CN115315371A - 用于支持具有燃料电池的车辆的加注过程的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

根据本发明，这里公开的技术涉及一种用于支持具有燃料电池(104)的车辆(100)的加注过程的装置(101)。在此，在加注过程开始之前要执行燃料电池(104)的关断过程。所述装置(101)设置成，确定要执行加注过程。此外，所述装置(101)设置成，响应于此，促使采取一个或多个措施，所述一个或多个措施旨在减少针对所述加注过程的所述开始的由所述燃料电池(104)的关断过程引起的延迟持续时间。

Description

用于支持具有燃料电池的车辆的加注过程的方法和装置
技术领域
此处公开的技术涉及在加注过程中支持具有燃料电池系统或具有燃料电池的车辆的用户的方法和相应的装置。
背景技术
电动车辆可以包括具有燃料电池的燃料电池系统，该燃料电池被构造用于基于燃料、尤其是基于氢为车辆的电动驱动马达产生电能。车辆包括用于容纳燃料的容器、尤其是压力容器，其中，所述容器能够在加注过程的范围内在加注站处被填充燃料。
在加注过程之前，燃料电池系统、尤其是燃料电池通常被关断，以实现安全的加注过程。关断过程也可以称为关停。关断过程可能需要相对较长的时间段，尤其是在相对较低的环境温度(大约为冰点或低于冰点)下，这导致车辆用户必须等待相对较长的时间才能结束关断过程，然后才能开始加注过程。
发明内容
本文公开的技术的优选任务是减少或消除在先已知的解决方案的至少一个缺点或提出一种替代的解决方案。尤其是，本文公开的技术的优选任务是减少在具有燃料电池的车辆的加注过程开始之前的等待时间。
其他优选的任务可以由本文公开的技术的有益效果得出。所述任务通过独立专利权利要求的技术方案来解决。从属权利要求构成优选设计方案。
根据一方面，描述了一种用于支持具有燃料电池的车辆的加注过程的装置。燃料电池可以利用燃料运行，尤其是利用氢或H2运行。在加注过程的范围内，可以将燃料填充到车辆的燃料容器中，以提高燃料容器的液位。
在开始加注过程之前，要执行燃料电池的关断过程(例如出于安全原因)。该关断过程可能需要相对较长的时间，尤其是在相对较低的环境温度下(例如5℃或更低)，因为在这种情况下，要执行所谓的冬季关断过程和/或燃料电池的调整(Konditionierung)。
所述装置设置成，确定要执行加注过程。尤其是，所述装置可以设置成，确定在车辆当前的停止时(当车辆已经停止时)或在车辆的即将到来的下一个停止的情况下(当车辆仍在行驶时)要执行加注过程。此外，所述装置可以设置成，确定即将到来的时间点和/或在车辆行驶方向上即将到来的位置，在所述时间点和/或位置处要执行加注过程。
所述装置可以设置成，查明关于车辆的燃料容器的液位的液位信息(由液位信息例如得知，车辆在相对不久的将来必须进行加注，因为液位低于液位阈值)。替代地或补充地，所述装置可以设置成，查明关于车辆的所规划的行驶路线的导航信息(例如，由该导航信息得知，车辆正在前往加注站的路上)。替代地或补充地，所述装置可以设置成，查明车辆在过去的典型使用的使用信息(例如，由该使用信息得知，用户总是在特定的时间或在一周中的特定日期和/或在特定的位置处对车辆进行加注)。
替代地或补充地，所述装置可以设置成，查明关于车辆的环境的传感器数据。例如，传感器数据(尤其是摄像头的图像数据)可以显示车辆正在向加注站运动。替代地或补充地，所述装置可以设置成，查明关于车辆与用于加注过程的加注站的通信的通信数据。例如，可以查明在通信的范围内加注柱保留在加注站处。
所述装置可以设置成，基于液位信息、基于导航信息、基于使用信息、基于传感器数据和/或基于通信数据来确定(在车辆的下一次停止的范围内)要执行加注过程。由此，能以特别精确的方式预测即将到来的加注过程。
替代地或补充地，所述装置可以设置成，基于用户在所述车辆的用户界面处的输入(例如操作输入和/或语音输入)来确定(在车辆的下一次停止的范围内)要执行加注过程。例如，用户可以通过输入来传达要执行加注过程。所述输入可以直接由用户进行，或者响应于装置对用户的询问来进行(例如因为已由装置预测了加注过程)。通过让用户参与，能以特别精确的方式预测计划的加注过程。
所述装置还设置成，响应于此，确定(在已经发生或将发生的车辆的下一次停止的情况下)要执行加注过程，以促使采取一个或多个措施，所述一个或多个措施旨在减少针对所述加注过程的所述开始的由所述燃料电池的关断过程引起的延迟持续时间。延迟持续时间在此可以是(在燃料电池的关断过程结束之后)在车辆停止的时间点和针对加注过程的开始的可能最早的时间点之间的持续时间。
在车辆的(已经完成的或下一次)停止的范围内执行加注过程(并且车辆因此预计应该不会持久停放)这一事实的(如有可能及早的)识别，使得能够执行用于减少延迟持续时间的一个或多个措施，从而可以提高针对车辆用户的舒适度和/或从而可以减少由于执行(如有可能不必要的)关断过程而导致的燃料电池老化。
所述装置可以设置成，当已确定(在车辆的停止的范围内)要执行加注过程时，作为用于减少所述延迟持续时间的措施，禁止延长的冬季关断过程。替代地或补充地，所述装置可以设置成，当已确定(在车辆的停止的范围内)要执行加注过程时，作为用于减少所述延迟持续时间的措施，禁止燃料电池的调整(用于消除燃料电池中的水残留物)。燃料电池的调整可以设置用于调设或调节燃料电池的水平衡。在此，燃料电池可以(尤其是在相对冷的温度下)被除湿，以便在停放的状态下(尤其是在驻停时)保护燃料电池。燃料电池的调整因此可以包括燃料电池的干燥或除湿。
“调整”在上下文中解释为，其通常涉及水平衡的调节(例如，在低温下在停放的状态下(驻停)进行除湿以保护燃料电池)。
尤其是，所述装置可以设置成，查明关于燃料电池的(如有可能直接的)环境中的环境温度的温度信息。然后可以基于温度信息确定(尤其是当燃料电池在比允许的最大持续时间更长的时间上关断时)要执行燃料电池的冬季关断过程和/或调整(尤其是干燥)。在此，允许的最大持续时间与环境温度有关。通常，允许的最大持续时间随着环境温度的升高而提高。允许的最大持续时间可由所述装置查明。
所述装置例如可以设置成，当基于温度信息识别出环境温度小于或等于特定的温度阈值(例如5℃)时，则确定要执行燃料电池的冬季关断过程和/或调整(尤其是干燥或除湿)。
此外，所述装置可以设置成，尽管如此，如果已确定(在车辆停止的范围内)要执行加注过程(并且因此考虑到燃料电池在允许的最长持续时间内重新激活)，仍禁止冬季关断过程的执行和/或所述燃料电池的调整(尤其是干燥)。
通过禁止相对漫长的冬季关断过程和/或燃料电池的相对漫长的调整，可以显著减少直至加注过程的可能的开始的延迟持续时间。此外，可以减少燃料电池的老化。然后代替冬季关断过程，通常执行正常或标准关断过程(在该正常或标准关断过程中不进行或仅进行燃料电池的部分调整(尤其是干燥))。
所述装置可以设置成，在执行燃料电池的(标准)关断过程之后检查所述燃料电池是否最迟直至允许的最大持续时间已过被重新激活。此外，所述装置可以设置成，如果识别到所述燃料电池没有在允许的最大持续时间内被重新激活，则引发至少一部分冬季关断过程的执行和/或所述燃料电池的(如有可能完全的)调整。因此可以可靠地避免对燃料电池产生负面影响。
所述装置可以设置成，确定要在即将到来的时间点处和/或在沿车辆的行驶方向即将到来的位置处执行所述加注过程。因此可以提前预测(在加注过程的下一个停止处)要执行加注过程。
作为用于减少延迟持续时间的措施可以促使在时间上在即将到来的时间点之前已经开始所述燃料电池的关断过程和/或在到达即将到来的用于加注过程的位置之前已经开始所述燃料电池的关断过程。因此在车辆停止之前和/或在到达加注站之前已经可以开始关断过程(从而可以减少在车辆停止之后的关断过程的剩余持续时间)。燃料电池的关断过程的开始在此可以(直接)导致电能不再由燃料电池产生。
此外，所述装置可以设置成，作为用于减少延迟持续时间的措施促使所述车辆的电驱动马达从所述燃料电池的关断过程开始起(如有可能仅)利用来自所述车辆的电蓄能器(例如来自高压蓄存器)的电能来运行，以便使所述车辆运动直至用于所述加注过程的所述即将到来的位置。因此，车辆可以(如有可能仅仅)从电蓄能器出发运行，直至到达加注站。
通过及早地导入燃料电池的关断过程，可以可靠地减少(并且如有可能完全避免)直至加注过程的可能的开始的延迟持续时间。
所述装置可以设置成，查明用于执行所述燃料电池的关断过程所需的关断持续时间。关断持续时间在此可以与燃料电池的状态和/或燃料电池的环境中的环境温度有关。
关断过程可以在与所查明的关断持续时间有关的时间点和/或位置处开始(在到达用于加注过程的加注站之前)。针对燃料电池的关断过程的开始的时间点和/或位置在此可以如此根据所查明的关断持续时间来查明，使得关断过程在车辆为了加注过程而停止时时间精确地结束和/或在用户通常在车辆停止之后想要开始加注过程的时间点处时间精确地结束。由此，能以资源高效的方式将延迟持续时间减少到零。
所述装置可以设置成，查明关于在加注过程之后的行驶的持续时间和/或路程的信息。该信息可以例如基于导航信息和/或基于车辆的使用信息来查明。此外，所述装置可以设置成，根据所查明的信息在加注过程之后执行或禁止所述燃料电池的重新激活。尤其是，在加注过程之后的相对短的行驶行程时可以禁止燃料电池的重新激活。由此，可以减少由于关断过程的执行而引起的燃料电池的老化。
根据另一方面，描述了一种(道路)机动车(尤其是轿车或载货车或公共汽车)，其包括本文件中描述的装置。
根据另一方面，描述了一种用于支持具有燃料电池的车辆的加注过程的方法，其中，在加注过程开始之前要执行燃料电池的关断过程。例如，关断过程可能需要介于10秒至60秒之间的关断持续时间。关断持续时间在此可以与燃料电池的状态和/或环境温度有关。
所述方法包括：(在车辆的当前的或下一次停止的范围内)确定要执行加注过程。此外，所述方法包括：响应于此，促使采取一个或多个措施，所述一个或多个措施旨在减少针对所述加注过程的所述开始的由所述燃料电池的关断过程引起的延迟持续时间。在此可以选择性地(如有可能仅)对于已识别到在车辆停止时要执行加注过程的情况促使采取所述一个或多个措施。如果已识别到车辆的停止在没有加注过程的情况下执行或要在没有加注过程的情况下执行，则可以如有可能不执行所述一个或多个措施。
根据另一方面，描述了一种软件(SW)程序。软件程序可以设置成，在处理器上执行，并且以便由此实施在本文件中描述的方法。
根据另一方面，描述了一种存储介质。存储介质可以包括SW程序，所述SW程序设置成，在处理器上执行并且以便由此实施在本文件中描述的方法。
要注意的是，本文中描述的方法、装置和系统不仅可以单独使用，而且可以与本文中描述的其他方法、装置和系统结合使用。此外，本文中描述的方法、装置和系统的任何方面都能以多种方式相互组合。尤其是，权利要求的特征能以许多不同的方式相互组合。
附图说明
下面借助实施例更详细地描述本发明。附图中：
图1a示出车辆的示例性部件；
图1b示出用于执行加注过程的示例性系统；以及
图2示出用于执行具有燃料电池的车辆的加注过程的示例性方法的流程图。
具体实施方式
如开头所阐述的，本文件涉及提高用于给车辆的燃料电池系统的燃料容器加注的加注过程的舒适性。在此上下文中，图1a示出示例性的车辆100。车辆100包括燃料容器103，尤其是压力容器，用于容纳燃料、尤其是氢气。容器103可以通过耦联元件102进行加注，该耦联元件构造成，与加注站120的加注软管121上的互补的耦联元件122联接，以用于加注过程(见图1b)。
车辆100的燃料电池104可以利用来自容器103的燃料运行，以产生电能，该电能可以存储在车辆100的电蓄能器106中和/或车辆100的电驱动马达107可以利用该电能运行。
在可以执行容器103的加注过程之前，燃料电池104通常必须首先关闭或关断。为此，可以执行关断过程。关断过程可以设计成将燃料电池104置于关断的状态，在该关断的状态中燃料电池104尽可能好地受到保护免受由于环境影响产生的负面影响。
关断过程可以与燃料电池104或车辆100的当前的环境条件有关。尤其是，在相对低的环境温度下(尤其是在冰点或在低于冰点时)，关断过程可以包括燃料电池104的阳极的干燥，以从燃料电池104中去除水(这可能由于冻结而对燃料电池104造成损伤)。因此，关断过程的持续时间可能相对较长(例如30秒或更长)，尤其是在相对较低的环境温度的情况下相对较长。
燃料电池104的关断过程可以通过一个或多个致动器105(例如通过通风器)来实现。车辆100的控制单元101可以设置为运行所述一个或多个致动器105，以执行关断过程。此外，控制单元101可以设置为识别关断过程已经结束。响应于此，可以释放用于燃料容器103的加注的加注过程。
燃料电池104的关断过程的执行因此——尤其是在相对较低的环境温度下——可导致车辆100的用户在将车辆100停放或停止在加注站102处之后必须等待相对较长的时间，然后才能开始容器103的加注过程。这对于车辆100的用户来说通常是不舒服的。
控制单元101可以设置成在到达加注站120之前或在到达加注站120时确定要执行加注过程。例如，基于容器103的当前的液位、基于车辆100在车辆的导航设备108中的所规划的行驶路线、基于车辆100的历史使用数据、基于车辆到基础设施通信(例如在车辆100和加注站120之间的车辆到基础设施通信)、基于车辆100的一个或多个环境传感器(尤其是摄像头)的传感器数据的评价，可以预测或确定要执行加注过程。尤其是，可以预测在特定的即将到来的时间段内(例如，10分钟或更短)执行车辆100的加注过程。
替代地或补充地，可以使得车辆100的用户能够经由车辆100的用户界面109指示要执行加注过程。为此，可以在用户界面109的操作元件上进行操作输入和/或可以进行用户的语音输入。
替代地或补充地，经由车辆100的用户界面109可询问(例如，响应于上述对即将到来的加注过程的预测)是否要确实执行加注过程。然后可以使得用户能够经由用户界面109(例如通过操作输入和/或通过语音输入)指示是否要执行加注过程。
控制单元101因此可以设置成，确定(在特定的即将到来的时间段内)要执行车辆100的加注过程。然后可以促使采取一个或多个措施，以减少(或可能消除)在车辆100在加注站120处的停放与加注过程的可能的开始之间的延迟持续时间。
示例性的措施在此是：独立于环境温度和/或也在相对低的环境温度下利用针对相对高的环境温度的(标准)关断过程来关断燃料电池104。尤其是，即使在冬季也可以只执行正常或标准的关断过程(而不是相对耗时的冬季关断过程或冬季停机)。在此可以假设，在容器103被加注之后，直接重新启动或重新激活燃料电池104，从而不考虑冷却燃料电池104(并因此可由于燃料电池104中的剩余的水而受损)。
控制单元101可以设置为检查是否确实执行加注过程和/或燃料电池104是否在特定的、允许的最大停放时间段内再次被激活。如果识别出燃料电池104不在特定的停放时间内重新激活，则可以补上冬季关断过程，以避免对燃料电池104产生负面影响。
替代地或补充地，作为一种措施可以促使：燃料电池104的关断过程在到达加注站120之前在驶往途中(在一定的空间间距(例如100米)和/或时间间隔(例如30-60秒)下)已经开始。车辆100则可以(如有可能仅仅)借助来自电蓄能器106的电能运行经过直至加注站120的剩余路线。由此，可以引起：在用户想要开始加注过程之前结束了关断过程。
控制单元101可以设置成，确定车辆100在加注过程之后直至车辆100再次停放所行驶的距离。例如，可以确定车辆100在加注过程之后正在向着用户的居住地行驶。
如果识别到在加注过程之后仅覆盖相对较短的距离，该距离可以仅利用来自电蓄能器106的电能覆盖，则可以防止燃料电池104的重新启动。由此，可以避免关断过程的重新执行、与此相关联的能量消耗和与此相关联的燃料电池104的老化。
图2示出用于支持具有燃料电池104的车辆100的加注过程的示例性(如有可能计算机实现的)方法200的流程图。在具有燃料电池104的车辆100中，通常需要在加注过程开始之前执行燃料电池104的关断过程。关断过程在此——尤其是在冬季或相对较低的温度下——可能需要相对较长的持续时间(以引起燃料电池的干燥)。
方法200包括确定201要执行加注过程。为此，例如可以考虑和/或评价车辆100的导航系统108的数据和/或关于车辆100的燃料容器103的液位的数据和/或车辆100的用户界面109处的用户输入。尤其是可以在方法200的范围内确定车辆100在已经发生的停止的情况下或在下一个停止的情况下执行加注过程。
此外，方法200包括：响应于此，促使202采取一个或多个措施，所述一个或多个措施旨在减少由燃料电池104的关断过程的执行引起的针对加注过程开始的延迟持续时间。换言之，所述一个或多个措施可以有助于在车辆停止之后能尽快开始加注过程，从而对于结束燃料电池的关断过程，用户不必进行等待，或者仅必须等待减少的时间。
为了减少在车辆停止与可能的加注过程开始之间的延迟持续时间，作为措施可以引发：在车辆行驶期间在到达加注站之前已经开始关断过程以用于加注过程。替代地或补充地，可以执行正常或标准关断过程而不是冬季关断过程(其中，标准关断过程通常比冬季关断过程在时间上更短)，即使由于车辆周围环境中的温度条件而需要执行冬季停止过程。
通过本文件中描述的方法200，可以加速具有燃料电池104的车辆100的加注准备。此外，可以减少燃料电池104的冬季关断过程的数量、燃料电池104的与此相关联的负载或老化以及与此相关联的能量消耗。因此可以提高燃料电池104的使用寿命。
在关断过程的范围内，水可能会从燃料电池104的排气系统中冲出，这可能导致水在加气站120的地面上积聚，并在冬天如有可能可形成冰(尤其是如果多个车辆100在同一加注站120处被依次加注)。通过在到达加注站120之前提前实施关断过程可以避免或至少减少这种水积聚。
本发明不限于所示的实施例。尤其是，要注意的是，说明书和附图仅应阐明所提出的方法、装置和系统的原理。

Claims (11)

1.一种用于支持具有燃料电池(104)的车辆(100)的加注过程的装置(101)；其中，在加注过程开始之前要执行燃料电池(104)的关断过程；其中，所述装置(101)设置成，
-确定要执行加注过程；以及
-响应于此，促使采取一个或多个措施，所述一个或多个措施旨在减少针对所述加注过程的所述开始的由所述燃料电池(104)的关断过程引起的延迟持续时间。
2.根据权利要求1所述的装置(101)，其中，所述装置(101)设置成
-当已确定要执行加注过程时，作为用于减少所述延迟持续时间的措施，禁止延长的冬季关断过程；和/或
-当已确定要执行加注过程时，作为用于减少所述延迟持续时间的措施，禁止燃料电池(104)的调整。
3.根据权利要求2所述的装置(101)，其中，所述装置(101)设置成，在所述燃料电池(104)的关断过程执行之后，
-检查所述燃料电池(104)是否最迟直至允许的最大持续时间已过被重新激活；以及
-如果识别到所述燃料电池(104)没有在允许的最大持续时间内被重新激活，则引发至少一部分冬季关断过程的执行和/或所述燃料电池(104)的调整。
4.根据权利要求2至3中任一项所述的装置(101)，其中，所述装置(101)设置成，
-查明关于所述燃料电池(104)的环境中的环境温度的温度信息；
-基于所述温度信息确定：如果所述燃料电池(104)在比允许的最大持续时间更长的时间上被关断，则要执行所述燃料电池(104)的冬季关断过程和/或所述燃料电池的调整；以及
-尽管如此，如果已确定要执行加注过程，仍禁止冬季关断过程的执行和/或所述燃料电池(104)的调整。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(101)，其中，所述装置(101)设置成，
-确定要在即将到来的时间点处和/或在沿车辆(100)的行驶方向即将到来的位置处执行加注过程；以及
-作为用于减少延迟持续时间的措施促使在时间上在即将到来的时间点之前已经开始所述燃料电池(104)的关断过程和/或在到达即将到来的位置之前已经开始所述燃料电池的关断过程。
6.根据权利要求5所述的装置(101)，其中，所述装置(101)设置成，作为用于减少延迟持续时间的措施促使所述车辆(100)的电驱动马达(107)从所述燃料电池(104)的关断过程开始起利用来自所述车辆(100)的电蓄能器(106)的电能来运行，以便使所述车辆(100)运动直至用于所述加注过程的所述即将到来的位置。
7.根据权利要求5至6中任一项所述的装置(101)，其中，所述装置(101)设置成，
-查明用于执行所述燃料电池(104)的关断过程所需的关断持续时间；以及
-在与所查明的关断持续时间有关的时间点和/或位置处开始所述关断过程。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置(101)，其中，所述装置(101)设置成，
-查明关于所述车辆(100)的燃料容器(103)的液位的液位信息；和/或
-查明关于所述车辆(100)的所规划的行驶路线的导航信息；和/或
-查明关于所述车辆(100)在过去的典型使用的使用信息；和/或
-查明关于所述车辆(100)的环境的传感器数据；和/或
-查明关于所述车辆(100)与用于加注过程的加注站(120)的通信的通信数据；以及
-基于所述液位信息、所述导航信息、所述使用信息、所述传感器数据和/或所述通信数据来确定要执行加注过程。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置(101)，其中，所述装置(101)设置成，基于用户在所述车辆(100)的用户界面(109)处的输入来确定要执行加注过程。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置(101)，其中，所述装置(101)设置成，
-查明关于在加注过程之后的行驶的持续时间和/或路程的信息；以及
-根据所查明的信息在加注过程之后执行或禁止所述燃料电池(104)的重新激活。
11.一种用于支持具有燃料电池(104)的车辆(100)的加注过程的方法(200)；其中，在加注过程开始之前要执行燃料电池(104)的关断过程；其中，所述方法(200)包括：
-确定(201)要执行加注过程；以及
-响应于此，促使(202)采取一个或多个措施，所述一个或多个措施旨在减少针对所述加注过程的所述开始的由所述燃料电池(104)的关断过程引起的延迟持续时间。
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