DE102013210207A1 - Device for determining and displaying a start time and a follow-up time for electric vehicles - Google Patents

Device for determining and displaying a start time and a follow-up time for electric vehicles Download PDF

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Ulrich Gottwick
Jürgen Binder
Nils Kaiser
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Vorrichtung sowie Verfahren zum Anzeigen einer Startzeit (tT) und/oder einer Nachlaufzeit (tE) und/oder die Nachladezeit (tTA, tTAE) von mindestens einer Energiequelle für ein Elektrofahrzeug, umfassend eine Steuereinheit, in der ein Regelwerk hinterlegt ist, wobei die Startzeit (tT) und/oder die Nachlaufzeit (tTA, tTAE) und/oder die Nachladezeit (tE) durch die Steuereinheit mit Hilfe des Regelwerkes in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter (T) der Energiequelle dynamisch ermittelbar sind/ist, und wobei die Startzeit (tT) und/oder die Nachlaufzeit (tTA, tTAE) und/oder die Nachladezeit (tE) mittels der Vorrichtung anzeigbar sind/ist.Device and method for displaying a start time (tT) and / or a follow-up time (tE) and / or the reload time (tTA, tTAE) of at least one energy source for an electric vehicle, comprising a control unit in which a set of rules is stored, the start time (tT) and / or the follow-up time (tTA, tTAE) and / or the reload time (tE) can be / is determined dynamically by the control unit with the aid of the control system depending on at least one operating parameter (T) of the energy source, and the start time ( tT) and / or the follow-up time (tTA, tTAE) and / or the reload time (tE) can be / are displayed by means of the device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 5 zum Anzeigen einer Startzeit, einer Nachlaufzeit sowie einer Nachladezeit von mindestens einer Energiequelle für ein Elektrofahrzeug.The present invention relates to a device according to claim 1 and a method according to claim 5 for displaying a start time, a follow-up time and a recharging time of at least one energy source for an electric vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Elektrische Fahrzeuge benötigen in der Regel eine gewisse Zeit, um ihre volle Betriebsbereitschaft zu erreichen. Bei reinen Batteriefahrzeugen ist die Batteriebereitschaft wie der Ladebetrieb unter Umständen in Abhängigkeit der Temperatur limitiert. Bei Elektrofahrzeugen mit Bordstromversorgung aus Brennstoffzellen liegt die Verzögerung an verfahrenstechnischen Erfordernissen, wie z. B. der Erwärmung des Brennstoffzellenstapels oder der Feuchtregulierung des Systems. Die Startverzögerung kann von 1 bis zu 3 min andauern. Gleiches gilt für den Nachlauf. Aktive Nachlaufperioden sind z. B. dann notwendig, wenn das Brennstoffzellensystem vor dem Abschalten entfeuchtet werden muss oder wenn der Akku auf ein bestimmtes Ladeniveau (Ziel-SOC, State Of Charge) gebracht werden muss. Dazu ist ein Gebläsenachlauf, ein selbstständiger Aufheizvorgang oder ein kurzer Ladebetrieb auch nach dem Abschaltbefehl des Fahrers notwendig. Die Startverzögerung und die Nachlaufzeit können von 1 bis zu 3 min andauern. Eine Anzeige von Vorlauf- und Nachlaufzeiten könnte dabei den Bedienungskomfort des Fahrzeugs erheblich verbessern, damit der Fahrer sich einstellen kann, wie lange er zu warten hat, bis das Fahrzeug startbereit ist oder bis ein Nachlauf bzw. Nachladebetrieb vollendet ist. Für den Start ist die Anzeige von besonderer Bedeutung, da ein sogenannter Notstart des Brennstoffzellensystems unter manchen extremen Bedingungen vielleicht gar nicht durchgeführt werden kann. Die Information darüber, dass das System gar nicht schnell genug Antriebsmoment liefern kann, ist für den Fahrer sogar sicherheitsrelevant. Er könnte somit gewarnt werden, vom Notstart abzusehen, bis genug Antriebsleistung bereitgestellt werden kann. Somit können gefährliche Situationen vermieden werden, wenn das Fahrzeug im fließenden Verkehr plötzlich stehen bleibt oder dergleichen.Electric vehicles usually take some time to reach their full operational readiness. In the case of pure battery vehicles, the battery readiness as well as the charging operation may be limited depending on the temperature. In electric vehicles with on-board power supply from fuel cells, the delay is due to process requirements, such. As the heating of the fuel cell stack or the moisture regulation of the system. The start delay can last from 1 to 3 minutes. The same applies to the caster. Active follow-up periods are z. B. necessary if the fuel cell system must be dehumidified before switching off or if the battery to a certain charge level (target SOC, State Of Charge) must be brought. For this purpose, a blower overrun, an independent heating process or a short charging operation is necessary even after the driver's shutdown command. The start delay and the lag time can last from 1 to 3 min. An indication of lead times and follow-up times could thereby considerably improve the operating comfort of the vehicle, so that the driver can adjust how long he has to wait for the vehicle to be ready to start or until a follow-up or after-load operation has been completed. For the start, the display is of particular importance, since a so-called emergency start of the fuel cell system under some extreme conditions may not be performed. The information that the system can not deliver drive torque fast enough is even safety-relevant for the driver. He could thus be warned to refrain from the emergency start until enough drive power can be provided. Thus, dangerous situations can be avoided if the vehicle suddenly stops in flowing traffic or the like.

Eine Startzeitschätzung ist beispielsweise aus der US 2009/0274934 A1 bekannt. Dabei wird eine Startzeitangabe über ein im Vorfeld bestimmtes Kennfeld und eine Temperaturmessung beschrieben. Als nachteilig hat sich dabei herausgestellt, dass die Startzeitangabe lediglich starr und nur statisch ist und mit dem Alter des Fahrzeugs oder der Fahrzeugbauteilen, darunter des Akku oder der Brennstoffzelle, von den tatsächlichen Startzeiten stark abweichen kann. Außerdem findet dabei keine Anzeige statt und die Nachlauf- und Nachladezeit werden nicht ermittelt.A start time estimate is for example from the US 2009/0274934 A1 known. In this case, a start time information about a previously determined map and a temperature measurement is described. A disadvantage has been found that the start time is only rigid and static and can vary greatly with the age of the vehicle or vehicle components, including the battery or the fuel cell, from the actual start times. In addition, no display takes place and the follow-up and reload time are not determined.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben genannten Nachteile zu überwinden und eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Anzeigen einer Startzeit, einer Nachlaufzeit sowie einer Nachladezeit von mindestens einer Energiequelle für ein Elektrofahrzeug bereitzustellen, die es ermöglichen, eine flexible und den veränderlichen, äußeren und fahrzeugseitigen Umständen getreue Anzeige der Start-, Nachlauf- sowie Nachladezeit zu realisieren.It is therefore an object of the present invention to overcome the above drawbacks and to provide an apparatus and a method for displaying a start time, a follow-up time and a recharging time of at least one energy source for an electric vehicle, which enables a flexible and the variable, external and on-board circumstances faithful display of the start, trail and reload time to realize.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 5 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.The object according to the invention is achieved by a device having the features of independent claim 1 and by a method having the features of independent claim 5. Further features and details of the invention will become apparent from the dependent claims, the description and the drawings. In this case, features and details that are described in connection with the device according to the invention apply, of course, also in connection with the method according to the invention and in each case vice versa, so that with respect to the disclosure of the individual aspects of the invention always reciprocal reference is or may be.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Anzeigen einer Startzeit und/oder einer Nachlaufzeit und/oder die Nachladezeit von mindestens einer Energiequelle für ein Elektrofahrzeug gelöst, die eine Steuereinheit umfasst, in der ein Regelwerk hinterlegt ist, wobei die Startzeit und/oder die Nachlaufzeit und/oder die Nachladezeit durch die Steuereinheit mit Hilfe des Regelwerkes in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter der Energiequelle dynamisch ermittelt werden kann, und wobei die Startzeit und/oder die Nachlaufzeit und/oder die Nachladezeit mittels der Vorrichtung angezeigt werden kann. Die erfindungsgemäße Energiequelle kann dabei eine Batterie für reine Elektrofahrzeuge, ein Brennstoffzellenstapel für brennstoffbetriebene Fahrzeuge oder beides für Hybridfahrzeuge sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorteilhafterweise bei praktisch allen Elektrofahrzeugen mit oder ohne Brennstoffzelle und bei Range-Extender-Fahrzeugen realisiert werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann außerdem in der Serienanwendung leicht appliziert werden. Der Vorteil der Erfindung liegt dabei darin, dass die Startzeit und/oder die Nachlaufzeit und/oder die Nachladezeit stets abhängig von aktuellen Gegebenheiten, sowohl den äußeren als auch den fahrzeugspezifischen, aktuell berechnet und angezeigt werden können. Somit werden nicht nur die Umgebungsinformationen, wie Außentemperatur und/oder Luftdruck als auch Alter und geänderte Eigenschaften der Fahrzeugelemente, wie Stärke des Gebläses, Alter bzw. Kapazität der Batterie und so weiter, berücksichtig. Die Anzeigewerte können im Gegensatz zu einer starren Zuordnung über ein Kennfeld nahezu genau die tatsächlichen Zeiten zum Starten, Nachlaufen oder Nachladen in einer bestimmten Situation für ein bestimmtes Fahrzeug darstellen. Die Vorrichtung liefert somit einen erhöhten Nutzungskomfort und Sicherheit für den Fahrer. Außerdem kann dadurch die Akzeptanz bei Fahrer des Fahrzeuges für die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie für das entsprechende Verfahren gesteigert werden.The object according to the invention is achieved by a device for indicating a start time and / or a follow-up time and / or the recharging time of at least one energy source for an electric vehicle, which comprises a control unit in which a set of rules is stored, wherein the start time and / or the follow-up time and / or the recharging time can be determined dynamically by the control unit with the aid of the set of rules as a function of at least one operating parameter of the energy source, and wherein the start time and / or the follow-up time and / or the recharging time can be displayed by means of the device. The energy source according to the invention can be a battery for pure electric vehicles, a fuel cell stack for fuel-powered vehicles or both for hybrid vehicles. The device according to the invention can advantageously be realized in virtually all electric vehicles with or without a fuel cell and in range extender vehicles. The device according to the invention can also be found in the Serial application can be easily applied. The advantage of the invention lies in the fact that the start time and / or the follow-up time and / or the recharging time can always be calculated and displayed depending on current circumstances, both the outer and the vehicle-specific. Thus, not only the environmental information such as the outside temperature and / or the air pressure but also the age and the changed characteristics of the vehicle elements such as the strength of the blower, the capacity of the battery and so on are taken into consideration. The display values, in contrast to a rigid assignment via a map, can represent almost exactly the actual times for starting, running or reloading in a specific situation for a particular vehicle. The device thus provides increased ease of use and safety for the driver. In addition, thereby the acceptance of the driver of the vehicle for the device according to the invention and for the corresponding method can be increased.

Vorteilhafterweise kann der Betriebsparameter Temperatur und/oder Spannung und/oder Druckniveau und/oder Membranfeuchte und/oder Luftmassenstrom der Energiequelle und/oder Außentemperatur umfassen. Dabei können vorteilhafterweise ein oder mehrere veränderliche Betriebsparameter der Energiequelle berücksichtigt werden. Zudem ist es denkbar, dass auch die Umwelteinflüsse wie Außentemperatur, Luftdruck und dergleichen im Rahmen des Betriebsparameters berücksichtig werden können. Dabei ist es denkbar, dass bei einer veränderlichen Außentemperatur die Start-, Nachlauf- und/oder Nachladezeit variieren können. Zudem kann die Start-, Nachlauf- und/oder Nachladezeit davon abhängen, wie die Betriebsparameter, beispielsweise Temperatur und/oder Spannung, der Energiequelle selbst sind. In dem erfindungsgemäßen Betriebsparameter können vorteilhafterweise diese äußeren und inneren Parameter berücksichtigt werden, sodass die Anzeige der Start-, Nachlauf- und/oder Nachladezeit stets den aktuellen Eigenschaften der Energiequelle, des Fahrzeugs und der Umgebung entspricht.Advantageously, the operating parameter may include temperature and / or voltage and / or pressure level and / or membrane moisture and / or air mass flow of the energy source and / or outside temperature. In this case, advantageously one or more variable operating parameters of the energy source can be taken into account. In addition, it is conceivable that the environmental influences such as outside temperature, air pressure and the like can be taken into account within the scope of the operating parameter. It is conceivable that at a variable outside temperature, the start, trail and / or reload time can vary. In addition, the start, follow-up and / or recharging time may depend on how the operating parameters, such as temperature and / or voltage, are the energy source itself. In the operating parameter according to the invention, these external and internal parameters can be taken into account advantageously, so that the display of the start, follow-up and / or recharging time always corresponds to the current properties of the energy source, the vehicle and the environment.

Zudem ist es von Vorteil, dass im Regelwerk zumindest ein Vorrichtungsparameter Berücksichtigung finden kann. Dabei kann es sich um feststehende Parameter handeln, die konstant sind und in der Fahrzeugapplikation fest hinterlegt sein können, wie Größe und Anzahl von Brennstoffzellen, Kapazität der Energiequelle, die Eigenschaften von Hilfsbatterien, Startzuheizer, Motorkühlung und/oder Ventilatoreigenschaften. Vorteilhafterweise können aber auch diese Eigenschaften regelmäßig überprüft werden, sodass stets aktuelle Werte mit in die Berechnung einfließen.In addition, it is advantageous that at least one device parameter can be taken into account in the rules. These can be fixed parameters that are constant and can be fixed in the vehicle application, such as size and number of fuel cells, capacity of the power source, the characteristics of auxiliary batteries, starting heater, engine cooling and / or fan characteristics. Advantageously, however, these properties can also be regularly checked, so that always current values are included in the calculation.

Hierzu kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Vorrichtung mindestens einen Sensor zum Erfassen des aktuellen Betriebsparameters und/oder des Vorrichtungsparameters aufweisen kann. Des Weiteren ist es denkbar, dass die Steuereinheit mit mindestens einem Sensor in Datenkommunikation gebracht werden kann, um den aktuellen Betriebsparameter und den Vorrichtungsparameter zu erfassen. So kann gewährleistet werden, dass die Start-, Nachlauf- und Nachladezeit immer auf aktuellen Informationen basieren und eine wahrheitsgemäße Anzeige stattfindet.For this purpose, it can advantageously be provided that the device can have at least one sensor for detecting the current operating parameter and / or the device parameter. Furthermore, it is conceivable that the control unit can be brought into data communication with at least one sensor in order to detect the current operating parameter and the device parameter. This ensures that the start, post and reload times are always based on current information and a truthful display takes place.

Des Weiteren wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Verfahren zum Anzeigen einer Startzeit und/oder einer Nachlaufzeit und/oder Nachladezeit von mindestens einer Energiequelle für ein Elektrofahrzeug mit Hilfe einer Steuereinheit gelöst. Gemäß der Erfindung ist in der Steuereinheit ein Regelwerk hinterlegt, wobei die Steuereinheit die Startzeit und/oder die Nachlaufzeit und/oder die Nachladezeit mit Hilfe des Regelwerkes in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter der Energiequelle dynamisch ermitteln kann, und wobei die Vorrichtung die Startzeit und/oder die Nachlaufzeit anzeigen kann. Der Kern der Erfindung liegt dabei darin, dass die Steuereinheit die oben bezeichneten Zeiten mit Hilfe eines physikalischen Models dynamisch ermitteln kann. Das physikalische Modell kann dabei in Form des Regelwerks in der Steuereinheit gespeichert sein. Das erfindungsgemäße Modell löst sich vorteilhafterweise von einer herkömmlichen starren Zuordnung von Zeit und Temperatur anhand von Kennfeldern. Das Regelwerk umfasst im Gegensatz zum Stand der Technik physikalische Formeln, die die Energie und/oder die Wärme der Energiequelle in Abhängigkeit von zumindest einem Betriebparameter und der Zeit angeben. Das Regelwerk kann dabei vorteilhafterweise auf die aktuellen Betriebsparameter der Energiequelle selbst zurückreifen, sowie auf die Vorrichtungsparameter und die Umgebungsparameter. Hierzu kann die Steuereinheit mit Sensoren kommunizieren, die die aktuellen Betriebsparameter der Steuereinheit mitteilen können. Dabei können Temperatur und/oder Spannung und/oder Druckniveau und/oder Membranfeuchte und/oder Luftmassenstrom der Energiequelle und/oder Außentemperatur sensiert werden. Außerdem können die Vorrichtungsparameter, wie Lüftergeschwindigkeit, Zuheizerleistung und dergleichen durch entsprechende Sensoren detektiert werden oder in der Fahrzeugapplikation abgelesen werden. Andere statische energiequelle- und vorrichtungsbezoge Betriebsparameter, wie Wärmekapazitäten der Energiequelle und der Motorkühlung können im Regelwerk Berücksichtigung finden.Furthermore, the object according to the invention is achieved by a method for displaying a start time and / or a follow-up time and / or recharging time of at least one energy source for an electric vehicle with the aid of a control unit. According to the invention, a set of rules is stored in the control unit, wherein the control unit can dynamically determine the start time and / or the lag time and / or the reload time with the aid of the set of rules in dependence on at least one operating parameter of the energy source, and wherein the device sets the start time and / or or can display the follow-up time. The core of the invention lies in the fact that the control unit can dynamically determine the times described above with the aid of a physical model. The physical model can be stored in the form of the rules in the control unit. The model according to the invention advantageously dissolves from a conventional rigid assignment of time and temperature on the basis of maps. The regulations comprise, in contrast to the prior art, physical formulas which state the energy and / or the heat of the energy source as a function of at least one operating parameter and the time. The rules can advantageously refer to the current operating parameters of the energy source itself, as well as the device parameters and the environmental parameters. For this purpose, the control unit can communicate with sensors that can communicate the current operating parameters of the control unit. In this case, temperature and / or voltage and / or pressure level and / or membrane moisture and / or air mass flow of the energy source and / or outside temperature can be sensed. In addition, the device parameters such as fan speed, heater power and the like may be detected by appropriate sensors or read in the vehicle application. Other static power source and device related operating parameters, such as heat capacity of the power source and engine cooling, may be considered in the regulatory framework.

Vorteilhafterweise kann das Verfahren zum Berechnen der Startzeit der Energiequelle in Form einer Brennstoffzelle und/oder einer Batterie bzw. einer Hilfsbatterie folgende Schritte aufweisen:

  • – Erfassen einer Temperatur der Energiequelle und/oder einer Außentemperatur,
  • – Ermitteln von Wärmeströmen aus Eigenerwärmung und/oder von einem Startzuheizer und/oder Verluste an die Umgebung und/oder Verluste an eine Kühlung anhand des Regelwerks,
  • – Ermitteln der Änderung der Temperatur anhand des Regelwerks,
  • – Ermitteln der Startzeit anhand des Regelwerks,
  • – Anzeigen der Startzeit.
Advantageously, the method for calculating the starting time of the energy source in the form of a fuel cell and / or a battery or an auxiliary battery may comprise the following steps:
  • Detecting a temperature of the energy source and / or an outside temperature,
  • Determination of heat flows from self-heating and / or from a starting heater and / or losses to the environment and / or losses to a cooling by means of the rules,
  • - determining the change in temperature based on the rules,
  • - Determining the start time based on the rules,
  • - Display the start time.

Zur Schätzung der Zeit bis zur Betriebsbereitschaft der Energiequelle in Form einer Brennstoffzelle kann eine Bilanz der zu erwärmenden Wärmesenken (Brennstoffzellenstapel) und der zur Verfügung stehenden Wärmequellen (Eigenerwärmung, Startzuheizer) ermittelt werden. Über eine Messung der Temperatur des Brennstoffzellenstapels kann dann eine Referenzgröße gebildet werden. Der Kaltstart kann beim Erreichen einer Stacktemperatur (Brennstoffzellenstapel) von 5°C als abgeschlossen gelten. Die Schätzung der Startzeit kann vorteilhafterweise gemäß der Formel erfolgen:

Figure DE102013210207A1_0002
To estimate the time to standby of the energy source in the form of a fuel cell, a balance of the heat sinks to be heated (fuel cell stack) and the available heat sources (self-heating, starting heater) can be determined. By measuring the temperature of the fuel cell stack, a reference variable can then be formed. The cold start can be regarded as completed when a stack temperature (fuel cell stack) of 5 ° C is reached. The estimation of the starting time can advantageously be made according to the formula:
Figure DE102013210207A1_0002

Vorteilhafterweise können die Wärmeströme aus den thermischen Verlusten des Brennstoffzellenstapels im Betrieb, der Wärmestrom an die Umgebung und der Wärmestrom an das Kühlwasser vereinfacht durch die folgende Formel ausgedruckt werden: Q .Wärme = (1 – ηth)·U·I·z. Advantageously, the heat flows from the thermal losses of the fuel cell stack in operation, the heat flow to the environment and the heat flow to the cooling water can be simplified by the following formula: Q. Heat = (1 - η th) · U · I · z.

Dabei kann angenommen werden, dass die gesamte Wärme zur Aufheizung des Brennstoffzellenstapels und/oder der Batterie verwendet werden kann.It can be assumed that all the heat can be used to heat the fuel cell stack and / or the battery.

In der zuvor genannten Formel kann ein thermischer Wirkungsgrad des Brennstoffzellenstapels berücksichtigt werden, wobei der Wirkungsgrad nach der Formel berechnet werden kann: ηth = ΔG / ΔH. In the aforementioned formula, a thermal efficiency of the fuel cell stack can be taken into account, wherein the efficiency can be calculated according to the formula: η th = ΔG / ΔH.

Die enthaltenen Größen sind dabei die Reaktionsenthalpie und die freie Reaktionsenthalpie. Für Wasserstoffbrennstoffzellen kann dieser Wirkungsgrad maximal 82,9% betragen. Dieser Wert ist die physikalische Konstante, die im Regelwerk hinterlegt werden kann. Mit dem Wirkungsgrad des Brennstoffzellenstapels, der in der Fahrzeugapplikation abgefragt werden kann, dem Strom und der Spannung des Brennstoffzellenstapels, die gemessen werden können, und der Zellenzahl kann dann die freigesetzte Wärmemenge des Stapels abgeschätzt werden.The quantities contained are the reaction enthalpy and the free reaction enthalpy. For hydrogen fuel cells, this efficiency can be a maximum of 82.9%. This value is the physical constant that can be stored in the rules. With the efficiency of the fuel cell stack that can be queried in the vehicle application, the current and voltage of the fuel cell stack that can be measured, and the number of cells, the amount of heat released by the stack can then be estimated.

Als zusätzliche Wärmequelle kann ein Startzuheizer hinzugenommen werden. An dieser Stelle kann berücksichtigt werden, wie viel elektrische Leistung aktuell zum Betrieb dieses Zuheizers verwendet werden kann. Die Leistungsfähigkeit einer Brennstoffzelle kann aufgrund von messbarer Betriebsparameter bestimmt werden, wie Druckniveau, Temperatur, Membranenfeuchte und Luftmassenstrom. Aus dem Luftmassenstrom kann über das Faraday-Gesetz der maximal verfügbare Strom, der den Sauerstoff vollständig umsetzt, berechnet werden. Für gewöhnlich kann dieser um einen Faktor verringert werden, der eine Überstöchiometrie gewährleistet. Dies kann notwendig sein, um am Ende des Zellkanals noch hinreichend Sauerstoffpartialdruck zu erhalten. Als Wärmesenke können dabei eine Hilfsbatterie und der Brennstoffzellenstapel dienen, wobei die Wärmekapazitäten der Hilfsbatterie und des Brennstoffzellenstapels in der Fahrzeugapplikation abgefragt werden können.As additional heat source, a starting heater can be added. At this point, it can be taken into account how much electrical power can currently be used to operate this auxiliary heater. The performance of a fuel cell can be determined based on measurable operating parameters, such as pressure level, temperature, membrane humidity, and mass air flow. From the air mass flow, the Faraday law can be used to calculate the maximum available flow that completely converts the oxygen. Usually, this can be reduced by a factor that ensures an overstoichiometry. This may be necessary in order to obtain sufficient oxygen partial pressure at the end of the cell channel. As heat sink can serve an auxiliary battery and the fuel cell stack, the heat capacity of the auxiliary battery and the fuel cell stack can be queried in the vehicle application.

Die Änderung der Temperatur kann dann gemäß der ersten Gleichung berechnet werden, indem die Wärmeströme abgeschätzt werden. Dabei kann im Kaltstart der Wärmestrom des Kühlmittels negativ sein, da der Zuheizer mit der verfügbaren Leistung bedient wird. Vorteilhafterweis kann im Kaltstart der Stapel mit möglichst großer Leistung belastet werden, um die Abwärme der Reaktion zu maximieren. Aus der Differenz zwischen der aktuellen Temperatur des Stapels, die erfindungsgemäß aktuell gemessen werden kann, und der Zieltemperatur, die bekannt ist, kann durch Division mit der Änderungsrate der Wärmeströme die Startzeit berechnet werden.The change in temperature can then be calculated according to the first equation by estimating the heat flows. In this case, the heat flow of the coolant can be negative in the cold start, since the heater is operated with the available power. Advantageously, during cold start, the stack can be loaded with as much power as possible in order to maximize the waste heat of the reaction. From the difference between the current temperature of the stack, which can be currently measured according to the invention, and the target temperature, which is known, the starting time can be calculated by dividing by the rate of change of the heat flows.

Vorteilhafterweise kann dann die aktuell berechnete Startzeit in einem Kombiinstrument bzw. Armaturenbrett des Fahrzeugs angezeigt werden. Für den Notstartfall, d. h. beschleunigtes Startverfahren, das mit besonderer Startsequenz ausgelöst werden kann, kann bei zu langer Startzeit eine dringliche Warnung an den Fahrer akustisch und/oder optisch ausgegeben werden, um den Fahrer davor zu warnen, den Notstart fortzusetzen.Advantageously, then the currently calculated start time can be displayed in an instrument cluster or dashboard of the vehicle. For the emergency start case, ie accelerated starting procedure, with If the starting sequence is too long, an urgent warning to the driver can be emitted acoustically and / or visually to warn the driver to continue the emergency start.

Zur Schätzung der Zeit bis zur Betriebsbereitschaft der Energiequelle in Form einer Batterie für reine Elektrofahrzeuge oder einer Hilfsbatterie für Hybridfahrzeuge kann der Ladebetrieb im Kaltstartfall eingeschränkt sein. Bevor die Ladung, z. B. durch rekuperatives Bremsen beim Elektrofahrzeug oder Betriebspunktverschiebung beim Hybridfahrzeug aufgenommen werden kann, ist eine Erwärmung des heute gebräuchlichen Akkus über 0°C zwingend notwendig. Auch beim Entladebetrieb (Antriebsfall) ist mit Leistungseinschränkungen zu rechnen, bei tiefkalten Umgebungstemperaturen kann nicht genügend Leistung für eine Fahrfreigabe bzw. das Anfahren des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Aus diesem Grund ist es auch bei Elektrofahrzeugen mit Startverzögerungen oder einem eingeschränkten Fahrbetrieb zu rechnen, über die der Fahrer gemäß der Erfindung vorteilhafterweise informiert werden kann.To estimate the time to standby of the power source in the form of a battery for pure electric vehicles or auxiliary battery for hybrid vehicles, the charging operation may be limited in the cold start case. Before the charge, z. B. by recuperative braking when electric vehicle or operating point shift in the hybrid vehicle can be recorded, a warming of today's conventional battery above 0 ° C is imperative. Even when unloading (drive case) is expected to power restrictions, at low ambient temperatures can not be enough power for a drive release or the start of the vehicle are provided. For this reason, it is also to be expected in electric vehicles with start delays or a limited driving, over which the driver can advantageously be informed according to the invention.

Die Batterie kann sich durch Eigenerwärmung, Kühlsystem oder Zuheizer erwärmen, wie gezeigt in der Formel:

Figure DE102013210207A1_0003
The battery may heat up by self-heating, cooling system or heater, as shown in the formula:
Figure DE102013210207A1_0003

Die Wärmeverluste des Akkus (Batterie bzw. Hilfsbatterie) bei Betrieb können äußerst gering sein und zur Eigenerwärmung nicht ausreichen. Um die Wärmeverluste an die Umgebung zu minimieren, kann eine möglichst effektive Wärmeisolierung des Akkus helfen. Wesentlich kann in diesem Fall sein, dass der Wärmeeintrag durch einen elektrischen Zuheizer entweder direkt oder gegebenenfalls auch indirekt über ein Kühlwasser bereitgestellt werden kann. Nach der Berechnung kann die ermittelte Startzeit gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren dem Fahrer angezeigt werden.The heat loss of the battery (battery or auxiliary battery) during operation can be extremely low and not sufficient for self-heating. To minimize the heat loss to the environment, the most effective thermal insulation of the battery can help. It may be essential in this case that the heat input can be provided by an electric heater either directly or optionally indirectly via a cooling water. After the calculation, the determined starting time can be displayed to the driver according to the method according to the invention.

Bei einem Nachladebetrieb für reine Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge kann das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte umfassen:

  • – Bestimmen, ob ein Nachladen der Energiequelle anhand des Regelwerks erforderlich ist,
  • – Ermitteln der Nachladezeit anhand des Regelwerks,
  • – Anzeigen der Nachladezeit.
In a recharging operation for purely electric vehicles or hybrid vehicles, the method according to the invention may comprise the following steps:
  • Determining whether reloading of the energy source is required by the rules,
  • - determine the reload time based on the rules,
  • - Display the reload time.

Dabei kann ermittelt werden, ob die Batterie für reine Elektrofahrzeuge oder die Hilfsbatterie für Hybridfahrzeuge nach dem Stopp nachgeladen werden muss, um bei einem nächsten Start genügend Energie zu haben, um anfahren zu können, bis der Ladebetrieb möglich wird.It can be determined whether the battery for pure electric vehicles or the auxiliary battery for hybrid vehicles after the stop must be reloaded to have enough energy at a next start to start up until the charging operation is possible.

Beim Nachlauf des Systems mit der Energiequelle in Form eines Brennstoffzellenstapels kann das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte umfassen:

  • • Erfassen einer Temperatur der Energiequelle und/oder einer Außentemperatur,
  • • Bestimmen, ob ein Nachheizen anhand des Regelwerks erforderlich ist,
  • • Ermitteln einer Nachheizzeit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Berechnen der Startzeit bis zum Erreichen einer bestimmten Zieltemperatur der Energiequelle,
  • • Ermitteln der Ausblaszeit anhand des Regelwerks,
  • • Ermitteln der Nachlaufzeit,
  • • Anzeigen der Nachlaufzeit.
When the system travels with the energy source in the form of a fuel cell stack, the method according to the invention may comprise the following steps:
  • Detecting a temperature of the energy source and / or an outside temperature,
  • • Determine if re-heating is required by the rules,
  • Determining a post-heating time according to the method according to the invention for calculating the starting time until reaching a specific target temperature of the energy source,
  • • determining the blow-out time based on the rules,
  • • determining the follow-up time,
  • • Display of the follow-up time.

Für den Nachlauf kann bei Brennstoffzellenstapeln der Feuchtehaushalt entscheidend sein. Um ein schädliches Gefrieren von zurückbleibender Feuchtigkeit im Stapel auszuschließen, kann es vorteilhaft sein, diese Restfeuchtigkeit auszublasen, damit ein wiederholter Kaltstart überhaupt möglich sein kann. Dabei kann notwendig sein, den Brennstoffzellenstapel auf eine bestimmte Mindesttemperatur aufzuheizen. Dieser Anwendungsfall kann dann eintreten, wenn das Fahrzeug nur sehr kurz betrieben wurde, z. B. bei einem Startabbruch oder einem Wiederstartszenario. Der Nachlauf kann dann länger dauern. Erfindungsgemäß kann dies dem Fahrer angezeigt werden, damit er den Nachlauf einordnen kann. In jedem Fall kann eine Nachlaufaktivität angezeigt werden. Dabei kann also zuerst ein Nachheizen und erst dann ein Ausblasen oder nur ein Ausblasen erforderlich sein. Für den Ausblasfall kann z. B. eine konstante Zeit angezeigt werden, die gemäß bestimmten Standarten der Energiequelle in der Fahrzeugapplikation hinterlegt wurde. Für den Nachheizfall kann vorteilhafterweise die Nachheizzeit nach dem Verfahren zum Berechnen der Startzeit berechnet werden und zu einer anschließenden Ausblaszeit addiert werden.In the case of fuel cell stacks, the moisture balance can be decisive for the overrun. In order to prevent harmful freezing of remaining moisture in the stack, it may be advantageous to blow out this residual moisture, so that a repeated cold start may even be possible. It may be necessary to heat the fuel cell stack to a certain minimum temperature. This application can occur when the vehicle has been operated only very short, z. For example, during a startup abort or a restart. The caster can take longer. According to the invention this can be displayed to the driver, so that he can classify the caster. In any case, a follow-up activity can be displayed. In this case, therefore, a reheating and only then a blowout or only a blowout may be required first. For the Ausblasfall z. B. a constant time to be displayed, which was deposited according to certain standards of the power source in the vehicle application. For Nachheizfall advantageously the reheating time can be calculated by the method for calculating the start time and added to a subsequent Ausblaszeit.

Für den Nachlauf der Hybridfahrzeuge kann das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte umfassen,

  • • Ermitteln der Nachladezeit der Hilfsbatterie,
  • • Ermitteln der Nachlaufzeit des Brennstoffzellenstapels,
  • • Vergleichen der Nachladezeit und der Nachlaufzeit,
  • • Ermitteln einer kombinierten Nachlaufzeit,
  • • Anzeigen einer kombinierten Nachlaufzeit.
For the after-run of the hybrid vehicles, the method according to the invention may comprise the following steps,
  • • determining the recharge time of the auxiliary battery,
  • Determining the follow-up time of the fuel cell stack,
  • • comparing the recharge time and the follow-up time,
  • • determining a combined follow-up time,
  • • Display of a combined follow-up time.

Dabei kann die Zeit angezeigt werden, die benötigt wird, um beide Prozesse abzuschließen, Nachladen der Hilfsbatterie und der Nachlauf (gegebenenfalls Nachheizen und Ausblasen) des Brennstoffzellenstapels.It can display the time required to complete both processes, recharge the auxiliary battery and run the lead (if necessary reheat and blow) the fuel cell stack.

Vorteilhafterweise kann gemäß der Erfindung eine Energiequelle mit einer Vorrichtung zum Anzeigen einer Startzeit und/oder einer Nachlaufzeit und/oder einer Nachladezeit, die durch ein erfindungsgemäßes Verfahren betrieben werden kann, wie oben beschrieben, bereitgestellt sein.Advantageously, according to the invention, an energy source can be provided with a device for indicating a start time and / or a follow-up time and / or a recharging time, which can be operated by a method according to the invention, as described above.

Zudem kann gemäß der Erfindung ein Elektrofahrzeug, wie z. B. ein reines Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug und ein brennstoffzellenbetriebenes Fahrzeug, mit einer Vorrichtung zum Anzeigen einer Startzeit und/oder einer Nachlaufzeit und/oder einer Nachladezeit, die durch ein erfindungsgemäßes Verfahren betrieben werden kann, wie oben beschrieben, bereitgestellt sein.In addition, according to the invention, an electric vehicle, such as. As a pure electric vehicle, a hybrid vehicle and a fuel cell powered vehicle, with a device for displaying a start time and / or a follow-up time and / or a recharging time, which can be operated by a method according to the invention, as described above, be provided.

Erfindungsgemäß können die Merkmale der Beschreibung und der Ansprüche der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens sowohl einzeln für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.According to the invention, the features of the description and the claims of the device according to the invention and of the method according to the invention can be essential to the invention both individually and in the most diverse combinations.

Bevorzugte AusführungsbeispielePreferred embodiments

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen jeweils schematisch:Further, measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of the preferred embodiments of the invention with reference to FIGS. Each show schematically:

1 erfindungsgemäße Verfahrensschritte zum Ermitteln einer Startzeit für Elektrofahrzeuge, 1 inventive method steps for determining a start time for electric vehicles,

2 erfindungsgemäße Verfahrensschritte zum Ermitteln einer Nachladezeit für eine Batterie bzw. eine Hilfsbatterie, 2 inventive method steps for determining a recharging time for a battery or an auxiliary battery,

3 erfindungsgemäße Verfahrensschritte zum Ermitteln einer Nachlaufzeit für einen Brennstoffzellenstapel, und 3 inventive method steps for determining a follow-up time for a fuel cell stack, and

4 erfindungsgemäße Verfahrensschritte zum Ermitteln einer kombinierten Nachlaufzeit für Hybridfahrzeuge. 4 Method steps according to the invention for determining a combined follow-up time for hybrid vehicles.

Die 1 zeigt schematisch den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Berechnen einer Startzeit tT einer Energiequelle für ein Elektrofahrzeug. Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhafterweise für verschiedene Arten von Elektrofahrzeugen angewendet werden, dabei kann die Startzeit tT der Energiequelle in Form einer Brennstoffzelle für brennstoffbetriebene Fahrzeuge und/oder einer Batterie für reine Elektrofahrzeuge bzw. einer Hilfsbatterie für Hybridfahrzeuge berechnet werden. Die 1 zeigt folgende Verfahrensschritte:

  • • Starten des Elektrofahrzeuges,
  • • Erfassen einer Temperatur T der Energiequelle und/oder einer Außentemperatur,
  • • Ermitteln von Wärmeströmen Q . aus Eigenerwärmung Q .Reaktion/Verlust und/oder von einem Startzuheizer PZuheizer und/oder Verluste an die Umgebung Q .Umgebung und/oder Verluste an eine Kühlung Q .Kühlwasser anhand des Regelwerks,
  • • Ermitteln der Änderung der Temperatur ∂T anhand des Regelwerks,
  • • Ermitteln der Startzeit tT anhand des Regelwerks.
The 1 schematically shows the flow of the inventive method for calculating a start time t T of a power source for an electric vehicle. The method according to the invention can advantageously be used for different types of electric vehicles, the starting time t T of the energy source in the form of a fuel cell for fuel-powered vehicles and / or a battery for pure electric vehicles or an auxiliary battery for hybrid vehicles can be calculated. The 1 shows the following process steps:
  • • starting the electric vehicle,
  • Detecting a temperature T of the energy source and / or an outside temperature,
  • • Determining heat flows Q. from self-heating Q. Reaction / loss and / or from a starting heater P Heater and / or losses to the environment Q. Environment and / or losses to cooling Q. Cooling water based on the regulations,
  • • determining the change in temperature ∂T based on the rules,
  • • Determine the start time t T based on the rules.

Dabei können die aktuelle Temperatur T der Energiequelle und die Außentemperatur erfindungsgemäß mit Hilfe von Sensoren gemessen werden.In this case, the current temperature T of the energy source and the outside temperature according to the invention can be measured with the aid of sensors.

Zum Ermitteln von Wärmeströmen Q . kann eine Bilanz der zu erwärmenden Wärmesenken (Brennstoffzellenstapel CStack oder Batterie CAkku) und der zur Verfügung stehenden Wärmequellen (Eigenerwärmung Q .Reaktion/Verlust und Startzuheizer PZuheizer) ermittelt werden. For determining heat flows Q. a balance of the heat sinks to be heated (fuel cell stack C stack or battery C battery ) and the available heat sources (self-heating Q. reaction / loss and starting heater P auxiliary heater ) can be determined.

Beim Ermitteln der Eigenerwärmung Q .Reaktion/Verlust können die gemessenen Betriebsparameter der Energiequelle, wie zur Verfügung stehender Strom I und Spannung U, berücksichtigt werden. Als eine Wärmesenke CStack/Akku kann erfindungsgemäß die Energiequelle selbst dienen, wobei die Wärmekapazitäten der Batterie CAkku, einer Hilfsbatterie CAkku und des Brennstoffzellenstapels CStark in der Fahrzeugapplikation abgefragt werden können.When determining the self-heating Q. Reaction / loss , the measured operating parameters of the energy source, such as available current I and voltage U, can be taken into account. As a heat sink C stack / battery can serve according to the invention, the energy source itself, the heat capacity of the battery C battery , an auxiliary battery C battery and the fuel cell stack C can be queried in the vehicle application Stark .

In dem weiteren Schritt kann die Wärmezufuhr durch einen Startzuheizer P ermittelt werden, wenn einer zur Verfügung steht. An dieser Stelle kann berücksichtigt werden, wie viel elektrische Leistung aktuell zum Betrieb dieses Zuheizers verwendet werden kann.In the further step, the heat supply can be determined by a starting heater P, if one is available. At this point, it can be taken into account how much electrical power can currently be used to operate this auxiliary heater.

Die Änderung der Temperatur ∂T kann dann gemäß der ersten Geleichung berechnet werden, indem die Wärmeströme abgeschätzt werden:

Figure DE102013210207A1_0004
The change in temperature ∂T can then be calculated according to the first equation by estimating the heat flows:
Figure DE102013210207A1_0004

Über eine Messung der Temperatur T der Energiequelle kann somit eine Referenzgröße gebildet werden. Der Kaltstart kann beim Erreichen einer Mindesttemperatur als abgeschlossen gelten, wobei für den Brennstoffzellenstapel die Mindesttemperatur von 5°C und für eine Batterie von 0°C festgelegt sein kann.A reference variable can thus be formed by measuring the temperature T of the energy source. The cold start can be regarded as completed when a minimum temperature is reached, whereby the minimum temperature of the fuel cell stack can be set at 5 ° C and for a battery at 0 ° C.

Abschließend kann die aktuell berechnete Startzeit tT in einem Kombiinstrument bzw. Armaturenbrett des Fahrzeugs durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung angezeigt werden. Bei einer zu langen Startzeit tT kann außerdem eine akustische und/oder optische Warnung an den Fahrer ausgegeben werden, um den Fahrer davon abzuhalten, einen Notstart einzuleiten.Finally, the currently calculated start time t T can be displayed in an instrument cluster or dashboard of the vehicle by a device according to the invention. If the starting time t T is too long, an audible and / or visual warning may also be issued to the driver to prevent the driver from initiating an emergency start.

Die 2 zeigt die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte, die zur Berechnung einer Nachladezeit tE einer Batterie für reine Elektrofahrzeuge oder einer Hilfsbatterie für Hybridfahrzeuge dienen können:

  • • Bestimmen, ob ein Nachladen der Energiequelle anhand des Regelwerks erforderlich ist,
  • • Ermitteln der Nachladezeit tE anhand des Regelwerks.
The 2 shows the inventive method steps that can be used to calculate a recharge time t E of a battery for pure electric vehicles or auxiliary battery for hybrid vehicles:
  • • determining whether reloading of the energy source is required by the rules,
  • • Determine the reload time t E according to the rules.

Dabei kann ermittelt werden, ob die Batterie für reine Elektrofahrzeuge oder die Hilfsbatterie für Hybridfahrzeuge nach dem Stopp nachgeladen werden muss. Dabei kann aktuell sensiert werden, wie viel Energie E in der Batterie noch übrig bleibt und wie viel Energie E nachgeladen werden muss. Ein Nachladen kann beispielsweise durch Anschließen an das Stromnetz oder durch Nachlaufen des Brennstoffzellenstapels erfolgen. Dieser Fall kann für Hybridfahrzeuge relevant sein, bei denen der SOC der Hilfsbatterie vor dem Abschalten angehoben werden soll. In diesem Fall kann eine Nachlaufaktivität angezeigt werden. Die Schätzung der Nachlaufzeit tE kann über den erforderlichen SOC-Ladehub erfolgen, der zur Aufladung auf einen gewünschten Mindestladestand beim Abstellen des Fahrzeugs benötigt wird, und über die Anstiegsrate des SOC also die Ladeleistung, z. B. 3 kW bei Anschluss an 220 V-AC oder auch mehr bei Aufladung durch eine fahrzeuginterne Energiequelle, wie Brennstoffzelle oder Verbrennungsmotor. Dann kann mit Hilfe des Betriebsparameters berechnet werden, wie lange der Nachladebetrieb dauern wird. Anschließend kann eine Anzeige der Nachladezeit tE erfolgen.It can be determined whether the battery for pure electric vehicles or the auxiliary battery for hybrid vehicles must be recharged after the stop. It can be currently sensed how much energy E is left in the battery and how much energy E has to be recharged. Recharging can be done for example by connecting to the power grid or by running the fuel cell stack. This case may be relevant to hybrid vehicles where the SOC of the auxiliary battery is to be raised before shutting down. In this case, a follow-up activity can be displayed. The estimation of the follow-up time t E can be done via the required SOC loading stroke, which is required to charge to a desired minimum load when parking the vehicle, and on the rate of increase of the SOC so the charging power, eg. B. 3 kW when connected to 220 V AC or even more when charging by an in-vehicle power source, such as fuel cell or internal combustion engine. Then it can be calculated with the aid of the operating parameter how long the recharging operation will take. Subsequently, an indication of the recharging time t E can take place.

Die 3 zeigt die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte beim Nachlauf des Systems mit der Energiequelle in Form eines Brennstoffzellenstapels:

  • • Erfassen einer Temperatur T der Energiequelle und/oder einer Außentemperatur,
  • • Bestimmen, ob ein Nachheizen anhand des Regelwerks erforderlich ist,
  • • Ermitteln einer Nachheizzeit tT nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß 1,
  • • Ermitteln der Ausblaszeit tA anhand des Regelwerks,
  • • Ermitteln der Nachlaufzeit tTA,
  • • Anzeigen der Nachlaufzeit tTA.
The 3 shows the method steps according to the invention in the wake of the system with the energy source in the form of a fuel cell stack:
  • Detecting a temperature T of the energy source and / or an outside temperature,
  • • Determine if re-heating is required by the rules,
  • Determining a reheating time t T according to the method according to the invention 1 .
  • Determining the blowing time t A on the basis of the rules,
  • Determining the follow-up time t TA ,
  • • Display of the lag time t TA .

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann für den Nachlauf eines Brennstoffzellenstapels übrigbleibende Feuchtigkeit ausgeblasen werden müssen, um ein Gefrieren zu vermeiden. Erfindungsgemäß kann nach dem Abstellen des Motors zunächst ermittelt werden, ob ein Nachheizen notwendig ist. Zum Ausblasen muss der Brennstoffzellenstapel eine bestimmte Mindesttemperatur aufweisen. Das kann z. B. dann der Fall sein, wenn das Fahrzeug nur kurz betrieben wurde oder der Startvorgang abgebrochen wurde. Falls ein Nachheizen erforderlich ist, kann die Nachheizzeit tT nach dem Ablaufdiagramm der 1 bestimmt werden. Zum Bestimmen der Zeit zum Ausblasen tA kann z. B. ein Standardwert für den bestimmten Brennstoffzellenstapel abgefragt werden, der in der Fahrzeugapplikation gespeichert sein kann. Für den Nachheizfall kann vorteilhafterweise die Nachheizzeit tT nach dem Verfahren zum Berechnen der Startzeit tT berechnet werden und mit einer anschließenden Ausblaszeit tA summiert werden. Abschließend kann die Nachlaufzeit tTA oder zumindest die Nachlaufaktivität dem Fahrer angezeigt werden.According to the method according to the invention, remaining moisture may have to be blown out for the wake of a fuel cell stack in order to avoid freezing. According to the invention can be determined after stopping the engine first, whether a reheating is necessary. To blow out the fuel cell stack must have a certain minimum temperature. This can z. B. be the case when the vehicle was operated only briefly or the startup process was canceled. If reheating is required, the post-heating time t T according to the flowchart of 1 be determined. To determine the time for blowing t A can z. For example, a default value for the particular fuel cell stack may be queried that may be stored in the vehicle application. For the Nachheizfall advantageously, the reheating can t T according to the method for calculating the start time t T are calculated and with a subsequent blow-out time t A are summed. Finally, the follow-up time t TA or at least the follow-up activity can be displayed to the driver.

4 zeigt die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte zum Ermitteln einer kombinierten Nachlaufzeit für Hybridfahrzeuge, wobei der Nachlauf des Brennstoffzellenstapels und der Nachladebetrieb der Hilfsbatterie berücksichtigt werden kann. Die 4 zeigt die erfindungsgemäßen Schritte dazu:

  • • Ermitteln der Nachladezeit tE gemäß 2,
  • • Ermitteln der Nachlaufzeit tTA gemäß 3,
  • • Vergleichen der Nachladezeit tE und der Nachlaufzeit tTA,
  • • Ermitteln einer kombinierten Nachlaufzeit tTAE,
  • • Anzeigen einer kombinierten Nachlaufzeit tTAE.
4 shows the inventive method steps for determining a combined follow-up time for hybrid vehicles, wherein the wake of the fuel cell stack and the Nachladebetrieb the auxiliary battery can be considered. The 4 shows the steps according to the invention:
  • • Determine the recharge time t E according to 2 .
  • • Determine the follow-up time t TA according to 3 .
  • Comparing the recharging time t E and the trailing time t TA ,
  • Determining a combined follow-up time t TAE ,
  • • Display of a combined follow-up time t TAE .

Anschließend kann die ermittelte kombinierte Nachlaufzeit tTAE dem Fahrer angezeigt werden, die benötigt wird, um beide Prozesse abzuschließen: Nachladen der Hilfsbatterie und der Nachlauf (gegebenenfalls Nachheizen und Ausblasen) des Brennstoffzellenstapels.Subsequently, the determined combined follow-up time t TAE can be displayed to the driver, which is required to complete both processes: recharging the auxiliary battery and the after-running (possibly reheating and blowing) of the fuel cell stack.

Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, können sowohl für sich alleine als auch in den verschiedensten Kombinationen, insbesondere basierend auf 1 bis 4, erfindungswesentlich sein.All of the claims, the description or the drawings resulting features and / or advantages, including design details, both alone or in a variety of combinations, in particular based on 1 to 4 to be essential to the invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2009/0274934 A1 [0003] US 2009/0274934 A1 [0003]

Claims (10)

Vorrichtung zum Anzeigen einer Startzeit (tT) und/oder einer Nachlaufzeit (tTA, tTAE) und/oder die Nachladezeit (tE) von mindestens einer Energiequelle für ein Elektrofahrzeug, umfassend: eine Steuereinheit, in der ein Regelwerk hinterlegt ist, wobei die Startzeit (tT) und/oder die Nachlaufzeit (tTA, tTAE) und/oder die Nachladezeit (tE) durch die Steuereinheit mit Hilfe des Regelwerkes in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter (T) der Energiequelle dynamisch ermittelbar sind/ist, und wobei die Startzeit (tT) und/oder die Nachlaufzeit (tTA, tTAE) und/oder die Nachladezeit (tE) mittels der Vorrichtung anzeigbar sind/ist.Device for indicating a start time (t T ) and / or a follow-up time (t TA , TAE ) and / or the recharging time (t E ) of at least one energy source for an electric vehicle, comprising: a control unit in which a set of rules is stored, wherein the start time (t T ) and / or the follow-up time (t TA , TAA t) and / or the recharging time (t E ) are dynamically determined by the control unit with the aid of the rules in dependence on at least one operating parameter (T) of the energy source / and wherein the start time (t T) and / or the stopping time (t TA, t TAE) and / or the recharging time (t e) by means of the device are viewable / is. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter (T) Temperatur (T) und/oder Spannung (U) und/oder Druckniveau und/oder Membranfeuchte und/oder Luftmassenstrom der Energiequelle und/oder Außentemperatur umfasst.Apparatus according to claim 1, characterized in that the operating parameter (T) temperature (T) and / or voltage (U) and / or pressure level and / or membrane moisture content and / or air mass flow of the energy source and / or outdoor temperature. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Regelwerk zumindest ein Vorrichtungsparameter, wie Lüftergeschwindigkeit und/oder Wärmekapazität der Kühlung und/oder Größe und/oder Wärmekapazität (CStack/Akku) der Energiequelle und/oder Anzahl der Brennstoffzellen (z) und dergleichen Berücksichtigung findet.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that in the set of rules at least one device parameters, such as fan speed and / or heat capacity of the cooling and / or size and / or heat capacity (C stack / battery ) of the energy source and / or number of fuel cells (z). and the like. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens einen Sensor zum Erfassen des aktuellen Betriebsparameters (T) und/oder des Vorrichtungsparameters aufweist, und dass insbesondere die Steuereinheit mit mindestens einem Sensor in Datenkommunikation bringbar ist, um den aktuellen Betriebsparameter (T) und/oder den Vorrichtungsparameter zu erfassen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device has at least one sensor for detecting the current operating parameter (T) and / or the device parameter, and in particular that the control unit with at least one sensor in data communication can be brought to the current operating parameters ( T) and / or the device parameter. Verfahren zum Anzeigen einer Startzeit (tT) und/oder einer Nachlaufzeit (tT, tTA) und/oder Nachladezeit (tE) von mindestens einer Energiequelle für ein Elektrofahrzeug, mit Hilfe einer Steuereinheit, in der ein Regelwerk hinterlegt ist, wobei die Steuereinheit die Startzeit (tT) und/oder die Nachlaufzeit (tTA, tTAE) und/oder die Nachladezeit (tE) mit Hilfe des Regelwerkes in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter (T) der Energiequelle dynamisch ermittelt, und wobei die Vorrichtung die Startzeit (tT) und/oder die Nachlaufzeit (tTA, tTAE) und/oder die Nachladezeit (tE) anzeigt.Method for indicating a start time (t T ) and / or a follow-up time (t T , t TA ) and / or recharging time (t E ) of at least one energy source for an electric vehicle, by means of a control unit, in which a set of rules is stored the control unit dynamically determines the start time (t T ) and / or the follow-up time (t TA , TAE ) and / or the recharging time (t E ) with the aid of the set of rules as a function of at least one operating parameter (T) of the energy source, and wherein Device, the start time (t T ) and / or the lag time (t TA , TAA TA ) and / or the reload time (t E ) displays. Verfahren nach Anspruch 5, umfassend folgende Schritte: Erfassen einer Temperatur (T) der Energiequelle und/oder einer Außentemperatur, Ermitteln von Wärmeströmen (Q .Wärme) aus Eigenerwärmung (Q .Reaktion/Verlust) und/oder von einem Startzuheizer (P) und/oder Verluste an die Umgebung (Q .Umgebung) und/oder Verluste an eine Kühlung (Q .Kühlwasser) anhand des Regelwerks, Ermitteln der Änderung der Temperatur (∂T) anhand des Regelwerks, Ermitteln der Startzeit (tT) anhand des Regelwerks, Anzeigen der Startzeit (tT).A method according to claim 5, comprising the steps of: (. Q heat) detecting a temperature (T) of the energy source and / or an outside temperature detecting heat flows from self-heating (Q reaction / loss.) And / or by a Startzuheizer (P) and / or losses to the environment (Q ambient ) and / or loss of cooling (Q cooling water ) according to the regulations, determining the change in temperature (∂T) according to the rules, determining the start time (t T ) according to the regulations , Displaying the start time (t T ). Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, umfassend folgende Schritte: Bestimmen, ob ein Nachladen der Energiequelle anhand des Regelwerks erforderlich ist, Ermitteln der Nachladezeit (tE) anhand des Regelwerks, Anzeigen der Nachladezeit (tE).Method according to one of claims 5 or 6, comprising the following steps: determining whether a recharge of the energy source is required by the rules, determining the recharging time (t E ) based on the rules, displaying the recharging time (t E ). Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, umfassend folgende Schritte: Erfassen einer Temperatur (T) der Energiequelle und/oder einer Außentemperatur, Bestimmen, ob ein Nachheizen anhand des Regelwerks erforderlich ist, Ermitteln einer Nachheizzeit (tT) nach Anspruch 6, Ermitteln der Ausblaszeit (tA) anhand des Regelwerks, Ermitteln der Nachlaufzeit (tTA), Anzeigen der Nachlaufzeit (tTA).Method according to one of claims 5 to 7, comprising the following steps: detecting a temperature (T) of the energy source and / or an outside temperature, determining whether a reheating is required by the rules, determining a reheating time (t T ) according to claim 6, determining the blowing time (t A ) on the basis of the rules, Determining the follow-up time (t TA ), displaying the follow-up time (t TA ). Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, Ermitteln der Nachladezeit (tE) nach Anspruch 7, Ermitteln der Nachlaufzeit (tTA) nach Anspruch 8, Vergleichen der Nachladezeit (tE) und der Nachlaufzeit (tTA), Ermitteln einer kombinierten Nachlaufzeit (tTAE), Anzeigen einer kombinierten Nachlaufzeit (tTAE).Method according to one of Claims 5 to 8, determining the recharging time (t E ) according to Claim 7, determining the follow-up time (t TA ) according to Claim 8, comparing the recharging time (t E ) and the trailing time (t TA ), determining a combined follow-up time (t TAE ), displaying a combined follow-up time (t TAE ). Energiequelle mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9 betreibbar ist.Energy source comprising a device according to any one of claims 1 to 4, which is operable by a method according to any one of claims 5 to 9.
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