DE102018207776A1 - Method for operating a motor vehicle and motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem Brennstoffzellensystem und mit mindestens einer elektrischen Energiespeichereinrichtung sowie ein solches Kraftfahrzeug. Das Verfahren umfasst die Schritte: i) prädiktives Erfassen vom Energiebedarf Edes Kraftfahrzeugs, den das Kraftfahrzeug benötigt für die Versorgung von mindestens einem elektrischen Verbraucher des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie während das Kraftfahrzeug geparkt ist; und ii) Bereitstellen von elektrischer Energie durch das Brennstoffzellensystem im geparkten Zustand, falls der erfasste Energiebedarf Egrößer ist als oder gleich ist wie eine Menge an gespeicherter Energie E; wobei die Menge an gespeicherter Energie Edie Menge an Energie ist, die in der mindestens einen elektrischen Energiespeichereinrichtung gespeichert ist.The technology disclosed herein relates to a method for operating a motor vehicle having a fuel cell system and having at least one electrical energy storage device and such a motor vehicle. The method comprises the steps of: i) predictively detecting the energy consumption of an automobile which the motor vehicle requires for supplying at least one electrical load of the motor vehicle with electrical energy while the motor vehicle is parked; and ii) providing electrical energy through the fuel cell system in the parked state if the sensed energy demand E is greater than or equal to an amount of stored energy E; wherein the amount of stored energy is the amount of energy stored in the at least one electrical energy storage device.
Description
Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem Brennstoffzellensystem. Ferner betrifft die hier offenbarte Technologie ein solches Kraftfahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem. Aus dem Stand der Technik ist bekannt, zur Vorkonditionierung des Kraftfahrzeugs im geparkten Zustand des Kraftfahrzeugs eine Standheizung bzw. eine Standkühlung zu betreiben. Hierzu muss die Standheizung bzw. die Standkühlung mit elektrischer Energie versorgt werden. Bei vorbekannten Kraftfahrzeugen liefert eine Hochvoltbatterie die elektrische Energie. Wenn die Hochvoltbatterie vollständig entladen ist, können die vorgenannten Standfunktionen nicht ausgeführt werden.The technology disclosed herein relates to a method of operating a motor vehicle having a fuel cell system. Further, the technology disclosed herein relates to such a motor vehicle having a fuel cell system. From the prior art it is known to operate a parking heater or a floor cooling for preconditioning of the motor vehicle in the parked state of the motor vehicle. For this, the auxiliary heating or the stand cooling must be supplied with electrical energy. In prior art vehicles, a high-voltage battery provides the electrical energy. When the high-voltage battery is completely discharged, the aforementioned stand functions can not be performed.
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, einen optimierten Prozess zur Bereitstellung von elektrischer Energie für die Stand- bzw. Komfortfunktionen bereitzustellen. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.It is a preferred object of the technology disclosed herein to reduce or eliminate at least one disadvantage of a previously known solution or to suggest an alternative solution. In particular, it is a preferred object of the technology disclosed herein to provide an optimized process for providing electrical energy for the stall or convenience functions. Other preferred objects may result from the beneficial effects of the technology disclosed herein. The object (s) is / are solved by the subject matter of the independent claims. The dependent claims are preferred embodiments.
Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug (z.B. Personenkraftwagen, Krafträder, Nutzfahrzeuge). Das Kraftahrzeug ist eingerichtet, zumindest eines der hier offenbarten Verfahren durchzuführen. Das hier offenbarte Verfahren umfasst die Schritte:
- i) prädiktives Erfassen vom Energiebedarf
Eerf des Kraftfahrzeugs, den das Kraftfahrzeug benötigt für die Versorgung von mindestens einem elektrischen Verbraucher des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie während das Kraftfahrzeug geparkt ist; und/oder - ii) Bereitstellen von elektrischer Energie bzw. elektrischer Leistung durch das Brennstoffzellensystem im geparkten Zustand, falls der erfasste Energiebedarf größer oder gleich ist wie die Menge an gespeicherter Energie;
- i) predictive capture of energy needs
E compl the motor vehicle required for supplying at least one electrical load of the motor vehicle with electrical energy while the motor vehicle is parked; and or - ii) providing electrical energy through the fuel cell system in the parked state if the sensed energy demand is greater than or equal to the amount of stored energy;
Das Kraftfahrzeug umfasst ein Brennstoffzellensystem. 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®.The motor vehicle includes a fuel cell system. The fuel cell system is intended, for example, for mobile applications such as motor vehicles, in particular for providing the energy for at least one drive machine for locomotion of the motor vehicle. In its simplest form, a fuel cell is an electrochemical energy converter that converts fuel and oxidant into reaction products, producing electricity and heat. The fuel cell includes an anode and a cathode separated by an ion-selective or ion-permeable separator. The anode is supplied with fuel. Preferred fuels are: hydrogen, low molecular weight alcohol, biofuels, or liquefied natural gas. The cathode is supplied with oxidant. Preferred oxidizing agents are, for example, air, oxygen and peroxides. The ion-selective separator can be designed, for example, as a proton exchange membrane (PEM). Preferably, a cation-selective polymer electrolyte membrane is used. Materials for such a membrane are, for example: Nafion®, Flemion® and Aciplex®.
Ein Brennstoffzellensystem umfasst neben der mindestens einen Brennstoffzelle periphere Systemkomponenten (BOP-Komponenten), die beim Betrieb der mindestens einen Brennstoffzelle zum Einsatz kommen können. In der Regel sind mehrere Brennstoffzellen zu einem Brennstoffzellenstapel bzw. Stack zusammengefasst.A fuel cell system comprises, in addition to the at least one fuel cell, peripheral system components (BOP components) which can be used during operation of the at least one fuel cell. As a rule, several fuel cells are combined to form a fuel cell stack or stack.
Das Bereitstellen von elektrischer Energie bzw. elektrischer Leistung (nachstehend ist vereinfachend von der Bereitstellung elektrischer Energie die Rede, wobei gleichsam deren erste zeitliche Ableitung, d.h. die Bereitstellung elektrischer Leistung, mit umfasst sein soll) durch das Brennstoffzellensystem an das Kraftfahrzeug erfolgt in der Regel dadurch, dass das Brennstoffzellensystem z.B. über entsprechende Stromabnehmer und gegebenenfalls über etwaige Spannungswandler die durch die elektrochemischen Reaktionen im Brennstoffzellenstapel erlangte elektrische Energie in das Bordnetz des Kraftfahrzeugs einspeist. Die eingespeiste Energie wird durch die elektrischen Verbraucher (i.d.R. elektrische Antriebsmaschine und etwaige Nebenverbraucher) des Bordnetzes in andere Energieformen umgewandelt oder in der mindestens elektrischen Energiespeichereinrichtung gespeichert.The provision of electrical energy or electrical power (hereinafter simplified for the provision of electrical energy is the speech, as it were their first time derivative, ie the provision of electrical power, should be included) by the fuel cell system to the motor vehicle is usually characterized in that the fuel cell system is eg via corresponding current collectors and optionally via any voltage converter which receives electrical energy obtained by the electrochemical reactions in the fuel cell stack in the electrical system of the motor vehicle. The fed-in energy is converted into other forms of energy by the electrical consumers (i.c., electric drive machine and any secondary consumers) or stored in the at least electrical energy storage device.
Das Brennstoffzellensystem kann einen Spannungswandler umfassen. Der Spannungswandler ist eingerichtet, eine primäre Spannung in eine sekundäre Spannung zu wandeln (z.B. bzgl. Spannungsart (AC oder DC), Spannungslevel, Frequenz). Der Spannungswandler kann beispielsweise ein Gleichspannungswandler (DC/DC-Wandler), ein Wechselrichter (AC/DC-Wandler oder DC/AC-Wandler) oder ein Umrichter (AC/AC-Wandler) sein.The fuel cell system may include a voltage converter. The voltage converter is set up to convert a primary voltage into a secondary voltage (eg with respect to voltage type (AC or DC), voltage level, Frequency). The voltage converter can be, for example, a DC / DC converter, an inverter (AC / DC converter or DC / AC converter) or a converter (AC / AC converter).
Die elektrische Energiespeichereinrichtung ist eine Einrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie, um der mindestens einen elektrischen Antriebsmaschine anzutreiben. Die Energiespeichereinrichtung umfasst mindestens einer elektrochemischen Energiespeicherzelle. Beispielsweise kann die Energiespeichereinrichtung ein Hochvoltspeicher sein. Zweckmäßig kann die Energiespeichereinrichtung als Batterie, insbesondere als HochvoltBatterie ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können auch Superkondensatoren (engl. Supercapacitors, kurz Supercaps oder SC) als Energiespeichereinrichtung dienen. Solche Energiespeichereinrichtungen sind i.d.R. in ein Bordnetz eingebunden, welches bei einer höheren Spannungslage betrieben wird wie das Brennstoffzellensystem, z.B. mindestens 200 Volt, mindestens 400 Volt oder mindestens 600 Volt. In einer Ausgestaltung kann die Energiespeichereinrichtung ein Gehäuse umfassen, welches aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt sein kann.The electrical energy storage device is a device for storing electrical energy in order to drive the at least one electric drive machine. The energy storage device comprises at least one electrochemical energy storage cell. For example, the energy storage device may be a high-voltage storage. Suitably, the energy storage device can be designed as a battery, in particular as a high-voltage battery. Alternatively or additionally, supercapacitors (in short supercaps or SC) may also serve as energy storage devices. Such energy storage devices are i.d.R. integrated into a vehicle electrical system, which is operated at a higher voltage level as the fuel cell system, e.g. at least 200 volts, at least 400 volts or at least 600 volts. In one embodiment, the energy storage device may comprise a housing, which may be made of aluminum or an aluminum alloy.
Die Menge an gespeicherter Energie, die in der mindestens einen elektrischen Energiespeichereinrichtung gespeichert ist, kann unmittelbar vor dem Start des Kraftfahrzeugs und/oder vor dem Start der Versorgung des mindestens einen elektrischen Verbrauchers ermittelt werden. In einer Ausgestaltung wird vor dem Parken des Kraftfahrzeugs die Menge an in der Energiespeichereinrichtung gespeicherten Energie erfasst. Aus diesen Wert kann die Menge an gespeicherter Energie kurz vor der Versorgung des mindestens einen elektrischen Verbrauchers prognostiziert werden.The amount of stored energy that is stored in the at least one electrical energy storage device can be determined immediately before the start of the motor vehicle and / or before the start of the supply of the at least one electrical consumer. In one embodiment, the amount of energy stored in the energy storage device is detected before parking the motor vehicle. From this value, the amount of stored energy can be predicted shortly before the supply of at least one electrical load.
Der mindestens eine elektrische Verbraucher ist insbesondere kein elektrischer Verbraucher des Brennstoffzellensystems oder der elektrischen Energiespeichereinrichtung.In particular, the at least one electrical load is not an electrical load of the fuel cell system or the electrical energy storage device.
Der mindestens eine elektrische Verbraucher kann eine Komforteinrichtung sein. Eine solche Komforteinrichtung kann insbesondere dazu ausgebildet sein, eine Standfunktion und/oder eine Komfortfunktion auszuüben.The at least one electrical load can be a comfort device. Such a comfort device can in particular be designed to exercise a standing function and / or a comfort function.
Eine Standfunktion ist dabei eine Funktion, die nur im geparkten Zustand des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden kann. Eine Komfortfunktion ist zweckmäßig eine Funktion, die in erster Linie dem Komfort des Fahrzeugnutzers dient, und die für den sicheren Betrieb des Kraftfahrzeugs von untergeordneter Bedeutung ist. Insbesondere kann die Komforteinrichtung eingerichtet sein, den Zustand der Fahrgastzelle zu verändern, insbesondere derart, dass die Zeit zur Anpassung des Zustands an die Wünsche des Fahrzeugnutzers verringert wird.A stand function is a function that can only be performed in the parked state of the motor vehicle. A comfort function is expediently a function which primarily serves the comfort of the vehicle user, and which is of minor importance for the safe operation of the motor vehicle. In particular, the comfort device can be set up to change the state of the passenger compartment, in particular such that the time for adapting the condition to the wishes of the vehicle user is reduced.
Eine Komforteinrichtung kann insbesondere mindestens eine der folgenden Einrichtungen umfassen:
- - eine Einrichtung zur Temperaturregelung des Fahrgastraumes;
- - eine Einrichtung zur Belüftung des Fahrgastraumes;
- - eine Einrichtung zur Luftreinhaltung des Fahrgastraumes;
- - eine Einrichtung zur Scheibenenteisung;
- - eine Einrichtung zur Beheizung von mindestens einem Sitz und/oder vom Lenkrad; und/oder
- - eine Einrichtung zur Verstellung von mindestens einem Bedienelement und/oder von mindestens einem Sitz (insbesondere Anpassung an einen Fahrzeugnutzer).
- - a device for controlling the temperature of the passenger compartment;
- - a device for ventilation of the passenger compartment;
- - a device for air pollution control of the passenger compartment;
- - a device for Scheibenenteisung;
- - A device for heating at least one seat and / or the steering wheel; and or
- - A device for adjusting at least one control element and / or at least one seat (in particular adaptation to a vehicle user).
Gemäß der hier offenbarten Technologie wird der Energiebedarf prädiktiv erfasst.According to the technology disclosed herein, the energy demand is predictively detected.
Eine solche prädiktive Erfassung vom Energiebedarf kann beispielsweise erfolgen
- - anhand von benutzerbezogenen Daten (z.B. anhand von mindestens einem Kalendereintrag oder anhand vom Fahrverhalten des Benutzers, etc.);
- - anhand von historischen Fahrzeugdaten (z.B. kann das Kraftfahrzeug anhand der gespeicherten Nutzungsinformationen erkennen, dass das Kraftfahrzeug wochentags immer gegen 6:30 Uhr gestartet wird und initiiert daher immer kurz vor 6:30 Uhr die Komfortfunktionen);
- - anhand von Geoinformationen; und/oder
- - anhand von Benutzereingaben (z.B. über eine Benutzerschnittstelle und/oder über eine Drahtloskommunikation mittels eines Eingabegerätes wie ein Smartphone oder einen Computer).
- - on the basis of user-related data (eg on the basis of at least one calendar entry or based on the driving behavior of the user, etc.);
- - Based on historical vehicle data (eg, the motor vehicle can recognize on the basis of the stored usage information that the motor vehicle is always started weekday against 6:30 clock and therefore initiates always just before 6:30 clock the comfort functions);
- - by geographic information; and or
- - Based on user input (eg via a user interface and / or via a wireless communication by means of an input device such as a smartphone or a computer).
Das Kraftfahrzeug befindet sich gemäß der hier offenbarten Technologie im geparkten Zustand bzw. im Zustand „Parken“, falls der Fahrzeugnutzer das Kraftfahrzeug verlassen hat. In der Regel nimmt das Kraftfahrzeug im geparkten Zustand einen Zustand ein, in dem es minimale elektrische Energie verbraucht, um maximale Standzeiten zu realisieren. Daher sind in diesem Zustand zweckmäßig nur Funktionen verfügbar, die dazu dienen, das Kraftfahrzeug wieder in einen betriebsbereiten Zustand zu versetzen (insbesondere Zentralverriegelung, Auswerten Funkschlüssel, etc.). Zudem können Funktionen verfügbar sein, die ein sicheres Abstellen des Kraftfahrzeugs gewährleisten (z.B. Standlicht, Feststellbremse, Diebstahlwarnanlage, etc.). Neben diesen Funktionen können weitere Autarkfunktionen des Brennstoffzellensystems im geparkten Zustand verwirklicht sein. Der Zustand „Parken“ kann insbesondere dann vorliegen, wenn über die Zentralverriegelung gesichert wurde und wenn im Fahrzeug für eine gewisse Zeit keine Aktivität eines Fahrzeugnutzers wahrnehmbar ist, der Fahrzeugnutzer also vermutlich nicht im Fahrzeug ist.According to the technology disclosed here, the motor vehicle is in the parked state or in the "parking" state if the vehicle user has left the motor vehicle. In the parked state, the motor vehicle generally assumes a state in which it consumes minimal electrical energy in order to realize maximum service life. Therefore, in this state, only functions are expediently available which serve to put the motor vehicle back into an operational state (in particular central locking, evaluation of radio keys, etc.). In addition, functions may be available which ensure a safe parking of the motor vehicle (eg parking light, Parking brake, anti-theft alarm, etc.). In addition to these functions, further autonomous functions of the fuel cell system in the parked state can be realized. The state "parking" can be present in particular if it has been secured via the central locking and if no activity of a vehicle user is perceptible in the vehicle for a certain time, that is to say the vehicle user is presumably not in the vehicle.
Gemäß der hier offenbarten Technologie umfasst das Verfahren den Schritt, wonach zumindest der Energiebedarf prädiktiv erfasst wird, den das Kraftfahrzeug für die Versorgung von dem mindestens einen elektrischen Verbraucher mit elektrischer Energie benötigt, während das Kraftfahrzeug im geparkten Zustand ist. Zweckmäßig wird zumindest der Energiebedarf der Komforteinrichtung prognostiziert.According to the technology disclosed herein, the method comprises the step of predictively detecting at least the energy demand that the motor vehicle needs to supply electrical energy to the at least one electrical load while the motor vehicle is in the parked state. Suitably, at least the energy demand of the comfort device is predicted.
Insbesondere kann der Energiebedarf prädiktiv erfasst werden vor Beginn der Versorgung des mindestens einen elektrischen Verbrauchers mit elektrischer Energie, insbesondere vor dem Überführen des Kraftfahrzeugs in den geparkten Zustand.In particular, the energy requirement can be detected predictively before the supply of the at least one electrical load with electrical energy, in particular before the transfer of the motor vehicle in the parked state.
Beispielsweise kann die Komforteinrichtung eine Einrichtung zur Temperaturregelung des Fahrgastraumes sein. Der Energiebedarf kann zweckmäßig prognostiziert werden anhand i) der prognostizierten Außentemperatur und der prognostizierten Innentemperatur zum Startzeitpunkt des Kraftahrzeuges, sowie ii) anhand der Zieltemperatur im Fahrgastraum. Die Berechnung des Energiebedarfs ist dem Fachmann unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeometrie und Fahrzeugbeschaffenheit geläufig.For example, the comfort device may be a device for controlling the temperature of the passenger compartment. The energy requirement can be expediently predicted on the basis of i) the forecasted outside temperature and the predicted internal temperature at the start time of the motor vehicle, and ii) based on the target temperature in the passenger compartment. The calculation of the energy requirement is familiar to the person skilled in the art taking into account the vehicle geometry and vehicle condition.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der hier offenbarten Technologie kann das prädiktive Erfassen vom Energiebedarf des Kraftfahrzeugs nicht nur die elektrische Energie vom mindestens einen elektrischen Verbraucher umfassen. Das prädiktive Erfassen vom Energiebedarf des Kraftfahrzeugs kann vielmehr den gesamten prädiktiv erfassten Energiebedarf umfassen, den das Kraftfahrzeug bis zum Abschluss des Startvorgangs des Kraftfahrzeugs benötigen wird. Der Startvorgang des Kraftfahrzeugs ist ein Vorgang mit dem Ziel, das Kraftfahrzeug mit allen Subsystemen in den fahrbereiten Zustand zu überführen. Der Abschluss vom Startvorgang kann dabei der Zeitpunkt sein, ab dem das Brennstoffzellensystem bei einem Startvorgang des Kraftfahrzeugs dem Kraftfahrzeug elektrische Energie bereitstellt bzw. bereitstellen kann. Insbesondere im Winter benötigt das Brennstoffzellensystem eine gewisse Zeit. Je nach Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs kann vorgesehen sein, dass bis zum Abschluss des Startvorgangs der mindestens eine elektrische Antrieb des Kraftfahrzeugs aus der mindestens einen elektrischen Energiespeichereinrichtung mit elektrischer Energie versorgt wird. Dies muss aber nicht so umgesetzt sein.In a particularly preferred embodiment of the technology disclosed here, the predictive detection of the energy requirement of the motor vehicle can not only include the electrical energy from the at least one electrical consumer. The predictive detection of the energy requirement of the motor vehicle may rather encompass the entire predictively sensed energy requirement that the motor vehicle will require until completion of the starting process of the motor vehicle. The starting process of the motor vehicle is a process with the aim to convert the motor vehicle with all subsystems in the ready-to-drive state. The conclusion of the starting process may be the time from which the fuel cell system can provide or provide electrical energy to the motor vehicle during a starting process of the motor vehicle. Especially in winter, the fuel cell system takes a certain amount of time. Depending on the configuration of the motor vehicle, provision can be made for the at least one electrical drive of the motor vehicle to be supplied with electrical energy from the at least one electrical energy storage device until the startup process is complete. But this does not have to be done that way.
Insbesondere kann der prädiktiv erfasste Energiebedarf auch folgende Komponenten umfassen:
- - Energiebedarf zur Versorgung des mindestens einen elektrischen Verbrauchers; sowie
- - Energiebedarf zum Starten des Brennstoffzellensystems; und gegebenenfalls
- - Energiebedarf zum motorischen Antrieb des Kraftfahrzeugs, solange der Startvorgang vom Brennstoffzellensystem noch nicht abgeschlossen ist.
- - Energy requirement for supplying the at least one electrical load; such as
- - Energy requirement for starting the fuel cell system; and optionally
- - Energy requirement for the motor drive of the motor vehicle, as long as the starting process is not completed by the fuel cell system.
Die hier offenbarte Technologie kann ferner den Schritt umfassen, wonach die elektrische Energie von der mindestens einen elektrischen Energiespeichereinrichtung bereitgestellt wird, falls die Menge an gespeicherter Energie größer ist als der Energiebedarf.The technology disclosed herein may further include the step of providing the electrical energy from the at least one electrical energy storage device if the amount of stored energy is greater than the energy requirement.
Die hier offenbarte Technologie umfasst ferner mindestens ein Steuergerät. Das Steuergerät ist u.a. eingerichtet, die hier offenbarten Verfahrensschritte durchzuführen. Hierzu kann das Steuergerät basierend auf bereitgestellten Signalen die Aktuatoren des Systems zumindest teilweise und bevorzugt vollständig regeln (engl. closed loop control) oder steuern (engl. open loop control). Das Steuergerät kann zumindest das Brennstoffzellensystem beeinflussen. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuergerät auch in einem anderen Steuergerät mit integriert sein, z.B. in einem übergeordneten Steuergerät. Das Steuergerät kann mit weiteren Steuergeräten des Kraftfahrzeuges interagieren.The technology disclosed herein further includes at least one controller. The control unit is u.a. set up to perform the process steps disclosed herein. For this purpose, based on signals provided, the control unit can regulate the actuators of the system at least partially and preferably completely (closed loop control) or control (open loop control). The controller may affect at least the fuel cell system. Alternatively or additionally, the control unit may also be integrated in another control unit, e.g. in a higher-level control unit. The control unit can interact with further control devices of the motor vehicle.
Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem und mit mindestens einer elektrischen Energiespeichereinrichtung, wobei das Kraftfahrzeug eingerichtet ist, den Energiebedarf (Eerf) des Kraftfahrzeugs prädiktiv zu erfassen, den das Kraftfahrzeug benötigt für die Versorgung von mindestens einem elektrischen Verbraucher des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie während das Kraftfahrzeug geparkt ist; und wobei das Kraftfahrzeug eingerichtet ist, elektrische Energie durch das Brennstoffzellensystem im geparkten Zustand zumindest dem einen elektrischen Verbraucher bereitzustellen, falls der erfasste Energiebedarf (Eerf) größer ist als oder gleich ist wie eine Menge an gespeicherter Energie (Eist); wobei die Menge an gespeicherter Energie (Eist) die Menge an Energie ist, die in der mindestens einen elektrischen Energiespeichereinrichtung gespeichert ist. Der mindestens eine elektrische Verbraucher kann eine Komforteinrichtung sein, wobei eine Komforteinrichtung mindestens eine der folgenden Einrichtungen umfasst:
- - eine Einrichtung zur Temperaturregelung des Fahrgastraumes;
- - eine Einrichtung zur Belüftung des Fahrgastraumes;
- - eine Einrichtung zur Luftreinhaltung des Fahrgastraumes;
- - eine Einrichtung zur Scheibenenteisung;
- - eine Einrichtung zur Beheizung von mindestens einem Sitz und/oder vom Lenkrad; und/oder
- - eine Einrichtung zur Verstellung von mindestens einem Bedienelement und/oder von mindestens einem Sitz. Das prädiktive Erfassen vom Energiebedarf des Kraftfahrzeugs kann neben der elektrischen Energie vom mindestens einen elektrischen Verbraucher den gesamten Energiebedarf umfassen, den das Kraftfahrzeug bis zum Abschluss des Startvorgangs des Kraftfahrzeugs benötigt. Das Kraftfahrzeug kann eingerichtet sein, die elektrische Energie von der elektrischen Energiespeichereinrichtung bereitzustellen, falls die Menge an gespeicherter Energie größer ist als der Energiebedarf. Das Kraftfahrzeug kann eingerichtet sein, den Energiebedarf prädiktiv zu erfassen vor Beginn der Versorgung des mindestens einen elektrischen Verbrauchers mit elektrischer Energie, insbesondere vor dem Überführen des Kraftfahrzeugs in den geparkten Zustand.
- - a device for controlling the temperature of the passenger compartment;
- - a device for ventilation of the passenger compartment;
- - a device for air pollution control of the passenger compartment;
- - a device for Scheibenenteisung;
- - A device for heating at least one seat and / or the steering wheel; and or
- - A device for adjusting at least one operating element and / or at least one seat. The predictive detection of the energy needs of the motor vehicle may include in addition to the electrical energy from at least one electrical load the entire energy needs that the motor vehicle requires until the completion of the startup process of the motor vehicle , The motor vehicle may be configured to provide the electrical energy from the electrical energy storage device if the amount of stored energy is greater than the energy requirement. The motor vehicle can be configured to predictively detect the energy requirement before the supply of the at least one electrical load with electrical energy begins, in particular before the motor vehicle is transferred to the parked state.
Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie eine Funktion, die im Stand eingesetzt wird. Der Energiebedarf der Funktion kann online oder offline ermittelt werden, um dann den optimalen Zeitpunkt für das Einschalten der Brennstoffzelle zu berechnen. Vorteilhaft wird somit vermieden, dass die Brennstoffzelle immer eingeschaltet wird, sobald eine Stand- bzw. Komfortfunktion eingeschaltet wird. Ein solches sofortiges Einschalten würde zu einem ineffizienten Betrieb des Brennstoffzellensystems führen und könnte sich negativ auf die Degradation des Brennstoffzellensystems auswirken. Würde indes das Brennstoffzellensystem zu spät oder überhaupt nicht eingeschaltet, so könnte der Hochvoltspeicher durch die Standfunktion bzw. Komfortfunktion soweit entleert werden, dass das Brennstoffzellensystem nicht mehr gestartet werden kann. Mit der hier offenbarten Technologie wird ein optimaler Kompromiss herbeigeführt.In other words, the technology disclosed herein relates to a function that is used in the art. The energy requirement of the function can be determined online or offline to then calculate the optimal time for switching on the fuel cell. Advantageously, it is thus avoided that the fuel cell is always switched on as soon as a stand or comfort function is switched on. Such an immediate turn-on would result in inefficient operation of the fuel cell system and could adversely affect the degradation of the fuel cell system. If, however, the fuel cell system were switched on too late or not at all, then the high-voltage accumulator could be emptied by the stand function or comfort function so far that the fuel cell system can no longer be started. With the technology disclosed herein, an optimal compromise is achieved.
Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung wesentlicher Komponenten des hier offenbarten Kraftfahrzeugs; und -
2 ein schematisches Ablaufdiagramm.
-
1 a schematic representation of essential components of the disclosed here motor vehicle; and -
2 a schematic flow diagram.
Die
Mit dem Schritt
Bevorzugt ergibt sich der prädiktiv erfasste Energiebedarf
Im Schritt
Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.The foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only, and not for the purpose of limiting the invention. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention without departing from the scope of the invention and its equivalents.
Claims (10)
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Citations (2)
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DE10133580A1 (en) * | 2001-07-11 | 2003-01-30 | P21 Gmbh | Onboard electrical system for road vehicle has auxiliary energy supply unit with fuel cell used for compensating energy loss of at least one electrical load |
DE102016219958A1 (en) * | 2016-10-13 | 2018-04-19 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method and motor vehicle for supplying at least one fuel cell with fuel |
-
2018
- 2018-05-17 DE DE102018207776.2A patent/DE102018207776A1/en active Pending
Patent Citations (2)
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