DE102021128749A1 - Invention for operating a motor vehicle and control device for implementing such a method - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Nutz-Kraftfahrzeuges, welches zumindest ein Antriebssystem, einen ersten Energiespeicher für elektrische Energie und mindestens einen zweiten Energiespeicher, insbesondere Speicherbehälter für einen weiteren Energieträger umfasst, wobei das Antriebssystem dazu eingerichtet ist, mittels des im ersten Energiespeicher bevorrateten Energieträgers und mittels des im zweiten Energiespeicher bevorrateten Energieträgers betrieben zu werden, und zumindest eine Steuereinrichtung zum Steuern des Antriebssystems aufweist, umfassend die Schritte:- Vorgeben eines mit dem Fahrzeug anzufahrenden Zielortes an der Steuereinrichtung;- Bestimmen von am Zielort oder an einem Zwischenziel auf der Fahrt zum Zielort verfügbaren Energieträgern zum Auffüllen von erstem und/oder zweitem Energiespeicher;- Vergleichen von Preisen der am Zielort oder Zwischenziel verfügbaren Energieträger, und- Steuern der Energieversorgung zum Antriebssystem mittels der Steuereinrichtung derart, dass auf der Fahrt zum Zwischenziel und/oder Zielort vorrangig der erste oder zweite Energiespeicher geleert wird, bevorzugt maximal geleert, der den bezüglich des Preises am Zwischenziel und/oder Zielort günstigeren Energieträger bevorratet.The invention relates to a method for operating a motor vehicle, in particular a commercial vehicle, which comprises at least one drive system, a first energy storage device for electrical energy and at least one second energy storage device, in particular a storage container for a further energy source, with the drive system being set up to to be operated by the energy carrier stored in the first energy store and by means of the energy carrier stored in the second energy store, and having at least one control device for controlling the drive system, comprising the steps of:- specifying a destination to be traveled to with the vehicle on the control device;- determining at the destination or at energy sources available at an intermediate destination on the journey to the destination to fill up the first and/or second energy store;- comparing prices for the energy sources available at the destination or intermediate destination, and- controlling the energy supply to the drive system by means of the control device in such a way that on the journey to the intermediate destination and /or destination, the first or second energy store is emptied with priority, preferably emptied to the maximum, which stores the energy carrier that is cheaper in terms of price at the intermediate destination and/or destination.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Nutz-Kraftfahrzeuges, welches zumindest ein Antriebssystem, einen ersten Energiespeicher für elektrische Energie und mindestens einen zweiten Energiespeicher, insbesondere Speicherbehälter für einen weiteren Energieträger, umfasst, wobei das Antriebssystem dazu eingerichtet ist, mittels der in beiden Energiespeichern bevorrateten Energieträger betrieben zu werden, und zumindest eine Steuereinrichtung zum Steuern des Antriebssystems aufweist. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Steuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Umsetzung eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for operating a motor vehicle, in particular a commercial vehicle, which comprises at least one drive system, a first energy storage device for electrical energy and at least one second energy storage device, in particular a storage container for another energy carrier, the drive system being set up for this purpose , to be operated by means of the energy sources stored in the two energy stores, and having at least one control device for controlling the drive system. The invention also relates to a control device for a motor vehicle for implementing such a method.
Es ist allgemein bekannt, dass Kraftfahrzeuge, sowohl Personenkraftwagen wie auch Nutz-Kraftfahrzeuge, mit einem Antriebssystem ausgestattet sind, das zwei unterschiedliche Antriebe miteinander kombiniert. Solche Antriebssysteme, auch als Hybridantrieb bezeichnet, umfassen einen Elektroantrieb als ersten Antrieb und mindestens einen weiteren (zweiten) Antrieb, wie beispielsweise einen Verbrennungsmotor oder eine Brennstoffzelle. Das Antriebssystem kann als serieller Hybrid ausgebildet sein, wobei mit dem zweiten Antrieb Strom erzeugt wird, der zur Energieversorgung des ersten, elektrischen Antriebes verwendet wird. Die Fortbewegung des Fahrzeuges erfolgt beim seriellen Hybrid ausschließlich über den elektrischen Antrieb. Das Antriebssystem kann auch als leistungsverzweigender Hybrid ausgebildet sein, wobei die Fortbewegung des Fahrzeuges sowohl über den ersten, elektrischen Antrieb als auch über den zweiten Antrieb vorgenommen werden kann.It is generally known that motor vehicles, both passenger cars and commercial vehicles, are equipped with a drive system that combines two different drives with one another. Such drive systems, also referred to as hybrid drives, include an electric drive as the first drive and at least one additional (second) drive, such as an internal combustion engine or a fuel cell. The drive system can be designed as a serial hybrid, with the second drive generating electricity that is used to supply energy to the first, electric drive. In the serial hybrid, the vehicle moves exclusively via the electric drive. The drive system can also be designed as a power-split hybrid, in which case the vehicle can be moved both via the first, electric drive and via the second drive.
Weitere Ausgestaltungen solcher Antriebssysteme sehen die Möglichkeit des Aufladens des am Fahrzeug vorhandenen Energiespeichers für den ersten elektrischen Antrieb über das Stromnetz vor. Dazu weisen diese Antriebssysteme, auch bezeichnet als Plug-in-Hybrid, mindestens einen Steckkontakt zum Anschließen an das Stromnetz auf.Further refinements of such drive systems provide for the possibility of charging the energy storage device present on the vehicle for the first electric drive via the power grid. For this purpose, these drive systems, also referred to as plug-in hybrids, have at least one plug-in contact for connection to the power grid.
In der Vergangenheit spielten etwaige Preisunterschiede für die zum Betreiben des Fahrzeuges verwendeten Energieträger keine Rolle, da die Reichweite im rein elektrischen Betrieb begrenzt war. Mit der verbesserten Reichweite im elektrischen Betrieb kann bei effizienter Ansteuerung des Antriebssystems doch ein erheblicher Kostenunterschied beim Wiederaufladen/-auffüllen der für eine Fahrstrecke verbrauchten Energieträger bestehen. Daher steigt vermehrt die Notwendigkeit einer effektiven Ansteuerung und einer damit verbundenen gezielten Energieversorgung des Antriebssystems an solchen Fahrzeugen. Ferner besteht für einen Nutzer die Schwierigkeit, die unterschiedlichen Preisangaben für die verschiedenen Energieträger unter Berücksichtigung ihrer Wirkungsgrade zu vergleichen und den daraus resultierenden Preisunterschied zu bestimmen.In the past, any price differences for the energy sources used to operate the vehicle played no role, since the range in purely electric operation was limited. With the improved range in electric operation and efficient control of the drive system, there can be a significant cost difference when recharging/replenishing the energy sources used for a route. As a result, there is an increasing need for effective control and an associated targeted energy supply for the drive system on such vehicles. Furthermore, it is difficult for a user to compare the different price information for the various energy carriers, taking into account their efficiencies, and to determine the resulting price difference.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges anzugeben, mittels dem sich die Kosten für das Betreiben eines Kraftfahrzeuges verringert lassen.The present invention was therefore based on the object of specifying a method for operating a motor vehicle, by means of which the costs for operating a motor vehicle can be reduced.
Die Erfindung löst die ihr zugrundeliegende Aufgabe bei einem Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges der vorbezeichneten Gattung mit den Merkmalen des Gegenstands von Anspruch 1. Insbesondere löst das erfindungsgemäße Verfahren die obige Aufgabe mit den Schritten: Vorgeben eines mit dem Fahrzeug anzufahrenden Zielortes an der Steuereinrichtung; Bestimmen von am Zielort oder an einem Zwischenziel auf der Fahrt zum Zielort verfügbaren Energieträgern zum Auffüllen von erstem und/oder zweitem Energiespeicher; Vergleichen von Preisen der am Zielort oder Zwischenziel verfügbaren Energieträger, und Steuern der Energieversorgung zum Antriebssystem mittels der Steuereinrichtung derart, dass auf der Fahrt zum Zwischenziel oder Zielort vorrangig der Energiespeicher geleert wird, bevorzugt maximal geleert, der den bezüglich des Preises am Zielort Zwischenziel günstigeren Energieträger bevorratet.The invention solves the problem on which it is based in a method for operating a motor vehicle of the type described above with the features of the subject matter of
Das erfindungsgemäße Verfahren verfolgt hierbei den Ansatz, dass an einem Kraftfahrzeug, wie beispielsweise einem Personenkraftwagen oder einem Nutz-Kraftfahrzeug, das zwei Energiespeicher für verschiedene Energieträger aufweist, das Antriebssystem vorrangig bzw. gezielt auf der Fahrt zum Zielort oder einem auf der Fahrt zum Zielort liegenden Zwischenziel durch den Energieträger betrieben wird, der den günstigeren Preis hat. Somit ist erreicht, dass bei Ankunft am Zielort oder dem Zwischenziel und einer damit verbundenen Pause das Fahrzeug vorrangig mit dem Energieträger wieder aufzuladen ist, der am Zielort oder Zwischenziel den niedrigeren Preis hat. Bevorzugt werden die Energieträger jeweils einzeln von außen über einen entsprechenden Zugang, wie beispielsweise einem Anschlussstutzen oder einem Anschlussstecker, am Fahrzeug wieder aufgefüllt.The method according to the invention pursues the approach that on a motor vehicle, such as a passenger car or a commercial vehicle, which has two energy stores for different energy carriers, the drive system primarily or specifically on the journey to the destination or on the journey to the destination lying intermediate destination is operated by the energy source that has the lower price. What is thus achieved is that upon arrival at the destination or the intermediate destination and an associated break, the vehicle is primarily recharged with the energy carrier that has the lower price at the destination or intermediate destination. The energy carriers are preferably refilled individually from the outside via a corresponding access, such as a connecting piece or a connecting plug, on the vehicle.
Dabei ist unter dem Begriff „Preis“ des Energieträgers, insbesondere bei flüssigen oder gasförmigen Energieträgern, wie beispielsweise Diesel oder Wasserstoff, nicht der Preis pro Massen- oder Volumeneinheit zu verstehen. Beim Vergleich der Preise der Energieträger werden die Kosten des jeweiligen Energieträgers pro gefahrenem Kilometer oder pro erzeugter Kilowattstunde berücksichtigt. Ferner ist vorliegend unter dem Begriff des Energiespeichers sowohl ein Energiespeicher für elektrische Energie, wie beispielsweise ein Akkumulator, als auch ein Speicherbehälter für flüssige oder gasförmige Energieträger zu verstehen, der ein bestimmtes Behältervolumen hat.The term "price" of the energy carrier, especially in the case of liquid or gaseous energy carriers such as diesel or hydrogen, does not mean the price per unit of mass or volume. When comparing the prices of the energy sources, the costs of the respective energy source per kilometer driven or per kilowatt hour generated are taken into account. Furthermore, in the present case, under the concept of energy memory to understand both an energy store for electrical energy, such as an accumulator, and a storage container for liquid or gaseous energy sources, which has a specific container volume.
Die Steuereinrichtung für das Antriebssystem ist dazu eingerichtet, rechtzeitig vor Erreichen des Zielortes oder des Zwischenziels die Energieversorgung durch den teureren Energieträger zu reduzieren und ausschließlich auf die Energieversorgung durch den günstigeren Energieträger umzustellen. Bevorzugt ist dann der Energiespeicher für den günstigeren Energieträger bei Ankunft am Zielort/Zwischenziel zu einem Großteil, insbesondere vollständig geleert. Unter der Annahme, dass der Preis für Strom am Zwischenziel oder Zielort günstiger ist als der Preis für beispielsweise Wasserstoff als möglichem zweiten Energieträger zur Versorgung des Antriebssystems, erfolgt die Energieversorgung des Antriebssystems auf der Fahrt zum Zielort/Zwischenziel zumindest über einen Streckenabschnitt rein elektrisch, bevorzugt bis der Energiespeicher für die elektrische Energie vollständig geleert ist. Eine gegebenenfalls verbleibende Reststrecke wird dann durch die Versorgung des Antriebssystems durch den zweiten Energieträger, z.B. Wasserstoff, Benzin-, Bio-Fuel- oder Dieselkraftstoff, LPG, CNG, synthetischer Kraftstoff, vorgenommen. Durch das bevorzugt vollständige Entleeren des Energiespeichers für den günstigeren Energieträger ergibt sich stets das Maximum an einer möglichen Kostenersparnis beim Betreiben des Fahrzeuges.The control device for the drive system is set up to reduce the energy supply from the more expensive energy source in good time before reaching the destination or the intermediate destination and to switch exclusively to the energy supply from the cheaper energy source. The energy store for the cheaper energy carrier is then preferably largely, in particular completely, emptied upon arrival at the destination/intermediate destination. Assuming that the price for electricity at the stopover or destination is cheaper than the price for, for example, hydrogen as a possible second energy source for supplying the drive system, the drive system is supplied with energy on the journey to the destination/stopover, at least for a section of the route, purely electrically, preferably until the energy store for the electrical energy is completely emptied. Any remaining distance is then covered by supplying the drive system with the second energy carrier, e.g. hydrogen, petrol, biofuel or diesel fuel, LPG, CNG, synthetic fuel. The preferably complete emptying of the energy store for the cheaper energy source always results in the maximum possible cost savings when operating the vehicle.
Liegt hingegen der Preis für Strom am Zielort oder Zwischenziel über dem Preis des zweiten Energieträgers, so wird ausschließlich der zweite Energieträger, wie z. B. Wasserstoff, zur Energieversorgung des Antriebssystems verwendet und der Energiespeicher für die elektrische Energie bleibt voll.If, on the other hand, the price for electricity at the destination or intermediate destination is higher than the price of the second energy source, only the second energy source, such as e.g. B. hydrogen, used to power the drive system and the energy storage for electrical energy remains full.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass nach dem Vorgeben des Zwischenziels/Zielortes an der Steuereinrichtung, bevorzugt durch die Steuereinrichtung selbst, die Entfernung zum Zwischenziel oder Zielort und der prognostizierte Energiebedarf für die Fahrt zum Zwischenziel oder Zielort ermittelt wird, bevorzugt auf Grundlage von zumindest der aktuellen Fahrzeugmasse und des Streckenverlaufs. Mit dem Ermitteln der zurückzulegenden Entfernung und bevorzugt des Streckenverlaufs bis zum Zielort, wie zu überwindende Höhenmeter, kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt der Zeitpunkt bestimmt werden, ab dem die Energieversorgung durch den teureren Energieträger in Richtung des Antriebssystems reduziert werden kann. Bevorzugt ist es dadurch möglich zu ermitteln, ab wann die Energieversorgung durch den teureren Energieträger für eine verbleibende Reststrecke bis zum Zwischenziel oder Zielort gänzlich eingestellt werden kann, sodass ab dann nur noch der Energieträger zur Versorgung des Antriebssystems geliefert wird, der am Zwischenziel oder Zielort den günstigeren Preis hat. Dadurch ist erreicht, dass der Energiespeicher, der den günstigeren Energieträger bevorratet, auch tatsächlich bei Erreichen des Zwischenziels/Zielortes maximal geleert ist, um dann wieder vollständig befüllt zu werden. Mit dem Berücksichtigen der Entfernung bei der Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll eine erneute Versorgung des Antriebssystems mit dem teureren Energieträger kurz vor Erreichen des Zwischenziels/Zielortes und ein damit verbundenes unnötiges Wiedereinschalten von beispielsweise einer Brennstoffzelle vermieden werden. Vorzugsweise erfolgt eine fortlaufende oder auch taktweise Positionsabfrage des Fahrzeuges während der Fahrt und der sich daraus ergebenden Reststrecke bis zum Zwischenziel oder Zielort, sodass mit der Steuereinrichtung gegebenenfalls in die Energieversorgung des Antriebssystems eingegriffen werden kann.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, it is provided that after the intermediate destination/destination has been specified on the control device, preferably by the control device itself, the distance to the intermediate destination or destination and the predicted energy requirement for the journey to the intermediate destination or destination are determined, preferably on Basis of at least the current vehicle mass and the route. By determining the distance to be covered and preferably the course of the route to the destination, such as the altitude to be overcome, the method according to the invention can preferably be used to determine the point in time from which the energy supply can be reduced by the more expensive energy source in the direction of the drive system. This preferably makes it possible to determine from when the energy supply can be completely stopped by the more expensive energy source for the remaining distance to the intermediate destination or destination, so that from then on only the energy source is supplied to supply the drive system that is available at the intermediate destination or destination has cheaper price. As a result, the energy store, which stocks the cheaper energy source, is actually emptied to the maximum when the intermediate destination/destination is reached, so that it can then be completely filled again. By considering the distance when implementing the method according to the invention, a renewed supply of the drive system with the more expensive energy carrier shortly before reaching the intermediate destination/destination and the associated unnecessary switching on of a fuel cell, for example, is to be avoided. Preferably, a continuous or intermittent position query of the vehicle is carried out while driving and the resulting remaining distance to the stopover or destination, so that the control device can optionally intervene in the energy supply of the drive system.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird der prognostizierte Energiebedarf aufgrund der aktuellen Fahrzeugmasse und des Streckenverlaufs, wie der zu überwindenden Höhenmeter ermittelt, was entscheidenden Einfluss auf den zu ermittelnden Energieverbrauch pro Kilometer insbesondere bei Nutz-Kraftfahrzeugen hat. Bei einer z.B. Leerfahrt, also ohne Ladung, kann das Herunterfahren der Energieversorgung durch den teureren Energieträger, beispielsweise die Energieversorgung über eine Brennstoffzelle, im Vergleich zu einem voll beladenen Nutz-Kraftfahrzeug, deutlich früher erfolgen.In one embodiment of the invention, the predicted energy requirement is determined on the basis of the current vehicle mass and the course of the route, such as the altitude difference to be overcome, which has a decisive influence on the energy consumption per kilometer to be determined, particularly in the case of commercial vehicles. For example, when driving empty, i.e. without charging, the energy supply can be shut down much earlier by the more expensive energy source, for example the energy supply via a fuel cell, compared to a fully loaded commercial vehicle.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der Vergleich der Preise der verfügbaren Energieträger am Zwischenziel oder Zielort unter Berücksichtigung des Fahrzeugwirkungsgrades vorgenommen wird, wobei die Bestimmung des Fahrzeugwirkungsgrades bevorzugt dynamisch erfolgt. Die Berücksichtigung des Fahrzeugwirkungsgrades, wobei vorliegend der Wirkungsgrad der verschiedenen Einzelantriebe des Antriebssystems gemeint ist, ermöglicht eine gezielte Einflussnahme auf das Umschalten zwischen den verschiedenen Energieträgern. Damit kann der richtige Zeitpunkt für das Umschalten, in Abhängigkeit von den tatsächlich aktuell vorliegenden Betriebsparametern, wie beispielsweise dem tatsächlichen Energieverbrauch des Fahrzeuges während der Fahrt, exakter gewählt werden. Im Stadtverkehr ist der Wirkungsgrad des rein elektrischen Antriebs, im Vergleich zum Verbrennungsmotor, besser als auf einer Langstrecke, da bei der Rekuperation während der Bremsvorgänge eine Energierückgewinnung an elektrischer Energie bewirkt ist. Sofern eine dynamische Ermittlung des Fahrzeugwirkungsgrades nicht möglich ist, erfolgt eine parametrierte Wirkungsgradannahme, die dann bevorzugt beim Vergleich der Preise für die verfügbaren Energieträger zugrunde gelegt wird.A development of the method according to the invention provides that the comparison of the prices of the available energy carriers at the intermediate destination or destination is carried out taking into account the vehicle efficiency, with the vehicle efficiency preferably being determined dynamically. Taking the vehicle efficiency into account, which in the present case means the efficiency of the various individual drives of the drive system, enables a targeted influence on switching between the different energy carriers. The correct point in time for switching can thus be selected more precisely, depending on the operating parameters that are actually currently present, such as the actual energy consumption of the vehicle while driving. In city traffic, the efficiency of the purely electric drive is better than that of a combustion engine compared to a long-distance journey, since electrical energy is recovered during recuperation during braking effected. If a dynamic determination of the vehicle efficiency is not possible, a parameterized efficiency assumption is made, which is then preferably used as a basis when comparing the prices for the available energy sources.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Schritt des Verfahrens erfolgt die Versorgung des Antriebssystems allein durch den günstigeren Energieträger, sobald die für das Zurücklegen der verbleibenden Fahrstrecke benötigte Energiemenge gleich groß oder größer ist als die im Energiespeicher bevorratete Energiemenge des günstigen Energieträgers. Handelt es sich bei dem günstigeren Energieträger um die in einem Akkumulator gespeicherte elektrische Energie, wird das Fahrzeug auf der Reststrecke zum Zwischenziel oder Zielort rein elektrisch betrieben und diese erfindungsgemäß vollständig aufgebraucht. Dadurch ergibt sich mit der Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Betrieb des Kraftfahrzeuges ein Maximum an Kostenersparnis. In einer Ausführungsform wird, wie obenstehend beschrieben, die Versorgung des Antriebssystems auf rein elektrischem Wege bei Erreichen einer vorbestimmten Reststrecke bis zum Zwischenziel oder Zielort vorgenommen.According to an inventive step of the method, the drive system is supplied solely by the cheaper energy source as soon as the amount of energy required to cover the remaining route is equal to or greater than the energy quantity of the cheaper energy source stored in the energy store. If the cheaper energy carrier is the electrical energy stored in a battery, the vehicle is operated purely electrically on the remaining distance to the intermediate destination or destination and this energy is used up completely according to the invention. This results in a maximum of cost savings with the implementation of the method according to the invention when operating the motor vehicle. In one embodiment, as described above, the drive system is supplied purely electrically when a predetermined remaining distance to the intermediate destination or destination is reached.
Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass die Versorgung des Antriebssystems parallel durch den teureren Energieträger und durch den günstigeren Energieträger erfolgt. Im Betrieb des Fahrzeuges können bevorzugt Lastspitzen über den günstigeren Energieträger aus dem ersten Energiespeicher abgefangen werden. Der teurere, im zweiten Energiespeicher bevorratete Energieträger dient dann zur Sicherstellung einer Grundlast bei der Versorgung des Antriebssystems. Vorzugsweise wird eine durch Wasserstoff betriebene Brennstoffzelle, wenn der Wasserstoff die teurere Energiequelle ist, dann auf Teillast gefahren, sodass mehr Strom aus dem ersten Energiespeicher entnommen wird als nachgeladen werden kann. Bevorzugt ist mit Erreichen des Zwischenziels oder Zielortes der erste Energiespeicher für die elektrische Energie dann leer.An alternative embodiment provides that the drive system is supplied in parallel by the more expensive energy carrier and by the cheaper energy carrier. When the vehicle is in operation, load peaks can preferably be intercepted using the cheaper energy source from the first energy store. The more expensive energy carrier stored in the second energy store is then used to ensure a base load when supplying the drive system. A fuel cell operated by hydrogen is preferably operated at partial load when hydrogen is the more expensive energy source, so that more electricity is drawn from the first energy store than can be recharged. When the intermediate destination or destination is reached, the first energy store for the electrical energy is then preferably empty.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Versorgung des Antriebssystems mit dem günstigeren Energieträger in Abhängigkeit von der am Zwischenziel oder Zielort zu erwartenden Standzeit/Verweildauer zum Auffüllen des oder der Energiespeicher gesteuert wird. Damit ist gewährleistet, dass nur so viel Energie aus bevorzugt dem Energiespeicher für die elektrische Energie während der Fahrt entnommen wird, wie auch während der sich anschließenden Standzeit des Fahrzeuges nachgeladen werden kann. Dadurch lassen sich unnötige Wartezeiten an einem Zwischenziel und/oder dem Zielort der Fahrt vermeiden. Herkömmliche Energieträger, wie Kraftstoffe oder auch Wasserstoff, lassen sich relativ schnell in die entsprechenden Energiespeicher überführen. Lediglich der Ladevorgang des Energiespeichers für elektrische Energie bedarf stets einer entsprechenden Ladezeit. Diese ist abhängig von der Ladeleistung einer Ladesäule zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers und natürlich auch von der Ladekapazität des Energiespeichers. In Ausnahmefällen kann auch mehr Energie aus dem Energiespeicher entnommen werden als beim nächsten Zwischenziel nachgeladen werden kann, insbesondere wenn die verbleibende noch zurückzulegende Fahrstrecke kürzer ist als die im Energiespeicher für die elektrische Energie enthaltene Energiemenge, und sofern am nächsten Zwischenziel oder dem Zielort die Verweildauer dann ausreicht, um den Energiespeicher wieder vollständig aufzuladen.A development of the method according to the invention provides that the supply of the drive system with the cheaper energy source is controlled depending on the waiting time/length of stay to be expected at the intermediate destination or destination in order to fill up the energy store(s). This ensures that only as much energy is taken from preferably the energy store for electrical energy while driving as can also be recharged during the subsequent idle time of the vehicle. As a result, unnecessary waiting times at an intermediate destination and/or the destination of the trip can be avoided. Conventional energy carriers, such as fuels or hydrogen, can be converted to the corresponding energy storage devices relatively quickly. Only the charging process of the energy store for electrical energy always requires a corresponding charging time. This depends on the charging power of a charging station for charging the electrical energy store and of course also on the charging capacity of the energy store. In exceptional cases, more energy can be drawn from the energy store than can be recharged at the next stopover, in particular if the remaining distance to be covered is shorter than the amount of energy contained in the energy store for the electrical energy, and if the stay at the next stopover or the destination is then longer is sufficient to fully recharge the energy store.
Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Schritt ermittelt die Steuereinrichtung den optimalen Zeitpunkt für das Herunterfahren/Abschalten der Versorgung des Antriebssystems durch den teureren Energieträger, wie beispielsweise Wasserstoff oder herkömmliche Kraftstoffe, und führt das Herunterfahren/Abschalten derart gesteuert durch, dass bei Ankunft am Zwischenziel oder Zielort die noch vorhandene Energiemenge im ersten Energiespeicher unterhalb 10 % liegt. Insbesondere bei einem Energiespeicher für elektrische Energie ist somit ein Großteil der verfügbaren Energiemenge mit Ankunft am Zwischenziel oder Zielort verbraucht. Bevorzugt wird der Energiespeicher nicht unter einen vorbestimmten Wert von beispielsweise 5 % entladen. Die oben vorgenommenen Betrachtungen beruhen auf der Annahme, dass der günstigere Energieträger am Zwischenziel oder Zielort die aus dem Stromnetz verfügbare elektrische Energie ist und der andere Energieträger, wie beispielsweise Wasserstoff oder Diesel, einen höheren Preis hat. Der zweite Energiespeicher ist dazu eingerichtet, eine so große Menge des Energieträgers zu bevorraten, dass das Kraftfahrzeug mehrere hundert Kilometer zurücklegen kann, bevor der zweite Energiespeicher wieder aufgefüllt werden muss.According to a further step according to the invention, the control device determines the optimum point in time for shutting down/switching off the supply of the drive system with the more expensive energy source, such as hydrogen or conventional fuels, and carries out the shutting down/switching off in a controlled manner such that upon arrival at the intermediate destination or destination, the remaining amount of energy in the first energy store is below 10%. In particular in the case of an energy store for electrical energy, a large part of the available amount of energy is thus consumed upon arrival at the intermediate destination or final destination. The energy store is preferably not discharged below a predetermined value of, for example, 5%. The considerations made above are based on the assumption that the cheaper energy source at the intermediate destination or destination is the electrical energy available from the power grid and that the other energy source, such as hydrogen or diesel, has a higher price. The second energy store is set up to store such a large quantity of the energy carrier that the motor vehicle can cover several hundred kilometers before the second energy store has to be refilled.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Schritt vorgesehen, Anzeigen des oder der seitens des Fahrers am Zwischenziel oder Zielort vorzunehmenden Aufladevorgänge zum Befüllen des oder der Energiespeicher mit dem oder den während der Fahrt verbrauchten Energieträger(n). Mit dem Anzeigen der Informationen zu den seitens des Fahrers vorzunehmenden Auflade-/Befüllvorgängen an den Energiespeichern ist eine Hilfestellung für den Fahrer geschaffen, die ihn beim Betreiben des Fahrzeuges unterstützt. Zudem wird durch das Anzeigen der nachzufüllenden Energieträger einer Fehlbedienung entgegengewirkt.According to a preferred embodiment, the step is provided of displaying the charging process(es) to be carried out by the driver at the intermediate destination or destination in order to fill the energy store(s) with the energy source(s) consumed during the journey. By displaying the information about the charging/filling processes to be carried out by the driver on the energy stores, assistance is provided for the driver, which supports him in operating the vehicle. In addition, incorrect operation is counteracted by displaying the energy sources to be refilled.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht den Schritt vor, Anzeigen des am Zwischenziel oder Zielort verfügbaren günstigeren Energieträgers. Dem Fahrer kann aufgrund der Preisberechnungen vor Antritt oder während der Fahrt und damit unabhängig vom ermittelten Füllstand der Energieträger im ersten und zweiten Energiespeicher mitgeteilt werden, ob überhaupt und wenn ja, welcher Energiespeicher nachgeladen bzw. aufgefüllt werden muss. Liegt der Preis für den elektrischen Strom unterhalb des Preises für den weiteren am Fahrzeug im zweiten Energiespeicher bevorrateten Energieträger, wie beispielsweise Wasserstoff, so weiß der Fahrer schon vorab, dass die Steuerung des Fahrzeugs während der Fahrt zum Zwischenziel oder Zielort eine Umstellung der Energieversorgung vornehmen wird. Demzufolge hat dann auch ein entsprechender Nachladevorgang des ersten Energiespeichers für die elektrische Energie zu erfolgen, was der Fahrer dann unmittelbar nach Ankunft beginnen kann, ohne wertvolle Zeit für den Nachladevorgang zu verlieren.A development of the method according to the invention provides for the step of displaying the cheaper energy source available at the intermediate destination or destination. Based on the price calculations, the driver can be informed before starting or during the journey and thus independently of the determined level of the energy sources in the first and second energy store whether and if so, which energy store needs to be recharged or topped up. If the price for the electric power is below the price for the other energy sources stored in the vehicle in the second energy store, such as hydrogen, the driver knows in advance that the vehicle control will change the energy supply while driving to the intermediate destination or destination . Consequently, a corresponding recharging process of the first energy store for the electrical energy then has to take place, which the driver can then start immediately after arrival without losing valuable time for the recharging process.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges umfasst ferner den Schritt Auffüllen, bevorzugt vollständiges Auffüllen, des ersten und/oder zweiten Energiespeichers mit dem/den am Zwischenziel oder Zielort verfügbaren Energieträger(n). Mit dem Auffüllen, bevorzugt dem vollständigen Auffüllen von erstem und/oder zweitem Energiespeicher am Zwischenziel oder Zielort stellt der Fahrer des Kraftfahrzeuges oder ein am Zwischenziel oder Zielort vorhandenes Lade-/Nachfüllsystem dann wieder die volle Einsatzbereitschaft des Fahrzeuges her. Mit vollen Energiespeichern wird beim erneuten Fahrtantritt dann die optimale und vor allem individuelle Energieversorgung des Antriebssystems des Fahrzeuges ermöglicht. Das Auffüllen der Energiespeicher erfolgt über Versorgungsleitungen, die am Zwischenziel oder Zielort mit dem/den jeweiligen Energiespeicher(n) elektrisch oder fluidleitend gekoppelt werden. Die Versorgungsleitungen werden mit entsprechenden Anschlüssen am Fahrzeug verbunden.The method according to the invention for operating a motor vehicle also includes the step of filling, preferably completely filling, the first and/or second energy store with the energy carrier(s) available at the intermediate destination or destination. By filling, preferably completely filling, the first and/or second energy store at the intermediate destination or destination, the driver of the motor vehicle or a charging/refilling system at the intermediate destination or destination then restores the vehicle's full operational readiness. When the energy stores are full, the optimum and, above all, individual energy supply for the vehicle's drive system is then made possible when the journey starts again. The energy stores are filled up via supply lines which are electrically or fluidly coupled to the respective energy store(s) at the intermediate destination or destination. The supply lines are connected to the corresponding connections on the vehicle.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Schritt vorgesehen, Festlegen eines definierten Grenzwertes in der Steuereinrichtung für die bei Anwendung des Verfahrens mindestens zu erreichende Kostenersparnis, mittels dessen definiert wird, ob das Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeuges bei der anstehenden Fahrt auf Grundlage des aktuell erfolgten Preisvergleichs zwischen den am Zwischenziel oder Zielort verfügbaren Energieträgern angewendet wird oder die Versorgung mittels des im zweiten Energiespeicher bevorrateten, wenn auch teureren Energieträgers erfolgt. Auch das Entladen und wieder Beladen des ersten Energiespeichers für die elektrische Energie unterliegt einer bestimmten Abnutzung und daher kann nur eine entsprechend begrenzte Anzahl von Ladezyklen des Energiespeichers für die elektrische Energie durchgeführt werden. Somit erfolgt das Umschalten auf die Energieversorgung mittels elektrischer Energie bevorzugt nur dann, wenn die Kostenersparnis zwischen den Energieträgern einen Unterschied von beispielsweise mehr als 10 Euro je Lade-/Nachfüllvorgang ausmacht.According to a development of the method according to the invention, the step is provided of specifying a defined limit value in the control device for the minimum cost savings to be achieved when using the method, by means of which it is defined whether the method for operating the motor vehicle for the upcoming trip is based on the current trip Price comparison between the energy sources available at the intermediate destination or destination is applied or the supply is made by means of the energy sources stored in the second energy store, albeit more expensive. The discharging and recharging of the first energy store for the electrical energy is also subject to a certain amount of wear and tear and therefore only a correspondingly limited number of charging cycles of the energy store for the electrical energy can be carried out. Thus, switching over to the energy supply by means of electrical energy preferably only takes place if the cost savings between the energy carriers make a difference of, for example, more than 10 euros per charging/refilling process.
Dieser Schwellenwert für die zu erreichende Kostenersparnis kann beispielsweise durch ein mit der Steuereinrichtung des Fahrzeuges gekoppeltes externes Flottenmanagementsystem voreingestellt werden. Bevorzugt sind Anpassungen des Grenzwertes möglich.This threshold value for the cost savings to be achieved can be preset, for example, by an external fleet management system coupled to the vehicle's control device. Adjustments to the limit value are preferably possible.
Die Erfindung bezieht sich in einem weiteren Aspekt auf eine Steuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche dazu eingerichtet ist, ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Nutz-Kraftfahrzeuges, gemäß einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen auszuführen. Mittels einer solch erfindungsgemäßen Steuereinrichtung kann damit direkt auf die Energieversorgung des Kraftfahrzeuges Einfluss genommen werden, um die Kosten beim Betreiben des Fahrzeuges so gering wie möglich zu gestalten. Bevorzugt wird mittels der Steuereinrichtung die Energieversorgung zwischen den am Kraftfahrzeug vorhandenen Energiespeichern mit dem Antriebssystem des Fahrzeuges gesteuert bzw. geregelt. Die Steuerung der Energieversorgung erfolgt insbesondere auf Basis vorher in der Steuerung eingelesener Daten, wie beispielsweise dem Zielort oder etwaigen auf der Fahrt zum Zielort anzusteuernden Zwischenzielen. Ferner ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, die zum Zielort optimale Route oder die am Zielort oder am Zwischenziel verfügbaren Energieträger zu bestimmen. Bevorzugt ist die Steuereinrichtung weiterhin dazu eingerichtet, die Preise der verfügbaren Energieträger am Zielort oder Zwischenziel insofern zu vergleichen, um festzustellen, welcher der am Zielort/Zwischenziel verfügbaren Energieträger der Günstigere ist. Nachdem durch die Steuereinrichtung der zu erwartende Kostenunterschied ermittelt wurde, steuert diese die Energieversorgung in Richtung des Antriebssystems, wobei vorrangig der Energiespeicher geleert wird, der den am Zielort/Zwischenziel günstigeren Energieträger bevorratet.In a further aspect, the invention relates to a control device for a motor vehicle, which is set up to execute a method for operating a motor vehicle, in particular a commercial vehicle, according to one of the preferred embodiments described above. By means of such a control device according to the invention, the energy supply of the motor vehicle can be influenced directly in order to keep the costs of operating the vehicle as low as possible. The energy supply between the energy storage devices present on the motor vehicle and the drive system of the vehicle is preferably controlled or regulated by means of the control device. The energy supply is controlled in particular on the basis of data previously read into the controller, such as the destination or any intermediate destinations to be headed for on the journey to the destination. Furthermore, the control device is set up to determine the optimal route to the destination or the energy sources available at the destination or at the intermediate destination. The control device is preferably also set up to compare the prices of the available energy carriers at the destination or intermediate destination in order to determine which of the energy carriers available at the destination/intermediate destination is the cheaper one. After the expected difference in costs has been determined by the control device, it controls the energy supply in the direction of the drive system, with priority being given to the energy store being emptied, which stores the cheaper energy carrier at the destination/intermediate destination.
Hinsichtlich der bevorzugten Weiterbildungen wird auf die oben beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungen bzw. Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen.With regard to the preferred developments, reference is made to the preferred refinements or embodiments of the method according to the invention described above.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Hierbei zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Blockschaltbild; -
2 eine tabellarische Übersicht der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu berücksichtigenden Parameter; -
3A ein Diagramm, welches zeigt, wie ein Kraftfahrzeug im Stand der Technik betrieben wird; -
3B ein Diagramm, welches zeigt, wie ein Kraftfahrzeug mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben wird, und -
4 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.
-
1 a schematic representation of the method according to the invention in a block diagram; -
2 a tabular overview of the parameters to be taken into account by means of the method according to the invention; -
3A a diagram showing how a motor vehicle is operated in the prior art; -
3B a diagram showing how a motor vehicle is operated using a method according to the invention, and -
4 a schematic representation of a motor vehicle according to a preferred embodiment.
In einem ersten Verfahrensschritt 12 des Verfahrens wird ein Zielort Z und etwaige auf einer Fahrstrecke liegende Zwischenziele vorgegeben, insbesondere in die Steuereinrichtung 116 eingelesen. Mittels der Steuereinrichtung 116 wird die Distanz zum Zielort und bevorzugt auch der bis zum Zielort voraussichtliche Energieverbrauch bestimmt. Das Bestimmen des Energieverbrauchs erfolgt auf Basis der ermittelten Distanz und in einer Ausführung des Verfahrens auf Grundlage des Streckenverlaufs bis zum Zielort und der aktuellen Fahrzeugmasse.In a
Im nächsten Schritt 14 wird bestimmt, ob am Zielort Z eine Ladestation für elektrische Energie und eine Wasserstofftankstelle vorhanden sind. Ist keine Ladestation für elektrische Energie vor Ort vorhanden, erfolgt keine Anpassung der Betriebsstrategie. Das bedeutet, dass die Energieversorgung des Antriebssystems so vorgenommen wird, wie ursprünglich parametriert, und damit erfolgt keine Veränderung in der Energieversorgung. Vorliegend wird zur Energieversorgung des Antriebssystems 102 bis zum Zwischenziel oder Zielort Z dann ausschließlich der im zweiten Energiespeicher 108 bevorratete Wasserstoff verwendet.In the
Sind beide Energieträger am Zielort Z vorhanden, werden im Schritt 16 die Preise von Wasserstoff und elektrischem Strom am Zielort miteinander verglichen. Der Vergleich der Preise erfolgt unter Berücksichtigung des Fahrzeugwirkungsgrades, der bei Verwendung der verschiedenen Energieträger (elektrischer Strom oder Wasserstoff) in Abhängigkeit von den Eigenschaften der zurückzulegenden Fahrstrecke unterschiedlich sein kann.If both energy carriers are available at the destination Z, in
Ist das Ergebnis in Schritt 18, dass das Betreiben des Antriebssystems 102 mittels des im ersten Energiespeicher 106, einem Akkumulator, bevorrateten elektrischen Stromes, wegen der höheren Ladkosten, teurer wäre als die Energieversorgung des Antriebssystems durch die Brennstoffzelle 110, erfolgt wiederum keine Anpassung in der Betriebsstrategie. Die Energieversorgung des Antriebssystems erfolgt ausschließlich unter Verwendung des im zweiten Energiespeicher bevorrateten Wasserstoffs. Der Energiespeicher 108 für den Wasserstoff ist ein Speicherbehälter mit vorbestimmtem Fassungsvermögen.If the result in
Ist das Ergebnis in Schritt 18 jedoch, dass das Betreiben des Antriebssystems mittels des im ersten Energiespeicher, dem Akkumulator, bevorrateten elektrischen Stromes günstiger wäre als die Energieversorgung des Antriebssystems durch die Brennstoffzelle, so wird im nächsten Schritt 20 geprüft, ob die voraussichtliche Standzeit für einen Plug-in-Ladevorgang ausreichend ist bzw. wird mittels der Steuereinrichtung ermittelt, welche Energiemenge an elektrischem Strom während der voraussichtlichen Standzeit über die elektrische Ladestation am Zielort nachgeladen werden kann.However, if the result in
Auf Grundlage der ermittelten potentiell nachladbaren Energiemenge erfolgt dann im Schritt 22 die Ermittlung des Startzeitpunktes, ab dem mit dem Herunterfahren der Brennstoffzelle 100 begonnen werden kann. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird, wie vorstehend beschrieben, der Startzeitpunkt zum Herunterfahren der Brennstoffzelle derart gewählt, dass die am Zielort vorhandene Standzeit ausreicht, um den ersten Energiespeicher 106 für die elektrische Energie wieder vollständig aufzuladen. In einer zweiten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass unabhängig von der Standzeit am Zielort der Startzeitpunkt zum Herunterfahren der Brennstoffzelle derart festgelegt wird, dass bei Erreichen des Zielortes die Energiemenge des elektrischen Stroms im ersten Energiespeichers unterhalb 10 % liegt. Am Zielort wird jedoch nur so viel Energie in den ersten Energiespeicher geladen wie während der tatsächlichen Standzeit nachgeladen werden kann, um eine unnötige zusätzliche Standzeit zu vermeiden. Die Weiterfahrt mit dem Fahrzeug würde dann mit nicht vollständig aufgeladenem ersten Energiespeicher fortgesetzt werden. Reicht die Standzeit (Schritt 20) für ein effizientes Nachladen des Energiespeichers nicht aus, erfolgt keine Anpassung der Betriebsstrategie.On the basis of the ascertained potentially rechargeable amount of energy, in
Im nächsten Schritt 24 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dann, sobald der Startzeitpunkt zum Herunterfahren der Brennstoffzelle erreicht ist, die Energieversorgung in Richtung der Brennstoffzelle gesteuert. Insbesondere wird die Brennstoffzelle heruntergefahren, sodass die Energieversorgung über die Brennstoffzelle nur noch teilweise und damit ein Teil der Energieversorgung rein elektrisch erfolgt. Je stärker die Brennstoffzelle heruntergefahren wird, was zum Beispiel über eine Strecke von mehr als 100 Kilometern vorgenommen werden kann, desto geringer ist die Energieversorgung durch die Brennstoffzelle, wobei der Anteil der Energieversorgung des Antriebssystems über die gespeicherte, rein elektrische Energie immer größer wird.In the
In einer Ausführungsform der Erfindung wird ab einer bestimmten Fahrstrecke vor Erreichen des Zielortes die Brennstoffzelle 110 komplett abgeschaltet, sodass die verbleibende Fahrstrecke dann allein unter Verwendung des günstigeren elektrischen Stromes zur Energieversorgung des Antriebssystems zurückgelegt wird. Bevorzugt wird das Antriebssystem die letzten Kilometer der Fahrstrecke dann rein elektrisch betrieben.In one embodiment of the invention,
Mit Ankunft am Ziel (Schritt 26) liegt dann und unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die im ersten Energiespeicher vorhandene Energiemenge bevorzugt unterhalb von 10 % des maximal möglichen Energielevels, wodurch eine effiziente Ausnutzung des elektrischen Stroms beim Betrieb des Fahrzeuges bewirkt ist. Vorzugsweise wird vor oder mit Erreichen des Fahrzeuges am Zielort der Fahrer im Schritt 28 über vorzunehmende Aufladevorgänge am Fahrzeug zum Befüllen des ersten Energieträgers 106, also dem Aufladen des Akkumulators, und möglicherweise auch des zweiten Energieträgers 108, also dem Befüllen des Speicherbehälters für den Wasserstoff, hingewiesen.Upon arrival at the destination (step 26) and using the method according to the invention, the amount of energy present in the first energy storage device is preferably below 10% of the maximum possible energy level, which results in efficient use of the electrical current when the vehicle is operating. Preferably, before or when the vehicle reaches the destination, the driver is informed in
Nachdem das Fahrzeug 100 am Zielort abgestellt wurde, wird im Schritt 30 der erste Energiespeicher, um seine größtmögliche Aufladung zu erzielen, mit einer Ladestation gekoppelt und der Aufladevorgang gestartet, bevorzugt bevor mit etwaigen Entlade- oder Beladevorgängen des Fahrzeuges am Zielort oder Zwischenziel begonnen wird.After
In
In
Das Kraftfahrzeug 100 weist ein Antriebssystem 102 auf, das in der vorliegenden Ausführungsform einen oder mehrere Elektromotoren 104 hat. Das Antriebssystem 102 ist dazu eingerichtet, das Fahrzeug 100 zu bewegen.The
Das Kraftfahrzeug 100 umfasst ferner einen ersten Energiespeicher 106 für elektrische Energie und mindestens einen zweiten Energiespeicher 108 für einen weiteren Energieträger. In der gezeigten Ausführungsform ist der erste Energiespeicher 106 ein Akkumulator und der zweite Energiespeicher 108 ein Wasserstofftank zum Bevorraten von Wasserstoff.
Das Antriebssystem 102 ist dazu eingerichtet, sowohl mittels des im ersten Energiespeicher 106 bevorrateten Energieträgers und mittels des im zweiten Energiespeicher 108 bevorrateten Energieträgers betrieben zu werden.The
Der zweite Energiespeicher 108 ist mit einer Brennstoffzelle 110 verbunden, die dazu eingerichtet ist, aus dem im zweiten Energiespeicher 108 bevorrateten Wasserstoff ebenfalls elektrischen Strom zu erzeugen, der zur Energieversorgung des Antriebssystems 102, insbesondere des oder der Elektromotoren 104, verwendet wird.The
Der zumindest eine Elektromotor 104 des Antriebssystems 102 ist jeweils energieübertragend (Pfeil 112) mit dem ersten Energiespeicher 106 und energieübertragend (Pfeil 114) mit der Brennstoffzelle 110 verbunden. Der Elektromotor 104 ist mechanisch mit einem nicht näher gezeigten Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs 100 gekoppelt. Die aus der elektrischen Energie umgewandelte mechanische Arbeit wird an den Antriebsstrang übertragen, wo diese in Vortrieb des Kraftfahrzeugs 100 umgesetzt wird.The at least one
Das Kraftfahrzeug 100 weist ferner eine Steuereinrichtung 116 auf, welche in der gezeigten Ausführungsform zumindest einen Datenspeicher 118 und einen Prozessor 120 umfasst. Die Steuereinrichtung 116 ist signalleitend mit dem Antriebssystem 102 und dem ersten Energiespeicher 106, dem zweiten Energiespeicher 108 sowie der Brennstoffzelle 110 verbunden. Die Steuereinrichtung 116 ist dazu eingerichtet, die mit ihr verbundenen Komponenten anzusteuern.
Die Steuereinrichtung 116 kann ein dediziertes Steuergerät sein oder hardwaremäßig oder softwaremäßig einer anderen Komponente des Kraftfahrzeugs 100 zugeordnet sein.The
Die Steuereinrichtung 116 ist dazu eingerichtet, das Antriebssystem 102, den ersten Energiespeicher 106, den zweiten Energiespeicher 108 und die Brennstoffzelle 110 so anzusteuern, dass das Verfahren gemäß der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ausgeführt werden kann. In einer Ausführung der Erfindung ist die Steuereinrichtung 116 durch ein externes Flottenmanagementsystem 122 ansteuerbar. Die Steuereinrichtung 116 kann beispielsweise Fahrtinformationen und/oder Informationen zu den Preisen der auf der Fahrt verfügbaren Energieträger vom Flottenmanagementsystem 122 erhalten.The
Im Datenspeicher 118 der Steuereinrichtung 116 sind Befehle bzw. Prozesse hinterlegt, die das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren mit seinen verschiedenen Schritten ausführen. Für die Ausführung der Befehle und Prozesse ist der Prozessor 120 zuständig.Instructions or processes are stored in the
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- VerfahrenProceedings
- 1212
- Schritt „Ziel einlesen“"Read destination" step
- 1414
- Schritt „Bestimmen von Energieträgern“"Determination of energy sources" step
- 1616
- Schritt „Preisvergleich“"Price comparison" step
- 1818
- Schritt „Ergebnis Preisvergleich“"Result price comparison" step
- 2020
- Schritt „Bestimmen Standzeit“"Determine service life" step
- 2222
- Schritt „Angabe Startzeitpunkt“"Specify start time" step
- 2424
- Schritt „Herunterfahren Brennstoffzelle“"Fuel cell shutdown" step
- 2626
- Schritt „Anzeige Ankunft“"Arrival notification" step
- 2828
- Schritt „Anzeigen von Ladeinfos“"Display loading information" step
- 3030
- Schritt „Durchführen Ladevorgang“"Perform loading process" step
- 100100
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 102102
- Antriebssystemdrive system
- 104104
- Elektromotorelectric motor
- 106106
- Erster EnergiespeicherFirst energy storage
- 108108
- Zweiter EnergiespeicherSecond energy storage
- 110110
- Brennstoffzellefuel cell
- 112112
- PfeilArrow
- 114114
- PfeilArrow
- 116116
- Steuereinrichtungcontrol device
- 118118
- Datenspeicherdata storage
- 120120
- Prozessorprocessor
- 122122
- Flottenmanagementsystemfleet management system
- V1a, V2aV1a, V2a
- Achse „Brennstoffzellenleistung“"Fuel cell power" axis
- V1 b, V2bV1b, V2b
- Achse „Akkumulatorleistung“"Battery power" axis
- H1a, H2aH1a, H2a
- Achse „Fahrstrecke in Kilometern“"Distance in kilometers" axis
- AA
- Kennlinie AkkumulatorCharacteristic accumulator
- BB
- Kennlinie BrennstoffzelleFuel cell characteristic
- ZZ
- Zielortdestination
Claims (11)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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DE102021128749A1 true DE102021128749A1 (en) | 2023-05-04 |
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DE102021128749.9A Pending DE102021128749A1 (en) | 2021-11-04 | 2021-11-04 | Invention for operating a motor vehicle and control device for implementing such a method |
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013220935A1 (en) | 2013-10-16 | 2015-04-16 | Robert Bosch Gmbh | Method for adapting a predictive operating strategy |
DE102014219260A1 (en) | 2014-09-24 | 2016-03-24 | Technisat Digital Gmbh | Operating a drive device of a vehicle using a control device |
DE102019109849A1 (en) | 2019-04-15 | 2019-08-01 | FEV Europe GmbH | Driver assistance system for a vehicle for cost optimization of replenishment processes for resources for the operation of the vehicle |
DE102020200826A1 (en) | 2020-01-23 | 2021-07-29 | Zf Friedrichshafen Ag | Method and control device for operating a plug-in hybrid vehicle |
US20210270622A1 (en) | 2020-02-27 | 2021-09-02 | Cummins Enterprise Llc | Technologies for energy source schedule optimization for hybrid architecture vehicles |
-
2021
- 2021-11-04 DE DE102021128749.9A patent/DE102021128749A1/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013220935A1 (en) | 2013-10-16 | 2015-04-16 | Robert Bosch Gmbh | Method for adapting a predictive operating strategy |
DE102014219260A1 (en) | 2014-09-24 | 2016-03-24 | Technisat Digital Gmbh | Operating a drive device of a vehicle using a control device |
DE102019109849A1 (en) | 2019-04-15 | 2019-08-01 | FEV Europe GmbH | Driver assistance system for a vehicle for cost optimization of replenishment processes for resources for the operation of the vehicle |
DE102020200826A1 (en) | 2020-01-23 | 2021-07-29 | Zf Friedrichshafen Ag | Method and control device for operating a plug-in hybrid vehicle |
US20210270622A1 (en) | 2020-02-27 | 2021-09-02 | Cummins Enterprise Llc | Technologies for energy source schedule optimization for hybrid architecture vehicles |
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