DE102016221493A1 - Verfahren und system zum steuern eines an eine fahrzeugbrennstoffzelle zugeführten luftstromes - Google Patents

Verfahren und system zum steuern eines an eine fahrzeugbrennstoffzelle zugeführten luftstromes Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren und System zum Regeln eines Luftstromes ist angeordnet, um den Stromverbrauch eines Luftgebläses oder eines Luftkompressors durch Regeln des Luftstromes zu reduzieren, um eine Stapelleistung durch Verhindern eines Austrocknens des Stapels, das wahrscheinlich in einem Niedrigströmungsbereich auftritt, zu verbessern, und um die Haltbarkeit des Stapels durch Reduzieren der Häufigkeit einer Gefährdung durch eine hohe Spannung zu verbessern.

Description

  • QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung nimmt gemäß 35 U.S.C. §119(a) die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2016-0046918 in Anspruch, die am 18. April 2016 eingereicht wurde, wobei deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme enthalten ist.
  • HINTERGRUND
  • (a) Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und System zum effizienten Steuern/Regeln eines an eine Fahrzeugbrennstoffzelle zugeführten Luftstromes.
  • (b) Beschreibung des Standes der Technik
  • Beim Betrieb eines Brennstoffzellensystems stellt der Luftstrom/Luftdurchsatz einen Hauptfaktor dar, der sich auf die Leistung eines Stapels und die Effizienz des Systems auswirkt.
  • Der Hauptzweck der Luftzufuhrsteuerung ist es, die Luftzufuhr unter gleichzeitiger Beibehaltung einer optimalen Stapelleistung zu minimieren. Eine Luftzufuhrmenge wird durch eine Strommenge und ein stöchiometrisches Verhältnis bestimmt, was durch eine Luftstromsteuerung bestimmt werden kann. Die Luftstromsteuerung kann einen minimalen Luftstrom an eine Brennstoffzelle zuführen, um eine Gleichförmigkeit der Zellenspannung in anderen Zuständen als einem Stopp-Zustand beizubehalten. Ein minimaler Luftstrom kann an die Brennstoffzelle gemäß einem Strom in dem Bereich von 30 bis 50A zugeführt werden und somit kann ein Überlaufen in der Brennstoffzelle verhindert werden und die Gleichförmigkeit der Spannung kann erhalten werden.
  • Jedoch, wenn eine Stromzufuhr in dem Bereich von 30 bis 50A an die Brennstoffzelle für eine lange Zeit beibehalten wird, um einen minimalen Luftstrom zuzuführen, wird Luft, die einen erforderlichen Luftstrom überschreitet, an die Brennstoffzelle zugeführt, was zu einer Zeiterhöhung der Luftzufuhr führt.
  • Wenn die Zeit der Luftzufuhr zunimmt, wird das Innere des Brennstoffzellenstapels ausgetrocknet, was zur Folge hat, dass ein Luftgebläse mehr Energie als erforderlich verbraucht.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Verfahren und System zum Steuern/Regeln eines an eine Fahrzeugbrennstoffzelle zugeführten Luftstromes sind vorgesehen, um die Effizienz und die Reichweite eines Brennstoffzellensystems zu verbessern und um eine Stapelleistung der Fahrzeugbrennstoffzelle auch in Hochstrom- und Niedrigstrom-Bereichen beizubehalten.
  • In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Steuern/Regeln eines Luftstromes eines Luftgebläses, der an eine Brennstoffzelle zugeführt wird, durch ein Luftstromsteuersystem: Bestimmen, ob ein erster Strom, der als Reaktion auf einen ersten Luftstrom des Luftgebläses erforderlich ist, größer als ein vorgegebener zweiter Strom ist; Berechnen eines ersten an die Brennstoffzelle zuzuführenden Soll-Luftstromes/Ziel-Luftstromes, wenn der erste Strom kleiner als der vorgegebene zweite Strom ist; Bestimmen, ob der erste Soll-Luftstrom größer als ein zweiter durch einen Strömungssensor messbarer Luftstrom ist; und Einstellen des ersten Soll-Luftstromes auf einen äußerst/extrem geringen/schwachen Luftstrom und Steuern/Regeln des äußerst geringen Luftstromes durch einen dritten Strom und eine erste Drehzahl (Umdrehungen pro Minute – U/min), die auf/an den äußerste geringen Luftstrom abgestimmt/angepasst werden, wenn der erste Soll-Luftstrom kleiner als der zweite Luftstrom ist.
  • Das Verfahren kann ferner umfassen: Berechnen eines zweiten Soll-Luftstromes, der größer als der erste Soll-Luftstrom ist, wenn der erste Strom größer als der vorgegebene zweite Strom ist; und Steuern/Regeln des zweiten Soll-Luftstromes durch einen vierten Strom und eine zweite Drehzahl, die als Reaktion auf den zweiten Soll-Luftstrom erforderlich sind.
  • Das Verfahren kann ferner umfassen ein Bestimmen, ob ein erster Batterie-Ladezustand (state of charge – SOC), der von einer Batterie erzeugt wird, kleiner als ein vorgegebener zweiter Batterie-SOC ist, wenn der erste Soll-Luftstrom größer als der zweite Luftstrom ist.
  • Das Verfahren kann ferner umfassen: Beibehalten des zweiten Luftstromes als einen festen Soll-Luftstrom, wenn der erste Batterie-SOC kleiner als der zweite Batterie-SOC ist; und Steuern/Regeln des festen Soll-Luftstromes durch einen fünften Strom und eine dritte Drehzahl, die als Reaktion auf den festen Soll-Luftstrom erforderlich sind.
  • Das Verfahren kann ferner umfassen: Berechnen eines dritten Soll-Luftstromes, der kleiner als der zweite Soll-Luftstrom ist, wenn der erste Batterie-SOC größer als der zweite Batterie-SOC ist; und Steuern/Regeln des dritten Soll-Luftstromes durch einen sechsten Strom und eine vierte Drehzahl, die als Reaktion auf den berechneten dritten Soll-Luftstrom erforderlich sind.
  • In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst ein Luftstromsteuersystem: einen Strömungssensor zum Messen eines Luftstromes eines Luftgebläses, der an einen Brennstoffsensor zugeführt wird; einen Drehzahlsensor zum Messen einer Drehzahl eines Motors; und eine Steuereinheit zum Berechnen eines Stromes, der gemäß einer Steuerung des gemessenen Luftstromes erforderlich ist, und Steuern/Regeln des Luftstromes durch eine an den berechneten Strom angepasste Drehzahl, wobei die Steuereinheit aufweist: ein erstes Bestimmungsmodul zum Bestimmen, ob ein erster Strom, der als Reaktion auf einen ersten Luftstrom des Luftgebläses erforderlich ist, größer als ein vorgegebener zweiter Strom ist; ein erstes Berechnungsmodul zum Berechnen eines ersten an die Brennstoffzelle zuzuführenden Soll-Luftstromes, wenn der erste Strom kleiner als der vorgegebene zweite Strom ist; ein zweites Bestimmungsmodul zum Bestimmen, ob der erste Soll-Luftstrom größer als ein durch den Strömungssensor messbarer zweiter Luftstrom ist; und ein erstes Steuermodul zum Einstellen des ersten Soll-Luftstromes auf einen äußerst geringen Luftstrom und Steuern/Regeln des äußerst geringen Luftstromes durch einen dritten Strom und eine erste Drehzahl, die als Reaktion auf den äußerst geringen Luftstrom erforderlich sind, wenn der erste Soll-Luftstrom kleiner als der zweite Luftstrom ist.
  • Die Steuereinheit kann ferner umfassen: ein zweites Berechnungsmodul zum Berechnen eines zweiten Soll-Luftstromes, der größer als der erste Soll-Luftstrom ist, wenn der erste Strom größer als der vorgegebene zweite Strom ist; und ein zweites Steuermodul zum Steuern/Regeln des zweiten Soll-Luftstromes durch einen vierten Strom und eine zweite Drehzahl, die als Reaktion auf den zweiten Soll-Luftstrom erforderlich sind.
  • Die Steuereinheit kann ferner umfassen ein drittes Bestimmungsmodul zum Bestimmen, ob ein von einer Batterie erzeugter erster Batterie-SOC kleiner als ein vorgegebener zweiter Batterie-SOC ist, wenn der erste Soll-Luftstrom größer als der zweite Luftstrom ist.
  • Die Steuereinheit kann ferner umfassen: ein drittes Steuermodul zum Aufrechterhalten des zweiten Luftstromes als einen festen Soll-Luftstrom, wenn der erste Batterie-SOC kleiner als der zweite Batterie-SOC ist; und ein viertes Steuermodul zum Steuern/Regeln des festen Soll-Luftstromes durch einen fünften Strom und eine dritte Drehzahl, die als Reaktion auf den festen Soll-Luftstrom erforderlich sind.
  • Die Steuereinheit kann ferner umfassen: ein drittes Berechnungsmodul zum Berechnen eines dritten Soll-Luftstromes, der kleiner als der zweite Soll-Luftstrom ist, wenn der erste Batterie-SOC größer als der zweite Batterie-SOC ist; und ein fünftes Steuermodul zum Steuern/Regeln des dritten Soll-Luftstromes durch einen sechsten Strom und eine vierte Drehzahl, die als Reaktion auf den berechneten dritten Soll-Luftstrom erforderlich sind.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Steuern/Regeln von Luftströmen eines Luftkompressors und eines Luftdruckregelventils, die an eine Brennstoffzelle zugeführt werden, durch ein Luftstromsteuersystem: Bestimmen, ob ein erster Strom, der als Reaktion auf einen ersten Luftstrom des Luftkompressors erforderlich ist, größer als ein vorgegebener zweiter Strom ist und kleiner als ein vorgegebener dritter Strom ist; Bestimmen, ob ein von einer Batterie erzeugter erster Batterie-SOC kleiner als ein vorgegebener zweiter Batterie-SOC ist, wenn der erste Strom kleiner als der vorgegebene zweite Strom und der dritte Strom ist (der zweite Strom ist kleiner als der dritte Strom); Aufrechterhalten eines festen Soll-Luftstromes, der kleiner als der erste Luftstrom ist, wenn der erste Batterie-SOC kleiner als der vorgegebene zweite Batterie-SOC ist; und Steuern/Regeln des festen Soll-Luftstromes durch eine dritte Drehzahl, die angepasst ist auf den ersten Strom, der kleiner als der zweite Strom ist, und Kalibrierung eines Öffnungsgrades des Luftdruckregelventils.
  • Das Verfahren kann ferner umfassen, vor dem Bestimmen, ob der erste Strom kleiner als der vorgegebene dritte Strom ist: Bestimmen, ob der erste Strom größer als der vorgegebene dritte Strom ist; Berechnen eines ersten Soll-Luftstromes des Luftkompressors, der an die Brennstoffzelle zugeführt wird, wenn der erste Strom größer als der vorgegebene dritte Strom ist; und Steuern/Regeln des ersten Soll-Luftstromes des Luftkompressors durch eine erste Drehzahl, die auf den ersten Strom abgestimmt ist.
  • Das Verfahren kann ferner umfassen: Berechnen eines zweiten Soll-Luftstromes des Luftkompressors, wenn der erste Strom größer als der vorgegebene zweite Strom ist und kleiner als der vorgegebene dritte Strom ist, wobei der zweite Soll-Luftstrom größer als der feste Soll-Luftstrom ist und kleiner als der erste Soll-Luftstrom ist; und Steuern/Regeln des zweiten Soll-Luftstromes durch Kalibrierung des Öffnungsgrades des Luftdruckregelventils unter Begrenzung einer zweiten Drehzahl, die als Reaktion auf den zweiten Soll-Luftstrom erforderlich ist.
  • Das Verfahren kann ferner umfassen: Berechnen eines dritten Soll-Luftstromes des Luftkompressors, wenn der erste Batterie-SOC größer als der vorgegebene zweite Batterie-SOC ist, wobei der dritte Soll-Luftstrom mit dem festen Soll-Luftstrom identisch ist; Bestimmen, ob der dritte Soll-Luftstrom kleiner als ein durch einen Strömungssensor messbarer zweiter Luftstrom ist; und Einstellen des dritten Soll-Luftstromes auf einen äußerst geringen Luftstrom und Steuern/Regeln des äußerst geringen Luftstromes durch Kalibrierung eines Öffnungsrades des Luftdruckregelventils mit Bezug auf einen vierten Strom, der als Reaktion auf den äußerst geringen Luftstrom erforderlich ist, wenn der dritte Soll-Luftstrom kleiner als der zweite Luftstrom ist.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst ein Luftstromsteuersystem: einen Strömungssensor zum Messen von Luftströmen eines Luftkompressors und eines Luftdruckregelventils, die an eine Brennstoffzelle zugeführt werden, einen Drehzahlsensor zum Messen einer Drehzahl eines Motors; und eine Steuereinheit zum Berechnen eines Stromes, der gemäß einer Steuerung der gemessenen Luftströme erforderlich ist, und Steuern/Regeln von Luftströmen des Luftkompressors und des Luftdruckregelventils durch eine Drehzahl, die auf den berechneten Strom abgestimmt ist, und Kalibrierung eines Öffnungsgrades des Luftdruckregelventils, wobei die Steuereinheit aufweist: ein erstes Bestimmungsmodul zum Bestimmen, ob ein erster Strom, der als Reaktion auf einen ersten Luftstrom des Luftkompressors erforderlich ist, größer als ein vorgegebener zweiter Strom ist und kleiner als ein vorgegebener dritter Strom ist; ein zweites Bestimmungsmodul zum Bestimmen, ob ein von einer Batterie erzeugter erster Batterie-SOC kleiner als ein vorgegebener zweiter Batterie-SOC ist, wenn der erste Strom kleiner als der vorgegebene zweite Strom und der dritte Strom ist (der zweite Strom ist kleiner als der dritte Strom); ein erstes Steuermodul zum Beibehalten eines festen Soll-Luftstromes des Luftkompressors, wenn der erste Batterie-SOC kleiner als der vorgegebene zweite Batterie-SOC ist, wobei der feste Soll-Luftstrom kleiner als der erste Luftstrom ist; und ein zweites Steuermodul zum Steuern/Regeln des festen Soll-Luftstromes durch eine dritte Drehzahl, die abgestimmt ist auf den ersten Strom, der kleiner als der zweite Strom ist, und Kalibrierung eines Öffnungsgrades des Luftdruckregelventils.
  • Die Steuereinheit kann ferner umfassen: ein drittes Bestimmungsmodul zum Bestimmen, ob der erste Strom größer als der dritte Strom ist; ein erstes Berechnungsmodul zum Berechnen eines ersten Soll-Luftstromes des Luftkompressors, der an die Brennstoffzelle zugeführt wird, wenn der erste Strom größer als der vorgegebene dritte Strom ist; und ein drittes Steuermodul zum Steuern/Regeln des ersten Soll-Luftstromes des Luftkompressors durch eine erste Drehzahl, die auf den ersten Strom abgestimmt ist.
  • Die Steuereinheit kann ferner umfassen: ein zweites Berechnungsmodul zum Berechnen eines zweiten Soll-Luftstromes, wenn der erste Strom größer als der vorgegebene zweite Strom ist und kleiner als der vorgegebene dritte Strom ist, wobei der zweite Soll-Luftstrom größer als der feste Soll-Luftstrom ist und kleiner als der erste Soll-Luftstrom ist; und ein viertes Steuermodul zum Steuern/Regeln des zweiten Soll-Luftstromes durch Kalibrierung des Öffnungsgrades des Luftdruckregelventils unter Begrenzung einer zweiten Drehzahl, die als Reaktion auf den zweiten Soll-Luftstrom erforderlich ist.
  • Die Steuereinheit kann ferner rumfassen: ein drittes Berechnungsmodul zum Berechnen eines dritten Soll-Luftstromes des Luftkompressors, wenn der erste Batterie-SOC größer als der vorgegebene zweite Batterie-SOC ist, wobei der dritte Soll-Luftstrom mit dem festen Soll-Luftstrom identisch ist; ein viertes Bestimmungsmodul zum Bestimmen, ob der dritte Soll-Luftstrom kleiner als ein durch einen Strömungssensor messbarer zweiter Luftstrom ist; und ein fünftes Steuermodul zum Einstellen des dritten Soll-Luftstromes auf einen äußerst geringen Luftstrom und Steuern/Regeln des äußerst geringen Luftstromes durch Kalibrierung eines Öffnungsgrades des Luftdruckregelventiles mit Bezug auf einen vierten Strom, der als Reaktion auf den äußerst geringen Luftstrom erforderlich ist, wenn der dritte Soll-Luftstrom kleiner als der zweite Luftstrom ist.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können den Energieverbrauch des Luftgebläses reduzieren, indem eine Drehzahl mit Bezug auf einen Luftstrom in einem Bereich mit geringem Strom durch eine Drehzahl-Kennfeld-Steuerung erheblich verringert wird, ein Austrocknen des Brennstoffzellenstapels verhindern und das Strom-Spannungs-Leistungsverhalten (I-V-Performance) des Stapels beibehalten, wodurch die Verbesserung der Systemeffizienz und die Kraftstoffeinsparung gefördert werden.
  • Zusätzlich können die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung den Energieverbrauch des Luftkompressors durch erhebliches Verringern einer Drehzahl mit Bezug auf einen Luftstrom in einem Niedrigstrombereich durch Kalibrierung eines Öffnungsgrades des Luftdruckregelventils reduzieren, ein Austrocknen des Brennstoffzellenstapels verhindern und das Strom-Spannungs-Leistungsverhalten des Stapels beibehalten, wodurch die Verbesserung der Systemeffizienz und die Kraftstoffeinsparung gefördert werden.
  • Ferner können die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Häufigkeit einer Gefährdung durch eine hohe Spannung durch Beibehalten einer niedrigen Brennstoffzellenspannung mit einem außerordentlich geringen Strom in einem Niedrigstrombereich des Luftgebläses oder des Luftkompressors reduzieren, wodurch die Haltbarkeit der Brennstoffzelle verbessert wird.
  • Die Wirkungen/Effekte der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die oben beschriebenen Wirkungen/Effekte beschränkt und andere/weitere Wirkungen, die hierin nicht beschrieben sind, können einem Fachmann aus der folgenden Beschreibung ersichtlich werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Luftstrom-Steuerverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm eines Luftstrom-Steuersystems zum Realisieren des Luftstrom-Steuerverfahrens von 1.
  • 3 zeigt einen Graphen, der in dem Luftstrom-Steuerverfahren von 1 verwendete Faktoren zeigt.
  • 4 zeigt ein Blockdiagramm eines beispielhaften Luftstrom-Steuersystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 5(a) und 5(b) zeigen Flussdiagramme, die ein beispielhaftes Luftstrom-Steuerverfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.
  • 6 zeigt ein Blockdiagramm eines Luftstrom-Steuersystems zum Realisieren des Luftstrom-Steuerverfahrens von 5(a) und 5(b).
  • 7 zeigt einen Graphen, der in dem Luftstrom-Steuerverfahren von 5(a) und 5(b) verwendete Faktoren zeigt.
  • 8 zeigt ein Blockdiagramm eines Luftstrom-Steuersystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Es versteht sich, 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, wasserstoffgetriebene 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.
  • 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. In der Beschreibung, wenn nicht ausdrücklich das Gegenteil beschrieben ist, werden das Wort “aufweisen/umfassen“ und Variationen wie “aufweist/umfasst“ oder “aufweisend/umfassend“ derart verstanden, dass dies die Einbeziehung der genannten Elemente aber nicht der Ausschluss von irgendwelchen anderen Elementen bedeutet. Darüber hinaus bedeuten die Begriffe “...Einheit“, “...-er“, “....-or“ und “...Modul“, die in der Beschreibung beschrieben werden, Einheiten zum Verarbeiten von zumindest einer Funktion und Operation, und können durch Hardware-Komponenten oder Software-Komponenten und Kombinationen derselben realisiert/implementiert werden.
  • Ferner 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 vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Die begleitenden Zeichnungen stellen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar und liefern eine detailliertere Beschreibung der vorliegenden Erfindung. Jedoch sollte der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt werden. Es versteht sich, dass keine Absicht besteht, die Erfindung auf die bestimmten Formen, die hierin offenbart werden, zu beschränken. Im Gegenteil dazu ist die Erfindung vorgesehen, um alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die in den Bereich/Rahmen der Lehre und des Umfanges der durch die Ansprüche festgelegten Erfindung fallen, abzudecken.
  • Ein Luftstrom-Steuersystem, wie es hierin beschrieben ist, stellt typischerweise einen Teil eines Brennstoffzellensystems (zur Druckbeaufschlagung) dar und die für eine Luftstromsteuerung erforderliche Strommenge gibt eine erforderliche Stromstärke einer Brennstoffzelle gemäß einer Leistungsverteilungsfunktion an, die eine Beschleunigungsgröße eines Fahrers widerspiegelt.
  • Es wird eine ausführliche Beschreibung eines Verfahrens und Systems zum Steuern/Regeln eines Luftstromes angegeben.
  • <Beispielhaftes Luftstrom-Steuerverfahren>
  • 1 zeigt ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Luftstrom-Steuerverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, 2 zeigt ein Blockdiagramm eines Luftstrom-Steuersystems zum Realisieren des Luftstrom-Steuerverfahrens von 1 und 3 zeigt einen Graphen, der in dem Luftstrom-Steuerverfahren von 1 verwendete Faktoren zeigt. 3 wird verwendet, wenn das in 1 gezeigt Luftstrom-Steuerverfahren beschrieben wird.
  • Ein in 2 dargestelltes Luftstrom-Steuersystem 200 kann umfassen einen Strömungssensor 210 zum Messen eines Luftstromes eines Luftgebläses 201, der an eine Brennstoffzelle 202 zugeführt wird, einen Drehzahlsensor (RPM-Sensor) 220 zum Messen einer Drehzahl (Umdrehungen pro Minute – revolutions per minute) eines Motors und eine Steuereinheit 230 zum Einstellen/Anpassen des von dem Luftgebläse 201 erzeugten Luftstromes unter Verwendung des durch den Strömungssensor 210 gemessenen Luftstromes und Steuern/Regeln des Luftstromes auf der Grundlage eines Stromes und einer als Reaktion auf den eingestellten Luftstrom erforderlichen Drehzahl.
  • Die Steuereinheit 230 ist ein Modul, das im Wesentlichen einen von dem Luftgebläse 201 erzeugten Luftstrom durch den Strömungssensor 210 und den Drehzahlsensor 220 regelt, und ein durch die Steuereinheit 230 implementiertes Luftstrom-Steuerverfahren wird nun beschrieben.
  • Unter Bezugnahme auf 1 und 3 kann ein Luftstrom-Steuerverfahren 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Schritte 110 bis 165 umfassen, um den Luftstrom des Luftgebläses 201, der an die Brennstoffzelle 202 durch das Luftstrom-Steuersystem 200, d.h., die Steuereinheit 250, zugeführt wird, zu steuern/regeln.
  • Im Schritt 110 kann das Luftstrom-Steuersystem 200 einen ersten Strom berechnen, der als Reaktion auf einen ersten Luftstrom des Luftgebläses 201, der durch den Strömungssensor 210 gemessen wird, erforderlich ist.
  • Wenn der Luftstrom zunimmt, nehmen in der Regel die Drehzahl (U/min) und der erforderliche Strom zum Regeln des Luftstromes zu. Demzufolge kann der erforderliche Strom gemäß einer Korrelation zwischen einem Luftstrom und der Drehzahl und dem erforderlichen Strom berechnet werden. Wenn zum Beispiel der erste Luftstrom bestimmt ist, kann der erste Strom mit einer Korrelation mit dem Luftstrom automatisch berechnet werden.
  • Demzufolge kann das Luftstrom-Steuersystem 200 bestimmen, ob der erste Strom, der als Reaktion/Antwort auf den ersten Luftstrom des Luftgebläses 201 berechnet (erforderlich) wird, größer als ein vorgegebener zweiter Strom A in Schritt 115 ist.
  • Wenn zum Beispiel der erste Strom kleiner als der zweite Strom A ist, kann das Luftstrom-Steuersystem 200 einen ersten Soll-Luftstrom, der von dem Luftgebläse 201 an die Brennstoffzelle 202 zugeführt werden soll, in Schritt 120 berechnen.
  • Hierbei kann sich der erste Soll-Luftstrom auf einen Luftstrom des Luftgebläses 201, der den in 3 gezeigten Abschnitten ➁ und ➂ entspricht, beziehen.
  • Wenn jedoch der erste Strom größer als der zweite Strom A ist, kann das Luftstrom-Steuersystem 200 einen zweiten Soll-Luftstrom, der größer als der erste Soll-Luftstrom ist und dem in 3 gezeigten Abschnitt ➀ entspricht, in Schritt 125 berechnen.
  • Demzufolge kann das Luftstrom-Steuersystem 200 den zweiten Soll-Luftstrom durch einen vierten Strom und eine zweite Drehzahl (U/min), die als Reaktion auf den zweiten Soll-Luftstrom erforderlich sind, in Schritt 130 regeln.
  • Beispielsweise können der vierte Strom und die zweite Drehzahl auf einfache Weise gemäß einer Korrelation zwischen einem Luftstrom und einem erforderlichen Strom und einer erforderlichen Drehzahl, wie in 3 gezeigt, berechnet werden oder von dem Drehzahlsensor 220 erlangt/erfasst werden.
  • Hierbei kann die Steuerung/Regelung des zweiten Soll-Luftstromes durch den vierten Strom und die zweite Drehzahl als eine PI-Drehzahlregelung bezeichnet werden.
  • Die PI-Drehzahlregelung kann ein Verfahren sein, das nur eine PI-Regelung einer PID-(Proportional, Integral und Differentialquotient/Ableitung)Regelung verwendet, die ein bekanntes automatisches Regelungsschema darstellt.
  • Der Schritt 135 wird nach Schritt 120 durchgeführt.
  • Insbesondere kann das Luftstrom-Steuersystem 200 in Schritt 135 bestimmen, ob der erste Soll-Luftstrom größer ist als ein zweiter Luftstrom, der durch den Strömungssensor 210 gemessen werden kann.
  • In dem Fall des Strömungssensors 210 für eine Verwendung in Fahrzeugen wird ein 5V-Ausgangssignal desselben gemäß einer Luftströmungsänderung verändert (die Ausgangsleistung wird in Abhängigkeit von einem Luftstrom im Falle eines PWM-Typs verändert). Ein Bereich von ungefähr 0 bis 0,5V und ein Bereich von ungefähr 4,5 bis 5V werden als Bereiche bestimmt, in denen ein Luftstrom gemäß den Spezifikationen des Strömungssensors 210 nicht auf normale Weise gemessen werden kann. In diesem Fall ist ein Luftstromwert nicht zuverlässig und somit kann eine PI-Drehzahlregelung auf Basis eines Soll-Luftstromes nicht durchgeführt werden.
  • Insbesondere kann ein Strömungssensor, der für eine Gebläse-Luftregelung verwendet wird, einen Luftstrom in einem Bereich mit einem Luftstrom von unter etwa 5 kg/h nicht gemessen werden. Der Luftstrom von unter etwa 5 kg/h kann ein numerischer Wert sein, der einem Betrieb bei unter etwa 2500 Umdrehungen/min entspricht.
  • Demzufolge kann sich der zweite Luftstrom, der in Schritt 135 erforderlich ist, auf einen Luftstrom beziehen, der dem Kriterium eines minimalen Luftstromes entspricht, der durch den Strömungssensor 210 gemessen werden kann.
  • Obwohl ein präziser Strömungssensor anstatt des Strömungssensors 210 verwendet werden kann, wird der präzise Strömungssensor bei der vorliegenden Erfindung wegen der hohen Kosten nicht angewendet.
  • Wenn der erste Soll-Luftstrom kleiner als der zweite Luftstrom ist, der durch den Strömungssensor 210 gemessen werden kann, kann das Luftstrom-Steuersystem 200 den ersten Soll-Luftstrom als äußerst geringen/schwachen Luftstrom in Schritt 140 bestimmen. Der äußerst geringe Luftstrom entspricht Abschnitt ➂ von 3.
  • Wenn ein sehr geringer Luftstrom in einem Niedrigstrombereich wie ➂ von 3 zugeführt wird, tritt ein teilweises Überlaufen innerhalb der Brennstoffzelle auf und die Wasserableitungseigenschaft wird verschlechtert. Allerdings wurde es experimentell nachgewiesen, dass eine Verschlechterung der Gleichförmigkeit der Zellenspannung aufgrund eines partiellen Luftmangels in einem Niederstrombereich die Haltbarkeit und die Spannungsleistung des Stapels nicht beeinflusst.
  • Es gibt kein Problem im Betrieb mit einer Luftversorgung auf Basis eines in dem Niederstrombereich erforderlichen Stromes. Wenn jedoch ein Luftstrom auf einen äußerst niedrigen Wert abnimmt, ist es erforderlich, einen Luftstrom bis unter den zweiten Luftstrom zu regeln, der durch den Strömungssensor 210 wie oben beschrieben gemessen werden kann. In diesem Fall kann ein Luftstrom des Luftgebläses durch eine 1:1 Abbildung (Mapping) eines erforderlichen Stromes und einer erforderlichen Drehzahl geregelt werden, anstatt gemäß einem erforderlichen Strom geregelt zu werden.
  • Zum Beispiel kann das Luftstrom-Steuersystem 200 einen äußerst schwachen Luftstrom des Luftgebläses 201 durch eine Eins-zu-Eins-Abbildung eines dritten Stromes und einer ersten Drehzahl, die an den äußerst schwachen Strom angepasst sind, in Schritt 140 regeln.
  • Eine solche Regelung der äußerst geringen Strömung kann als “Drehzahl-Kennfeld-Regelung“ bezeichnet werden. Wenn der erste Soll-Luftstrom größer als B in Schritt 135 ist, kann Schritt 145 durchgeführt werden.
  • Das heißt, wenn der erste Soll-Luftstrom größer als der zweite Luftstrom ist, der durch den Strömungssensor 210 gemessen werden kann, kann das Luftstrom-Steuersystem 200 in Schritt 145 bestimmen, ob ein erster SOC (state of charge – Ladezustand) der Batterie, der von einer Batterie (nicht gezeigt) erzeugt (erlangt) wird, kleiner als ein vorgegebener zweiter Batterie-SOC C ist.
  • Der vorgegebene zweite Batterie-SOC kann als Kriterium für eine Unterscheidung des Abschnitts ➁ von Abschnitt ➃ in 3 dienen.
  • Wenn der erste Batterie-SOC kleiner als der vorgegebene zweite Batterie-SOC ist, kann das Luftstrom-Steuersystem 200 in Schritt 150 den zweiten Luftstrom, der durch den Strömungssensor 210 gemessen werden kann, als einen festen Soll-Luftstrom beibehalten.
  • Wenn zum Beispiel das entsprechende Fahrzeug mit einem äußerst niedrigen Strom in einem Zustand, dass der SOC einer Hochspannungsbatterie niedrig ist (z.B. Abschnitt ➂ und/oder Abschnitt ➁ in 3, LEERLAUF), gefahren/angetrieben wird, muss die Batterie wieder geladen werden. Hierbei, wenn eine Luftzufuhr aufgrund der oben erwähnten Drehzahl-Kennfeld-Regelung reduziert wird, kann die Brennstoffzelle mit geringer Effizienz geladen werden und ein niedriger Batterieladestrom verringert merklich die Spannung der Brennstoffzelle, was zu einer unzureichenden Batterieladung führt.
  • Demzufolge, wenn eine Zwangsladung der Batterie aufgrund eines sehr niedrigen SOC der Batterie notwendig ist, hält das Luftstrom-Steuersystem 200 den zweiten Luftstrom, der einem minimalen Luftstrom entspricht, der durch den Strömungssensor 210 gemessen werden kann, als den festen Soll-Luftstrom in Schritt 150 bei, wodurch die dem Abschnitt ➂ von 3 entsprechende Drehzahl-Kennfeld-Regelung vermieden wird.
  • In Schritt 155 kann das Luftstrom-Steuersystem 200 den festen Soll-Luftstrom durch einen fünften Strom und eine dritte Drehzahl, die als Reaktion auf den in Schritt 150 beibehaltenen festen Soll-Luftstrom erforderlich sind, regeln.
  • Die Regelung des festen Luftstromes entspricht einer Regelung zum Realisieren des Abschnitts ➁ von 3.
  • Wenn jedoch der erste Batterie-SOC größer als der zweite Batterie-SOC in Schritt 145 ist, kann das Luftstrom-Steuersystem 200 einen dritten Soll-Luftstrom in Schritt 160 berechnen, der größer als der erste Soll-Luftstrom und kleiner als der zweite Soll-Luftstrom ist.
  • In Schritt 165 kann das Luftstrom-Steuersystem 200 den dritten Soll-Luftstrom durch einen sechsten Strom und eine vierte Drehzahl regeln, die als Reaktion auf den berechneten dritten Soll-Luftstrom erforderlich sind.
  • Wenn zum Beispiel der Batterie-SOC aufgrund eines Betriebs im Entladungsmodus der Hochspannungsbatterie merklich reduziert wird, regelt das Luftstrom-Steuersystem den dritten Soll-Luftstrom, der kleiner als der zweite Soll-Luftstrom ist, zum Zwangsladen der Batterie anstelle eines Regelns der Luftstromes auf den äußerst schwachen Luftstrom, der Abschnitt ➂ von 3 entspricht, und den schwachen Luftstrom, der Abschnitt ➁ von 3 entspricht. Dieses Reglungsschema stellt die oben erwähnte PI-Drehzahlregelung dar und entspricht einer Regelung zum Realisieren von Abschnitt ➃ von 3.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, während der Luftstrom in einem Niedrigstrombereich abnimmt, was die Leistung in einem Niedrigleistungsbereich, beispielsweise einem Bereich mit niedrigem Strom (➁ von 3) und einem Bereich mit äußerst niedrigem Strom (➂ von 3) verschlechtert, wird die Stapelleistung in mittleren oder höheren Strombereichen, die 40A oder mehr entsprechen (Abschnitte ➃ und ➀ von 3) entsprechen, verbessert.
  • Demzufolge kann der Wasserstoffverbrauch reduziert werden, da dieselbe Leistung auch bei relativ niedrigem Strom aufgrund der verbesserten Leistung in mittleren und höheren Strombereichen erhalten werden kann.
  • Zum Beispiel kann in dem UDDS-(Urban Dynamometer Driving Schedule – Stadtzyklus auf dem Rollenprüfstand) der Wasserstoffverbrauch um etwa 1,7% verringert werden. Im Fall eines wiederholten Fahrens in dem UDDS-Modus verschlimmert das herkömmliche Schema das Austrocknen und somit nehmen die Unterschiede im durchschnittlichen Strom (Wasserstoffverbrauch) und im Energieverbrauch zwischen der vorliegenden Erfindung und dem herkömmliche Schema zu.
  • <Beispielhaftes Luftstrom-Steuersystem>
  • 4 zeigt ein Blockdiagramm eines beispielhaften Luftstrom-Steuersystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 wird verwendet, wenn das in 4 gezeigte Luftstrom-Steuersystem verwendet wird.
  • Unter Bezugnahme auf 4 umfasst ein Luftstrom-Steuersystem 300 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Strömungssensor 310 zum Messen eines Luftstromes eines Luftgebläses 301, der an eine Brennstoffzelle 302 zugeführt wird, einen Drehzahlsensor 320 zum Messen einer Drehzahl (U/min – RPM) eines Motors und eine Steuereinheit/Regelungseinheit 330 zum Berechnen der Strommenge, die gemäß einer Regelung des gemessenen Luftstromes erforderlich ist, und zum Regeln des Luftstromes durch eine an den berechneten Strom angepasste Drehzahl.
  • Die Steuereinheit 330 kann umfassen: ein erstes Bestimmungsmodul 331 zum Bestimmen, ob ein erster Strom, der als Reaktion auf einen ersten Luftstrom des Luftgebläses 301 erforderlich ist, um eine Abschnitt ➂ von 3 entsprechend Drehzahl-Kennfeld-Regelung zu implementieren, größer als ein vorgegebener zweiter Strom ist; ein erstes Berechnungsmodul 332 zum Berechnen eines ersten Soll-Luftstromes, der an die Brennstoffzelle 302 zugeführt werden soll, wenn der erste Strom kleiner als der vorgegebene zweite Strom ist; ein zweites Bestimmungsmodul 333 zum Bestimmen, ob der erste Soll-Luftstrom größer als ein zweiter Luftstrom ist, der durch den Strömungssensor 210 gemessen werden kann; und ein erstes Steuermodul 334 zum Einstellen/Festsetzen des ersten Soll-Luftstromes auf einen äußerst niedrigen Luftstrom, wenn der erste Soll-Luftstrom kleiner als der zweite Luftstrom ist, und Regeln des äußerst niedrigen Luftstromes durch einen dritten Strom und eine erste Drehzahl, die für den eingestellten äußerst geringen Luftstrom erforderlich sind.
  • Zusätzlich, um eine Abschnitt ➀ von 3 entsprechende PI-Drehzahlregelung zu implementieren, kann die Steuereinheit 330 ferner umfassen: ein zweites Berechnungsmodul 335 zum Berechnen eines zweiten Soll-Luftstromes, der größer als der erste Soll-Luftstrom ist, wenn der erste Strom größer als der zweite Strom ist; und ein zweites Steuermodul 336 zum Regeln des zweiten Soll-Luftstromes durch einen vierten Strom und eine zweite Drehzahl, die als Reaktion auf den zweiten Soll-Luftstrom erforderlich sind.
  • Ferner, um eine Abschnitt ➁ von 3 entsprechende Regelung des festen Soll-Luftstromes zu implementieren, kann die Steuereinheit 330 ferner umfassen: ein drittes Bestimmungsmodul 337 zum Bestimmen, ob ein erster Batterie-SOC, der von der Batterie erzeugt wird, kleiner als ein vorgegebener zweiter Batterie-SOC ist, wenn der erste Soll-Luftstrom größer als der zweite Soll-Luftstrom ist; ein drittes Steuermodul 338 zum Beibehalten des zweiten Luftstromes als einen festen Soll-Luftstrom, wenn der erste Batterie-SOC kleiner als der zweite Batterie-SOC ist; und ein viertes Steuermodul 339 zum Regeln des festen Soll-Luftstromes durch einen fünften Strom und eine dritte Drehzahl, die als Reaktion auf den beibehaltenen festen Soll-Luftstrom erforderlich sind.
  • Außerdem, um eine Abschnitt ➃ von 3 entsprechende PI-Drehzahlregelung zu implementieren, kann die Steuereinheit 330 ferner umfassen: ein drittes Berechnungsmodul 331A zum Berechnen eines dritten Soll-Luftstromes, der kleiner als der zweite Soll-Luftstrom ist, wenn der erste Batterie-SOC größer als der zweite Batterie-SOC ist; und ein fünftes Steuermodul 331B zum Regeln des dritten Soll-Luftstromes durch einen sechsten Strom und eine vierte Drehzahl, die als Reaktion auf den dritten Soll-Luftstrom erforderlich sind.
  • Die vorgenannten Wirkungen können durch die Steuereinheit 330 erzielt werden.
  • <Ein weiteres beispielhaftes Luftstrom-Steuerverfahren>
  • 5(a) und 5(b) zeigen Flussdiagramme, die ein beispielhaftes Luftstrom-Steuerverfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen, 6 zeigt ein Blockdiagramm eines Luftstrom-Steuersystems zum Implementieren/Realisieren des Luftstrom-Steuerverfahrens von 5(a) und 5(b), und 7 zeigt einen Graphen, der in dem Luftstrom-Steuerverfahren von 5(a) und 5(b) verwendete Faktoren zeigt. 7 wird verwendet, wenn das in 5(a) und 5(b) dargestellte Luftstrom-Steuerverfahren beschrieben wird.
  • Ein in 6 dargestelltes Luftstrom-Steuersystem 400 kann umfassen einen Strömungssensor 410 zum Messen eines von einem Luftkompressor 401 erzeugten Luftstromes und eines von einem Luftdruckregelventil 402 erzeugten Luftstromes, die an eine Brennstoffzelle 403 zugeführt werden, ein Drehzahlsensor 420 zum Messen einer Drehzahl (U/min) eines Motors und eine Steuereinheit 430 zum Einstellen/Anpassen von Luftströmen des Luftkompressors 401 und des Luftdruckregelventils 402 unter Verwendung der durch den Strömungssensor 410 gemessenen Luftströme, Berechnen der Strommenge, die als Reaktion auf die eingestellten/angepassten Luftströme erforderlich ist, und Regeln der Luftströme des Luftkompressors 401 und des Luftdruckregelventils 402 durch eine Drehzahl, die an den berechneten Strom angepasst wird, und eine Kalibrierung eines Öffnungsgrades des Luftdruckregelventils 402.
  • Die Steuereinheit 430 ist ein Modul, das im Wesentlichen von dem Luftkompressor 401 und dem Luftdruckregelventil 402 erzeugte Luftströme durch den Strömungssensor 410 und den Drehzahlsensor 420 regelt.
  • Eine Betriebsdrehzahl wird in dem Fall des Luftkompressors 401, beispielsweise ein Tragflügelverdichter, der bei einem Brennstoffversorgungssystem für einen Druckbetrieb eine Anwendung findet, im Unterschied zu dem in 1 bis 4 beschriebenen Luftgebläsetyp begrenzt.
  • Der Luftkompressor 401 ist mit einem Tragflügellager ausgerüstet. Das Tragflügellager kann aufgrund seiner Eigenschaften nicht unter einer spezifischen Drehzahl arbeiten. Da das Tragflügellager die Welle durch Umwandeln eines Luftstromes in einen Druck anhebt und eine Schmierfunktion ausführt, kann das Tragflügellager nicht unter einer spezifischen Drehzahl aufgrund einer unzureichenden Schwebekraft des Lagers arbeiten. Wenn das Lager in dem Fall angetrieben wird, kann das Lager mechanisch beschädigt werden.
  • Demzufolge muss der Luftkompressor 401 bei einer spezifischen Drehzahl oder höher arbeiten, um einen Luftstrom an die Brennstoffzelle 403 zuzuführen, und somit ist es erforderlich, einen Basisluftstrom zu erzeugen.
  • Der bei dem Brennstoffzellensystem angewendete Tragflügellager-Kompressor muss einen Betrieb bei geringem Luftstrom aufgeben, um alle Betriebsbereiche abzudecken. Demzufolge kann eine Regelung des geringen Luftstromes, die die vorliegende Ausführungsform zu erreichen beabsichtigt, allein unter Verwendung des Luftkompressors möglich sein.
  • Jedoch umfasst das unter Druck stehende Betriebssystem das vorstehend erwähnte Luftdruckregelventil 402, das an dem Stapelausgang für eine Luft-Betriebsdruckregelung vorgesehen ist. Dies kann für eine Luftstromregelung der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden.
  • Wenn der Öffnungsgrad des Luftdruckregelventils mit der beibehaltenen Drehzahl abnimmt, nimmt der Strömungswiderstand zu, um so den Luftstrom zu verringern und den Druck zu erhöhen. Allerdings ist eine Druckänderung aufgrund einer Änderung des Öffnungsgrades des Luftdruckregelventils 402 unwesentlich, aber die Änderung des Luftstromes ist in einem Bereich mit geringem Luftstrom relativ groß, was den Energieverbrauch des Luftkompressors 401 verringert.
  • Demzufolge kann die vorliegende Ausführungsform eine Regelung des geringen Luftstromes durch Reduzieren einer Drehzahl durch Kalibrierung des Öffnungsgrades des Luftdruckregelventils 402 durchführen.
  • Ferner, wenn es erforderlich ist, einen Luftstrom auf weniger als einen Luftstrom im Betrieb mit der Drehzahlbegrenzung zu regeln, wie das in 1 bis 4 beschriebene Luftstrom-Steuerverfahren, kann die vorliegende Ausführungsform eine Regelung des geringen Luftstromes durch Kalibrierung des Öffnungsgrades des Luftdruckregelventils 402 durchführen. Selbst wenn ein geringer Luftstrom, der den normalen Messbereich des Strömungssensors 410 nicht erreicht, zugeführt werden muss, kann die vorliegende Ausführungsform einen Luftstrom, der für einen Betrieb mit äußerst geringem Strom erforderlich ist, durch eine Eins-zu-Eins-Abbildung (Eins-zu-Eins-Mapping) zwischen dem Öffnungsgrad des Luftdruckregelventils und einem Luftstrom, der experimentell bestimmt wird, anders als bei dem Verfahren unter Verwendung des in 1 bis 4 beschriebenen Luftgebläsetyps regeln.
  • Solche Merkmale werden durch das Luftstrom-Steuersystem 400, beispielsweise die Steuereinheit 430 des Luftstrom-Steuersystems 400 realisiert/implementiert. Es wird eine Beschreibung eines durch das Luftstrom-Steuersystem 400 implementierten Luftstrom-Steuerverfahrens vorgesehen.
  • Unter Bezugnahme auf 5(a)–5(b) und 7 kann ein Luftstrom-Steuerverfahren 500 gemäß einer Ausführungsform die Schritte 510 bis 575 umfassen, um Luftströme des Luftkompressors 401 und des Luftdruckregelventils 402, die an die Brennstoffzelle zugeführt werden, durch die Steuereinheit 430 zu regeln/steuern.
  • In Schritt 510 kann das Luftstrom-Steuersystem 400 einen ersten Strom berechnen, der als Reaktion auf einen ersten Luftstrom des Luftkompressors 401 erforderlich ist, der durch den Strömungssensor 410 gemessen wird.
  • Wenn der Luftstrom zunimmt, nehmen die Drehzahl (U/min) und der Strom zum Steuern/Regeln des Luftstromes zu. Demzufolge kann der Strom durch eine Korrelation zwischen einem Luftstrom und einer Drehzahl und einem Strom berechnet werden. Wenn zum Beispiel der erste Luftstrom bestimmt wird, kann der erste Strom, der eine Korrelation damit aufweist, automatisch berechnet werden.
  • Demzufolge kann das Luftstrom-Steuersystem 400 in Schritt 515 bestimmen, ob der erste Strom, der als Reaktion auf den ersten Luftstrom des Luftkompressors 401 berechnet (erforderlich) wird, größer als ein vorgegebener dritter Strom A ist.
  • Der vorgegebene dritte Strom kann sich auf einen Abschnitt ➀ von 7 entsprechenden Strom mit einer beliebigen Größe/Größenordnung beziehen.
  • Beispielsweise kann das Luftstrom-Steuersystem 400 einen ersten Soll-Luftstrom des Luftkompressors 401 in Schritt 520 berechnen, der an die Brennstoffzelle 403 zugeführt wird, wenn der erste Strom größer als der vorgegebene dritte Strom ist.
  • Der berechnete erste Soll-Luftstrom kann sich auf einen Abschnitt ➀ von 7 entsprechenden Luftstrom mit einer beliebigen Größe/Größenordnung beziehen.
  • Das Luftstrom-Steuersystem 400 kann den ersten Soll-Luftstrom des Luftkompressors 401, der durch eine auf den ersten Strom abgestimmte/angepasste Drehzahl berechnet wird, in Schritt 525 regeln.
  • Der erste Strom und die erste Drehzahl können auf einfache Weise durch eine Korrelation zwischen einem Luftstrom und einem Strom und einer Drehzahl berechnet werden, wie in Abschnitt ➀ von 7 gezeigt, oder durch den Drehzahlsensor 420 bestätigt werden.
  • Hierbei können die Regelung des ersten Soll-Luftstromes durch den ersten Strom und die erste Drehzahl als PI-Drehzahlregelung (RPM PI Control) bezeichnet werden.
  • Eine PI-Drehzahlregelung kann ein Verfahren sein, das nur eine PI-Regelung einer PID-(Proportional, Integral und Differentialquotient/Ableitung)Regelung verwendet, die ein bekanntes automatisches Regelungsschema darstellt.
  • Wenn der erste Strom kleiner als der vorgegebene dritte Strom ist, führt das Luftstrom-Steuersystem 400 die folgenden Schritte durch.
  • Das Luftstrom-Steuersystem 400 kann in Schritt 530 bestimmen, ob der erste Strom, der als Reaktion auf den ersten Luftstrom des Luftkompressors 401 berechnet (erforderlich) wird, größer als ein vorgegebener zweiter Strom B ist und kleiner als der vorgegebene dritte Strom A ist.
  • Der vorgegebene zweite Strom dient als ein Kriterium zum Unterscheiden des Abschnitts ➁ von Abschnitt ➂ von 7.
  • Beispielweise kann das Luftstrom-Steuersystem 400 einen zweiten Soll-Luftstrom des Luftkompressors 401 in Schritt 535 berechnen, der kleiner als der vorgenannte erste Luftstrom ist, wenn der erste Strom größer als der vorgegebene zweite Strom ist und kleiner als der vorgegebene dritte Strom ist.
  • Der zweite Soll-Luftstrom kann sich auf einen Abschnitt ➁ von 7 entsprechenden Luftstrom mit einer beliebigen Größe/Größenordnung beziehen.
  • In Schritt 540 kann das Luftstrom-Steuersystem 400 eine durch den Drehzahlsensor 420 gemessene zweite Drehzahl durch Kalibrieren des Öffnungsgrades des Luftdruckregelventils 402 als Reaktion auf den berechneten zweiten Soll-Luftstrom begrenzen, um zu verhindern, dass das Tragflügellager mechanisch beschädigt wird.
  • Demzufolge kann 400 den zweiten Soll-Luftstrom durch Kalibrierung des Öffnungsgrades des Luftdruckregelventils 402 innerhalb des Bereichs zum Begrenzen/Beschränken der zweiten Drehzahl, die als Reaktion auf den berechneten zweiten Soll-Luftstrom erforderlich ist, in Schritt 540 regeln.
  • Der zweite Soll-Luftstrom kann als eine “Luftdruckregelventil-PI-Regelung“ bezeichnet werden.
  • Die Luftdruckregelventil-PI-Regelung kann ein Verfahren, das nur eine PI-Regelung einer PID-(Proportional, Integral und Differentialquotient/Ableitung)Regelung verwendet, die ein bekanntes automatisches Regelungsschema darstellt.
  • Wenn der erste Strom kleiner als der vorgegebene zweite Strom und der dritte Strom ist, kann das Luftstrom-Steuersystem 400 in Schritt 545 bestimmen, ob ein erster Batterie-SOC der Batterie kleiner als ein vorgegebener zweiter Batterie-SOC C ist.
  • Der vorgegebene zweite Batterie-SOC kann als ein Kriterium zum Unterescheiden des Abschnitts ➂ von Abschnitt ➃ von 7 dienen.
  • Wenn der erste Batterie-SOC kleiner als der vorgegebene zweite Batterie-SOC C ist, kann das Luftstrom-Steuersystem 400 einen festen Soll-Luftstrom des Luftkompressors, der kleiner als der erste Luftstrom und/oder der zweite Soll-Luftstrom ist, durch Kalibrierung des Öffnungsgrades des Luftdruckregelventils 402 in Schritt 550 einstellen und beibehalten.
  • Im Falle eines Betriebs in Bereichen mit einem äußerst niedrigen Strom (z.B. Abschnitt ➂ und/oder Abschnitt ➃ von 7, LEERLAUF) hängt ein Betriebsverfahren von einem SOC der Hochspannungsbatterie ab. Wenn der Batterie-SOC absinkt, ist ein Zwangsladen erforderlich, um den Batterie-SOC aufrechtzuerhalten, und somit wird der Öffnungsgrad des Luftdruckregelventils 402 für ein ausreichendes Laden der Batterie nicht mehr reduziert, so dass der Brennstoffzellenstapel auf normale Weise eine Batterieladeleistung zuführen kann. Wenn der Batterie-SOC signifikant niedrig ist und somit ein erzwungenes/zwangsweises Laden der Batterie erforderlich ist, wird der vorgenannte feste Soll-Luftstrom, der kleiner als der zweite Soll-Luftstrom ist, eingestellt und aufrechterhalten.
  • Der feste Soll-Luftstrom ist kleiner als der dem Abschnitt ➁ von 7 entsprechende zweite Soll-Luftstrom und kann sich auf Abschnitt ➂ von 7 beziehen, der einem Bereich mit einem äußerst geringen Luftstrom entspricht.
  • In Schritt 555 kann das Luftstrom-Steuersystem 400 eine dritte Drehzahl, die durch den Drehzahlsensor 420 gemessen wird und auf den ersten Strom, der kleiner als der zweite Strom ist, abgestimmt ist, durch eine Kalibrierung des Öffnungsrades des Luftdruckregelventils 402 begrenzen. Dies kann verhindern, dass das Tragflügellager mechanisch beschädigt wird.
  • Demzufolge kann das Luftstrom-Steuersystem 400 den festen Soll-Luftstrom, der kleiner als der zweite Soll-Luftstrom ist, durch Kalibrierung des Öffnungsrades des Luftdruckregelventils 402 innerhalb des Bereichs zum Begrenzen/Beschränken der dritten Drehzahl in Schritt 555 regeln.
  • Die Regelung des festen Soll-Luftstromes kann wie die vorgenannte Regelung des zweiten Soll-Luftstromes als Luftdruckregelventil-PI-Regelung bezeichnet werden.
  • Wenn der erste Batterie-SOC der Batterie nicht kleiner als der vorgegebene zweite Batterie-SOC C in Schritt 545 ist, können die folgenden Schritte durchgeführt werden.
  • In Schritt 560 kann das Luftstrom-Steuersystem 400 einen dritten Soll-Luftstrom des Luftkompressors 401, der mit dem festen Soll-Luftstrom identisch ist, berechnet werden, wenn der erste Batterie-SOC größer als der zweite Batterie-SOC ist.
  • In Schritt 565 kann das Luftstrom-Steuersystem 400 bestimmen, ob der berechnete dritte Soll-Luftstrom kleiner als ein zweiter Luftstrom D ist, der durch den Strömungssensor 410 gemessen werden kann.
  • Im Falle des Strömungssensors 410 für eine Verwendung in Fahrzeugen wird ein 5V-Ausgangssignal desselben gemäß einer Luftströmungsänderung verändert (die Ausgangsleistung wird in Abhängigkeit von einem Luftstrom im Falle eines PWM-Typs verändert). Ein Bereich von ungefähr 0 bis 0,5V und ein Bereich von ungefähr 4,5 bis 5V werden als Bereiche bestimmt, in denen ein Luftstrom gemäß den Spezifikationen des Strömungssensors 410 nicht auf normale Weise gemessen werden kann. In diesem Fall ist ein Luftstromwert nicht zuverlässig und somit kann eine PI-Drehzahlregelung auf Basis eines Soll-Luftstromes nicht durchgeführt werden.
  • Insbesondere kann ein Strömungssensor, der für eine Gebläse-Luftregelung verwendet wird, einen Luftstrom in einem Bereich mit einem Luftstrom von unter etwa 5 kg/h nicht gemessen werden. Der Luftstrom von unter etwa 5 kg/h kann ein numerischer Wert sein, der einem Betrieb bei unter etwa 2500 Umdrehungen/min entspricht.
  • Demzufolge kann sich der zweite Luftstrom D, der in Schritt 165 erforderlich ist, auf einen Luftstrom beziehen, der dem Kriterium eines minimalen Luftstromes entspricht, der durch den Strömungssensor 410 gemessen werden kann.
  • Obwohl ein präziser Strömungssensor anstatt des Strömungssensors 410 verwendet werden kann, wird der präzise Strömungssensor bei der vorliegenden Erfindung wegen der hohen Kosten nicht angewendet.
  • In Schritt 570 kann das Luftstrom-Steuersystem 400 eine durch den Drehzahlsensor 420 gemessene vierte Drehzahl durch Kalibrierung des Öffnungsgrades des Luftdruckregelventils 402 als Reaktion auf den berechneten dritten Soll-Luftstrom begrenzen, wenn der dritte Soll-Luftstrom kleiner als der zweite Luftstrom ist. Dies kann verhindern, dass das Tragflügellager mechanisch beschädigt wird.
  • Demzufolge kann das Luftstrom-Steuersystem 400 den berechneten dritten Soll-Luftstrom auf einen äußerst schwachen Luftstrom einstellen und den äußerst schwachen Luftstrom durch Kalibrierung des Öffnungsgrades des Luftdruckregelventils 402 innerhalb des Bereichs zum Begrenzen/Beschränken der vierten Drehzahl, die als Reaktion auf den eingestellten äußerst schwachen Luftstrom erforderlich ist, in Schritt 575 regeln. Die vierte Drehzahl kann mit der vorgenannten dritten Drehzahl identisch sein.
  • Eine solche Regelung des äußerst schwachen Luftstromes kann als “Öffnungsgrad-Kennfeld-Regelung“ bezeichnet werden. Die Regelung des äußerst schwachen Luftstromes ist sehr nützlich, wenn ein erzwungenes Laden der Batterie aufgrund eines sehr niedrigen SOC der Batterie erforderlich ist.
  • Der äußerst schwache Luftstrom kann mit dem festen Soll-Luftstrom identisch sein.
  • Wenn der dritte Soll-Luftstrom kleiner als der zweite Luftstrom in Schritt 565 ist, kann Schritt 535 durchgeführt werden.
  • Wie oben beschrieben, kann gemäß einer in der vorliegenden Ausführungsform realisierten Öffnungsgrad-Kennfeld-Regelung ein schwacher/geringer Luftstrom durch Berechnung (Ändern) des Öffnungsgrades des Luftdruckregelventils 402 geregelt werden, wenn der Luftstrom so geregelt werden muss, dass er weniger als der Luftstrom im Betrieb mit einer Drehzahlbegrenzung beträgt. Darüber hinaus kann, wenn ein Luftstrom, der kleiner als der Luftstrom ist, der auf normale Weise durch den Strömungssensor 410 gemessen werden kann, zugeführt werden muss, ein Luftstrom, der für einen Betrieb mit einem äußerst geringen Strom erforderlich ist, gleichmäßig/reibungslos an die Brennstoffzelle durch eine Eins-zu-Eins-Abbildung (Eins-zu-Eins-Mapping) zwischen dem Luftdruckregelventil-Öffnungsgrad und dem Luftstrom zugeführt werden.
  • <Ein weiteres beispielhaftes Luftstrom-Steuersystem>
  • 8 zeigt ein Blockdiagramm eines Luftstrom-Steuersystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Auf 7 wird Bezug genommen, wenn das Luftstrom-Steuersystem von 8 beschrieben wird.
  • Unter Bezugnahme auf 8 kann das Luftstrom-Steuersystem 500 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen einen Strömungssensor 510 zum Messen eines von einem Luftkompressor 501 erzeugten Luftstromes und eines von einem Luftdruckregelventil 502 erzeugten Luftstromes, die an eine Brennstoffzelle 503 zugeführt werden, einen Drehzahlsensor 520 zum Messen einer Drehzahl (U/min) eines Motors und eine Steuereinheit 530 zum Einstellen/Anpassen von Luftströmen des Luftkompressors 501 und des Luftdruckregelventils 502 unter Verwendung der durch den Strömungssensor 510 gemessenen Luftströme, Berechnen der Strommenge, die als Reaktion auf die eingestellten/angepassten Luftströme erforderlich ist, und Regeln der Luftströme des Luftkompressors 501 und des Luftdruckregelventils 502 durch eine Drehzahl, die an die berechnete Strommenge angepasst wird, und eine Kalibrierung des Öffnungsgrades des Luftdruckregelventils 502.
  • Um Abschnitt ➂ von 7 zu realisieren, kann die Steuereinheit 530 umfassen: ein erstes Bestimmungsmodul 531 zum Bestimmen, ob ein erster Strom, der als Reaktion auf einen ersten Luftstrom des Luftkompressors 501 erforderlich ist, größer als ein vorgegebener zweiter Strom ist und kleiner als ein vorgegebener dritter Strom ist; eine zweite Bestimmungseinheit 532 zum Bestimmen, ob ein erster Batterie-SOC der Batterie kleiner als ein vorgegebener zweiter Batterie-SOC ist, wenn der erste Strom kleiner als der vorgegebene zweite Strom und der dritte Strom ist (der zweite Strom ist kleiner als der dritte Strom); ein erstes Steuermodul 533 zum Beibehalten eines festen Soll-Luftstromes des Luftkompressors, der kleiner als der erste Luftstrom ist, wenn der erste Batterie-SOC kleiner als der vorgegebene zweite Batterie-SOC ist; und ein zweites Steuermodul 534 zum Steuern/Regeln des festen Soll-Luftstromes durch eine dritte Drehzahl, die abgestimmt ist auf den ersten Strom, der kleiner als der zweite Strom ist, und Kalibrierung des Öffnungsgrades des Luftdruckregelventils.
  • Zum Realisieren von Abschnitt ➃ von 7 kann die Steuereinheit 530 umfassen: ein drittes Berechnungsmodul 535 zum Berechnen eines dritten Soll-Luftstromes des Luftkompressors, der dem festen Soll-Luftstrom entspricht, wenn der erste Batterie-SOC größer als der vorgegebene zweite Batterie-SOC ist; ein viertes Bestimmungsmodul 536 zum Bestimmen, ob der dritte Soll-Luftstrom kleiner als ein durch einen Strömungssensor messbarer zweiter Luftstrom ist; und ein fünftes Steuermodul 537 zum Einstellen des dritten Soll-Luftstromes auf einen äußerst geringen Luftstrom und Steuern/Regeln des äußerst geringen Luftstromes durch Kalibrierung des Öffnungsgrades des Luftdruckregelventiles mit Bezug auf einen vierten Strom, der als Reaktion auf den äußerst geringen Luftstrom erforderlich ist.
  • Zum Realisieren von Abschnitt ➀ von 7 kann die Steuereinheit 530 umfassen: ein drittes Bestimmungsmodul 538 zum Bestimmen, ob der erste Strom größer als der dritte Strom ist; ein erstes Berechnungsmodul 539 zum Berechnen eines ersten Soll-Luftstromes des Luftkompressors, der an die Brennstoffzelle zugeführt wird, wenn der erste Strom größer als der vorgegebene dritte Strom ist; und ein drittes Steuermodul 531A zum Steuern/Regeln des ersten Soll-Luftstromes des Luftkompressors durch eine erste Drehzahl, die auf den ersten Strom abgestimmt ist.
  • Zum Realisieren von Abschnitt ➁ kann die Steuereinheit 530 umfassen: ein zweites Berechnungsmodul 531B zum Berechnen eines zweiten Soll-Luftstromes des Luftkompressors, der größer als der feste Soll-Luftstrom und kleiner als der erste Soll-Luftstrom ist, wenn der erste Strom größer als der vorgegebene zweite Strom ist und kleiner als der vorgegebene dritte Strom ist; und ein viertes Steuermodul 531C zum Steuern/Regeln des zweiten Soll-Luftstromes durch Kalibrierung des Öffnungsgrades des Luftdruckregelventils unter Begrenzung einer zweiten Drehzahl, die als Reaktion auf den zweiten Soll-Luftstrom erforderlich ist.
  • Abschnitt ➀ von 7 stellt einen PI-Drehzahlregelungsbereich gemäß einem Soll-Luftstrom dar und die Abschnitte ➁ und ➂ von 7 stellen PI-Regelungsbereichs des Luftdruckregelventils dar (Ventilöffnungsgrad-Regelbereiche). In den Abschnitten ➀, ➁ und ➂ von 7 kann nur die PI-Regelung der PID-(Proportional, Integral, Ableitungswert)Regelung, die ein bekanntes automatisches Regelungsschema darstellt, verwendet werden.
  • Abschnitt ➃ von 7 stellt einen Öffnungsgrad-Kennfeld-Regelbereich dar, das heißt, einen Bereich, in dem eine Regelung durch Abbildung/Mapping zwischen einem erforderlichen Strom und einem Ventilöffnungsgrad durchgeführt wird. Ein solcher Öffnungsgrad-Kennfeld-Regelbereich ist ein Bereich, in dem eine Messung des Strömungssensors 410 nicht durchgeführt werden kann, und ein Betrieb darin kann durch eine Eins-zu-Eins-Abbildung eines erforderlichen Stromes und einem Ventilöffnungsgrad durchgeführt werden.
  • Insbesondere kann in Bereichen mit einem äußerst niedrigen Strom, die den Abschnitten ➂ und ➃ von 7 entsprechen, ein Betriebsverfahren von einem SOC der Hochspannungsbatterie abhängen. Da ein Zwangsladen der Batterie notwendig sein kann, um den SOC der Batterie aufrechtzuerhalten, wenn der Batterie-SOC absinkt, werden der feste Soll-Luftstrom und/oder der äußerst geringe Luftstrom wie oben beschrieben beibehalten, so dass der Brennstoffzellenstapel auf normale Weise eine Batterieladeleistung ohne Verringern des Öffnungsgrades für ein ausreichendes Laden der Batterie zuführen kann.
  • Der Fachmann wird erkennen, dass die vorliegende Erfindung auf andere Weise als die hierin beschriebene ausgeführt werden kann, ohne von der Lehre und den wesentlichen Merkmalen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die obigen Ausführungsformen sind demzufolge in allen Ausgestaltungen als veranschaulichend und nicht einschränkend auszulegen. Der Umfang der Erfindung sollt durch die beigefügten Ansprüche und ihren rechtmäßigen Äquivalenten bestimmt werden, nicht durch die obige Beschreibung, und alle Änderungen innerhalb der Bedeutung und des Äquivalenzbereichs der beigefügten Ansprüche sollen darin umfasst sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 10-2016-0046918 [0001]

Claims (18)

  1. Verfahren zum Regeln eines Luftstromes eines Luftgebläses, der an eine Brennstoffzelle zugeführt wird, durch ein Luftstromsteuersystem, aufweisend die Schritte zum: Bestimmen, durch eine Steuereinheit, ob ein erster Strom, der als Reaktion auf einen ersten Luftstrom des Luftgebläses erforderlich ist, größer als ein vorgegebener zweiter Strom ist; Berechnen, durch die Steuereinheit, eines ersten an die Brennstoffzelle zuzuführenden Soll-Luftstromes, wenn der erste Strom kleiner als der vorgegebene zweite Strom ist; Bestimmen, durch die Steuereinheit, ob der erste Soll-Luftstrom größer als ein durch einen Strömungssensor messbarer zweiter Luftstrom ist; und Einstellen, durch die Steuereinheit, des ersten Soll-Luftstromes auf einen äußerst geringen Luftstrom und Regeln des äußerst geringen Luftstromes durch einen dritten Strom und eine erste Drehzahl (Umdrehungen pro Minute – U/min), die auf den äußerst geringen Luftstrom abgestimmt werden, wenn der erste Soll-Luftstrom kleiner als der zweite Luftstrom ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend die Schritte zum: Berechnen, durch die Steuereinheit, eines zweiten Soll-Luftstromes, der größer als der erste Soll-Luftstrom ist, wenn der erste Strom größer als der vorgegebene zweite Strom ist; und Regeln, durch die Steuereinheit, des zweiten Soll-Luftstromes durch einen vierten Strom und eine zweite Drehzahl, die als Reaktion auf den zweiten Soll-Luftstrom erforderlich sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend die Schritte zum: Bestimmen, durch die Steuereinheit, ob ein erster Batterie-Ladezustand (state of charge – SOC), der von einer Batterie erzeugt wird, kleiner als ein vorgegebener zweiter Batterie-SOC ist, wenn der erste Soll-Luftstrom größer als der zweite Luftstrom ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, ferner aufweisend die Schritte zum: Beibehalten, durch die Steuereinheit, des zweiten Luftstromes als einen festen Soll-Luftstrom, wenn der erste Batterie-SOC kleiner als der zweite Batterie-SOC ist; und Regeln des festen Soll-Luftstromes durch einen fünften Strom und eine dritte Drehzahl, die als Reaktion auf den festen Soll-Luftstrom erforderlich sind.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, ferner aufweisend die Schritte zum: Berechnen, durch die Steuereinheit, eines dritten Soll-Luftstromes, der kleiner als der zweite Soll-Luftstrom ist, wenn der erste Batterie-SOC größer als der zweite Batterie-SOC ist; und Regeln, durch die Steuereinheit, des dritten Soll-Luftstromes durch einen sechsten Strom und eine vierte Drehzahl, die als Reaktion auf den berechneten dritten Soll-Luftstrom erforderlich sind.
  6. Luftstromsteuersystem, aufweisend: einen Strömungssensor zum Messen eines Luftstromes eines Luftgebläses, der an einen Brennstoffsensor zugeführt wird; einen Drehzahlsensor zum Messen einer Drehzahl eines Motors; und eine Steuereinheit zum Berechnen eines Stromes, der gemäß einer Steuerung des gemessenen Luftstromes erforderlich ist, und Regeln des Luftstromes durch eine an den berechneten Strom angepasste Drehzahl, wobei die Steuereinheit aufweist: ein erstes Bestimmungsmodul zum Bestimmen, ob ein erster Strom, der in Reaktion auf einen ersten Luftstrom des Luftgebläses erforderlich ist, größer als ein vorgegebener zweiter Strom ist; ein erstes Berechnungsmodul zum Berechnen eines ersten an die Brennstoffzelle zuzuführenden Soll-Luftstromes, wenn der erste Strom kleiner als der vorgegebene zweite Strom ist; ein zweites Bestimmungsmodul zum Bestimmen, ob der erste Soll-Luftstrom größer als ein durch den Strömungssensor messbarer zweiter Luftstrom ist; und ein erstes Steuermodul zum Einstellen des ersten Soll-Luftstromes auf einen äußerst geringen Luftstrom und Regeln des äußerst geringen Luftstromes durch einen dritten Strom und eine erste Drehzahl, die als Reaktion auf den äußerst geringen Luftstrom erforderlich sind, wenn der erste Soll-Luftstrom kleiner als der zweite Luftstrom ist.
  7. Luftstromsteuersystem nach Anspruch 6, wobei die Steuereinheit ferner aufweist: ein zweites Berechnungsmodul zum Berechnen eines zweiten Soll-Luftstromes, der größer als der erste Soll-Luftstrom ist, wenn der erste Strom größer als der vorgegebene zweite Strom ist; und ein zweites Steuermodul zum Regeln des zweiten Soll-Luftstromes durch einen vierten Strom und eine zweite Drehzahl, die in Reaktion auf den zweiten Soll-Luftstrom erforderlich ist.
  8. Luftstromsteuersystem nach Anspruch 6, wobei die Steuereinheit ferner aufweist ein drittes Bestimmungsmodul zum Bestimmen, ob ein von einer Batterie erzeugter erster Batterie-SOC kleiner als ein vorgegebener zweiter Batterie-SOC ist, wenn der erste Soll-Luftstrom größer als der zweite Luftstrom ist.
  9. Luftstromsteuersystem nach Anspruch 8, wobei die Steuereinheit ferner aufweist: ein drittes Steuermodul zum Aufrechterhalten des zweiten Luftstromes als einen festen Soll-Luftstrom, wenn der erste Batterie-SOC kleiner als der zweite Batterie-SOC ist; und ein viertes Steuermodul zum Regeln des festen Soll-Luftstromes durch einen fünften Strom und eine dritte Drehzahl, die als Reaktion auf den festen Soll-Luftstrom erforderlich sind.
  10. Luftstromsteuersystem nach Anspruch 8, wobei die Steuereinheit ferner aufweist: ein drittes Berechnungsmodul zum Berechnen eines dritten Soll-Luftstromes, der kleiner als der zweite Soll-Luftstrom ist, wenn der erste Batterie-SOC größer als der zweite Batterie-SOC ist; und ein fünftes Steuermodul zum Regeln des dritten Soll-Luftstromes durch einen sechsten Strom und eine vierte Drehzahl, die als Reaktion auf den berechneten dritten Soll-Luftstrom erforderlich sind.
  11. Verfahren zum Regeln von Luftströmen eines Luftkompressors und eines Luftdruckregelventils, die an eine Brennstoffzelle zugeführt werden, durch ein Luftstromsteuersystem, aufweisend die Schritte zum: Bestimmen, durch eine Steuereinheit, ob ein erster Strom, der als Reaktion auf einen ersten Luftstrom des Luftkompressors erforderlich ist, größer als ein vorgegebener zweiter Strom ist und kleiner als ein vorgegebener dritter Strom ist; Bestimmen, durch die Steuereinheit, ob ein von einer Batterie erzeugter erster Batterie-SOC kleiner als ein vorgegebener zweiter Batterie-SOC ist, wenn der erste Strom kleiner als der vorgegebene zweite Strom und der dritte Strom ist (wobei der zweite Strom kleiner als der zweite Strom ist); Aufrechterhalten, durch die Steuereinheit, eines festen Soll-Luftstromes, der kleiner als der erste Luftstrom ist, wenn der erste Batterie-SOC kleiner als der vorgegebene zweite Batterie-SOC ist; und Regeln, durch die Steuereinheit, des festen Soll-Luftstromes durch eine dritte Drehzahl, die angepasst ist auf den ersten Strom, der kleiner als der zweite Strom ist, und Kalibrierung eines Öffnungsgrades des Luftdruckregelventils.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, ferner aufweisend, vor dem Schritt zum Bestimmen, ob der erste Strom kleiner als der vorgegebene dritte Strom ist: Bestimmen, durch die Steuereinheit, ob der erste Strom größer als der vorgegebene dritte Strom ist; Berechnen, durch die Steuereinheit, eines ersten Soll-Luftstromes des Luftkompressors, der an die Brennstoffzelle zugeführt wird, wenn der erste Strom größer als der vorgegebene dritte Strom ist; und Regeln, durch die Steuereinheit, des ersten Soll-Luftstromes des Luftkompressors durch eine erste Drehzahl, die auf den ersten Strom abgestimmt ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, ferner aufweisend die Schritte zum: Berechnen, durch die Steuereinheit, eines zweiten Soll-Luftstromes des Luftkompressors, wenn der erste Strom größer als der vorgegebene zweite Strom ist und kleiner als der vorgegebene dritte Strom ist, wobei der zweite Soll-Luftstrom größer als der feste Soll-Luftstrom ist und kleiner als der erste Soll-Luftstrom ist; und Regeln, durch die Steuereinheit, des zweiten Soll-Luftstromes durch Kalibrierung des Öffnungsgrades des Luftdruckregelventils unter Begrenzung einer zweiten Drehzahl, die als Reaktion auf den zweiten Soll-Luftstrom erforderlich ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, ferner aufweisend die Schritte zum: Berechnen, durch die Steuereinheit, eines dritten Soll-Luftstromes des Luftkompressors, wenn der erste Batterie-SOC größer als der vorgegebene zweite Batterie-SOC ist, wobei der dritte Soll-Luftstrom mit dem festen Soll-Luftstrom identisch ist; Bestimmen, durch die Steuereinheit, ob der dritte Soll-Luftstrom kleiner als ein durch einen Strömungssensor messbarer zweiter Luftstrom ist; und Einstellen, durch die Steuereinheit, des dritten Soll-Luftstromes auf einen äußerst geringen Luftstrom und Regeln des äußerst geringen Luftstromes durch Kalibrierung eines Öffnungsrades des Luftdruckregelventils mit Bezug auf einen vierten Strom, der als Reaktion auf den äußerst geringen Luftstrom erforderlich ist, wenn der dritte Soll-Luftstrom kleiner als der zweite Luftstrom ist.
  15. Luftstromsteuersystem, aufweisend: einen Strömungssensor zum Messen von Luftströmen eines Luftkompressors und eines Luftdruckregelventils, die an eine Brennstoffzelle zugeführt werden; einen Drehzahlsensor zum Messen einer Drehzahl eines Motors; und eine Steuereinheit zum Berechnen eines Stromes, der gemäß einer Steuerung der gemessenen Luftströme erforderlich ist, und Regeln von Luftströmen des Luftkompressors und des Luftdruckregelventils durch eine Drehzahl, die auf den berechneten Strom abgestimmt ist, und Kalibrierung eines Öffnungsgrades des Luftdruckregelventils, wobei die Steuereinheit aufweist: ein erstes Bestimmungsmodul zum Bestimmen, ob ein erster Strom, der als Reaktion auf einen ersten Luftstrom des Luftkompressors erforderlich ist, größer als ein vorgegebener zweiter Strom ist und kleiner als ein vorgegebener dritter Strom ist; ein zweites Bestimmungsmodul zum Bestimmen, ob ein von einer Batterie erzeugter erster Batterie-SOC kleiner als ein vorgegebener zweiter Batterie-SOC ist, wenn der erste Strom kleiner als der vorgegebene zweite Strom und der dritte Strom ist (wobei der zweite Strom kleiner als der dritte Strom ist); ein erstes Steuermodul zum Beibehalten eines festen Soll-Luftstromes des Luftkompressors, wenn der erste Batterie-SOC kleiner als der vorgegebene zweite Batterie-SOC ist, wobei der feste Soll-Luftstrom kleiner als der erste Luftstrom ist; und ein zweites Steuermodul zum Regeln des festen Soll-Luftstromes durch eine dritte Drehzahl, die abgestimmt ist auf den ersten Strom, der kleiner als der zweite Strom ist, und Kalibrierung eines Öffnungsgrades des Luftdruckregelventils.
  16. Luftstromsteuersystem nach Anspruch 15, wobei die Steuereinheit ferner aufweist: ein drittes Bestimmungsmodul zum Bestimmen, ob der erste Strom größer als der dritte Strom ist; ein erstes Berechnungsmodul zum Berechnen eines ersten Soll-Luftstromes des Luftkompressors, der an die Brennstoffzelle zugeführt wird, wenn der erste Strom größer als der vorgegebene dritte Strom ist; und ein drittes Steuermodul zum Regeln des ersten Soll-Luftstromes des Luftkompressors durch eine erste Drehzahl, die auf den ersten Strom abgestimmt ist.
  17. Luftstromsteuersystem nach Anspruch 16, wobei die Steuereinheit ferner aufweist: ein zweites Berechnungsmodul zum Berechnen eines zweiten Soll-Luftstromes, wenn der erste Strom größer als der vorgegebene zweite Strom ist und kleiner als der vorgegebene dritte Strom ist, wobei der zweite Soll-Luftstrom größer als der feste Soll-Luftstrom ist und kleiner als der erste Soll-Luftstrom ist; und ein viertes Steuermodul zum Regeln des zweiten Soll-Luftstromes durch Kalibrierung des Öffnungsgrades des Luftdruckregelventils unter Begrenzung einer zweiten Drehzahl, die als Reaktion auf den zweiten Soll-Luftstrom erforderlich ist.
  18. Luftstromsteuersystem nach Anspruch 16, wobei die Steuereinheit ferner aufweist: ein drittes Berechnungsmodul zum Berechnen eines dritten Soll-Luftstromes des Luftkompressors, wenn der erste Batterie-SOC größer als der vorgegebene zweite Batterie-SOC ist, wobei der dritte Soll-Luftstrom mit dem festen Soll-Luftstrom identisch ist; ein viertes Bestimmungsmodul zum Bestimmen, ob der dritte Soll-Luftstrom kleiner als ein durch einen Strömungssensor messbarer zweiter Luftstrom ist; und ein fünftes Steuermodul zum Einstellen des dritten Soll-Luftstromes auf einen äußerst geringen Luftstrom und Regeln des äußerst geringen Luftstromes durch Kalibrierung eines Öffnungsgrades des Luftdruckregelventiles mit Bezug auf einen vierten Strom, der als Reaktion auf den äußerst geringen Luftstrom erforderlich ist, wenn der dritte Soll-Luftstrom kleiner als der zweite Luftstrom ist.
DE102016221493.4A 2016-04-18 2016-11-02 Verfahren und system zum steuern eines an eine fahrzeugbrennstoffzelle zugeführten luftstromes Pending DE102016221493A1 (de)

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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109823177B (zh) * 2017-11-22 2022-04-05 湖南中车时代电动汽车股份有限公司 一种用于电动汽车的保护装置以及方法
JP6844515B2 (ja) * 2017-11-29 2021-03-17 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
DE102017221370A1 (de) 2017-11-29 2019-05-29 Ford Global Technologies, Llc Brennstoffzellen Plug-in-Hybrid Fahrzeug mit Ladegerät für eine Batterieladung aus dem Netz
US10971748B2 (en) * 2017-12-08 2021-04-06 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Implementation of feedforward and feedback control in state mediator
KR102579352B1 (ko) * 2018-04-26 2023-09-18 현대자동차주식회사 연료전지의 공기 공급 제어방법 및 제어시스템
KR20230022512A (ko) 2021-08-09 2023-02-16 현대자동차주식회사 연료전지의 공기공급 제어시스템 및 방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160046918A (ko) 2014-02-04 2016-04-29 가부시끼가이샤교산세이사꾸쇼 고주파 전원장치 및 플라즈마 착화방법

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6345763A (ja) * 1986-08-12 1988-02-26 Fuji Electric Co Ltd 燃料電池発電プラントの運転制御装置
JP3891136B2 (ja) * 2003-03-27 2007-03-14 日産自動車株式会社 車両用燃料電池システムの制御装置
CN100349317C (zh) * 2003-04-08 2007-11-14 亚太燃料电池科技股份有限公司 燃料电池组的控制装置及方法
JP4839821B2 (ja) * 2005-12-19 2011-12-21 カシオ計算機株式会社 電源システム、電源システムの制御装置及び電源システムの制御方法
US7695839B2 (en) * 2006-10-16 2010-04-13 Gm Global Technology Operations, Inc. Method for improved power up-transient response in the fuel cell system
JP5120594B2 (ja) * 2006-10-20 2013-01-16 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム及びその運転方法
US8642222B2 (en) * 2007-01-19 2014-02-04 GM Global Technology Operations LLC Fuel cell power request control strategy
JP5169056B2 (ja) * 2007-07-31 2013-03-27 日産自動車株式会社 燃料電池システム及びその運転停止方法
US8920984B2 (en) * 2008-02-19 2014-12-30 Ford Motor Company System and method for purging water from a fuel cell stack
JP5483162B2 (ja) 2009-06-24 2014-05-07 日産自動車株式会社 燃料電池システム及びその運転方法
KR101282698B1 (ko) 2010-11-14 2013-07-05 현대자동차주식회사 연료전지 시스템의 반응가스 공급량 결정 방법
KR101272511B1 (ko) 2010-12-01 2013-06-10 현대자동차주식회사 연료전지 성능 향상을 위한 공기 공급량 제어 방법
CN102751518B (zh) * 2011-04-20 2014-11-05 本田技研工业株式会社 燃料电池系统以其控制方法
KR101417345B1 (ko) 2012-09-19 2014-07-08 기아자동차주식회사 연료전지 시스템의 제어 방법
KR101491303B1 (ko) 2013-08-22 2015-02-06 현대자동차주식회사 연료전지 공기 공급 제어 시스템 및 방법
KR101567643B1 (ko) 2013-11-29 2015-11-10 현대자동차주식회사 연료 전지 시스템의 운전 제어 방법
KR101567644B1 (ko) 2013-11-29 2015-11-09 현대자동차주식회사 연료 전지 스택 및 그 제어 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160046918A (ko) 2014-02-04 2016-04-29 가부시끼가이샤교산세이사꾸쇼 고주파 전원장치 및 플라즈마 착화방법

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