Es ist bereits bekannt, in einem Fahrzeug eine oder mehrere aufladbar Fahrzeugbatte- rien zur elektrischen Energieversorgung von mehreren elektrischen Verbrauchern vorzu- sehen. Nachteilhafterweise ist ein derartiges Fahrzeugversorgungssystem insbesondere in Anbetracht der ständig steigenden Anzahl an elektrischen Verbrauchern in modernen Kraftfahrzeugen nicht zufriedenstellend, da die Nutzung von aufladbaren Fahrzeugbatte- rien lediglich unter einem verhältnismäßig schlechten Wirkungsgrad möglich ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art vorzuschla- gen, dessen elektrischer Energiebedarf wenigstens teilweise in im Vergleich zum Einsatz einer aufladbaren Fahrzeugbatterie wirkungsgradgünstigerer Weise gedeckt werden kann.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor- geschlagen, das sich dadurch auszeichnet, dass das Fahrzeugversorgungssystem eine Brennstoffzellen-Einrichtung aufweist. Hierdurch ist es möglich, alternativ oder in Ergän- zung zu einer oder mehrerer Fahrzeugbatterien, mittels der Brennstoffzellen-Einrichtung eine relativ wirkungsgradgünstige Energieversorgung von elektrischen Verbrauchern im Kraftfahrzeug zu gewährleisten.

Entsprechend einer möglichen Ausführungsform weist die Brennstoffzellen-Einrichtung eine Kraftstoffaufbereitungseinheit und eine Membranbrennstoffzelle auf. Mittels einer derartigen Brennstoffzellen-Einrichtung kann aus von mitgeführtem Kraftstoff abgespalte- nem Wasserstoff elektrischer Strom erzeugt werden.

Alternativ kann die Brennstoffzellen-Einrichtung auch eine Hochtemperatur- Festoxidbrennstoffzelle enthalten. Eine derartige Brennstoffzellen-Einrichtung erlaubt die Nutzung von verbrennungsmotorischen Kraftstoffen zu einer Direktverstromung im Kraft- fahrzeug.

Mit Vorteil ist die Brennstoffzellen-Einrichtung mittels einer zentralen Steuereinrichtung aktivierbar und deaktivierbar. Dies ermöglicht eine insbesondere fahrzeugbetriebsange- passte und flexible Integration der Brennstoffzellen-Einrichtung in das aktive elektrische Fahrzeugversorgungssystem. Dabei können elektrische Verbraucher des Kraftfahrzeugs direkt mit der Brennstoffzellen-Einrichtung oder auch indirekt-unter Zwischenschaltung einer oder mehrerer Fahrzeugbatterien-mit selbiger wirkverbunden sein.

Vorteilhafterweise enthält das Fahrzeugversorgungssystem zusätzlich mindestens eine Fahrzeugbatterie. Bei dieser Ausführungsform kann somit die Versorgung von elektri- schen Verbrauchern des Kraftfahrzeugs mit Strom mittels einer oder mehrerer Fahrzeug- batterien sowie unter Einsatz der Brennstoffzellen-Einrichtung stattfinden. Dabei ist es gegebenenfalls möglich, die Fahrzeugbatterie verhältnismäßig klein auszulegen und/oder weniger Fahrzeugbatterien im Kraftfahrzeug vorzusehen.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform ist die Brennstoffzellen-Einrichtung mit der Fahrzeugbatterie zu deren kontinuierlichen oder zeitweisen Aufladung wirkverbun- den. Dabei kann die Batterieaufladung je nach Bedarf bei abgeschaltetem Verbren- nungsmotor und/oder bei laufendem Verbrennungsmotor erfolgen. Ferner kann die Fahr- zeugbatterie einen Energiepuffer darstellen, wobei sie beispielsweise unabhängig vom Verbrennungsmotorbetrieb und an den jeweiligen elektrischen Energiebedarf im Kraft- fahrzeug angepasst mittels der Brennstoffzellen-Einrichtung aufgeladen werden kann. Ein derartiger Batteriepuffer erlaubt eine in Bezug auf die Nennleistung geringere Auslegung der Brennstoffzellen-Einrichtung, welche somit auch kompakter und leichter ausgebildet sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Fahrzeugbatterie auch in Bezug auf einen oder mehrere elektrische Verbraucher parallel mit der Brennstoffzellen-Einrichtung wirk- verbunden sein.

Vorteilhafterweise ist die Fahrzeugbatterie und/oder die Brennstoffzellen-Einrichtung zur elektrischen Energieversorgung des Verbrauchers mittels einer zentralen Steuereinrich- tung dem elektrischen Fahrzeugversorgungssystem zuschaltbar. Eine alleinige Zuschal- tung der Fahrzeugbatterie zur elektrischen Energieversorgung wird insbesondere zur Überbrückung eines verhältnismäßig kurzen Zeitraums bis zur Einstellung der Betriebs- bereitschaft der Brennstoffzellen-Einrichtung erforderlich, um ein erstmaliges Anlassen des Kraftfahrzeugs in Form eines Kaltstart zu ermöglichen. Dabei kann aufgrund der nun möglichen Zuschaltung (Aktivierung) der Brennstoffzellen-Einrichtung die Fahrzeug- batterie im Vergleich zu einer traditionellen Starterbatterie wesentlich kleiner und leichter ausgebildet sein.

Vorteilhafterweise ist die Fahrzeugbatterie zur elektrischen Energieversorgung des Verbrauchers in Bezug auf die Brennstoffzellen-Einrichtung mittels einer zentralen Steu- ereinrichtung parallel und/oder in Serie schaltbar. Dies ermöglicht eine besonders flexible Energieversorgung einer Mehrzahl an unterschiedlichen elektrischen Verbrauchern in einem Kraftfahrzeug.

Mit Vorteil ist die Fahrzeugbatterie in Bezug auf die Brennstoffzellen-Einrichtung und den elektrischen Verbraucher zwischengeschaltet. Die Fahrzeugbatterie stellt hierbei einen Energiezwischenpuffer in dem elektrischen Fahrzeugversorgungssystem dar.

Die Brennstoffzellen-Einrichtung ist vorzugsweise als Hilfseinrichtung ausgelegt, welche bedarfsweise mittels einer zentralen Steuereinrichtung aktivierbar ist. Hierbei wird unter Hilfseinrichtung eine lediglich zeitweise, gegebenenfalls in Ergänzung zu mindestens einer weiteren Einrichtung (Fahrzeugbatterie) aktive beziehungsweise aktivierbare Funk- tionseinheit verstanden.

Entsprechend einer möglichen Ausführungsform ist ein Motorregelungssystem zur insbe- sondere automatisierten Abschaltung und Anschaltung des Verbrennungsmotors vorge- sehen, wobei bei mittels des Motorregelungssystems abgeschaltetem Verbrennungsmo- tor die Brennstoffzellen-Einrichtung zur Energieversorgung des elektrischen Verbrau- chers aktivierbar ist.

Ein derartiges Motorregelungssystem dient zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs im Leerlauf oder auch im Schubbetrieb.

Hierzu wird der Verbrennungsmotor in definierten Betriebspunkten, in welchen vom Verbrennungsmotor keine mechanische Leistung abgegeben werden muss, mittels eines geeigneten Motorregelungssystems kontrolliert abgeschaltet und zu einem späteren Zeit- punkt-gegebenenfalls durch Vorgabe des Fahrers-mittels desselben Motorregelungssys- tems wieder angelassen. Ein derartiger Betriebspunkt kann beispielsweise beim Standbe- trieb des Verbrennungsmotors vorliegen. Motorregelungssysteme dieser Art sind bei- spielsweise als Schwungnutzautomatik oder als"Start-Stop-Automatik" ("Start-Stop- Regelung") bekannt. Nachteilhafterweise beeinflusst eine Abschaltung des Verbren- nungsmotors auch die Funktionsweise weiterer Fahrzeugkomponenten, wie zum Beispiel einer Servolenkung oder eines Bremskraftverstärkers, deren korrekte Funktionsweise von einem durch den Verbrennungsmotor erzeugten Betriebsunterdruck abhängt. Ferner ist bei einem Stillstand des Verbrennungsmotors die Lichtmaschine des Fahrzeugs ebenfalls außer Betrieb, so dass die elektrischen Fahrzeugverbraucher mittels der vorgesehenen Fahrzeugbatterie betrieben werden müssen. Dies wirkt sich bei der verhältnismäßig ho- hen Anzahl an Stromverbrauchern in einem modernen Kraftfahrzeug negativ auf die Aus- legung einer oder mehrerer Fahrzeugbatterien zur Deckung des vorliegenden elektri- schen Energiebedarfs des Kraftfahrzeugs aus.

Mittels der Brennstoffzellen-Einrichtung ist es nun möglich, in-im Vergleich zu einem mittels des Verbrennungsmotors angetriebenen Generator-wirkungsgradgünstigerer Weise einen sogenannten"on-bord-Strom"zu produzieren. Dies ist insbesondere des- halb von Bedeutung, da die Anzahl der elektrischen Verbraucher in einem Fahrzeug- beispielsweise in Form einer Komfortelektronik in Oberklassenfahrzeugen ("Mobiloffice", <BR> <BR> Standklimatisierung usw. ) -ständig zunimmt. Der Wirkungsgrad einer traditionellen Licht- maschine beträgt lediglich ca. 1 % (Fahrtbetrieb des Kraftfahrzeugs) bis maximal 8 %, während dagegen eine Brennstoffzellen-Einrichtung vorteilhafterweise unter einem Wir- kungsgrad von ca. 40 % betreibbar ist. Aufgrund des verhältnismäßig hohen elektrischen Wirkungsgrads der Brennstoffzellen-Einrichtung ist es ferner möglich, bisher direkt oder indirekt sowie in relativ wirkungsgradungünstiger Weise vom Verbrennungsmotor ange- triebene Funktionskomponenten auf elektrischen Antrieb umzustellen, so dass durch Ver- sorgen möglichst vieler Funktionskomponenten mittels der Brennstoffzellen-Einrichtung mit elektrischer Energie eine besonders effektive Wirkungsgradverbesserung des Kraftfahrzeugs erzielbar ist. Beispiele für derzeit lediglich aus regelungstechnischen Gründen erfolgte Umstellungen von Funktionskomponenten auf einen elektrischen An- trieb sind Systeme, die bekannt sind unter der Bezeichnung"break-by-wire","E-steering".

Mit Vorteil können nun derartige Funktionskomponenten/Systeme in effektiver Weise und unabhängig vom Betrieb des Verbrennungsmotors mit elektrischem Strom direkt oder indirekt aus der Brennstoffzellen-Einrichtung versorgt werden. Das als"Start-Stop- Automatik"bekannte Motorregelungssystem kann somit einschränkungsfrei den Verbren- nungsmotor insbesondere zur Kraftstoffverbrauchsreduzierung jederzeit abschalten, wenn kein Bedarf des Kraftfahrzeugs an Antriebsmoment besteht, wobei gleichzeitig mit- tels der Brennstoffzellen-Einrichtung eine zuverlässige und hinreichende elektrische E- nergieversorgung von fahrdynamisch relevanten Funktionskomponenten/Systemen ge- währleistet ist. Insbesondere kann nun eine unerwünschte Veränderung in der Wir- kungsweise der Bremse, Lenkung usw. des Kraftfahrzeugs bei Abschalten des Verbren- nungsmotors vermieden werden, so dass stets eine sichere und zufriedenstellende Kraft- fahrzeughandhabung mit"Start-Stop-Automatik"gewährleistet ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert. In einer einzigen Figur ist ein erfindungsgemäßes Fahrzeugversorgungssystem zur elektrischen Energieversorgung anhand eines Blockschaltbildes dargestellt.

Die Figur zeigt in schematischer Darstellung einen Verbrennungsmotor 11 eines Kraft- fahrzeugs (nicht dargestellt). Das Kraftfahrzeug weist ein Motorregelungssystem 13 zur automatisierten Abschaltung und Anschaltung des Verbrennungsmotors 11 auf. Ein der- artiges Motorregelungssystem 13 ist auch als"Start-Stop-Regelung"bekannt. Der Verbrennungsmotor 11 ist mittels eines Anlassers 15 anschaltbar. Das Kraftfahrzeug ent- hält eine Fahrzeugbatterie 17 zur Energieversorgung von elektrischen Verbrauchern 19.

Erfindungsgemäß ist zusätzlich eine Brennstoffzellen-Einrichtung 21 vorgesehen, die zur Gewährleistung einer hinreichenden Energieversorgung der elektrischen Verbraucher 19 bei mittels des Motorregelungssystems 13 abgeschaltetem Verbrennungsmotor 11. Das Motorregelungssystem 13 steht mit dem Verbrennungsmotor 11, dem Anlasser 15, der Fahrzeugbatterie 17, den Verbrauchern 19 und der Brennstoffzellen-Einrichtung 21 in operativer Wirkverbindung (Pfeile 23,24, 25). Pfeil 27 kennzeichnet die mögliche elektri- sche Energieversorgung des Anlassers 15 mittels der Fahrzeugbatterie 17, während der gestrichelte Pfeil 26 eine gegebenenfalls diskontinuierliche elektrische Energieversorgung der Verbraucher 19 mittels der Fahrzeugbatterie 17 dargestellt. Die elektrischen Verbrau- cher 19 sind ferner mit dem Anlasser 15 wirkverbunden (Doppelpfeil 29). Die Brennstoff- zellen-Einrichtung 21 ist geeignet, die Fahrzeugbatterie 17 bei Bedarf aufzuladen (Pfeil 28). Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Brennstoffzellen-Einrichtung 21 nicht direkt mit den elektrischen Verbrauchern 19 zu deren Energieversorgung wirkverbunden, son- dern lediglich durch die zwischengeschaltete Fahrzeugbatterie 17, welche somit einen Zwischenpuffer im elektrischen Fahrzeugversorgungssystem darstellt.

Mittels einer zusätzlichen Integration der Brennstoffzellen-Einrichtung 21 in das elektri- sche Fahrzeugversorgungssystem ist es möglich, unter Einsatz einer"Start-Stop- Regelung"eine effektive Verbesserung des Betriebswirkungsgrads des Verbrennungsmotors 11 zu erzielen, wobei gleichzeitig eine betriebsgünstigere Peripheriearchitektur der elektrischen Verbraucher 19 im Kraftfahrzeug realisiert werden kann. Es ist ein zuverlässiges und flexibles Energie-Management im Kraftfahrzeug durchführbar. Da der Betriebswirkungsgrad einer Brennstoffzellen-Einrichtung um so höher ist, je geringer eine sich einstellende Lastspreizung derselben ist, wirkt sich eine Integration der Fahrzeugbatterie in das elektrische Fahrzeugversorgungssystem besonders vorteilhaft aus. In dieser Weise können beispielsweise das Fahrzeugbordnetz, die"X-by-wire-Systeme"und insbesondere der Anlasser mittels der Fahrzeugbatterie (Batteriepuffer) mit elektrischer Energie versorgt werden.

Entsprechend einer nicht dargestellten Ausführungsform kann auch alternativ oder zu- sätzlich zum in der Figur gezeigten Beispiel eine direkte Verbindung zwischen Brenn- stoffzellen-Einrichtung und elektrischen Verbrauchern vorliegen zur Versorgung dersel- ben mit elektrischer Energie. Dies kann deshalb von Vorteil sein, da ein Aufladen sowie ein Entladen einer Fahrzeugbatterie jeweils bei einem Wirkungsgrad von ca. 80 % erfolgt, so dass ein Gesamtwirkungsgrad von 64 % bei Fahrzeugbatterieeinsatz erzielbar ist. Im Gegensatz hierzu ist mittels einer Direktversorgung von Verbrauchern mittels einer Brennstoffzellen-Einrichtung und ohne Zwischenschaltung einer Fahrzeugbatterie ein wesentlich höherer Gesamtwirkungsgrad zur Energieversorgung erzielbar. Vorzugsweise ist der Einsatz einer Fahrzeugbatterie als Zwischenpuffer lediglich zur Überbrückung bei- spielsweise eines kurzzeitigen Fehlbetriebs der Brennstoffzellen-Einrichtung oder auch bei sehr hohen Bedarfsströmen, bei Kaltstart und ähnlichem vorgesehen.