up converter for increasing the output voltage of the fuel cell system and for applying the increased output voltage in the form of an output voltage of the step-up converter to the inverter. Furthermore, the fuel cell system has an operating state determining device with a first determining unit for determining an operating state of the fuel cell system, a second determining unit for determining an operating state of the step-up converter and / or a third determining unit for determining an operating state of the inverter. In addition, the fuel cell system has a control unit, which is in contact with the step-up converter for regulating the output voltage of the step-up converter as a function of a determined operating state of the fuel cell system, a determined operating state of the step-up converter and / or a determined operating state of the inverter.
In der vorliegenden Brennstoffzellenanlage ist die Ausgangsspannung des Hochsetzstellers variabel bzw. dynamisch für unterschiedliche Betriebszustände bzw. Betriebspunkte des Brennstoffzellensystems, des Hochsetzstellers und/oder des Wechselrichters regel- bzw. einstellbar. Mit der Regelung der Ausgangsspannung des Hochsetzstellers in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand bzw. Lastpunkt und damit auch von der sich einstellenden Brennstoffzellensystemspannung, kann für die Kombination eines Hochsetzstellers und eines Wechselrichters, zur Einspeisung von elektrischem Strom in das Stromnetz, der Gesamtwirkungsgrad der Brennstoffzellenanlage effektiv verbessert werden. Wird die Ausgangsspannung des Hochsetzstellers wie vorstehend beschrieben geregelt, werden sowohl der Wirkungsgrad des Hochsetzstellers verändert, als auch der Wirkungsgrad des Wechselrichters. Die Regelung kann dabei stets auf eine möglichst ideale Betriebsweise der Brennstoffzellenanlage hin vorgenommen werden. Mittels der Regelung kann in einem gewünschten Betriebspunkt eine Ausgangsspannung des Hochsetzstellers eingestellt werden, durch die in Kombination mit dem Wirkungsgrad des Wechselrichters in dem gegebenen Betriebs- bzw. Lastpunkt der maximalen Gesamtwirkungsgrad erreicht wird.In the present fuel cell system, the output voltage of the step-up converter is variable or dynamic for different operating states or operating points of the fuel cell system, the step-up converter and / or the inverter can be regulated or adjusted. By regulating the output voltage of the step-up converter depending on the respective operating state or load point and thus also on the fuel cell system voltage that arises, the overall efficiency of the fuel cell system can be effectively improved for the combination of a step-up converter and an inverter for feeding electrical current into the power grid , If the output voltage of the step-up converter is regulated as described above, both the efficiency of the step-up converter and the efficiency of the inverter are changed. The control can always be carried out in order to operate the fuel cell system as ideally as possible. By means of the control, an output voltage of the step-up converter can be set at a desired operating point, through which the maximum overall efficiency is achieved in combination with the efficiency of the inverter at the given operating or load point.
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Unter der Brennstoffzellenanlage ist insbesondere eine stationäre Brennstoffzellenanlage zu verstehen. Das Brennstoffzellensystem ist bevorzugt in Form eines SOFCSystems ausgestaltet, welches sich für die in Rede stehenden Zwecke besonders eignet. Unter dem Stromnetz ist insbesondere das öffentliche Stromnetz zu verstehen. Unter einer Regelsignalverbindung kann vorliegend eine Metallleitung zur Signal-, Strom- und/oder Spannungsübertragung verstanden werden. Die Regeleinheit kann in Form eines Controllers mit einer oder mehreren Regel- und/oder Steuereinheiten ausgestaltet sein. Unter dem Kontakt können vorliegend ein Signalkontakt, ein elektrischer Kontakt, eine drahtlose und/oder eine drahtgebundene bzw. mechanische Signalverbindung zwischen den jeweiligen Funktionsbauteilen verstanden werden.The fuel cell system is to be understood in particular as a stationary fuel cell system. The fuel cell system is preferably designed in the form of a SOFC system which is particularly suitable for the purposes in question. The power grid is to be understood in particular as the public power grid. In the present case, a control signal connection can be understood to mean a metal line for signal, current and / or voltage transmission. The control unit can be designed in the form of a controller with one or more control and / or control units. In the present case, the contact can be understood to mean a signal contact, an electrical contact, a wireless and / or a wired or mechanical signal connection between the respective functional components.
Wie vorstehend beschrieben, kann unter der erhöhten Ausgangsspannung des Brennstoffzellensystems die Ausgangsspannung des Hochsetzstellers verstanden werden. D.h., die Ausgangsspannung des Brennstoffzellensystems wird durch den Hochsetzsteller erhöht und vom Hochsetzsteller entsprechend in Richtung des Wechselrichters ausgegeben.As described above, the increased output voltage of the fuel cell system can be understood to mean the output voltage of the step-up converter. In other words, the output voltage of the fuel cell system is increased by the step-up converter and output accordingly in the direction of the inverter by the step-up converter.
Die erste Ermittlungseinheit, die zweite Ermittlungseinheit und die dritte Ermittlungseinheit können als separate Ermittlungseinheiten bereitgestellt sein, oder mechanisch und/oder integral verbunden in einer gemeinsamen Einheit bereitgestellt sein.The first determination unit, the second determination unit and the third determination unit can be provided as separate determination units or can be provided mechanically and / or integrally connected in a common unit.
D.h., die Betriebszustandsermittlungsvorrichtung kann als eine Einheit oder aufgeteilt in mehrere getrennt voneinander angeordnete Einheiten realisiert sein. Die Ermittlungseinheiten können jeweils eine Sensorik zur Ermittlung der Betriebszustände aufweisen.That is, the operating state determination device can be implemented as one unit or divided into a plurality of units arranged separately from one another. The determination units can each have a sensor system for determining the operating states.
Im Rahmen der Ermittlung des jeweiligen Betriebszustands kann insbesondere jeweils ein Wirkungsgrad im aktuellen Betriebszustand ermittelt werden, wobei die Ausgangsspannung des Hochsetzstellers in diesem Fall abhängig vom jeweils ermittelten Wirkungsgrad des Brennstoffzellensystems, des Hochsetzstellers und/oder des Wechselrichters geregelt wird. Die Betriebszustandsermittlungsvorrichtung weist vorzugsweise die erste Ermittlungseinheit, die zweite Ermittlungseinheit sowie die dritte Ermittlungseinheit zum Ermitteln der jeweiligen Betriebszustände auf. Gleichwohl kann die Betriebszustandsermittlungseinheit auch nur eine, die erste und die zweite, die erste und die dritte, oder die zweite und die dritte Ermittlungseinheit aufweisen. Entsprechend kann die Regeleinheit zum Regeln der Ausgangsspannung / 19As part of the determination of the respective operating state, in particular an efficiency can be determined in the current operating state, the output voltage of the step-up converter being regulated in this case depending on the respectively determined efficiency of the fuel cell system, the step-up converter and / or the inverter. The operating state determination device preferably has the first determination unit, the second determination unit and the third determination unit for determining the respective operating states. Nevertheless, the operating state determination unit can also have only one, the first and the second, the first and the third, or the second and the third determination unit. Accordingly, the control unit for controlling the output voltage / 19
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AVL List GmbH des Hochsetzstellers vorzugsweise abhängig vom ermittelten Betriebszustand des Brennstoffzellensystems, dem ermittelten Betriebszustand des Hochsetzstellers und dem ermittelten Betriebszustand des Wechselrichters durch die erste Regelsignalverbindung mit dem Hochsetzsteller in Kontakt steht, wobei die Ausgangsspannung auch abhängig von nur einem Betriebszustand oder wahlweise zwei ermittelten Betriebszuständen geregelt werden kann.AVL List GmbH of the step-up converter is preferably in contact with the step-up converter by the first control signal connection, depending on the determined operating state of the fuel cell system, the determined operating state of the step-up converter and the determined operating state of the inverter, the output voltage also being regulated depending on only one operating state or optionally two determined operating states can be.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass in Stromflussrichtung zwischen Brennstoffzellensystem und Hochsetzsteller und/oder zwischen Hochsetzsteller und Wechselrichter ein Tiefpassfilter, zum Filtern von Signalanteilen vom Brennstoffzellensystem in Richtung des Hochsetzstellers bzw. vom Hochsetzsteller in Richtung des Wechselrichters in einem vordefinierten Frequenzbereich, angeordnet ist. Der Einbau eines Tiefpassfilters zwischen Brennstoffzellensystem und Hochsetzsteller und/oder zwischen Hochsetzsteller und Wechselrichter, insbesondere an beiden Positionen, kann verhindern, dass die einleitend erwähnten Oberwellen negative Auswirkungen auf die Betriebsleistung des Brennstoffzellensystems haben. Außerdem kann verhindert werden, dass der Wirkungsgrad des Wechselrichters verschlechtert wird. Darüber hinaus kann verhindert werden, dass Schwingungskomponenten zu einer Beschädigung im Brennstoffzellensystem führen. Hierzu ist ein Tiefpassfilter vorzugsweise in Stromflussrichtung direkt zwischen einem Brennstoffzellenstapel des Brennstoffzellensystems und dem Hochsetzsteller angeordnet.According to a further embodiment of the present invention, it is possible for a low-pass filter in the direction of current flow between the fuel cell system and the step-up converter and / or between the step-up converter and inverter to filter signal components from the fuel cell system in the direction of the step-up converter or from the step-up converter in the direction of the inverter in a predefined frequency range , is arranged. The installation of a low-pass filter between the fuel cell system and the step-up converter and / or between the step-up converter and the inverter, in particular at both positions, can prevent the harmonics mentioned in the introduction from having negative effects on the operating performance of the fuel cell system. In addition, the efficiency of the inverter can be prevented from deteriorating. In addition, vibration components can be prevented from causing damage in the fuel cell system. For this purpose, a low-pass filter is preferably arranged in the current flow direction directly between a fuel cell stack of the fuel cell system and the step-up converter.
Weiterhin ist es bei einer erfindungsgemäßen Brennstoffzellenanlage möglich, dass die Regeleinheit zum Regeln der Ausgangsspannung des Brennstoffzellensystems, abhängig von einem ermittelten Betriebszustand des Brennstoffzellensystems, des Hochsetzstellers und/oder des Wechselrichters durch eine zweite Regelsignalverbindung mit der Brennstoffzelle in Kontakt steht. Bei umfangreichen Versuchen im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, dass durch eine gezielte Regelung der Ausgangsspannung des Brennstoffzellensystems ebenfalls positive Effekte auf den Gesamtwirkungsgrad der Brennstoffzellenanlage erzielt werden können. Unter der Ausgangsspannung des Brennstoffzellensystems kann auch die Eingangsspannung des Hochsetzstellers verstanden werden. Unter der Ausgangsspannung des Brennstoffzellensystems ist vorliegend insbesondere die Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels des Brennstoffzellensystems zu verstehen. Diese / 19Furthermore, in a fuel cell system according to the invention, it is possible for the control unit for controlling the output voltage of the fuel cell system to be in contact with the fuel cell by a second control signal connection, depending on a determined operating state of the fuel cell system, the step-up converter and / or the inverter. Extensive tests within the scope of the present invention have shown that targeted control of the output voltage of the fuel cell system can also have positive effects on the overall efficiency of the fuel cell system. The output voltage of the fuel cell system can also be understood to mean the input voltage of the step-up converter. In the present case, the output voltage of the fuel cell system is to be understood in particular as the output voltage of the fuel cell stack of the fuel cell system. This / 19th
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AVL List GmbH kann beispielsweise durch den bezogenen Strom aus dem Brennstoffzellensystem bzw. dem Brennstoffzellenstapel beeinflusst bzw. entsprechend verändert werden.AVL List GmbH can be influenced, for example, by the current drawn from the fuel cell system or the fuel cell stack or changed accordingly.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Spannungsregelsystem für eine wie vorstehend im Detail beschriebene Brennstoffzellenanlage zur Verfügung gestellt. Das Spannungsregelsystem weist einen Hochsetzsteller zum Erhöhen der Ausgangsspannung des Brennstoffzellensystems und zum Anlegen der erhöhten Ausgangsspannung in Form einer Ausgangsspannung des Hochsetzstellers am Wechselrichter, auf. Außerdem weist das Spannungsregelsystem eine Betriebszustandsermittlungsvorrichtung mit einer ersten Ermittlungseinheit zum Ermitteln eines Betriebszustandes des Brennstoffzellensystems, einer zweiten Ermittlungseinheit zum Ermitteln eines Betriebszustandes des Hochsetzstellers, und/oder einer dritten Ermittlungseinheit zum Ermitteln eines Betriebszustandes des Wechselrichters, auf. Darüber hinaus weist das Spannungsregelsystem eine Regeleinheit zum Regeln der Ausgangsspannung des Hochsetzstellers auf, wobei die Regeleinheit zum Regeln der Ausgangsspannung des Hochsetzstellers abhängig von einem ermittelten Betriebszustand des Brennstoffzellensystems, einem ermittelten Betriebszustand des Hochsetzstellers und/oder einem ermittelten Betriebszustand des Wechselrichters durch eine erste Regelsignalverbindung mit dem Hochsetzsteller in Kontakt steht.According to a further aspect of the present invention, a voltage control system for a fuel cell system as described in detail above is provided. The voltage control system has a step-up converter for increasing the output voltage of the fuel cell system and for applying the increased output voltage in the form of an output voltage of the step-up converter to the inverter. In addition, the voltage control system has an operating state determination device with a first determination unit for determining an operating state of the fuel cell system, a second determination unit for determining an operating state of the step-up converter, and / or a third determination unit for determining an operating state of the inverter. In addition, the voltage control system has a control unit for controlling the output voltage of the step-up converter, the control unit for controlling the output voltage of the step-up converter depending on a determined operating state of the fuel cell system, a determined operating state of the step-up converter and / or a determined operating state of the inverter with a first control signal connection is in contact with the boost converter.
Durch die erfindungsgemäß konfigurierte Regeleinheit bringt das Spannungsregelsystem die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf die erfindungsgemäße Brennstoffzellenanlage beschrieben worden sind. Darunter, dass die Regeleinheit zum Regeln der Ausgangsspannung des Hochsetzstellers abhängig von einem ermittelten Betriebszustand des Brennstoffzellensystems, einem ermittelten Betriebszustand des Hochsetzstellers und/oder einem ermittelten Betriebszustand des Wechselrichters durch eine erste Regelsignalverbindung mit dem Hochsetzsteller in Kontakt steht kann verstanden werden, dass die Regeleinheit zum Regeln der Ausgangsspannung des Hochsetzstellers abhängig von einem ermittelten Betriebszustand des Brennstoffzellensystems, einem ermittelten Betriebszustand des Hochsetzstellers und/oder einem ermittelten Betriebszustand des Wechselrichters konfiguriert und ausgestaltet ist.As a result of the control unit configured according to the invention, the voltage control system has the same advantages as have been described in detail with reference to the fuel cell system according to the invention. The fact that the control unit for controlling the output voltage of the step-up converter is dependent on a determined operating state of the fuel cell system, a determined operating state of the step-up converter and / or a determined operating state of the inverter is in contact with the step-up converter by a first control signal connection, that the control unit for Controlling the output voltage of the step-up converter is configured and configured as a function of a determined operating state of the fuel cell system, a determined operating state of the step-up converter and / or a determined operating state of the inverter.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Spannungsregelung in einer wie vorstehend beschriebenen Brennstoffzellenanlage / 19According to a further aspect of the present invention, a method for voltage regulation in a fuel cell system / 19 as described above
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AVL List GmbH und/oder mit einem wie vorstehend beschriebenen Spannungsregelsystem zur Verfügung gestellt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:AVL List GmbH and / or with a voltage control system as described above. The process has the following steps:
- Ermitteln eines Betriebszustandes des Brennstoffzellensystems mit der ersten Ermittlungseinheit,Determining an operating state of the fuel cell system with the first determining unit,
- Ermitteln eines Betriebszustandes des Hochsetzstellers mit der zweiten Ermittlungseinheit, und/oder- Determining an operating state of the step-up converter with the second determination unit, and / or
- Ermitteln eines Betriebszustandes des Wechselrichters mit der dritten Ermittlungseinheit, wobei- Determining an operating state of the inverter with the third determination unit, wherein
- die Ausgangsspannung des Hochsetzstellers durch die Regeleinheit abhängig von einem ermittelten Betriebszustand des Brennstoffzellensystems, einem ermittelten Betriebszustand des Hochsetzstellers und/oder einem ermittelten Betriebszustand des Wechselrichters geregelt wird.- The output voltage of the step-up converter is regulated by the control unit as a function of a determined operating state of the fuel cell system, a determined operating state of the step-up converter and / or a determined operating state of the inverter.
Damit bringt auch das erfindungsgemäße Verfahren die vorstehend ausführlich beschriebenen Vorteile mit sich. Im Rahmen des Verfahrens kann die Ausgangsgleichspannung des Brennstoffzellensystems von einem Bereich zwischen beispielsweise 120V bis 220V auf eine Ausgangsgleichspannung des Hochsetzstellers von einem Bereich zwischen beispielsweise 200 V bis 800 V, insbesondere etwa 400 V hochgesetzt werden. Der Wechselrichter kann anschließend eine Wechselspannung mit Strom mit einer Wechselspannung von beispielsweise 400 V in das Stromnetz einspeisen.The method according to the invention thus also brings with it the advantages described in detail above. Within the scope of the method, the output DC voltage of the fuel cell system can be increased from a range between, for example, 120V to 220V to an output DC voltage of the step-up converter from a range between, for example, 200V to 800V, in particular approximately 400V. The inverter can then feed an AC voltage with current with an AC voltage of, for example, 400 V into the power grid.
Wie vorstehend bereits mit Bezug auf die Brennstoffzellenanlage beschrieben, ist es im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, dass während der Regelung der Ausgangsspannung des Hochsetzstellers eine Tiefpassfilterung durch den Tiefpassfilter in Stromflussrichtung zwischen Brennstoffzellensystem und Hochsetzsteller und/oder durch den Tiefpassfilter in Stromflussrichtung zwischen Hochsetzsteller und Wechselrichter durchgeführt wird. Zudem kann die Ausgangsspannung des Brennstoffzellensystems durch die Regeleinheit abhängig von einem ermittelten Betriebszustand des Brennstoffzellensystems, einem ermittelten Betriebszustand des Hochsetzstellers und/oder einem ermittelten Betriebszustand des Wechselrichters geregelt werden.As already described above with reference to the fuel cell system, it is possible within the scope of a method according to the invention that during the regulation of the output voltage of the step-up converter, low-pass filtering by the low-pass filter in the current flow direction between the fuel cell system and step-up converter and / or by the low-pass filter in the current flow direction between step-up converter and inverter is carried out. In addition, the output voltage of the fuel cell system can be controlled by the control unit as a function of a determined operating state of the fuel cell system, a determined operating state of the step-up converter and / or a determined operating state of the inverter.
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AVL List GmbHAVL List GmbH
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Computerprogramm bereitgestellt. Das Computerprogramm umfasst Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, ein wie vorstehend beschriebenes Verfahren auszuführen. Das Computerprogramm kann als computerlesbarer Anweisungscode in jeder geeigneten Programmiersprache wie beispielsweise in JAVA, C++ oder C# implementiert sein. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Speichermedium wie einer Datendisk, einem Wechsellaufwerk, einem flüchtigen oder nichtflüchtigen Speicher, oder einem eingebauten Speicher/Prozessor oder der Regeleinheit abgespeichert sein. Der Anweisungscode kann einen Computer oder andere programmierbare Geräte wie die Regeleinheit derart programmieren, dass die gewünschten Funktionen ausgeführt werden. Ferner kann das Computerprogramm in einem Netzwerk wie beispielsweise dem Internet bereitgestellt werden bzw. sein, von dem es bei Bedarf von einem Nutzer heruntergeladen werden kann. Das Computerprogramm kann sowohl mittels einer Software, als auch in Form eines Computerprogrammprodukts mittels einer oder mehrerer spezieller elektronischer Schaltungen, d.h. in Hardware, oder in beliebig hybrider Form, d.h. mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert werden bzw. sein.According to a further aspect of the present invention, a computer program is provided. The computer program comprises instructions which, when the computer program is executed by a computer, cause the computer to carry out a method as described above. The computer program can be implemented as computer-readable instruction code in any suitable programming language such as, for example, JAVA, C ++ or C #. The computer program can be stored on a computer-readable storage medium such as a data disc, a removable drive, a volatile or non-volatile memory, or a built-in memory / processor or the control unit. The instruction code can program a computer or other programmable device such as the control unit to perform the desired functions. Furthermore, the computer program can be provided in a network, such as the Internet, from which it can be downloaded by a user if required. The computer program can be implemented both by means of software and in the form of a computer program product by means of one or more special electronic circuits, i.e. in hardware, or in any hybrid form, i.e. by means of software components and hardware components.
Darüber hinaus werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Speichermittel mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm sowie eine Regeleinheit mit einem darin installierten Computerprogramm zur Verfügung gestellt, wobei das Computerprogramm jeweils zum Durchführen eines wie vorstehend beschriebenen Verfahrens konfiguriert und ausgestaltet ist. Damit bringen ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt, ein erfindungsgemäßes Speichermittel sowie eine erfindungsgemäße Regeleinheit ebenso die Vorteile mit sich, wie sie vorstehend ausführlich beschrieben worden sind.In addition, in the context of the present invention, a storage means with a computer program stored thereon and a control unit with a computer program installed therein are made available, the computer program being configured and designed in each case for carrying out a method as described above. A computer program product according to the invention, a storage medium according to the invention and a control unit according to the invention thus also bring with them the advantages as have been described in detail above.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.Further measures improving the invention result from the following description of various exemplary embodiments of the invention, which are shown schematically in the figures. All of the features and / or advantages resulting from the claims, the description or the figures, including structural details and spatial arrangements, can be essential to the invention both individually and in the various combinations.
Es zeigen jeweils schematisch:Each shows schematically:
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AVL List GmbHAVL List GmbH
Figur 1 ein Blockschaltbild zum Erläutern einer Brennstoffzellenanlage gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,FIG. 1 shows a block diagram for explaining a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention,
Figur 2 ein Blockschaltbild zum Erläutern einer Brennstoffzellenanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, undFIG. 2 shows a block diagram for explaining a fuel cell system according to a second embodiment of the present invention, and
Figur 3 ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.FIG. 3 shows a flow diagram for explaining a method according to a preferred embodiment of the present invention.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.Elements with the same function and mode of operation are provided with the same reference symbols in the figures.
In Fig. 1 ist schematisch eine Brennstoffzellenanlage 1000a gemäß einer ersten Ausführungsform dargestellt. Die Brennstoffzellenanlage 1000a weist ein Brennstoffzellensystem 1 zur Stromerzeugung, einen Wechselrichter 3 zum Wandeln von Gleichspannung des Brennstoffzellensystems 1 in Wechselspannung für ein Stromnetz 4, und einen Hochsetzsteller 2 zum Erhöhen der Ausgangsspannung des Brennstoffzellensystems 1 und zum Anlegen der erhöhten Ausgangsspannung in Form einer Ausgangsspannung des Hochsetzstellers 2 am Wechselrichter 3, auf. Zwischen dem Brennstoffzellensystem 1 und dem Hochsetzsteller 2 ist eine Stromleitung 9 ausgestaltet. Ebenso ist zwischen dem Hochsetzsteller 2 und dem Wechselrichter 3 eine Stromleitung 10 ausgestaltet. Zum Einspeisen des Stroms vom Brennstoffzellensystem 1 in das Stromnetz 4 ist zwischen dem Wechselrichter 3 und dem Stromnetz 4 eine Stromleitung 11 ausgestaltet.1 schematically shows a fuel cell system 1000a according to a first embodiment. The fuel cell system 1000a has a fuel cell system 1 for power generation, an inverter 3 for converting DC voltage of the fuel cell system 1 into AC voltage for a power network 4, and a step-up converter 2 for increasing the output voltage of the fuel cell system 1 and for applying the increased output voltage in the form of an output voltage of the step-up converter 2 on the inverter 3. A power line 9 is configured between the fuel cell system 1 and the step-up converter 2. A power line 10 is also configured between the step-up converter 2 and the inverter 3. To feed the current from the fuel cell system 1 into the power grid 4, a power line 11 is configured between the inverter 3 and the power grid 4.
Die in Fig. 1 dargestellte Brennstoffzellenanlage 1000a weist ferner eine Betriebszustandsermittlungsvorrichtung mit einer ersten Ermittlungseinheit 14 zum Ermitteln eines Betriebszustandes des Brennstoffzellensystems 1, einer zweiten Ermittlungseinheit 15 zum Ermitteln eines Betriebszustandes des Hochsetzstellers 2, und einer dritten Ermittlungseinheit 16 zum Ermitteln eines Betriebszustandes des Wechselrichters 3 auf. Außerdem steht eine Regeleinheit 5 zum Regeln der Ausgangsspannung des Hochsetzstellers 2 abhängig von einem ermittelten Betriebszustand des Brennstoffzellensystems 1, einem ermittelten Betriebszustand des Hochsetzstellers 2 und/oder einem ermittelten Betriebszustand des Wechselrichters 3 durch eine erste Regelsignalverbindung 12 mit dem Hochsetzsteller 2 in Signalkontakt.The fuel cell system 1000a shown in FIG. 1 also has an operating state determination device with a first determination unit 14 for determining an operating state of the fuel cell system 1, a second determination unit 15 for determining an operating state of the step-up converter 2, and a third determination unit 16 for determining an operating state of the inverter 3 , In addition, a control unit 5 for controlling the output voltage of the step-up converter 2 is in signal contact as a function of a determined operating state of the fuel cell system 1, a determined operating state of the step-up converter 2 and / or a determined operating state of the inverter 3 by means of a first control signal connection 12.
Die Regeleinheit 5 steht zum Regeln der Ausgangsspannung des Brennstoffzellensystems 1 abhängig von einem ermittelten Betriebszustand des Brennstoffzellensys / 19The control unit 5 stands for regulating the output voltage of the fuel cell system 1 as a function of a determined operating state of the fuel cell system / 19
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AVL List GmbH tems 1, des Hochsetzstellers 2 und/oder des Wechselrichters 3 zudem durch eine zweite Regelsignalverbindung 13 mit der Brennstoffzelle 1 in Kontakt.AVL List GmbH tems 1, the step-up converter 2 and / or the inverter 3 also come into contact with the fuel cell 1 through a second control signal connection 13.
In der Regeleinheit 5 ist ein Computerprogramm 6 installiert, das Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Computerprogramms 6 durch einen Computer, beispielsweise einen Computer der Regeleinheit 5, diesen veranlassen, ein mit Bezug auf Fig. 3 beschriebenes Verfahren auszuführen.A computer program 6 is installed in the control unit 5, which comprises commands which, when the computer program 6 is executed by a computer, for example a computer of the control unit 5, cause the latter to carry out a method described with reference to FIG. 3.
Durch eine gestrichelte Linie ist in Fig. 1 ein Spannungsregelsystem 100 der Brennstoffzellenanlage 1000a dargestellt. Das Spannungsregelsystem 100 kann als selbstständige Einheit betrachtet werden und weist den Hochsetzsteller 2, die erste Ermittlungseinheit 14, die zweite Ermittlungseinheit 15, die dritte Ermittlungseinheit 16 sowie die Regeleinheit 5 auf.A voltage control system 100 of the fuel cell system 1000a is shown by a dashed line in FIG. 1. The voltage control system 100 can be regarded as an independent unit and has the step-up converter 2, the first determination unit 14, the second determination unit 15, the third determination unit 16 and the control unit 5.
Mit Bezug auf Fig. 2 wird anschließend eine Brennstoffzellenanlage 1000b gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Die zweite Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der ersten Ausführungsform und unterscheidet sich insbesondere durch zwei Tiefpassfilter 7 und 8 von der ersten Ausführungsform. Genauer gesagt ist jeweils ein Tiefpassfilter 7 und 8 in der Stromleitung 9 zwischen dem Brennstoffzellensystem 1 und dem Hochsetzsteller 2 sowie in der Stromleitung 10 zwischen dem Hochsetzsteller 2 und dem Wechselrichter 3, zum Filtern von Signalanteilen vom Brennstoffzellensystem 1 in Richtung des Hochsetzstellers 2 bzw. vom Hochsetzsteller 2 in Richtung des Wechselrichters 3 in einem vordefinierten Frequenzbereich, angeordnet.A fuel cell system 1000b according to a second embodiment is described below with reference to FIG. 2. The second embodiment essentially corresponds to the first embodiment and differs in particular from the first embodiment by two low-pass filters 7 and 8. More specifically, there is a low-pass filter 7 and 8 in the power line 9 between the fuel cell system 1 and the step-up converter 2 and in the power line 10 between the step-up converter 2 and the inverter 3, for filtering signal components from the fuel cell system 1 in the direction of the step-up converter 2 and from Step-up converter 2 is arranged in the direction of the inverter 3 in a predefined frequency range.
Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zur Spannungsregelung in einer wie in Fig. 2 dargestellten Brennstoffzellenanlage 1000b bzw. mit dem Spannungsregelsystem 100. Bei dem Verfahren werden in einem ersten Schritt S1 zunächst der Betriebszustand des Brennstoffzellensystems 1 durch die erste Ermittlungseinheit 14, der Betriebszustand des Hochsetzstellers 2 mit der zweiten Ermittlungseinheit 15, und der Betriebszustand des Wechselrichters 3 mit der dritten Ermittlungseinheit 16 ermittelt. Anschließend wird in einem zweiten Schritt S2 die Ausgangsspannung des Hochsetzstellers 2 durch die Regeleinheit 5 abhängig vom ermittelten Betriebszustand des Brennstoffzellensystems 1, dem ermittelten Betriebszustand des Hochsetzstellers 2 und dem ermittelten Betriebszustand des Wechselrichters 3 geregelt.FIG. 3 shows a flowchart for explaining a method for voltage regulation in a fuel cell system 1000b as shown in FIG. 2 or with the voltage regulation system 100. In the method, in a first step S1 the operating state of the fuel cell system 1 is first determined by the first determination unit 14, the operating state of the step-up converter 2 is determined using the second determination unit 15, and the operating state of the inverter 3 is determined using the third determination unit 16. The output voltage of the step-up converter 2 is then regulated in a second step S2 by the control unit 5 as a function of the determined operating state of the fuel cell system 1, the determined operating state of the step-up converter 2 and the determined operating state of the inverter 3.
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AVL List GmbHAVL List GmbH
Die Erfindung lässt neben den dargestellten Ausführungsformen weitere Gestaltungsgrundsätze zu. D.h., die Erfindung soll nicht auf die mit Bezug auf die Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt betrachtet werden. So kann beispielsweise auf ausgewählte Ermittlungseinheiten verzichtet werden. D.h., es müssen nicht alle drei Ermittlungseinheiten 14, 15, 16 bereitgestellt und/oder verwendet werden, um die Ausgangsspannung des Hochsetzstellers 2 zu regeln. Während der Regelung der Ausgangsspannung des Hochsetzstellers 2 ist es ferner möglich, dass eine Tiefpassfilterung durch die in Fig. 2 dargestellten Tiefpassfilter 8 in Stromflussrichtung zwischen Brennstoffzellensystem 1 und Hochsetzsteller 2 und/oder in Stromflussrichtung zwischen Hochsetzsteller 2 und Wechselrichter 3 durchgeführt wird. Darüber hinaus kann die Ausgangsspannung des Brennstoffzellensystems 1 durch die Regeleinheit 5 abhängig von einem ermittelten Betriebszustand des Brennstoffzellensystems 1, einem ermittelten Betriebszustand des Hochsetzstellers 2 und/oder einem ermittelten Betriebszustand des Wechselrichters 3 geregelt werden.In addition to the illustrated embodiments, the invention permits further design principles. That is, the invention should not be considered limited to the exemplary embodiments explained with reference to the figures. For example, selected determination units can be dispensed with. That is, it is not necessary to provide and / or use all three determination units 14, 15, 16 to regulate the output voltage of the step-up converter 2. During the regulation of the output voltage of the step-up converter 2, it is also possible for low-pass filtering to be carried out by the low-pass filter 8 shown in FIG. 2 in the current flow direction between the fuel cell system 1 and step-up converter 2 and / or in the current flow direction between step-up converter 2 and inverter 3. In addition, the output voltage of the fuel cell system 1 can be regulated by the control unit 5 as a function of a determined operating state of the fuel cell system 1, a determined operating state of the step-up converter 2 and / or a determined operating state of the inverter 3.
Es kann auch vorgesehen sein, dass eine Regelung der Ausgangsspannung des Brennstoffzellensystems 1 auch im zweiten Schritt S2 erfolgt. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Ausgangsspannung des Hochsetzstellers 2 anschließend eingestellt wird. Die Einstellung der Ausgangsspannung des Brennstoffzellensystems 1 kann dabei auch weggelassen werden. Die Einstellungen können auch gleichzeitig oder in anderer Reihenfolge vorgenommen werden.It can also be provided that the output voltage of the fuel cell system 1 is also regulated in the second step S2. It can be provided that the output voltage of the step-up converter 2 is then set. The setting of the output voltage of the fuel cell system 1 can also be omitted. The settings can also be made simultaneously or in a different order.
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AVL List GmbHAVL List GmbH
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
BrennstoffzellensystemThe fuel cell system
HochsetzstellerBoost converter
Wechselrichterinverter
Stromnetzpower grid
Regeleinheitcontrol unit
Computerprogrammcomputer program
TiefpassfilterLow Pass Filter
TiefpassfilterLow Pass Filter
Stromleitungpower line
Stromleitungpower line
Stromleitungpower line
Signalleitungsignal line
Signalleitung erste Ermittlungseinheit zweite Ermittlungseinheit dritte ErmittlungseinheitSignal line first determination unit second determination unit third determination unit
100 Spannungsregelsystem100 voltage control system
1000a Brennstoffzellenanlage1000a fuel cell system
1000b Brennstoffzellenanlage / 191000b fuel cell system / 19th
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AVL List GmbHAVL List GmbH
Claims (10)
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|---|---|---|---|
| ATA50716/2018A AT521314A1 (en) | 2018-08-23 | 2018-08-23 | Fuel cell system and method for voltage regulation in the fuel cell system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA50716/2018A AT521314A1 (en) | 2018-08-23 | 2018-08-23 | Fuel cell system and method for voltage regulation in the fuel cell system |
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| AT521314A1 true AT521314A1 (en) | 2019-12-15 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ATA50716/2018A AT521314A1 (en) | 2018-08-23 | 2018-08-23 | Fuel cell system and method for voltage regulation in the fuel cell system |
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| Country | Link |
|---|---|
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| REJ | Rejection |
Effective date: 20240415 |