DE102022212385A1 - Verfahren zum Schalten eines Schaltgetriebes eines Fahrzeuges sowie Fahrzeug - Google Patents

Verfahren zum Schalten eines Schaltgetriebes eines Fahrzeuges sowie Fahrzeug Download PDF

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Stephan Strahl
Antonius Bader
Shaofei Chen
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schalten eines Schaltgetriebes eines Fahrzeuges sowie ein Fahrzeug.

Description

  • Stand der Technik
  • In einem Verbrenner-Fahrzeug ist eine mechanische Kupplung verbaut und die Einspritzregelung entsprechend angepasst, insbesondere bei einem Automatikgetriebe, um bei einem Schaltvorgang Last von einem Schaltgetriebe zu nehmen.
  • In elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, insbesondere Brennstoffzellen-Fahrzeuge, werden vermehrt auch mechanische Schaltgetriebe eingesetzt. Hierbei sollte der Schaltvorgang bei dem Schaltgetriebe derart eingeleitet werden, dass keine Komponenten des Fahrzeuges, bspw. ein Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellen-Fahrzeuges, welcher elektrische Energie für das Antreiben des Fahrzeuges erzeugt, Schaden nehmen bzw. der Schaden besonders geringgehalten wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung zeigt ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie ein Fahrzeug gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10.
  • Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug, und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
  • Gemäß einem ersten Aspekt zeigt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Schalten eines Schaltgetriebes eines Fahrzeuges. Das Fahrzeug umfasst ein Brennstoffzellensystem mit einem Brennstoffzellenstapel zum Erzeugen elektrischer Energie für ein Antreiben des Fahrzeuges. Ferner umfasst das Fahrzeug einen Gleichspannungswandler zum Umwandeln einer vom Brennstoffzellenstapel erzeugten Eingangsspannung auf eine Ausgangspannung. Ferner umfasst das Fahrzeug einen Wechselrichter zum Umwandeln der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers in eine Wechselspannung. Ferner umfasst das Fahrzeug eine elektrische Rotationsmaschine, wobei ein Rotor der elektrischen Rotationsmaschine durch die Wechselspannung des Wechselrichters in Rotation für ein Antreiben des Fahrzeuges bringbar ist. Ferner umfasst das Fahrzeug das Schaltgetriebe, um eine Rotordrehzahl des Rotors der elektrischen Rotationsmaschine auf eine Antriebsdrehzahl zu übersetzen, wobei das Schaltgetriebe wirkungstechnisch zwischen dem Rotor und einer Antriebseinheit zum Antreiben des Fahrzeuges für ein Fortbewegen angeordnet ist. Das Verfahren umfasst als einen Schritt ein Betreiben des Brennstoffzellensystems mit dem Brennstoffzellenstapel zum Erzeugen elektrischer Energie für das Antreiben des Fahrzeuges. Ferner umfasst das Verfahren als einen Schritt ein Erkennen eines Schaltbefehls für ein Schalten des Schaltgetriebes von einem ersten Schaltzustand mit einem ersten Übersetzungsverhältnis in einen zweiten Schaltzustand mit einem von dem ersten Übersetzungsverhältnis unterschiedlichen zweiten Übersetzungsverhältnis mittels einer Erkennungsvorrichtung. Ferner umfasst das Verfahren als einen Schritt ein Kontrollieren, insbesondere Ansteuern, des Wechselrichters mittels einer ersten Kontrollvorrichtung derart, dass eine Leistungsabgabe des Wechselrichters für das Schalten des Schaltgetriebes zumindest zeitweise verringert wird, um das Schaltgetriebe beim Schalten zu unterstützen, insbesondere zu entlasten. Ferner umfasst das Verfahren als einen Schritt ein Kontrollieren, insbesondere Ansteuern, des Gleichspannungswandlers mittels einer zweiten Kontrollvorrichtung derart, dass eine Leistungsabgabe des Gleichspannungswandlers für das Schalten des Schaltgetriebes zumindest zeitweise verringert wird. Ferner umfasst das Verfahren als einen Schritt ein Schalten des Schaltgetriebes von dem ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand, während eine Leistungsabgabe des Wechselrichters und eine Leistungsabgabe des Gleichspannungswandlers reduziert ist und das Brennstoffzellensystem mit dem Brennstoffzellenstapel weiterbetrieben wird, insbesondere mit dem letzten gültigen Betriebspunkt weiterbetrieben wird.
  • Die zuvor und die im Nachfolgenden beschriebenen Verfahrensschritte können, sofern technisch sinnvoll, einzeln, zusammen, einfach, mehrfach, zeitlich parallel und/oder nacheinander in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden.
  • Das Schalten des Schaltgetriebes kann ein Hochschalten oder ein Runterschalten sein.
  • Das Fahrzeug ist insbesondere ein Brennstoffzellenfahrzeug. Das Brennstoffzellenfahrzeug ist insbesondere ein Brennstoffzellen-Personenkraftwagen oder ein Brennstoffzellen-Lastkraftwagen. Insbesondere umfasst die Antriebseinheit des Fahrzeuges ein Rad-Reifensystem zum Antreiben des Fahrzeuges für das Fortbewegen des Fahrzeuges.
  • Der Gleichspannungswandler kann auch als DC/DC-Wandler verstanden werden. Insbesondere wird durch den DC/DC-Wandler die vom Brennstoffzellenstapel erzeugte Eingangsspannung auf eine Ausgangsspannung erhöht.
  • Die elektrische Rotationsmaschine kann auch als Motor verstanden werden.
  • Insbesondere kann das Schaltgetriebe mehrere Schaltzustände, bspw. zumindest den ersten Schaltzustand und den zweiten Schaltzustand, oder eine Vielzahl an Schaltzuständen, bspw. einen ersten „Gang“, einen zweiten „Gang“ usw., aufweisen. Der zweite Schaltzustand mit dem von dem ersten Übersetzungsverhältnis unterschiedlichen zweiten Übersetzungsverhältnis kann, insbesondere zumindest temporär, ein Leerlaufzustand sein. Der Leerlaufzustand kann auch als Zwischenzustand verstanden werden, wobei insbesondere nach dem Zwischenzustand in einem von dem ersten Schaltzustand unterschiedlichen weiteren Schaltzustand mit einem von dem ersten Übersetzungsverhältnis des ersten Schaltzustands unterschiedlichen weiteren Übersetzungsverhältnis geschaltet wird.
  • Der Schaltbefehl kann ein Schaltwunsch eines Fahrzeugführers des Fahrzeuges sein und/oder ein von dem Fahrzeug, bspw. einer Steuervorrichtung des Fahrzeuges, erzeugter Schaltbefehl.
  • Die erste Kontrollvorrichtung des Fahrzeuges zum Kontrollieren des Wechselrichters und die zweite Kontrollvorrichtung zum Kontrollieren des Gleichspannungswandlers können auch eine gemeinsame Kontrollvorrichtung ausbilden.
  • Mit dem Ausdruck „Kontrollieren, insbesondere Ansteuern, des Wechselrichters mittels einer ersten Kontrollvorrichtung derart, dass eine Leistungsabgabe des Wechselrichters für das Schalten des Schaltgetriebes zumindest zeitweise verringert wird“ soll ausgedrückt werden, dass eine Leistungsabgabe des Wechselrichters (zumindest während dem Schalten des Schaltgetriebes bzw. für das Schalten des Schaltgetriebes) von einem ersten Leistungswert auf einen zweiten Leistungswert gesetzt wird, wobei der zweite Leistungswert geringer als der erste Leistungswert ist. Nach dem Durchführen des Schaltvorgangs kann die Leistungsabgabe des Wechselrichters wieder auf den ersten Leistungswert oder im Wesentlichen auf den ersten Leistungswert gesetzt werden.
  • Mit dem Ausdruck „Kontrollieren, insbesondere Ansteuern, des Gleichspannungswandlers mittels einer zweiten Kontrollvorrichtung derart, dass eine Leistungsabgabe des Gleichspannungswandler für das Schalten des Schaltgetriebes zumindest zeitweise verringert wird“ soll ausgedrückt werden, dass eine Leistungsabgabe des Gleichspannungswandlers (zumindest während dem Schalten des Schaltgetriebes bzw. für das Schalten des Schaltgetriebes) von einem ersten Leistungswert auf einen zweiten Leistungswert gesetzt wird, wobei der zweite Leistungswert geringer als der erste Leistungswert ist. Nach dem Durchführen des Schaltvorgangs kann die Leistungsabgabe des Gleichspannungswandlers wieder auf den ersten Leistungswert oder im Wesentlichen auf den ersten Leistungswert gesetzt werden.
  • Durch das erfindungsgemäße Schalten des Schaltgetriebes von dem ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand, während eine Leistungsabgabe des Wechselrichters und eine Leistungsabgabe des Gleichspannungswandlers reduziert ist und das das Brennstoffzellensystem mit dem Brennstoffzellenstapel weiterbetrieben wird, kann besonders vorteilhaft verhindert werden, dass Komponenten des Fahrzeuges Schaden nehmen bzw. der Schaden an den Komponenten besonders geringgehalten werden. Bspw. kann bei einem Fahrzeug mit einer Fahrzeugbatterie ein Ladestrompeak beim Schalten des Schaltgetriebes besonders geringgehalten werden bzw. verhindert werden.
  • Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren eine Medienversorgung des Brennstoffzellenstapels des Brennstoffzellensystem für das Erzeugen der elektrischen Energie während der zumindest zeitweisen Verringerung der Leistungsabgabe des Wechselrichters und während der zumindest zeitweisen Verringerung der Leistungsabgabe des Gleichspannungswandlers für das Schalten des Schaltgetriebes den letzten gültigen Betriebspunkt beibehält. Mit anderen Worten, ist das Brennstoffzellensystem des Fahrzeuges derart eingerichtet, dass die Medienversorgung für den Brennstoffzellstapel dem kurzen Lastsprung beim bzw. für das Schalten des Schaltgetriebes nicht folgt und insbesondere der Brennstoffzellenstapel (weiterhin) die gleiche oder im Wesentlichen gleiche elektrische Leistung abgibt bzw. erzeugt. Somit kann das Brennstoffzellensystem nach dem Schalten des Schaltgetriebes weiterbetrieben werden, wobei sich eine Trägheit des Brennstoffzellensystems nicht oder im Wesentlichen nicht bemerkbar macht. Die Medienversorgung des Brennstoffzellenstapels umfasst insbesondere die Versorgung des Brennstoffzellenstapels mit einem Reduktionsmittel und/oder die Versorgung des Brennstoffzellenstapels mit einem Oxidationsmittel und/oder die Versorgung des Brennstoffzellenstapels mit einem Kühlmittel.
  • Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren das Kontrollieren, insbesondere Ansteuern, des Gleichspannungswandlers derart erfolgt, dass eine Leistungsabgabe des Gleichspannungswandlers für das Schalten des Schaltgetriebes zumindest zeitweise unterbrochen wird. Somit kann eine auf das Schaltgetriebe wirkende Last besonders geringgehalten werden und ein Schalten des Schaltgetriebes von dem ersten Schaltzustand mit dem ersten Übersetzungsverhältnis in den zweiten Schaltzustand mit dem von dem ersten Übersetzungsverhältnis unterschiedlichen zweiten Übersetzungsverhältnis besonders vorteilhaft erfolgen. Das zumindest zeitweise Unterbrechen der Leistungsabgabe des Gleichspannungswandlers ist insbesondere ein Setzen der Leistungsabgabe des Gleichspannungswandlers auf Null oder im Wesentlichen auf Null, wobei insbesondere bspw. ein zusätzlicher elektrischer Verbraucher des Fahrzeuges aktiviert wird, um die beim Weiterbetreiben des Brennstoffzellenstapels erzeugte elektrische Energie zu verbrauchen und bspw. eine erhöhte schädliche Brennstoffzellen-(Leerlauf)spannung zu vermeiden.
  • Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zumindest das Kontrollieren, insbesondere Ansteuern, zumindest des Gleichspannungswandlers und/oder weiterer Komponenten, bspw. dem Wechselrichter, des Fahrzeuges derart erfolgt, dass eine schädigende Leerlaufspannung für den Brennstoffzellenstapel vermieden wird oder im Wesentlichen vermieden wird. Hierfür können in dem Fahrzeug Schaltprotokolle mit Ansteuerungszeitpunkten und/oder Ansteuerungsdauern für den Gleichspannungswandler und/oder dem Wechselrichter und/oder einem (zusätzlichen) elektrischen Verbraucher und/oder einem elektrischen Speicher, usw. hinterlegt sein. Schaltprotokolle mit Ansteuerungszeitpunkten und/oder Ansteuerungsdauern können bspw. vorab mittels Versuche ermittelt bzw. bestimmt werden.
  • Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren das Fahrzeug eine Fahrzeugbatterie für ein Bereitstellen von elektrischer Energie für das Antreiben des Fahrzeuges zum Fortbewegen des Fahrzeuges aufweist, wobei der Gleichspannungswandler ferner mit einer Ausgangsseite zum Bereitstellen der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers mit der Fahrzeugbatterie elektrotechnisch verbunden ist. Durch die Fahrzeugbatterie kann zusätzlich zu dem Brennstoffzellensystem elektrische Energie für das Antreiben und Fortbewegen des Fahrzeuges bereitgestellt werden. Durch das erfindungsgemäße Schalten des Schaltgetriebes von dem ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand, während eine Leistungsabgabe des Wechselrichters und eine Leistungsabgabe des Gleichspannungswandlers reduziert ist, kann bei dem Fahrzeug mit der Fahrzeugbatterie ein Ladestrompeak beim Schalten des Schaltgetriebes besonders geringgehalten werden bzw. verhindert werden und eine Beschädigung der Fahrzeugbatterie besonders vorteilhaft verhindert bzw. geringgehalten werden.
  • Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren für das Schalten des Schaltgetriebes ein zusätzlicher elektrischer Verbraucher des Fahrzeuges aktiviert wird, um eine Leistungsabgabe, insbesondere eine Leistungsabgabe des Brennstoffzellenstapels, an den Gleichspannungswandler und/oder an den Wechselrichter für das Schalten des Schaltgetriebes zumindest zeitweise zu verringern. Bspw. kann das Fahrzeug zumindest einen elektrischen Widerstand oder mehrere elektrische Widerstände aufweisen, welche(r) kurzfristig hinzuschaltbar ist/sind, um elektrische Leistung in Wärme umzusetzen. Zusätzlich oder alternativ ist auch denkbar, dass das Fahrzeug zumindest einen SuperCap (Superkondensator) aufweist, welcher kurzfristig hinzuschaltbar ist, um elektrische Leistung zu speichern. Vorteilhafterweise kann somit eine Leistungsabgabe, insbesondere eine Leistungsabgabe des Brennstoffzellenstapels, an den Gleichspannungswandler und/oder an den Wechselrichter für das Schalten des Schaltgetriebes besonders schnell zumindest zeitweise verringert werden und das Brennstoffzellensystem mit dem Brennstoffzellenstapel weiterbetrieben werden, wobei insbesondere bspw. eine schädliche Brennstoffzellen-(Leerlauf)spannung des Brennstoffzellenstapels verhindert werden kann.
  • Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren für das Schalten des Schaltgetriebes ein Wirkungsgrad eines elektrischen Verbrauchers des Fahrzeuges verschlechtert wird, um eine Leistungsabgabe, insbesondere eine Leistungsabgabe des Brennstoffzellenstapels, an den Gleichspannungswandler und/oder an den Wechselrichter für das Schalten des Schaltgetriebes zumindest zeitweise zu verringern. Bspw. kann ein schlechterer Betriebspunkt eines Luftverdichter-Inverters für einen elektrischen Luftverdichter des Brennstoffzellensystems mit schlechterem Wirkungsgrad eingestellt werden und damit eine schnelle und kurzzeitige Erhöhung der aufgenommenen elektrischen Leistung erreicht werden, wobei das Brennstoffzellensystem mit dem Brennstoffzellenstapel weiterbetrieben werden kann und insbesondere eine schädliche Brennstoffzellen-(Leerlauf)spannung des Brennstoffzellenstapels verhindert werden kann. Insbesondere wird hierbei die Leistung durch eine Inverter-Steuerung des Luftverdichter-Inverters in Verlust-Wärme umgesetzt. Somit kann eine Brutto-Leistung im Brennstoffzellenstapel gleichbleiben, aber die abgegebene Leistungsabgabe an den Wechselrichter geringer sein. Vorteilhafterweise kann ferner eine Drehzahl des elektrischen Luftverdichters zum Verdichten von Luft für den Brennstoffzellenstapel gleichbleiben und damit ein Eingreifen in eine Regelung des Luftsystems des Brennstoffzellensystems ausbleiben.
  • Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren für das Schalten des Schaltgetriebes eine Leistungsaufnahme eines elektrischen Luftverdichters zum Verdichten von Luft für den Brennstoffzellenstapel erhöht wird, um eine Leistungsabgabe, insbesondere eine Leistungsabgabe des Brennstoffzellenstapels, an den Gleichspannungswandler und/oder an den Wechselrichter für das Schalten des Schaltgetriebes zumindest zeitweise zu verringern. Bspw. kann der Betriebspunkt des elektrischen Luftverdichters verändert werden, um eine Leistungsaufnahme des elektrischen Luftverdichters zu erhöhen. Der elektrische Luftverdichter kann auch als „electric air compressor“ verstanden werden und liefert insbesondere verdichtete Luft für den Brennstoffzellenstapel des Brennstoffzellensystems des Fahrzeuges zum Erzeugen der elektrischen Energie. Es kann dabei von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ein Betriebspunkt des Brennstoffzellenstapels für die Erhöhung der Leistungsaufnahme des elektrischen Luftverdichters gleichgehalten wird. Mit anderen Worten, kann die kurzzeitige Erhöhung der Leistungsaufnahme des elektrischen Luftverdichters (und einer damit eventuell einhergehenden Veränderung der Lufteigenschaften) auch ohne eine Veränderung des Betriebspunktes des Brennstoffzellenstapels durchgeführt werden. Somit kann der Betrieb des Brennstoffzellensystems besonders einfach gehalten werden und das Brennstoffzellensystem mit dem Brennstoffzellenstapel weiterbetrieben werden.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt zeigt die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug dazu ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren, insbesondere nach dem ersten Aspekt der Erfindung, durchzuführen.
  • Das Fahrzeug gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung weist damit dieselben Vorteile auf, wie sie bereits zu dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
  • Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.
  • Es zeigen schematisch:
    • 1 ein Verfahren,
    • 2 ein Verfahren, und
    • 3 ein Fahrzeug.
  • In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen identische Bezugszeichen verwendet.
  • 1 offenbart ein Verfahren zum Schalten eines Schaltgetriebes 80 eines Fahrzeuges 100, wie es bspw. in 3 schematisch dargestellt ist. Das Fahrzeug 100 umfasst ein Brennstoffzellensystem 10 mit einem Brennstoffzellenstapel 12 zum Erzeugen elektrischer Energie für ein Antreiben des Fahrzeuges 100. Ferner umfasst das Fahrzeug 100, insbesondere das Brennstoffzellensystem 10 des Fahrzeuges 100, einen Gleichspannungswandler 14 zum Umwandeln einer vom Brennstoffzellenstapel 12 erzeugten Eingangsspannung auf eine Ausgangspannung. Ferner umfasst das Fahrzeug 100 einen Wechselrichter 16 zum Umwandeln der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 14 in eine Wechselspannung. Ferner umfasst das Fahrzeug 100 eine elektrische Rotationsmaschine 20, wobei ein Rotor der elektrischen Rotationsmaschine 20 durch die Wechselspannung des Wechselrichters 16 in Rotation für ein Antreiben des Fahrzeuges 100 bringbar ist. Ferner umfasst das Fahrzeug 100 das Schaltgetriebe 80, um eine Rotordrehzahl des Rotors der elektrischen Rotationsmaschine 20 auf eine Antriebsdrehzahl zu übersetzen, wobei das Schaltgetriebe 80 wirkungstechnisch zwischen dem Rotor und einer Antriebseinheit 90 zum Antreiben des Fahrzeuges 100 für ein Fortbewegen angeordnet ist. Das Verfahren umfasst als einen Schritt ein Betreiben 210 des Brennstoffzellensystems 10 mit dem Brennstoffzellenstapel 12 zum Erzeugen elektrischer Energie für das Antreiben des Fahrzeuges 100. Das Verfahren umfasst ferner als einen Schritt ein Erkennen 220 eines Schaltbefehls für ein Schalten des Schaltgetriebes 80 von einem ersten Schaltzustand mit einem ersten Übersetzungsverhältnis in einen zweiten Schaltzustand mit einem von dem ersten Übersetzungsverhältnis unterschiedlichen zweiten Übersetzungsverhältnis mittels einer Erkennungsvorrichtung 110 (siehe bspw. 3). Ferner umfasst das Verfahren als einen Schritt ein Kontrollieren 240, insbesondere Ansteuern, des Wechselrichters 16 mittels einer ersten Kontrollvorrichtung 120 (siehe bspw. 3) derart, dass eine Leistungsabgabe des Wechselrichters 16 für das Schalten des Schaltgetriebes 80 zumindest zeitweise verringert wird, um das Schaltgetriebe 80 beim Schalten zu unterstützen. Ferner umfasst das Verfahren als einen Schritt ein Kontrollieren 260, insbesondere Ansteuern, des Gleichspannungswandlers 14 mittels einer zweiten Kontrollvorrichtung 130 (siehe bspw. 3) derart, dass eine Leistungsabgabe des Gleichspannungswandlers 14 für das Schalten des Schaltgetriebes 80 zumindest zeitweise verringert wird. Ferner umfasst das Verfahren als einen Schritt ein Schalten 280 des Schaltgetriebes 80 von dem ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand, während eine Leistungsabgabe des Wechselrichters 16 und eine Leistungsabgabe des Gleichspannungswandlers 14 reduziert ist und das Brennstoffzellensystem 10 mit dem Brennstoffzellenstapel 12 weiterbetrieben wird, insbesondere mit dem letzten gültigen Betriebspunkt weiterbetrieben wird.
  • 2 offenbart ein Verfahren zum Schalten eines Schaltgetriebes 80 eines Fahrzeuges 100 wie es bereits zu 1 beschrieben ist. Es kann von Vorteil sein, wenn bei dem in 2 dargestellten Verfahren eine Medienversorgung des Brennstoffzellenstapels 12 des Brennstoffzellensystems 10 für das Erzeugen der elektrischen Energie während der zumindest zeitweisen Verringerung der Leistungsabgabe des Wechselrichters 16 und während der zumindest zeitweisen Verringerung der Leistungsabgabe des Gleichspannungswandlers 14 für das Schalten 280 des Schaltgetriebes 80 den letzten gültigen Betriebspunkt beibehält.
  • Es kann ferner von Vorteil sein, wenn bei dem in 2 dargestellten Verfahren das Kontrollieren 260, insbesondere Ansteuern, zumindest des Gleichspannungswandlers 14 derart erfolgt, dass eine Leistungsabgabe des Gleichspannungswandlers 14 für das Schalten 280 des Schaltgetriebes 80 zumindest zeitweise unterbrochen wird 261.
  • Es kann ferner von Vorteil sein, wenn bei dem in 2 dargestellten Verfahren das Kontrollieren 260, insbesondere Ansteuern, zumindest des Gleichspannungswandlers 14 oder des Gleichspannungswandlers 14 und weiterer Komponenten des Fahrzeuges 100 derart erfolgt, dass eine schädigende Leerlaufspannung für den Brennstoffzellenstapel 12 vermieden wird 262. Hierfür können in dem Fahrzeug 100 Schaltprotokolle mit Ansteuerungszeitpunkten und/oder Ansteuerungsdauern für den Gleichspannungswandler 14 und/oder dem Wechselrichter 16, usw. hinterlegt sein.
  • Es kann ferner von Vorteil sein, wenn bei dem in 2 dargestellten Verfahren das Fahrzeug 100 eine Fahrzeugbatterie 70 (siehe bspw. 3) für ein Bereitstellen von elektrischer Energie für das Antreiben des Fahrzeuges 100 zum Fortbewegen des Fahrzeuges 100 aufweist, wobei der Gleichspannungswandler 14 ferner mit einer Ausgangsseite zum Bereitstellen der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 14 mit der Fahrzeugbatterie 70 elektrotechnisch verbunden ist.
  • Es kann ferner von Vorteil sein, wenn bei dem in 2 dargestellten Verfahren für das Schalten 280 des Schaltgetriebes 80 zumindest ein zusätzlicher elektrischer Verbraucher, bspw. ein elektrischer Luftverdichter 61 und/oder ein Superkondensator 62, des Fahrzeuges 100 aktiviert wird 271 (siehe bspw. 3), um eine Leistungsabgabe an den Gleichspannungswandler 14 und/oder an den Wechselrichter 16 für das Schalten 280 des Schaltgetriebes 80 zumindest zeitweise zu verringern.
  • Es kann ferner von Vorteil sein, wenn bei dem in 2 dargestellten Verfahren für das Schalten 280 des Schaltgetriebes 80 ein Wirkungsgrad eines elektrischen Verbrauchers, bspw. eines Luftverdichter-Inverters für einen elektrischen Luftverdichter 61, des Fahrzeuges 100 verschlechtert wird 272 (siehe bspw. 3), um eine Leistungsabgabe an den Gleichspannungswandler 14 und/oder an den Wechselrichter 16 für das Schalten 280 des Schaltgetriebes 80 zumindest zeitweise zu verringern.
  • Es kann ferner von Vorteil sein, wenn bei dem in 2 dargestellten Verfahren für das Schalten 280 des Schaltgetriebes 80 eine Leistungsaufnahme eines elektrischen Luftverdichters 61 (siehe bspw. 3) zum Verdichten von Luft für den Brennstoffzellenstapel 12 erhöht wird 273, um eine Leistungsabgabe an den Gleichspannungswandler 14 und/oder an den Wechselrichter 16 für das Schalten 280 des Schaltgetriebes 80 zumindest zeitweise zu verringern. Es kann ferner von Vorteil sein, wenn bei dem in 2 dargestellten Verfahren dabei ein Betriebspunkt des Brennstoffzellenstapels 12 für die Erhöhung der Leistungsaufnahme des elektrischen Luftverdichters 61 gleichgehalten wird 274.
  • 3 offenbart ein Fahrzeug 100 wie es zu 1 und/oder 2 beschrieben ist. Das Fahrzeug 100 ist dazu ausgebildet, ein erfindungsgemäßes Verfahren wie es zu 1 und/oder 2 beschrieben ist durchzuführen.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Schalten eines Schaltgetriebes (80) eines Fahrzeuges (100), wobei das Fahrzeug (100) aufweist: - ein Brennstoffzellensystem (10) mit einem Brennstoffzellenstapel (12) zum Erzeugen elektrischer Energie für ein Antreiben des Fahrzeuges (100), - einen Gleichspannungswandler (14) zum Umwandeln einer vom Brennstoffzellenstapel (12) erzeugten Eingangsspannung auf eine Ausgangspannung, - einen Wechselrichter (16) zum Umwandeln der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers (14) in eine Wechselspannung, - eine elektrische Rotationsmaschine (20), wobei ein Rotor der elektrischen Rotationsmaschine (20) durch die Wechselspannung des Wechselrichters (16) in Rotation für ein Antreiben des Fahrzeuges (100) bringbar ist, - das Schaltgetriebe (80), um eine Rotordrehzahl des Rotors der elektrischen Rotationsmaschine (20) auf eine Antriebsdrehzahl zu übersetzen, wobei das Schaltgetriebe (80) wirkungstechnisch zwischen dem Rotor und einer Antriebseinheit (90) zum Antreiben des Fahrzeuges (100) für ein Fortbewegen angeordnet ist, und wobei das Verfahren aufweist: - Betreiben (210) des Brennstoffzellensystems (10) mit dem Brennstoffzellenstapel (12) zum Erzeugen elektrischer Energie für das Antreiben des Fahrzeuges (100), - Erkennen (220) eines Schaltbefehls für ein Schalten des Schaltgetriebes (80) von einem ersten Schaltzustand mit einem ersten Übersetzungsverhältnis in einen zweiten Schaltzustand mit einem von dem ersten Übersetzungsverhältnis unterschiedlichen zweiten Übersetzungsverhältnis mittels einer Erkennungsvorrichtung (110), - Kontrollieren (240), insbesondere Ansteuern, des Wechselrichters (16) mittels einer ersten Kontrollvorrichtung (120) derart, dass eine Leistungsabgabe des Wechselrichters (16) für das Schalten des Schaltgetriebes (80) zumindest zeitweise verringert wird, um das Schaltgetriebe (80) beim Schalten zu unterstützen, - Kontrollieren (260), insbesondere Ansteuern, des Gleichspannungswandlers (14) mittels einer zweiten Kontrollvorrichtung (130) derart, dass eine Leistungsabgabe des Gleichspannungswandlers (14) für das Schalten des Schaltgetriebes (80) zumindest zeitweise verringert wird, - Schalten (280) des Schaltgetriebes (80) von dem ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand, während eine Leistungsabgabe des Wechselrichters (16) und eine Leistungsabgabe des Gleichspannungswandlers (14) reduziert ist und das Brennstoffzellensystem (10) mit dem Brennstoffzellenstapel (12) weiterbetrieben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Medienversorgung des Brennstoffzellenstapels (12) des Brennstoffzellensystems (10) für das Erzeugen der elektrischen Energie während der zumindest zeitweisen Verringerung der Leistungsabgabe des Wechselrichters (16) und während der zumindest zeitweisen Verringerung der Leistungsabgabe des Gleichspannungswandlers (14) für das Schalten (280) des Schaltgetriebes (80) den letzten gültigen Betriebspunkt beibehält.
  3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollieren (260), insbesondere Ansteuern, zumindest des Gleichspannungswandlers (14) derart erfolgt, dass eine Leistungsabgabe des Gleichspannungswandlers (14) für das Schalten (280) des Schaltgetriebes (80) zumindest zeitweise unterbrochen wird (261).
  4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollieren (260), insbesondere Ansteuern, zumindest des Gleichspannungswandlers (14) oder des Gleichspannungswandlers (14) und weiterer Komponenten des Fahrzeuges (100) derart erfolgt, dass eine schädigende Leerlaufspannung für den Brennstoffzellenstapel (12) vermieden wird (262).
  5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (100) eine Fahrzeugbatterie (70) für ein Bereitstellen von elektrischer Energie für das Antreiben des Fahrzeuges (100) zum Fortbewegen des Fahrzeuges (100) aufweist, wobei der Gleichspannungswandler (14) ferner mit einer Ausgangsseite zum Bereitstellen der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers (14) mit der Fahrzeugbatterie (70) elektrotechnisch verbunden ist.
  6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Schalten (280) des Schaltgetriebes (80) ein zusätzlicher elektrischer Verbraucher (61, 62) des Fahrzeuges (100) aktiviert wird (271), um eine Leistungsabgabe an den Gleichspannungswandler (14) und/oder an den Wechselrichter (16) für das Schalten (280) des Schaltgetriebes (80) zumindest zeitweise zu verringern.
  7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Schalten (280) des Schaltgetriebes (80) ein Wirkungsgrad eines elektrischen Verbrauchers (61) des Fahrzeuges (100) verschlechtert wird (272), um eine Leistungsabgabe an den Gleichspannungswandler (14) und/oder an den Wechselrichter (16) für das Schalten (280) des Schaltgetriebes (80) zumindest zeitweise zu verringern.
  8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Schalten (280) des Schaltgetriebes (80) eine Leistungsaufnahme eines elektrischen Luftverdichters (61) zum Verdichten von Luft für den Brennstoffzellenstapel (12) erhöht wird (273), um eine Leistungsabgabe an den Gleichspannungswandler (14) und/oder an den Wechselrichter (16) für das Schalten (280) des Schaltgetriebes (80) zumindest zeitweise zu verringern.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betriebspunkt des Brennstoffzellenstapels (12) für die Erhöhung der Leistungsaufnahme des elektrischen Luftverdichters (61) gleichgehalten wird (274).
  10. Fahrzeug (100), wobei das Fahrzeug (100) dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche durchzuführen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102016207183A1 (de) 2016-04-27 2017-11-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Steuervorrichtung zum Schalten eines Getriebes in einem Kraftfahrzeug
DE102016208082A1 (de) 2016-05-11 2017-11-16 Volkswagen Ag Brennstoffzellenfahrzeug mit einer Mehrzahl wählbarer Betriebsmodi
EP3361539B1 (de) 2015-10-05 2020-09-23 Nissan Motor Co., Ltd. Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines brennstoffzellenfahrzeugs

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