DE102012010173A1 - Fuel cell arrangement for use in e.g. passenger car, has control devices coupled with control apparatus through two fuel cell buses and designed as master and slave, respectively, where apparatus is coupled with fuel cell systems - Google Patents

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Dipl.-Ing. Markus (FH) Aberle
Dipl.-Ing.(FH) Wiesner Peter
Jens Weber
Dr.-Ing Harald Teves
Rolf-Peter Eßling
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Abstract

The arrangement has two fuel cell control devices (14, 16) attached to two standard fuel cell systems, respectively. The control devices are coupled with a vehicle control apparatus (10) i.e. commercial vehicle control apparatus, through two fuel cell controller area network (CAN)buses (18, 20) and designed as a master and a slave, respectively. The control devices comprise master modules, where a software switch activates one of the modules and deactivates the other module. The apparatus is coupled with the cell systems through the fuel cell buses. An independent claim is also included for a method for operating a fuel cell arrangement of a vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzellenanordnung für ein Fahrzeug, welche wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme und ein dem Fahrzeug zugeordnetes Fahrzeugsteuergerät umfasst. Über wenigstens eine Kommunikationseinrichtung ist das Fahrzeugsteuergerät mit den wenigstens zwei Brennstoffzellensystemen gekoppelt.The invention relates to a fuel cell arrangement for a vehicle, which comprises at least two fuel cell systems and a vehicle control unit associated with the vehicle. The vehicle control unit is coupled to the at least two fuel cell systems via at least one communication device.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, in einem Fahrzeug zwei Brennstoffzellensysteme einzusetzen. Die Lastverteilung zwischen den beiden Brennstoffzellensystemen wird hierbei über ein vor geschaltetes Steuergerät realisiert, welches seinerseits mit dem Fahrzeugsteuergerät in Kommunikationsverbindung steht. Dies ist vergleichsweise aufwändig.From the prior art it is known to use two fuel cell systems in a vehicle. The load distribution between the two fuel cell systems is realized via a switched before control unit, which in turn is in communication with the vehicle control unit. This is comparatively expensive.

Des Weiteren beschreibt die US 2008/010 79 33 A1 ein Brennstoffzellensystem mit zwei oder mehr Brennstoffzellenstapeln.Furthermore, the describes US 2008/010 79 33 A1 a fuel cell system with two or more fuel cell stacks.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine besonders einfach ausgebildete Brennstoffzellenanordnung der eingangs genannten Art sowie ein entsprechend einfaches Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenanordnung zu schaffen.Object of the present invention is to provide a particularly simple design fuel cell assembly of the type mentioned above and a correspondingly simple method for operating a fuel cell assembly.

Diese Aufgabe wird durch eine Brennstoffzellenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved by a fuel cell arrangement having the features of patent claim 1 and by a method having the features of patent claim 9. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Brennstoffzellenanordnung umfasst ein erstes Steuergerät welches einem ersten der Brennstoffzellensysteme zugeordnet ist und ein zweites Steuergerät, welches einem zweiten der Brennstoffzellensteuersysteme zugeordnet ist.The fuel cell arrangement according to the invention comprises a first control unit which is assigned to a first of the fuel cell systems and a second control unit which is assigned to a second of the fuel cell control systems.

Das erste Steuergerät ist über eine erste Kommunikationseinrichtung mit dem Fahrzeugsteuergerät und das zweite Steuergerät über eine zweite Kommunikationseinrichtung mit dem ersten Steuergerät gekoppelt. Hierbei ist das erste Steuergerät als Master und das zweite Steuergerät als Slave ausgebildet. Ist also das erste Steuergerät dem zweiten Steuergerät hierarchisch derart übergeordnet, dass das erste Steuergerät im Betrieb der Brennstoffzellenanordnung Schaltbefehle erzeugt und das zweite Steuergerät im Betrieb der Brennstoffzellenanordnung Schaltbefehle empfängt.The first control unit is coupled via a first communication device with the vehicle control unit and the second control unit via a second communication device with the first control unit. Here, the first control device is designed as a master and the second control device as a slave. Thus, the first control device is hierarchically superordinate to the second control device such that the first control device generates switching commands during operation of the fuel cell arrangement and the second control device receives switching commands during operation of the fuel cell arrangement.

Diese Master-Slave-Topologie der Steuergeräte ermöglicht es, zwei Brennstoffzellensysteme parallel zu betreiben, ohne dass diesen Brennstoffzellensystemen ein separates Steuergerät vorgeschaltet zu werden braucht. Dadurch, dass kein zusätzliches, den Steuergeräten der Brennstoffzellensysteme vor geschaltetes Steuergerät eingesetzt zu werden braucht, lassen sich die mit dem Vorsehen eines zusätzlichen Steuergeräts verbundenen erheblichen Entwicklungskosten und Stückkosten vermeiden.This master-slave topology of the control units makes it possible to operate two fuel cell systems in parallel without these fuel cell systems needing to be preceded by a separate control unit. The fact that no additional, the control units of the fuel cell systems before switched control unit needs to be used, can avoid the associated with the provision of an additional controller considerable development costs and unit costs.

Zudem kommuniziert das Fahrzeugsteuergerät nur mit dem ersten Steuergerät des ersten Brennstoffzellensystems, nämlich mit dem Master-Steuergerät über eine einzige Kommunikationseinrichtung. Es braucht also an dem Fahrzeugsteuergerät keine weitere Schnittstelle für eine Kommunikationseinrichtung vorgesehen zu werden.In addition, the vehicle control unit communicates only with the first control unit of the first fuel cell system, namely with the master control unit via a single communication device. It therefore needs to be provided on the vehicle control unit no further interface for a communication device.

Des Weiteren kann so das üblicherweise in dem Fahrzeug ohnehin vorhandene Fahrzeugsteuergerät in Verbindung mit zwei Brennstoffzellensystemen genutzt werden, selbst wenn das Fahrzeug nicht nur mit einem Brennstoffzellensystem, sondern wie vorliegend beschrieben mit mindestens zwei Brennstoffzellensystemen bestückt ist.Furthermore, the vehicle control device, which is already present in the vehicle anyway, can be used in conjunction with two fuel cell systems, even if the vehicle is equipped not only with a fuel cell system but, as described herein, with at least two fuel cell systems.

Da das Master-Steuergerät Schaltaufgaben übernimmt, welche die Steuerung der beiden Brennstoffzellensysteme betreffen, brauchen diese Aufgaben nicht vom Fahrzeugsteuergerät übernommen zu werden, und dieses kann besonders einfach ausgebildet sein. Auch die Schnittstellenausstattung des Fahrzeugsteuergeräts kann so besonders einfach gehalten werden, da nur eine Schnittstelle für die erste Kommunikationseinrichtung notwendig ist. Die Brennstoffzellenanordnung ist also besonders einfach ausgebildet.Since the master control unit assumes switching tasks, which relate to the control of the two fuel cell systems, these tasks need not be taken over by the vehicle control unit, and this can be designed to be particularly simple. The interface equipment of the vehicle control unit can be kept so simple, since only one interface for the first communication device is necessary. The fuel cell assembly is thus designed to be particularly simple.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Steuergerät zum Aufteilen einer über das Fahrzeugsteuergerät angeforderten Leistung auf die wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme ausgelegt. Die Lastverteilung erfolgt also über das Master-Steuergerät, und sie muss nicht mittels des Fahrzeugsteuergeräts oder eines vor geschalteten Steuergeräts durchgeführt werden. Dies verringert die an das Fahrzeugsteuergerät zu stellenden Anforderungen.In an advantageous embodiment of the invention, the first control unit for dividing a requested via the vehicle control unit power to the at least two fuel cell systems is designed. The load distribution thus takes place via the master control unit, and it does not have to be performed by means of the vehicle control unit or an upstream control unit. This reduces the demands to be made on the vehicle control device.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das erste Steuergerät ein Standardmodul, welches dem Ansteuern des ersten Brennstoffzellensystems dient, und ein Mastermodul zum Ansteuern eines Standardmoduls des zweiten Brennstoffzellensystems. Ein solches Mastermodul kann als zusätzliches Softwaremodul im Master-Steuergerät vorgesehen sein, welches die Kommunikation mit dem Slave-Steuergerät und insbesondere die Lastverteilung übernehmen kann. Es braucht also lediglich das ohnehin zum Steuern des jeweiligen Brennstoffzellensystems vorgesehene Standardmodul und ein weiteres Mastermodul vorgesehen zu werden, um die einfach ausgebildete Brennstoffzellenanordnung bereitzustellen.In a further advantageous embodiment of the invention, the first control device comprises a standard module, which serves to drive the first fuel cell system, and a master module for driving a standard module of the second fuel cell system. Such a master module can be provided as an additional software module in the master control unit, which can take over the communication with the slave control unit and in particular the load distribution. So it only needs the anyway intended to control the respective fuel cell system Standard module and another master module to be provided to provide the simple design fuel cell assembly.

Es kann jedoch auch ein vollständiger Austausch des Standardmoduls im ersten Steuergerät durch ein Modul vorgesehen sein, welches die Funktionalitäten des üblichen Standardmoduls und des Mastermoduls übernimmt. Besonders einfach ist es jedoch, wenn das Mastermodul zusätzlich zum Standardmodul vorgesehen ist.However, it may also be a complete replacement of the standard module in the first control device may be provided by a module which takes over the functionalities of the usual standard module and the master module. It is particularly easy, however, if the master module is provided in addition to the standard module.

Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn sowohl das erste Steuergerät als auch das zweite Steuergerät jeweils ein Standardmodul zum Ansteuern des dem jeweiligen Steuergerät zugeordneten Brennstoffzellensystems und jeweils ein Mastermodul zum Ansteuern des Standardmoduls des anderen Brennstoffzellensystems aufweisen. Dann haben beide Brennstoffzellensysteme die gleiche Ausstattung. So kann wahlweise das erste Steuergerät oder das zweite Steuergerät als Master-Steuergerät verwendet werden und das jeweils andere Steuergerät dann als Slave-Steuergerät.As further advantageous, it has been shown, when both the first control device and the second control device each have a standard module for driving the respective control unit associated fuel cell system and each have a master module for driving the standard module of the other fuel cell system. Then both fuel cell systems have the same equipment. Thus, either the first control unit or the second control unit can be used as a master control unit and the respective other control unit then as a slave control unit.

Bevorzugt sind hierbei Mittel zum Aktivieren des Mastermoduls des ersten Steuergeräts und zum Deaktivieren des Mastermoduls des zweiten Steuergeräts vorgesehen, sodass im Betrieb der Brennstoffzellenanordnung lediglich eines der Mastermodule aktiv ist. Das Aktivieren des Mastermoduls des ersten Steuergeräts, welches dadurch zum Master-Steuergerät wird, kann durch Betätigen eines Schalters erfolgen.In this case, means for activating the master module of the first control device and for deactivating the master module of the second control device are preferably provided, so that only one of the master modules is active during operation of the fuel cell arrangement. The activation of the master module of the first controller, which thereby becomes the master controller, can be done by pressing a switch.

Bevorzugt sind die Mittel als ein durch eine Software gebildeter Schalter ausgebildet. Dann kann besonders einfach und je nach Bedarf das Aktivieren der Master-spezifischen Funktionen im ersten Steuergerät und das Deaktivieren dieser Funktionen im zweiten Steuergerät vorgenommen werden.Preferably, the means are designed as a switch formed by a software. Then, the master-specific functions in the first controller and the deactivation of these functions in the second controller can be made particularly simple and as needed.

Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die erste und die zweite Kommunikationseinrichtung als Brennstoffzellen-Busse, insbesondere als Brennstoffzellen-CAN-Busse ausgebildet sind. Dann kann nämlich die üblicherweise am Fahrzeugsteuergerät vorgesehene CAN-Schnittstelle zum Koppeln des Master-Steuergeräts mit dem Fahrzeugsteuergerät genutzt werden.As further advantageous, it has been shown that the first and the second communication device are designed as fuel cell buses, in particular as a fuel cell CAN buses. In that case, the CAN interface, which is usually provided on the vehicle control unit, can be used for coupling the master control unit with the vehicle control unit.

Besonders günstig ist es, wenn die zweite Kommunikationseinrichtung gleich aufgebaut ist wie die erste Kommunikationseinrichtung, damit für die Steuergeräte des ersten und des zweiten Brennstoffzellensystems eine identische Software zum Einsatz kommen kann.It is particularly favorable if the second communication device has the same structure as the first communication device, so that identical software can be used for the control devices of the first and second fuel cell systems.

Bevorzugt ist es weiterhin, wenn das jeweilige Brennstoffzellensystem als Brennstoffzellensystem für einen Personenkraftwagen ausgebildet ist. So können zwei standardisierte, für die Anwendung in einem Personenkraftwagen vorgesehene Brennstoffzellensysteme parallel betrieben werden, um mehr elektrische Leistung zu erhalten. So können als standardisierte Einheiten zur Verfügung stehende Brennstoffzellensysteme für andere Fahrzeuge als Personenkraftwagen zum Einsatz kommen.It is furthermore preferred if the respective fuel cell system is designed as a fuel cell system for a passenger car. Thus, two standardized fuel cell systems designed for use in a passenger car can be operated in parallel to obtain more electric power. Thus, standardized fuel cell systems for vehicles other than passenger cars can be used as standardized units.

Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Fahrzeugsteuergerät als Steuergerät eines Nutzfahrzeugs und die wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme zum Bereitstellen von elektrischer Energie für das Nutzfahrzeug ausgebildet sind. Dann kann die für ein Nutzfahrzeug wie beispielsweise einen LKW oder einen Bus vorzusehende elektrische Leistung besonders einfach durch die Verwendung von zwei oder mehr standardisierten Brennstoffzellensystemen bereitgestellt werden.Finally, it has proven to be advantageous if the vehicle control unit is designed as a control unit of a commercial vehicle and the at least two fuel cell systems for providing electrical energy for the commercial vehicle. Then, the electric power to be provided to a commercial vehicle such as a truck or a bus can be provided particularly easily by the use of two or more standardized fuel cell systems.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenanordnung für ein Fahrzeug kommuniziert ein dem Fahrzeug zugeordnetes Fahrzeugsteuergerät über wenigstens eine Kommunikationseinrichtung mit wenigstens zwei Brennstoffzellensystemen. Hierbei kommuniziert das Fahrzeugsteuergerät über eine erste Kommunikationseinrichtung mit einem ersten Steuergerät, welches einem ersten der Brennstoffzellensysteme zugeordnet ist. Das erste Steuergerät kommuniziert über eine zweite Kommunikationseinrichtung mit einem zweiten Steuergerät, welches einem zweiten der Brennstoffzellensysteme zugeordnet ist. Hierbei gibt das erste Steuergerät als Master Schaltbefehle an das zweite Steuergerät aus und das zweite Steuergerät empfängt als Slave die Schaltbefehle. So ist ein besonders einfacher und aufwandsarmer Betrieb der Brennstoffzellenanordnung ermöglicht, da auf ein zusätzliches Steuergerät verzichtet werden kann.In the method according to the invention for operating a fuel cell arrangement for a vehicle, a vehicle control device assigned to the vehicle communicates via at least one communication device with at least two fuel cell systems. Here, the vehicle control unit communicates via a first communication device with a first control unit, which is assigned to a first of the fuel cell systems. The first control unit communicates via a second communication device with a second control device which is assigned to a second of the fuel cell systems. In this case, the first control unit outputs as master switching commands to the second control unit and the second control unit receives the switching commands as a slave. Thus, a particularly simple and low-cost operation of the fuel cell assembly is possible because it can be dispensed with an additional control device.

Die für die erfindungsgemäße Brennstoffzellenanordnung beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.The advantages and preferred embodiments described for the fuel cell arrangement according to the invention also apply to the method according to the invention and vice versa.

Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the claims, the following description of preferred embodiments and from the drawings. Showing:

1 schematisch eine Master-Slave-Topologie von zwei Brennstoffzellensteuergeräten und einem Fahrzeugsteuergerät; 1 schematically a master-slave topology of two fuel cell control devices and a vehicle control unit;

2 die Implementierung eines Master-Software-Moduls in ein Master-Brennstoffzellensteuergerät, wobei beide Brennstoffzellensteuergeräte Standardsoftware für den Betrieb eines Brennstoffzellensystems für einen PKW aufweisen; 2 the implementation of a master software module into a master fuel cell controller, both fuel cell controllers having standard software for operating a fuel cell system for a car;

3 eine Topologie, bei welcher beide Brennstoffzellensteuergeräte sowohl ein Master-Softwaremodul als auch ein Standard-Softwaremodul für den Betrieb eines Brennstoffzellensystems eines PKWs aufwiesen, wobei eines der Master-Softwaremodule aktiviert und das andere deaktiviert ist. 3 a topology in which both fuel cell control devices both a master software module and a standard software module for the operation of a fuel cell system of a car, with one of the master software modules enabled and the other is disabled.

1 zeigt schematisch eine Topologie von Steuergeräten einer Brennstoffzellenanordnung, wie sie beispielsweise in einem wasserstoffbetriebenen Omnibus oder einem wasserstoffbetriebenen LKW oder dergleichen Nutzfahrzeug zum Einsatz kommen kann. 1 schematically shows a topology of control units of a fuel cell assembly, as it can be used for example in a hydrogen-powered bus or a hydrogen-powered truck or the like commercial vehicle.

Ein erstes Steuergerät ist als Fahrzeugsteuergerät 10 des Nutzfahrzeugs ausgebildet, welches über einen CAN-Bus 12 mit Funktionseinheiten des Nutzfahrzeugs kommuniziert. Das Nutzfahrzeug weist zwei parallel betriebene Brennstoffzellensysteme auf, wobei ein erstes Brennstoffzellensteuergerät 14 der Steuerung des ersten Brennstoffzellensystems dient und ein zweites Brennstoffzellensteuergerät 16 der Steuerung des zweiten Brennstoffzellensystems. Hierbei ist das erste Brennstoffzellensteuergerät 14 als Master-Steuergerät ausgebildet und das zweite Brennstoffzellensteuergerät 16 als Slave-Steuergerät.A first control unit is as a vehicle control unit 10 formed of the commercial vehicle, which via a CAN bus 12 communicates with functional units of the commercial vehicle. The commercial vehicle has two parallel fuel cell systems, wherein a first fuel cell control unit 14 the control of the first fuel cell system is used and a second fuel cell control device 16 the control of the second fuel cell system. Here, the first fuel cell control device 14 designed as a master control unit and the second fuel cell control unit 16 as a slave controller.

Lediglich das Master-Brennstoffzellensteuergerät 14 kommuniziert direkt mit dem Fahrzeugsteuergerät 10, und zwar über einen Brennstoffzellen-CAN-Bus 18. Dadurch braucht das Fahrzeugsteuergerät 10 lediglich eine einzige Brennstoffzellen-CAN-Schnittstelle aufzuweisen.Only the master fuel cell control unit 14 communicates directly with the vehicle control unit 10 , via a fuel cell CAN bus 18 , This requires the vehicle control unit 10 to have only a single fuel cell CAN interface.

Die Aufbereitung von Signalen wie beispielsweise die Verteilung der von dem Fahrzeugsteuergerät 10 angeforderten Leistung auf die beiden Brennstoffzellensysteme wird von dem Master-Brennstoffzellensteuergerät 14 übernommen. Das Master-Brennstoffzellensteuergerät 14 tauscht mit dem zweiten Brennstoffzellensteuergerät 16, also mit dem Steuergerät des zweiten Brennstoffzellensystems, aufbereitete Signale aus. Als Kommunikationseinrichtung zwischen dem Master-Brennstoffzellensteuergerät 14 und dem Slave-Brennstoffzellensteuergerät 16 ist ein weiterer Brennstoffzellen-CAN-Bus 20 vorgesehen. Der erste Brennstoffzellen-CAN-Bus 18 und der weitere Brennstoffzellen-CAN-Bus 20 sind bevorzugt identisch aufgebaut.The processing of signals such as the distribution of the vehicle control unit 10 requested performance on the two fuel cell systems is from the master fuel cell control unit 14 accepted. The master fuel cell control unit 14 exchanges with the second fuel cell control unit 16 , So with the control unit of the second fuel cell system, conditioned signals. As a communication device between the master fuel cell control unit 14 and the slave fuel cell controller 16 is another fuel cell CAN bus 20 intended. The first fuel cell CAN bus 18 and the other fuel cell CAN bus 20 are preferably constructed identically.

Die beiden Brennstoffzellensysteme, welche in dem Nutzfahrzeug angeordnet sind, sind als Standard-Brennstoffzellensysteme ausgebildet, wie sie in Personenkraftwagen (PKW) zum Einsatz kommen. Entsprechend ist das Slave-Brennstoffzellensteuergerät 16 als Standard-Steuergerät für die Steuerung eines Brennstoffzellensteuersystems für einen PKW ausgebildet. Es enthält also ein Standard-Softwaremodul, wie es zum Ansteuern des zugeordneten PKW-Brenstoffzellensystems üblicherweise vorgesehen ist, wenn des Fahrzeug lediglich ein Brenstoffzellensystem aufweist.The two fuel cell systems, which are arranged in the utility vehicle, are designed as standard fuel cell systems, such as those used in passenger cars. Accordingly, the slave fuel cell control device 16 designed as a standard control unit for the control of a fuel cell control system for a car. It thus contains a standard software module, as is usually provided for driving the associated car fuel cell system, when the vehicle has only one fuel cell system.

In 2 ist eine Topologie veranschaulicht, bei welcher das Slave-Brennstoffzellensteuergerät 16 lediglich ein Standard-Softwaremodul 22 zum Ansteuern eines Brennstoffzellensystems für einen PKW aufweist. Es kann also für das Slave-Brennstoffzellensteuergerät 16 die unveränderte Software genutzt werden, wie sie für den Betrieb eines Brennstoffzellensystems eines Personenkraftwagens zum Einsatz kommt.In 2 a topology is illustrated in which the slave fuel cell controller 16 just a standard software module 22 for driving a fuel cell system for a car. It can therefore for the slave fuel cell control unit 16 the unmodified software is used, as it is used for the operation of a fuel cell system of a passenger car.

Auch das Master-Brennstoffzellensteuergerät 14 weist bei dieser Topologie ein solches Standard-Softwaremodul 22 auf, welches dem Ansteuern des diesem zugeordneten PKW-Brennstoffzellensystems dient.Also the master fuel cell control unit 14 has such a standard software module in this topology 22 on, which serves to drive the car fuel cell system associated therewith.

Zusätzlich ist jedoch in dem Master-Brennstoffzellensteuergerät 14 ein Master-Softwaremodul 24 vorgesehen, welches dem Master-Brennstoffzellensteuergerät 14 die Master-spezifischen Funktionen verleiht. Alternativ kann auch in dem Master-Brennstoffzellensteuergerät 14 ein ausgetauschtes Softwaremodul Verwendung finden, welches die Funktionalitäten des Standard-Softwaremoduls 22 und des Master-Softwaremoduls 24 in sich vereint.In addition, however, in the master fuel cell controller 14 a master software module 24 provided, which the master fuel cell control unit 14 which confers master-specific functions. Alternatively, also in the master fuel cell control device 14 find an exchanged software module using the functionalities of the standard software module 22 and the master software module 24 united in itself.

Bei der in 2 schematisch gezeigten Topologie übernimmt jedoch das Master-Softwaremodul 24 die Kommunikation mit dem Slave-Brennstoffzellensteuergerät 16 über den zweiten Brennstoffzellen-CAN-Bus 20 und die Lastverteilung zwischen den Brennstoffzellensystemen.At the in 2 However, the topology shown schematically assumes the master software module 24 the communication with the slave fuel cell control unit 16 over the second fuel cell CAN bus 20 and the load distribution between the fuel cell systems.

Bei der in 3 gezeigten Master-Slave-Topologie weisen sowohl das erste, also das Master-Brennstoffzellensteuergerät 14 als auch das zweite, also das Slave-Brennstoffzellensteuergerät 16 identische Softwaremodule auf. Es ist also in beiden Brennstoffzellensteuergeräten 14, 16 sowohl das Standard-Softwaremodul 22 als auch das Master-Softwaremodul 24 vorgesehen. Hierbei wird jedoch eine Aktivierung der Master-spezifischen Funktionen gezielt vorgenommen, etwa mittels eines Software-Schalters.At the in 3 shown master-slave topology have both the first, so the master fuel cell control unit 14 as well as the second, so the slave fuel cell control unit 16 identical software modules. So it's in both fuel cell controllers 14 . 16 both the standard software module 22 as well as the master software module 24 intended. Here, however, an activation of the master-specific functions is made specifically, for example by means of a software switch.

Vorliegend ist beispielsweise auf dem ersten Brennstoffzellensteuergerät 14 das Master-Softwaremodul 24 mittels eines Softwareschalters aktiviert, und auf dem zweiten Brennstoffzellensteuergerät 16 ist das Master-Softwaremodul 24 deaktiviert. Dadurch weist das erste Brennstoffzellensteuergerät 14 die Funktionen eines Master-Brennstoffzellensteuergeräts auf, und aus dem zweiten Brennstoffzellensteuergerät 16 wird ein Slave-Brennstoffzellensteuergerät. Anstelle eines Softwareschalters oder zusätzlich zu diesem kann in alternativen Ausführungsformen auch ein Hardwareschalter vorgesehen sein.For example, the present invention is based on the first fuel cell control device 14 the master software module 24 activated by a software switch, and on the second fuel cell control unit 16 is the master software module 24 disabled. As a result, the first fuel cell control device 14 the functions of a master fuel cell control unit, and from the second fuel cell control unit 16 becomes a slave fuel cell controller. Instead of a software switch or in addition to this, a hardware switch can also be provided in alternative embodiments.

Die vorliegend beschriebene Master-Slave-CAN-Topologie ermöglicht den einfachen parallelen Betrieb zweier Brennstoffzellensysteme, wie sie für PKWs vorgesehen sind, in einem Nutzfahrzeug, ohne dass ein zusätzliches Steuergerät vorgesehen zu werden braucht. So kann ohne großen Aufwand für das Nutzfahrzeug mehr elektrische Leistung bereitgestellt werden als sie ein Brennstoffzellensystem für einen PKW bereitstellt.The presently described master-slave CAN topology allows the simple parallel operation of two fuel cell systems, as they are provided for cars, in a commercial vehicle, without the need for an additional control device needs to be provided. Thus, more electrical power can be provided for the commercial vehicle without much effort than it provides a fuel cell system for a car.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
FahrzeugsteuergerätVehicle control unit
1212
CAN-BusCAN bus
1414
BrennstoffzellensteuergerätFuel cell control unit
1616
BrennstoffzellensteuergerätFuel cell control unit
1818
Brennstoffzellen-CAN-BusFuel cell CAN bus
2020
Brennstoffzellen-CAN-BusFuel cell CAN bus
2222
Standard-SoftwaremodulStandard software module
2424
Master-SoftwaremodulMaster software module

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2008/0107933 A1 [0003] US 2008/0107933 A1 [0003]

Claims (9)

Brennstoffzellenanordnung für ein Fahrzeug, mit wenigstens zwei Brennstoffzellensystemen, und mit einem dem Fahrzeug zugeordneten Fahrzeugsteuergerät (10), welches über wenigstens eine Kommunikationseinrichtung mit den wenigstens zwei Brennstoffzellensystemen gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass einem ersten der Brennstoffzellensysteme ein erstes Steuergerät (14) und einem zweiten der Brennstoffzellensysteme ein zweites Steuergerät (16) zugeordnet ist, wobei das erste Steuergerät (14) über eine erste Kommunikationseinrichtung (18) mit dem Fahrzeugsteuergerät (10) und das zweite Steuergerät (16) über eine zweite Kommunikationseinrichtung (20) mit dem ersten Steuergerät (14) gekoppelt ist, und wobei das erste Steuergerät (14) als Master und das zweite Steuergerät (16) als Slave ausgebildet ist.Fuel cell arrangement for a vehicle, with at least two fuel cell systems, and with a vehicle control device assigned to the vehicle ( 10 ), which is coupled via at least one communication device with the at least two fuel cell systems, characterized in that a first of the fuel cell systems, a first control device ( 14 ) and a second of the fuel cell systems, a second control device ( 16 ), wherein the first control unit ( 14 ) via a first communication device ( 18 ) with the vehicle control unit ( 10 ) and the second control device ( 16 ) via a second communication device ( 20 ) with the first control unit ( 14 ), and wherein the first control device ( 14 ) as master and the second control device ( 16 ) is designed as a slave. Brennstoffzellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuergerät (14) zum Aufteilen einer über das Fahrzeugsteuergerät (10) angeforderten Leistung auf die wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme ausgelegt ist.Fuel cell arrangement according to claim 1, characterized in that the first control unit ( 14 ) for dividing a via the vehicle control unit ( 10 ) requested power to the at least two fuel cell systems is designed. Brennstoffzellenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuergerät (14) ein Standardmodul (22) zum Ansteuern des ersten Brennstoffzellensystems und ein Mastermodul (24) zum Ansteuern eines Standardmoduls (22) des zweiten Brennstoffzellensystems aufweist.Fuel cell arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the first control device ( 14 ) a standard module ( 22 ) for driving the first fuel cell system and a master module ( 24 ) for driving a standard module ( 22 ) of the second fuel cell system. Brennstoffzellenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das erste Steuergerät (14) als auch das zweite Steuergerät (16) jeweils ein Standardmodul (22) zum Ansteuern des dem jeweiligen Steuergerät (14, 16) zugeordneten Brennstoffzellensystems und jeweils ein Mastermodul (24) zum Ansteuern des Standardmoduls (22) des anderen Brennstoffzellensystems aufweisen, wobei Mittel zum Aktivierendes Mastermoduls (24) des ersten Steuergeräts (14) und zum Deaktivieren des Mastermoduls (24) des zweiten Steuergeräts (16) vorgesehen sind.Fuel cell arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that both the first control unit ( 14 ) as well as the second control device ( 16 ) each have a standard module ( 22 ) for driving the respective control unit ( 14 . 16 ) assigned fuel cell system and one master module ( 24 ) for driving the standard module ( 22 ) of the other fuel cell system, wherein means for activating the master module ( 24 ) of the first controller ( 14 ) and to deactivate the master module ( 24 ) of the second controller ( 16 ) are provided. Brennstoffzellenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel als durch eine Software gebildeter Schalter ausgebildet sind.Fuel cell assembly according to claim 4, characterized in that the means are formed as formed by a software switch. Brennstoffzellenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Kommunikationseinrichtung als Brennstoffzellen-Busse, insbesondere als Brennstoffzellen-CAN-Busse (18, 20), ausgebildet sind.Fuel cell arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the first and the second communication device as a fuel cell buses, in particular as fuel cell CAN buses ( 18 . 20 ), are formed. Brennstoffzellenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Brennstoffzellensystem als Brennstoffzellensystem für einen Personenkraftwagen ausgebildet ist.Fuel cell arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the respective fuel cell system is designed as a fuel cell system for a passenger car. Brennstoffzellenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugsteuergerät (10) als Steuergerät eines Nutzfahrzeugs und die wenigstens zwei Brennstoffzellensysteme zum Bereistellen von elektrischer Energie für das Nutzfahrzeug ausgebildet sind.Fuel cell arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the vehicle control unit ( 10 ) are designed as a control unit of a commercial vehicle and the at least two fuel cell systems for providing electrical energy for the commercial vehicle. Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenanordnung für ein Fahrzeug, bei welchem ein dem Fahrzeug zugeordnetes Fahrzeugsteuergerät (10) über wenigstens eine Kommunikationseinrichtung mit wenigstens zwei Brennstoffzellensystemen kommuniziert, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugsteuergerät (10) über eine erste Kommunikationseinrichtung (18) mit einem ersten Steuergerät (14) kommuniziert, welches einem ersten der Brennstoffzellensysteme zugeordnet ist, wobei das erste Steuergerät (14) über eine zweite Kommunikationseinrichtung (20) mit einem zweiten Steuergerät (16) kommuniziert, welches einem zweiten der Brennstoffzellensysteme zugeordnet ist, und wobei das erste Steuergerät (14) als Master Schaltbefehle an das zweite Steuergerät (16) ausgibt und das zweite Steuergerät (16) als Slave die Schaltbefehle empfängt.Method for operating a fuel cell arrangement for a vehicle, in which a vehicle control device ( 10 ) communicates with at least two fuel cell systems via at least one communication device, characterized in that the vehicle control device ( 10 ) via a first communication device ( 18 ) with a first control device ( 14 ), which is associated with a first of the fuel cell systems, wherein the first control unit ( 14 ) via a second communication device ( 20 ) with a second control device ( 16 ), which is associated with a second of the fuel cell systems, and wherein the first control unit ( 14 ) as master switching commands to the second control device ( 16 ) and the second control unit ( 16 ) as slave receives the switching commands.
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