DE102017128901A1

DE102017128901A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Vorhersagen einer Lebensdauer einer Brennstoffzelle und Fahrzeugsystem, welches dieselben hat

Info

Publication number: DE102017128901A1
Application number: DE102017128901.1A
Authority: DE
Inventors: Jung Yeon Byun; Dong Jo Oh; Jong Hyun Lee; Suk Joo BAE; Byeong Min Mun
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp; Industry University Cooperation Foundation IUCF HYU
Current assignee: Hyundai Motor Co; Industry University Cooperation Foundation IUCF HYU; Kia Corp
Priority date: 2017-06-21
Filing date: 2017-12-05
Publication date: 2018-12-27
Also published as: US20180375130A1; KR102417895B1; KR20180138329A

Abstract

Vorrichtung und Verfahren zum Vorhersagen einer Lebensdauer einer Brennstoffzelle (100) und Fahrzeugsystem, welches denselben hat, einen Prozessor (180) aufweisend, der eingerichtet ist, um einen Stapelstrom (I) und eine Stapelspannung (V) eines Brennstoffzellenstapels (10) zu sammeln und zu speichern, Vorhersagemodell-Gleichungen basierend auf Stapelströmen (I) und Stapelspannungen (V), die zu verschiedenen Zeitpunkten gespeichert sind, zu definieren, die Vorhersagemodell-Gleichungen basierend auf Konstante-Änderungszuständen der definierten Vorhersagemodell-Gleichungen zu korrigieren, und ein Lebensdauer-Vorhersagemodell unter Verwendung der korrigierten Vorhersagemodell-Gleichungen zu erzeugen, und einen Stapelstrom (I) und eine Stapelspannung (V) des Brennstoffzellenstapels (10) nach einem spezifischen Zeitraum basierend auf dem erzeugten Lebensdauer-Vorhersagemodell vorherzusagen.

Description

Querverweis zu bezogener Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2017-0078415 , die am 21. Juni 2017 beim Koreanischen Patentamt eingereicht wurde und deren gesamte Offenbarung hierin durch diese Referenz enthalten ist.
Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung/Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Vorhersagen einer Lebensdauer einer Brennstoffzelle und ein Fahrzeugsystem, welches dieselbe hat.
Hintergrund der Erfindung
Eine Spannung eines Brennstoffzellenstapels (z.B. eines Brennstoffzellenstacks) ändert sich gemäß (z.B. in Abhängigkeit von) einem verwendeten Strom ungleich (der) einer Batterie. Dementsprechend wird eine Leistung einer Brennstoffzelle im Allgemeinen in (z.B. mit) einer Strom-Spannung(I-V)-Kurve ausgedrückt, um die elektrischen Charakteristika darzustellen. Weil sich die Leistung des Stapels mit der Zeit verschlechtert, ändert sich ein Strom-/Spannungswert, der eine spezifische Ausgabe zeigen kann, kontinuierlich.
Modellgleichungen der Leistung der Brennstoffzelle wurden theoretisch gut ermittelt, aber es ist nicht einfach, eine Leistungsverschlechterung mit (z.B. in Abhängigkeit von) der Zeit basierend auf einer theoretischen Gleichung vorherzusagen, weil Änderungen der Parameter, die in der korrespondierenden Gleichung verwendet werden, mit (z.B. in Abhängigkeit von) der Zeit nicht bekannt sein können.
Ferner hat es Versuche zum Vorhersagen einer Leistungsänderung eines Stapels gemäß (z.B. in Abhängigkeit von) der Zeit basierend auf einer theoretischen Gleichung gegeben, aber die Genauigkeit der theoretischen Gleichung ist sehr gering.
Erläuterung der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung/Erfindung ist konzipiert, um die oben beschriebenen Probleme der bezogenen Technik zu lösen, und die vorliegende Offenbarung/Erfindung stellt bereit: eine Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung, die einfach (z.B. auf einfache Weise) eine Lebensdauer eines Brennstoffzellenstapels (z.B. eines Brennstoffzellenstacks) mittels Definierens einer Vorhersagemodell-Gleichung zum Vorhersagen einer I-V-Kurve, die sich gemäß (z.B. in Abhängigkeit von) der Zeit verschlechtert (z.B. die in Abhängigkeit der Zeit abnimmt bzw. abfällt), um die Leistung des Brennstoffzellenstapels zu charakterisieren, vorhersagen kann, ein Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Verfahren und ein Fahrzeugsystem.
Die technischen Ziele der vorliegenden Offenbarung/Erfindung sind nicht auf das oben erwähnte beschränkt, und die anderen ungenannten technischen Ziele werden für den Fachmann aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung/Erfindung weist eine Vorrichtung zum Vorhersagen einer Lebensdauer einer Brennstoffzelle einen Prozessor auf, der eingerichtet ist, um: einen Stapelstrom (z.B. einen Brennstoffzellenstapel-Strom) und eine Stapelspannung (z.B. eine Brennstoffzellenstapel-Spannung) eines Brennstoffzellenstapels zu sammeln und zu speichern, Vorhersagemodell-Gleichungen basierend auf Stapelströmen und Stapelspannungen, die an (z.B. bei, zu) verschiedenen Zeitpunkten gespeichert sind/werden, zu definieren, die Vorhersagemodell-Gleichungen basierend auf Konstante-Änderungszuständen der definierten Vorhersagemodell-Gleichungen zu korrigieren, sowie ein Lebensdauer-Vorhersagemodell unter Verwendung der korrigierten Vorhersagemodell-Gleichung zu erzeugen, und einen Stapelstrom und eine Stapelspannung des Brennstoffzellenstapels nach einem spezifischen Zeitraum basierend auf dem erzeugten Lebensdauer-Vorhersagemodell vorherzusagen.
In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung/Erfindung weist ein Verfahren zum Vorhersagen einer Lebensdauer einer Brennstoffzelle die folgenden Schritte auf: Sammeln und Speichern, mittels eines Prozessors, eines Stapelstroms und einer Stapelspannung eines Brennstoffzellenstapels, Definieren, mittels des Prozessors, von Vorhersagemodell-Gleichungen basierend auf Stapelströmen und Stapelspannungen, die bei (z.B. zu) verschiedenen Zeitpunkten gespeichert sind/werden, Korrigieren, mittels des Prozessors, der Vorhersagemodell-Gleichungen basierend auf Konstante-Änderungszuständen der definierten Vorhersagemodell-Gleichungen, Erzeugen, mittels des Prozessors, eines Lebensdauer-Vorhersagemodells unter Verwendung der korrigierten Vorhersagemodell-Gleichungen und Vorhersagen, mittels des Prozessors, eines Stapelstroms und einer Stapelspannung des Brennstoffzellenstapels nach einem spezifischen Zeitraum basierend auf dem erzeugten Lebensdauer-Vorhersagemodell.
In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung/Erfindung weist ein Fahrzeugsystem auf: einen Brennstoffzellenstapel, eine Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung, welche einen Prozessor aufweist, der eingerichtet ist, um einen Stapelstrom und eine Stapelspannung des Brennstoffzellenstapels von dem Brennstoffzellenstapel zu sammeln sowie den gesammelten Stapelstrom und die gesammelte Stapelspannung zu akkumulieren und zu speichern, Vorhersagemodell-Gleichungen basierend auf Stapelströmen und Stapelspannungen, die zu (z.B. bei) verschiedenen Zeitpunkten gespeichert sind/werden, zu definieren, die Vorhersagemodell-Gleichungen basierend auf Konstante-Änderungszuständen der definierten Vorhersagemodell-Gleichungen zu korrigieren, und einen Stapelstrom und eine Stapelspannung des Brennstoffzellenstapels nach einem spezifischen Zeitraum basierend auf dem erzeugten Lebensdauer-Vorhersagemodell unter Verwendung der korrigierten Modellgleichung bzw. Vorhersagemodell-Gleichung vorherzusagen, und eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle, die eingerichtet ist, um ein Lebensdauer-Vorhersageergebnis des Brennstoffzellenstapels auszugeben.
Figurenliste
Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung/Erfindung werden ersichtlicher aus der folgenden ausführlichen Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen:

1 ist eine Ansicht, die ein Fahrzeugsystem, auf welches eine Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung angewendet ist/wird (z.B. bei welcher eine Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung verwendet wird), gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung darstellt,
2 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration der Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung darstellt,
FIGen. 3 bis 6 sind Ansichten, die einen Betrieb der Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung darstellen,
FIGen. 7 bis 8 sind Ansichten, die Vorgänge eines Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung darstellen, und
9 ist ein Blockdiagramm, welches ein Rechensystem, das das Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung ausführt, darstellt.

Ausführliche Beschreibung
Nachfolgend werden exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung ausführlich mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es ist anzumerken, dass durch die Beschreibung hinweg dieselben oder ähnliche Bezugszeichen dieselben oder ähnliche Komponenten bezeichnen, sogar wenn sie in unterschiedlichen Zeichnungen bereitgestellt sind. Ferner wird in der folgenden Beschreibung der vorliegenden Offenbarung/Erfindung eine ausführliche Beschreibung von bekannten Funktionen und Konfigurationen, die hierin enthalten sind, weggelassen, wenn sie den Inhalt der vorliegenden Offenbarung/Erfindung eher unklar machen kann.
Darüber hinaus können Begriffe wie zum Beispiel erste/erster/erstes, zweite/zweiter/zweites, A, B, (a), (b) oder dergleichen hierin beim Beschreiben von Komponenten der vorliegenden Offenbarung/Erfindung verwendet sein/werden. Die Begriffe sind nur bereitgestellt, um die Elemente von anderen Elementen zu unterscheiden, und das Wesen, die Sequenzen, die Reihenfolgen und die Anzahlen der Elemente werden nicht durch diese Begriffe beschränkt. Darüber hinaus haben, sofern sie nicht anders definiert sind, alle hierin verwendeten Begriffe, inklusive technischer oder wissenschaftlicher Begriffe, dieselben Bedeutungen wie diese, die im Allgemeinen von einem Fachmann auf dem Gebiet der Technik, zu welchem die vorliegende Offenbarung/Erfindung gehört, verstanden werden. Die Begriffe, die in den im Allgemeinen verwendeten Wörterbüchern definiert sind, sind so zu interpretieren, als haben sie die Bedeutungen, die mit den Bedeutungen der Kontexte der bezogenen Technologien übereinstimmen, und sollten nicht als ideale oder übermäßig formale Bedeutungen interpretiert werden, außer sie sind in der Beschreibung der vorliegenden Offenbarung/Erfindung klar definiert.
1 ist eine Ansicht, die ein Fahrzeugsystem, auf welches eine Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung angewendet ist/wird (z.B. bei welcher eine Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung verwendet wird), gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung darstellt.
Wie in 1 dargestellt, kann das Fahrzeugsystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung einen Brennstoffzellenstapel (z.B. einen Brennstoffzellenstack) 10 und eine Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung 100 aufweisen.
Der Brennstoffzellenstapel 10 stellt Leistung zum Antreiben eines Fahrzeuges bereit. Hierbei kann der Brennstoffzellenstapel 10 mittels des wiederholten Stapelns (z.B. Aufeinanderstapelns) von einer Mehrzahl von Einheitszellen (z.B. Einheit-Brennstoffzellen), um die Einheitszellen zu kuppeln, gebildet sein/werden.
Die Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung 100 kann eine Information über den Brennstoffzellenstapel 10 sammeln und speichern, zum Beispiel eine Information über einen Stapelstrom I und eine Stapelspannung V in Echtzeit oder bei (z.B. zu) einem spezifischen Zeitzyklus, und kann ein Lebensdauer-Vorhersagemodell des Brennstoffzellenstapels 10 unter Verwendung des gespeicherten Stapelstroms I und der gespeicherten Stapelspannung V erzeugen.
Dann kann die Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung 100 den Stapelstrom I und die Stapelspannung V des Brennstoffzellenstapels 10 akkumulieren und speichern, und kann ein Lebensdauer-Vorhersagemodell des Brennstoffzellenstapels 10 basierend auf dem akkumulierten Stapelstrom I und der akkumulierten Stapelspannung V erzeugen.
Ferner kann die Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung 100 einen Stapelstrom und eine Stapelspannung des Brennstoffzellenstapels 10 nach einem spezifischen Zeitraum basierend auf dem erzeugten Lebensdauer-Vorhersagemodell des Brennstoffzellenstapels 10 vorhersagen.
Dementsprechend wird eine detaillierte Konfiguration der Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung 100 mit Bezug auf die Ausführungsform aus 2 beschrieben.
Die Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Offenbarung/Erfindung kann in dem Innenraum des Fahrzeuges ausgeführt (z.B. verkörpert) sein. Dann kann die Vorrichtung (z.B. die Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung) 100 integral mit Steuereinheiten in dem Innenraum des Fahrzeuges gebildet sein, und kann als eine separate Vorrichtung ausgeführt (z.B. verkörpert) sein, die mit den Steuereinheiten des Fahrzeuges mittels einer getrennten Verbindungseinheit zu verbinden ist. Hierbei kann die Vorrichtung 100 in Assoziation mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor des Fahrzeuges betrieben sein/werden, und kann in Assoziation mit einer Steuereinheit betrieben sein/werden, die einen Betrieb des Verbrennungsmotors oder des Elektromotors steuert.
2 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration der Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung darstellt.
Bezugnehmend auf 2 kann die Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung 100 aufweisen: eine Steuereinheit 110, eine Schnittstellenvorrichtung 120, eine Kommunikationsvorrichtung 130, eine Speichervorrichtung 140 und einen Prozessor 180, welcher ein Stapelinformation-Sammelmodul 150, ein Vorhersagemodell-Erzeugungsmodul 160 und ein Lebensdauer-Vorhersagemodul 170 aufweist. Hierbei kann die Steuereinheit 110 Signale verarbeiten, die zwischen den Elementen der Vorrichtung 100 geliefert (z.B. übertragen) werden.
Der Prozessor 180 führt verschiedene Funktionen der folgenden Module 150, 160 und 170 durch. Die unten beschriebenen Module 150, 160 und 170 sind/werden mit Softwareanweisungen implementiert, die auf dem Prozessor 180 ausgeführt werden.
Die Schnittstellenvorrichtung 120 kann eine Eingabevorrichtung, die einen Steuerbefehl von einem Nutzer empfängt, und eine Ausgabevorrichtung, die einen Betriebszustand und ein Ergebnis der Vorrichtung 100 ausgibt, aufweisen.
Hierbei kann die Eingabevorrichtung einen Tastenknopf aufweisen und kann eine Maus, einen Steuerhebel (z.B. einen Joystick), ein Drehrad und einen Eingabestift aufweisen. Ferner kann die Eingabevorrichtung eine weiche Taste (von engl. „soft key“) aufweisen, die an (z.B. auf) einer Anzeige ausgeführt (z.B. verkörpert) ist.
Die Ausgabevorrichtung kann eine Anzeige aufweisen, und kann eine Stimme-Ausgabe-Vorrichtung wie zum Beispiel einen Lautsprecher aufweisen. Dann, wenn ein Berührungssensor wie zum Beispiel ein Berührungsfilm, eine Berührungsplatte und ein Berührungspad in der Anzeige bereitgestellt ist, kann die Anzeige als ein berührungssensitiver Bildschirm betrieben sein/werden, und kann in einer Form ausgeführt (z.B. verkörpert) sein, in welcher eine Eingabevorrichtung und eine Ausgabevorrichtung integriert sind. Dann kann die Anzeige mindestens eines aufweisen von: einer Flüssigkristallanzeige (LCD, von engl. „liquid crystal display“), einer Dünnfilm-Transistor-Flüssigkristallanzeige (TFT-LCD, von engl. „thin film transistor-liquid crystal display“), einer organischen Leuchtdiode (OLED, von engl. „organic light-emitting diode“), einer flexiblen Anzeige, einer Feldemission-Anzeige (FED, von engl. „field emission display“) und einer 3D-Anzeige.
Die Kommunikationsvorrichtung 130 kann ein Kommunikationsmodul aufweisen, das eine Kommunikationsschnittstelle mit elektronischen Komponenten und/oder Steuereinheiten, die in dem Fahrzeug bereitgestellt sind, unterstützt. Als ein Beispiel kann das Kommunikationsmodul kommunikationsverbunden mit dem Brennstoffzellenstapel 10 (oder einem System, das eine Information des Brennstoffzellenstapels verwaltet) des Fahrzeuges sein, um eine Information über den Stapelstrom und die Stapelspannung des Brennstoffzellenstapels 10 zu empfangen.
Hierbei kann das Kommunikationsmodul ein Modul aufweisen, das Netzwerkkommunikation des Fahrzeuges unterstützt, wie zum Beispiel Steuereinheit-Bereich-Netzwerk(CAN, von engl. „controller area network“)-Kommunikation, Lokale-Verbindung-Netzwerk(LIN, von engl. „local interconnect network“)-Kommunikation oder Flex-Ray(z.B. FlexRay)-Kommunikation.
Ferner kann die Kommunikationsvorrichtung 130 ein Kommunikationsmodul aufweisen, das eine Kommunikationsschnittstelle mit einer externen Vorrichtung unterstützt. Als ein Beispiel kann das Kommunikationsmodul ein Lebensdauer-Vorhersageergebnis des Brennstoffzellenstapels 10 des Fahrzeuges zu einem Fahrzeug-Verwaltungssystem, das einen Zustand des Fahrzeuges verwaltet, übertragen.
Dann kann das Kommunikationsmodul ein Modul für kabellose Internetverbindung oder ein Modul für Kurze-Reichweite-Kommunikation aufweisen. Hierbei kann die Kabelloses-Internet-Technologie kabelloses LAN (WLAN, von engl. „wireless LAN“), Kabelloses Breitband (WiBro, von engl. „Wireless Broadband“), Wi-Fi oder Weltweite Interoperabilität für Mikrowellen-Zugriff (WiMAX, von engl. „Worldwide Interoperability for Microwave Access“) aufweisen, und die Kurze-Reichweite-Kommunikation-Technologie kann Bluetooth, ZigBee, Ultrabreitband (UWB, von engl. „Ultra Wideband“), Identifizierung-mit-Hilfe-elektromagnetischer-Wellen(RFID, von engl. „radio frequency identification“) und Infrarot-Daten-Assoziation (IrDA, von engl. „Infrared Data Association“) aufweisen.
Die Speichervorrichtung 140 kann Daten und/oder Algorithmen speichern, die notwendig zum Betreiben der Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung 100 sind.
Als ein Beispiel kann die Speichervorrichtung 140 eine Information über einen Stapelstrom und eine Stapelspannung (z.B. eines Stapelstroms und einer Stapelspannung) des Brennstoffzellenstapels 10 speichern, die durch die Kommunikationsvorrichtung 130 empfangen ist/wird. Ferner kann die Speichervorrichtung 140 einen Befehl und/oder einen Algorithmus zum Erzeugen eines Lebensdauer-Vorhersagemodells speichern, und kann ein Lebensdauer-Vorhersagemodell speichern, das basierend auf dem akkumulierten Stapelstrom und der akkumulierten Stapelspannung erzeugt ist.
Ferner kann die Speichervorrichtung 140 einen Befehl und/oder einen Algorithmus zum Vorhersagen einer Lebensdauer des Brennstoffzellenstapels 10 speichern, und kann ein Lebensdauer-Vorhersageergebnis des Brennstoffzellenstapels 10 unter Verwendung eines Lebensdauer-Vorhersagemodell speichern.
Hierbei kann die Speichervorrichtung 140 ein Speichermedium aufweisen, wie zum Beispiel einen Speicher mit wahlfreiem/direktem Zugriff (RAM, von engl. „random access memory“), einen statischen Speicher mit wahlfreiem/direktem Zugriff (SRAM, von engl. „static random access memory“), einen Nur-Lese-Speicher (ROM, von engl. „read-only memory“), einen programmierbaren Nur-Lese-Speicher (PROM, von engl. „programmable read-only memory“) und einen elektrisch löschbaren und programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM, engl. „electrically erasable programmable read-only memory“).
Das Stapelinformation-Sammelmodul 150 sammelt einen Stapelstrom I und eine Stapelspannung V des Brennstoffzellenstapels 10 und speichert den gesammelten Stapelstrom I und die gesammelte Stapelspannung V in der Speichervorrichtung 140. Das Stapelinformation-Sammelmodul 150 kann Stapelströme und Stapelspannungen von dem Brennstoffzellenstapel 10 in Echtzeit, bei (z.B. zu) einem spezifischen Zeitzyklus und bei (z.B. zu) Zeiten, die vorab ermittelt sind, sammeln.
Hierbei, falls ein Stapelstrom und eine Stapelspannung, die vorab gespeichert sind, existieren, wenn der gesammelte Stapelstrom und die gesammelte Stapelspannung in der Speichervorrichtung 140 gespeichert werden, akkumuliert und speichert das Stapelinformation-Sammelmodul 150 den gesammelten Stapelstrom und die gesammelte Stapelspannung in dem Stapelstrom und der Stapelspannung, die vorab gespeichert sind.
Das Vorhersagemodell-Erzeugungsmodul 160 extrahiert den Stapelstrom und die Stapelspannung, die einen spezifischen Zeitraum lang akkumuliert wurden, und definiert eine I-V-basierte Vorhersagemodell-Gleichung des Brennstoffzellenstapels 10 basierend auf einer I-V-Kurve des extrahierten Stapelstroms und der extrahierten Stapelspannung. Die I-V-basierte Vorhersagemodell-Gleichung kann wie in Gleichung 1 definiert sein/werden. $V = ϕ_{1} \times exp [- exp (ϕ_{2}) \times I] + ϕ_{3} \times exp [- exp (ϕ_{4}) \times I]$
(In Gleichung 1 ist V eine akkumulierte Stapelspannung, ist I ein akkumulierter Stapelstrom und sind ϕ1 bis ϕ4 beliebige Konstanten.)
Hierbei kann das Vorhersagemodell-Erzeugungsmodul 160 eine I-V-basierte Vorhersagemodell-Gleichung unter Verwendung eines Stapelstroms und einer Stapelspannung, die zu einem korrespondierenden Zeitpunkt akkumuliert sind/werden, definieren, immer wenn ein Ereignis zum Definieren einer I-V-basierten Vorhersagemodell-Gleichung des Brennstoffzellenstapels 10 erzeugt ist/wird, und kann die definierte I-V-basierte Vorhersagemodell-Gleichung in der Speichervorrichtung 140 speichern. Dementsprechend kann die Speichervorrichtung 140 eine Mehrzahl von I-V-basierten Vorhersagemodell-Gleichungen speichern, die unter Verwendung von Stapelströmen und Stapelspannungen bei (z.B. zu) verschiedenen Zeitpunkten definiert sind/werden. Dann können die Mehrzahl von I-V-basierten Vorhersagemodell-Gleichungen gespeichert sein/werden, sodass eine Zeitinformation abgestimmt sein/werden kann.
Das Ereignis zum Definieren einer I-V-basierten Vorhersagemodell-Gleichung des Brennstoffzellenstapels 10 kann bei (z.B. zu) einem spezifischen Zyklus erzeugt sein/werden, und kann erzeugt sein/werden, wenn ein spezifischer Zeitpunkt erreicht ist/wird, oder mittels eines Eingabesignals des Nutzers.
Als ein Beispiel kann das Vorhersagemodell-Erzeugungsmodul 160 ein I-V-basiertes Vorhersagemodell unter Verwendung von Stapelströmen und Stapelspannungen, die bei (z.B. zu) korrespondierenden Zeitpunkten bei (z.B. zu) einem spezifischen Zyklus akkumuliert sind/werden, definieren und kann eine I-V-basierte Vorhersagemodell-Gleichung unter Verwendung des Stapelstroms und der Stapelspannung, die bei (z.B. zu) einem zufällig ermittelten Zeitpunkt oder bei (z.B. zu) einem Zeitpunkt, wenn ein Eingabesignal des Nutzers empfangen ist/wird, akkumuliert sind/werden, definieren.
Auf diese Weise ermittelt das Vorhersagemodell-Erzeugungsmodul 160 Änderungszustände (z.B. Zustandsänderungen) von ϕ1 bis ϕ4 gemäß (z.B. in Abhängigkeit von) einer Zeitänderung mit Bezug auf eine Mehrzahl von I-V-basierten Vorhersagemodell-Gleichungen. Die Änderungszustände von ϕ1 bis ϕ4 gemäß (z.B. in Abhängigkeit von) einer Zeitänderung können wie in Tabelle 1 dargestellt sein/werden.
In Tabelle 1 sind ϕ1 bis ϕ4 beliebige Konstanten der I-V-basierten Vorhersagemodell-Gleichung, die bei (z.B. zu) einer beliebigen Zeit (z.B. zu einem beliebigen Zeitpunkt) definiert sind, und sind mit 3 Stellen nach dem Dezimalpunkt angegeben. Die Änderungszustände von ϕ1 bis ϕ4 gemäß (z.B. in Abhängigkeit von) einer Zeitänderung können wie in den Graphen von 3 (d.h. 3A, 3B, 3C und 3D), die auf Tabelle 1 basieren, dargestellt sein/werden.
3A ist ein Graph, der eine Änderung von ϕ1 gemäß (z.B. in Abhängigkeit von) einer Zeitänderung darstellt, 3B ist ein Graph, der eine Änderung von ϕ2 gemäß (z.B. in Abhängigkeit von) einer Zeitänderung darstellt, 3C ist ein Graph, der eine Änderung von ϕ3 gemäß (z.B. in Abhängigkeit von) einer Zeitänderung darstellt, und 3D ist ein Graph, der eine Änderung von ϕ4 gemäß (z.B. in Abhängigkeit von) einer Zeitänderung darstellt.
Bezugnehmend auf die Graphen aus 3 kann ermittelt werden, dass sich ϕ1 und ϕ3 kaum ändern, weil sich (nur) die zweiten Stellen nach dem Dezimalpunkt gemäß (z.B. in Abhängigkeit von) einer Zeitänderung ändern, während ϕ2 und ϕ4 graduell (z.B. monoton) mit (z.B. bei) einer spezifischen Steigung gemäß (z.B. in Abhängigkeit von) einer Zeitänderung zunehmen.
Als ein Beispiel kann der Änderungszustand von ϕ2 gemäß (z.B. in Abhängigkeit von) einer Zeitänderung durch eine lineare Funktion wie zum Beispiel ,a1+a2t' (z.B. ,a1+a2*t') dargestellt sein/werden, und der Änderungszustand von ϕ4 gemäß (z.B. in Abhängigkeit von) einer Zeitänderung kann durch eine lineare Funktion wie zum Beispiel ,b1+b2t' (z.B. ,b1+b2*t') dargestellt sein/werden.
Dementsprechend kann das Vorhersagemodell-Erzeugungsmodul 160 die Änderungszustände von ϕ2 und ϕ4, die in den Graphen von 3 dargestellt sind, mittels Abbildens (z.B. Reflektierens, Anwendens) der I-V-basierten Vorhersagemodell-Gleichung von Gleichung 1 auf die Änderungszustände von ϕ2 und ϕ4 korrigieren. Die korrigierte I-V-basierte Vorhersagemodell-Gleichung kann wie in Gleichung 2 definiert sein/werden. $V = ϕ_{1} \times exp [- exp (a_{1} + a_{2} t) \times I] + ϕ_{3} \times exp [- exp (b_{1} + b_{2} t) \times I]$
(In Gleichung 2 ist a1 ein Anfangswert von ϕ2, ist a2 eine Änderungsrate von ϕ2 gemäß (z.B. in Abhängigkeit von) der Zeit, ist b1 ein Anfangswert von ϕ4 und ist b2 eine Änderungsrate von ϕ4 gemäß (z.B. in Abhängigkeit von) der Zeit.)
Das Vorhersagemodell-Erzeugungsmodul 160 erzeugt ein Lebensdauer-Vorhersagemodell basierend auf der I-V-basierten Vorhersagemodell-Gleichung, die wie in Gleichung 2 korrigiert ist, und speichert das erzeugte Lebensdauer-Vorhersagemodell in der Speichervorrichtung 140.
Das Lebensdauer-Vorhersagemodul 170 ruft das Lebensdauer-Vorhersagemodell, das in der Speichervorrichtung 140 gespeichert ist, auf, falls eine spezifische Bedingung erfüllt ist oder (falls) ein Lebensdauer-Vorhersageereignis mittels eines Eingabesignals des Nutzers erzeugt ist/wird.
Das Lebensdauer-Vorhersagemodul 170 kann eine Lebensdauer einer Brennstoffzelle mittels Anwendens einer Zeitinformation T zum Vorhersagen einer Lebensdauer des Brennstoffzellenstapels 10 auf das aufgerufene Lebensdauer-Vorhersagemodell, um einen Stapelstrom und eine Stapelspannung nach der Zeit T zu ermitteln, vorhersagen.
Das Lebensdauer-Vorhersagemodul 170 kann ein Lebensdauer-Vorhersagenergebnis der Brennstoffzelle in der Speichervorrichtung 140 speichern. Ferner kann das Lebensdauer-Vorhersagemodul 170 ein Lebensdauer-Vorhersagenergebnis der Brennstoffzelle zu einem internen oder einem externen Fahrzeug-Verwaltungssystem durch die Kommunikationsvorrichtung 130 übertragen.
Dementsprechend kann das Fahrzeug-Verwaltungssystem einen AS-Zeitpunkt des korrespondierenden Fahrzeuges basierend auf dem Lebensdauer-Vorhersageergebnis der Brennstoffzelle vorab erkennen und kann den erkannten AS-Zeitpunkt zu dem Nutzer führen (z.B. leiten).
FIGen. 4 bis 6 stellen Evaluationsgraphen eines Lebensdauer-Vorhersageergebnisses für die Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung dar.
4 ist ein Graph, der ein Ergebnis, das mittels Vorhersagens einer Lebensdauer des Brennstoffzellenstapels 10, die zu 3042 Stunden korrespondiert, unter Verwendung von Leistungsdaten des Brennstoffzellenstapels 10 für 1000 Stunden, 1500 Stunden und 2000 Stunden erhalten (z.B. erlangt) wird, und Leistungsdaten des Brennstoffzellenstapels 10 für tatsächliche 3042 Stunden vergleicht.
Wie in 4 dargestellt kann ermittelt werden, dass Vorhersagefehler der Lebensdauer-Vorhersageergebnisse für 1000 Stunden, 1500 Stunden und 2000 Stunden unter Verwendung der Leistungsdaten des Brennstoffzellenstapels 10 abnehmen, wenn ein Vorhersage-Zeitpunkt einen Tatsächliche-Messung-Zeitpunkt erreicht, aber der Vorhersagefehler des Lebensdauer-Vorhersageergebnisses unter Verwendung der Leistungsdaten des Brennstoffzellenstapels 10 bis (zu) 1500 Stunden kann (bis) zu einem Fehlerbereich (z.B. innerhalb eines Fehlerbereichs) von zum Beispiel 0,015 vorhergesagt werden.
5 ist ein Graph, der ein Ergebnis, das mittels Vorhersagens einer Lebensdauer des Brennstoffzellenstapels 10, die zu 2294 bis 4694 Stunden korrespondiert, unter Verwendung von Leistungsdaten des Brennstoffzellenstapels 10 bis (zu) 2000 Stunden erhalten (z.B. erlangt) wird, und die tatsächlich gemessenen Leistungsdaten des Brennstoffzellenstapels 10 vergleicht. In 5 zeigt die durchgezogene Linie ein Lebensdauer-Vorhersageergebnis des Brennstoffzellenstapels 10 an, und die Punkte zeigen die tatsächlich gemessenen Leistungsdaten an.
Wie in 5 dargestellt ist ein durchschnittlicher Fehlerbereich der Lebensdauer-Vorhersageergebnisse des Brennstoffzellenstapels 10 für Stunden von den tatsächlich gemessenen Leistungsdaten 0,0199, und es kann ermittelt werden, dass das Lebensdauer-Vorhersageergebnis ähnlich zu den tatsächlich gemessenen Leistungsdaten ist.
6 ist ein Graph, der ein Ergebnis, das mittels Vorhersagens einer Lebensdauer des Brennstoffzellenstapels 10, die zu 480 bis 770 Zyklen korrespondiert, unter Verwendung von Leistungsdaten des Brennstoffzellenstapels 10 bis (zu) 297 Zyklen erhalten (z.B. erlangt) wird, und die tatsächlich gemessenen Leistungsdaten des Brennstoffzellenstapels 10 vergleicht. In 6 zeigt die durchgezogene Linie ein Lebensdauer-Vorhersageergebnis des Brennstoffzellenstapels 10 an, und die Punkte zeigen die tatsächlich gemessenen Leistungsdaten an.
Wie in 6 dargestellt ist ein durchschnittlicher Fehlerbereich der Lebensdauer-Vorhersageergebnisse des Brennstoffzellenstapels 10 für Zyklen von den tatsächlich gemessenen Leistungsdaten 0,0148, und es kann ermittelt werden, dass das Lebensdauer-Vorhersageergebnis ähnlich zu den tatsächlich gemessenen Leistungsdaten ist.
Ein operativer Fluss der Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung wird (untenstehend) ausführlich beschrieben.
FIGen. 7 bis 8 sind Ansichten, die Vorgänge eines Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung darstellen.
Bezugnehmend auf 7 sammelt und speichert die Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung 100 einen Stapelstrom I und eine Stapelspannung V des Brennstoffzellenstapels 10 (S110). In Vorgang S110 kann die Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung 100 einen Stapelstrom I und eine Stapelspannung V in Echtzeit, bei (z.B. zu) einem spezifischen Zeitzyklus oder bei (z.B. zu) einer beliebigen unregelmäßigen Zeit sammeln. Dann akkumuliert und speichert die Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung 100 den gesammelten Stapelstrom I und die gesammelte Stapelspannung V in einem Wert, der vorab gespeichert ist.
Danach, falls ein Ereignis zum Definieren einer I-V-basierten Vorhersagemodell-Gleichung des Brennstoffzellenstapels 10 erzeugt ist/wird (S120), extrahiert die Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung 100 den Stapelstrom I und die Stapelspannung V des Brennstoffzellenstapels 10, die in Vorgang S110 akkumuliert und gespeichert sind/werden (S130). Die Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung 100 definiert und speichert eine I-V-basierte Vorhersagemodell-Gleichung basierend auf dem Stapelstrom I, der in Vorgang S130 extrahiert ist/wird, und der I-V-Kurve der Stapelspannung V (S140). Die definierte I-V-basierte Vorhersagemodell-Gleichung wird als Gleichung 1 referenziert.
Die Vorgänge S110 bis S140 können wiederholt werden, bis ein Ereignis zum Erzeugen eines Lebensdauer-Vorhersagemodells für den Brennstoffzellenstapel 10 erzeugt ist/wird. Dementsprechend kann in Vorgang S140 eine Mehrzahl von I-V-basierten Vorhersagemodell-Gleichungen definiert sein/werden.
Falls ein Ereignis zum Erzeugen eines Lebensdauer-Vorhersagemodells für den Brennstoffzellenstapel 10 erzeugt ist/wird (S150), werden die Änderungszustände der Konstanten (z.B. ϕ1, ϕ2, ϕ3, ϕ4) mittels Extrahierens der Mehrzahl von I-V-basierten Vorhersagemodell-Gleichungen, die in Vorgang S140 gespeichert sind/werden, ermittelt (S160).
Dementsprechend korrigiert die Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung die I-V-basierte Vorhersagemodell-Gleichung basierend auf dem Konstante-Änderungszustand (z.B. den Konstante-Änderungszuständen), der in Vorgang S160 ermittelt ist/wird (S170). Die korrigierte I-V-basierte Vorhersagemodell-Gleichung wird als Gleichung 2 referenziert.
Danach erzeugt und speichert die Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung 100 ein Lebensdauer-Vorhersagemodell basierend auf der I-V-basierten Vorhersagemodell-Gleichung, die in Vorgang S170 korrigiert ist/wird (S180).
Das Lebensdauer-Vorhersagemodell, das in Vorgang S180 gespeichert ist/wird, kann verwendet werden, um später eine Lebensdauer der Brennstoffzelle vorherzusagen.
8 stellt einen Lebensdauer-Vorhersagemodell-Erzeugungsvorgang gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung dar. Bezugnehmend auf 8 ruft, falls ein Lebensdauer-Vorhersageereignis für den Brennstoffzellenstapel 10 erzeugt ist/wird (S210), die Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung 100 das Lebensdauer-Vorhersagemodell auf, das in Vorgang S180 von 7 gespeichert ist/wird (S220).
Danach kann die Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung 100 eine Lebensdauer der Brennstoffzelle mittels Eingebens einer Lebensdauer-Vorhersagezeit Tb und der akkumulierten Stapelspannung (z.B. des gesammelten Stapelstroms) I in das Lebensdauer-Vorhersagemodell und (mittels) Ermittelns des Stapelstroms und der Stapelspannung des Brennstoffzellenstapels 10 nach dem Zeitraum T (S230) vorhersagen.
Die Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung 100 gibt das Lebensdauer-Vorhersageergebnis von Vorgang S230 aus (S240). Dann kann die Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung 100 ein Lebensdauer-Vorhersageergebnis auf einem Anzeige-Bildschirm in dem Fahrzeug anzeigen, und kann ein Lebensdauer-Vorhersageergebnis zu einem externen Fahrzeug-Verwaltungssystem übertragen.
Die Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform, die wie oben erwähnt betrieben ist/wird, kann in Form eines Speichers und einer Hardware-Vorrichtung, die einen Prozessor (z.B. Vorgang) aufweist, der Vorgänge verarbeitet, realisiert sein/werden, und kann in einer Form betrieben sein/werden, in welcher die Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung 100 in einer anderen Hardware-Vorrichtung wie zum Beispiel einem Mikroprozessor oder einem Allgemeine-Verwendung-Computersystem enthalten ist. Ferner können die Steuereinheit 110, die ausgewählte Information-Sammelvorrichtung (z.B. das ausgewählte Stapelinformation-Sammelmodul) 150, das Vorhersagemodell-Erzeugungsmodul 160 und das Lebensdauer-Vorhersagemodul 170 der Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform von einem oder mehr Prozessoren realisiert sein/werden.
9 ist ein Blockdiagramm, welches ein Rechensystem, das das Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung ausführt, darstellt.
Bezugnehmend auf 9 kann das Rechensystem 1000 mindestens einen Prozessor 1100, der durch einen Bus 1200 verbunden ist, einen Speicher 1300, eine Nutzerschnittstelle-Eingabevorrichtung 1400, eine Nutzerschnittstelle-Ausgabevorrichtung 1500, eine Speicher-Vorrichtung 1600 und eine Netzwerk-Schnittstelle 1700 aufweisen.
Der Prozessor 1100 kann eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU, von engl. „central processing unit“) oder eine Halbleiter-Vorrichtung sein, die Instruktionen verarbeiten, die in dem Speicher 1300 und/oder der Speicher-Vorrichtung 1600 gespeichert sind. Der Speicher 1300 und die Speicher-Vorrichtung 1600 können verschiedene flüchtige oder nichtflüchtige Speichermedien aufweisen. Zum Beispiel kann der Speicher 1300 einen Nur-Lese-Speicher (ROM, von engl. „read-only memory“) und einen Speicher mit wahlfreiem/direktem Zugriff (RAM, von engl. „random access memory“) aufweisen.
Dementsprechend können die Schritte (z.B. Vorgänge) des Verfahrens oder des Algorithmus, die in Bezug auf die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung beschrieben sind, direkt mittels Hardware implementiert sein oder von dem Prozessor 1100, einem Softwaremodul oder einer Kombination davon ausgeführt sein/werden. Das Softwaremodul kann sich in einem Speichermedium (das heißt in dem Speicher 1300 und/oder der Speicher-Vorrichtung 1600) befinden, wie zum Beispiel in einem RAM-Speicher, einem Flash-Speicher, einem ROM-Speicher, einem EPROM-Speicher, einem EEPROM-Speicher, einem Register, einer Festplatte, einer abnehmbaren Festplatte oder einer CD-ROM. Das exemplarische Speichermedium ist an den Prozessor 1100 gekuppelt (z.B. gekoppelt), und der Prozessor 1100 kann eine Information von dem Speichermedium lesen und kann eine Information auf das Speichermedium schreiben. In einem anderen Verfahren kann das Speichermedium mit dem Prozessor 1100 integriert sein. Der Prozessor und das Speichermedium können sich in einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC, von engl. „application specific integrated circuit“) befinden. Der ASIC kann sich in einem Nutzer-Endgerät befinden. In einem anderen Verfahren können sich der Prozessor und das Speichermedium in dem Nutzer-Endgerät als eine individuelle Komponente befinden.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung/Erfindung kann eine Lebensdauer des Brennstoffzellenstapel 10 akkurat mittels Definierens einer Vorhersagemodell-Gleichung zum Vorhersagen einer I-V-Kurve, die sich gemäß (z.B. in Abhängigkeit von) der Zeit verschlechtert (z.B. die in Abhängigkeit der Zeit abfällt), um eine Leistung des Brennstoffzellenstapels 10 zu charakterisieren, vorhergesagt werden.
Die obige Beschreibung ist eine einfache Veranschaulichung des technischen Geistes der vorliegenden Offenbarung/Erfindung, und die vorliegende Offenbarung/Erfindung kann von dem Fachmann auf dem Gebiet der Technik, zu dem die vorliegende Offenbarung/Erfindung gehört, auf verschiedene Weisen korrigiert und modifiziert werden, ohne von den wesentlichen Merkmalen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung abzuweichen.
Daher beschränken die offenbarten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung nicht den technischen Geist der vorliegenden Offenbarung/Erfindung, sondern sind erklärend, und der Umfang des technischen Geistes der vorliegenden Offenbarung/Erfindung wird nicht durch die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung beschränkt. Der Umfang der vorliegenden Offenbarung/Erfindung sollte von den Patentansprüchen abgeleitet werden.
Bezugszeichenliste

1

10:

Brennstoffzellenstapel

100:

Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung
2

110:

Steuereinheit

120:

Schnittstellenvorrichtung

130:

Kommunikationsvorrichtung

140:

Speichervorrichtung

150:

Stapelinformation-Sammelmodul

160:

Vorhersagemodell-Erzeugungsmodul

170:

Lebensdauer-Vorhersagemodul

180:

Prozessor
9

1000:

Rechensystem

1100:

Prozessor

1200:

Bus

1300:

Speicher

1310:

ROM

1320:

RAM

1400:

Nutzerschnittstelle-Eingabevorrichtung

1500:

Nutzerschnittstelle-Ausgabevorrichtung

1600:

Speicher-Vorrichtung

1700:

Netzwerk-Schnittstelle

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 1020170078415 [0001]

Claims

Vorrichtung zum Vorhersagen einer Lebensdauer einer Brennstoffzelle (100), wobei die Vorrichtung (100) einen Prozessor (180) aufweist, der eingerichtet ist, um: einen Stapelstrom (I) und eine Stapelspannung (V) eines Brennstoffzellenstapels (10) zu sammeln und zu speichern, Vorhersagemodell-Gleichungen basierend auf Stapelströmen (I) und Stapelspannungen (V), die bei verschiedenen Zeitpunkten gespeichert sind, zu definieren, die Vorhersagemodell-Gleichungen basierend auf Konstante-Änderungszuständen der definierten Vorhersagemodell-Gleichungen zu korrigieren, und ein Lebensdauer-Vorhersagemodell unter Verwendung der korrigierten Vorhersagemodell-Gleichungen zu erzeugen, und einen Stapelstrom (I) und eine Stapelspannung (V) des Brennstoffzellenstapels (10) nach einem spezifischen Zeitraum basierend auf dem erzeugten Lebensdauer-Vorhersagemodell vorherzusagen.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei der Prozessor (180) den gesammelten Stapelstrom (I) und die gesammelte Stapelspannung (V) in einem Stapelstrom (I) und einer Stapelspannung (V), die vorab gespeichert wurden, akkumuliert und speichert.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Prozessor (180) die Vorhersagemodell-Gleichungen basierend auf einer Zusammenhangskurve des Stapelstroms (I) und der Stapelspannung (V), die bei einem spezifischen Ereignis-Erzeugung-Zeitpunkt akkumuliert sind, definiert.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Prozessor (180) die Vorhersagemodell-Gleichung wie in der folgenden Gleichung definiert: $V = ϕ_{1} \times exp [- exp (ϕ_{2}) \times I] + ϕ_{3} \times exp [- exp (ϕ_{4}) \times I]$
(hier ist V eine akkumulierte Stapelspannung, ist I ein akkumulierter Stapelstrom und sind ϕ1 bis ϕ4 beliebige Konstanten).
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 4, wobei die beliebigen Konstanten ϕ1 und ϕ3 der Vorhersagemodell-Gleichung Werte sind, von denen Änderungen gemäß einer Zeitänderung innerhalb eines Fehlerbereichs sind, und wobei die beliebigen Konstanten ϕ2 und ϕ4 der Vorhersagemodell-Gleichung Werte sind, die mit spezifischen Änderungsraten gemäß einer Zeitänderung zunehmen.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei der Prozessor (180) die Vorhersagemodell-Gleichung mittels Abbildens von Änderungszuständen der beliebigen Konstanten ϕ2 und ϕ4 auf die Vorhersagemodell-Gleichung korrigiert.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Prozessor (180) die Vorhersagemodell-Gleichung wie in der folgenden Gleichung korrigiert: $V = ϕ_{1} \times exp [- exp (a_{1} + a_{2} t) \times I] + ϕ_{3} \times exp [- exp (b_{1} + b_{2} t) \times I]$
(hier ist a1 ein Anfangswert von ϕ2, ist a2 eine Änderungsrate von ϕ2 gemäß der Zeit, ist b1 ein Anfangswert von ϕ4 und ist b2 eine Änderungsrate von ϕ4 gemäß der Zeit).
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Prozessor (180) einen Stapelstrom (I) und eine Stapelspannung (V) von dem Brennstoffzellenstapel (10) bei einem spezifischen Zeitzyklus sammelt.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Prozessor (180) einen Stapelstrom (I) und eine Stapelspannung (V) von dem Brennstoffzellenstapel (10) bei Zeiten, die unregelmäßig vorab ermittelt sind, sammelt.
Verfahren zum Vorhersagen einer Lebensdauer einer Brennstoffzelle, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Sammeln und Speichern (S110), mittels eines Prozessors (180), eines Stapelstroms (I) und einer Stapelspannung (V) eines Brennstoffzellenstapels (10), Definieren (S140), mittels des Prozessors (180), von Vorhersagemodell-Gleichungen basierend auf Stapelströmen (I) und Stapelspannungen (V), die bei verschiedenen Zeitpunkten gespeichert sind, Korrigieren (S170), mittels des Prozessors (180), der Vorhersagemodell-Gleichungen basierend auf Konstante-Änderungszuständen der definierten Vorhersagemodell-Gleichungen, Erzeugen (S180), mittels des Prozessors (180), eines Lebensdauer-Vorhersagemodells unter Verwendung der korrigierten Vorhersagemodell-Gleichungen und Vorhersagen (S230), mittels des Prozessors (180), eines Stapelstroms (I) und einer Stapelspannung (V) des Brennstoffzellenstapels (10) nach einem spezifischen Zeitraum basierend auf dem erzeugten Lebensdauer-Vorhersagemodell.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei der Schritt des Speicherns (S110) eines Stapelstroms (I) und einer Stapelspannung (V) aufweist: Akkumulieren und Speichern des gesammelten Stapelstroms (I) und der gesammelten Stapelspannung (V) in einem Stapelstrom (I) und einer Stapelspannung (V), die vorab gespeichert wurden.
Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei der Schritt des Definierens (S140) von Vorhersagemodell-Gleichungen aufweist: Definieren der Vorhersagemodell-Gleichung basierend auf einer Zusammenhangskurve des Stapelstroms (I) und der Stapelspannung (V), die bei einem spezifischen Ereignis-Erzeugung-Zeitpunkt akkumuliert sind.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Schritt des Definierens (S140) von Vorhersagemodell-Gleichungen aufweist: Definieren einer Vorhersagemodell-Gleichung wie in der folgenden Gleichung: $V = ϕ_{1} \times exp [- exp (ϕ_{2}) \times I] + ϕ_{3} \times exp [- exp (ϕ_{4}) \times I]$
(hier ist V eine akkumulierte Stapelspannung, ist I ein akkumulierter Stapelstrom und sind ϕ1 bis ϕ4 beliebige Konstanten).
Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei die beliebigen Konstanten ϕ1 und ϕ3 der Vorhersagemodell-Gleichung Werte sind, von denen Änderungen gemäß einer Zeitänderung innerhalb eines Fehlerbereichs sind, und wobei die beliebigen Konstanten ϕ2 und ϕ4 der Vorhersagemodell-Gleichung Werte sind, die mit spezifischen Änderungsraten gemäß einer Zeitänderung zunehmen.
Verfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei der Schritt des Korrigierens (S170) der Vorhersagemodell-Gleichungen aufweist: Korrigieren der Vorhersagemodell-Gleichung mittels Abbildens von Änderungszuständen der beliebigen Konstanten ϕ2 und ϕ4 auf die Vorhersagemodell-Gleichung.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei der Schritt des Korrigierens (S170) der Vorhersagemodell-Gleichungen aufweist: Korrigieren der Vorhersagemodell-Gleichung wie in der folgenden Gleichung: $V = ϕ_{1} \times exp [- exp (a_{1} + a_{2} t) \times I] + ϕ_{3} \times exp [- exp (b_{1} + b_{2} t) \times I]$
(hier ist a1 ein Anfangswert von ϕ2, ist a2 eine Änderungsrate von ϕ2 gemäß der Zeit, ist b1 ein Anfangswert von ϕ4 und ist b2 eine Änderungsrate von ϕ4 gemäß der Zeit).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei der Schritt des Speicherns (S110) eines Stapelstroms (I) und einer Stapelspannung (V) aufweist: Sammeln eines Stapelstroms (I) und einer Stapelspannung (V) von dem Brennstoffzellenstapel (10) bei einem spezifischen Zeitzyklus.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 17, wobei der Schritt des Speicherns (S110) eines Stapelstroms (I) und einer Stapelspannung (V) aufweist: Sammeln eines Stapelstroms (I) und einer Stapelspannung (V) von dem Brennstoffzellenstapel (10) zu Zeiten, welche unregelmäßig vorab ermittelt werden.
Fahrzeugsystem, welches aufweist: einen Brennstoffzellenstapel (10), eine Brennstoffzelle-Lebensdauer-Vorhersagen-Vorrichtung (100), welche einen Prozessor (180) aufweist, der eingerichtet ist, um einen Stapelstrom (I) und eine Stapelspannung (V) des Brennstoffzellenstapels (10) von dem Brennstoffzellenstapel (10) zu sammeln, den gesammelten Stapelstrom (I) und die gesammelte Stapelspannung (V) zu akkumulieren und zu speichern, Vorhersagemodell-Gleichungen basierend auf Stapelströmen (I) und Stapelspannungen (V), die zu verschiedenen Zeitpunkten gespeichert sind, zu definieren, die Vorhersagemodell-Gleichungen basierend auf Konstante-Änderungszuständen der definierten Vorhersagemodell-Gleichungen zu korrigieren, und einen Stapelstrom (I) und eine Stapelspannung (V) des Brennstoffzellenstapels (10) nach einem spezifischen Zeitraum basierend auf dem erzeugten Lebensdauer-Vorhersagemodell unter Verwendung der korrigierten Modellgleichung vorherzusagen, und eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle (120), die kommunikativ mit dem Prozessor (180) verbunden ist, die eingerichtet ist, um ein Lebensdauer-Vorhersageergebnis des Brennstoffzellenstapels (10) auszugeben.
Fahrzeugsystem gemäß Anspruch 19, wobei der Prozessor (180) die Vorhersagemodell-Gleichungen basierend auf einer Zusammenhangskurve des Stapelstroms (I) und der Stapelspannung (V), die bei einem spezifischen Ereignis-Erzeugung-Zeitpunkt akkumuliert sind, definiert.