Verdichtermodul zur Kathodengasversorgung von Brennstoffzellenfahrzeugen

Zur Realisierung dieser Ziele wurden folgende Schwerpunkte identifiziert, die im Rahmen des Projektes weiterentwickelt wurden:

• Thermodynamik des Turboladers
• Elektromotor und dessen Steuerung (Frequenzumrichter)
• ölfreie Lagerung

Das Projekt umfasste drei Phasen:

• Phase 1: Entwicklung und Erprobung eines ersten Funktionsmusters (Elektrischer Turboverdichter, Prototyp) auf dem Komponentenprüfstand
• Phase 2: Entwicklung, umfangreiche Erprobung und Optimierung eines zweiten Funktionsmusters (Elektrischer Turbolader mit Turbine, Prototyp) auf dem Komponentenprüfstand
• Phase 3: Entwicklung eines dritten Funktionsmusters (Elektrischer Turbolader mit Turbine, A-Muster Status)

Ergebnis des Projektes ist ein elektrischer Turbolader FCAS 5 (Fuel Cell Air Supply) mit einem Verdichter zur Förderung der Kathodenluft und Bereitstellung des für die Brennstoffzelle erforderlichen Betriebsdrucks sowie einer Turbine zur Rückgewinnung von Energie aus dem Kathodenabgas mit einer variablen Turbinengeometrie (VTG) zur Regelung des Drucks der Brennstoffzelle. Konzeptionell ist der entwickelte Turbolader für den Einsatz in einem Brennstoffzellensystem geeignet und konnte von einem Prototypen- bis hin zu einem fahrzeugähnlichen A-Muster-Stand entwickelt werden. Gewicht und Volumen des elektrisch angetriebenen Turboladers sowie der Leistungselektronik konnten im Projektverlauf deutlich reduziert werden, um die Integration im Fahrzeug zu vereinfachen. Mittels einer VTG kann der Kathodendruck der Brennstoffzelle ohne den Einsatz eines zusätzlichen Regelorgans geregelt werden. Der ETL wurde umfangreich unter realitätsnahen Bedingungen erprobt, und insbesondere Start- und Betriebsfähigkeit unter Frostbedingungen nachgewiesen.