Fahrzeugtechnologien, MdZ 6. Ausschreibung (2015)

FC-Boost

Entwicklung eines hocheffizienten Brennstoffzellen-Luftversorgungssystem für E-Fahrzeuge mit Range Extender

Ausgangsituation: Die Erhöhung der Reichweite von Elektrofahrzeugen stellt für viele Anwendungsbereiche eine wichtige Herausforderung dar, für die die Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie eine attraktive Lösung bieten kann. Außerdem bieten diese die Möglichkeit für einen CO2- und schadstofffreien Fahrzeugbetrieb. Deshalb haben die meisten Automobilkonzerne hohe Geldsummen in die Entwicklung von Brennstoffzellenfahrzeugen investiert und planen deren Markteinführung innerhalb der nächsten drei Jahre. Für eine erfolgreiche Einführung dieser Technologie müssen Kosten, Funktion und Haltbarkeit auf ein wettbewerbsfähiges Niveau mit etablierten Technologien gebracht werden.

Ziele: Trotz großer Fortschritte in den letzten Jahren bergen BZ-Systeme noch sehr viel Entwicklungs- und Optimierungspotential. Im Fokus dieses Förderprojekts steht dabei das Luftversorgungssystem, für welches noch kaum automotive taugliche Komponenten verfügbar sind. Auch die Kenntnis über die optimale Wahl der Betriebsparameter wie Druck, Befeuchtung und Temperatur ist unter Berücksichtigung der Gesamteffizienz und der Lebensdauer für verschiedene Anwendungen noch nicht restlos geklärt. Im Zuge des Projekts sollen Lösungen für das Luftversorgungssystem einer Brennstoffzelle für den Einsatz in einem E-Fahrzeug mit Range Extender inklusive Betriebsstrategien erarbeitet und evaluiert werden.

Das Ergebnis des Projekts reicht von optimierten und erprobten Hardwarekomponenten, wie im speziellen einem Luftkompressor sowie einem Gesamt-BZ-System,über den Erkenntnisgewinn, der sich in einem detaillierten Brennstoffzellensimulationsmodell, effizienten Testmethoden zur Bewertung des Alterungsverhaltens bis hin zu einer Betriebsstrategie für ein E-Fahrzeug mit Range Extender erstreckt. Zudem werden Lösungen für eine geeignete, praktisch ausgeführte Integration der BOPs (Balance-of-Plant) für die Luftversorgung erarbeitet. Die am besten geeignetste Lösung wird konstruiert, evaluiert, optimiert und für eine mögliche Integration in ein Brennstoffzellen Range-Extender-Fahrzeug vorbereitet. Vorgaben für Integration und Leistungsfähigkeit von BOPs in Fahrzeugen mit Brennstoffzellen als Stromquelle wurden in der Industrie bereits definiert. Für ein Brennstoffzellen-Range Extender-Fahrzeug hingegen wurden die Integrations- und Leistungsvorgaben noch nicht explizit festgelegt. Für ein Range Extender System gibt es eine Vielzahl von Betriebsstrategien und infolge dessen auch Konfigurationen, die entwickelt werden können, abhängig von der Anwendung und Design des Fahrzeugs. In diesem Projekt werden Vorgaben für die BOPs eines Luftversorgungs- und Konditionierungssystem eines Fahrzeugsmit gegebener Anwendung und optimierten Betriebsstrategie festgelegt und für ein ~25 kW Range Extender System realisiert.

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