Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug.

Der WO 2016/083365 A1 ist ein Verfahren zum prädiktiven Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem Brennstoffzellensystem als bekannt zu entnehmen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug zu schaffen, so dass ein besonders effizienter Betrieb realisiert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems eines vorzugsweise als Nutzfahrzeug, insbesondere als Lastkraftwagen, ausgebildeten und einfach auch als Fahrzeug bezeichneten Kraftfahrzeugs. Das Brennstoffzellensystem weist wenigstens einen Wasserstofftank auf, welcher auch einfach als Tank bezeichnet wird. In dem Wasserstofftank ist Wasserstoff (H2) aufnehmbar oder aufgenommen. Das auch als Brennstoffzelleneinrichtung oder Brennstoffzellenvorrichtung bezeichnete Brennstoffzellensystem umfasst außerdem wenigstens eine Brennstoffzelle, welche mit dem Wasserstoff aus dem Wasserstofftank versorgbar ist. Wie hinlänglich bekannt ist, kann mittels der Brennstoffzelle chemische Reaktionsenergie des Wasserstoffs, der der Brennstoffzelle zugeführt wird, und eines Oxidationsmittels in elektrische Energie umgewandelt werden, welche von der Brennstoffzelle bereitstellbar ist. Als das Oxidationsmittel wird insbesondere Sauerstoff verwendet, welcher beispielsweise in Luft enthalten ist, die der Brennstoffzelle ebenfalls zuführbar ist oder zugeführt wird. Die von der Brennstoffzelle bereitgestellte oder bereitstellbare, elektrische Energie kann beispielsweise in einem insbesondere als Batterie, ganz insbesondere als Sekundärbatterie, ausgebildeten, elektrischen Energiespeicher zumindest vorübergehend gespeichert werden. Ferner ist es denkbar, dass wenigstens eine elektrische Maschine, insbesondere direkt und somit unter Umgehung des elektrischen Energiespeichers, mit der von der Brennstoffzelle bereitstellbaren oder bereitgestellten, elektrischen Energie versorgbar ist oder versorgt wird, wobei es alternativ oder zusätzlich denkbar ist, dass die elektrische Maschine mit der elektrischen Energie versorgbar ist, die in dem elektrischen Energiespeicher gespeichert ist. Durch Versorgen der elektrischen Maschine mit der elektrischen Energie kann die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben werden, mittels welchem das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch antreibbar ist.

Das Brennstoffzellensystem weist außerdem eine Kühleinrichtung auf, mittels welcher zumindest ein Teil des Brennstoffzellensystems gekühlt werden kann. Insbesondere kann zumindest ein Teilbereich der Kühleinrichtung von einem beispielsweise flüssigen Kühlmittel durchströmt werden, mittels welchem zumindest der Teil des Brennstoffzellensystems gekühlt werden kann. Die Kühleinrichtung wird auch als Kühlsystem bezeichnet.

Um nun einen besonders effizienten, insbesondere energieeffizienten, Betrieb des Brennstoffzellensystems und somit des Kraftfahrzeugs realisieren zu können, ist es bei dem Verfahren erfindungsgemäß vorgesehen, dass, insbesondere mittels einer elektronischen Recheneinrichtung, insbesondere des Kraftfahrzeugs, ein Energieverbrauch der Kühleinrichtung in Abhängigkeit von einer geplanten Fahrroute des Kraftfahrzeugs prädiziert, das heißt vorhergesagt, mithin vorausschauend ermittelt wird. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass der Energieverbrauch zu einem ersten Zeitpunkt oder während einer ersten Zeitspanne ermittelt, insbesondere berechnet, wird, wobei der erste Zeitpunkt beziehungsweise die erste Zeitspanne zeitlich einer zweiten Zeitspanne vorausgeht, während welcher das Kraftfahrzeug die geplante Fahrroute fährt oder abfährt, das heißt entlang der Fahrroute tatsächlich fährt. Mit anderen Worten wird der Energieverbrauch ermittelt, bevor das Kraftfahrzeug entlang der Fahrroute fährt oder wobei das Kraftfahrzeug (noch) nicht entlang der Fahrroute gefahren ist. Die Fahrroute kann wenigstens eine oder mehrere, einfach auch als Betankungen bezeichnete Betankungsvorgänge umfassen. Der Betankungsvorgang ist insbesondere dadurch, dass die Fahrroute eine geplante Fahrroute ist, ein geplanter, gegebenenfalls in Zukunft stattfindender Betankungsvorgang, bei welchem Wasserstoff insbesondere von außerhalb des Tanks in den Tank gefüllt wird, mithin der Tank mit Wasserstoff zumindest teilweise gefüllt wird. Beispielsweise ist der Betankungsvorgang erforderlich oder als erforderlich eingeschätzt oder ermittelt, damit beispielsweise das Kraftfahrzeug die, insbesondere gesamte, Fahrroute abfahren kann. Ferner ist es denkbar, dass die geplante Fahrroute wenigstens oder mehrere Stillstandszeiten umfasst. Die Stillstandszeit ist insbesondere dadurch, dass die Fahrroute eine geplante Fahrroute ist, eine geplante Stillstandszeit, während welcher das Kraftfahrzeug beispielsweise, insbesondere durchgehend, stillsteht und/oder ein durch das Brennstoffzellensystem bewirktes Antreiben des Kraftfahrzeugs, insbesondere durchgängig, unterbleibt und/oder ein Betrieb des Brennstoffzellensystems, insbesondere durchgängig, unterbleibt. Insbesondere kann während der Stillstandszeit ein Abführen von Wasserstoff aus dem Wasserstofftank und/oder ein Bereitstellen von elektrischer Energie durch die Brennstoffzelle unterbleiben. Insbesondere handelt es sich bei dem prädizierten Energieverbrauch um einen zeitlichen Energieverbrauch, mithin um einen zeitlichen Energieverbrauchsverlauf eines Energieverbrauchs der Kühleinrichtung, wobei der Energieverbrauch beziehungsweise der Energieverbrauchsverlauf ein ermittelter, berechneter oder geschätzter und dabei vorhergesagter Energieverbrauchsverlauf ist, welcher eine Energie oder Energiemenge charakterisiert, die von dem Kühlsystem wahrscheinlich verbraucht wird, wenn oder während das Kraftfahrzeug entlang der Fahrroute fährt, das heißt gefahren wird.

Bei dem Verfahren wird auch ein zukünftiger, zeitlicher Druckverlauf eines in dem Wasserstofftank herrschenden und insbesondere durch den in dem Wasserstofftank aufgenommenen oder aufnehmbaren Wasserstoff bewirkten oder bewirkbaren Drucks prädiziert, das heißt vorausschauend ermittelt oder vorhergesagt, insbesondere in Abhängigkeit von der Fahrroute. Der zukünftige, zeitliche Druckverlauf ist somit beispielsweise ein geplanter, insbesondere vorgegebener oder vorgebbarer, zeitlicher Verlauf des Drucks, wobei beispielsweise der Druckverlauf ein Soll-Verlauf ist, welcher eingestellt, das heißt bewirkt werden soll.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auch ein zukünftiger, zeitlicher Energieverlauf einer Heizenergiemenge prädiziert, welche gemäß dem Energieverlauf von der Kühleinrichtung dem Wasserstofftank in Abhängigkeit von dem prädizierten Energieverbrauch zuzuführen ist, das heißt zugeführt werden soll, um den Druckverlauf zu realisieren. Mit anderen Worten gibt der Energieverlauf einen zeitlichen Verlauf an, gemäß welchem unter Berücksichtigung des prädizierten Energieverbrauchs der Kühleinrichtung die genannte Heizenergiemenge von der Kühleinrichtung bereitzustellen ist oder bereitgestellt wird und dem Wasserstofftank zuzuführen ist oder zugeführt wird, insbesondere während das Kraftfahrzeug die Fahrroute abfährt oder befährt, um hierdurch den Druckverlauf zu realisieren. Hierdurch kann die Kühleinrichtung in zumindest einem oder mehreren Teilabschnitten der Fahrroute Wärmeenergie bereitstellen, welche dem Wasserstofftank zugeführt wird, so dass der Wasserstofftank als Wärmepuffer oder Wärmesenke genutzt wird. Hierdurch kann eine übermäßig hohe, thermische Belastung, das heißt eine übermäßig hohe Temperatur der Kühleinrichtung vermieden werden, ohne die Kühleinrichtung beispielsweise mittels eines insbesondere elektrischen Lüfters aktiv kühlen zu müssen. Das Verfahren ist somit ein Verfahren zur prädiktiven Wärme- oder Thermoregelung des Brennstoffzellensystems. Der Erfindung liegen dabei insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Üblicherweise wird in einem mit einer Brennstoffzelle ausgestatteten und somit auch als Brennstoffzellenfahrzeug bezeichneten Kraftfahrzeug ein leistungsstarkes Kühlsystem verwendet, welches Verlustleistungen der Brennstoffzelle insbesondere bei Hochlastphasen der Brennstoffzelle, insbesondere von der Brennstoffzelle abführen und dafür sorgen kann, dass ein relativ enges Temperaturbetriebsfenster der Brennstoffzelle eingehalten wird, mithin die Brennstoffzelle beziehungsweise eine Temperatur der Brennstoffzelle in dem Temperaturbetriebsfenster bleibt. Somit wird die Kühleinrichtung insbesondere verwendet, um die Brennstoffzelle zu kühlen und somit in dem Temperaturbetriebsfenster zu halten. Beispielsweise beträgt das Temperaturbetriebsfenster zumindest im Wesentlichen ± 8 bis 10°C. Hinzu kommt, dass bei einem beispielsweise als schweres Nutzfahrzeug ausgebildeten Brennstoffzellenfahrzeug das Kühlsystem gegebenenfalls zusätzlich von aktivierten, beispielsweise als Retarder, Bremswiderstand etc. ausgebildeten Dauerbremsen mit einem zusätzlichen Wärmeeintrag belastet wird, insbesondere dadurch, dass das Kühlsystem beispielsweise auch verwendet wird, um eine beispielsweise als Retarder oder Bremswiderstand ausgebildete Dauerbremse des Fahrzeugs zu kühlen. Herkömmlicherweise kühlt somit das Kühlsystem (Kühleinrichtung) zumindest während eines Zeitintervalls gleichzeitig eine Dauerbremse und auch die Brennstoffzelle des Fahrzeugs. In Hochlastphasen der Brennstoffzelle kann es somit zu langen Aktivierungen, das heißt zu langen Zeitspannen kommen, in welchen ein elektrisch angetriebener Lüfter betrieben wird, der beispielsweise eine Leistung von bis zu 30 oder 40 kW benötigt oder aufweist. Mittels des Lüfters, welcher Bestandteil der Kühleinrichtung beziehungsweise des Kühlsystems sein kann, wird beispielsweise, insbesondere über einen Wärmetauscher, das zuvor genannte Kühlmittel gekühlt, insbesondere dadurch, dass mittels des Lüfters, wenn dieser aktiviert ist, Luft gefördert wird, die den beispielsweise als Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher ausgebildeten Wärmetauscher umströmt. Über den Wärmetauscher erfolgt ein Wärmeübergang von dem Kühlmittel an die den Wärmetauscher umströmende und mittels des Lüfters geförderte Luft. Außerdem kann beispielsweise zum Aufheizen des tiefkalten, flüssigen Wasserstoffs ein insbesondere permanenter Wärmestrom benötigt werden, der bei einer entsprechenden Auslegung des Kühlsystems (Kühleinrichtung) aus einem Wärmeangebot von Wärmequellen umgeleitet werden kann. Als Wärmequellen, deren auch als Abwärme bezeichnete Wärme genutzt werden kann, um den beispielsweise im Wasserstofftank aufgenommenen oder aufnehmbaren Wasserstoff im Tank und/oder den aus dem Wasserstofftank abgeführten Wasserstoff auf seinem Weg zur Brennstoffzelle zu erwärmen, können beispielsweise die Brennstoffzelle und die Dauerbremse verwendet werden. Der insbesondere in dem Wasserstofftank aufnehmbare oder aufgenommene Wasserstoff beziehungsweise der Wasserstofftank kann somit als Wärmesenke genutzt werden, um beispielsweise in Hochlastphasen mit hohem Energieverbrauch der Kühleinrichtung, z.B. durch Betrieb des zuvor genannten Lüfters, das Kühlsystem (Kühleinrichtung) durch Pufferung von Wärme, insbesondere Abwärme, in dem Wasserstofftank zu entlasten und dadurch Energie zu sparen. Mit anderen Worten ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren auf besonders effiziente und effektive Weise, Wärme, insbesondere Abwärme, von der Kühleinrichtung, insbesondere von dem Kühlmittel, abzuführen, jedoch nicht oder nicht nur durch Betrieb des zuvor genannten Lüfters, sondern insbesondere dadurch, dass die Heizenergiemenge gemäß dem Energieverlauf von der Kühleinrichtung, insbesondere von dem Kühlmittel, abgeführt und dem Wasserstofftank, insbesondere dem im Wasserstofftank aufgenommenen Wasserstoff, zugeführt wird.

Die Heizenergiemenge ist oder charakterisiert somit eine Heizenergie oder Wärme, die von der Kühleinrichtung, insbesondere von dem Kühlmittel, abgeführt wird, wodurch eine übermäßige Temperatur der Kühleinrichtung vermieden werden kann, ohne den Lüfter zu betreiben. Um die Heizenergiemenge (Wärme) von der Kühleinrichtung abzuführen, wird die Heizenergiemenge dem Wasserstofftank zugeführt, welcher somit zumindest vorübergehend als Wärmepuffer oder Wärmesenke verwendet wird. Wird, insbesondere vermehrt, Wärme in den Wasserstofftank eingespeist, das heißt Wärme, insbesondere vermehrt, dem Wasserstofftank zugeführt, steigt der Druck in dem Wasserstofftank durch eine zunehmende Verdampfung des Wasserstoffs in dem Wasserstofftank (Tank). Der Druck in dem Wasserstofftank sollte nicht über eine insbesondere vorgebbare oder vorgegebene Grenze, insbesondere Belastungsgrenze des Tanks, ansteigen, und der auch als Tank-Druck bezeichnete Druck in dem Wasserstofftank sollte vor einem auch als Tankvorgang bezeichneten Betankungsvorgang und/oder einer insbesondere längeren Standphase beziehungsweise Stillstandszeit des Kraftfahrzeugs abgesenkt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann nun Energieeinsparungen durch gezielte Einstellung, insbesondere Erhöhung, des Tank-Drucks einerseits und, insbesondere dazu passende Druckverhältnisse vor Betankungsvorgängen und/oder Stillstandszeiten andererseits, sicherstellen, so dass ein besonders vorteilhafter und insbesondere effizienter Betrieb des Brennstoffzellensystems und des Kraftfahrzeugs insgesamt realisiert werden kann. Der Druckverlauf und der Energieverlauf werden auch als Trajektorien bezeichnet, insbesondere derart, dass der Druckverlauf auch als Drucktrajektorie und der Energieverlauf auch als Heizenergietrajektorie bezeichnet wird. Die Heizenergiemenge ist dabei beispielsweise eine Soll-Heizenergiemenge, die dem Wasserstofftank zuzuführen ist, das heißt zugeführt werden soll, um dadurch die Drucktrajektorie zu realisieren, das heißt zu bewirken. Somit werden bei dem Verfahren prädiktiv die Drucktrajektorie sowie die damit verknüpfte Heizenergietrajektorie bestimmt. Außerdem wird der Energieverbrauch der Kühleinrichtung prädiktiv ermittelt, insbesondere berechnet, um wenigstens eine oder mehrere Zeitintervalle, mithin Phasen zu ermitteln, in welchen eine Energieabfuhr insbesondere der Kühleinrichtung in den Wasserstofftank stattfinden kann oder soll. Unter der Energieabfuhr ist zu verstehen, dass insbesondere während der jeweiligen Phase die Heizenergiemenge und somit Wärme von der Kühleinrichtung bereitgestellt und dem Wasserstofftank zugeführt wird oder werden kann, um dadurch den prädizierten Druckverlauf einzustellen, das heißt zu bewirken. Durch die Erfindung kann somit der Energieverbrauch des Brennstoffzellensystems insbesondere im Hinblick auf ein Thermomanagement im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen gesenkt werden, wodurch der Energieverbrauch des gesamten Kraftfahrzeugs im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen gesenkt werden kann. Dadurch kann das Kraftfahrzeug besonders energie- und kostengünstig betrieben werden. Darüber hinaus kann auch eine Überlastung der Kühleinrichtung mit damit einhergehenden Abregelungen von Komponenten wie zum Beispiel eines Antriebs des Kraftfahrzeugs zumindest hinausgezögert oder vermieden werden.

Um einen besonders effizienten Betrieb des Brennstoffzellensystems und somit des Kraftfahrzeugs insgesamt realisieren zu können, ist es in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Druckverlauf und der Energieverlauf, mithin die Trajektorien derart prädiziert werden, dass in ersten Betriebsphasen der Kühleinrichtung, wobei in den ersten Betriebsphasen der prädizierte Energieverbrauch größer als in zweiten Betriebsphasen der Kühleinrichtung ist, dem Wasserstofftank eine größere Wärmeenergie von der Kühleinrichtung zugeführt wird als in den zweiten Betriebsphasen. Dadurch kann der Wasserstofftank zumindest vorübergehend effektiv und effizient als Wärmepuffer verwendet werden, wodurch übermäßige Temperaturen der Kühleinrichtung vermieden werden können, ohne die Kühleinrichtung beispielsweise durch den sogenannten Lüfter aktiv kühlen zu müssen. Dies bedeutet insbesondere, dass beispielsweise das zeitliche Integral des Energieverlaufs in der jeweiligen, ersten Betriebsphase größer als das zweite Integral des Energieverlaufs in der jeweiligen, zweiten Betriebsphase ist. Mit anderen Worten ist ein erster Teil der Heizenergiemenge größer als ein zweiter Teil der Heizenergiemenge, wobei der erste Teil in der jeweiligen, ersten Betriebsphase und der zweite Teil in der jeweiligen, zweiten Betriebsphase von der Kühleinrichtung dem Wasserstofftank zugeführt wird. Insbesondere ist der erste Teil größer als null, wobei der zweite Teil größer als null oder gleich null sein kann.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn in zumindest einer der zweiten Betriebsphasen eine Übertragung von Wärmeenergie von der Kühleinrichtung auf den Wasserstofftank unterbleibt. Einerseits können hierdurch übermäßige Temperaturen der Kühleinrichtung effektiv und effizient vermieden werden. Andererseits kann hierdurch ein übermäßiger Druckanstieg in dem Wasserstofftank vermieden werden.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Druckverlauf derart prädiziert wird, dass der Druck über seinen gesamten Druckverlauf stets, das heißt durchgehend kleiner oder gleich einem insbesondere vorgegebenen oder vorgebbaren Maximaldruck ist. Hierdurch kann effektiv und effizient Wärmeenergie von der Kühleinrichtung auf den Wasserstofftank übertragen werden, wobei gleichzeitig übermäßige Lasten oder Schäden des Wasserstofftanks sicher vermieden werden können.

Um den Wasserstofftank besonders effektiv und effizient als Wärmepuffer verwenden zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zumindest der Druckverlauf in Abhängigkeit von wenigstens einem zum Befüllen des Wasserstofftanks vorgesehenen Tankvorgang und/oder in Abhängigkeit von wenigstens einer Stillstandszeit des Fahrzeugs prädiziert wird, welches während der Stillstandszeit stillsteht und nicht mittels des Brennstoffzellensystems angetrieben wird, insbesondere nicht fährt. Insbesondere gehören der Tankvorgang und/oder die Stillstandszeit zur geplanten Fahrroute.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein vorzugsweise als Nutzfahrzeug, insbesondere als Lastkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches auch einfach als Fahrzeug bezeichnet und zum Durchführen eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist.

Beispielsweise werden die Drucktrajektorie und die Heizenergietrajektorie, mithin der Druckverlauf und der Energieverlauf derart bestimmt, das heißt derart prädiziert, dass in Hochlastphasen mit erhöhtem Energieverbrauch der Kühleinrichtung vermehrt Wärme von der Kühleinrichtung in den Wasserstofftank abgeführt, mithin dem Wasserstofftank zugeführt wird, wobei vorzugsweise der Maximaldruck, welcher eine maximale Druckgrenze ist oder charakterisiert, eingehalten wird, mithin der Tank-Druck stets kleiner oder gleich dem Maximaldruck ist.

Beispielsweise werden die Drucktrajektorie und die Heizenergietrajektorie derart bestimmt, insbesondere derart prädiziert, dass in Teil- und/oder Niederlastphasen, insbesondere der Kühleinrichtung, wobei beispielsweise in der jeweiligen Teil- und/oder Niederlastphase die Kühleinrichtung einen geringeren Energieverbrauch als in der jeweiligen Hochlastphase aufweist, eine Wärmezufuhr von der Kühleinrichtung an den Wasserstofftank, mithin die Zuführung der Heizenergiemenge von der Kühleinrichtung zu dem oder in den Wasserstofftank insbesondere gegenüber der jeweiligen Hochlastphase verringert, das heißt gedrosselt oder vollständig eingestellt, das heißt unterbunden wird, um hierdurch insbesondere im Vergleich zur jeweiligen Hochlastphase einen Druckabbau im Wasserstofftank, mithin eine Reduzierung des Drucks im Wasserstofftank zu ermöglichen, insbesondere durch einen während der Teil- und/oder Niederlastphase stattfindenden Wasserstoffverbrauch, bei welchem Wasserstoff aus dem Wasserstofftank abgeführt und beispielsweise der Brennstoffzelle zugeführt wird. Dabei ist beispielsweise durch die Planung, mithin eine prädiktive Ermittlung, insbesondere Berechnung, der auch als Tour bezeichneten Fahrroute auch ein Wasserstoffverbrauch entlang der Fahrroute und der auch als Druckentwicklung bezeichnete Druckverlauf des Drucks im Wasserstofftank bekannt und kann somit prädiktiv geplant umgesetzt werden. Mit anderen Worten umfasst beispielsweise die geplante Fahrroute einen prädiktiven Verbrauch des Wasserstoffs aus dem Wasserstofftank insbesondere durch das Brennstoffzellensystem und/oder wenigstens einen anderen, weiteren Verbrauch. Ist beispielsweise kein Tankvorgang geplant beziehungsweise bekannt, so kann ein möglicher Tankvorgang dann, wenn eine in den Wasserstofftank aufgenommene und auch als Füllstand bezeichnete Menge des Wasserstoffs eine insbesondere vorgebbare oder vorgegebene Schwelle unterschreitet, angenommen werden, und die zuvor beschriebene Funktion zur Pufferung von Abwärme aus der Kühleinrichtung in dem Wasserstofftank kann gedrosselt, das heißt zurückgefahren beziehungsweise reduziert oder ganz unterbunden, das heißt deaktiviert werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung vorwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung vorwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems eines vorzugsweise als Nutzfahrzeug, insbesondere als Lastkraftwagen, ausgebildeten Kraftfahrzeugs;

Fig. 2 ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Betreiben des Brennstoffzellensystems des in Fig. 2 schematisch dargestellten Kraftfahrzeugs; und Fig. 3 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht eines einen

Wasserstofftank umfassenden Tanksystems des Brennstoffzellensystems

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Brennstoffzellensystem 10 eines in Fig. 2 schematisch dargestellten Kraftfahrzeugs 12, welches als Nutzfahrzeug, insbesondere als Lastkraftwagen, ausgebildet ist. Anhand von Fig. 1 bis 3 wird im Folgenden ein Verfahren zum Betreiben des Brennstoffzellensystems 10 beschrieben, wobei durch das Verfahren ein besonders effizienter, insbesondere ein energieeffizienter, Betrieb des Brennstoffzellensystems 10 und somit des Kraftfahrzeugs 12 insgesamt realisiert werden kann.

Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass das Brennstoffzellensystem 10 wenigstens einen in Fig. 1 besonders schematisch dargestellten, einfach auch als Tank bezeichneten Wasserstofftank 14 aufweist, in welchem Wasserstoff aufnehmbar oder aufgenommen ist. In Zusammenschau mit Fig. 3 ist erkennbar, dass der Wasserstofftank 14 Bestandteil eines auch als Tankeinrichtung bezeichneten Tanksystems 16 ist, welches im Folgenden näher erläutert wird. Der Wasserstoff ist in dem Wasserstofftank 14 unter Druck aufgenommen, so dass in dem Wasserstofftank 14 ein auch als Tank-Druck bezeichneter, durch den im Wasserstofftank 14 aufgenommenen Wasserstoff bewirkter Druck herrscht, welcher beispielsweise in einem Bereich von einschließlich 6 bar bis einschließlich 15 bar liegt und insbesondere liegen sollte. Insbesondere sind in dem Wasserstofftank 14 eine flüssige Phase und eine gasförmige Phase des Wasserstoffs aufgenommen. Das Brennstoffzellensystem 10 umfasst außerdem wenigstens eine Brennstoffzelle 18, welche, wie in Fig. 1 durch einen Pfeil 20 veranschaulicht ist, mit dem Wasserstoff aus dem Wasserstofftank 14 versorgbar ist. Hierzu wird beispielsweise der Wasserstoff aus dem Wasserstofftank 14 abgeführt und, insbesondere in gasförmigem Zustand, der Brennstoffzelle 18 zugeführt. Unter der Brennstoffzelle 18 kann beispielsweise ein Brennstoffzellenstapel verstanden werden, oder die Brennstoffzelle 18 ist Bestandteil eines Brennstoffzellenstapels, welcher mehrere Brennstoffzellen 18 aufweisen kann. Durch Pfeile 22 und 24 ist einfach auch als Wärme bezeichnete Abwärme veranschaulicht, die von der Brennstoffzelle 18 beispielsweise während ihres Betriebs abgegeben oder bereitgestellt wird. Durch einen Pfeil 26 ist einfach auch als Wärme bezeichnete Abwärme veranschaulicht, die von wenigstens einer Dauerbremse 28 des Kraftfahrzeugs 12, insbesondere während eines Betriebs der Dauerbremse 28 abgegeben, das heißt bereitgestellt werden kann. Mittels der beispielsweise als Retarder ausgebildeten Dauerbremse kann das Kraftfahrzeug 12 abgebremst werden, insbesondere derart, dass eine Geschwindigkeit, in welcher das Kraftfahrzeug 12 entlang einer Fahrbahn gefahren wird, nicht zunimmt oder reduziert wird. Beispielsweise bilden die Abwärme der Brennstoffzelle 18 und die Abwärme der Dauerbremse 28 eine Gesamtabwärme. Durch den Pfeil 22 ist beispielsweise veranschaulicht, dass ein erster Teil der Gesamtabwärme an eine in Fig. 1 besonders schematisch dargestellte und auch als Kühlsystem bezeichnete Kühleinrichtung 30 des Brennstoffzellensystems 10 abgegeben wird, insbesondere derart, dass der erste Teil der Gesamtabwärme, beispielsweise über einen Wärmeübertrager, an ein insbesondere flüssiges Kühlmittel der Kühleinrichtung 30 übertragen wird. Somit wird die Brennstoffzelle 18 und vorzugsweise auch die Dauerbremse 28 mittels der Kühleinrichtung 30 gekühlt. Durch den Pfeil 24 ist veranschaulicht, dass ein zweiter Teil der Gesamtabwärme, insbesondere über eine in Fig. 1 besonders schematisch dargestellte, einfach auch als Heizung bezeichnete Heizeinrichtung 32 des Brennstoffzellensystems 10, an oder auf den Wasserstofftank 14 und somit an oder auf den in dem Wasserstofftank 14 aufgenommenen Wasserstoff übertragen werden kann, so dass der zweite Teil der Gesamtabwärme von der Kühleinrichtung 30 ferngehalten wird, mithin nicht an die durch die Kühleinrichtung 30 abgeführt wird. Hierdurch kann eine insbesondere thermische Belastung der Kühleinrichtung 30 vorteilhaft gering gehalten werden. Die Kühleinrichtung 30 weist beispielsweise einen beispielsweise von dem Kühlmittel durchströmbaren Kältemittelkreislauf auf. Beispielsweise umfasst die Kühleinrichtung 30 einen insbesondere elektrisch betreibbaren Lüfter, mittels welchem Luft gefördert werden kann. Die Luft kann beispielsweise einen Radiator umströmen, welcher von dem Kühlmittel durchströmbar ist. Infolge eines Wärmeübergangs von dem Kühlmittel über den Radiator an die den Radiator umströmende und mittels des Lüfters geförderte Luft kann das Kühlmittel gekühlt werden. Da, wie durch die Pfeile 22 und 24 veranschaulicht ist, nicht die gesamte Abwärme an und durch die Kühleinrichtung 30 abgeführt wird, sondern der zweite Teil der Gesamtabwärme auf oder an den Wasserstofftank 14 übertragen und somit beispielsweise mittels des Wasserstofftanks 14 gepuffert wird, kann beispielsweise eine übermäßig lange, während einer Gesamtzeitdauer stattfindende Betriebsdauer des Lüfters vorteilhaft gering gehalten werden, so dass ein besonders effizienter, insbesondere energieeffizienter, Betrieb der Kühleinrichtung 30 und somit des Brennstoffzellensystems 10 insgesamt realisiert werden kann.

Durch das Übertragen der Wärme, das heißt des zweiten Teils der Gesamtabwärme auf den Wasserstofftank 14 wird, wie in Fig. 1 durch einen Pfeil 34 veranschaulicht ist, eine Verdampfung von flüssigem, in dem Wasserstofftank 14 aufgenommenen Wasserstoff, das heißt von zumindest einem Teil der flüssigen Phase des Wasserstoffs im Wasserstofftank 14, bewirkt, wodurch der Tank-Druck ansteigt. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, wird der Wasserstofftank 14, insbesondere das Tanksystem 16, genutzt, um in Hochlastphasen mit hohem Energieverbrauch der Kühleinrichtung 30 die Kühleinrichtung 30 durch Pufferung von Abwärme, mithin des zweiten Teils der Gesamtabwärme im Wasserstofftank 14 zu entlasten, wodurch Energie, insbesondere elektrische Energie, gespart werden kann. Hierfür wird, wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, ein Energieverbrauch der Kühleinrichtung 30 in Abhängigkeit von einer geplanten und beispielsweise prädizierten Fahrroute des Kraftfahrzeugs 12 prädiziert. Des Weiteren wird ein zukünftiger, zeitlicher Druckverlauf des in dem Wasserstofftank 14 herrschenden Drucks, mithin des Tank-Drucks, prädiziert. Beispielsweise werden der Energieverbrauch und der Druckverlauf, welcher auch als Drucktrajektorie bezeichnet wird, mittels einer elektronischen Recheneinrichtung, insbesondere des Kraftfahrzeugs 12, prädiziert, das heißt vorausschauend ermittelt. Außerdem wird, insbesondere mittels der elektronischen Recheneinrichtung, ein zukünftiger, zeitlicher und auch als Energietrajektorie oder Heizenergietrajektorie bezeichneter Energieverlauf einer Heizenergiemenge prädiziert, welche gemäß dem Energieverlauf von der Kühleinrichtung 30 und somit beispielsweise über die Kühleinrichtung 30 dem Wasserstofftank 14 in Abhängigkeit von dem prädizierten Energieverbrauch zuzuführen ist, das heißt zugeführt werden soll oder zugeführt werden sollte, um den Druckverlauf zu realisieren. Die Heizenergiemenge ist somit Wärme, das heißt Wärmeenergie oder eine Wärmeenergiemenge, die beispielsweise in Fig. 1 durch den Pfeil 24 veranschaulicht ist. Mit anderen Worten veranschaulicht der Pfeil 24 beispielsweise die Heizenergiemenge, die der zweite Teil der Gesamtabwärme ist und gemäß dem prädizierten Energieverlauf von der Kühleinrichtung 30, beispielsweise über das Kühlmittel oder mittels des Kühlmittels, dem Wasserstofftank 14 in Abhängigkeit von dem prädizierten Energieverbrauch zuzuführen ist oder zugeführt wird, um dadurch den Druckverlauf zu realisieren, insbesondere während das Kraftfahrzeug 12 entlang der geplanten Fahrroute, insbesondere tatsächlich, fährt. In Fig. 2 ist besonders schematisch ein auch als Logistikplanung bezeichnetes oder zum Durchführen einer Logistikplanung ausgebildetes Planungsmodul gezeigt und mit 34 bezeichnet. Beispielsweise wird mittels des Planungsmoduls 34 die Fahrroute, welche auch als Tour bezeichnet wird, mithin geplant, das heißt vorausschauend geplant. Beispielsweise wird mittels des Planungsmoduls 34 bestimmt, insbesondere festgelegt, wann, das heißt zu welcher Zeit oder während welcher Zeitspanne, das Kraftfahrzeug 12 welche, auch als Strecke bezeichnete Fahrroute fährt, wo, das heißt an welcher Stelle der Fahrroute getankt, mithin ein Tankvorgang durchgeführt wird, wann, das heißt zu welchem Zeitpunkt die Fahrt des Kraftfahrzeugs 12 entlang der Fahrroute unterbrochen wird beziehungsweise wo Stillstandszeiten geplant sind, mithin stattfinden. Unter dem Tankvorgang, welcher auch als Betankungsvorgang bezeichnet wird, ist ein Vorgang zu verstehen, durch welchen oder bei welchem Wasserstoff in den Wasserstofftank 14, insbesondere von außerhalb des Wasserstofftanks 14, insbesondere von außerhalb des Kraftfahrzeugs 12 insgesamt, eingefüllt wird. Die jeweilige Stillstandszeit ist eine Zeitspanne oder ein Zeitintervall, während welchem das Kraftfahrzeug 12 stillsteht und somit nicht mittels des Brennstoffzellensystems 10 angetrieben wird, so dass beispielsweise während der jeweiligen Stillstandszeit ein Abführen von Wasserstoff aus dem Wasserstofftank 14 insbesondere an die Brennstoffzelle 18 unterbleibt. Bei der Planung der Fahrroute werden beispielsweise weitere Parameter berücksichtigt, welche die Fahrroute beziehungsweise die Kraftfahrzeug 12 entlang der Fahrroute charakterisieren. Die Parameter können beispielsweise eine Beladung des Kraftfahrzeugs 12 und/oder einen geplanten Betrieb von jedem Verbrauch eines Kraftfahrzeugs 12 umfassen, wobei es sich bei beispielsweise um einen Kühlaufbau beispielsweise zum Kühlen eines Laderaums des Kraftfahrzeugs 12 handeln kann.

Durch einen Pfeil 36 ist veranschaulicht, dass relevante, insbesondere alle relevanten, Tourplanungsdaten, welche die geplante Fahrroute charakterisieren, an ein Betriebsstrategiemodul 38 übertragen und von dem Betriebsstrategiemodul 38 empfangen werden. Das Betriebsstrategiemodul 38 ermittelt, insbesondere berechnet, beispielsweise eine Betriebsstrategie, insbesondere die gesamte Betriebsstrategie, für die geplante, auch als Tour bezeichnete Fahrroute. Beispielsweise ist die Betriebsstrategie eine vorausschauend ermittelte, mithin geplante Betriebsstrategie, gemäß welcher das Brennstoffzellensystem 10 zu betreiben ist oder betrieben wird, insbesondere dann, wenn das Kraftfahrzeug 12 tatsächlich entlang der Fahrroute fährt. Hierzu gehört beispielsweise ein von einer Antriebseinrichtung bereitzustellendes Drehmoment, um das Kraftfahrzeug 12 anzutreiben und somit entlang der auch als Fahrstrecke bezeichneten Fahrroute zu fahren, so dass das Kraftfahrzeug 12 die Fahrroute bewältigen kann, daraus abgeleitet eine Soll-Trajektorie für eine auch als Brennstoffzellenleistung bezeichnete Leistung der Brennstoffzelle 18 und insbesondere damit verbunden einen Ladezustandsverlauf einer Pufferbatterie des Kraftfahrzeugs 12. Die Antriebseinrichtung umfasst beispielsweise wenigstens eine elektrische Maschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug 12, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann, um dadurch das Kraftfahrzeug 12 entlang der Fahrroute zu fahren. Bei der Pufferbatterie handelt es sich um eine Batterie, insbesondere eine Sekundärbatterie, in welcher beispielsweise von der Brennstoffzelle 18 bereitgestellte oder bereitstellbare, elektrische Energie zumindest vorübergehend gespeichert, das heißt gepuffert werden kann. Beispielsweise kann die Antriebseinrichtung, insbesondere die elektrische Maschine, mit der von der Brennstoffzelle 18 bereitgestellten elektrischen Energie und/oder mit der in der Batterie gespeicherten, elektrischen Energie versorgt werden, so dass mittels der elektrischen Maschine das Kraftfahrzeug 12 elektrisch angetrieben werden kann. Die Betriebsstrategie berücksichtigt beispielsweise auch wenigstens ein oder mehrere Dauerbremssysteme des Kraftfahrzeugs 12 wie beispielsweise die Dauerbremse 28. Mit anderen Worten umfasst die Betriebsstrategie beispielsweise auch eine Strategie zum Betreiben der Dauerbremse 28 entlang der Fahrroute, wobei die Dauerbremse 28, wie zuvor beschrieben, einen zusätzlichen Wärmeeintrag, insbesondere in die Kühleinrichtung 30, erzeugt oder erzeugen kann.

Darüber hinaus werden der Druckverlauf und der Energieverlauf prädiziert. Die Heizenergiemenge ist eine Soll-Heizenergiemenge, die dem Wasserstofftank 14, insbesondere während das Kraftfahrzeug 12 die Fahrroute abfährt, zuzuführen ist, um den Druckverlauf zu bewirken, das heißt zu realisieren. Durch die Prädiktion des Energieverbrauchs der Kühleinrichtung 30 können einfach auch als Phasen bezeichnete Betriebsphasen ermittelt werden, während welchen, während das Kraftfahrzeug 12 entlang der Fahrroute fährt, eine Energieabfuhr in dem Wasserstofftank 14 stattfinden kann, mithin die Heizenergiemenge dem Wasserstofftank 14 zugeführt werden kann. Insbesondere können Stillstandszeiten gegebenenfalls vorhergesagt, das heißt prädiziert werden, wenn Fahrzeiten, Fahrtzeiten, Gewohnheiten bezüglich üblicher Betriebs- und Stillstandszeiten ausgewertet werden.

Die ermittelte, insbesondere berechnete, Betriebsstrategie wird, wie durch einen Pfeil 40 veranschaulicht ist, insbesondere von dem Betriebsstrategiemodul 38, an ein Thermomanagementmodul 42 übertragen und von dem Thermomanagementmodul 42 empfangen. Beispielsweise ist das Betriebsstrategiemodul 38 und/oder das Thermomanagementmodul 42 Bestandteil der zuvor genannten, elektronischen Recheneinrichtung.

Die Drucktrajektorie und die Heizenergietrajektorie werden auch einfach als Trajektorien bezeichnet und sind Soll-Trajektorien. Dabei ist das Thermomanagementmodul 42 dazu ausgebildet, die vorab strategisch ermittelten, insbesondere berechneten, Soll- Trajektorien umzusetzen, das heißt zu realisieren, mithin das Brennstoffzellensystem 10 derart zu betreiben, insbesondere zu steuern oder zu regeln, dass die Soll-Trajektorien umgesetzt werden, das heißt, dass das Brennstoffzellensystem 10 gemäß den prädizierten Soll-Trajektorien arbeitet oder betrieben wird. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass das Thermomanagementmodul 42, wie durch einen Pfeil 44 veranschaulicht ist, eine auch als Aktuatorik oder Thermosystemaktuatorik bezeichnete Aktorik 46, insbesondere des Brennstoffzellensystems 10, ansteuert. Die Aktorik 46 umfasst beispielsweise Ventile, Pumpen und wenigstens einen oder mehrere Lüfter, wie beispielsweise den zuvor genannten Lüfter. Vorgesehen ist beispielsweise auch eine Sensorik 48, welches auch als Thermosystemsensorik bezeichnet wird. Wie durch einen Pfeil 50 veranschaulicht ist, kann die Sensorik 48 Messgrößen, wie beispielsweise Drücke und/oder Temperaturen des Brennstoffzellensystems 10 erfassen und an das Thermomanagementmodul 42 übertragen, welches das Brennstoffzellensystem 10, insbesondere die Aktorik 46, in Abhängigkeit von den mittels der Sensorik 48 erfassten Messgrößen, ansteuern, das heißt betreiben, insbesondere steuern oder regeln, kann, insbesondere um hierdurch die Soll-Trajektorien umzusetzen, mithin das Brennstoffzellensystem 10 gemäß den Soll-Trajektorien zu betreiben. Bei einer der Messgrößen handelt es sich beispielsweise um den zuvor genannten Tank-Druck. Bei einer weiteren der Messgrößen handelt es sich beispielsweise um andere Drücke des Brennstoffzellensystems 10. Ferner können die Messgrößen wenigstens eine oder mehrere Temperaturen des Brennstoffzellensystems 10 umfassen. Der jeweilige Druck wird beispielsweise mittels eines jeweiligen Drucksensors erfasst. Die jeweilige Temperatur wird beispielsweise mittels eines jeweiligen Temperatursensors erfasst. Beispielsweise wird mittels des Thermomanagementmoduls 42 eine Regelung des Brennstoffzellensystems 10, insbesondere der Aktorik 46, auf vorgegebene oder vorgebbare Zielwerte durchgeführt, insbesondere derart, dass die Soll-Trajektorien tatsächlich umgesetzt werden. Wird eine prädiktiv berechnete Zielvorgabe, wie beispielsweise der Tank-Druck und/oder eine Temperatur des Kühlmittels nicht erreicht oder kann nicht erreicht werden, so kann, wie es durch einen Pfeil 52 veranschaulicht ist, eine Neuermittlung, insbesondere Neuberechnung, der prädiktiven Betriebsstrategie insbesondere durch das Betriebsstrategiemodul 38 erfolgen, insbesondere auf Basis von neuen Zustandsdaten, die beispielsweise mittels der Sensorik 48 erfasst und somit mittels des Thermomanagementmoduls 42 ermittelt und insbesondere, werden durch den Pfeil 52 dargestellt ist, an das Betriebsstrategiemodul 38 übertragen und von diesem empfangen wird. Dies kann beispielsweise zyklisch durchgeführt werden, insbesondere jeweils auf Basis aktueller Zustände und Messwerte des Kraftfahrzeugs 12. Beispielsweise umfasst das Kühlmittel zumindest Wasser, so dass das Kühlmittel beispielsweise auch als Kühlwasser bezeichnet wird.

Wie beispielsweise durch einen Pfeil 54 veranschaulicht ist, kann das Thermomanagementmodul 42 einem Betriebsmodul 56 zum Betreiben, insbesondere zum Regeln oder Steuern, des Tanksystems 16 wenigstens eine oder mehrere Vorgaben zur Heizung des Wasserstofftanks 14, das heißt dazu übermitteln, die Heizenergiemenge entsprechend dem Energieverlauf dem Wasserstofftank 14 zuzuführen und somit diesen zu erwärmen, das heißt zu beheizen. Beispielsweise ist das Betriebsmodul 56 Bestandteil der elektronischen Recheneinrichtung. Das Betriebsmodul 56 wird beispielsweise als Tanksteuerungsmodul oder Tankregelungsmodul bezeichnet. Beispielsweise wird, wie durch den Pfeil 54 veranschaulicht ist, von dem Thermomanagementmodul 42 an das Betriebsmodul 56 ein Bedarf an Wärmeabfuhr aus dem Wasserstofftank 14 insbesondere zu einem gewünschten Zeitpunkt oder während einer gewünschten Zeitspanne übermittelt und insbesondere von dem Betriebsmodul 56 empfangen. Das Betriebsmodul 56 setzt die von dem Thermomanagementmodul 42 bereitgestellten und durch das Betriebsmodul 56 empfangenen Vorgaben insbesondere im Rahmen von Möglichkeiten und/oder im Rahmen des erlaubten Druckbereichs, welcher beispielsweise dem zuvor genannten Bereich von 6 bis 15 bar entspricht, um und meldet diese Umsetzung zurück an das Thermomanagementmodul 42, was durch einen Pfeil 58 veranschaulicht ist. Die Rückmeldung umfasst beispielsweise eine beispielsweise geschätzte Menge einer aus oder von dem Wasserstofftank 14 auf Basis der Vorgabe abgeführten Wärme sowie den Tank-Druck, insbesondere als Ist-Druck, der in dem Wasserstofftank 14 herrscht und insbesondere durch den in dem Wasserstofftank 14 aufgenommenen Wasserstoff bewirkt ist. Ein zentrales, das heißt effektives Steuerungs- oder Regelungselement zur Regulierung, das heißt zum Einstellen eines Wärmestroms in dem Wasserstofftank 14, das heißt zum Einstellen der Heizenergiemenge, die dem Wasserstofftank 14 zugeführt wird, ist beispielsweise ein in Fig. 2 besonders schematisch dargestelltes und beispielsweise als Druckventil, insbesondere als Drucksteuerungsventil oder Druckregelventil ausgebildetes, Ventil 60, welches beispielsweise durch das Betriebsmodul 56 angesteuert und dadurch betrieben, insbesondere geregelt oder gesteuert, werden kann. Mittels des Ventils 60 wird beispielsweise ein Strom oder eine Strömung des insbesondere gasförmigen Wasserstoffes durch einen in Fig. 3 gezeigten Wärmetauscher 62 hindurch eingestellt. Der Wärmetauscher 62 ist Bestandteil des Tanksystems 16 und wird im Folgenden noch genauer erläutert. Wird beispielsweise das Ventil 60 vollständig geöffnet, ermöglicht dies einen maximalen Wärmestrom in den Wasserstofftank 14. Wird das Ventil 60 geschlossen, wird der Wasserstofftank 14 beispielsweise nicht (mehr) beheizt, was insbesondere bei Teil-Last der Fall sein kann, wodurch beispielsweise der Tank-Druck (wieder) sinkt.

Durch das Verfahren kann der Energieverbrauch des Brennstoffzellensystems 10 im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen gesenkt werden, wodurch ein Energieverbrauch des gesamten Kraftfahrzeugs 12 besonders gering gehalten werden kann. Dadurch kann das Kraftfahrzeug 12 besonders kostengünstig betrieben werden. Darüber hinaus kann eine Überlastung der Kühleinrichtung 30 mit einhergehenden Abriegelungen von Komponenten wie beispielsweise der Antriebseinrichtung hinausgezögert oder vollständig vermieden werden.

Die Kühleinrichtung 30 weist beispielsweise einen von dem Kühlmittel durchströmbaren Kühlkreislauf 64 auf, von welchem in Fig. 3 Leitungselemente 66 und 68 ausschnittsweise dargestellt sind. Die Leitungselemente 66 und 68 sind von dem Kühlmittel durchströmbar. Mittels des Leitungselements 66 kann das insbesondere Wärme wie beispielsweise den zweiten Teil der Gesamtabwärme enthaltende Kühlmittel dem Wärmetauscher 62 zugeführt werden. Beispielsweise kann durch ein in dem Leitungselement 66 angeordnetes Ventil 70 eine Strömung des Kühlmittels durch das Leitungselement 66 und insbesondere hin zu dem Wärmetauscher 62 eingestellt werden. Das Ventil 70 kann durch das Thermomanagementmodul 42 angesteuert werden, so dass das Thermomanagementmodul 42 über das Ventil 70 die Strömung des Kühlmittels durch das Leitungselement 66 hin zu dem Wärmetauscher 62 einstellen, insbesondere steuern oder regeln, kann. Über das Leitungselement 68 kann das Kühlmittel von dem Wärmetauscher 62 abgeführt werden.

Über eine Entlüftungsleitung 72 kann der Wasserstofftank 14 entlüftet werden, und über eine Tankeinrichtung 74 kann der Wasserstofftank 14 betankt werden. Abblaseleitungen sind mit 76 bezeichnet, ein beispielsweise als Tankventil ausgebildetes Ventil ist mit 78 bezeichnet, und ein beispielsweise als Sicherheitsventil ausgebildetes Ventil ist mit 80 bezeichnet. Beispielsweise kann über ein Leitungselement 82 der Wasserstoff aus dem Wasserstofftank 14 abgeführt und insbesondere der Brennstoffzelle 18 zugeführt werden. Es ist erkennbar, dass das Betriebsmodul 56 beispielsweise das Ventil 78 und das Ventil 60 ansteuern und dadurch betreiben kann, und beispielsweise kann das Betriebsmodul 56 den Wärmetauscher 62 ansteuern und dadurch betreiben. Die zuvor genannten Temperatursensoren sind in Fig. 3 mit 84 bezeichnet, und die zuvor genannten Drucksensoren sind mit 86 bezeichnet. Mittels einer Ermittlungseinrichtung 88 kann eine in dem Wasserstofftank 14 (noch) aufgenommene Menge des Wasserstoffes erfasst werden, wobei die in dem Wasserstofftank 14 aufgenommene Menge des Wasserstoffes auch als Füllstand bezeichnet wird. Die Ermittlungseinrichtung 88 kann wenigstens ein den Füllstand charakterisierendes, insbesondere elektrisches, Signal bereitstellen, welches von dem Betriebsmodul 56 empfangen werden kann. Das Betriebsmodul 56 kann die erfassten Temperaturen, die erfassten Drücke und den erfassten Füllstand an das Betriebsstrategiemodul 38 rückmelden, welches in der Folge die Vorgaben erstellen und dem Betriebsmodul 56 vorgeben kann, so dass beispielsweise das Tanksystem 16 mittels des Thermomanagementmoduls 42 und mittels des Betriebsmoduls 56 insbesondere in Abhängigkeit von den erfassten Temperaturen und in Abhängigkeit von den erfassten Drücken und in Abhängigkeit von dem erfassten Füllstand betrieben, insbesondere gesteuert oder geregelt, werden kann, insbesondere derart, dass die Soll-Trajektorien tatsächlich umgesetzt, das heißt realisiert werden.

Aus Fig. 3 ist erkennbar, dass über den Wärmetauscher 62 die in dem Kühlmittel enthaltene Wärme und somit der zuvor genannte, zweite Teil der Gesamtabwärme an den Wasserstofftank 14, insbesondere an den Wasserstoff im Wasserstofftank 14, übertragen werden kann, um dadurch den Wasserstofftank 14 und somit den in dem Wasserstofftank 14 aufgenommenen Wasserstoff zu erwärmen, mithin zu beheizen. Dadurch kann der Wasserstofftank 14 zumindest vorübergehend als Wärmepuffer verwendet werden, wodurch der Energieverbrauch der Kühleinrichtung 30 vorteilhaft gering gehalten werden kann. Ferner kann beispielsweise über den Wärmetauscher 62 die im Kühlmittel enthaltene Wärme, mithin der zweite Teil der Gesamtwärme, an den das Leitungselement 82, insbesondere im gasförmigen Zustand, durchströmenden Wasserstoff übertragen werden, welcher beispielsweise mittels des Leitungselements 82 aus dem Wasserstofftank 14 abgeführt und der Brennstoffzelle 18 zugeführt wird. Hierdurch kann der insbesondere gasförmige Wasserstoff, welcher der Brennstoffzelle 18 zugeführt wird, auf seinem Weg zur Brennstoffzelle 18 beheizt, insbesondere vorgeheizt, werden, so dass der zweite T eil der Abwärme vorteilhaft abgeführt werden kann, insbesondere ohne den zuvor genannten Lüfter zu betreiben. Bezugszeichenliste

10 Brennstoffzellensystem

12 Kraftfahrzeug

14 Wasserstofftank

16 Tanksystem

18 Brennstoffzelle

20 Pfeil

22 Pfeil

24 Pfeil

26 Pfeil

28 Dauerbremse

30 Kühleinrichtung

32 Heizeinrichtung

34 Pfeil

35 Planungsmodul

36 Pfeil

38 Betriebsstrategiemodul

40 Pfeil

42 Thermomanagementmodul

44 Pfeil

46 Aktorik

48 Sensorik

50 Pfeil

52 Pfeil

54 Pfeil

56 Betriebsmodul

58 Pfeil

60 Ventil

62 Wärmetauscher

64 Kühlkreislauf

66 Leitungselement

68 Leitungselement

70 Ventil

72 Entlüftungsleitung

74 Tankeinrichtung

76 Abblaseleitung Ventil Ventil Leitungselement Temperatursensor Drucksensor Ermittlungseinrichtung