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Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zum Entleeren eines Wasserbehälters von einem Brennstoffzellenfahrzeug.
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Brennstoffzellenfahrzeuge als solche sind bekannt. Sie umfassen ein Brennstoffzellensystem, welches dem Kraftfahrzeug elektrische Energie bereitstellt. Zur Bereitstellung der elektrischen Energie findet im Brennstoffzellenstapel eine elektrochemische Reaktion statt, bei der Produktwasser erzeugt wird. Es ist bekannt, dass Produktwasser in einem Wasserbehälter des Kraftfahrzeuges zu speichern. Ferner ist bekannt, das Produktwasser an die Umgebung abzugeben. Hierbei kann es dazu kommen, dass sich unter dem Kraftfahrzeug größere Mengen an Produktwasser ansammeln, was unter Umständen unerwünscht ist.
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Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil von einer vorbekannten Lösung zu verringern oder zu beheben oder eine alternative Lösung vorzuschlagen. Es ist insbesondere eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, größere Ansammlungen an Produktwasser unter dem Kraftfahrzeug bzw. auf der Fahrbahn insbesondere an unerwünschten Orten zu verringern und/oder zu vermeiden. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
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Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zum Entleeren eines Wasserbehälters. Bevorzugt handelt es sich um ein Kraftfahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem.
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Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Brennstoffzellensystem mit mindestens einer Brennstoffzelle. Das Brennstoffzellensystem ist beispielsweise für mobile Anwendungen wie Kraftfahrzeuge gedacht, insbesondere zur Bereitstellung der Energie für mindestens eine Antriebsmaschine zur Fortbewegung des Kraftfahrzeugs. In ihrer einfachsten Form ist eine Brennstoffzelle ein elektrochemischer Energiewandler, der Brennstoff und Oxidationsmittel in Reaktionsprodukte umwandelt und dabei Elektrizität und Wärme produziert. Die Brennstoffzelle umfasst eine Anode und eine Kathode, die durch einen ionenselektiven bzw. ionenpermeablen Separator getrennt sind. Die Anode wird mit Brennstoff versorgt. Bevorzugte Brennstoffe sind: Wasserstoff, niedrigmolekularer Alkohol, Biokraftstoffe, oder verflüssigtes Erdgas. Die Kathode wird mit Oxidationsmittel versorgt. Bevorzugte Oxidationsmittel sind bspw. Luft, Sauerstoff und Peroxide. Der ionenselektive Separator kann bspw. als Protonenaustauschmembran (proton exchange membrane, PEM) ausgebildet sein. Bevorzugt kommt eine kationenselektive Polymerelektrolytmembran zum Einsatz. Materialien für eine solche Membran sind beispielsweise: Nafion®, Flemion® und Aciplex®.
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Ein Brennstoffzellensystem umfasst neben der mindestens einen Brennstoffzelle periphere Systemkomponenten (BOP-Komponenten), die beim Betrieb der mindestens einen Brennstoffzelle zum Einsatz kommen können. Beispielsweise kann der gemäß dem hier offenbarten Verfahren zu entleerende Wasserbehälter Produktwasser aus dem Kathodenabgas und/oder Anodenabgas speichern.
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Beim hier offenbarten Verfahren zum zumindest teilweisen Entleeren eines Wasserbehälters eines ersten Kraftfahrzeuges erfolgt die Entleerung des Wasserbehälters auf einer Fahrbahnoberfläche bzw. auf der Oberfläche eines Abstellungsortes basierend auf mindestens einer Information, die von mindestens einem zweiten Kraftfahrzeug und/oder von einem nicht im ersten oder zweiten Kraftfahrzeug verbauten Server bereitgestellt wurde. Insbesondere wird also anhand der mindestens einen Information entschieden, ob Wasser aus dem Wasserbehälter an die Oberfläche des derzeitigen Aufenthaltsortes des Kraftfahrzeuges abgegeben wird, oder nicht.
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Alternativ oder zusätzlich können vom ersten Kraftfahrzeug auch vom ersten Kraftfahrzeug selbst erhobene („fahrzeugeigene“) Daten bei der Bestimmung eines Ortes zur zumindest teilweisen Entleerung berücksichtigt werden, wie beispielsweise Daten vom Umfelderkennungssystem des Kraftfahrzeugs. Das Umfelderkennungssystem umfasst dabei vorteilhaft eine oder mehrere der folgenden Komponenten: Ultraschallsensor, Radarsensor, Lidar-Vorrichtung, und/oder Kamera-Vorrichtung. Ebenso kann aber auch jedes andere System eingesetzt werden, welches eingerichtet ist, dass Umfeld des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Ebenso können auch andere Sensorsysteme des Kraftfahrzeuges bei der Bestimmung eines Ortes zur zumindest teilweisen Entleerung herangezogen werden, wie beispielsweise mindestens ein Temperatursensor und/oder mindestens ein Regensensor. Das hier offenbarte Verfahren kann beispielsweise den Schritt umfassen, wonach der Zustand der Fahrbahnoberfläche bei der Entscheidung über die Entleerung des Wasserbehälters berücksichtigt wird. Vorrichtungen zur Erfassung eines Zustands einer Fahrbahnoberfläche sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise offenbart die
DE10117351 A1 ein solches System.
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Das zweite Kraftfahrzeug ist bevorzugt ein vorausfahrendes Kraftfahrzeug. Bevorzugt werden nicht nur die Daten von einem vorausfahrenden Kraftfahrzeug, sondern von einer Vielzahl von vorrausfahrenden Kraftfahrzeugen herangezogen. Bevorzugt kommunizieren das erste und zweite Kraftfahrzeug über entsprechende Sender/Empfänger direkt miteinander (car-to-car communication).
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Ebenso ist denkbar, dass die Informationen vom mindestens einen zweiten Kraftfahrzeug und/oder etwaige andere Geoinformationen, die das zumindest teilweise Entleeren von einem Wasserbehälter betreffen, zumindest zeitweise auf einem Server bzw. Backend gespeichert werden. Der Server ist dabei nicht im ersten bzw. zweiten Kraftfahrzeug verbaut. Der Server ist vielmehr ein stationärer Server, integriert beispielsweise in einer Verkehrsleitzentrale oder in einer Streckenstation.
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Die mindestens eine Information kann indikativ für einen Ort sein, insbesondere einem Ort, der aufgrund der Fahrtroute bzw. des Abstellortes des ersten Kraftfahrzeuges für eine zumindest teilweise Entleerung des Wasserbehälters des ersten Kraftfahrzeuges in Frage kommt. Die mindestens eine Information umfasst zweckmäßig weitere Daten über diesen Ort. Das erste Kraftfahrzeug kann diese Daten bei der Entscheidung berücksichtigen, ob der Wasserbehälter an diesem Ort zumindest teilweise entleert wird, oder nicht. Bevorzugt können diese weiteren Daten der mindestens einen Information Daten über die Tageszeit, Jahreszeit, Witterung, Temperatur, und/oder den Fahrbahnzustand umfassen. Mit anderen Worten enthält die mindestens eine Information Daten bezüglich des Ortes sowie der Eignung dieses Ortes zur zumindest teilweisen Entleerung des Wasserbehälters.
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Die hier offenbarte Technologie betrifft ferner ein Verfahren zum prädiktiven Entleeren eines Wasserbehälters eines Kraftfahrzeuges, insbesondere des hier offenbarten (ersten) Kraftfahrzeuges mit einem Brennstoffzellensystem. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- - Erfassen eines Zielortes, an dem das Kraftfahrzeug abgestellt werden soll; und
- - Bestimmen von mindestens einem zukünftigen Entleerungsort, an dem der Wasserbehälter zumindest teilweise entleert werden soll.
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Die Entleerung am Entleerungsort kann dabei nach einem der hier offenbarten Verfahren erfolgen. Hierzu muss nicht unbedingt die Information vom zweiten Kraftfahrzeug bzw. vom Server vorliegen. Mit anderen Worten ist auch eine Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie ohne mindestens eine Information von einem zweiten Kraftfahrzeug bzw. von einem Server denkbar.
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Zukünftig bedeutet in diesem Zusammenhang, dass nicht der augenblickliche Ort des Kraftfahrzeugs alleine Gegenstand der Verfahrensschritte ist, sondern dass vom augenblicklichen Aufenthaltsort des Kraftfahrzeugs verschiedene Streckenabschnitte bei der Bestimmung des Entleerungsortes mit berücksichtigt werden, insbesondere auch solche Streckenabschnitte, die augenblicklich noch nicht vom Umfelderkennungssystem erfasst werden können.
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Gemäß dem hier offenbarten Verfahren kann insbesondere überprüft werden, ob am Zielort der Wasserbehälter zumindest teilweise entleert werden kann und/oder darf, und wobei die zumindest teilweise Entleerung vor dem Eintreffen am Zielort erfolgt, wenn der Wasserbehälter nicht am Zielort zumindest teilweise entleert werden kann und/oder darf.
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Mit anderen Worten wird also bestimmt, wohin das Kraftfahrzeug fährt bzw. wo das Kraftfahrzeug abgestellt wird. Wird beispielsweise bestimmt, dass der Zielort für eine zumindest teilweise Entleerung des Wasserbehälters geeignet ist, so kann die zumindest teilweise Entleerung des Wasserbehälters am Zielort erfolgen. Ein Zielorte kann hierzu geeignet sein, weil an diesem Entleerungsort die Verdunstungsrate an Wasser während der Abstelldauer ausreichend hoch ist, sodass eine gewünschte Menge an Produktwasser entleert werden kann, ohne dass eine unerwünschte Wasserlache entsteht. Ebenso kann festgestellt werden, dass der Zielort nicht geeignet ist, Produktwasser aufzunehmen. Der Wasserbehälter muss dann zumindest teilweise entleert werden, noch bevor das erste Kraftfahrzeug am Zielort eintrifft.
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Der Zielort des ersten Kraftfahrzeuges kann beispielsweise anhand vom Fahrer eingegebenen Routeninformation bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Zielort ermittelt werden anhand von Information die indikativ für den Fahrer sind, wie z.B. das Fahrverhalten, die Sitzeinstellung, der Fahrzeugschlüssel, etc. Bevorzugt wird der Zielort bestimmt unter Berücksichtigung der vom ersten Kraftfahrzeug früher bereits angefahrenen Ziele. Bevorzugt werden neben den früher bereits angefahrenen Zielen auch die Anfahrtszeiten, die Häufigkeit und/oder der Fahrer der früheren Fahrten zu den früher bereits angefahrenen Zielen berücksichtigt.
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Bevorzugt umfasst das hier offenbarte Verfahren den Schritt, wonach die Verdunstung von Wasser am Fahrzeuguntergrund bestimmt wird. Hierzu kann beispielsweise die Temperatur und/oder der Feuchtigkeitsgehalt der Umgebungsluft am Kraftfahrzeug herangezogen werden. Bevorzugt kann der Massenstrom an am Fahrzeuguntergrund abgebbaren Wasser unter Berücksichtigung der Verdunstung von Wasser am Fahrzeuguntergrund bestimmt werden. Insbesondere kann die Verdunstung von Wasser zusätzlich zur momentanen Wasseraufnahmefähigkeit der Fahrbahnoberfläche herangezogen werden. Bevorzugt kann hierzu die momentane Verdunstung und/oder die prognostizierte zukünftige Verdunstung herangezogen werden.
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Die Abtrocknung der Fahrbahnoberfläche erfolgt durch Verdunstung und Aufwirbelung durch überfahrende Fahrzeugreifen. Die Verdunstung wird u.a. von der Lufttemperatur, der relativen Luftfeuchtigkeit und der Windgeschwindigkeit beeinflusst.
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Das hier offenbarte Verfahren kann ferner die Schritte umfassen, wonach auch in Phasen der Nichtbenutzung des Kraftfahrzeuges zumindest zeitweise die Wasseraufnahmefähigkeit der Fahrbahnoberfläche bestimmt wird, und wobei auch in Phasen der Nichtbenutzung des Kraftfahrzeuges Wasser auf den Fahrzeuguntergrund abgelassen wird, falls (insbesondere auch in der Phase der Nichtbenutzung des Kraftfahrzeuges) bestimmt wurde, dass der Fahrzeuguntergrund Wasser aufnehmen kann.
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Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie ein Verfahren, das i.d.R. selbstständig den optimalen Ort der Entleerung eines Wasserauffangbehälters bestimmt und dann die Entleerung einleitet. Dafür kann der Ort in Abhängigkeit verschiedener Eingangsparameter bestimmt werden. Diese könnten z.B. Außentemperatur, Straßenart, Umgebung, Verkehrssituation, usw. sein. Die benötigten Daten für das Verfahren lassen sich bevorzugt aus dem Bordcomputer gewinnen. Der Wasserbehälter kann beispielsweise automatisch dort ausgeleert werden, wo es nicht zur Verschmutzung, zu Glatteis oder zu sonstigen negativen Effekten führen kann. Bspw. kann das Wasser dort nicht herausgelassen werden, wo es entsprechend der Außentemperatur gefrieren könnte und/oder entsprechend die Straßenlage verschlechtern könnte. Bspw. könnten auf Basis von Verkehrs- und Wetterinformationen geeignete Stellen/Strecken gefunden werden. Bspw. könnten auch hierzu Auslassstellen extra vorgesehen sein, bspw. an einer Wasserstofftankstelle.
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Gemäß dem hier offenbarten Verfahren könnte berücksichtigt werden, ob und wie viele andere Kraftfahrzeuge an einem Ort/Stelle ebenfalls den Tank zumindest teilweise entleert hatten, insbesondere sich bewusst entschieden haben eine Leerung vorzunehmen, obwohl diese eventuell nicht dringend notwendig gewesen wäre, und zwar in Abhängigkeit von Tageszeit, Witterung, Jahreszeit, etc.. Somit können Indikatoren für möglicherweise (gute) Auslassstellen generiert werden, welche eventuell nirgendwo als solche explizit deklariert sein müssen. Gleichzeitig könnten solche Informationen mit Hilfe eines Backend-Systems abgeglichen werden, falls es bspw. auch explizit nicht erlaubte Auslassstellen und Restriktionen geben sollte. Je geringer die Zahl / Rate an vorherigen Entleerungen von Wasserbehältern anderer Kraftfahrzeuge an einem Ort, desto weniger sollte das Fahrzeug diesen Ort als Auslassstelle in Erwägung ziehen.
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Das Fahrzeug kann auch derart ausgebildet sein, dass es mit der Zeit lernt, an welchen Orten der Fahrer für längere Zeit parkt und welche Ziele vom Fahrer typischerweise bzw. regelmäßig angefahren werden. Gemäß dem hier offenbarten Verfahren kann eingeplant werden, eine zumindest teilweise Leerung vor dem Eintreffen am Ziel oder explizit bei entsprechender Eignung am Ziel auszuführen. Bspw. kann das Fahrzeug aus der Historie heraus erkennen, was die Wohn- bzw. Arbeitsstätte(n) (bevorzugt an welchen Tagen und zu welchen Tageszeiten und/oder für eine welche Dauer) sind und dementsprechend vorher oder explizit dort eine zumindest teilweise Entleerung durchführen, bevorzugt unter Berücksichtigung weiterer Kriterien, die für die Notwendigkeit einer solchen zumindest teilweisen Entleerung indikativ sind. So wird bspw. im Winter abends noch vor dem Einparken (zuhause) eine zumindest teilweise Entleerung durchgeführt, ohne dass dem Fahrzeug Bescheid gegeben werden muss, dass man nach Hause fährt und eine zumindest teilweise Entleerung (bspw. aufgrund von Gefriertemperaturen) vorteilhaft ist. Die hier offenbarten Verfahrensschritte können komplett im Fahrzeug oder aber auch zumindest teilweise Backendseitig realisiert sein. Beispielsweise kann das Fahrzeug hierzu Informationen (zusätzlich) von einem Backend empfangen. Des Weiteren kann das Kraftfahrzeug generell in der Nähe (bspw.) der Wohnstätte eine Entleerung durchführen. Des Weiteren kann der Kunde auch selbst das Fahrzeug quasi anlernen, indem er dem Fahrzeug an bestimmten Positionen (im Garten/auf Grundstück, etc.) bzw. zu bestimmten Temperaturen, etc. das Kommando zur Entleerung gibt. Anhand der Häufigkeit und dem Radius der vom Nutzer gewählten Auslassstelle kann das Fahrzeug dies als weitere mögliche Auslassstelle in das System mit aufnehmen und als solches dem Kunden auch anzeigen, ohne es bspw. anderen Fahrzeugen mitzuteilen. Der Kunde kann dann dieses auch wieder aus dem System löschen. Somit kann das Fahrzeug auch auf unbefestigten Straßen und Privatgrundstücken entsprechend angelernt werden. Mit anderen Worten kann das Kraftfahrzeug bzw. das hier offenbarte Verfahren auch das Fahrverhalten/Entleerverhalten vom Kunden erlernen und kann somit besser die zumindest teilweise Entleerung einplanen.
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Auch wenn die hier offenbarte Technologie vorwiegend im Zusammenhang mit einem ersten Kraftfahrzeug offenbart ist, so soll gleichzeitig die Ausgestaltung mit umfasst sein, bei der es kein zweites Kraftfahrzeug gibt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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