DE102014209434A1 - Verfahren und System zum Steuern eines Brennstoffzellenfahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren und System zum Steuern eines Brennstoffzellenfahrzeugs sind vorgesehen, wobei ein bidirektionaler Wandler einen Zustand eines Brennstoffzellenfahrzeugs in Echtzeit überwacht, um ein Steueransprechverhalten in einem Übergangszustand des Brennstoffzellenfahrzeugs zu verbessern. Das Verfahren umfasst ein Empfangen, durch einen bidirektionalen Wandler, eines Befehls für einen Stromgrenzwert in der Hochspannungsbatterie von der Brennstoffzellensteuerung, während das Brennstoffzellenfahrzeug angetrieben wird. Darüber hinaus ist der bidirektionale Wandler eingerichtet, um zu bestimmen, ob das Brennstoffzellenfahrzeug in einen vorgegebenen Modus umgeschaltet wird und um den Stromgrenzwert der Hochspannungsbatterie zu ändern. Eine vorgegebene Steuerung/Regelung wird durch den bidirektionalen Wandler auf der Grundlage des geänderten Stromgrenzwerts durchgeführt, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug in den vorgegebenen Modus umgeschaltet wird.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren und System zum Steuern eines Brennstoffzellenfahrzeugs, wobei ein bidirektionaler Wandler einen Zustand des Brennstoffzellenfahrzeugs in Echtzeit überwacht, um eine Steueransprechempfindlichkeit in einem Übergangszustand des Brennstoffzellenfahrzeugs zu verbessern.
  • HINTERGRUND
  • Im Allgemeinen ist ein Brennstoffzellensystem, das in einem Brennstoffzellenfahrzeug montiert ist, eingerichtet, um Wasserstoff, das als Brennstoff verwendet wird, und Luft an einen Brennstoffzellenstapel zuzuführen, und ein elektrischer Strom wird durch eine elektrochemische Reaktion des Wasserstoffs und des Sauerstoffs innerhalb des Brennstoffzellenstapels erzeugt. Das Brennstoffzellenfahrzeug wird durch Betreiben eines Elektromotors mit durch den Brennstoffzellenstapel erzeugtem elektrischem Strom angetrieben. Das Brennstoffzellenfahrzeug umfasst ferner eine Hochspannungsbatterie, um Energie von dem Brennstoffzellensystem und Energie der Hochspannungsbatterie zu verwenden.
  • Wie in 1 dargestellt, umfasst das Brennstoffzellenfahrzeug, das das Brennstoffzellensystem und die Hochspannungsbatterie umfasst, typischerweise einen bidirektionalen Wandler 20, der in effektiver Weise einen Energiefluss von sowohl dem Brennstoffzellensystem als auch der Hochspannungsbatterie steuert/regelt. Der bidirektionalen Wandler kann ein bidirektionaler Gleichstrom-Gleichstrom-(DC/DC)Wandler oder ein bidirektionaler DC/DC-Wandler mit hoher Kapazität sein. Darüber hinaus umfasst das Brennstoffzellenfahrzeug eine Brennstoffzellensteuerung 10, die eingerichtet ist, um das Brennstoffzellenfahrzeug zu betreiben, wie dies in 1 dargestellt ist. Die Brennstoffzellensteuerung kann als eine Brennstoffzellen-Steuereinheit (fuel-cell control unit – FCU) bezeichnet werden. In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 30 ein Brennstoffzellensystem, 40 bezeichnet einen Wechselrichter (Inverter), 50 bezeichnet eine Hochspannungsbatterie, 60 bezeichnet einen Motor, 70 bezeichnet einen Niederspannungs-DC/DC-Wandler und 80 bezeichnet eine Hilfsbatterie. Die angegebenen Elemente sind dem Durchschnittsfachmann gut bekannt und somit wird eine ausführliche Beschreibung davon weggelassen.
  • Unter Bezugnahme auf 1 können ein Energiefluss, eine Energiemenge und ein Modus-Schalter, der mit einem Laden und Entladen der Hochspannungsbatterie 50 in Zusammenhang steht, auf der Grundlage von Befehlen von der Brennstoffzellensteuerung 10 bestimmt werden. Eine von der Hochspannungsbatterie 50 zugeführte Entladungsenergie wird an elektrische Lasten eines Brennstoffzellenfahrzeugs über den bidirektionalen Wandler 20, in dem eine Leistungsumwandlung durchgeführt wird, zugeführt. Wenn ein Ladezustand (state of charge – SOC) der Hochspannungsbatterie 50 abnimmt, während das Brennstoffzellenfahrzeug angetrieben wird, führt der bidirektionale Wandler 20 Energie von dem Brennstoffzellenstapel an die Hochspannungsbatterie 50 zu. Wenn ein Bremssignal in dem Brennstoffzellenfahrzeug auftritt, führt der bidirektionale Wandler 20 Energie einer Nutzbremsung (regeneratives Bremsen), die durch eine Nutzbremsung erzeugt wird, auf der Grundlage eines Befehls der Brennstoffzellensteuerung 10 an die Hochspannungsbatterie 50 zu, um die Hochspannungsbatterie 50 zu laden.
  • Der oben beschriebene Energiefluss kann innerhalb von einigen hundert Millisekunden bis einigen Sekunden verarbeitet werden, während das Brennstoffzellenfahrzeug angetrieben wird. Jedoch, da der bidirektionale Wandler eine vorgegebene Steuerung auf der Grundlage von Befehlen von der Brennstoffzellensteuerung, die eine übergeordnete Steuerung über dem bidirektionalen Wandler darstellt, auch in einem Übergangszustand durchführt, in dem eine schnelle Energieumwandlung in dem Brennstoffzellenfahrzeug erforderlich ist, kann abrupt ein Überschreiten/Unterschreiten der Spannung auftreten. Das Überschreiten/Unterschreiten der Spannung beeinflusst eine Ausgangsspannung der Hochspannungsbatterie, was zu abrupten Erschütterungen, Ausfällen durch die Überspannung und einer Verminderung der Haltbarkeit von Komponenten führt, während das Brennstoffzellenfahrzeug angetrieben wird.
  • Die oben in diesem Abschnitt offenbarten Informationen dienen nur der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Offenbarung und sie können daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der einem Durchschnittsfachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die vorliegende Offenbarung stellt ein Verfahren und System zum Steuern eines Brennstoffzellenfahrzeug bereit, wobei ein bidirektionale Wandler eingerichtet sein kann, um einen Zustand des Brennstoffzellenfahrzeugs in Echtzeit auf der Grundlage der Leistung des bidirektionalen Wandlers direkt zu überwachen, um ein Steueransprechverhalten in einem Übergangszustand des Brennstoffzellenfahrzeugs zu verbessern.
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung stellt bereit ein Verfahren zum Steuern eines Brennstoffzellenfahrzeugs, das ein Brennstoffzellensystem, eine Hochspannungsbatterie, einen bidirektionalen Wandler, der eingerichtet ist, um einen Energiefluss von dem Brennstoffzellensystem und der Hochspannungsbatterie zu steuern/regeln, und eine Brennstoffzellensteuerung, die eingerichtet ist, um das Brennstoffzellenfahrzeug zu betreiben, umfasst. Das Verfahren zum Steuern eines Brennstoffzellenfahrzeugs kann umfassen: Empfangen, durch den bidirektionalen Wandler, eines Befehls für einen Stromgrenzwert in der Hochspannungsbatterie von der Brennstoffzellensteuerung, während das Brennstoffzellenfahrzeug angetrieben wird; Bestimmen, durch den bidirektionalen Wandler, ob das Brennstoffzellenfahrzeug in einen vorgegebenen Modus umgeschaltet wird; und Ändern, durch den bidirektionalen Wandler, des Stromgrenzwerts der Hochspannungsbatterie und Durchführen einer vorgegebenen Steuerung/Regelung auf der Grundlage des geänderten Stromgrenzwerts, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug in den vorgegebenen Modus umgeschaltet wird.
  • Der vorgegebene Modus kann einen Nutzbremsungsmodus (Modus für regeneratives Bremsen) und einen Modus für plötzliche Beschleunigung umfassen. Der bidirektionale Wandler kann eingerichtet sein, um einen Stromwert der Hochspannungsbatterie von dem Stromgrenzwert zu subtrahieren, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug in den vorgegebenen Modus umgeschaltet wird, und den Stromgrenzwert ändern, wenn der Differenzwert weniger als ein vorgegebener Wert beträgt. Darüber hinaus kann der bidirektionale Wandler eingerichtet sein, um den Stromgrenzwert um ein vorgegebenes Verhältnis zu verringern, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug in den Nutzbremsungsmodus umgeschaltet wird und der Differenzwert weniger als der vorgegebene Wert beträgt. Der bidirektionale Wandler kann eingerichtet sein, um den Stromgrenzwert um ein vorgegebenes Verhältnis zu erhöhen, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug in den Modus für plötzliche Beschleunigung umgeschaltet wird und der Differenzwert weniger als der vorgegebene Wert beträgt. Der vorgegebene Wert kann verglichen zu dem Differenzwert etwa 5% des Stromgrenzwerts betragen.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung stellt ein System zum Steuern eines Brennstoffzellenfahrzeugs mit einem Brennstoffzellensystem und einer Hochspannungsbatterie bereit, das umfassen kann: einen bidirektionalen Wandler, der eingerichtet ist, um einen Energiefluss von dem Brennstoffzellensystem und der Hochspannungsbatterie zu steuern/regeln; und eine Brennstoffzellensteuerung, die als eine übergeordnete Steuerung über dem bidirektionalen Wandler arbeitet, die eingerichtet ist, um das Brennstoffzellenfahrzeug zu betreiben.
  • Der bidirektionale Wandler kann durch einen Arbeitsablauf betrieben werden, das eingerichtet ist, um ein Programm auszuführen, das eine Reihe von Befehlen zum Ausführen eines Verfahrens zum Steuern eines Brennstoffzellenfahrzeugs umfasst, wobei das Verfahren umfassen kann: Empfangen, durch den bidirektionalen Wandler, eines Befehls für einen Stromgrenzwert in der Hochspannungsbatterie von der Brennstoffzellensteuerung, während das Brennstoffzellenfahrzeug angetrieben wird; Bestimmen, durch den bidirektionalen Wandler, ob das Brennstoffzellenfahrzeug in einen vorgegebenen Modus umgeschaltet wird; und Ändern, durch den bidirektionalen Wandler, des Stromgrenzwerts der Hochspannungsbatterie und Durchführen einer vorgegebenen Steuerung/Regelung auf der Grundlage des geänderten Stromgrenzwerts, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug in den vorgegebenen Modus umgeschaltet wird.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann es möglich sein, ein Steueransprechverhalten in einem Übergangszustand eines Brennstoffzellenfahrzeugs durch Steuern/Regeln des Brennstoffzellenfahrzeugs, in dem ein bidirektionale Wandler einen Zustand des Brennstoffzellenfahrzeugs in Echtzeit überwacht, zu verbessern. Mit anderen Worten kann es gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung möglich sein, ein Problem beim Außerbetriebnehmen/Abschalten eines Brennstoffzellenfahrzeugs zu lösen, das von einem Überschreiten und Unterschreiten der Spannung/des Stromes resultiert, was an einer Ausgangsseite einer Hochspannungsbatterie beim Schalten in einen unerwarteten Modus (z. B. Nutzbremsungsmodus, Modus für plötzliche Beschleunigung, etc.) auftritt, während das Brennstoffzellenfahrzeug angetrieben wird, um die Haltbarkeit von Hochspannungskomponenten beizubehalten und um die Effizienz der Steuerung/Regelung durch geeignetes Einstellen/Anpassen des Stromes zu erhöhen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt ein beispielhaftes Blockdiagramm, das ein typisches Steuerungssystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß dem Stand der Technik darstellt;
  • 2 zeigt ein beispielhaftes Blockdiagramm, das ein System zum Steuern eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt; und
  • 3 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Es ist zu beachten, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, Wasserstoffangetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoff umfassen (beispielsweise Kraftstoff, der von anderen Quellen als Erdöl gewonnen wird). Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, wie zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
  • Obwohl das Ausführungsbeispiel derart beschrieben wird, dass es eine Mehrzahl von Einheiten verwendet, um den beispielhaften Prozess durchzuführen, versteht es sich, dass die beispielhaften Prozesse ebenfalls durch ein oder eine Mehrzahl von Modulen durchgeführt werden können. Darüber hinaus versteht es sich, dass sich der Ausdruck Steuerung/Steuereinheit auf eine Hardware-Vorrichtung bezieht, die einen Speicher und einen Prozessor umfasst. Der Speicher ist eingerichtet, um die Module zu speichern, und der Prozessor ist insbesondere eingerichtet, um die besagten Module auszuführen, um einen oder mehrere Prozesse durchzuführen, die weiter unten beschrieben werden.
  • Darüber hinaus kann die Steuerlogik der vorliegenden Erfindung als nichtflüchtige computerlesbare Medien auf einem computerlesbaren Medium ausgeführt werden, das ablauffähige Programmbefehle umfasst, die durch einen Prozessor, eine Steuerung/Steuereinheit oder dergleichen ausgeführt werden. Beispiele von computerlesbaren Speichermedien umfassen in nicht einschränkender Weise ROM, RAM, Compact-Disc(CD)-ROMs, Magnetbänder, Floppydisks, Flash-Laufwerke, Smart Cards und optische Datenspeichervorrichtungen. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann ebenfalls in netzgekoppelten Computersystemen dezentral angeordnet sein, so dass das computerlesbare Medium in einer verteilten Art und Weise gespeichert und ausgeführt wird, z. B. durch einen Telematik-Server oder ein Controller Area Network (CAN).
  • Die hierin verwendete Terminologie ist zum Zwecke der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen vorgesehen und ist nicht dazu bestimmt, die Erfindung einzuschränken. Wie hierin verwendet, sind die Singularformen ”ein”, ”eine/einer” und ”der/die/das” dazu vorgesehen, dass sie ebenso die Pluralformen umfassen, wenn aus dem Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht. Es versteht sich ferner, dass die Ausdrücke ”aufweisen” und/oder ”aufweisend”, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Anwesenheit der angegebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten beschreiben, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einen oder mehreren Merkmalen, Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck ”und/oder” jede und sämtliche Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten aufgeführten Elemente.
  • Sofern nicht ausdrücklich angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich, wird der Begriff ”ungefähr/etwa”, wie er hierin verwendet wird, derart verstanden, dass er innerhalb eines Bereichs mit normgemäßer Toleranz im Stand der Technik liegt, zum Beispiel innerhalb 2 Standardabweichungen der Mittelwerte. ”Ungefähr/etwa” kann derart verstanden werden, dass es innerhalb 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01% des angegebenen Werts liegt. Soweit es sich nicht anderweitig aus dem Kontext ergibt, werden alle hierin bereitgestellten numerischen Werte durch den Begriff ”ungefähr/etwa” verändert.
  • Die vorliegende Offenbarung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben, in denen Ausführungsbeispiele der Offenbarung dargestellt sind. Wie der Fachmann erkennen würde, können die beschriebenen Ausführungsformen auf verschiedene Weise geändert werden, ohne von der Lehre oder dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
  • 2 zeigt ein beispielhaftes Blockdiagramm, das ein System zum Steuern eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Das System gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann bei einem Brennstoffzellenfahrzeug, das ein Brennstoffzellensystem 300 und eine Hochspannungsbatterie 500 umfasst, eine Anwendung finden. Das System kann umfassen einen bidirektionalen Wandler 200, der eingerichtet ist, um einen Energiefluss von dem Brennstoffzellensystem 300 und der Hochspannungsbatterie 500 zu steuern/regeln, und eine Brennstoffzellensteuerung 100, die als eine übergeordnete Steuerung über dem bidirektionalen Wandler 200 arbeitet, die eingerichtet ist, um das Brennstoffzellenfahrzeug zu betreiben. Der bidirektionale Wandler 200 kann als ein bidirektionaler DC/DC-Wandler oder ein bidirektionaler DC/DC-Wandler mit großer Kapazität bezeichnet werden.
  • Das System kann ferner wie in 2 gezeigt einen Wechselrichter (Inverter) 400, einen Motor 600, einen Niederspannungs-DC/DC-Wandler (low voltage DC/DC converter – LDC) 700 und eine Hilfsbatterie 800 umfassen. Da die Brennstoffzellensteuerung 100, das Brennstoffzellensystem 300, der Wechselrichter 400, die Hochspannungsbatterie 500, der Motor 600, der LDC 700 und die Hilfsbatterie 800 typischerweise innerhalb eines Brennstoffzellenfahrzeugs vorgesehen sind und für einen Durchschnittsfachmann offensichtlich sind, wird eine ausführliche Beschreibung davon weggelassen. Das heißt, die Brennstoffzellensteuerung 100, das Brennstoffzellensystem 300, der Wechselrichter 400, die Hochspannungsbatterie 500, der Motor 600, der LDC 700 beziehungsweise die Hilfsbatterie 800 können jenen entsprechen, die in 1 dargestellt sind. Der bidirektionale Wandler 200 kann einen oder mehrere Prozessoren oder Mikroprozessoren und/oder Hardware umfassen, die durch ein Programm mit einer Reihe von Befehlen zum Ausführen eines Verfahrens zum Steuern eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung betrieben werden, was nachfolgend beschrieben wird.
  • Nachstehend wird ein Verfahren zum Steuern eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. 3 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Brennstoffzellenfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Ein Brennstoffzellenfahrzeug, bei dem das Verfahren angewendet werden kann, kann ein Fahrzeug sein, das zuerst Energie der Hochspannungsbatterie 500 durch den bidirektionalen Wandler 200 zum Antreiben (z. B. Starten) des Motors 600 umwandelt. Nachdem der Motor 600 gestartet ist, kann das Brennstoffzellensystem 300 aktiviert werden und kann eingerichtet sein, um Energie (z. B. elektrische Energie) zu erzeugen und um die Energie an die Hochspannungsbatterie 500 zuzuführen. Die Hochspannungsbatterie 500 kann eingerichtet sein, um einen Boost-Modus (Hochsetzmodus) während einer Beschleunigung und einen Buck-Modus (Tiefsetzmodus) während einer Nutzbremsung (regeneratives Bremsen) auf der Grundlage eines Steuerbefehls von der Brennstoffzellensteuerung 100 und dem bidirektionalen Wandler 200 wiederholt durchzuführen. Der Boost-Modus kann als ein Entlademodus und der Buck-Modus als ein Nutzbremsungsmodus bezeichnet werden.
  • Wenn das Brennstoffzellenfahrzeug in einem normalen Beschleunigungszustand (z. B. ohne plötzliche Beschleunigung) oder einem gewöhnlichen Fahrzustand in Schritt S100 angetrieben wird, kann der bidirektionale Wandler 200 eingerichtet sein, um eine Stromregelung der Hochspannungsbatterie 500 auf der Grundlage eines Befehls in Zusammenhang mit einem Stromgrenzwert der Hochspannungsbatterie 500 von der Brennstoffzellensteuerung 100 in Schritt S200 durchzuführen. Darüber hinaus kann, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug in dem normalen Beschleunigungszustand oder dem gewöhnlichen Fahrzustand angetrieben wird, der bidirektionale Wandler 200 eingerichtet sein, um die Stromregelung der Hochspannungsbatterie 500 auf die gleiche Weise wie im Stand der Technik durchzuführen. Wenn der Fahrzustand des Brennstoffzellenfahrzeugs in einen Nutzbremsungszustand(-Modus) von dem normalen Beschleunigungszustand oder dem typischen Fahrzustand umgeschaltet wird, kann der bidirektionale Wandler 200 eingerichtet sein, um den Nutzbremsungszustand in Schritt S300 zu erfassen. Das Brennstoffzellenfahrzeug, das in den Nutzbremsungszustand umgeschaltet wird, kann unter Verwendung von bekannten in Beziehung stehenden Funktionen und Anordnungen sensiert werden, beispielsweise ein Bestimmen, ob ein Bremssignal erzeugt wird. Wenn der bidirektionale Wandler 200 den Nutzbremsungszustand(-Modus) erfasst, kann der bidirektionale Wandler 200 eingerichtet sein, um einen Stromwert der Hochspannungsbatterie 500 von einem Stromgrenzwert, der von der Brennstoffzellensteuerung 100 übertragen wird, zu subtrahieren. Wenn der Differenzwert weniger als ein vorgegebener Wert (z. B. etwa 5% des Stromgrenzwertes) beträgt, kann der bidirektionale Wandler 200 eingerichtet sein, um eine Stromregelung der Hochspannungsbatterie 500 wie Verringern des Stromgrenzwertes durch ein vorgegebenes Verhältnis, zum Beispiel um etwa 5%, in den Schritten S310 und S320 durchzuführen.
  • Wenn das Brennstoffzellenfahrzeug in den Nutzbremsungszustand umgeschaltet wird, da ein Energiefluss der Hochspannungsbatterie beibehalten werden kann, kann eine Stromrichtung der Hochspannungsbatterie von positiv (+) zu negativ (–) wechseln. In einem aktuellen Punkt, bei dem die Stromrichtung der Hochspannungsbatterie 500 von positiv (+) zu negativ (–) wechselt, wenn ein Ausgangsstrom der Hochspannungsbatterie 500 den von der Brennstoffzellensteuerung 100 übertragenen Stromgrenzwert erreicht, da eine tatsächliche Energiemenge der Hochspannungsbatterie 500 eine Energiemenge überschreitet, die dem Stromgrenzwert entspricht, kann eine Ausgangsspannung der Hochspannungsbatterie 500 plötzlich ansteigen und kann somit in einen Überspannungszustand eintreten.
  • Dementsprechend, während das Brennstoffzellenfahrzeug in einem Nutzbremsungszustand angetrieben wird, kann der bidirektionale Wandler 200 eingerichtet sein, um einen tatsächlichen Stromwert (Ist-Stromwert) der Hochspannungsbatterie 500 von dem Stromgrenzwert zu subtrahieren, um zu bestimmen, ob der Differenzwert weniger als etwa 5% des Stromgrenzwertes beträgt. Wenn der Differenzwert weniger als etwa 5% des Stromgrenzwertes beträgt, kann der bidirektionale Wandler 200 eingerichtet sein, um anschließend den Stromgrenzwert um etwa 5% in einem vorgegebenen Zeitraum zu verringern, um eine tatsächliche Energiemenge der Hochspannungsbatterie 500 zu verringern, die plötzlich ansteigt. Daher kann der bidirektionale Wandler 200 eingerichtet sein, um zu verhindern, dass eine Ausgangsspannung der Hochspannungsbatterie 500 plötzlich ansteigt. Wenn die Ausgangsspannung der Hochspannungsbatterie 500 in einen normalen Zustandswert (z. B. etwa 80~90% der Hochspannungsbatterie) eintritt, kann der bidirektionale Wandler 200 eingerichtet sein, um eine Stromregelung der Hochspannungsbatterie 500 gemäß einem von der Brennstoffzellensteuerung 100 übertragenen Stromgrenzwert durchzuführen.
  • Wenn das Brennstoffzellenfahrzeug in einem Zustand mit plötzlicher Beschleunigung angetrieben wird, zum Beispiel wird ein Fahrmodus des Brennstoffzellenfahrzeugs in einen Modus für plötzliche Beschleunigung in Schritt S400 umgeschaltet, kann die Hochspannungsbatterie 500 eingerichtet sein, um eine erhebliche Menge an Energie zu entladen, um dem Modus für plötzliche Beschleunigung zu entsprechen. Insbesondere, da eine tatsächliche Energiemenge, die von der Hochspannungsbatterie 500 abgegeben wird, durch den Stromgrenzwert begrenzt werden kann, kann eine Ausgangsspannung der Hochspannungsbatterie 500 augenblicklich verringert werden, um in einen Niederspannungszustand einzutreten.
  • Daher kann der bidirektionale Wandler 200 in ähnlicher Weise wie in dem oben beschriebenen Nutzbremsungszustand eingerichtet sein, um in Schritt S410 einen tatsächlichen Stromwert der Hochspannungsbatterie 500 von dem Stromgrenzwert zu subtrahieren, um zu bestimmen, ob der Differenzwert weniger als etwa 5% des Stromgrenzwertes beträgt. Wenn der Differenzwert weniger als etwa 5% des Stromgrenzwertes beträgt, kann der bidirektionale Wandler 200 eingerichtet sein, um anschließend in Schritt S420 den Stromgrenzwert um etwa 5% in einem vorgegebenen Zeitraum zu erhöhen, um die Probleme zu überwinden, die auf einen Übergangszustand in Bezug auf den Zustand der plötzlichen Beschleunigung zurückzuführen sind, und um einen verbesserten Stromfluss von der Hochspannungsbatterie 500 zu erreichen. Wenn der Ausgangsstrom der Hochspannungsbatterie 500 ein normaler Zustandswert wird, kann der bidirektionale Wandler 200 eingerichtet sein, um eine Stromregelung der Hochspannungsbatterie 500 auf der Grundlage eines von der Brennstoffzellensteuerung 100 übertragenen Stromgrenzwertes durchzuführen.
  • Wie oben beschrieben, kann in einem Übergangszustand, in dem ein Brennstoffzellenfahrzeug in einen unerwarteten Modus umgeschaltet wird, das Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung im Gegensatz zum Stand der Technik den Übergangszustand durch den bidirektionalen Wandler 200 von selbst bestimmen und den Stromgrenzwert einstellen, und somit einen Strom von der Hochspannungsbatterie 500 ohne durch die sofortige Energie verursachten Erschütterungen stabiler abgeben.
  • Während diese Erfindung in Verbindung mit dem beschrieben worden ist, was gegenwärtig als praktische Ausführungsbeispiele erachtet werden, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegensatz dazu vorgesehen ist, um verschiedene Abänderungen und äquivalente Anordnungen abzudecken, die innerhalb der Lehre und des Umfangs der beigefügten Ansprüche umfasst sind.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Brennstoffzellensteuerung
    200
    Bidirektionaler Wandler
    500
    Hochspannungsbatterie 500

Claims (18)

  1. Verfahren zum Steuern eines Brennstoffzellenfahrzeugs, das ein Brennstoffzellensystem, eine Hochspannungsbatterie, einen bidirektionalen Wandler, der eingerichtet ist, um einen Energiefluss von dem Brennstoffzellensystem und der Hochspannungsbatterie zu steuern/regeln, und eine Brennstoffzellensteuerung, die eingerichtet ist, um das Brennstoffzellenfahrzeug zu betreiben, umfasst, das Verfahren aufweisend: Empfangen, durch den bidirektionalen Wandler, eines Befehls für einen Stromgrenzwert in der Hochspannungsbatterie von der Brennstoffzellensteuerung, während das Brennstoffzellenfahrzeug angetrieben wird; Bestimmen, durch den bidirektionalen Wandler, ob das Brennstoffzellenfahrzeug in einen vorgegebenen Modus umgeschaltet wird; und Ändern, durch den bidirektionalen Wandler, des Stromgrenzwerts der Hochspannungsbatterie und Durchführen einer vorgegebenen Steuerung/Regelung auf der Grundlage des geänderten Stromgrenzwerts, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug in den vorgegebenen Modus umgeschaltet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der vorgegebene Modus einen Nutzbremsungsmodus (Modus für regeneratives Bremsen) und einen Modus für plötzliche Beschleunigung umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Verfahren ferner aufweist: Subtrahieren, durch den bidirektionalen Wandler, eines Stromwerts der Hochspannungsbatterie von dem Stromgrenzwert, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug in den vorgegebenen Modus umgeschaltet wird; und Ändern, durch den bidirektionalen Wandler, des Stromgrenzwerts, wenn der Differenzwert weniger als ein vorgegebener Wert beträgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Verfahren ferner aufweist: Verringern, durch den bidirektionalen Wandler, des Stromgrenzwertes um ein vorgegebenes Verhältnis, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug in den Nutzbremsungsmodus umgeschaltet wird und der Differenzwert weniger als der vorgegebene Wert beträgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 31, wobei das Verfahren ferner aufweist: Erhöhen, durch den bidirektionalen Wandler, des Stromgrenzwerts um ein vorgegebenes Verhältnis, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug in den Modus für plötzliche Beschleunigung umgeschaltet wird und der Differenzwert weniger als der vorgegebene Wert beträgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der vorgegebene Wert verglichen zu dem Differenzwert etwa 5% des Stromgrenzwerts beträgt.
  7. System zum Steuern eines Brennstoffzellenfahrzeugs, das ein Brennstoffzellensystem und eine Hochspannungsbatterie aufweist, das System aufweisend: einen bidirektionalen Wandler, der eingerichtet ist, um einen Energiefluss von dem Brennstoffzellensystem und der Hochspannungsbatterie zu steuern/regeln; und eine Brennstoffzellensteuerung, die als eine übergeordnete Steuerung über dem bidirektionalen Wandler arbeitet, die eingerichtet ist, um das Brennstoffzellenfahrzeug zu betreiben, wobei der bidirektionale Wandler durch ein Programm betrieben wird und das Programm eine Reihe von Befehlen zum Ausführen eines Verfahrens zum Steuern eines Brennstoffzellenfahrzeugs umfasst; das Verfahren aufweisend: Empfangen, durch den bidirektionalen Wandler, eines Befehls für einen Stromgrenzwert in der Hochspannungsbatterie von der Brennstoffzellensteuerung, während das Brennstoffzellenfahrzeug angetrieben wird; Bestimmen, durch den bidirektionalen Wandler, ob das Brennstoffzellenfahrzeug in einen vorgegebenen Modus umgeschaltet wird; und Ändern, durch den bidirektionalen Wandler, des Stromgrenzwerts der Hochspannungsbatterie und Durchführen einer vorgegebenen Steuerung/Regelung auf der Grundlage des geänderten Stromgrenzwerts, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug in den vorgegebenen Modus umgeschaltet wird.
  8. System nach Anspruch 7, wobei der vorgegebene Modus einen Nutzbremsungsmodus (Modus für regeneratives Bremsen) und einen Modus für plötzliche Beschleunigung umfasst.
  9. System nach Anspruch 8, wobei der bidirektionale Wandler eingerichtet ist, um: den Stromwert der Hochspannungsbatterie von dem Stromgrenzwert zu subtrahieren, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug in den vorgegebenen Modus umgeschaltet wird; und den Stromgrenzwert ändern, wenn der Differenzwert weniger als ein vorgegebener Wert beträgt.
  10. System nach Anspruch 9, wobei der bidirektionale Wandler eingerichtet ist, um: den Stromgrenzwert um ein vorgegebenes Verhältnis zu verringern, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug in den Nutzbremsungsmodus umgeschaltet wird und der Differenzwert weniger als der vorgegebene Wert beträgt.
  11. System nach Anspruch 9, wobei der bidirektionale Wandler kann eingerichtet ist, um: den Stromgrenzwert um ein vorgegebenes Verhältnis zu erhöhen, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug in den Modus für plötzliche Beschleunigung umgeschaltet wird und der Differenzwert weniger als der vorgegebene Wert beträgt.
  12. System nach Anspruch 9, wobei der vorgegebene Wert verglichen zu dem Differenzwert etwa 5% des Stromgrenzwerts beträgt.
  13. Nichtflüchtiges computerlesbares Medium, das Programmbefehle umfasst, die durch einen Prozessor ausgeführt werden, das computerlesbare Medium aufweisend: Programmbefehle, die einen Befehl für einen Stromgrenzwert in der Hochspannungsbatterie von der Brennstoffzellensteuerung empfangen, während das Brennstoffzellenfahrzeug angetrieben wird; Programmbefehle, die bestimmen, ob das Brennstoffzellenfahrzeug in einen vorgegebenen Modus umgeschaltet wird; und Programmbefehle, die den Stromgrenzwert der Hochspannungsbatterie ändern und eine vorgegebene Steuerung/Regelung auf der Grundlage des geänderten Stromgrenzwerts durchführen, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug in den vorgegebenen Modus umgeschaltet wird.
  14. Nichtflüchtiges computerlesbares Medium nach Anspruch 13, wobei der vorgegebene Modus einen Nutzbremsungsmodus (Modus für regeneratives Bremsen) und einen Modus für plötzliche Beschleunigung umfasst.
  15. Nichtflüchtiges computerlesbares Medium nach Anspruch 14, ferner aufweisend: Programmbefehle, die den Stromwert der Hochspannungsbatterie von dem Stromgrenzwert subtrahieren, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug in den vorgegebenen Modus umgeschaltet wird; und Programmbefehle, die den Stromgrenzwert ändern, wenn der Differenzwert weniger als ein vorgegebener Wert beträgt.
  16. Nichtflüchtiges computerlesbares Medium nach Anspruch 15, ferner aufweisend: Programmbefehle, die den Stromgrenzwert um ein vorgegebenes Verhältnis verringern, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug in den Nutzbremsungsmodus umgeschaltet wird und der Differenzwert weniger als der vorgegebene Wert beträgt.
  17. Nichtflüchtiges computerlesbares Medium nach Anspruch 15, ferner aufweisend: Programmbefehle, die den Stromgrenzwert um ein vorgegebenes Verhältnis erhöhen, wenn das Brennstoffzellenfahrzeug in den Modus für plötzliche Beschleunigung umgeschaltet wird und der Differenzwert weniger als der vorgegebene Wert beträgt.
  18. Nichtflüchtiges computerlesbares Medium nach Anspruch 15, wobei der vorgegebene Wert verglichen zu dem Differenzwert etwa 5% des Stromgrenzwerts beträgt.
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