DE102022122715A1

DE102022122715A1 - Verfahren zur Komponentenüberwachung für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium, Steuergerät und Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug

Info

Publication number: DE102022122715A1
Application number: DE102022122715.4A
Authority: DE
Inventors: Janik Ricke
Original assignee: ZF CV Systems Global GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Global GmbH
Priority date: 2022-09-07
Filing date: 2022-09-07
Publication date: 2024-03-07
Also published as: WO2024052115A1

Abstract

Verfahren (100) zur Komponentenüberwachung für ein Fahrzeug (200a), insbesondere Nutzfahrzeug (200b), mit einem eine Strömungsmaschine (215) mit einer Komponente (217) aufweisenden Brennstoffzellensystem (210) und einem Steuergerät (250) zum Steuern der Strömungsmaschine (215), wobei das Verfahren (100) aufweist: Erfassen (110) von die Komponente (217) betreffenden Sensordaten (220) durch eine Sensorvorrichtung (216); Ermitteln (120) einer Vergleichsgröße (221) durch das Steuergerät (250) unter Berücksichtigung der Sensordaten (220); Vergleichen (130) der Sensordaten (220) mit der Vergleichsgröße (221) und Ermitteln (130') einer durch die Sensordaten (220) charakterisierbaren und die Komponente (217) betreffenden Ereignisgröße (222) anhand des Vergleichens (130); und Ausgeben (140) der Ereignisgröße (222) in Abhängigkeit der Ereignisgröße (222).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Komponentenüberwachung für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einem eine Strömungsmaschine mit einer Komponente aufweisenden Brennstoffzellensystem und einem Steuergerät zum Steuern der Strömungsmaschine. Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium, ein Steuergerät für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, zum Steuern einer Strömungsmaschine eines Brennstoffzellensystems und ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einem eine Strömungsmaschine aufweisenden Brennstoffzellensystem, einer Sensorvorrichtung und einem Steuergerät.
Das Überwachen von Komponenten eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, ist aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise umfasst das Überwachen ein Veranlassen, Daten mittels eines Sensors zu erfassen, aufzuzeichnen, zu verarbeiten, auszuwerten und/oder auszugeben. Die Überwachung kann durch ein Steuergerät eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, vorgenommen werden.
Ferner sind sogenannten Flottenverwaltungssysteme (Fleet Management System, FMS) aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei werden Daten zur Überwachung einer Komponente an einen fahrzeugexternen Server übermittelt, ausgewertet und optional werden Daten von dem Server an das Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, übermittelt. Anhand der Daten kann der Zustand des Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, überwacht und/oder ein Betreiben des Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, geregelt und/oder verbessert werden.
Mit einem Flottenmanagementsystem ist es möglich, eine Routenplanungen von einer Verschleißschätzung, von Wartungen und/oder Reparaturen des Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, abhängig zu machen.
US 9,056,556 B1 offenbart ein System und ein Verfahren zum Management eines Energiespeichersystems für ein Fahrzeug. Das Energiespeichersystem kann ein Batteriesystem für ein Fahrzeug wie etwa ein Elektrofahrzeug oder ein Hybrid-Elektrofahrzeug umfassen. Fahrzeuge können in einer Gruppe oder Flotte sein. Das Managementsystem kann dazu konfiguriert sein, Daten und Informationen zu verwenden, die von Datenquellen über ein Netzwerk oder durch Instrumentierung/Sensoren für Fahrzeugsysteme verfügbar sind. Daten und Informationen könnten in einem System verwendet werden, um die Konfiguration und den Betrieb des Energiespeichersystems und der Komponenten zu verwalten, den Bestand und die Verwendung/den Lebenszyklus von Komponenten zu verwalten/steuern und/oder in einer Analysefunktion für das System und die Komponenten aggregiert/analysiert zu werden. Die vorausschauende Steuerung des Batteriesystems kann durch ein Verwaltungssystem unter Verwendung von Datenquellen außerhalb des Fahrzeugs implementiert werden.
Jedoch können Komponenten des Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, unterschiedliche Lebens- und/oder Wartungszyklen aufweisen sowie unterschiedlich sensitiv auf durch Sensoren messbare Einflüsse reagieren, was die Leistungsfähigkeit und/oder den Verschleiß der Komponente beeinflussen kann.
In einem Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einem Brennstoffzellensystem kann das Überwachen einer kostenintensiven Komponente des Brennstoffzellensystems für einen Fahrzeugbetreiber und/oder Flottenbetreiber für einen zuverlässigen und wirtschaftlichen Betrieb des Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, bedeutsam sein.
Derartige Brennstoffzellensysteme sind aus dem Stand der Technik bekannt. In diesen Brennstoffzellensystemen wird ein Verdichter dazu benutzt, Luft anzusaugen, zu verdichten und einem kathodenseitigen Brennstoffzelleneingang der Brennstoffzelle zum Durchführen der Brennstoffzellenreaktion zuzuführen. Das verdichtete Stoffgemisch durchläuft den oder die Stacks des Brennstoffzellensystems. Das nach dem Abreagieren verbleibende Stoffgemisch tritt als gasförmiger Fluidstrom kathodenseitig aus einem Brennstoffzellenausgang der Brennstoffzellenanordnung wieder aus.
Dieser Fluidstrom weist üblicherweise noch einen Überdruck gegenüber der Umgebung auf und wird daher in den meisten Brennstoffzellensystemen dazu genutzt, als Staudruck die Reaktantenbalance in der Brennstoffzellenanordnung zu beeinflussen und/oder eine Expanderwelle eines Expanders anzutreiben. Im Expander kann das auslassseitig austretende Stoffgemisch auf Umgebungsdruck entspannt werden, und die an die Expanderwelle abgegebene Energie wird üblicherweise in elektrische Energie umgewandelt, wenn der Expander mit einem Generator verbunden ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik zu bereichern und ein verbessertes Verfahren zur Komponentenüberwachung bereitzustellen. Insbesondere kann die Erfindung die Aufgabe lösen, eine Komponente eines Brennstoffzellensystems zuverlässig, gezielt und effektiv zu überwachen.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie den Gegenständen nach den weiteren unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die Unteransprüche geben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung an.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Komponentenüberwachung für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einem eine Strömungsmaschine mit einer Komponente aufweisenden Brennstoffzellensystem und einem Steuergerät zum Steuern der Strömungsmaschine bereitgestellt. Dabei weist das Verfahren auf: Erfassen von die Komponente betreffenden Sensordaten durch eine Sensorvorrichtung; Ermitteln einer Vergleichsgröße durch das Steuergerät unter Berücksichtigung der Sensordaten; Vergleichen der Sensordaten mit der Vergleichsgröße und Ermitteln einer durch die Sensordaten charakterisierbaren und die Komponente betreffenden Ereignisgröße anhand des Vergleichens; und Ausgeben der Ereignisgröße in Abhängigkeit der Ereignisgröße.
Das Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, wird im Folgenden als Fahrzeug bezeichnet. Dabei wurde erkannt, dass eine Strömungsmaschine, also ein Kompressor und/oder ein Expander, ein kostenintensives Bauteil des Brennstoffzellensystems und somit des Fahrzeugs ist. Das Verfahren schlägt somit die gezielte Überwachung der Strömungsmaschine beziehungsweise der Komponente der Strömungsmaschine vor.
Die Sensorvorrichtung kann einen Sensor der Strömungsmaschine und/oder einen Sensor des Fahrzeugs umfassen. Damit können Sensordaten, beispielsweise ein elektrischer Strom einer Leistungselektronik, eine elektrische Spannung der Leistungselektronik, eine Luftfeuchtigkeit und/oder Wassermenge in einer Stufe der Strömungsmaschine, eine Drehzahl eines Rotors, eine Kühlmitteltemperatur, ein Druck und/oder eine Kraft auf ein Lager, erfasst werden. Die Sensordaten sind dabei repräsentativ für einen Ist-Zustand der durch die Sensorvorrichtung vermessenen Strömungsmaschine beziehungsweise der Komponente der Strömungsmaschine und/oder für eine ein Betreiben der Strömungsmaschine relevante Größen. Der Ist-Zustand der Strömungsmaschine kann beispielsweise durch die Drehzahl des Rotors der Strömungsmaschine charakterisiert werden. Die für das Betreiben der Strömungsmaschine relevante Größe kann beispielsweise eine Umgebungstemperatur und/oder ein auf die Strömungsmaschine wirkende Beschleunigung und/oder ein auf ein Lager der Strömungsmaschine wirkender Druck sein. Anhand der Sensordaten kann ein Einfluss auf den Betrieb und/oder den Verschleiß der Strömungsmaschine geschlossen werden.
Dafür ermittelt das Steuergerät die Vergleichsgröße zum Vergleichen der Vergleichsgröße mit der Sensorgröße. Die Vergleichsgröße ist eine die Strömungsmaschine und/oder deren Betrieb unter vorbestimmten Bedingungen charakterisierende Größe. Die Vergleichsgröße entspricht beispielsweise unter Normalbedingung erfasster Sensordaten. Damit ist die Vergleichsgröße mit den Sensordaten vergleichbar. Beispielsweise umfassen die Vergleichsgröße und die Sensordaten je eine miteinander vergleichbare Temperatur. Die Vergleichsgröße wird durch das Steuergerät ermittelt. Dafür ist die Vergleichsgröße in dem Steuergerät beispielsweise gespeichert.
Durch den Vergleich der Sensordaten mit der Vergleichsgröße wird die Ereignisgröße ermittelt. Die Ereignisgröße charakterisiert den Vergleich zwischen dem Ist-Zustand der Komponente und der Vergleichsgröße, also beispielweise einer Normalbedingung. Die Ereignisgröße gibt somit Aufschluss über ein die Komponente und/oder deren Betrieb beeinflussendes Ereignis, das zu einer Abweichung zwischen dem Ist-Zustand gemäß den Sensordaten und der Vergleichsgröße gemäß der vorbestimmten Bedingung, beispielsweise einem Normalbetrieb, führt. Die Ereignisgröße kann einer Differenz zwischen der Vergleichsgröße und den Sensordaten umfassen und/oder von der Differenz abhängen.
Das Ausgeben der Ereignisgröße erfolgt in Abhängigkeit der Ereignisgröße. Dabei wurde erkannt, dass nicht jede mögliche Ereignisgröße einen negativen Einfluss auf die Komponente angibt. Daher muss nicht jede mögliche Ereignisgröße ausgegeben werden.
Die Ereignisgröße kann für die Optimierung der Betriebsstrategie und/oder für eine Wartung der Strömungsmaschine verwendet werden. Gleichzeitig wird durch die gezielte Ausgabe vorbestimmter Ereignisgröße eine Lösung angegeben, wie effizient die Ereignisgröße ausgegeben werden kann, beispielsweise um bei wenig Speicherplatz und/oder mit einer geringen Datenrate die vorgesehen beziehungsweise gewünschten Ereignisgrößen übermitteln zu können.
Vorzugsweise weist das Verfahren auf: Speichern der Ereignisgröße in Abhängigkeit der Ereignisgröße. Damit können die Ereignisgrößen vor dem Ausgeben gespeichert werden, um eine Mehrzahl von Ereignisgrößen gleichzeitig beispielsweise bei Bedarf und/oder ausgelöst durch eine Anfrage auszugeben. Das Speichern kann auch ein Verarbeiten der Ereignisgröße ermöglichen, beispielsweise eine Summation der Ereignisgrößen, um eine Summe der Ereignisgrößen ausgeben zu können. Damit kann beispielsweise ein Wert summiert werden, der eine Abschätzung zu einer anfälligen Wartung ermöglicht.
Vorzugsweise wird das Speichern in Abhängigkeit von einer die Ereignisgröße betreffenden ersten vorbestimmten Schwellwertbedingung durchgeführt. Damit wird ermöglicht, dass die Ereignisgröße nur dann ausgegeben wird, wenn die Ereignisgröße eine relevante Information trägt. Beispielsweise kann die Ereignisgröße mit einem die erste Schwellwertbedingung definierenden Schwellwert verglichen werden. Ist die Ereignisgröße größer als der Schwellwert, ist die erste Schwellwertbedingung erfüllt und die Ereignisgröße wird gespeichert. Anderenfalls, ist die Ereignisgröße kleiner als der Schwellwert, ist die erste Schwellwertbedingung nicht erfüllt und die Ereignisgröße wird nicht gespeichert und beispielsweise verworfen. Die Schwellwertbedingung kann durch den Hersteller der Strömungsmaschine vorbestimmt sein, um einen Regelbetrieb der Strömungsmaschine zu charakterisieren.
Vorzugsweise umfasst die erste vorbestimmte Schwellwertbedingung einen ersten Schwellwert, wobei der erste Schwellwert nutzerseitig wählbar ist. Damit ist es möglich, dass ein Nutzer der Strömungsmaschine, den ersten Schwellwert optional innerhalb eines vorbestimmten Intervalls einstellen kann. Damit kann die Strömungsmaschine gezielt auch das Brennstoffzellensystem abgestimmt werden. Durch eine Beschränkung durch das Intervall wird ein zu schneller Verschleiß und/oder Schaden der Strömungsmaschine vermieden.
Vorzugsweise wird die Ereignisgröße in Abhängigkeit von einer die Ereignisgröße betreffenden zweiten vorbestimmten Schwellwertbedingung verworfen. Damit wird ermöglicht, dass die Ereignisgröße nur dann ausgegeben wird, wenn die Ereignisgröße eine relevante Information trägt. Beispielsweise kann die Ereignisgröße mit einem die zweite Schwellwertbedingung definierenden zweiten Schwellwert verglichen werden. Ist die Ereignisgröße kleiner als der zweite Schwellwert, ist die zweite Schwellwertbedingung erfüllt und die Ereignisgröße wird verworfen. Anderenfalls, ist die Ereignisgröße größer als der zweite Schwellwert, ist die erste Schwellwertbedingung nicht erfüllt und die Ereignisgröße wird nicht verworfen, also beispielsweise gespeichert und/oder weiterverarbeitet. Die zweite Schwellwertbedingung kann durch den Hersteller der Strömungsmaschine vorbestimmt sein, um einen Regelbetrieb der Strömungsmaschine zu charakterisieren. Der zweite Schwellwert kann gleich dem ersten Schwellwert sein.
Vorzugsweise erfolgt das Ausgeben, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Ereignisgrößen gespeichert ist. Damit kann ein Ausgeben beispielsweise dann erfolgen, wenn eine relevante Anzahl von Ereignisgrößen mit relevanten Ereignissen ermittelt wurde. Dabei kann die Anzahl von Ereignisgrößen gemeinsam ausgegeben und/oder optional verarbeitet werden. Die Anzahl kann beispielsweise durch eine Speicherkapazität des Steuergeräts vorbestimmt sein. Damit kann ein Ringspeicher verwendet werden, der dazu eingerichtet ist, die Anzahl der Ereignisse zu speichern. Bei einem Erreichen der Anzahl erfolgt das Ausgeben. Nach dem Ausgeben kann der Ringspeicher gelöscht werden.
Vorzugsweise weist das Verfahren auf: Ausgeben eines Löschsignals zum Löschen der gespeicherten Ereignisgrößen. Damit können nach dem Ausgeben die gespeicherten Ereignisgrößen gelöscht werden, um Speicher des Steuergeräts freizugeben. Beispielsweise lässt sich damit ein Ringspeicher realisieren.
Vorzugsweise erfolgt das Ausgeben fahrzeugintern. Mit anderen Worten erfolgt das Ausgeben an eine fahrzeugseitige Komponente. Damit ist ein Regeln der Strömungsmaschine, des Brennstoffzellensystems und/oder des Fahrzeugs möglich, um weitere Ereignisse mit einem negativen Einfluss auf die Strömungsmaschine zu reduzieren. Mit anderen Worten ist es möglich, die Betriebsstrategie eines die Strömungsmaschine umfassenden Gesamtsystems anzupassen. Beispielsweise hat ein Fuhrunternehmen mehrere Nutzfahrzeuge mit voneinander verschiedenen Brennstoffzellensystemen im Einsatz. Weiterhin weisen elektrische Energiespeichervorrichtungen der Nutzfahrzeuge unterschiedliche Kapazitäten auf, was die Dynamik des Systems „Nutzfahrzeug“ stark beeinflussen kann. Ein Bewerten der Systemdynamik als kritisch oder unkritisch für die Komponenten der Strömungsmaschine kann das Brennstoffzellensystem mit der Ausgabe von dem Steuergerät leisten. Damit kann das Brennstoffzellensystem derart geregelt werden, dass das Auftreten einer kritischer Systemdynamik reduziert wird. Optional erfolgt ein Ausgeben durch das fahrzeugseitige Steuergerät zur Information an einen Fahrer und/oder Nutzer des Fahrzeugs. Zusätzlich oder alternativ erfolgt das Ausgeben an einen fahrzeugexternen Server. Damit kann das Ausgeben an ein Flottenverwaltungssystem erfolgen.
Vorzugsweise weist die Ereignisgröße eine Komponenteninformation zum Identifizieren der Komponente und/oder eine Regelinformation zum Regeln der Komponente auf. Die Ereignisgröße kann mehrere Informationen umfassen. Die Ereignisgröße kann eine das Ereignis beziehungsweise das Vergleichen betreffende Information umfassen. Die Ereignisgröße umfasst vorteilhaft die Komponenteninformation, falls durch das Steuergerät mehrere Komponenten überwacht werden. Zusätzlich oder alternativ umfasst die Ereignisgröße eine Regelinformation, um das Regeln der Strömungsmaschine, des Brennstoffzellensystems und/oder des Fahrzeugs zu veranlassen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium bereitgestellt. Das Computerprogramm und/oder computerlesbare Medium umfasst Befehle, die bei der Ausführung des Programms bzw. der Befehle durch einen Computer diesen veranlassen, das hier beschriebene Verfahren und/oder die Schritte des hier beschriebenen Verfahrens durchzuführen. Das Computerprogramm und/oder computerlesbare Medium kann Befehle umfassen, um als optional und/oder vorteilhaft beschriebene Schritte des Verfahrens durchzuführen, um einen entsprechenden technischen Effekt zu erzielen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Steuergerät für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, zum Steuern einer eine Komponente umfassenden Strömungsmaschine einem Brennstoffzellensystem bereitgestellt. Das Steuergerät ist dazu eingerichtet, das hier beschriebene Verfahren durchzuführen. Das Steuergerät kann dazu eingerichtet sein, als optional und/oder vorteilhaft beschriebene Schritte des Verfahrens durchzuführen, um einen entsprechenden technischen Effekt zu erzielen. Das Steuergerät kann ein Steuergerät der Strömungsmaschine sein. Damit kann das Steuergerät vorteilhaft mit Hinblick auf die Strömungsmaschine ausgelegt sein. Das Steuergerät kann ein Steuergerät des Brennstoffzellensystem mit der Strömungsmaschine sein, um umfassende Informationen zum Betreiben des Brennstoffzellensystem zu erfassen und das Brennstoffzellensystem vorteilhaft Regeln zu können. Das Steuergerät kann ein Steuergerät des Fahrzeugs sein, um umfassende Informationen zum Betreiben des Fahrzeugs zu erfassen und das Fahrzeug vorteilhaft Regeln zu können.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, bereitgestellt. Das Fahrzeug weist ein eine Strömungsmaschine aufweisendes Brennstoffzellensystem, eine Sensorvorrichtung und das hier beschriebene Steuergerät auf. Das Fahrzeug und/oder das Steuergerät kann dazu eingerichtet sein, als optional und/oder vorteilhaft beschriebene Schritte des Verfahrens durchzuführen, um einen entsprechenden technischen Effekt zu erzielen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sowie deren technische Effekte ergeben sich aus den Figuren und der Beschreibung der in den Figuren gezeigten bevorzugten Ausführungsformen. Dabei zeigen

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
2 eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 200a, insbesondere Nutzfahrzeugs 200b, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Das Fahrzeug 200a, insbesondere Nutzfahrzeug 200b, wird im Folgenden als Fahrzeug 200a, 200b bezeichnet. Das Fahrzeug 200a, 200b ist beispielsweise ein Landfahrzeug oder ein Wasserfahrzeug.
Das Fahrzeug 200a, 200b weist ein Brennstoffzellensystem 210, eine Energiespeichervorrichtung 260 und einen elektrischen Antrieb 130 auf. Das Brennstoffzellensystem 210 ist dazu eingerichtet, der Energiespeichervorrichtung 260 elektrische Energie 65 bereitzustellen. Die Energiespeichervorrichtung 260 ist beispielsweise eine wiederaufladbare Energiespeichervorrichtung 260 und dient als Pufferbatterie zum Puffern von elektrischer Energie 65. Die Energiespeichervorrichtung 260 ist mit dem elektrischen Antrieb 230 verbunden, um den elektrischen Antrieb 230 mit elektrischer Energie 65 zu versorgen, damit der elektrische Antrieb 230 das Fahrzeug 200a, 200b antreiben kann. Zusätzlich ist das Brennstoffzellensystem 210 mit dem elektrische Antrieb 230 zur direkten Bereitstellung von elektrischer Energie 65 verbunden.
Das Brennstoffzellensystem 210 umfasst zwei Strömungsmaschinen 215 und eine Brennstoffzelle 10 mit einem kathodenseitigen Brennstoffzelleneingang 11 und einem kathodenseitigen Brennstoffzellenausgang 13. Eine Strömungsmaschine 215 ist als Kompressor 75 ausgebildet und mit dem Brennstoffzelleneingang 11 zur Luftversorgung der Brennstoffzellensystem 10 fluidleitend verbunden. Eine andere Strömungsmaschine 50 ist als Expander 70 ausgebildet und mit dem Brennstoffzellenausgang 13 zum Abführen eines Abgasstroms der Brennstoffzellensystem 10 fluidleitend verbunden.
Der Kompressor 75 weist eine Komponente 217 der Strömungsmaschine 215 auf. Die Komponente 75 ist beispielsweise ein drehbar gelagertes Laufrad, eine Kühlanordnung, ein Lager zur Lagerung einer Welle und/oder eine Leistungselektronik beziehungsweise ein Inverter. Eine derartige Komponente 217 weist auch der Expander 70 auf (nicht gezeigt).
Zum Überwachen der Komponenten 217 ist eine Sensorvorrichtung 216 vorgesehen. Die Sensorvorrichtung 216 kann dabei eine Sensorvorrichtung 216 der jeweiligen Strömungsmaschine 215, des Brennstoffzellensystem 210 und/oder des Fahrzeugs 200a, 200b sein. Die Sensorvorrichtung 216 kann eine Kombination aus Fahrzeugsensorik und beispielsweise Kompressorsensorik sein. Die Sensorvorrichtung 216 ist dazu eingerichtet, die Komponente 217 betreffenden Sensordaten 220 zu erfassen. Die Sensordaten 200 sind beispielsweise ein elektrischer Strom einer Leistungselektronik, eine elektrische Spannung der Leistungselektronik, eine Luftfeuchtigkeit und/oder Wassermenge in einer Stufe einer der Strömungsmaschinen 215, eine Drehzahl eines Rotors, eine Kühlmitteltemperatur, ein Druck und/oder eine Kraft auf ein Lager. In einer nichtgezeigten Ausführungsform weist die Sensorvorrichtung 216 mehrere und optional verschiedene Sensoren auf, um mehrere Komponenten 270 zu überwachen.
Zum Auswerten der Sensordaten 220 ist gemäß 1 ein Steuergerät 250 vorgesehen. Das Steuergerät 250 umfasst einen Prozessor 251 zum Verarbeiten von Informationen, einen Speicher 252 zum Speichern von Informationen und eine Kommunikationsvorrichtung 270. Das Steuergerät 250 kann ein Steuergerät 250 der jeweiligen Strömungsmaschine 215 und/oder des Fahrzeugs 200a, 200b sein (nicht gezeigt). In der gezeigten Ausführungsform ist das Steuergerät 250 ein Steuergerät 250 des Brennstoffzellensystem 210 und zum Übermitteln von Regelinformationen 228 an das Brennstoffzellensystem 210 eingerichtet.
Das Steuergerät 250 ist dazu eingerichtet, die Sensordaten 220 zu empfangen und auszuwerten. Insbesondere ist in dem Speicher 252 eine Vergleichsgröße 221 zum Vergleichen 130 der Sensordaten 220 mit der Vergleichsgröße 221 gespeichert. Die Vergleichsgröße 221 ist insbesondere in einer Tabelle, einem sogenannten Look-up-table, in dem Speicher 252 gespeichert. Der Prozessor 251 ruft anhand der Sensordaten 220 eine entsprechende Vergleichsgröße ab, um durch das Vergleichen 130 eine durch die Sensordaten 220 charakterisierbaren und die Komponente 217 betreffenden Ereignisgröße 222 zu ermitteln. Zum Ermitteln 130' der Ereignisgröße 222 vergleicht das Steuergerät 250 die Vergleichsgröße 221 mit den Sensordaten 220. Dabei die Ereignisgröße beispielsweise eine Differenz zwischen der Vergleichsgröße 221 und den Sensordaten 220 umfassen und/oder einen Indikator. Beispielsweise kann der Indikator eine Abweichung zwischen der Vergleichsgröße 221 und den Sensordaten 220 angeben.
Die Ereignisgröße 222 wird in Abhängigkeit der Ereignisgröße 222 gespeichert (nicht gezeigt). Dafür ist in dem Speicher 252 eine erste Schwellwertbedingung 224 mit einem die Schwellwertbedingung 224 definierenden ersten Schwellwert 226 und analog eine zweite Schwellwertbedingung 225 gespeichert. Dabei wird das Speichern 135 durchgeführt, wenn die Ereignisgröße 222 die erste vorbestimmte Schwellwertbedingung 224 erfüllt. Die Ereignisgröße 222 wird verworfen, wenn die Ereignisgröße 222 eine zweite vorbestimmte Schwellwertbedingung 225 erfüllt. Zusätzlich kann ein Nutzer eine oder mehrere weitere Schwellwertbedingungen und/oder Schwellwerte durch eine Eingabe und/oder Einprogrammierung definieren, um die Ereignisgröße 222 zu speichern und/oder zu verwerfen. Die gespeicherten Ereignisgrößen 222 können verarbeitet und ausgegeben werden, wobei nach der Ausgabe ein Löschen der gespeicherten Ereignisgrößen 222 durchgeführt werden kann, um Speicherkapazität freizugeben und das Speichern weiterer Ereignisgrößen 222 zu ermöglichen (Ringspeicher). Damit kann der Nutzer, ein Fahrzeugbetreiber und/oder ein Flottenbetreiber gezielt durch die Schwellwertbedingungen und/oder Schwellwerte definierte Ereignisse überwachen.
Beispielsweise kann, um zu ermöglichen, dass ein Anhaltspunkt für den Zustand des Kompressors 75 vorhanden ist, für eine Leistungselektronik einen Lebensdauer- und/oder Zeitzähler verwendet werden. Bei einem neuen Kompressor 75 startet die Lebensdauer bei 1 und reduziert sich um die Ausgabe der Ereignisse, welche in dem Speicher 252 gespeichert werden, also wenn die erste Schwellwertbedingung 224 erfüllt ist. D.h. anfänglich ist für die Leistungselektronik eine Ereignisgröße 222 von 1 gespeichert. Bei jedem Ereignis, wenn die Ereignisgröße 222 gespeichert wird, wird der Wert um einen vorbestimmten Wert, beispielsweise 0,02, der repräsentativ ist für eine Verringerung der Lebensdauer des Kompressor 75 von dem Zähler subtrahiert und der neue Zähler wird gespeichert. Dieser Wert kann entweder durch Auslesen des Steuergeräts 250 in einer Werkstatt und/oder durch eine Anbindung über die Kommunikationsvorrichtung 270 von dem externen Server 300 ausgelesen werden. Dieser Wert ist nicht überschreibbar und/oder nicht veränderlich, um eine zuverlässige Information zu der Lebensdauer bereitstellen zu können. Auch wenn der erste Schwellwert 225 nutzerseitig bestimmt ist, erfolgt ein Ausgeben gemäß eines herstellerseitig vorbestimmten Schwellwerts 225.
Die Kommunikationsvorrichtung 270 ist dazu eingerichtet, die Ereignisgröße 222 an einen externen Server 300 auszugeben. Dafür kann die Kommunikationsvorrichtung 270 zur Kommunikation über ein drahtloses lokales Netz (WLAN) und/oder über ein Mobilfunknetzwerk, insbesondere 4G (LTE) und/oder 5G, eingerichtet sein. Die Ereignisgröße 222 weist dabei eine Komponenteninformation 223 zum Identifizieren der Komponente 217 auf. Der Server 300 stellt ein Flottenverwaltungssystem bereit. Damit kann der Zustand der Komponente 217 überwacht werden. In einer nicht gezeigten Ausführungsform sendet der Server 300 Informationen zum Regeln an die Kommunikationsvorrichtung 270.
Die Kommunikationsvorrichtung 270 ist dazu eingerichtet, die Ereignisgröße 222 mit einer Regelinformation 228 zum Regeln der Komponente 217 fahrzeugintern an das Brennstoffzellensystem 210 auszugeben. Dabei kann das Regeln der Komponente 217 unmittelbar und/oder mittelbar über ein Einstellen von Betriebsparametern des Brennstoffzellensystem 210 erfolgen.
Der Prozessor 251 ist dazu eingerichtet, ein Löschsignals 227 zum Löschen der gespeicherten Ereignisgrößen 222 aus dem Speicher 252 zu veranlassen. Damit wird der Speicher 252 zum Speichern weiterer Sensordaten 220 freigegeben.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines Verfahrens 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Verfahren 100 ist ein Verfahren 100 zur Komponentenüberwachung für ein Fahrzeug 200a, insbesondere Nutzfahrzeug 200b, mit einem eine Strömungsmaschine 215 mit einer Komponente 217 aufweisenden Brennstoffzellensystem 210 und einem Steuergerät 250 zum Steuern der Strömungsmaschine 215. Ein derartiges Fahrzeug 200a, 200b ist mit Bezug zu 1 beschrieben. 2 wird unter Bezugnahme auf 1 und deren Beschreibung beschrieben.
Das Verfahren 100 weist auf: Erfassen 110 von die Komponente 217 der Strömungsmaschine 215 betreffenden Sensordaten 220 durch eine Sensorvorrichtung 216.
Es erfolgt ein Ermitteln 120 einer Vergleichsgröße 221 durch das Steuergerät 250 unter Berücksichtigung der Sensordaten 220.
Es erfolgt ein Vergleichen 130 der Sensordaten 220 mit der Vergleichsgröße 221 und ein Ermitteln 130' einer durch die Sensordaten 220 charakterisierbaren und die Komponente 217 betreffenden Ereignisgröße 222 anhand des Vergleichens 130.
Es erfolgt ein Speichern 135 der Ereignisgröße 222 in Abhängigkeit der Ereignisgröße 222. Dabei wird das Speichern 135 durchgeführt, wenn die Ereignisgröße 222 eine erste vorbestimmte Schwellwertbedingung 224 erfüllt. Die erste vorbestimmte Schwellwertbedingung 224 umfasst einen ersten Schwellwert 226 umfasst, wobei der erste Schwellwert 226 nutzerseitig wählbar ist. Die Ereignisgröße 222 wird verworfen, wenn die Ereignisgröße 222 eine zweite vorbestimmte Schwellwertbedingung 225 erfüllt.
Es erfolgt ein Ausgeben 140 der Ereignisgröße 222 in Abhängigkeit der Ereignisgröße 222. Dabei erfolgt das Ausgeben 140, wenn eine vorbestimmte Anzahl N von Ereignisgrößen 222 gespeichert ist. Das Ausgeben 140 erfolgt fahrzeugintern und/oder an einen fahrzeugexternen Server 200.
Es erfolgt ein Ausgeben 145 eines Löschsignals 227 zum Löschen der gespeicherten Ereignisgrößen 222.
Bezugszeichen (Teil der Beschreibung)

10: Brennstoffzelle
11: Brennstoffzelleneingang
13: Brennstoffzellenausgang
65: elektrischer Strom
70: Expander
75: Kompressor
100: Verfahren
110: Erfassen
120: Ermitteln einer Vergleichsgröße
130: Vergleichen
130': Ermitteln einer Ereignisgröße
140: Ausgeben der Ereignisgröße
145: Ausgeben eines Löschsignals
200a: Fahrzeug
200b: Nutzfahrzeug
210: Brennstoffzellensystem
215: Strömungsmaschine
216: Sensorvorrichtung
217: Komponente
220: Sensordaten
221: Vergleichsgröße
222: Negativereignis
223: Komponenteninformation
224: erste Schwellwertbedingung
225: zweite Schwellwertbedingung
226: erster Schwellwert
227: Löschsignal
228: Regelinformation
250: Steuergerät
251: Prozessor
252: Speicher
230: elektrischer Antrieb
260: Energiespeichervorrichtung
270: Kommunikationsvorrichtung
300: Server
N: Anzahl

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9056556 B1 [0005]

Claims

Verfahren (100) zur Komponentenüberwachung für ein Fahrzeug (200a), insbesondere Nutzfahrzeug (200b), mit einem eine Strömungsmaschine (215) mit einer Komponente (217) aufweisenden Brennstoffzellensystem (210) und einem Steuergerät (250) zum Steuern der Strömungsmaschine (215), wobei das Verfahren (100) aufweist: - Erfassen (110) von die Komponente (217) betreffenden Sensordaten (220) durch eine Sensorvorrichtung (216); - Ermitteln (120) einer Vergleichsgröße (221) durch das Steuergerät (250) unter Berücksichtigung der Sensordaten (220); - Vergleichen (130) der Sensordaten (220) mit der Vergleichsgröße (221) und Ermitteln (130') einer durch die Sensordaten (220) charakterisierbaren und die Komponente (217) betreffenden Ereignisgröße (222) anhand des Vergleichens (130); und - Ausgeben (140) der Ereignisgröße (222) in Abhängigkeit der Ereignisgröße (222).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren (100) aufweist: - Speichern (135) der Ereignisgröße (222) in Abhängigkeit der Ereignisgröße (222).
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Speichern (135) in Abhängigkeit von einer die Ereignisgröße (222) betreffenden ersten vorbestimmten Schwellwertbedingung (224) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die erste vorbestimmte Schwellwertbedingung (224) einen ersten Schwellwert (226) umfasst, wobei der erste Schwellwert (226) nutzerseitig wählbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Ereignisgröße (222) in Abhängigkeit von einer die Ereignisgröße (222) betreffenden zweiten vorbestimmten Schwellwertbedingung (225) verworfen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Ausgeben (140) erfolgt, wenn eine vorbestimmte Anzahl (N) von Ereignisgrößen (222) gespeichert ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Verfahren (100) aufweist: - Ausgeben (145) eines Löschsignals (227) zum Löschen der gespeicherten Ereignisgrößen (222).
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Ausgeben (140) fahrzeugintern und/oder an einen fahrzeugexternen Server (200) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Ereignisgröße (222) eine Komponenteninformation (223) zum Identifizieren der Komponente (217) und/oder eine Regelinformation (228) zum Regeln der Komponente (217) aufweist.
Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms bzw. der Befehle durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren (100) und/oder die Schritte des Verfahrens (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen
Steuergerät (250) für ein Fahrzeug (200a), insbesondere Nutzfahrzeug (200b), zum Steuern einer eine Komponente (217) umfassenden Strömungsmaschine (215) eines Brennstoffzellensystems (210), wobei das Steuergerät (250) dazu eingerichtet ist, das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.
Fahrzeug (200a), insbesondere Nutzfahrzeug (200b), mit einem eine Strömungsmaschine (215) aufweisenden Brennstoffzellensystem (210), einer Sensorvorrichtung (216) und einem Steuergerät (250) nach Anspruch 11.