DE102011106815A1 - Method for operating multiple control units for e.g. bypass valve of fuel cell arrangement for motor car, involves controlling component of fuel cell arrangement based on determined control command - Google Patents

Method for operating multiple control units for e.g. bypass valve of fuel cell arrangement for motor car, involves controlling component of fuel cell arrangement based on determined control command Download PDF

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Avi Anthony Cornelio
Steffen Dehn
Christian Dülk
M. E. Sharath Srinivas
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Abstract

The method involves determining a state variable of a control unit (12) connected to a control device (14), and determining a deviation in the state variable from a predetermined desired value. An optimized state variable is determined for the control unit based on the determined deviation and the state variables of the control unit. The optimized state variable is assigned to the control unit. A control command is determined for the control unit based on the optimized state variable. A component (16) of a fuel cell arrangement (10) is controlled based on the determined command.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Mehrzahl von Steuereinheiten, die mit einer Steuereinrichtung verbunden sind und die jeweils zumindest einer Komponente einer Brennstoffzellenanordnung zugeordnet sind. Über dies betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Mehrzahl solcher SteuereinheitenThe present invention relates to a method for operating a plurality of control units, which are connected to a control device and which are each associated with at least one component of a fuel cell assembly. About this, the present invention relates to a motor vehicle having a plurality of such control units

Um Brennstoffzellen für Kraftfahrzeuge besonders effektiv zu betreiben und den Treibstoffverbrauch zu reduzieren, werden verschiedene Steuerarchitekturen verwendet. Bei zentralisierten Steuerarchitekturen liefert ein Optimierungsproblem Eingangswerte für die Steuerung für die Brennstoffzellenanordnung, um eine globale Zielvorgabe für das mit der Brennstoffzelle betriebene Fahrzeug zu erreichen. Bei einer zentralisierten Steuerung werden die optimalen Steuerbefehle dadurch ermittelt, dass eine Kostenfunktion minimiert wird, die eine übergeordnete Zielsetzung für das gesamte System berücksichtigt. Das Optimierungsproblem ist daher sehr umfangreich und aufwendig und verursacht daher einen hohen Rechenaufwand und Kosten. Zudem kann nicht sichergestellt werden, dass durch diese Lösungen alle globale Vorgaben gelöst werden.In order to operate fuel cells for motor vehicles particularly effectively and to reduce fuel consumption, various control architectures are used. In centralized control architectures, an optimization problem provides inputs to the fuel cell array controller to achieve a global target for the fuel cell powered vehicle. In a centralized controller, the optimal control commands are determined by minimizing a cost function that takes into account an overall objective for the entire system. The optimization problem is therefore very extensive and expensive and therefore causes a high computational effort and costs. In addition, it can not be guaranteed that these solutions solve all global requirements.

Auch dezentralisierte Steuerstrukturen für eine Brennstoffzellenanordnung führen oft nur zu suboptimalen Ergebnissen, da die Eingangsgrößen der einzelnen Steuereinheiten nicht miteinander interagieren. Wenn diese Subsysteme der einzelnen Steuereinrichtungen miteinander verbunden sind, müssen oft entsprechende Übertragungsfunktionen berücksichtigt werden, die eine Beeinträchtigung der einzelnen Steuerbefehle untereinander verhindert. Jedes dieser Systeme, das aus einer Steuereinheit und der entsprechenden Komponente einer Brennstoffzellenanordnung besteht, ist im Hinblick auf die komplette Steuerarchitektur eigenständig und die Steuersignale können sich gegenseitig beeinflussen. Hierbei wird nur eine suboptimale Lösung für die Ansteuerung der jeweiligen Steuereinheiten erreicht. Zudem findet kein Informationsaustausch zwischen den einzelnen Steuereinheiten der Gesamtanordnung statt. Daher können globale Vorgaben, wie z. B. die maximale Geschwindigkeit, das Drehmoment oder dergleichen nicht erreicht werden. Zudem können die zeitlichen Vorgaben für die Steuerbefehle oft nicht ausreichend erfüllt werden.Even decentralized control structures for a fuel cell arrangement often lead only to sub-optimal results, since the inputs of the individual control units do not interact with each other. When these subsystems of the individual control devices are connected to one another, it is often necessary to take into account corresponding transfer functions which prevent an impairment of the individual control commands among one another. Each of these systems, which consists of a control unit and the corresponding component of a fuel cell assembly, is self-contained with respect to the complete control architecture and the control signals can influence each other. Here, only a sub-optimal solution for the control of the respective control units is achieved. In addition, there is no exchange of information between the individual control units of the overall arrangement. Therefore, global requirements, such. As the maximum speed, torque or the like can not be achieved. In addition, the timing of the control commands often can not be sufficiently met.

Die US 2009/0309416 A1 beschreibt ein System zum Steuern des jeweiligen Leistungsbedarfs von elektrischen Verbrauchern, die mit der Steuereinrichtung elektrisch verbunden sind. Diese Steuereinrichtung kann insbesondere für Hybridfahrzeuge verwendet werden. Hierbei wird zunächst der Energiebedarf der einzelnen Verbraucher bestimmt und der Fluss des elektrischen Stroms an die jeweiligen Verbraucher durch die Steuereinrichtung gesteuert.The US 2009/0309416 A1 describes a system for controlling the respective power requirements of electrical consumers that are electrically connected to the controller. This control device can be used in particular for hybrid vehicles. In this case, first of all the energy requirement of the individual consumers is determined and the flow of the electrical current to the respective consumers is controlled by the control device.

Die US 200810166604 A1 beschreibt eine Anordnung mit einer Steuereinrichtung für Brennstoffzellen, die mit einer Mehrzahl von Brennstoffzellen verbunden ist. Ein entsprechender Datenserver empfängt die Betriebsdaten der einzelnen Brennstoffzellen. Diese Daten werden von dem Datenserver an einen weiteren Server übermittelt, der die Betriebsdaten der einzelnen Brennstoffzellen modelliert und entsprechend dieser Daten den Betrieb der Brennstoffzellenanordnung in Echtzeit steuert.The US 200810166604 A1 describes an arrangement with a control device for fuel cells, which is connected to a plurality of fuel cells. A corresponding data server receives the operating data of the individual fuel cells. These data are transmitted from the data server to a further server, which models the operating data of the individual fuel cells and, according to this data, controls the operation of the fuel cell arrangement in real time.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Kraftfahrzeuge mit Brennstoffzellen besonders effektiv zu betreiben.The object of the present invention is to operate motor vehicles with fuel cells particularly effective.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Mehrzahl von Steuereinheiten, die mit einer Steuereinrichtung verbunden sind und die jeweils zumindest einer Komponente einer Brennstoffzellenanordnung zugeordnet sind, durch Bestimmen einer Zustandsgröße für eine der Steuereinheiten mit der Steuereinrichtung, Bestimmen einer Abweichung von einem vorgegebenen Sollwert für die Zustandsgröße, Bestimmen einer optimierten Zustandsgröße für die Steuereinheit, Zuweisen der optimierten Zustandsgröße durch die Steuereinrichtung an die Steuereinheit, Ermitteln eines Steuerbefehls mit der Steuereinheit auf Basis der optimierten Zustandsgröße, und Steuern der entsprechenden Komponenten in Abhängigkeit von dem ermittelten Steuerbefehl, wobei die optimierte Zustandsgröße in Abhängigkeit von der Abweichung und von den Zustandsgrößen der anderen Steuereinheiten bestimmt wird.According to the invention, this object is achieved by a method for operating a plurality of control units, which are connected to a control device and which are each assigned to at least one component of a fuel cell arrangement, by determining a state variable for one of the control units with the control device, determining a deviation from a predetermined one Setpoint for the state variable, determining an optimized state variable for the control unit, assigning the optimized state variable by the control device to the control unit, determining a control command with the control unit based on the optimized state variable, and controlling the corresponding components in dependence on the determined control command, the optimized state variable as a function of the deviation and of the state variables of the other control units is determined.

Hierbei sendet und empfängt jede Steuereinheit eine Information über die von der Steuereinrichtung berechnete Zustandsgröße. Durch die zentrale Steuereinrichtung kann die Wichtigkeit dieser Information in Abhängigkeit von den jeweils anderen Steuereinheiten bestimmt und daraus eine optimierte Zustandsgröße bestimmt werden. Diese optimierte Zustandsgröße wird an die jeweilige Steuereinrichtung übermittelt. Auf diese Weise kann eine schnelle Antwortzeit der jeweiligen Steuereinheiten erreicht werden. Zudem kann eine bessere Dynamik der Brennstoffzellenanordnung, insbesondere im Hinblick auf die Effizienz und den Treibstoffverbrauch, ermöglicht werden.Here, each control unit transmits and receives information about the state quantity calculated by the control device. By the central control device, the importance of this information can be determined in dependence on the respective other control units and from this an optimized state variable can be determined. This optimized state variable is transmitted to the respective control device. In this way, a fast response time of the respective control units can be achieved. In addition, a better dynamics of the fuel cell assembly, in particular with regard to the efficiency and the fuel consumption, are made possible.

Bevorzugt wird die Zustandsgröße für die Steuereinheit in Abhängigkeit von einer in einer zeitlichen Reihenfolge zuvor bestimmten Zustandsgröße und von Anfangsbedingungen der Steuereinheit bestimmt. Das Bestimmen der jeweiligen optimierten Zustandsgröße kann somit auf Basis einer zuvor bestimmten Zustandsgröße bestimmt werden, wobei die einzelnen Steuereinheiten beispielsweise als PID-Regler ausgelegt sein können. Ebenso ist es denkbar, dass diese Regler durch entsprechend optimierte Steuereinheiten ersetzt werden, wodurch die Steuereinheiten Bauraum sparend ausgelegt werden können und zudem der Rechenaufwand deutlich reduziert werden kann.The state variable for the control unit is preferably determined as a function of a state variable previously determined in a time sequence and of initial conditions of the control unit. The determination of the respective optimized state variable can thus be determined on the basis of a previously determined state variable, wherein the individual control units can be designed, for example, as a PID controller. It is also conceivable that these controllers are replaced by appropriately optimized control units, whereby the control units space can be designed to save and also the computational effort can be significantly reduced.

In einer weiteren Ausführungsform wird die optimierte Zustandsgröße in Abhängigkeit von einem Treibstoffverbrauch der Brennstoffzellenanordnung bestimmt. Als globales Optimierungskriterium kann der Treibstoffverbrauch der Brennstoffzellenanordnung vorgegeben werden. Zudem kann ermöglicht werden, dass die jeweiligen Sollwerte der einzelnen Steuereinheiten erreicht werden. Auf diese Weise kann die Anordnung der Mehrzahl von Steuereinheiten immer in einem vorgegebenen Bereich betrieben werden. Durch die Strategie der Steuerung kann ebenso die Lebensdauer des Gesamtsystems erhöht werden, indem zusätzlich als globales Ziel die Strategien beeinflusst werden, welche sich jeweils auf die Lebensdauer auswirken.In a further embodiment, the optimized state variable is determined as a function of a fuel consumption of the fuel cell assembly. As a global optimization criterion of the fuel consumption of the fuel cell assembly can be specified. In addition, it can be made possible to reach the respective nominal values of the individual control units. In this way, the arrangement of the plurality of control units can always be operated within a predetermined range. The control strategy can also increase the lifecycle of the overall system by additionally influencing as a global goal the strategies that affect lifecycle.

Überdies wird erfindungsgemäß bereitgestellt ein Kraftfahrzeug mit einer Mehrzahl von Steuereinheiten, die mit einer Steuereinrichtung verbunden sind und die jeweils zumindest einer Komponente einer Brennstoffzellenanordnung zugeordnet sind, wobei mit der Steuereinrichtung eine Zustandsgröße eine der Steuereinheiten und eine Abweichung von einem vorgegebenen Sollwert für die Zustandsgrößen bestimmbar, eine optimierte Zustandsgröße für die Steuereinheit bestimmbar und durch die Steuereinrichtung an die Steuereinheit zuweisbar ist, und ein Steuerbefehl mit der Steuereinheit auf Basis der optimierten Zustandsgröße bestimmbar und die entsprechenden Komponenten in Abhängigkeit von dem ermittelten Steuerbefehl steuerbar ist, wobei die optimierte Zustandsgröße in Abhängigkeit von der Abweichung und von den Zustandsgrößen der anderen Steuereinheiten bestimmbar ist.Moreover, the invention provides a motor vehicle with a plurality of control units, which are connected to a control device and which are each assigned to at least one component of a fuel cell arrangement, wherein the control device determines a state variable of one of the control units and a deviation from a predefined setpoint value for the state variables, an optimized state variable for the control unit can be determined and assigned to the control unit by the control device, and a control command can be determined with the control unit on the basis of the optimized state variable and the corresponding components can be controlled in dependence on the determined control command, wherein the optimized state variable is dependent on the Deviation and from the state variables of the other control units can be determined.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, diese zeigen in:The present invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:

1 eine schematische Darstellung einer Anordnung einer Mehrzahl von Steuereinheiten, die mit einer Steuereinrichtung verbunden sind und die jeweils zumindest einer Komponente einer Brennstoffzellenanordnung zugeordnet sind, 1 1 a schematic representation of an arrangement of a plurality of control units, which are connected to a control device and which are each assigned to at least one component of a fuel cell arrangement,

2a einen Graph, in dem der zeitliche Verlauf der Leistung einer Brennstoffzellenanordnung dargestellt ist, und 2a a graph showing the time course of the performance of a fuel cell assembly, and

2b einen Graph, in dem der zeitliche Verlauf des Wasserstoffverbrauchs dargestellt ist. 2 B a graph in which the time course of hydrogen consumption is shown.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung 10 einer Mehrzahl von Steuereinheiten 12, die mit einer Steuereinrichtung 14 verbunden sind. Jede Steuereinheit 12 ist jeweils zumindest mit einer Komponente 16 einer Brennstoffzellenanordnung zugeordnet. Die Anordnung 10 kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein, welches mit einer Brennstoffzelle betrieben wird. 1 shows a schematic representation of an arrangement 10 a plurality of control units 12 that with a control device 14 are connected. Every control unit 12 is in each case at least one component 16 associated with a fuel cell assembly. The order 10 can be arranged for example in a motor vehicle, which is operated with a fuel cell.

Mit der Steuereinrichtung 14 wird für jede der Steuereinheiten 12 eine Zustandsgröße bestimmt. Zu diesem Zweck ist eine bidirektionale Datenleitung 18 vorgesehen, welche in 1 schematisch durch entsprechende Pfeile dargestellt ist. Auf diese Weise kann ein bidirektionaler Datenaustausch zwischen den einzelnen Steuereinheiten 12 und der Steuereinrichtung 14 ermöglicht werden. Die Steuereinrichtung 14 bestimmt eine Abweichung von einem vorgegebenen Sollwert für die Zustandsgröße der jeweiligen Steuereinheit 12. In Abhängigkeit dieser Abweichung und in Abhängigkeit von den Zustandsgrößen der anderen Steuereinheiten 12 wird eine optimierte Zustandsgröße bestimmt. Die Zustandsgröße für die jeweilige Steuereinheit 12 kann ebenso in Abhängigkeit von einer in einer zeitlichen Reihenfolge zuvor bestimmten Zustandsgröße und von Anfangsbedingungen der Steuereinheit 12 bestimmt werden. Die optimierte Zustandsgröße wird mittels der Steuereinrichtung 14 an die jeweiligen Steuereinheiten 12 zugewiesen. Die Steuereinheiten 12 ermitteln einen Steuerbefehl auf Basis der optimierten Zustandsgröße und steuern die entsprechenden Komponenten 16 der Brennstoffzellenanordnung in Abhängigkeit von dem ermittelten Steuerbefehl.With the control device 14 is for each of the control units 12 a state variable determined. For this purpose, a bidirectional data line 18 provided, which in 1 is shown schematically by corresponding arrows. In this way, a bidirectional data exchange between the individual control units 12 and the controller 14 be enabled. The control device 14 determines a deviation from a predetermined setpoint value for the state variable of the respective control unit 12 , Depending on this deviation and depending on the state variables of the other control units 12 an optimized state variable is determined. The state variable for the respective control unit 12 may also depend on a state quantity previously determined in a temporal order and on initial conditions of the control unit 12 be determined. The optimized state variable is determined by means of the control device 14 to the respective tax units 12 assigned. The control units 12 determine a control command based on the optimized state variable and control the corresponding components 16 the fuel cell assembly in response to the determined control command.

Um den Steuerbefehl der jeweiligen Steuereinheit 12 auf die jeweilige Komponente 16 zu übertragen, sind entsprechende Datenleitungen 20 vorgesehen. Ebenso sind entsprechende Datenleitungen 22 vorgesehen, mit denen eine entsprechende Rückmeldung, beispielsweise über den Betriebszustand der einzelnen Komponenten 16, an die Steuereinheit 12 übertragen werden kann. Um eine Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten 16 der Brennstoffzellenanordnung zu ermöglichen, sind zusätzliche Datenleitungen 24 und 26 vorgesehen, welche jeweils zwischen benachbarten Komponenten 16 der Brennstoffzellenanordnung angeordnet sind. Ebenso ist eine weitere Datenleitung 28 vorgesehen, welche beispielsweise als Datenbus ausgebildet sein kann, mit der alle Komponenten 16 miteinander verbunden sind.To the control command of the respective control unit 12 to the respective component 16 to transfer, are appropriate data lines 20 intended. Likewise, corresponding data lines 22 provided with which a corresponding feedback, for example on the operating status of the individual components 16 , to the control unit 12 can be transferred. To communicate between the individual components 16 allow the fuel cell assembly, are additional data lines 24 and 26 provided, each between adjacent components 16 the fuel cell assembly are arranged. Likewise, another data line 28 provided, which may be formed for example as a data bus, with all components 16 connected to each other.

Zur Bestimmung der optimalen Zustandsgröße für die jeweiligen Steuereinheiten 12 kann der Steuereinrichtung 14 ein globales Optimierungsziel vorgegeben werden. Dies ist in 1 exemplarisch durch den Block 30 dargestellt, der jeweils mit den Datenleitungen 32 und 34 mit der Steuereinrichtung 14 verbunden ist, durch die eine bidirektionale Datenleitung geschaffen wird. Als globales Optimierungsziel kann beispielsweise der Treibstoffverbrauch oder die Lebensdauer der Brennstoffzellenanordnung vorgegeben werden.To determine the optimal state quantity for the respective control units 12 can the controller 14 a global optimization goal can be specified. This is in 1 exemplified by the block 30 shown, each with the data lines 32 and 34 with the control device 14 connected by the one bidirectional Data line is created. As a global optimization goal, for example, the fuel consumption or the lifetime of the fuel cell assembly can be specified.

Die einzelnen Steuereinheiten 12 können beispielsweise den Massenstrom, die Feuchtigkeit, die Temperatur, den Druck oder dergleichen in der Brennstoffzellenanordnung steuern. Zur Steuerung des Massenstroms mit der Steuereinheit 12 kann ein entsprechendes Steuersignal an die jeweilige Komponente 16 abgegeben werden. Hierbei kann beispielsweise die Turbinengeometrie eingestellt werden. Zur Steuerung der Feuchtigkeit durch die entsprechende Steuereinheit 12 kann die entsprechende Komponente 16, beispielsweise ein entsprechendes Bypass-Ventil, angesteuert werden. Zur Steuerung der Temperatur kann durch eine Steuereinheit 12 die entsprechende Komponente 16 angesteuert werden, welche den entsprechenden Katalysator oder einen Brenner der Brennstoffzellenanordnung betrifft. Ebenso kann der Druck durch eine Steuereinheit in einer entsprechenden Anordnung von Brennstoffzellen gesteuert werden.The individual control units 12 For example, the mass flow, humidity, temperature, pressure, or the like in the fuel cell assembly may be controlled. For controlling the mass flow with the control unit 12 may be a corresponding control signal to the respective component 16 be delivered. In this case, for example, the turbine geometry can be adjusted. To control the humidity through the appropriate control unit 12 can be the appropriate component 16 , For example, a corresponding bypass valve, are controlled. To control the temperature can be controlled by a control unit 12 the corresponding component 16 be driven, which relates to the corresponding catalyst or a burner of the fuel cell assembly. Likewise, the pressure can be controlled by a control unit in a corresponding arrangement of fuel cells.

2a zeigt den zeitlichen Verlauf der Leistung der Brennstoffzellenanordnung in Abhängigkeit von der Zeit t. 2b zeigt den Verlauf des Wasserstoffverbrauchs in Abhängigkeit von der Zeit t. Die Linie 36 in 2a zeigt dabei den zu erwartenden Verlauf der Leistung einer Brennstoffzellenanordnung, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird. Im Vergleich dazu zeigt die gestrichelte Linie 38 den Verlauf der Leistung, wie er mit herkömmlichen Systemen erreicht werden kann. Hierbei ist zu erkennen, dass der Verlauf der Leistung bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens einen deutlich glatteren Verlauf zeigt und zudem kein überschwingendes Verhalten aufweist. 2a shows the time course of the performance of the fuel cell assembly as a function of time t. 2 B shows the course of hydrogen consumption as a function of time t. The line 36 in 2a shows the expected course of performance of a fuel cell assembly, which is operated by the method according to the invention. In comparison, the dashed line shows 38 the course of performance, as it can be achieved with conventional systems. It can be seen that the course of the performance when using the method according to the invention shows a much smoother course and also has no overshooting behavior.

2b zeigt anhand der Linie 40 den zeitlichen Verlauf des Wasserstoffverbrauchs einer Brennstoffzellenanordnung, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird. Im Vergleich dazu zeigt die gestrichelte Linie 42 den zeitlichen Verlauf des Wasserstoffverbrauchs, wie er mit herkömmlichen Systemen erreicht werden kann. Hierbei ist deutlich zu erkennen, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren der Wasserstoffverbrauch deutlich reduziert werden kann. Somit kann der Wasserstoffverbrauch beispielsweise um 3% gesenkt werden. 2 B shows by the line 40 the time course of the hydrogen consumption of a fuel cell assembly, which is operated by the method according to the invention. In comparison, the dashed line shows 42 the time course of hydrogen consumption, as can be achieved with conventional systems. It can be clearly seen that hydrogen consumption can be significantly reduced by the process according to the invention. Thus, for example, the hydrogen consumption can be reduced by 3%.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Anordnungarrangement
1212
Steuereinheitcontrol unit
1414
Steuereinrichtungcontrol device
1616
Komponentecomponent
1818
Datenleitungdata line
2020
Datenleitungdata line
2222
Datenleitungdata line
2424
Datenleitungdata line
2626
Datenleitungdata line
2828
Datenleitungdata line
3030
Blockblock
3232
Datenleitungdata line
3434
Datenleitungdata line
3636
Linieline
3838
Linieline
4040
Linieline
4242
Linieline
tt
ZeitTime

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2009/0309416 A1 [0004] US 2009/0309416 A1 [0004]
  • US 200810166604 A1 [0005] US 200810166604 A1 [0005]

Claims (4)

Verfahren zum Betreiben einer Mehrzahl von Steuereinheiten (12), die mit einer Steuereinrichtung (14) verbunden sind und die jeweils zumindest einer Komponente (16) einer Brennstoffzellenanordnung zugeordnet sind, durch – Bestimmen einer Zustandsgröße für eine der Steuereinheiten (12) mit der Steuereinrichtung (14), – Bestimmen einer Abweichung von einem vorgegebenen Sollwert für die Zustandsgröße, – Bestimmen einer optimierten Zustandsgröße für die Steuereinheit (12), – Zuweisen der optimierten Zustandsgröße durch die Steuereinrichtung (14) an die Steuereinheit (12), – Ermitteln eines Steuerbefehls mit der Steuereinheit (12) auf Basis der optimierten Zustandsgröße, und – Steuern der entsprechenden Komponente (16) in Abhängigkeit von dem ermittelten Steuerbefehl, dadurch gekennzeichnet, dass – die optimierte Zustandsgröße in Abhängigkeit von der Abweichung und von den Zustandsgrößen der anderen Steuereinheiten (12) bestimmt wird.Method for operating a plurality of control units ( 12 ) connected to a control device ( 14 ) and each of at least one component ( 16 ) are assigned to a fuel cell arrangement by - determining a state variable for one of the control units ( 12 ) with the control device ( 14 ), - determining a deviation from a predetermined setpoint for the state variable, - determining an optimized state variable for the control unit ( 12 ), - assigning the optimized state variable by the control device ( 14 ) to the control unit ( 12 ), - determining a control command with the control unit ( 12 ) based on the optimized state quantity, and - controlling the corresponding component ( 16 ) in dependence on the determined control command, characterized in that - the optimized state variable as a function of the deviation and of the state variables of the other control units ( 12 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandsgröße für die Steuereinheit (12) in Abhängigkeit von einer in einer zeitliches Reihenfolge zuvor bestimmten Zustandsgröße und von Anfangsbedingungen der Steuereinheit (12) bestimmt wird.Method according to Claim 1, characterized in that the state variable for the control unit ( 12 ) in dependence on a previously determined state quantity in a time sequence and on initial conditions of the control unit ( 12 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optimierte Zustandsgröße in Abhängigkeit von einem Treibstoffverbrauch der Brennstoffzellenanordnung bestimmt wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the optimized state variable is determined in dependence on a fuel consumption of the fuel cell assembly. Kraftfahrzeug mit – einer Mehrzahl von Steuereinheiten (12), die mit einer Steuereinrichtung (14) verbunden sind und die jeweils zumindest einer Komponente (16) einer Brennstoffzellenanordnung zugeordnet sind, wobei – mit der Steuereinrichtung (14) eine Zustandsgröße der Steuereinheiten (12) und eine Abweichung von einem vorgegebenen Sollwert für die Zustandsgröße bestimmbar ist, – eine optimierte Zustandsgröße für die Steuereinheit (12) bestimmbar und durch die Steuereinrichtung (14) an die Steuereinheit (12) zuweisbar ist, und – ein Steuerbefehl mit der Steuereinheit (12) auf Basis der optimierten Zustandsgröße bestimmbar und die entsprechenden Komponente (16) in Abhängigkeit von dem ermittelten Steuerbefehl steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die optimierte Zustandsgröße in Abhängigkeit von der Abweichung und von den Zustandsgrößen der anderen Steuereinheiten (12) bestimmbar ist.Motor vehicle with - a plurality of control units ( 12 ) connected to a control device ( 14 ) and each of at least one component ( 16 ) are associated with a fuel cell arrangement, wherein - with the control device ( 14 ) a state variable of the control units ( 12 ) and a deviation from a predetermined desired value for the state variable can be determined, - an optimized state variable for the control unit ( 12 ) and by the control device ( 14 ) to the control unit ( 12 ), and - a control command with the control unit ( 12 ) can be determined on the basis of the optimized state variable and the corresponding component ( 16 ) is controllable in dependence on the determined control command, characterized in that - the optimized state variable as a function of the deviation and of the state variables of the other control units ( 12 ) is determinable.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080101666A1 (en) 2006-10-30 2008-05-01 Cytyc Corporation Automated imaging system with slide marking
US20090309416A1 (en) 2008-06-12 2009-12-17 Bose Anima B Active electrical power flow control system for optimization of power delivery in electric hybrid vehicles

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080101666A1 (en) 2006-10-30 2008-05-01 Cytyc Corporation Automated imaging system with slide marking
US20090309416A1 (en) 2008-06-12 2009-12-17 Bose Anima B Active electrical power flow control system for optimization of power delivery in electric hybrid vehicles

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014013223A1 (en) 2014-09-05 2016-03-10 Daimler Ag Method for controlling a fuel cell system

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