Auslegung eines RangeExtender-Antriebsstrangs mit Hochtemperatur-PEM-Brennstoffzelle

Kurzfassung

Batterieelektrische Fahrzeuge, die für den urbanen Verkehr ebenso wie für längere Strecken geeignet sein sollen, werden mit einem RangeExtender ausgerüstet sein. Die Brennstoffzelle als RangeExtender stellt eine vielversprechende Lösung zur Substituierung des verbrennungsmotorisch betriebenen RangeExtenders dar. In dieser Arbeit wird ein solches System ausgelegt. Im Fokus stehen die Kopplung zwischen Batterie, Hoch-temperatur-PEM-Brennstoffzelle und einem Wasserstoff-Metallhydridspeicher. Anhand vorhandener Systemmodelle wie z. B. Brennstoffzelle, Batterie und Metallhydridspeicher wird mit-tels der AlternativeVehicles-Bibliothek ein Gesamtfahrzeugmodell entwickelt, wobei insbesondere thermi-sche Modelle zu erweitern und parametrieren sind. Für die thermische Kopplung zwischen Hochtemperatur-brennstoffzelle und Wasserstoffspeicher wird ein Hochtemperatur-Kühlkreislauf modelliert. Die Batterie-temperierung hingegen wird im Modell mit Hilfe eines Niedertemperatur-Kühlkreislaufs abgebildet. In An-betracht der Herausforderungen, die heute an moderne KFZ gestellt werden, können mehrere Szenarien wie z.B. Kaltstart oder Warmbetrieb erstellt werden. Für diese Szenarien werden geeignete Betriebsstrategien entwickelt und in das Gesamtfahrzeugmodell integriert. Anhand verschiedener Fahrzyklen wird das thermi-sche und elektrische Gesamtsystem-Verhalten untersucht.