DE102021001292A1

DE102021001292A1 - Verfahren zum Betreiben eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einem Hochvoltenergiespeicher und einem Brennstoffzellensystem

Info

Publication number: DE102021001292A1
Application number: DE102021001292.5A
Authority: DE
Inventors: Lisa BRAUN
Original assignee: Daimler Truck AG
Current assignee: Daimler Truck Holding AG
Priority date: 2021-03-10
Filing date: 2021-03-10
Publication date: 2022-09-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einem Hochvoltenergiespeicher und einem Brennstoffzellensystem, wobei eine Brennstoffzellenleistung entsprechend einer vorgegebenen Soll-Ladezustandskennlinie (SOCset) des Hochvoltenergiespeichers eingestellt wird, wobei für den Fall, dass keine zu erreichende Reichweite (dtrip) vorgegeben ist, als die zu erreichende Reichweite eine maximale Reichweite (rmax) des Fahrzeugs gesetzt wird und die Brennstoffzelle mit einer minimal möglichen Leistung entsprechend einer vorgegebenen Soll-Ladezustandskennlinie (SOCset) des Hochvoltenergiespeichers betrieben wird; für den Fall, dass eine zu erreichende Reichweite (dtrip) vorgegeben ist, die Brennstoffzelle mit einer minimal möglichen Leistung bis zu einem minimalen vordefinierten Ladezustand (SOCmin) des Hochvoltenergiespeichers betrieben wird; und für den Fall, dass eine zu erreichende Reichweite (dtrip) und ein bei Erreichen der Reichweite (dtrip) zu erreichender minimaler Ladezustand (SOCmin) des Hochvoltenergiespeichers vorgegeben ist, die Brennstoffzelle mit einer minimal möglichen Leistung entsprechend dem vorgegebenen zu erreichenden Ladezustand (SOCmin) des Hochvoltenergiespeichers betrieben wird..

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einem Hochvoltenergiespeicher und einem Brennstoffzellensystem.
Bei dem elektrisch angetriebenen Fahrzeug handelt es sich insbesondere um ein sogenanntes Range-Extender-Fahrzeug mit extern ladbarem Hochvoltenergiespeicher und einer Brennstoffzelle, welche über einen Brennstoffvorrat an Bord des Fahrzeugs betrieben wird. Dabei dient die zweite Energiequelle, die beispielsweise mit Wasserstoff versorgte Brennstoffzelle, nur zur Erzeugung zusätzlicher Energie zum Nachladen des Hochvoltenergiespeichers zur Erhöhung der Fahrzeugreichweite. Deshalb ist sie, im Gegensatz zu Hybridfahrzeugen, nicht so ausgelegt, dass sie den Antrieb versorgen kann. Ist der Hochvoltenergiespeicher vollständig entladen, kann das Fahrzeug alleine aus der Brennstoffzelle nur in einem Notbetrieb mit deutlich reduzierter Antriebsleistung betrieben werden, z.B. zur Erreichung des Straßenrands.
Die DE 10 2019 203 242 A1 offenbart ein Verfahren zur Einstellung einer Betriebsweise eines einen Antriebsmotor aufweisenden Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, welches die Schritte umfasst: Abfragen und Erfassen von mindestens einem Wert mindestens eines die Betriebsweise des Antriebsstrangs beeinflussenden Parameters von einem Nutzer des Kraftfahrzeugs mittels einer Abfrageeinheit, Auswerten des von dem Nutzer erfassten Werts hinsichtlich seiner Auswirkung auf die Betriebsweise des Antriebsstrangs mittels einer Auswerteeinheit und Ausgabe eines Auswertungsergebnisses, und Anpassen der Betriebsweise des Antriebsstrangs in Abhängigkeit des Auswertungsergebnisses.
Die Betriebsweise eines mit einem Brennstoffzellensystem gebildeten Antriebsstrangs umfasst dabei eine Regelung der Leistung eines Brennstoffzellenstapels, der Zufuhr von Brennstoff, der Rezirkulationsrate von unverbrauchtem Brennstoff in einer Brennstoffrezirkulation, der Verdichterleistung zur Zufuhr von Kathodengas, der Leistung eines Ladeluftkühlers, oder der Abstimmung auf die Spannungslage eines Hochvolthochvoltenergiespeichers umfassen.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Betriebsverfahren für ein solches Range-Extender-Fahrzeug anzugeben.
Die vorgenannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einem Hochvoltenergiespeicher und einem Brennstoffzellensystem vorgeschlagen, wobei eine Brennstoffzellenleistung entsprechend einer vorgegebenen Soll-Ladezustandskennlinie des Hochvoltenergiespeichers eingestellt wird, wobei für den Fall, dass keine zu erreichende Reichweite vorgegeben ist, als die zu erreichende Reichweite eine maximale Reichweite des Fahrzeugs gesetzt wird und die Brennstoffzelle mit einer minimal möglichen Leistung entsprechend der vorgegebenen Soll-Ladezustandskennlinie des Hochvoltenergiespeichers betrieben wird; für den Fall, dass eine zu erreichende Reichweite vorgegeben ist, die Brennstoffzelle mit einer minimal möglichen Leistung bis zu einem minimalen vordefinierten Ladezustand des Hochvoltenergiespeichers betrieben wird; und für den Fall, dass eine zu erreichende Reichweite und ein bei Erreichen der Reichweite zu erreichender minimaler Ladezustand des Hochvoltenergiespeichers vorgegeben ist, die Brennstoffzelle mit einer minimal möglichen Leistung entsprechend dem vorgegebenen zu erreichenden Ladezustand des Hochvoltenergiespeichers betrieben wird. Dabei wird die Soll-Ladezustandskennlinie aus einem Minimalwert entweder einer Differenz eines maximal zulässigen Ladezustands zum Einschalten der Brennstoffzelle oder eines Ist-Wertes des Ladezustands und dem minimalen Ladezustand beim Erreichen der vorgegebenen Reichweite bestimmt.
Die minimal mögliche Leistung der Brennstoffzelle im Fall, dass eine zu erreichende Reichweite und ein bei Erreichen der Reichweite zu erreichender minimaler Ladezustand des Hochvoltenergiespeichers vorgegeben ist, kann die sonst auf die zulässige Leistung zum Erreichen einer maximalen Reichweite limitierte Brennstoffzellenleistung übersteigen.
Ein Range-Extender-Fahrzeug mit extern ladbarem Hochvoltenergiespeicher und Brennstoffzelle, das jedoch nur aus einer Quelle den Antrieb versorgt, benötigt eine Betriebsstrategie zur Koordination der beiden Quellen. Die entwickelte Betriebsstrategie ist in der Lage mehrere sich widersprechende Ziele gleichzeitig zu realisieren. So wird ohne Eingabe durch den Nutzer des Fahrzeugs die maximal mögliche Reichweite erzielt, indem beide Energiespeicher parallel entladen werden. Bei der Angabe der geplanten Streckenlänge kann jeweils eine Quelle bevorzugt werden, um z.B. Kosten zu verringern, wenn ein Energieträger teurer ist, oder die Betriebszeit zu erhöhen, wenn ein Energieträger länger zum Nachtanken/-laden benötigt.
Brennstoffzellen haben die Eigenschaft, dass sie im Gegensatz zu Verbrennungskraftmaschinen im Betrieb immer eine von Null verschiedene minimale Leistung aufweisen. Das heißt ein Leerlauf ist nicht möglich. Bei geringen Durchschnittsverbräuchen würde folglich bei aktiver Brennstoffzelle der Hochvoltenergiespeicher durch dieselbe aufgeladen und, falls dies nicht vom Nutzer erwünscht ist, unnötig viel Wasserstoff verbraucht.
Weiterhin sinkt der Wirkungsgrad der Brennstoffzelle mit steigender Leistung. Würde der im Fahrzeug befindliche Tankinhalt an Wasserstoff beispielsweise in einer Stunde bei maximaler Brennstoffzellenleistung in elektrische Energie gewandelt, wäre die dabei erzeugte Energiemenge kleiner, als wenn diese in zwei Stunden bei geringerer Leistung erzeugt würde. Folglich wäre die Reichweite des Fahrzeugs geringer, obwohl es dieselbe Menge Energie „getankt“ hat.
Wird die Brennstoffzelle dagegen mit einer zu geringen Leistung betrieben als dies der aktuelle Fahrzeugbetrieb erforderlich machen würde, würde in der Zeit in der der Hochvoltenergiespeicher vollständig entladen wird, nicht der gesamte Wasserstoff im Fahrzeug umgesetzt. Auch hier wäre die Reichweite des Fahrzeugs wieder geringer als die maximal mögliche Reichweite.
Deshalb wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erreichen der maximalen Reichweite des Fahrzeugs die Brennstoffzelle so gesteuert, dass ihre Leistung der minimal möglichen Leistung entspricht, damit der Wasserstofftank bei vollständig entladenem Hochvoltenergiespeicher ebenfalls vollständig entleert ist.
Weiterhin gibt es Nutzer, für die ein Energieträger, Wasserstoff oder elektrischer Strom, günstiger ist als der jeweils andere. Diese Nutzer möchten folglich, dass ihr Fahrtziel, im Falle eines Stadtbusses das Fahren des Umlaufes bis zur Rückkehr ins Depot oder beim Pkw das Erreichen des geplanten Ladepunktes oder Tankpunktes, unter minimaler Nutzung des jeweils teureren Energieträgers erfolgt.
Vorteilhaft kann das Betriebsverfahren folglich neben dem Erreichen einer maximalen Reichweite des Fahrzeugs auch das priorisierte Nutzen eines der beiden Energieträger zur Erreichung einer bestimmten Distanz kleiner als die maximale Reichweite erlauben.
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren umgesetzte Betriebsstrategie ermöglicht vorteilhaft das Erreichen von drei verschiedenen Anforderungen. Ohne Eingabe einer zu erreichenden Reichweite wird eine Fahrt mit der maximalen Reichweite ermöglicht. Bei Eingabe der zu erreichenden Reichweite kann die Fahrt dieser Streckenlänge mit einer minimalen Menge an Wasserstoff durchgeführt werden. Bei Eingabe der zu erreichenden Reichweite kombiniert mit einem Wunsch Ziel-Ladezustand (SOC=state of charge) am Ziel-Ort der Reichweite kann die Fahrt mit einem Verbrauch an nötigem Wasserstoff durchgeführt werden, um den Hochvoltenergiespeicher möglichst nur bis auf den definierten Ladezustand zu entladen.
So kann eine Betriebsstrategie umgesetzt werden, die abhängig von zwei Nutzereingaben Wasserstoff spart, vermehrt nutzt, oder die maximal mögliche Reichweite erzielt. Bei Nutzereingaben, die zu einem schlechteren Ergebnis führen würden, z.B. wenn die eingegebene Streckenlänge größer als die maximal zu erreichende Reichweite ist, werden die eingegebenen Größen auf den zulässigen Wertebereich korrigiert, um das optimale Ergebnis erzielen zu können.
Da die Betriebsstrategie nur von Systemvariablen und Nutzereingaben abhängig ist und nicht von definierten Parametern, ist sie ohne Anpassungen auf jede Speichergrößenkombination aus Hochvoltenergiespeicher und Brennstoffzelle übertragbar, bei welcher der Hochvoltenergiespeicher extern nachgeladen wird und das Fahrzeug ohne Hochvoltenergiespeicherladung nicht fahrfähig ist.
Grundsätzlich wird die Brennstoffzelle eingeschaltet, wenn der Istwert des Ladezustands des Hochvoltenergiespeichers das erste Mal unter die Soll-Ladezustandskennlinie des Hochvoltenergiespeichers fällt. Diese berechnet sich aus der Differenz eines maximal zulässigen Ladezustands des Hochvoltenergiespeichers zum Einschalten der Brennstoffzelle oder des Istwerts des Ladezustands des Hochvoltenergiespeichers, je nachdem, welcher Wert kleiner ist, und einem minimalen Ladezustandswert beim Erreichen einer definierten Zieldistanz. Letztere wird entweder vom Nutzer eingegeben oder, falls keine Eingabe erfolgt oder diese größer ist als die mögliche maximale Reichweite, gleich der maximalen Reichweite gesetzt.
Ohne Nutzereingabe wird deshalb immer die maximal mögliche Reichweite gefahren. Die zugehörige Soll-Ladezustandskennlinie führt dazu, dass die Brennstoffzelle so früh wie möglich mit der minimal möglichen Leistung angesteuert wird, um den Wasserstofftank gleichzeitig mit dem Hochvoltenergiespeicher zu entleeren. Ein späteres Einschalten oder gar Halten des Ladezustands des Hochvoltenergiespeichers, wie im Stand der Technik, würde zu höheren Leistungen und damit schlechterer Effizienz führen. Die Gesamtreichweite des Fahrzeugs würde dadurch reduziert. Die berechnete optimale Leistung der Brennstoffzelle wird, sobald die Brennstoffzelle aktiv ist, nur noch abhängig von Betriebsgrößen des Fahrzeugs wie Durchschnittsenergieverbrauch und/oder Durchschnittsgeschwindigkeit adaptiert. Die restlichen Größen werden bis zum Ende der Fahrt oder einer neuen Nutzereingabe gespeichert, da die sinkende Wasserstoffmenge die zur Berechnung verwendeten Werte ändert. Eine größere Leistung würde aber, wie beschrieben, zu einer schlechteren Effizienz und folglich kleineren Reichweite führen. Ein geringerer Wasserstoffverbrauch durch eine geringere Leistung würde ebenfalls die Reichweite reduzieren, da weniger elektrische Energie erzeugt würde.
Bei Nutzereingabe einer zu erreichenden Reichweite wird die Soll-Ladezustandskennlinie so verändert, dass nur der minimal nötige Wasserstoff verbraucht wird, um diese Reichweite zu erreichen. Wenn dies mit der minimalen Brennstoffzellenleistung möglich ist, verschiebt die Begrenzung eines maximalen Gradienten der Soll-Ladezustandskennlinie den Anschaltzeitpunkt so weit nach hinten, dass der Hochvoltenergiespeicher nicht unnötig geladen wird. Bei größeren Reichweiten wird der Gradient der Soll-Ladezustandskennlinie flacher. Damit der Istwert des Hochvoltenergiespeicher-Ladezustands dieser Soll-Ladezustandskennlinie folgt, werden von der Regelung höhere Brennstoffzellenleistungen eingestellt. Hierbei wird der Hochvoltenergiespeicher nicht vollständig entladen, sondern nur bis auf einen minimalen Ladezustandswert bei Erreichen einer definierten Zieldistanz. Dieser Wert reduziert einerseits bei kleineren Strecken die Entladung des Hochvoltenergiespeichers und erhöht somit dessen Lebensdauer. Andererseits ermöglicht dieser minimale Ladezustand dem Nutzer, das Fahrzeug auch nach Erreichen der Zieldistanz noch zu benutzen, um z.B. eine Ladesäule zu erreichen, wenn dies nötig ist. Die Abflachung des Gradienten wird ebenfalls begrenzt. Der minimale Gradient führt dazu, dass die maximal eingestellte Leistung die minimale Brennstoffzellenleistung zum vollständigen Entleeren des Wasserstofftanks unter den gegebenen Betriebsbedingungen wie Durchschnittsenergieverbrauch und/oder Durchschnittsgeschwindigkeit ist. Dies ermöglicht das Erreichen einer maximalen Reichweite, auch wenn der Kunde dafür zu hohe Werte eingibt.
Schließlich kann das Verfahren, wenn der Kunde zusätzlich zur zu erreichenden Reichweite auch einen gewünschten zu erreichenden minimalen Ladezustand des Hochvoltenergiespeichers eingibt, auch statt dem Hochvoltenergiespeicher den Wasserstofftank als Energielieferant bevorzugen. Nun wird die Brennstoffzelle mit der minimalen Leistung betrieben, um den gewünschten minimalen Ladezustand erreichen zu können. Der Gradient kann hierbei auch kleiner sein als der sonst berücksichtigte minimale Wert und die Leistung folglich größer als die zulässige maximale Leistung zum Erreichen einer maximal möglichen Reichweite. Würde diese Leistung die maximal mögliche Leistung der Brennstoffzelle übersteigen, wird diese mit der maximalen Leistung betrieben und sich folglich am Ende ein entsprechend kleinerer Ladezustandswert als minimaler Ladezustand einstellen, aber der höchste mögliche Wert unter den gegebenen Betriebsbedingungen und der Fahrzeugkonfiguration.
Vorteilhaft können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Betriebsgrößen des Hochvoltenergiespeichers und/oder des Brennstoffzellensystems abhängig von einem Durchschnittsenergieverbrauch des Fahrzeugs und/oder einer Durchschnittsgeschwindigkeit des Fahrzeugs adaptiert werden. Auf diese Weise kann die Betriebsstrategie sich an die gegebenen Betriebsbedingungen anpassen. Hierfür kann ein Soll-Ladezustandsverlauf des Hochvoltenergiespeichers vorgegeben und die Brennstoffzellenleistung so geregelt werden, dass der Istwert des Ladezustands diesem Sollwert folgt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Soll-Ladezustandskennlinie des Hochvoltenergiespeichers vorgegeben werden und die Leistung der Brennstoffzelle so geregelt werden, dass die Ist-Ladezustandskennlinie der Soll-Ladezustandskennlinie folgt. Auf diese Weise können die vorgegebenen Anforderungen an die Betriebsstrategie vorteilhaft umgesetzt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Brennstoffzelle zum Laden des Hochvoltenergiespeichers zugeschaltet werden, wenn der Ist-Wert des Ladezustands die Soll-Ladezustandskennlinie unterschreitet. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Ladezustand des Hochvoltenergiespeichers nicht auf einen zu tiefen Wert fällt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann für den Fall, dass keine zu erreichende Reichweite vorgegeben ist, die maximal mögliche Reichweite abhängig von einem Durchschnittsenergieverbrauch und einer Durchschnittsgeschwindigkeit bestimmt werden. Die maximal mögliche Reichweite kann dabei unter vollständiger Entleerung beider Energiespeicher bestimmt und als Grundlage zur Bestimmung der Soll-Ladezustandskennlinie und folglich auch des benötigten Einschaltzeitpunktes sowie der erforderlichen Betriebsleistung der Brennstoffzelle herangezogen werden. Ein späteres Einschalten oder gar Halten des Ladezustands des Hochvoltenergiespeichers, wie im Stand der Technik, würde zu höheren Leistungen und damit schlechterer Effizienz und folglich reduzierter Reichweite des Fahrzeugs führen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann für den Fall, dass eine zu erreichende Reichweite vorgegeben ist, als maximale Leistung der Brennstoffzelle die minimal mögliche Leistung zum Erreichen dieser Reichweite, insbesondere unter Betriebsbedingungen des Durchschnittsenergieverbrauchs des Fahrzeugs und/oder der Durchschnittsgeschwindigkeit des Fahrzeugs, gewählt werden. So kann ein minimaler Verbrauch an Wasserstoff für das Nachladen durch die Brennstoffzelle erreicht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können der Durchschnittsenergieverbrauch und die Durchschnittsgeschwindigkeit aus gespeicherten Messwerten des Fahrzeugs oder aus einer Vorhersage für die geplante Fahrstrecke bestimmt werden. Je genauer beide Größen mit den realen Werten der Fahrt übereinstimmen, desto präziser kann die Betriebsstrategie die genannten Anforderungen erfüllen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann für den Fall, dass eine zu erreichende Reichweite und ein bei Erreichen der Reichweite zu erreichender minimaler Ladezustand des Hochvoltenergiespeichers vorgegeben ist, als Soll-Leistung der Brennstoffzelle eine höhere Leistung als die zur Erreichung einer maximalen Reichweite erforderliche optimale Brennstoffzellenleistung bis hin zur maximal zulässigen Leistung der Brennstoffzelle verwendet werden. So kann dem Wunsch nach einer vermehrten Nutzung von Wasserstoff für das Erreichen der vorgegebenen Zieldistanz bei einem minimalen Verbrauch an Wasserstoff für das Nachladen durch die Brennstoffzelle entsprochen werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann ein maximal zulässiger Gradient der Soll-Ladezustandskennlinie vorgegeben werden, um ein Einschalten der Brennstoffzelle bei kleinen Reichweitenvorgaben zu verzögern. Dadurch kann der Anschaltzeitpunkt vorteilhaft so weit nach hinten geschoben werden, dass der Hochvoltenergiespeicher nicht unnötig geladen wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann bei Vorgabe einer größeren Reichweite als eine maximal mit dem Energieinhalt des Hochvoltspeichers zu erreichende Reichweite der Gradient der Soll-Ladezustandskennlinie auf einen minimalen Wert begrenzt werden. Insbesondere kann der Gradient beschränkt werden, wenn kein zu erreichender minimaler Ladezustand des Hochvolt-Energiespeichers vorgegeben wird. Der minimale Gradient führt dazu, dass die maximal eingestellte Leistung die minimal mögliche Brennstoffzellenleistung zum vollständigen Entleeren des Wasserstofftanks unter den gegebenen Betriebsbedingungen wie Durchschnittsenergieverbrauch und/oder Durchschnittsgeschwindigkeit ist. Dies ermöglicht das Erreichen einer maximalen Reichweite, auch wenn der Kunde dafür zu hohe Werte eingibt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens ein aktueller Ladezustand und ein zugehöriger Energieinhalt des Hochvoltenergiespeichers und eine minimale Leistung, und eine maximale Leistung der Brennstoffzelle sowie eine aus dem an Bord des Fahrzeugs befindlichen Brennstoffvorrat erzeugbare Energie bei der minimalen Leistung und eine erzeugbare Energie bei der maximalen Leistung der Brennstoffzelle verwendet werden.
Die Berechnung aller erforderlichen Größen, außer den beschriebenen Nutzereingaben, kann durch einen Algorithmus innerhalb des Fahrzeugs erfolgen. Hierzu gibt es Anforderungen an die benötigten Signale von Brennstoffzelle und Hochvoltenergiespeicher. Der Hochvoltenergiespeicher muss seinen Ladezustand und den zugehörigen Energieinhalt bereitstellen, die Brennstoffzelle die minimale und maximale Leistung und die zugehörige aus dem an Bord befindlichen Wasserstoff erzeugbare Energie. Diese Abhängigkeit von systemeigenen Signalen erlaubt die Übertragbarkeit der Betriebsstrategie auf jede Konfiguration aus Hochvoltenergiespeicherkapazität, Brennstoffzellensystem und Wasserstoffmenge, solange der Hochvoltenergiespeicher extern geladen werden kann und das Fahrzeug ohne den Hochvoltenergiespeicher nicht betriebsfähig ist. Weitere benötigte Signale sind der Zustand der Brennstoffzelle, ob diese gerade aktiv oder abgeschaltet ist, und der Wert der Kilometeranzeige zur Bestimmung der gefahrenen Strecke und folglich der verbleibenden Fahrdistanz zum Erreichen des Ziels. Hierfür muss der letzte Odometerwert bei Start des Fahrzeugs, wenn keine Nutzereingabe vorliegt, oder bei Eingabe einer neuen Zieldistanz gespeichert werden. Weiterhin muss das Fahrzeug in der Lage sein, den Durchschnittsenergieverbrauch und die Durchschnittsgeschwindigkeit zu bestimmen. Hierfür kann entweder der Durchschnitt aus gespeicherten Messwerten herangezogen werden, oder eine präzise Vorhersage für die geplante Strecke im Fahrzeug erfolgen oder an das Fahrzeug gesendet werden. Je genauer beide Größen mit den realen Werten der Fahrt übereinstimmen, desto präziser kann die Betriebsstrategie die genannten Anforderungen erfüllen.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:

1 eine Ladezustandskennlinie, welche mit dem Verfahren beim Betreiben eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einem Hochvoltenergiespeicher und einem Brennstoffzellensystem nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erreicht wird;
2 ein Ablaufdiagramm zur Berechnung einer Soll-Ladezustandskennlinie gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren; und
3 ein Ablaufdiagramm zum Anschalten der Brennstoffzelle gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.

In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
1 zeigt eine Ladezustandskennlinie SOC_Bat, welche mit dem Verfahren beim Betreiben eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einem Hochvoltenergiespeicher und einem Brennstoffzellensystem nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erreicht wird. In dem Diagramm sind Ladezustandswerte des Hochvoltenergiespeichers, üblicherweise in % angegeben, über einer gefahrenen Distanz, beispielsweise in Kilometern, aufgetragen.
Das Fahrzeug fährt bei Start mit einem Ladezustand SOC_Bat los, der sich entlang der gefahrenen Distanz auf einen Wert SOC_min bei Erreichen einer zu erreichenden Reichweite d_trip erniedrigt. Die Brennstoffzelle wird beispielsweise in einem Zeitpunkt FC_on zugeschaltet und zu einem Zeitpunkt FC_off bei Erreichen einer maximalen Reichweite abgeschaltet.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird, für den Fall, dass keine zu erreichende Reichweite d_trip vorgegeben ist, als die zu erreichende Reichweite eine maximale Reichweite rmax des Fahrzeugs gesetzt und die Brennstoffzelle mit einer minimal möglichen Leistung entsprechend einer vorgegebenen Soll-Ladezustandskennlinie SOC_set des Hochvoltenergiespeichers betrieben.
Für den Fall, dass eine maximale Reichweite r_max des Fahrzeugs vorgegeben ist, kann dabei als maximale Leistung der Brennstoffzelle die minimal mögliche Leistung zum vollständigen Entleeren eines Brennstoffvorrats des Fahrzeugs für die Brennstoffzelle, insbesondere unter Betriebsbedingungen des Durchschnittsenergieverbrauchs B_avg des Fahrzeugs und/oder der Durchschnittsgeschwindigkeit v_avg des Fahrzeugs, gewählt werden.
Für den Fall, dass eine zu erreichende Reichweite d_trip vorgegeben ist, wird die Brennstoffzelle mit einer minimal möglichen Leistung bis zu einem vordefinierten minimalen Ladezustand SOC_min des Hochvoltenergiespeichers betrieben, welcher von Null verschieden sein kann, je nach Anforderungen des Hochvoltenergiespeichers. Dabei wird nur die minimal erforderliche Menge des Brennstoffvorrats genutzt, um die erforderliche zusätzliche Energie zum Erreichen der Reichweite d_trip zu erzeugen.
Für den Fall, dass eine zu erreichende Reichweite d_trip und ein bei Erreichen der Reichweite d_trip zu erreichender minimaler Ladezustand SOC_min des Hochvoltenergiespeichers vorgegeben ist, wird die Brennstoffzelle mit einer minimal möglichen Leistung entsprechend dem vorgegebenen zu erreichenden Ladezustand SOC_min des Hochvoltenergiespeichers betrieben, die höher sein kann als die sonst zulässige maximale Brennstoffzellenleistung P_FC,opt, die das Erreichen einer maximalen Reichweite r_max ermöglicht. Dabei wird die maximal mögliche Menge des Brennstoffvorrats genutzt, um den minimalen Ladezustand SOC_min zu erreichen.
Die Soll-Ladezustandskennlinie SOC_set wird aus der Differenz eines maximal zulässigen Ladezustands SOC_max des Hochvoltenergiespeichers zum Einschalten der Brennstoffzelle oder des Istwerts des Ladezustands SOC_Bat des Hochvoltenergiespeichers, je nachdem welcher Wert kleiner ist, und einem minimalen Wert SOC_min beim Erreichen einer definierten Reichweite bestimmt. Letztere wird entweder vom Nutzer eingegeben oder, falls keine Eingabe erfolgt oder diese größer ist als die mögliche maximale Reichweite r_max, gleich der maximalen Reichweite rmax gesetzt.
Die Leistung der Brennstoffzelle wird günstigerweise so geregelt, dass eine Ist-Ladezustandskennlinie SOC_Bat der Soll-Ladezustandskennlinie SOC_set folgt. Grundsätzlich wird die Brennstoffzelle eingeschaltet, wenn der Istwert des Ladezustands SOC_Bat des Hochvoltenergiespeichers das erste Mal unter den Sollwert des Ladezustands SOC_set des Hochvoltenergiespeichers fällt.
Vorteilhaft kann ein maximal zulässiger Gradient gmax der Soll-Ladezustandskennlinie SOC_set vorgegeben werden, um ein Einschalten der Brennstoffzelle bei kleinen Reichweitenvorgaben d_trip zu verzögern.
Bei Vorgabe einer größeren Reichweite d_trip als eine maximal mit dem Energieinhalt des Hochvoltspeichers zu erreichende Reichweite r_max kann der Gradient der Soll-Ladezustandskennlinie SOC_set zweckmäßigerweise auf einen minimalen Wert g_min begrenzt werden.
Die ermittelten zulässigen Gradienten der Soll-Ladezustandskennlinie SOC_set können abhängig von einem Durchschnittsenergieverbrauch B_avg des Fahrzeugs und/oder einer Durchschnittsgeschwindigkeit v_avg des Fahrzeugs adaptiert werden, wobei der Durchschnittsenergieverbrauch B_avg und die Durchschnittsgeschwindigkeit v_avg aus gespeicherten Messwerten des Fahrzeugs oder aus einer Vorhersage für die geplante Fahrstrecke bestimmt werden.
Die Berechnung aller erforderlichen Größen, außer den beschriebenen Nutzereingaben, kann durch den Algorithmus innerhalb des Fahrzeugs erfolgen. Hierzu gibt es Anforderungen an die benötigten Signale von Brennstoffzelle und Hochvoltenergiespeicher. Der Hochvoltenergiespeicher muss seinen Ladezustand SOC_Bat und den zugehörigen Energieinhalt W_Bat bereitstellen, die Brennstoffzelle die minimale Leistung P_FC,min und maximale Leistung P_FC,max und die zugehörige aus dem an Bord befindlichen Wasserstoff erzeugbare Energie bei minimaler Leistung W_FC,Pmin und bei maximaler Leistung W_FC,Pmax. Diese Abhängigkeit von systemeigenen Signalen erlaubt die Übertragbarkeit der Betriebsstrategie auf jede Konfiguration aus Hochvoltenergiespeicherkapazität, Brennstoffzellensystem und Wasserstoffmenge, solange der Hochvoltenergiespeicher extern geladen werden kann und das Fahrzeug ohne den Hochvoltenergiespeicher nicht betriebsfähig ist.
Weitere benötigte Signale sind der Zustand der Brennstoffzelle, ob diese gerade aktiv oder abgeschaltet ist und der Wert der Kilometeranzeige zur Bestimmung der gefahrenen Strecke und folglich der verbleibenden Fahrdistanz zum Erreichen des Ziels. Hierfür muss der letzte Odometerwert Odo₀ bei Start des Fahrzeugs, wenn keine Nutzereingabe vorliegt, oder bei Eingabe einer neuen zu erreichenden Reichweite gespeichert werden. Weiterhin muss das Fahrzeug in der Lage sein, den Durchschnittsenergieverbrauch B_avg und die Durchschnittsgeschwindigkeit v_avg zu bestimmen. Hierfür kann entweder der Durchschnitt aus gespeicherten Messwerten herangezogen werden, oder eine präzise Vorhersage für die geplante Strecke erfolgen oder dem Fahrzeug zur Verfügung gestellt werden. Je genauer beide Größen mit den realen Werten der Fahrt übereinstimmen, desto präziser erfüllt die Betriebsstrategie die genannten Anforderungen.
Vorteil der beschriebenen Umsetzung ist es, dass die sich ergebende Brennstoffzellensollleistung vergleichsweise konstant ist, was sich positiv auf die Lebensdauer auswirkt. Weiterhin wird die Brennstoffzelle zum spätest möglichen Zeitpunkt eingeschaltet, was nur einen Anschaltvorgang pro Fahrt erfordert und sich somit ebenfalls positiv auf die Lebensdauer auswirkt. Weiterhin wird bei den Zielen „maximale Reichweite“ und „minimale Wasserstoffnutzung“ der Arbeitspunkt mit der höchsten Energieeffizienz der Brennstoffzelle für das geforderte Ziel eingestellt und damit der Energieverbrach des Fahrzeugs reduziert.
Die Erweiterung mit dem Ziel der erhöhten Wasserstoffnutzung bis zu einer maximalen Wasserstoffnutzung durch die Möglichkeit des Einstellens eines minimalen Ladezustands des Hochvoltenergiespeichers SOC_min bei Erreichen der vorgegebenen Reichweite wiederum erlaubt es dem Fahrzeugnutzer seine Kosten zu optimieren, falls der Energieträger Wasserstoff günstiger sein sollte als die elektrische Energie zum Laden des Hochvoltenergiespeichers, z.B. durch eine Reduktion der benötigten Ladeinfrastruktur im Depot, deren Aufbau mit hohen Investitionskosten verbunden ist.
2 zeigt dazu ein Ablaufdiagramm zur Berechnung einer Soll-Ladezustandskennlinie SOC_set gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Das Fahrzeug wird in Schritt S100 gestartet. Danach erfolgt in Schritt S102 zunächst die Berechnung der erforderlichen Brennstoffzellenleistung P_FC,opt für eine maximale Reichweite rmax. Eingabewerte stellen aktueller Ladezustand SOC_Bat und aktueller Energieinhalt W_Bat des Hochvoltenergiespeichers sowie verfügbare minimale und maximale Leistung P_FC,min, P_FC,max der Brennstoffzelle und minimal und maximal verfügbare Energie W_FC,Pmin, W_FC,Pmax der Brennstoffzelle bei dem an Bord des Fahrzeugs verfügbaren Wasserstoffvorrat. Weiter kann ein definierter minimaler Ladezustand SOC_min des Hochvoltenergiespeichers am Zielort eingegeben werden.
Die erforderliche Brennstoffzellenleistung P_FC,opt kann bestimmt werden mittels Lösen einer quadratischen Gleichung: $P_{F C, o p t} = \frac{- b \pm \sqrt{b^{2} - 4 a c}}{2 a}$
, mit $a = g_{w}$
$b = W_{B a t, u s e} + W_{0} - g_{w} * P_{B a t}$
$c = - W_{0} * P_{B a t}$
wobei $g_{w} = \frac{W_{F C, P m a x} - W_{F C, P m i n}}{P_{F C, m a x} - P_{F C, m i n}}$
eine Steigung der Brennstoffzellenenergie, $W_{0} = W_{F C, P m i n} - g_{w} * P_{F C, m i n}$
einen virtuellen Nullpunkt der Brennstoffzellenenergie, $W_{B a t, u s e} = \frac{W_{B a t} * (min (S O C_{m a x}, S O C_{B a t}) - S O C_{m i n})}{S O C_{B a t}}$
eine nutzbare Energie des Hochvoltenergiespeichers
und $P_{B a t} = B_{a v g} * v_{a v g}$
eine durchschnittliche Leistung des Hochvoltenergiespeichers darstellt.
Mittels der Werte für den aktuellen Ladezustand SOC_Bat sowie den aktuellen Energieinhalt W_Bat des Hochvoltenergiespeichers sowie des Durchschnittsenergieverbrauchs B_avg und der Durchschnittsgeschwindigkeit v_avg kann daraus in Schritt S104 ein minimal zulässiger Gradient g_min der Soll-Ladezustandskennlinie SOC_set bestimmt werden: $g_{m i n} = \frac{S O C_{B a t}}{W_{B a t}} * (B_{a v g} - \frac{P_{F C, o p t}}{v_{a v g}})$
So kann der berechnete minimale Gradient gmin durch die Nutzung eines Durchschnittsenergieverbrauchs B_avg des Fahrzeugs und/oder einer Durchschnittsgeschwindigkeit v_avg des Fahrzeugs an die bestehenden Betriebsbedingungen adaptiert werden, wobei der Durchschnittsenergieverbrauch B_avg und die Durchschnittsgeschwindigkeit v_avg aus gespeicherten Messwerten des Fahrzeugs oder aus einer Vorhersage für die geplante Fahrstrecke bestimmt werden.
Ein maximal zulässiger Gradient g_max der Soll-Ladezustandskennlinie SOC_set kann in Schritt S106 ebenfalls mittels Ladezustand SOC_Bat und Energie W_Bat des Hochvoltenergiespeichers sowie verfügbarer minimaler Leistung P_FC,min, der Brennstoffzelle bestimmt werden zu: $g_{m a x} = \frac{S O C_{B a t}}{W_{B a t}} * (B_{a v g} - \frac{P_{F C, m i n}}{v_{a v g}})$
Mittels des definierten minimalen Ladezustands SOC_min des Hochvoltenergiespeichers am Zielort kann daraus in Schritt S108 eine maximale Reichweite r_max bestimmt werden zu: $r_{m a x} = \frac{S O C_{B a t} - S O C_{m i n}}{min (g_{m i n}, g_{m a x})}$
Bei Eingabe einer zu erreichenden Reichweite d_Trip kann damit in Schritt S110 ein zulässiger Gradient g_SOC für den Ladezustand SOC als Steuergröße bestimmt werden: $g_{s o c} = \frac{min (S O C_{m a x}, S O C_{B a t}) - S O C_{m i n}}{min (d_{t r i p} > 0, r_{m a x})}$
$g_{S O C} = min (g_{m a x}, max (g_{m i n}, g_{S O C}))$
Mittels der gefahrenen Distanz Δs seit Start des Fahrzeugs kann in Schritt S112 eine noch zu fahrende restliche Strecke d bis zur Zieldistanz bestimmt werden: $d = max (d_{t r i p} - Δ s, r_{m i n})$
Weiter kann damit in Schritt S114 der Soll-Ladezustand SOC_set als Sollgröße zur Steuerung der Brennstoffzelle bestimmt werden: $S O C_{s e t} = d * g_{S O C} + S O C_{m i n}$
Die Möglichkeit der Definition einer minimal zulässigen noch zu fahrenden Distanz r_min mit Werten kleiner oder gleich Null eröffnet hierbei die Möglichkeit bei einer definierten Überschreitung der geplanten Fahrdistanz den Soll-Ladezustand SOC_set konstant zu halten. Folglich kommt dieser Mechanismus nur bei einer ungenauen Angabe der zu fahrenden Reichweite zum Tragen. Dies kann insbesondere bei Berechnung der maximalen Reichweite rmax mit Hilfe von auf Messdaten beruhenden Durchschnittsenergieverbrauchswerten B_avg des Fahrzeugs und/oder Durchschnittsgeschwindigkeitswerten v_avg des Fahrzeugs der Fall sein, wenn diese nicht genau den Werten der durchgeführten Fahrt entsprechen. Der zuvor beschriebene Nachteil der schlechteren Effizienz der Brennstoffzelle durch die dadurch erzeugte Erhöhung der Brennstoffzellenleistung wird durch die kurze Betriebszeit am Ende der Strecke begrenzt und den Vorteil der dadurch ermöglichten Nutzung eventuell noch übriggebliebenen Wasserstoffs und damit einer Erhöhung der Reichweite des Fahrzeugs ausgeglichen.
In 3 ist weiter ein Ablaufdiagramm zum Anschalten der Brennstoffzelle gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt.
In Schritt S200 wird das Fahrzeug gestartet. Danach werden die Werte des aktuellen Ladezustands SOC_Bat mit dem Soll-Ladezustand SOC_set verglichen. Fällt der aktuelle Ladezustand SOC_Bat unter den Wert des Soll-Ladezustands SOC_set wird in Schritt S202 die Brennstoffzelle gestartet und die Leistungsregelung der Brennstoffzelle beginnt.
Bezugszeichenliste

Bavg: Durchschnittsenergieverbrauch des Fahrzeugs
d: Restdistanz zum Erreichen der Ziel-Reichweite
dtrip: Vorgabe der zu erreichenden Reichweite
FCon: Einschaltzeitpunkt der Brennstoffzelle
FCoff: Ausschaltzeitpunkt der Brennstoffzelle
gmin: Minimal zulässiger Gradient der Soll-Ladezustandskennlinie zum Erreichen der maximalen Reichweite
gmax: Maximal zulässiger Gradient der Soll-Ladezustandskennlinie zum Erreichen der maximalen Reichweite
gSOC: Zulässiger Gradient der Soll-Ladezustandskennlinie
gW: Steigung der Brennstoffzellenenergie
PBat: Durchschnittliche Leistung des Hochvoltenergiespeichers
PFC,min: Minimal zulässige Leistung der Brennstoffzelle
PFC,max: Maximal zulässige Leistung der Brennstoffzelle
PFC,opt: Erforderliche Brennstoffzellenleistung zum Erreichen der maximalen Reichweite
rmax: Maximal mögliche Reichweite
SOCBat: Aktueller Ladezustand des Hochvoltenergiespeichers
SOCset: Soll-Ladezustand
SOCmin: Minimaler Ladezustand bei Erreichen der Ziel-Reichweite
SOCmax: Maximaler Ladezustand zum Betrieb der Brennstoffzelle
vavg: Durchschnittsgeschwindigkeit des Fahrzeugs
WBat: Energieinhalt Hochvoltenergiespeicher
WBat,use: Nutzbarer Energieinhalt Hochvoltenergiespeicher
WFC,Pmin: Erzeugbare elektrische Energie der Brennstoffzelle bei minimaler Leistung
WFC,Pmax: Erzeugbare elektrische Energie der Brennstoffzelle bei maximaler Leistung
W0: Virtueller Nullpunkt der Brennstoffzellenenergie
Δs: Gefahrene Reichweite seit Start

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019203242 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einem Hochvoltenergiespeicher und einem Brennstoffzellensystem, wobei eine Brennstoffzellenleistung entsprechend einer vorgegebenen Soll-Ladezustandskennlinie (SOC_set) des Hochvoltenergiespeichers eingestellt wird, wobei - für den Fall, dass keine zu erreichende Reichweite (d_trip) vorgegeben ist, als die zu erreichende Reichweite eine maximale Reichweite (r_max) des Fahrzeugs gesetzt wird und die Brennstoffzelle mit einer minimal möglichen Leistung entsprechend der vorgegebenen Soll-Ladezustandskennlinie (SOC_set) des Hochvoltenergiespeichers betrieben wird; - für den Fall, dass eine zu erreichende Reichweite (d_trip) vorgegeben ist, die Brennstoffzelle mit einer minimal möglichen Leistung bis zu einem minimalen vordefinierten Ladezustand (SOC_min) des Hochvoltenergiespeichers betrieben wird; und - für den Fall, dass eine zu erreichende Reichweite (d_trip) und ein bei Erreichen der Reichweite (d_trip) zu erreichender minimaler Ladezustand (SOC_min) des Hochvoltenergiespeichers vorgegeben ist, die Brennstoffzelle mit einer minimal möglichen Leistung entsprechend dem vorgegebenen zu erreichenden Ladezustand (SOC_min) des Hochvoltenergiespeichers betrieben wird, wobei die Soll-Ladezustandskennlinie (SOC_set) aus einem Minimalwert entweder einer Differenz eines maximal zulässigen Ladezustands (SOC_max) zum Einschalten der Brennstoffzelle oder eines Ist-Wertes des Ladezustands (SOC_Bat) und dem minimalen Ladezustand (SOC_min) beim Erreichen der vorgegebenen Reichweite (d_trip) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Soll-Ladezustandskennlinie (SOC_set) des Hochvoltenergiespeichers vorgegeben wird und die Leistung der Brennstoffzelle so geregelt wird, dass die Ist-Ladezustandskennlinie (SOC_Bat) der Soll-Ladezustandskennlinie (SOC_set) folgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Brennstoffzelle zum Laden des Hochvoltenergiespeichers zugeschaltet wird, wenn der Ist-Wert des Ladezustands (SOC_Bat) die Soll-Ladezustandskennlinie (SOC_set) unterschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für den Fall, dass keine zu erreichende Reichweite (d_trip) vorgegeben ist, die maximal mögliche Reichweite (r_max) abhängig von einem Durchschnittsenergieverbrauch (B_avg) und einer Durchschnittsgeschwindigkeit (v_avg) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei für den Fall, dass eine zu erreichende Reichweite (d_trip) vorgegeben ist, als maximale Leistung der Brennstoffzelle die minimal mögliche Leistung (P_FC,opt) zum Erreichen dieser Reichweite (d_trip), insbesondere unter Betriebsbedingungen des Durchschnittsenergieverbrauchs (B_avg) des Fahrzeugs und/oder der Durchschnittsgeschwindigkeit (v_avg) des Fahrzeugs, gewählt wird.
Verfahren nach einem Anspruch 5, wobei der Durchschnittsenergieverbrauch (B_avg) und die Durchschnittsgeschwindigkeit (v_avg) aus gespeicherten Messwerten des Fahrzeugs oder aus einer Vorhersage für die geplante Fahrstrecke bestimmt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für den Fall, dass eine zu erreichende Reichweite (d_trip) und ein bei Erreichen der Reichweite (d_trip) zu erreichender minimaler Ladezustand (SOC_min) des Hochvoltenergiespeichers vorgegeben ist, als Soll-Leistung der Brennstoffzelle eine höhere Leistung als die zur Erreichung einer maximalen Reichweite (r_max) erforderliche optimale Brennstoffzellenleistung (P_FC,opt) bis hin zur maximal zulässigen Leistung (P_FC,max) der Brennstoffzelle verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein maximal zulässiger Gradient (g_max) der Soll-Ladezustandskennlinie (SOC_set) vorgegeben wird, um ein Einschalten der Brennstoffzelle bei kleinen Reichweitenvorgaben (d_trip) zu verzögern.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei Vorgabe einer größeren Reichweite (d_trip) als der maximal mit dem Energieinhalt des Hochvoltspeichers zu erreichenden Reichweite (r_max) der Gradient der Soll-Ladezustandskennlinie (SOC_set) auf einen minimalen Wert (g_min) begrenzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein aktueller Ladezustand (SOC_Bat) und ein zugehöriger Energieinhalt (W_Bat) des Hochvoltenergiespeichers und eine minimale Leistung (P_FC,min) und eine maximale Leistung (P_FC,max) der Brennstoffzelle sowie eine aus dem an Bord des Fahrzeugs befindlichen Brennstoffvorrat erzeugbare Energie (W_FC,min) bei der minimalen Leistung (P_FC,min) und eine erzeugbare Energie (W_FC,max) bei der maximalen Leistung (P_FC,max) der Brennstoffzelle verwendet wird.