DE112018002683T5

DE112018002683T5 - Brennstoffzellenfahrzeug mit leistungsmodulen

Info

Publication number: DE112018002683T5
Application number: DE112018002683.3T
Authority: DE
Inventors: Sheldon Z. Brown; Giorgio L. Zoia; Takehito Yokoo
Original assignee: Toyota Motor Engineering and Manufacturing North America Inc; Toyota Engineering and Manufacturing North America Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-05-24
Filing date: 2018-05-23
Publication date: 2020-03-12
Anticipated expiration: 2038-05-24
Also published as: US20180339604A1; CN110809529A; WO2018217836A1; CN110809529B; DE112018002683B4; JP2020522419A; JP6874162B2; US10518652B2

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs (100) umfasst, unter Verwendung eines Master-Leistungssteuerungsmoduls (128P) und in Reaktion auf einen globalen Antriebsbedarf für das Fahrzeug (100), Ansteuern eines Master-zugeordneten Motors (206), mit dem ein Radkraftübertragungssystem mechanisch verbunden ist, um einen Anteil des Antriebsbedarfs zu decken. Das Verfahren umfasst darüber hinaus, unter Verwendung eines Slave-Leistungssteuerungsmoduls (128P) und in Reaktion auf den Antriebsbedarf, Ansteuern eines Slave-zugeordneten Motors (206), mit dem das Kraftübertragungssystem mechanisch verbunden ist, um einen verbleibenden Anteil des Antriebsbedarfs zu decken.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die hier offenbarten Ausführungsformen beziehen sich auf Fahrzeuge und insbesondere auf Fahrzeuge, die elektrifizierte Antriebsstränge aufweisen.
STAND DER TECHNIK
Viele Fahrzeuge sind elektrifizierte Fahrzeuge oder, mit anderen Worten, Fahrzeuge, die einen elektrifizierten Antriebsstrang aufweisen. Das typische elektrifizierte Fahrzeug weist ein mehr oder weniger traditionelles Kraftübertragungssystem auf. Das elektrifizierte Fahrzeug umfasst als Teil des Kraftübertragungssystems insbesondere ein oder mehrere Räder sowie ein Getriebe, ein Differential, eine Antriebswelle und so weiter, mit denen die Räder mechanisch verbunden sind. An Stelle eines Verbrennungsmotors weist das elektrifizierte Fahrzeug jedoch einen oder mehrere Elektromotoren auf. Das Kraftübertragungssystem (englisch: drivetrain) ist als Teil des Antriebsstrangs (englisch: powertrain) mit den Elektromotoren mechanisch verbunden. Die Elektromotoren sind im Zusammenwirken mit dem Kraftübertragungssystem betreibbar, um die Räder unter Verwendung von elektrischer Energie anzutreiben. Viele elektrifizierte Fahrzeuge sind außerdem Brennstoffzellenfahrzeuge (FCV) oder, mit anderen Worten, elektrifizierte Fahrzeuge, die einen oder mehrere Brennstoffzellenstapel aufweisen. In Brennstoffzellenfahrzeugen sind die Brennstoffzellenstapel betreibbar, um die von den Elektromotoren zum Antreiben der Räder verwendete elektrische Energie zu erzeugen.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Hier werden Ausführungsformen von Fahrzeugen offenbart, die mehrere Leistungsmodule aufweisen. Die zu den Leistungsmodulen gehörenden Fahrzeugelemente sowie bestimmte Zusatzelemente werden im Rahmen eines Master/Slave-Steuerungsverhältnisses angesteuert. In einem Aspekt umfasst das Fahrzeug mindestens einen Prozessor und einen mit dem mindestens einen Prozessor kommunikativ gekoppelten Speicher. Der Speicher speichert ein Master-Leistungssteuerungsmodul und ein Slave-Leistungssteuerungsmodul. Das Master-Leistungssteuerungsmodul umfasst Anweisungen, die, wenn von dem mindestens einen Prozessor ausgeführt, den mindestens einen Prozessor veranlassen, in Reaktion auf einen globalen Antriebsbedarf für das Fahrzeug einen Master-zugeordneten Motor, mit dem ein Radkraftübertragungssystem mechanisch verbunden ist, anzusteuern, um einen Anteil des Antriebsbedarfs zu decken. Das Slave-Leistungssteuerungsmodul umfasst Anweisungen, die, wenn von dem mindestens einen Prozessor ausgeführt, den mindestens einen Prozessor veranlassen, in Reaktion auf den Antriebsbedarf einen Slave-zugeordneten Motor, mit dem das Kraftübertragungssystem mechanisch verbunden ist, anzusteuern, um einen verbleibenden Anteil des Antriebsbedarfs zu decken.
In einem anderen Aspekt umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, unter Verwendung eines Master-Leistungssteuerungsmoduls und in Reaktion auf einen globalen Antriebsbedarf für das Fahrzeug, das Ansteuern eines Master-zugeordneten Motors, mit dem ein Radkraftübertragungssystem mechanisch verbunden ist, um einen Anteil des Antriebsbedarfs zu decken. Das Verfahren umfasst darüber hinaus, unter Verwendung eines Slave-Leistungssteuerungsmoduls und in Reaktion auf den Antriebsbedarf, das Ansteuern eines Slave-zugeordneten Motors, mit dem das Kraftübertragungssystem mechanisch verbunden ist, um einen verbleibenden Anteil des Antriebsbedarfs zu decken.
In einem weiteren Aspekt umfasst ein Fahrzeug mindestens einen Prozessor und einen mit dem mindestens einen Prozessor kommunikativ gekoppelten Speicher. Der Speicher speichert ein Master-Leistungssteuerungsmodul und ein Slave-Leistungssteuerungsmodul. Das Master-Leistungssteuerungsmodul umfasst Anweisungen, die, wenn von dem mindestens einen Prozessor ausgeführt, den mindestens einen Prozessor veranlassen, basierend auf tatsächlichen Informationen über das Fahrzeug eine Überwachung auf globale Fahrzeugbedarfe für das Fahrzeug durchzuführen und dadurch einen globalen Zusatzbedarf für das Fahrzeug zu identifizieren und, in Reaktion auf die Identifizierung des Zusatzbedarfs, zusätzliche Aufgaben auszuführen. Die zusätzlichen Aufgaben umfassen das Identifizieren eines Master-zugeordneten Zusatzbedarfs und eines Slave-zugeordneten Zusatzbedarfs und das Ansteuern eines Master-zugeordneten Zusatzelements, um den Master-zugeordneten Zusatzbedarf zu decken. Die zusätzlichen Aufgaben umfassen auch das Erzeugen von simulierten Informationen über das Fahrzeug für das Slave-Leistungssteuerungsmodul. Die simulierten Informationen über das Fahrzeug zeigen den Slave-zugeordneten Zusatzbedarf, aber nicht den Master-zugeordneten Zusatzbedarf an. Das Slave-Leistungssteuerungsmodul umfasst Anweisungen, die, wenn von dem mindestens einen Prozessor ausgeführt, den mindestens einen Prozessor veranlassen, basierend auf den simulierten Informationen über das Fahrzeug eine unabhängige Überwachung auf globale Fahrzeugbedarfe für das Fahrzeug durchzuführen und dadurch nur den Slave-zugeordneten Zusatzbedarf zu identifizieren und, in Reaktion auf die Identifizierung des Slave-zugeordneten Zusatzbedarfs, zusätzliche Aufgaben auszuführen. Die zusätzlichen Aufgaben umfassen das Ansteuern eines Slave-zugeordneten Zusatzelements, um den Slave-zugeordneten Zusatzbedarf zu decken.
Diese und andere Aspekte werden nachstehend näher beschrieben.
Figurenliste
Die verschiedenen Merkmale, Vorteile und andere Verwendungen der vorliegenden Ausführungsformen werden durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und Zeichnung näher verdeutlicht, wobei gilt:

1 ist eine Darstellung eines Brennstoffzellenfahrzeugs (FCV) über eine perspektivische Ansicht und Blockschaubilder und zeigt Fahrzeugsysteme, die ein Energie-Supersystem, ein Antriebs-Supersystem und Zusatzsysteme umfassen, ein Sensorsystem, Steuerungsmodule, die ein globales Steuerungsmodul und Leistungssteuerungsmodule umfassen, und mehrere Leistungsmodule, die ein Energiesystem und ein Antriebssystem je Leistungsmodul, ein Brennstoffzellensystem, ein Batteriesystem und ein Brennstofftanksystem je Energiesystem und ein Motorsystem je Antriebssystem umfassen;
2A ist eine Teildarstellung des Brennstoffzellenfahrzeugs unter Verwendung von Blockschaubildern und zeigt weiter die Leistungsmodule, die einen Brennstoffzellenstapel je Brennstoffzellensystem, mehrere Batterien je Batteriesystem und einen Motor je Motorsystem sowie eine Zuordnung von Zusatzelementen der Zusatzsysteme zu den Leistungsmodulen umfassen;
2B ist eine Darstellung des Brennstoffzellenfahrzeugs unter Verwendung einer perspektivischen Explosionsansicht und zeigt weiter die Fahrzeugsysteme und Elemente der Fahrzeugsysteme;
3A ist eine Teildarstellung des Brennstoffzellenfahrzeugs unter Verwendung von Blockschaubildern und zeigt weiter die Leistungsmodule, die mehrere Brennstofftanks und ein Rohrleitungssystem für die Brennstofftanks je Brennstofftanksystem umfassen;
3B ist eine Teildarstellung des Brennstoffzellenfahrzeugs unter Verwendung eines Teilabschnitts der perspektivischen Explosionsansicht von 2B und zeigt weiter die Brennstofftanksysteme;
4 ist eine Teildarstellung des Brennstoffzellenfahrzeugs unter Verwendung eines Teilabschnitts der perspektivischen Explosionsansicht von 2B und zeigt eine Motoranordnung, zu der die Motoren gehören;
5 ist eine Teildarstellung des Brennstoffzellenfahrzeugs unter Verwendung eines Teilabschnitts der perspektivischen Explosionsansicht von 2B und zeigt weiter einige Batterien und die an einem Tragegerüst montierten Brennstofftanks;
6 ist eine Teildarstellung des Brennstoffzellenfahrzeugs unter Verwendung eines Teilabschnitts der perspektivischen Explosionsansicht von 2B und zeigt weiter die Brennstoffzellenstapel und einige andere an einem anderen Tragegerüst montierte Fahrzeugelemente;
7 ist ein Flussdiagramm und zeigt die Verfahrensschritte eines Prozesses, durch den die Steuerungsmodule den Betrieb des Brennstoffzellenfahrzeugs organisieren; und
8 ist ein Flussdiagramm und zeigt die Verfahrensschritte eines Prozesses, durch den die Steuerungsmodule den Betrieb des Brennstoffzellenfahrzeugs im Rahmen eines Master/Slave-Steuerungsverhältnisses organisieren, in dem die Leistungssteuerungsmodule ein Master-Leistungssteuerungsmodul und ein Slave-Leistungssteuerungsmodul umfassen, die den jeweiligen Leistungsmodulen zugeordnet sind.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung lehrt ein Fahrzeug, das mehrere Leistungsmodule aufweist. Die zu den Leistungsmodulen gehörenden Fahrzeugelemente sowie bestimmte Zusatzelemente werden im Rahmen eines Master/Slave-Steuerungsverhältnisses angesteuert.
Sattelschlepper-Brennstoffzellenfahrzeug
Als repräsentatives elektrifiziertes Fahrzeug ist in 1 ein Brennstoffzellenfahrzeug (FCV) 100 dargestellt. Obwohl das FCV 100 ein Brennstoffzellenfahrzeug ist, versteht es sich, dass diese Offenbarung grundsätzlich auf andere elektrifizierte Fahrzeuge weitgehend anwendbar ist. In dieser Beschreibung bezieht sich der Gebrauch von „vorne“, „vorderer“, „vorwärts“ und dergleichen sowie der Gebrauch von „hinten“, „hinterer“, „rückwärts“ und dergleichen auf die Längsrichtungen des FCV 100. „Vorn“, „vorderer“, „vorwärts“ und dergleichen beziehen sich auf die Frontseite (Bug) des FCV 100, während sich „hinten“, „hinterer“, „rückwärts“ und dergleichen auf die Hinterseite (Heck) des FCV 100 beziehen. Der Gebrauch von „Seite“, „seitwärts“, „quer“ und dergleichen bezieht sich auf die Seitenrichtungen des FCV 100, wobei sich „Fahrerseite“ und dergleichen auf die linke Seite des FCV 100 bezieht und „Beifahrerseite“ und dergleichen auf die rechte Seite des FCV 100 bezieht.
Das FCV 100 ist ein Sattelschlepper oder, mit anderen Worten, eine Zugmaschine, die zusammen mit einem angehängten Sattelanhänger 102 einen Sattelzug bildet. Das FCV 100 weist eine Außenseite und eine Anzahl von Innenräumen auf. Die Innenräume umfassen einen Fahrgastraum 104 und einen oder mehrere Motorräume 106. Das FCV 100 kann, unter anderem, Sitze und eine Armaturenanordnung, die im Fahrgastraum 104 angeordnet sind, aufweisen.
Das FCV 100 weist eine Karosserie 108 auf, die seine Außenseite ausbildet und seine Innenräume abgrenzt. Die Karosserie 108 weist vertikale Seiten, einen Boden, ein vorderes Ende, ein hinteres Ende, ein Dach und dergleichen auf. Im Sattelzug, dem das FCV 100 angehört, weist der Sattelanhänger 102 gleichermaßen eine Außenseite und, als Innenraum, einen Frachtraum zur Frachtbeförderung auf. Neben der Karosserie 108 weist das FCV 100 ein Fahrgestell 110 auf. Das Fahrgestell 110 dient als Unterbau für das FCV 100. Das Fahrgestell 110 bildet wie die Karosserie 108 die Außenseite des FCV 100. Das FCV 100 umfasst als Teil des Fahrgestells 110 eine Zugeinrichtung 112 zum Anhängen des Sattelanhängers 102 an das FCV 100. Mit dem an das FCV 100 angehängten Sattelanhänger 102 ist das FCV 100 betreibbar, um den Sattelanhänger 102 und eine an Bord befindliche Fracht zu ziehen.
Das FCV 100 weist ein Kraftübertragungssystem auf. Das Kraftübertragungssystem ist Teil des Fahrgestells 110, an diesem montiert oder anderweitig durch dieses gelagert. Das Kraftübertragungssystem kann ganz oder teilweise in einer Kombination aus Fahrgastraum 104, Motorräumen 106 oder anderswo im FCV 100 aufgenommen sein.
Das FCV 100 weist Räder 114 als Teil des Kraftübertragungssystems auf. Die Räder 114 stützen den Rest des FCV 100 auf dem Untergrund bzw. Boden ab. Das FCV 100 weist zehn Räder 114 auf, von denen zwei Vorderräder 114F und acht Hinterräder 114R sind. Die Hinterräder 114R sind in vier Doppelradsätzen angeordnet. Die Darstellung zeigt die zu zwei fahrerseitigen Doppelradsätzen gehörenden Hinterräder 114R, während die beifahrerseitigen anderen zwei Doppelradsätze, welche die restlichen Hinterräder 114R umfassen, spiegelbildlich angeordnet sind. Eines, einige oder sämtliche der Räder 114 werden angetrieben, um das FCV 100 auf dem Untergrund anzutreiben. In einer Hinterradantriebsanordnung werden eines, einige oder sämtliche der Hinterräder 114R angetrieben, um das FCV 100 am Boden anzutreiben. Zu diesem Zweck umfasst das FCV 100 zusätzlich zu den Rädern 114, auch als Teil des Kraftübertragungssystems, eine vorletzte Kombination eines Getriebes, eines Differentials, einer Antriebswelle und so weiter, mit der die Räder 114 mechanisch verbunden sind.
Das FCV 100 arbeitet als eine Zusammenstellung von miteinander verbundenen Einheiten, die das FCV 100 ausstatten, um Echtzeitbedarfe des Fahrzeugs zu decken. Ganz allgemein entspricht ein Fahrzeugbedarf einer Fahrzeugfunktion, deren Ausführung den Fahrzeugbedarf deckt. Dementsprechend ist das FCV 100 im Betrieb so ausgestattet, dass es einen oder mehrere Fahrzeugbedarfe deckt, indem es eine oder mehrere entsprechende Fahrzeugfunktionen ausführt. Bezogen auf die Ausführung von Fahrzeugfunktionen unterliegt das FCV 100 einer Kombination aus manuellem Betrieb und autonomen Betrieb. Im Falle des manuellen Betriebs kann das FCV 100 ausschließlich handbetrieben sein. Im Falle des autonomen Betriebs kann das FCV 100 halbautonom, hochautonom oder vollautonom sein.
Zum Zwecke der Deckung von Fahrzeugbedarfen weist das FCV 100 ein oder mehrere Fahrzeugsysteme 120 auf. Die Fahrzeugsysteme 120 sind, entweder allein oder im Zusammenwirken mit dem Kraftübertragungssystem, betreibbar, um Fahrzeugfunktionen seitens des FCV 100 auszuführen und dadurch entsprechende Fahrzeugbedarfe seitens des FCV 100 zu decken. Eine Kombination der Fahrzeugsysteme 120 kann betreibbar sein, um eine Fahrzeugfunktion auszuführen. Dementsprechend dienen, aus der Perspektive einer Fahrzeugfunktion sowie eines entsprechenden Fahrzeugbedarfs, eines, einige oder sämtliche der Fahrzeugsysteme 120 als assoziierte Fahrzeugsysteme 120. Darüber hinaus kann jedes Fahrzeugsystem 120 so betreibbar sein, dass es eine Kombination von Fahrzeugfunktion ausführt und dadurch eine Kombination entsprechender Fahrzeugbedarfe ganz oder teilweise deckt. Dementsprechend dient jedes Fahrzeugsystem 120 aus seiner Eigenperspektive als ein assoziiertes Fahrzeugsystem 120 für eines oder mehrere Fahrzeugfunktionen sowie eine oder mehrere entsprechende Fahrzeugbedarfe.
Zusätzlich zu den Fahrzeugsystemen 120 umfasst das FCV 100 ein Sensorsystem 122 sowie einen oder mehrere Prozessoren 124, einen Speicher 126 und ein oder mehrere Steuerungsmodule 128, mit denen die Fahrzeugsysteme 120 und das Sensorsystem 122 kommunikativ verbunden sind. Das Sensorsystem 122 ist so betreibbar, dass es Informationen über das FCV 100 erfasst. Die Prozessoren 124, der Speicher 126 und die Steuerungsmodule 128 dienen zusammen als eine oder mehrere Rechenvorrichtungen, deren Steuerungsmodule 128 einsetzbar sind, um den Betrieb des FCV 100 zu organisieren.
Insbesondere steuern die Steuerungsmodule 128 die Fahrzeugsysteme 120 anhand von Informationen über das FCV 100 an. Als Voraussetzung für die Ansteuerung der Fahrzeugsysteme 120 sammeln die Steuerungsmodule 128 dementsprechend Informationen über das FCV 100, die eine Kombination der vom Sensorsystem 122 erfassten Informationen über das FCV 100 und der zwischen den Steuerungsmodulen 128 übermittelten Informationen über das FCV 100 umfassen. Die Steuerungsmodule 128 werten dann die Informationen über das FCV 100 aus und steuern die Fahrzeugsysteme 120 auf Grundlage ihrer Auswertung an. Als Teil ihrer Auswertung der Informationen über das FCV 100 steuern die Steuerungsmodule 128 einen oder mehrere Fahrzeugbedarfe. Wenn ein Fahrzeugbedarf identifiziert wird, betreiben die Steuerungsmodule 128 im Rahmen ihrer Ansteuerung der Fahrzeugsysteme 120 dementsprechend ein oder mehrere assoziierte Fahrzeugsysteme 120 zur Deckung des Fahrzeugbedarfs.
Fahrzeugsysteme
Die Fahrzeugsysteme 120 sind Teil des Fahrgestells 110, an diesem montiert oder anderweitig durch dieses gelagert. Die Fahrzeugsysteme 120 können ganz oder teilweise in einer Kombination aus Fahrgastraum 104, Motorräumen 106 oder anderswo im FCV 100 aufgenommen sein. Jedes Fahrzeugsystem 120 umfasst ein oder mehrere Fahrzeugelemente. Jedes Fahrzeugelement ist seitens des Fahrzeugsystems 120, zu dem es gehört, so betreibbar, dass es eine Kombinationen von Fahrzeugfunktionen, mit denen das Fahrzeugsystem 120 assoziiert ist, ganz oder teilweise ausführt. Es versteht sich, dass die Fahrzeugelemente sowie die Fahrzeugsysteme 120, zu denen sie gehören, gegeneinander getrennt sein können, aber nicht sein müssen.
Die Fahrzeugsysteme 120 umfassen ein Energie-Supersystem 130 und ein Antriebs-Supersystem 132. Das Energie-Supersystem 130 und das Antriebs-Supersystem 132 sind miteinander elektrisch verbunden. Darüber hinaus ist das Kraftübertragungssystem mit dem Antriebs-Supersystem 132 mechanisch verbunden. Das Antriebs-Supersystem 132 und das Kraftübertragungssystem dienen zusammen als elektrifizierter Antriebsstrang für das FCV 100. Das Energie-Supersystem 130 ist betreibbar, um eine oder mehrere Energiefunktionen auszuführen, darunter die Erzeugung von elektrischer Energie, aber ohne darauf beschränkt zu sein. Das Antriebs-Supersystem 132 ist betreibbar, um unter Verwendung von elektrischer Energie aus dem Energie-Supersystem 130 eine oder mehrere Antriebsfunktionen auszuführen, darunter das Antreiben der Räder 114, aber ohne darauf beschränkt zu sein.
Insbesondere ist das Energie-Supersystem 130 betreibbar, um elektrische Energie zu erzeugen, elektrische Energie zu speichern, elektrische Energie aufzubereiten und anderweitig zu verarbeiten sowie Brennstoff zu speichern und anderweitig zu verarbeiten. Im Zusammenwirken mit dem Kraftübertragungssystem ist das Antriebs-Supersystem 132 betreibbar, um unter Verwendung von elektrischer Energie aus dem Energie-Supersystem 130 die Räder 114 anzutreiben. Mit den angetriebenen Rädern 114 ist das Antriebssystem 132 einsetzbar, um das FCV 100 zu beschleunigen, die Geschwindigkeit des FCV 100 (zum Beispiel auf ebenem oder ansteigendem Gelände) aufrechtzuerhalten und das FCV 100 anderweitig entlang des Untergrunds anzutreiben. Das Antriebs-Supersystem 132 ist auch betreibbar, um über eines, einige oder sämtliche der Räder 114 elektrische Energie zu erzeugen und die Räder 114 demzufolge zu verzögern. Mit verzögerten Rädern 114 ist das Antriebs-Supersystem 132 einsetzbar, um das FCV 100 zu verlangsamen, die Geschwindigkeit des FCV 100 (zum Beispiel auf abschüssigem Gelände) aufrechtzuerhalten und das FCV 100 anderweitig entlang des Untergrunds anzutreiben. Das Energie-Supersystem 130 seinerseits ist betreibbar, um elektrische Energie von dem Antriebs-Supersystem 132 zu speichern. Als kombiniertes Ergebnis aus der Erzeugung von elektrischer Energie und dadurch Verzögerung der Räder 114 und der Speicherung von elektrischer Energie, sind das Antriebs-Supersystem 132 und das Energie-Supersystem 130 betreibbar, um das FCV 100 an den Rädern 114 regenerativ zu bremsen.
Neben dem Energie-Supersystem 130 und dem Antriebs-Supersystem 132 umfassen die Fahrzeugsysteme 120 ein oder mehrere Zusatzsysteme 134. Die Zusatzsysteme 134 umfassen ein Bremssystem 140, ein Lenksystem 142 ein Heiz-/Kühlsystem 144 und ein Hilfssystem 146. Die Zusatzsysteme 134 sind, wie das Antriebs-Supersystem 132, mit dem Energie-Supersystem 130 elektrisch verbunden. Die Zusatzsysteme 134 sind betreibbar, um unter Verwendung von elektrischer Energie aus dem Energie-Supersystem 130 eine oder mehrere Zusatzfunktionen auszuführen, darunter, ohne darauf beschränkt zu sein, die Reibungsbremsung des FCV 100, das Lenken des FCV 100, das Kühlen des FCV 100, das Heizen des FCV 100 sowie eine oder mehrere Zusatz- bzw. Hilfsfunktionen. Obwohl das Antriebs-Supersystem 132 als elektrische Hauptlast am Energie-Supersystem 130 wirkt, wirken dementsprechend auch die Zusatzsysteme 134 als elektrische Lasten am Energie-Supersystem 130.
Sensorsystem
Das FCV 100 weist einen oder mehrere Bordsensoren als Teil des Sensorsystems 122 auf. Die Sensoren überwachen das FCV 100 in Echtzeit. Die Sensoren sind seitens des Sensorsystems 122 betreibbar, um Informationen über das FCV 100 zu erfassen, die Informationen über Benutzeranforderungen und Informationen über den Betrieb des FCV 100 einschließen.
Das FCV 100 weist Bedienelemente auf. Die Bedienelemente dienen als Schnittstellen zwischen Benutzern des FCV 100 und dem eigentlichen FCV 100 und sind betreibbar, um mechanische, verbale und andere Benutzereingaben zur Anforderung von Fahrzeugfunktionen entgegenzunehmen. Im Zusammenhang mit entsprechenden Bedienelementen weist das FCV 100 unter den Sensoren einen Fahrpedalsensor, einen Bremspedalsensor, einen Lenkwinkelsensor und dergleichen sowie einen oder mehrere Schalthebelsensoren, ein oder mehrere Mikrofone, eine oder mehrere Kameras und dergleichen auf. Im Rahmen von Informationen über Benutzeranforderungen ist dementsprechend das Sensorsystem 122 betreibbar für das Erfassen von Benutzereingaben, die ein Antreiben der Räder 114 anfordern, Benutzereingaben, die ein Bremsen, Lenken und dergleichen anfordern, Benutzereingaben, die ein Heizen, Kühlen und dergleichen anfordern, sowie Benutzereingaben, die Hilfsfunktionen anfordern.
Auch als Teil der Sensoren umfasst das FCV 100 ein oder mehrere Tachometer, ein oder mehrere Gyroskope, einen oder mehrere Beschleunigungsmesser, einen oder mehrere Radsensoren, ein oder mehrere Thermometer, eine oder mehrere Trägheitsmesseinheiten (IMUs), ein oder mehrere Steuergerätenetzsensoren (CANsensoren) und dergleichen Im Rahmen der Informationen über den Betrieb des FCV 100 ist das Sensorsystem 122 dementsprechend betreibbar, um den Standort und die Bewegung des FCV 100, darunter dessen Geschwindigkeit, Beschleunigung, Ausrichtung, Drehung, Richtung und so weiter, die Bewegung der Räder 114, Temperaturen des FCV 100 und die Betriebszustände eines, einiger oder aller Fahrzeugsysteme 120 zu erfassen.
Steuerungsmodule
Wie oben angeführt, dienen die Prozessoren 124, der Speicher 126 und die Steuerungsmodule 128 zusammen als eine oder mehrere Rechenvorrichtungen, deren Steuerungsmodule 128 den Betrieb des FCV 100 organisieren. Die Steuerungsmodule 128 umfassen ein globales Steuerungsmodul 128G. Als Teil eines zentralen Steuerungssystems weist das FCV 100 dementsprechend eine globale Steuerungseinheit (GCU) auf, zu der das globale Steuerungsmodul 128G gehört. Obwohl das FCV 100, wie dargestellt, ein einziges globales Steuerungsmodul 128G aufweist, versteht es sich, dass diese Offenbarung vom Grundsatz her auf ansonsten ähnliche Fahrzeuge anwendbar ist, die mehrere globale Steuerungsmodule 128G aufweisen. Die Steuerungsmodule 128 weisen auch ein oder mehrere Leistungssteuerungsmodule 128P auf. Dementsprechend weist das FCV 100 eine oder mehrere Leistungssteuerungseinheiten (PCUs) auf, zu denen die Leistungssteuerungsmodule 128P gehören. Obwohl die Prozessoren 124 und der Speicher 126 so dargestellt sind, dass sie der globalen Leistungssteuerungseinheit (GCU) und den Leistungssteuereinheiten (PCUs) gemeinsam sind, wird davon ausgegangen, dass eine, einige oder alle von GCU und PCUs eine separate Rechenvorrichtung mit einem oder mehreren dedizierten Prozessoren 124 und einem dedizierten Speicher 126 sein könnten.
Das globale Steuerungsmodul 128G organisiert seitens der GCU den globalen Betrieb des FCV 100, darunter, ohne darauf beschränkt zu sein, den Betrieb der Fahrzeugsysteme 120. Die Leistungssteuerungsmodule 128P organisieren seitens der PCUs den Betrieb des Energie-Supersystems 130 und des Antriebs-Supersystems 132 sowie bestimmter Zusatzsysteme 146.
Die Prozessoren 124 können beliebige Komponenten sein, die eingerichtet sind, um einen der hier beschriebenen Prozesse oder eine beliebige Form von Anweisungen zum Ausführen dieser Prozesse oder Bewirken dieser Prozesse auszuführen. Die Prozessoren 124 können mit einem oder mehreren Universalprozessoren oder Spezialprozessoren realisiert werden. Beispiele geeigneter Prozessoren 124 umfassen Mikroprozessoren, Mikrocontroller, digitale Signalprozessoren oder andere Formen von Schaltungen, die Software ausführen. Andere Beispiele geeigneter Prozessoren 124 umfassen, ohne Anspruch auf Vollständigkeit, zentrale Verarbeitungseinheiten (CPUs), Arrayprozessoren, Vektorprozessoren, Digitalsignalprozessoren (DSPs), feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs), programmierbare logische Arrays (PLAs), anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs), programmierbare logische Schaltungen oder Controller. Die Prozessoren 124 können mindestens eine Hardware-Schaltung (zum Beispiel einen integrierten Schaltkreis) umfassen, der zur Ausführung von im Programmcode enthaltenen Anweisungen eingerichtet ist. In Anordnungen mit mehreren Prozessoren 124 können die Prozessoren 124 unabhängig voneinander oder kombiniert miteinander arbeiten.
Der Speicher 126 ist ein nicht-transitorisches computerlesbares Medium. Der Speicher 126 kann flüchtigen oder nichtflüchtigen Speicher oder beides umfassen. Beispiele von geeignetem Speicher 126 umfassen Direktzugriffsspeicher (RAM), Flash-Speicher, Festwertspeicher (ROM), programmierbaren Festwertspeicher (PROM), löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EPROM), elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM), Register, magnetische Plattenspeicher, optische Plattenspeicher, Festplatten oder ein anderes geeignetes Speichermedium oder eine Kombination derselben. Der Speicher 126 umfasst gespeicherte Anweisungen in Programmcode. Diese Anweisungen sind durch die Prozessoren 124 oder die Steuerungsmodule 128 ausführbar. Der Speicher 126 kann Teil der Prozessoren 124 oder der Steuerungsmodule 128 sein oder kann mit den Prozessoren 124 oder den Steuerungsmodulen 128 kommunikativ verbunden sein.
Ganz allgemein umfassen die Steuerungsmodule 128 Anweisungen, die von den Prozessoren 124 ausgeführt werden können. Die Steuerungsmodule 128 können als computerlesbarer Programmcode realisiert sein, der bei Ausführung durch die Prozessoren 124 einen oder mehrere der hier beschriebenen Prozesse ausführt. Ein solcher computerlesbarer Programmcode kann im Speicher 126 abgelegt sein. Die Steuerungsmodule 128 können Teil der Prozessoren 124 sein oder können mit den Prozessoren 124 kommunikativ verbunden sein.
Leistungsmodule
Wie oben angeführt, sind die Fahrzeugsysteme 120 betreibbar, um Fahrzeugfunktionen seitens des FCV 100 auszuführen und dadurch entsprechende Fahrzeugbedarfe seitens des FCV 100 zu decken. Insbesondere ist das Energie-Supersystem 130 betreibbar, um Energiefunktionen auszuführen und dadurch entsprechende Energiebedarfe zu decken, das Antriebs-Supersystem 132 ist betreibbar, um Antriebsfunktionen auszuführen und dadurch entsprechende Antriebsbedarfe zu decken, und die Zusatzsysteme 134 sind betreibbar, um Zusatzfunktionen auszuführen und dadurch entsprechende Zusatzbedarfe zu decken.
Aus der Perspektive des globalen Steuerungsmoduls 128G und der Leistungssteuerungsmodule 128P sowie der Organisation des Gesamtbetriebs des FCV 100 umfassen die Fahrzeugbedarfe einen oder mehrere globale Fahrzeugbedarfe oder, mit anderen Worten, Fahrzeugbedarfe, die für das FCV 100 insgesamt gelten. Einer oder mehrere der Energiebedarfe sind insbesondere globale Energiebedarfe, und einer oder mehrere der Antriebsbedarfe sind globale Antriebsbedarfe. Die globalen Energiebedarfe können eine Kombination von einem oder mehreren Bedarfen zum Erzeugen von elektrischer Energie, einem oder mehreren Bedarfen zum Speichern von elektrischer Energie und einem oder mehreren Bedarfen zum Speichern und anderweitigen Verarbeiten von Brennstoff umfassen. Die globalen Antriebsbedarfe können einen oder mehrere Bedarfe zum Antreiben der Räder 114 und einen oder mehrere Bedarfe zum Verzögern der Räder 114 umfassen. Eine Kombination der globalen Energiebedarfe und der globalen Antriebsbedarfe kann ein Teil von globalen kombinierten Energie- und Antriebsbedarfen, wie ein oder mehrere Bedarfe zum regenerativen Bremsen des FCV 100, sein. Darüber hinaus ist jeder Zusatzbedarf ein globaler Zusatzbedarf. Die globalen Zusatzbedarfe können eine Kombination aus einem oder mehreren Bedarfen zum Reibungsbremsen des FCV 100, einem oder mehreren Bedarfen zum Lenken des FCV 100, einem oder mehreren Bedarfen zum Kühlen des FCV 100, einem oder mehreren Bedarfen zum Heizen des FCV 100 und einem oder mehreren Bedarfen zum Ausführen von Hilfsfunktionen umfassen.
Das FCV 100 ist nicht nur ausgestattet, um die globalen Fahrzeugbedarfe durch Ausführung entsprechender Fahrzeugfunktionen zu decken, sondern darüber hinaus auch ausgestattet, um einen oder mehrere Fahrzeugbedarfsanforderungen sicherzustellen. Insbesondere mit Hinblick darauf, dass sie betreibbar sind, um Fahrzeugfunktionen zu auszuführen und dadurch entsprechende globale Fahrzeugbedarfe zu decken, weisen die Fahrzeugsysteme 120 die Kapazität zur Sicherstellung von Fahrzeugbedarfsanforderungen seitens des FCV 100 auf. Dementsprechend weist das Energie-Supersystem 130 die Kapazität zur Sicherstellung einiger Energiebedarfsanforderungen auf, das Antriebs-Supersystem 132 weist die Kapazität zur Sicherstellung einiger Antriebsbedarfsanforderungen auf, und die Zusatzsysteme 134 weisen die Kapazität zur Sicherstellung einiger Zusatzbedarfsanforderungen auf.
Ganz allgemein sind die Fahrzeugbedarfsanforderungen spezifisch für besondere Fahrzeuganwendungen. Das FCV 100 als Sattelschlepper-Anwendung weist beispielsweise höhere Energiebedarfsanforderungen und höhere Antriebsbedarfsanforderungen als viele andere Fahrzeuganwendungen auf. In einigen Fällen könnte das FCV 100 ein Mehrfaches der Energiebedarfsanforderungen und ein Mehrfaches der Antriebsbedarfsanforderungen anderer Fahrzeuganwendungen aufweisen.
Für die Realisierung der Kapazität zur Sicherstellung der Energiebedarfsanforderungen und der Kapazität zur Sicherstellung der Antriebsbedarfsanforderungen umfasst das FCV 100 mehrere einander entsprechende Leistungsmodule 150A-B (allgemein mit „Leistungsmodul 150“ oder „Leistungsmodule 150“ bezeichnet), deren Fahrzeugelemente leistungsmodulübergreifend elementweise verschaltet sind. Obwohl das FCV 100, wie dargestellt, zwei Leistungsmodule 150 aufweist, versteht es sich, dass diese Offenbarung vom Grundsatz her auf ansonsten ähnliche Fahrzeuge anwendbar ist, die mehr als zwei Leistungsmodule 150 aufweisen. In Bezug auf die Leistungsmodule 150 umfasst das Energie-Supersystem 130 mehrere einander entsprechende Energiesysteme 152, und das Antriebs-Supersystem 132 umfasst mehrere einander entsprechende Antriebssysteme 154. Und im FCV 100 sind das Energie-Supersystem 130 und das Antriebs-Supersystem 132 über die Leistungsmodule 150 hinweg angeordnet, wobei jedes Leistungsmodul 150 ein Energiesystem 152 und ein Antriebssystem 154 aufweist.
In jedem Leistungsmodul 150 sind das Antriebssystem 154 und das Energiesystem 152 miteinander elektrisch verbunden. Darüber hinaus ist das Kraftübertragungssystem mit jedem Antriebssystem 154 mechanisch verbunden. Jedes Energiesystem 152 ist seitens des Leistungsmoduls 150, zu dem es gehört, so betreibbar, dass es Energiefunktionen ausführt, mit denen das Energie-Supersystem 130 assoziiert ist, einschließlich der Erzeugung von elektrischer Energie, aber ohne darauf beschränkt zu sein. Gleichermaßen ist jedes Antriebssystem 154 seitens des Leistungsmoduls 150, zu dem es gehört, so betreibbar, dass es unter Verwendung von elektrischer Energie Antriebsfunktionen ausführt, mit denen das Antriebs-Supersystem 132 assoziiert ist, einschließlich des Antreibens der Räder 114, aber ohne darauf beschränkt zu sein. Jedes Antriebssystem 154 ist insbesondere betreibbar zum Ausführen von Antriebsfunktionen unter Verwendung von elektrischer Energie aus dem Energiesystem 152 des Leistungsmoduls 150, zu dem es und das Energiesystem 152 gehören.
Jedes Energiesystem 152, und das Leistungsmodul 150, zu dem es gehört, umfasst ein Brennstoffzellensystem 160, ein Batteriesystem 162 und ein Brennstofftanksystem 164. Jedes Antriebssystem 154, und das Leistungsmodul 150, zu dem es gehört, umfasst ein Motorsystem 166. In jedem Leistungsmodul 150 ist das Motorsystem 166 mit dem Brennstoffzellensystem 160 elektrisch verbunden. Darüber hinaus sind das Batteriesystem 162 und das Brennstoffzellensystem 160 miteinander elektrisch verbunden, und das Motorsystem 166 und das Batteriesystem 162 sind miteinander elektrisch verbunden. Des Weiteren ist das Brennstoffzellensystem 160 strömungstechnisch mit dem Brennstofftanksystem 164 verbunden. Das Brennstoffzellensystem 160 ist betreibbar zum Erzeugen von elektrischer Energie unter Verwendung von elektrischer Energie aus dem Batteriesystem 162 und Brennstoff aus dem Brennstofftanksystem 164. Im Zusammenwirken mit dem Kraftübertragungssystem ist das Motorsystem 166 betreibbar zum Antreiben der Räder 114 unter Verwendung von elektrischer Energie aus einer Kombination des Brennstoffzellensystems 160 und des Batteriesystems 162. Das Motorsystem 166 ist auch betreibbar, um über die Räder 114 elektrische Energie zu erzeugen und die Räder 114 infolgedessen zu verzögern. Das Batteriesystem 162 ist betreibbar zum Speichern von elektrischer Energie aus dem Brennstoffzellensystem 160. Das Batteriesystem 162 ist auch betreibbar zum Speichern von elektrischer Energie aus dem Motorsystem 166. Das Brennstofftanksystem 164 ist betreibbar zum Speichern und anderweitigen Verarbeiten von Brennstoff, einschließlich der Betankung bzw. Befüllung des Brennstoffzellensystems 160 mit Brennstoff.
Die Leistungsmodule 150 werden zum Zwecke der Realisierung der Kapazität für die Sicherstellung der Energiebedarfsanforderungen und der Kapazität für die Sicherstellung der Antriebsbedarfsanforderungen des FCV 100, zu dem sie gehören, „gestapelt“. Insbesondere weist bei einer gegebenen Energiebedarfsanforderung das Energiesystem 152 in jedem Leistungsmodul 150 die Kapazität zur Sicherstellung eines Anteils der Energiebedarfsanforderung auf. Da die Energiesysteme 152 jeweils die Kapazität zur Sicherstellung eines Anteils der Energiebedarfsanforderung aufweisen, weisen die Leistungsmodule 150, zu denen die Energiesysteme 152 gehören, die Kapazität zur mitwirkenden Sicherstellung der Energiebedarfsanforderung auf. Da die Energiesysteme 152 gleichermaßen zum Energie-Supersystem 130 gehören, weist auch das Energie-Supersystem 130 die Kapazität zur Sicherstellung der Energiebedarfsanforderung auf. Gleichweise weist bei einer gegebenen Antriebsbedarfsanforderung das Antriebssystem 154 in jedem Leistungsmodul 150 die Kapazität zur Sicherstellung eines Anteils der Antriebsbedarfsanforderung auf. Da die Antriebssysteme 154 jeweils die Kapazität zur Sicherstellung eines Anteils der Antriebsbedarfsanforderung aufweisen, weisen die Leistungsmodule 150, zu denen die Antriebssysteme 154 gehören, die Kapazität zur mitwirkenden Sicherstellung der Antriebsbedarfsanforderung auf. Da die Antriebssysteme 154 gleichermaßen zum Antriebs-Supersystem 132 gehören, weist auch das Antriebs-Supersystem 132 die Kapazität zur Sicherstellung der Antriebsbedarfsanforderung auf.
Bei einem gegebenen globalen Energiebedarf ist das Energiesystem 152 in jedem Leistungsmodul 150 betreibbar, um einen Anteil des globalen Energiebedarfs zu decken. Da die Energiesysteme 152 jeweils so betreibbar sind, dass sie einen Anteil des globalen Energiebedarfs decken, sind die Leistungsmodule 150, zu denen die Energiesysteme 152 gehören, betreibbar, um den globalen Energiebedarf mitwirkend zu decken. Da die Energiesysteme 152 gleichermaßen zum Energie-Supersystem 130 gehören, ist auch das Energie-Supersystem 130 betreibbar, um den globalen Energiebedarf zu decken. Gleichermaßen ist bei einem gegebenen globalen Antriebsbedarf das Antriebssystem 154 in jedem Leistungsmodul 150 so betreibbar, dass es einen Anteil des globalen Antriebsbedarfs deckt. Da die Antriebssysteme 154 jeweils so betreibbar sind, dass sie einen Anteil des globalen Antriebsbedarfs decken, sind die Leistungsmodule 150, zu denen die Antriebssysteme 154 gehören, betreibbar, um den globalen Antriebsbedarf mitwirkend zu decken. Da die Antriebssysteme 154 gleichermaßen zum Antriebs-Supersystem 132 gehören, ist auch das Antriebs-Supersystem 132 betreibbar, um den globalen Antriebsbedarf zu decken.
Fahrzeugbedarfsanforderungen sind zwar spezifisch für besondere Fahrzeuganwendungen, aber einige Fahrzeugbedarfsanforderungen sind weniger anwendungsabhängig als andere. Das FCV 100 hat beispielsweise auch als Sattelschlepper-Anwendung immer noch ähnliche Zusatzbedarfsanforderungen wie viele andere Fahrzeuganwendungen.
Im FCV 100 gelten die Zusatzsysteme 134 für das gesamte FCV 100 und weisen keine Entsprechungsbeziehungen mehrerer Pendants auf. In Bezug auf die Leistungsmodule 150 und das Energie-Supersystem 130 sind eines oder mehrere der Zusatzelemente, entweder einzeln oder als Teil der Zusatzsysteme 134, zu denen sie gehören, den Leistungsmodulen 150 zugeordnet. An jedem Leistungsmodul 150 ist jedes zugeordnete Zusatzelement, fallabhängig entweder einzeln oder als Teil des Zusatzsystems 134, zu dem es gehört, mit dem Energiesystem 152 elektrisch verbunden. Jedes zugeordnete Zusatzelement ist seitens des FCV 100 und des Zusatzsystems 134, zu dem es gehört, so betreibbar, dass es unter Verwendung von elektrischer Energie aus dem Energiesystem 152 Zusatzfunktionen ausführt. Obwohl das Antriebssystem 154 als elektrische Hauptlast am Energiesystem 152 wirkt, wirken dementsprechend in jedem Leistungsmodul 150 die zugeordneten Zusatzelemente ebenfalls als elektrische Lasten am Energiesystem 152. Bei einer gegebenen globalen Zusatzanforderung sind die zugeordneten Zusatzelemente jedoch so betreibbar, dass sie auf unzugeordneter Basis den globalen Zusatzbedarf mitwirkend decken.
Wie oben angeführt, organisieren die Leistungssteuerungsmodule 128P den Betrieb des Energie-Supersystems 130 und des Antriebs-Supersystems 132 sowie bestimmter Zusatzsysteme 146. Im Hinblick darauf, dass das Energie-Supersystem 130 und das Antriebs-Supersystem 132 über die Leistungsmodule 150 hinweg angeordnet sind, umfasst das FCV 100 insbesondere mehrere einander entsprechende Leistungssteuerungsmodule 128P. Und im FCV 100 ist jedem Leistungssteuerungsmodul 128P ein Leistungsmodul 150 zugeordnet. Da jedes Leistungsmodul 150 ein Energiesystem 152 und ein Antriebssystem 154 aufweist, ist jedem Leistungssteuerungsmodul 128P ein Energiesystem 152 und ein Antriebssystem 154 zugeordnet. Darüber hinaus sind jedem Leistungssteuerungsmodul 128P Zusatzelemente zugeordnet. Insbesondere sind jedem Leistungssteuerungsmodul 128P die Zusatzelemente zugeordnet, die dem Leistungsmodul 150 zugeordnet sind, das seinerseits dem Leistungssteuerungsmodul 128P zugeordnet ist. Jedes Leistungssteuerungsmodul 128P organisiert den Betrieb des zugeordneten Leistungsmoduls 150, der den Betrieb des zugeordneten Energiesystems 152 und den Betrieb des zugeordneten Antriebssystems 154 sowie den Betrieb der zugeordneten Zusatzelemente umfasst.
Bei einer Realisierung in Modulbauweise wird jedes Leistungsmodul 150 aus einer anderen Fahrzeuganwendung, wie einer Personenkraftwagen-Anwendung, bezogen, die geringere Energiebedarfsanforderungen und geringere Antriebsbedarfsanforderungen als das FCV 100 aufweist. Insbesondere ist jedes Leistungsmodul 150 eine modularisierte Version eines kompletten Energiesystems und eines kompletten Antriebssystems aus der anderen Fahrzeuganwendung. Dementsprechend wird auch jedes Leistungssteuerungsmodul 128P aus der anderen Fahrzeuganwendung bezogen. Insbesondere gehört jedes Leistungssteuerungsmodul 128P zu einer Leistungssteuerungseinheit (PCU), die zusätzlich zum eigentlichen Leistungssteuerungsmodul 128P als separate Rechenvorrichtung mit einem oder mehreren Prozessoren und einem dedizierten Speicher aus der anderen Fahrzeuganwendung bezogen wird.
Daraus folgt unter anderem, dass das FCV 100 als Sattelschlepper-Anwendung, die höhere Energiebedarfsanforderungen und höhere Antriebsbedarfsanforderungen als die andere Fahrzeuganwendung aufweist, nicht das Produkt herkömmlicher Konstruktionsgrundsätze ist. Statt einer Stapelung der Leistungsmodule 150 zur Realisierung der Kapazität zur Sicherstellung der Energiebedarfsanforderungen und der Kapazität zur Sicherstellung der Antriebsbedarfsanforderungen des FCV 100, würden herkömmliche Konstruktionsgrundsätze in Anbetracht der anderen Fahrzeuganwendung insbesondere eine Skalierung des Energiesystems und Skalierung des Antriebssystems ausgehend von der anderen Fahrzeuganwendung erfordern. Herkömmliche Konstruktionsgrundsätze würden es außerdem erfordern, dass die PCU aus der anderen Fahrzeuganwendung bezogen wird, um durch diese selbst den Betrieb des skalierten Energiesystems und des skalierten Antriebssystems sowie der Zusatzsysteme 134 auf unzugeordneter Basis zu organisieren.
Eine Kombination des Brennstoffzellensystems 160, des Batteriesystems 162 und des Brennstofftanksystems 164 eines Leistungsmoduls 150 könnte die gleiche Kapazität zur Sicherstellung von Energiebedarfsanforderungen wie die entsprechenden Pendants des übrigen Leistungsmoduls 150 aufweisen. Zusätzlich oder alternativ dazu könnte das Motorsystem 166 eines Leistungsmoduls 150 die gleiche Kapazität zur Sicherstellung von Antriebsbedarfsanforderungen wie sein entsprechendes Pendant des verbleibenden Leistungsmoduls 150 aufweisen.
Über das FCV 100 hinaus könnte für neue Fahrzeuganwendungen, über einen breiteren Fahrzeugpark hinweg, ein Mehrfaches der gleichen oder ähnlichen Leistungsmodule 150 gestapelt werden, um die Kapazität zur Sicherstellung von Energiebedarfsanforderungen und die Kapazität zur Sicherstellung von Antriebsbedarfsanforderungen der neuen Fahrzeuganwendungen zu realisieren. Ein oder mehrere Fahrzeugelemente der Leistungsmodule 150 könnten über den Fahrzeugpark hinweg standardisiert werden. Beispielsweise könnte das Brennstoffzellensystem 160 in jedem Leistungsmodul 150 identisch sein. Zusätzlich oder alternativ könnten eines oder mehrere der Leistungssteuerungsmodule 128P identisch sein. Da die standardisierten Fahrzeugelemente, unabhängig von den Fahrzeugbedarfsanforderungen der neuen Anwendungen, die gleiche Kapazität zur Sicherstellung von Fahrzeugbedarfsanforderungen aufweisen, müssen nur einzelne standardisierte Fahrzeugelemente mit Einzelkapazität entwickelt und produziert werden. Neben den standardisierten Fahrzeugelementen könnte dementsprechend der Rest der Leistungsmodule 150 für neue Fahrzeuganwendungen optimiert werden. Wenn beispielsweise in jedem Leistungsmodul 150 das Brennstoffzellensystem 160 identisch ist, könnten die Batteriesysteme 162 der Leistungsmodule 150 so optimiert werden, dass sie die Kapazität zur mitwirkenden Sicherstellung der Energiebedarfsanforderungen neuer Anwendungen aufweisen. Zusätzlich oder alternativ dazu könnten die Motorsysteme 166 der Leistungsmodule 150 so optimiert werden, dass sie die Kapazität für die mitwirkende Sicherstellung der Antriebsbedarfsanforderungen neuer Anwendungen aufweisen.
Da sich die Leistungsmodule 150 leicht in neue Fahrzeuganwendungen integrieren lassen, sind sie über die ursprüngliche Fahrzeugentwicklung und Fahrzeugherstellung hinaus nützlich. In einem Altfahrzeugszenario (End-of-Life (EOL)) für das FCV 100 kann es beispielsweise vorkommen, dass ein Leistungsmodul 150 nicht mehr die Kapazität besitzt, um die Energiebedarfsanforderungen des FCV 100 mitwirkend sicherzustellen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann es sein, dass die Leistungsmodule 150 nicht mehr die Kapazität zur mitwirkenden Sicherstellung der Antriebsbedarfsanforderungen des FCV 100 besitzen. Das Leistungsmodul 150 kann dennoch die Kapazität zur mitwirkenden Sicherstellung der Energiebedarfsanforderungen und die Kapazität zur mitwirkenden Sicherstellung der Antriebsbedarfsanforderungen einer anderen Fahrzeuganwendung aufweisen. Statt der Entsorgung könnte das Leistungsmodul 150 dementsprechend in eine andere Fahrzeuganwendung integriert werden.
Energiesystem und Antriebssystem
Wie oben angeführt, umfasst jedes Leistungsmodul 150 ein Energiesystem 152 und ein Antriebssystem 154. Wie unter zusätzlicher Bezugnahme auf 2A und 2B zu sehen, umfasst jedes Energiesystem 152, und das Leistungsmodul 150, zu dem das Energiesystem 152 gehört, zusätzlich zum Brennstoffzellensystem 160, Batteriesystem 162 und Brennstofftanksystem 164 einen Anschlusskasten 200 und dazugehörige Energieelemente. In jedem Leistungsmodul 150 ist das Motorsystem 166 über den Anschlusskasten 200 mit dem Brennstoffzellensystem 160 elektrisch verbunden. Darüber hinaus sind das Batteriesystem 162 und das Brennstoffzellensystem 160 über den Anschlusskasten 200 elektrisch miteinander verbunden, und das Motorsystem 166 und das Batteriesystem 162 sind über den Anschlusskasten 200 elektrisch miteinander verbunden.
Das FCV 100 umfasst ein oder mehrere Energieelemente als Teil des Brennstoffzellensystems 160. Das FCV 100 umfasst einen Brennstoffzellenstapel 202 als Teil der Energieelemente des Brennstoffzellensystems 160. Obwohl das FCV 100, wie dargestellt, einen Brennstoffzellenstapel 202 pro Brennstoffzellensystem 160 aufweist, versteht es sich, dass diese Offenbarung vom Grundsatz her auf ansonsten ähnliche Fahrzeuge anwendbar ist, die mehrere Brennstoffzellenstapel 202 pro Brennstoffzellensystem 160 aufweisen. In Bezug auf den Brennstoffzellenstapel 202 umfasst das FCV 100, als Teil der dazugehörigen Energieelemente des Energiesystems 152, einen Brennstoffzellenwandler 204. Der Brennstoffzellenwandler 204 ist mit dem Brennstoffzellenstapel 202 elektrisch verbunden. Der Brennstoffzellenstapel 202 ist betreibbar zum Erzeugen von elektrischer Energie. Der Brennstoffzellenwandler 204 ist betreibbar zum Aufbereiten von elektrischer Energie aus dem Brennstoffzellenstapel 202. Insbesondere ist der Brennstoffzellenwandler 204 ein Gleichstrom- bzw. DC/DC-Wandler, der betreibbar ist, um eine elektrische Gleichstromenergie niederer Spannung von dem Brennstoffzellenstapel 202 in eine elektrische Gleichstromenergie höherer Spannung zu wandeln. Die elektrische Gleichstromenergie niederer Spannung kann beispielsweise eine elektrische Mittelspannungsgleichstromenergie sein, und die elektrische Gleichstromenergie höherer Spannung kann eine elektrische Hochspannungsgleichstromenergie sein.
Das FCV 100 umfasst auch ein oder mehrere Antriebselemente als Teil des Motorsystems 166. Das FCV 100 umfasst einen Motor 206 als Teil der Antriebselemente des Motorsystems 166. Obwohl das FCV 100, wie dargestellt, einen Motor 206 pro Motorsystem 166 aufweist, versteht es sich, dass diese Offenbarung vom Grundsatz her auf ansonsten ähnliche Fahrzeuge anwendbar ist, die mehrere Motoren 206 pro Motorsystem 166 aufweisen. Der Motor 206 ist ein elektrischer Dreiphasenwechselstrom-Synchronmotor. In Bezug auf den Motor 206 umfasst das FCV 100, als Teil der dazugehörigen Energieelemente des Energiesystems 152, einen Motorwechselrichter 208. Der Motorwechselrichter 208 ist über den Anschlusskasten 200 mit dem Brennstoffzellenwandler 204 elektrisch verbunden, und der Motor 206 ist mit dem Motorwechselrichter 208 elektrisch verbunden. Darüber hinaus ist das Kraftübertragungssystem mit dem Motor 206 mechanisch verbunden. Der Motorwechselrichter 208 ist betreibbar, um elektrische Energie aus dem Brennstoffzellenwandler 204 aufzubereiten. Insbesondere ist der Motorwechselrichter 208 betreibbar, um elektrische Gleichstromenergie von dem Brennstoffzellenwandler 204 in elektrische Dreiphasenwechselstromenergie umzuwandeln. Die elektrische Dreiphasenwechselstromenergie kann beispielsweise eine elektrische Hochspannungswechselstromenergie sein. Im Zusammenwirken mit dem Kraftübertragungssystem ist der Motor 206 so betreibbar, dass er unter Verwendung von elektrischer Energie aus dem Motorwechselrichter 208 die Räder 114 antreibt.
Das FCV 100 umfasst auch ein oder mehrere Energieelemente als Teil des Batteriesystems 162. Das FCV 100 umfasst, als Teil der Energieelemente des Batteriesystems 162, eine oder mehrere Batterien 210. Obwohl das FCV 100, wie dargestellt, zwei Batterien 210 pro Batteriesystem 162 aufweist, versteht es sich, dass diese Offenbarung vom Grundsatz her auf ansonsten ähnliche Fahrzeuge, die eine Batterie 210 pro Batteriesystem 162 aufweisen, sowie ansonsten ähnliche Fahrzeuge, die ansonsten mehrere Batterien 210 pro Batteriesystem 162 aufweisen, anwendbar ist. In Bezug auf die Batterien 210 umfasst das FCV 100, als Teil der dazugehörigen Energieelemente des Energiesystems 152, einen Batteriewandler 212. Aus der Perspektive des Brennstoffzellensystems 160 ist der Batteriewandler 212 über den Anschlusskasten 200 mit dem Brennstoffzellenwandler 204 elektrisch verbunden, und die Batterien 210 sind über den Anschlusskasten 200 mit dem Batteriewandler 212 elektrisch verbunden. Der Batteriewandler 212 ist betreibbar, um elektrische Energie aus dem Brennstoffzellenwandler 204 aufzubereiten. Insbesondere ist der Batteriewandler 212 ein Gleichstrom- bzw. DC/DC-Wandler, der betreibbar ist, um eine elektrische Gleichstromenergie höherer Spannung aus dem Brennstoffzellenwandler 204 in eine elektrische Gleichstromenergie niederer Spannung zu wandeln. Die elektrische Gleichstromenergie höherer Spannung kann beispielsweise eine elektrische Hochspannungsgleichstromenergie sein, und die elektrische Gleichstromenergie niederer Spannung kann eine elektrische Mittelspannungsgleichstromenergie sein. Die Batterien 210 sind auch betreibbar, um elektrische Energie aus dem Batteriewandler 212 zu speichern.
Aus der Perspektive des Batteriesystems 162 ist auch der Batteriewandler 212 über den Anschlusskasten 200 mit den Batterien 210 elektrisch verbunden, der Motorwechselrichter 208 ist über den Anschlusskasten 200 mit dem Batteriewandler 212 elektrisch verbunden, und der Motor 206 ist, wie oben angeführt, mit dem Motorwechselrichter 208 elektrisch verbunden. Der Batteriewandler 212 ist dementsprechend auch betreibbar, um elektrische Energie aus den Batterien 210 aufzubereiten. Insbesondere ist der Batteriewandler 212 ein Gleichstrom- bzw. DC/DC-Wandler, der betreibbar ist, um eine elektrische Gleichstromenergie niederer Spannung aus den Batterien 210 in eine elektrische Gleichstromenergie höherer Spannung zu wandeln. Die elektrische Gleichstromenergie niederer Spannung kann beispielsweise eine elektrische Mittelspannungsgleichstromenergie sein, und die elektrische Gleichstromenergie höherer Spannung kann eine elektrische Hochspannungsgleichstromenergie sein. Der Motorwechselrichter 208 ist auch betreibbar, um elektrische Energie aus dem Batteriewandler 212 aufzubereiten. Insbesondere ist der Motorwechselrichter 208 betreibbar, um elektrische Gleichstromenergie von dem Batteriewandler 212 in elektrische Dreiphasenwechselstromenergie umzuwandeln. Wie oben angeführt, kann die elektrische Dreiphasenwechselstromenergie eine elektrische Hochspannungswechselstromenergie sein. Der Motor 206 ist im Zusammenwirken mit dem Kraftübertragungssystem wiederum so betreibbar, dass er unter Verwendung von elektrischer Energie aus dem Motorwechselrichter 208 die Räder 114 antreibt.
Gleichermaßen ist aus der Perspektive des Motorsystems 166 der Motorwechselrichter 208 mit dem Motor 206 elektrisch verbunden, der Batteriewandler 212 ist über den Anschlusskasten 200 mit dem Motorwechselrichter 208 elektrisch verbunden, und die Batterien 210 sind, wie oben angeführt, über den Anschlusskasten 200 mit dem Batteriewandler 212 elektrisch verbunden. Der Motor 206 ist im Zusammenwirken mit dem Kraftübertragungssystem dementsprechend auch betreibbar, um unter Verwendung der Räder 114 elektrische Energie zu erzeugen und die Räder 114 infolgedessen zu verzögern. Darüber hinaus ist der Motorwechselrichter 208 auch betreibbar, um elektrische Energie aus dem Motor 206 aufzubereiten. Insbesondere ist der Motorwechselrichter 208 betreibbar, um elektrische Dreiphasenwechselstromenergie aus dem Motor 206 in elektrische Gleichstromenergie umzuwandeln. Die elektrische Dreiphasenwechselstromenergie kann beispielsweise eine elektrische Hochspannungswechselstromenergie sein, und die elektrische Gleichstromenergie kann eine elektrische Hochspannungsgleichstromenergie sein. Der Batteriewandler 212 ist auch betreibbar, um elektrische Energie aus dem Motorwechselrichter 208 auf gleiche Weise wie elektrische Energie aus dem Brennstoffzellenwandler 204 aufzubereiten. Die Batterien 210 sind wiederum betreibbar, um elektrische Energie aus dem Batteriewandler 212 zu speichern. Als kombiniertes Ergebnis aus der Erzeugung von elektrischer Energie, und dadurch Verzögerung der Räder 114 und Speicherung von elektrischer Energie, sind der Motor 206 und die Batterien 210 betreibbar, um das FCV 100 an den Rädern 114 regenerativ zu bremsen.
Daraus folgt unter anderem, dass der Motor 206 betreibbar ist, um die Räder 114 unter Verwendung von elektrischer Energie aus einer Kombination des Brennstoffzellenstapels 202 und der Batterien 210 anzutreiben. Darüber hinaus sind die Batterien 210 betreibbar, um elektrische Energie von dem Brennstoffzellenstapel 202 zu speichern. In einer Realisierung mit Brennstoffzellenantrieb treibt der Motor 206 die Räder 114 hauptsächlich mit elektrischer Energie von dem Brennstoffzellenstapel 202 an. Bei Energiemangel treibt der Motor 206 die Räder 114 mit einer Kombination von elektrischer Energie aus dem Brennstoffzellenstapel 202 und ergänzender elektrischer Energie aus den Batterien 210 an. Bei Energieüberschuss hingegen treibt der Motor 206 die Räder 114 mit einem Teil der elektrischen Energie von dem Brennstoffzellenstapel 202 an, und die Batterien 210 speichern die verbleibende elektrische Energie von dem Brennstoffzellenstapel 202.
Das FCV 100 umfasst als Teil der dazugehörigen Energieelemente des Energiesystems 152 auch eine Leistungsversorgung 214. Die Leistungsversorgung 214 ist über den Anschlusskasten 200 mit den Batterien 210 elektrisch verbunden. Die Leistungsversorgung 214 ist so betreibbar, dass sie elektrische Energie aus den Batterien 210 verteilt. Insbesondere ist die Leistungsversorgung 214 eine Gleichstrom-Leistungsversorgung, die betreibbar ist, um elektrische Gleichstromenergie aus den Batterien 210 zu verteilen. Die elektrische Gleichstromenergie kann beispielsweise eine elektrische Mittelspannungsgleichstromenergie sein.
Das FCV 100 kann, wie oben angeführt, als Teil der Energieelemente des Brennstoffzellensystems 160, den Brennstoffzellenstapel 202 aufweisen. Das FCV 100 umfasst als Teil der Energieelemente des Brennstoffzellensystems 160 auch eine Brennstoffpumpe 220. Die Brennstoffpumpe 220 ist eine Dreiphasenwechselstrom-Brennstoffpumpe. In Bezug auf die Brennstoffpumpe 220 umfasst das FCV 100, als Teil der Energieelemente des Brennstoffzellensystems 160, einen Pumpenwechselrichter 222. Der Pumpenwechselrichter 222 ist mit der Leistungsversorgung 214 elektrisch verbunden, und die Brennstoffpumpe 220 ist mit dem Pumpenwechselrichter 222 elektrisch verbunden. Darüber hinaus ist die Brennstoffpumpe 220 mit dem Brennstofftanksystem 164 strömungstechnisch verbunden, und der Brennstoffzellenstapel 202 ist mit der Brennstoffpumpe 220 strömungstechnisch verbunden. Der Pumpenwechselrichter 222 ist betreibbar, um elektrische Energie aus der Leistungsversorgung 214 zu verteilen. Insbesondere ist der Pumpenwechselrichter 222 betreibbar, um elektrische Gleichstromenergie aus der Leistungsversorgung 214 in elektrische Dreiphasenwechselstromenergie umzuwandeln. Die elektrische Dreiphasenwechselstromenergie kann beispielsweise eine elektrische Mittelspannungswechselstromenergie sein. Die Brennstoffpumpe 220 ist betreibbar, um Brennstoff aus dem Brennstofftanksystem 164 unter Verwendung von elektrischer Energie aus dem Pumpenwechselrichter 222 in den Brennstoffzellenstapel 202 zu pumpen.
Das FCV 100 umfasst als Teil der Energieelemente des Brennstoffzellensystems 160 auch einen Luftverdichter 224. Der Luftverdichter 224 ist ein Dreiphasenwechselstrom-Kompressor. In Bezug auf den Luftverdichter 224 umfasst das FCV 100, als Teil der dazugehörigen Energieelemente des Energiesystems 152, einen Verdichterwechselrichter 226. Der Verdichterwechselrichter 226 ist über den Anschlusskasten 200 mit dem Batteriewandler 212 elektrisch verbunden, und der Luftverdichter 224 ist mit dem Verdichterwechselrichter 226 elektrisch verbunden. Neben der strömungstechnischen Verbindung mit der Brennstoffpumpe 220 ist der Brennstoffzellenstapel 202 außerdem mit dem Luftverdichter 224 pneumatisch verbunden. Der Verdichterwechselrichter 226 ist betreibbar, um elektrische Energie von dem Batteriewandler 212 aufzubereiten. Insbesondere ist der Verdichterwechselrichter 226 betreibbar, um elektrische Gleichstromenergie von dem Batteriewandler 212 in elektrische Dreiphasenwechselstromenergie umzuwandeln. Wenn beispielsweise die elektrische Gleichstromenergie eine elektrische Hochspannungsgleichstromenergie ist, kann die elektrische Dreiphasenwechselstromenergie eine elektrische Hochspannungswechselstromenergie sein. Der Luftverdichter 224 ist so betreibbar, dass er unter Verwendung von elektrischer Energie aus dem Verdichterwechselrichter 226 Luft in den Brennstoffzellenstapel 202 pumpt.
Der Brennstoffzellenstapel 202 umfasst eine oder mehrere Brennstoffzellen. Der Brennstoffzellenstapel 202 ist so betreibbar, dass er die Brennstoffzellen nutzt, um eine chemische Reaktion auszuführen, die Brennstoff aus der Brennstoffpumpe 220 mit Sauerstoff in der Luft aus dem Luftverdichter 224 kombiniert und elektrische Energie erzeugen. Als kombiniertes Ergebnis aus dem Pumpen von Brennstoff in den Brennstoffzellenstapel 202, dem Pumpen von Luft in den Brennstoffzellenstapel 202 und dem Ausführen der chemischen Reaktion, sind die Brennstoffpumpe 220, der Luftverdichter 224 und der Brennstoffzellenstapel 202 betreibbar, um unter Verwendung von Brennstoff aus dem Brennstofftanksystem 164 und Luft elektrische Energie zu erzeugen.
In einer wasserstoffbetriebenen Realisierung handelt es sich beim Brennstoff um Wasserstoffbrennstoff. Im Brennstoffzellenstapel 202 weist jede Brennstoffzelle eine Anode und eine Kathode auf. In jeder Brennstoffzelle wird Wasserstoffbrennstoff zur Anode gepumpt, wo als Teil der chemischen Reaktion Wasserstoffmoleküle durch einen Anodenkatalysator aktiviert werden. Die Wasserstoffmoleküle setzen dadurch Elektronen frei und bilden Wasserstoffionen. Die freigesetzten Elektronen wandern von der Anode zur Kathode und erzeugen dadurch einen elektrischen Strom. Der von den Brennstoffzellen erzeugte elektrische Strom dient als vom Brennstoffzellenstapel 202 erzeugte elektrische Energie. In jeder Brennstoffzelle wandern die Wasserstoffionen auch von der Anode zur Kathode. Sauerstoff in der Luft aus dem Luftverdichter 224 wird zur Kathode gepumpt, wo als Teil der chemischen Reaktion die Wasserstoffionen an einem Kathodenkatalysator eine Bindung mit Sauerstoff eingehen und Wasser bilden. Im Brennstoffzellenstapel 202 ist das von den Brennstoffzellen erzeugte Wasser ein Nebenprodukt der Stromerzeugung.
Das FCV 100 umfasst als Teil der Energieelemente des Brennstoffzellensystems 160 auch eine Fluidpumpe 230 und einen oder mehrere Lüfter 232. Die Fluidpumpe 230 gehört zu einem Kühlmittelkreis, der zusätzlich zur Fluidpumpe 230 einen oder mehrere Kühlmittel-Luft-Wärmetauscher 234 und einen Kühlmittelkanal durch den Brennstoffzellenstapel 202 aufweist. Die Wärmetauscher 234 umfassen einen oder mehrere Radiatoren und dergleichen.
In Bezug auf die Fluidpumpe 230 und die Lüfter 232 umfasst das FCV 100, als Teil der dazugehörigen Energieelemente des Energiesystems 152, einen Kühlwandler 236. Der Kühlwandler 236 ist mit der Leistungsversorgung 214 elektrisch verbunden, und die Fluidpumpe 230 und die Lüfter 232 sind mit dem Kühlwandler 236 elektrisch verbunden. Der Kühlwandler 236 ist betreibbar, um elektrische Energie aus der Leistungsversorgung 214 aufzubereiten. Insbesondere ist der Kühlwandler 236 ein DC/DC-Wandler, der betreibbar ist, um eine elektrische Gleichstromenergie höherer Spannung aus der Leistungsversorgung 214 in eine elektrische Gleichstromenergie niederer Spannung zu wandeln. Wenn die elektrische Gleichstromenergie höherer Spannung eine elektrische Mittelspannungsgleichstromenergie ist, kann die elektrische Gleichstromenergie niederer Spannung beispielsweise eine elektrische Niederspannungsgleichstromenergie sein. Die Fluidpumpe 230 ist betreibbar, um unter Verwendung von elektrischer Energie aus dem Kühlwandler 236 Wasser oder ein anderes Kühlmittel im Kühlmittelkreis umzuwälzen. Die Lüfter 232 sind betreibbar, um unter Verwendung von elektrischer Energie aus dem Kühlwandler 236 einen Luftstrom über die Wärmetauscher 234 hinweg zu induzieren. Die Wärmetauscher 234 sind betreibbar, um Wärme zwischen dem die Wärmetauscher 234 durchströmenden Kühlmittel und dem über die Wärmetauscher 234 streichenden Luftstrom auszutauschen.
Als kombiniertes Ergebnis aus dem Umwälzen von Kühlmittel im Kühlmittelkreis und dem Induzieren eines Luftstroms über die Wärmetauscher 234 hinweg sind die Fluidpumpe 230 und die Lüfter 232 betreibbar, um das durch die Wärmetauscher 234 strömende Kühlmittel zu kühlen. Darüber hinaus wird, weiter abströmseitig von den Wärmetauschern 234, Kühlmittel durch den Kühlmittelkanal geführt. Im Zusammenwirken mit dem Kühlmittelkreis, zu dem die Fluidpumpe 230 gehört, sind die Fluidpumpe 230 und die Lüfter 232 dementsprechend so betreibbar, dass sie den Brennstoffzellenstapel 202 kühlen.
Das FCV 100 umfasst als Teil der Energieelemente des Brennstoffzellensystems 160 eine andere Fluidpumpe 238. Die Fluidpumpe 238 gehört zu einem anderen Kühlmittelkreis, der zusätzlich zur Fluidpumpe 238 einen oder mehrere Kühlmittel-Luft-Wärmetauscher 240 und einen Kühlmittelkanal durch einen oder mehrere zum Brennstoffzellenstapel 202 gehörige Fahrzeugelemente aufweist. Die Wärmetauscher 240 umfassen einen oder mehrere Radiatoren und dergleichen. Die zum Brennstoffzellenstapel 202 gehörigen Fahrzeugelemente umfassen eine Kombination des Brennstoffzellenwandlers 204, des Motorwechselrichters 208, des Batteriewandlers 212 und dergleichen. Die Fluidpumpe 238 ist eine Dreiphasenwechselstrom-Fluidpumpe. Die Fluidpumpe 238 ist mit dem Pumpenwechselrichter 222 elektrisch verbunden, und die Lüfter 232 sind, wie oben angeführt, mit dem Kühlwandler 236 elektrisch verbunden. Die Fluidpumpe 238 ist betreibbar, um unter Verwendung von elektrischer Energie aus dem Pumpenwechselrichter 222 Wasser oder ein anderes Kühlmittel im Kühlmittelkreis umzuwälzen. Die Lüfter 232 sind betreibbar, um unter Verwendung von elektrischer Energie aus dem Kühlwandler 236 einen Luftstrom über die Wärmetauscher 240 hinweg zu induzieren. Die Wärmetauscher 240 sind betreibbar, um Wärme zwischen dem die Wärmetauscher 240 durchströmenden Kühlmittel und dem über die Wärmetauscher 240 streichenden Luftstrom auszutauschen.
Als kombiniertes Ergebnis aus dem Umwälzen von Kühlmittel im Kühlmittelkreis und dem Induzieren eines Luftstroms über die Wärmetauscher 240 hinweg sind die Fluidpumpe 238 und die Lüfter 232 so betreibbar, dass sie das durch die Wärmetauscher 240 strömende Kühlmittel kühlen. Darüber hinaus wird, weiter abströmseitig von den Wärmetauschern 240, Kühlmittel durch den Kühlmittelkanal geführt. Im Zusammenwirken mit dem Kühlmittelkreis, zu dem die Fluidpumpe 238 gehört, sind die Fluidpumpe 238 und die Lüfter 232 so betreibbar, dass sie die zum Brennstoffzellenstapel 202 gehörigen Fahrzeugelemente kühlen.
Wie unter zusätzlicher Bezugnahme auf 3A und 3B dargestellt, umfasst das FCV 100 auch ein oder mehrere Energieelemente als Teil des Brennstofftanksystems 164. Das FCV 100 umfasst, als Teil der Energieelemente des Brennstofftanksystems 164, einen oder mehrere Brennstofftanks 300 sowie ein Rohrleitungssystem 302 für die Brennstofftanks 300. Obwohl das FCV 100, wie dargestellt, zwei Brennstofftanks 300 pro Brennstofftanksystem 164 aufweist, versteht es sich, dass diese Offenbarung vom Grundsatz her auf ansonsten ähnliche Fahrzeuge, die einen Brennstofftank 300 pro Brennstofftanksystem 164 aufweisen, sowie ansonsten ähnliche Fahrzeuge, die ansonsten mehrere Brennstofftanks 300 pro Brennstofftanksystem 164 aufweisen, anwendbar ist. In der wasserstoffbetriebenen Realisierung ist jeder Brennstofftank 300 ein Hochdruck-Wasserstofftank, und das Rohrleitungssystem 302 ist ein Wasserstoffrohrleitungssystem 302. Die Brennstofftanks 300 sind betreibbar, um Brennstoff zu speichern.
Aus der Perspektive der Brennstofftanks 300 weist das Rohrleitungssystem 302 eine Eingangsleitung 304 und eine Ausgangsleitung 306 auf. Zusätzlich zu den erforderlichen Rohren umfasst das Rohrleitungssystem 302 an der Eingangsleitung 304 ein Brennstoffventil 308 und ein Mehrwege-Eingangsventil 310. Das Brennstoffventil 308 ist mit einer Füllleitung einer Brennstofftankstelle strömungstechnisch verbindbar, das Mehrwege-Eingangsventil 310 ist mit dem Brennstoffventil 308 strömungstechnisch verbunden, und jeder Brennstofftank 300 ist mit dem Mehrwege-Eingangsventil 310 strömungstechnisch verbunden. Wenn das FCV 100 zwei Brennstofftanks 300 pro Brennstofftanksystem 164 umfasst, ist das Mehrwege-Eingangsventil 310 ein Zweiwege-Eingangsventil. Das Brennstoffventil 308 ist betreibbar, um die Eingangsleitung 304 zum Mehrwege-Eingangsventil 310 selektiv zu öffnen oder zu schließen. Das Mehrwege-Eingangsventil 310 ist betreibbar, um die Eingangsleitung 304 zu einem, mehreren oder sämtlichen der Brennstofftanks 300 selektiv zu öffnen oder zu schließen.
Wenn das Brennstoffventil 308 mit einer Füllleitung strömungstechnisch verbunden ist, sind, als kombiniertes Ergebnis aus dem Öffnen der Eingangsleitung 304 zum Mehrwege-Eingangsventil 310 und dem Öffnen der Eingangsleitung 304 zu einem, einigen oder sämtlichen der Brennstofftanks 300, das Brennstoffventil 308 und das Mehrwege-Eingangsventil 310 so betreibbar, dass sie eine strömungstechnische Verbindung von der Füllleitung zu einem, einigen oder sämtlichen der Brennstofftanks 300 öffnen. Wenn eine strömungstechnische Verbindung von der Füllleitung zum Brennstofftank 300 hin geöffnet ist, ist aus der Perspektive jedes Brennstofftanks 300 das Rohrleitungssystem 302 einsetzbar, um den Brennstofftank 300 mit Brennstoff aus der Füllleitung zu befüllen. Wenn eine strömungstechnische Verbindung von der Füllleitung zu mehreren Brennstofftanks 300 hin geöffnet ist, ist das Rohrleitungssystem 302 einsetzbar, um die Brennstofftanks 300 gleichzeitig mit Brennstoff aus der Füllleitung zu befüllen. Als kombiniertes Ergebnis aus dem Schließen der Eingangsleitung 304 zum Mehrwege-Eingangsventil 310 und dem Öffnen der Eingangsleitung 304 zu mehreren Brennstofftanks 300 sind das Brennstoffventil 308 und das Mehrwege-Eingangsventil 310 betreibbar, um eine strömungstechnische Verbindung zwischen den Brennstofftanks 300 zu öffnen. Mit einer geöffneten strömungstechnischen Verbindung zwischen den Brennstofftanks 300 ist das Rohrleitungssystem 302 einsetzbar, um Brennstoff zwischen den Brennstofftanks 300 zu übertragen.
Zusätzlich zu den erforderlichen Rohren umfasst das Rohrleitungssystem 302 an der Ausgangsleitung 306 ein Mehrwege-Ausgangsventil 312 und einen Brennstoffregler 314. Das Mehrwege-Ausgangsventil 312 ist mit jedem Brennstofftank 300 strömungstechnisch verbunden, der Brennstoffregler 314 ist mit dem Mehrwege-Ausgangsventil 312 strömungstechnisch verbunden, und das Brennstoffzellensystem 160 an der Brennstoffpumpe 220 ist mit dem Brennstoffregler 314 strömungstechnisch verbunden. Wenn das FCV 100 zwei Brennstofftanks 300 pro Brennstofftanksystem 164 umfasst, ist das Mehrwege-Ausgangsventil 312 ein Zweiwege-Ausgangsventil. Das Mehrwege-Ausgangsventil 312 ist betreibbar, um die Ausgangsleitung 306 von einem, mehreren oder sämtlichen der Brennstofftanks 300 selektiv zu öffnen oder zu schließen. Der Brennstoffregler 314 ist betreibbar, um die Ausgangsleitung 306 vom Mehrwege-Ausgangsventil 312 selektiv zu öffnen oder zu schließen. Darüber hinaus ist der Brennstoffregler 314 betreibbar, um die die Eigenschaften des Brennstoffs in der Ausgangsleitung 306 zu regulieren. Insbesondere ist der Brennstoffregler 314 eine Druckregelvorrichtung, die betreibbar ist, um den Druck des Brennstoffs in der Ausgangsleitung 306 zu regulieren.
Als kombiniertes Ergebnis aus dem Öffnen der Ausgangsleitung 306 von einem, einigen oder sämtlichen der Brennstofftanks 300 und dem Öffnen der Ausgangsleitung 306 vom Mehrwege-Ausgangsventil 312 sind das Mehrwege-Ausgangsventil 312 und der Brennstoffregler 314 betreibbar, um eine strömungstechnische Verbindung von einem, einigen oder sämtlichen der Brennstofftanks 300 zum Brennstoffzellensystem 160 zu öffnen. Wenn eine strömungstechnische Verbindung vom Brennstofftank 300 zum Brennstoffzellensystem 160 geöffnet ist, ist aus der Perspektive jedes Brennstofftanks 300 das Rohrleitungssystem 302 einsetzbar, um das Brennstoffzellensystem 160 mit Brennstoff aus dem Brennstofftank 300 zu befüllen. Wenn eine strömungstechnische Verbindung von mehreren Brennstofftanks 300 zum Brennstoffzellensystem 160 geöffnet ist, ist das Rohrleitungssystem 302 darüber hinaus einsetzbar, um das Brennstoffzellensystem 160 gleichzeitig mit Brennstoff aus den Brennstofftanks 300 zu beschicken. Als kombiniertes Ergebnis aus dem Öffnen der Ausgangsleitung 306 von mehreren Brennstofftanks 300 und dem Schließen der Ausgangsleitung 306 vom Mehrwege-Ausgangsventil 312 sind das Mehrwege-Ausgangsventil 312 und der Brennstoffregler 314 auch betreibbar, um eine strömungstechnische Verbindung zwischen den Brennstofftanks 300 zu öffnen. Mit einer geöffneten strömungstechnischen Verbindung zwischen den Brennstofftanks 300 ist das Rohrleitungssystem 302 einsetzbar, um Brennstoff zwischen den Brennstofftanks 300 zu übertragen.
Zugeordnete Zusatzelemente
Wie unter nochmaliger Bezugnahme auf 2A und 2B zu sehen, umfasst das FCV 100 ein oder mehrere Zusatzelemente als Teil des Bremssystems 140. Als Teil der Zusatzelemente des Bremssystems 140 umfasst das FCV 100 einen Luftverdichter 250 sowie eine oder mehrere Reibungsbremsen an einem, mehreren oder sämtlichen der Räder 114. Der Luftverdichter 250 ist mit dem Energie-Supersystem 130 elektrisch verbunden. Die Reibungsbremsen sind mit dem Luftverdichter 250 pneumatisch verbunden, und die Räder 114 sind mit den Reibungsbremsen mechanisch verbunden. Der Luftverdichter 250 ist betreibbar, um unter Verwendung von elektrischer Energie aus dem Energie-Supersystem 130 Luft in die Bremsen zu pumpen. Die Reibungsbremsen sind betreibbar, um das FCV 100 unter Verwendung von Luft aus dem Luftverdichter 250 an den Rädern 114 reibwirkend zu bremsen.
Das FCV 100 umfasst auch ein oder mehrere Zusatzelemente als Teil des Lenksystems 142. Als Teil der Zusatzelemente des Lenksystems 142 umfasst das FCV 100 eine Fluidpumpe 252 sowie einen oder mehrere Lenkmechanismen an einem, mehreren oder sämtlichen der Räder 114. Die Fluidpumpe 252 ist mit dem Energie-Supersystem 130 elektrisch verbunden. Die Lenkmechanismen sind mit der Fluidpumpe 252 hydraulisch verbunden, und die Räder 114 sind mit den Lenkmechanismen mechanisch verbunden. Die Fluidpumpe 252 ist betreibbar, um unter Verwendung von elektrischer Energie aus dem Energie-Supersystem 130 ein Hilfskraftlenkfluid in die Lenkmechanismen zu pumpen. Die Lenkmechanismen sind betreibbar, um den Lenkwinkel der Räder 114 unter Verwendung von Hilfskraftlenkfluid aus der Fluidpumpe 252 zu verstellen. In einer Vorderrad-Lenkanordnung ist ein Lenksystem 142 betreibbar, um unter Verwendung von Hilfskraftlenkfluid aus der Fluidpumpe 252 den Lenkwinkel beider Vorderräder 114F zu verstellen. Auf diese Weise sind die Lenkmechanismen betreibbar, um das FCV 100 während des Fahrens auf dem Untergrund zu lenken.
Das FCV 100 umfasst auch ein oder mehrere Zusatzelemente als Teil des Heiz-/Kühlsystems 144. Das FCV 100 umfasst als Teil der Zusatzelemente des Heiz-/Kühlsystems 144 einen Kältemittelverdichter 254 und einen oder mehrere Lüfter 256. Der Kältemittelverdichter 254 gehört zu einem Kältemittelkreis, der außer dem Kältemittelverdichter 254 einen oder mehrere Kältemittel-Luft-Wärmetauscher 258 umfasst. Die Wärmetauscher 258 umfassen einen oder mehrere Verflüssiger, einen oder mehrere Verdampfer und dergleichen. Der Kältemittelverdichter 254 und die Lüfter 256 sind mit dem Energie-Supersystem 130 elektrisch verbunden. Der Kältemittelverdichter 254 ist betreibbar, um unter Verwendung von elektrischer Energie aus dem Energie-Supersystem 130 Kältemittel im Kältemittelkreis anzusaugen, zu verdichten und auszutragen. Dementsprechend ist der Kältemittelverdichter 254 betreibbar, um Kältemittel im Kältemittelkreis umzuwälzen. Die Lüfter 256 sind betreibbar, um unter Verwendung von elektrischer Energie aus dem Energie-Supersystem 130 einen Luftstrom über die Wärmetauscher 258 hinweg in den Fahrgastraum 104, die Motorräume 106 oder anderweitig in das FCV 100 zu induzieren. Die Wärmetauscher 258 sind betreibbar, um Wärme zwischen dem die Wärmetauscher 258 durchströmenden Kältemittel und dem über die Wärmetauscher 258 streichenden Luftstrom zu übertragen.
Als kombiniertes Ergebnis aus dem Umwälzen von Kältemittel im Kältemittelkreis und dem Induzieren eines Luftstroms über die Wärmetauscher 258 hinweg sind der Kältemittelverdichter 254 und die Lüfter 256 betreibbar, um zwischen dem Kältemittel im Kältemittelkreis und dem über die Wärmetauscher 258 streichenden Luftstrom einen thermodynamischen Zyklus anzutreiben. Im Rahmen des thermodynamischen Zyklus wird der über einen oder mehrere der Wärmetauscher 258 streichende Luftstrom gekühlt. Darüber hinaus wird, weiter abströmseitig von den Wärmetauschern 258, der gekühlte Luftstrom in das FCV 100 induziert. Im Zusammenwirken mit dem Kältemittelkreis sind dementsprechend der Kältemittelverdichter 254 und die Lüfter 256 betreibbar, um das FCV 100 zu kühlen.
Das FCV 100 umfasst als Teil der Zusatzelemente des Heiz-/Kühlsystems 144 auch ein Heizelement 260. Das Heizelement 260 ist mit dem Energie-Supersystem 130 elektrisch verbunden. Das Heizelement 260 ist betreibbar, um unter Verwendung von elektrischer Energie aus dem Energie-Supersystem 130 einen Luftstrom über das Heizelement 260 hinweg zu erwärmen. Die Lüfter 256 sind betreibbar, um unter Verwendung von elektrischer Energie aus dem Energie-Supersystem 130 einen Luftstrom über das Heizelement 260 hinweg in den Fahrgastraum 104, die Motorräume 106 oder anderweitig in das FCV 100 zu induzieren. Als kombiniertes Ergebnis aus dem Betreiben des Heizelements 260 und dem Induzieren eines Luftstroms über das Heizelement 260 sind das Heizelement 260 und die Lüfter 256 betreibbar, um einen Luftstrom über das Heizelement 260 hinweg zu erwärmen. Mit dem Luftstrom, der, weiter abströmseitig vom Heizelement 260, in das FCV 100 induziert wird, wird dem FCV 100 erwärmte Luft zugeführt. Dementsprechend sind das Heizelement 260 und die Lüfter 256 betreibbar, um das FCV 100 erwärmen.
Das FCV 100 umfasst auch ein oder mehrere Zusatzelemente als Teil des Hilfssystems 146. Das FCV 100 umfasst als Teil der Zusatzelemente des Hilfssystems 146 ein oder mehrere Zubehörelemente 262 Die Zubehörelemente 262 sind typisch für Fahrzeuge und umfassen eine Kombination aus einer oder mehreren Innenleuchten, einer oder mehreren Außenleuchten, einem oder mehreren Messinstrumenten, einem oder mehreren elektrisch verstellbaren Sitzen, einem oder mehreren Infotainmentsystemen und dergleichen. Die Zubehörelemente 262 sind mit dem Energie-Supersystem 130 elektrisch verbunden. Die Zubehörelemente 262 sind betreibbar, um unter Verwendung von elektrischer Energie aus dem Energie-Supersystem 130 den Fahrgastraum 104 zu beleuchten, das umgebende Umfeld des FCV 100 auszuleuchten, Fahrabsichten anzuzeigen, Informationen über den Betrieb des FCV 100 zu liefern, die Position von Sitzen im FCV 100 zu verstellen, Infotainment-Inhalte an Benutzer des FCV 100 zu liefern und anderweitig Zusatzfunktionen auszuführen.
Für das Leistungsmodul 150A umfassen die zugeordneten Zusatzelemente die Fluidpumpe 252 des Lenksystems 142. In Bezug auf die Fluidpumpe 252 umfasst das FCV 100, als Teil der dazugehörigen Energieelemente des Energie-Supersystems 130, einen Zusatzwandler 264. Der Zusatzwandler 264 ist über den Anschlusskasten 200 mit den Batterien 210 elektrisch verbunden, und die Fluidpumpe 252 ist mit dem Zusatzwandler 264 elektrisch verbunden. Der Zusatzwandler 264 ist betreibbar, um elektrische Energie von den Batterien 210 aufzubereiten. Insbesondere ist der Zusatzwandler 264 ein Gleichstrom- bzw. DC/DC-Wandler, der betreibbar ist, um eine elektrische Gleichstromenergie höherer Spannung aus den Batterien 210 in eine elektrische Gleichstromenergie niederer Spannung zu wandeln. Wenn die elektrische Gleichstromenergie höherer Spannung eine elektrische Mittelspannungsgleichstromenergie ist, kann die elektrische Gleichstromenergie niederer Spannung beispielsweise eine elektrische Niederspannungsgleichstromenergie sein. Die Fluidpumpe 252 ist somit betreibbar, um unter Verwendung von elektrischer Energie aus dem Zusatzwandler 264 ein Hilfskraftlenkfluid in die Lenkmechanismen des Lenksystems 142 zu pumpen, wie oben angeführt.
Beim Leistungsmodul 150A umfassen die zugeordneten Zusatzelemente auch den Kältemittelverdichter 254 und die Lüfter 256 des Heiz-/Kühlsystems 144. In Bezug auf die Lüfter 256 umfasst das FCV 100 den Zusatzwandler 264 als Teil der dazugehörigen Energieelemente des Energie-Supersystems 130. Der Kältemittelverdichter 254 ist mit der Leistungsversorgung 214 elektrisch verbunden. Die Lüfter 256 sind mit dem Zusatzwandler 264 elektrisch verbunden. Der Kältemittelverdichter 254 ist somit betreibbar, um unter Verwendung von elektrischer Energie aus der Leistungsversorgung 214, wie oben angeführt, Kältemittel in dem Kältemittelkreis, zu dem der Kältemittelverdichter 254 gehört, umzuwälzen. Die Lüfter 256 sind damit außerdem betreibbar, um unter Verwendung von elektrischer Energie aus dem Zusatzwandler 264 einen Luftstrom über die Wärmetauscher des Kältemittelkreises hinweg in das FCV 100 zu induzieren.
Beim Leistungsmodul 150B umfassen die zugeordneten Zusatzelemente den Luftverdichter 250 des Bremssystems 140. Der Luftverdichter 250 ist ein Dreiphasenwechselstrom-Kompressor. In Bezug auf den Luftverdichter 250 umfasst das FCV 100, als Teil der dazugehörigen Energieelemente des Energie-Supersystems 130, einen Zusatzwechselrichter 266. Der Zusatzwechselrichter 266 ist über den Anschlusskasten 200 mit dem Batteriewandler 212 elektrisch verbunden, und der Luftverdichter 250 ist mit dem Zusatzwechselrichter 266 elektrisch verbunden. Der Zusatzwechselrichter 266 ist betreibbar, um elektrische Energie aus dem Batteriewandler 212 aufzubereiten. Insbesondere ist der Zusatzwechselrichter 266 betreibbar, um elektrische Gleichstromenergie aus dem Batteriewandler 212 in elektrische Dreiphasenwechselstromenergie umzuwandeln. Wenn beispielsweise die elektrische Gleichstromenergie eine elektrische Hochspannungsgleichstromenergie ist, kann die elektrische Dreiphasenwechselstromenergie eine elektrische Hochspannungswechselstromenergie sein. Der Luftverdichter 250 ist damit betreibbar, um unter Verwendung von elektrischer Energie aus dem Zusatzwechselrichter 266 Luft in die Bremsen des Bremssystems 140 zu pumpen, wie oben angeführt.
Beim Leistungsmodul 150B umfassen die zugeordneten Zusatzelemente auch das Heizelement 260 des Heiz-/Kühlsystems 144. Das Heizelement 260 ist mit der Leistungsversorgung 214 elektrisch verbunden. Das Heizelement 260 ist somit betreibbar, um unter Verwendung von elektrischer Energie aus der Leistungsversorgung 214, wie oben angeführt, einen Luftstrom über das Heizelement 260 hinweg zu erwärmen.
Beim Leistungsmodul 150B umfassen die zugeordneten Zusatzelemente auch die Zubehörelemente 262 des Hilfssystems 146. In Bezug auf die Zubehörelemente 262 umfasst das FCV 100, als Teil der dazugehörigen Energieelemente des Energie-Supersystems 130, einen Zusatzwandler 268. Der Zusatzwandler 268 ist über den Anschlusskasten 200 mit den Batterien 210 elektrisch verbunden, und die Zubehörelemente 262 sind mit dem Zusatzwandler 268 elektrisch verbunden. Der Zusatzwandler 268 ist betreibbar, um elektrische Energie aus den Batterien 210 aufzubereiten. Insbesondere ist der Zusatzwandler 268 ein Gleichstrom- bzw. DC/DC-Wandler, der betreibbar ist, um eine elektrische Gleichstromenergie höherer Spannung aus den Batterien 210 in eine elektrische Gleichstromenergie niederer Spannung zu wandeln. Wenn die elektrische Gleichstromenergie höherer Spannung eine elektrische Mittelspannungsgleichstromenergie ist, kann die elektrische Gleichstromenergie niederer Spannung beispielsweise eine elektrische Niederspannungsgleichstromenergie sein. Die Zubehörelemente 262 sind somit betreibbar, um unter Verwendung von elektrischer Energie aus dem Zusatzwandler 268, wie oben angeführt, Hilfsfunktionen auszuführen.
Dedizierte Batterien
Wie oben angeführt, umfasst das FCV 100 in jedem Leistungsmodul 150 mehrere Batterien 210 pro Batteriesystem 162. In jedem Leistungsmodul 150 umfassen die Batterien 210 aus der Perspektive des Batteriesystems 162 eine oder mehrere Motorbatterien 210M oder, mit anderen Worten, Batterien 210 mit Zweckbindung an die Verarbeitung der elektrischen Lasten vom Motorsystem 166 am Batteriesystem 162. Die elektrischen Lasten vom Motorsystem 166 umfassen die Lasten vom Motor 206. Dementsprechend umfassen die Batterien 210 auch eine oder mehrere Ergänzungsbatterien 210C mit Zweckbindung an die Verarbeitung der restlichen elektrischen Lasten am Batteriesystem 162. Die restlichen elektrischen Lasten am Batteriesystem 162 umfassen die Lasten des restlichen Energiesystems 152 neben dem Motorsystem 166, darunter die Lasten vom Brennstoffzellensystem 160 sowie die Lasten von den zugeordneten Zusatzelementen.
Motoranordnung
Wie oben angeführt, umfasst das FCV 100 in jedem Leistungsmodul 150 einen oder mehrere Motoren 206 pro Motorsystem 166. Daraus folgt unter anderem, dass das FCV 100 mehrere Motoren 206 umfasst. Wie unter zusätzlicher Bezugnahme auf 4 dargestellt, gehören die Motoren 206 im FCV 100 zu einer gemeinsamen Motoranordnung 400, und das Kraftübertragungssystem ist als Teil des elektrifizierten Antriebsstrangs für das FCV 100 mit der Motoranordnung 400 mechanisch verbunden.
Die Motoranordnung 400 weist eine Motorachse A auf. Die Motorachse A dient als Drehachse für die Motoranordnung 400. Die Motoren 206 sind entlang der Motorachse A axial zueinander ausgerichtet. Jeder Motor 206 ist so betreibbar, dass er sich unter Verwendung von elektrischer Energie um die Motorachse A dreht. Ungeachtet ihrer Zugehörigkeit zu unterschiedlichen Leistungsmodulen 150 bilden die Motoren 206 in der Motoranordnung 400 eine Motorkette 402. In der Motorkette 402 sind die Motoren 206 für eine ko-abhängige Drehwirkung axial integriert. Zur Bildung der Motorkette 402 ist, vom Anfang der Motorkette 402 bis zu ihrem Ende, die Abtriebswelle des einen Motors 206 mit der Eingangswelle des nächsten Motors 206 mechanisch verbunden.
Neben den Motoren 206 umfasst die Motoranordnung 400 eine gemeinsame Abtriebskupplung 404 an der Motorachse A. Die Abtriebskupplung 404 ist mit den Motoren 206 am Ende der Motorkette 402 mechanisch verbunden. Insbesondere ist die Abtriebskupplung 404 mit der Abtriebswelle des Motors 206 am Ende der Motorkette 402 mechanisch verbunden. Da die Motoren 206 somit zusammen die Abtriebskupplung 404 für eine Rotation um die Motorachse A lagern, ist jeder Motor 206 infolge seiner Drehung um die Motorachse A betreibbar, um unter Verwendung von elektrischer Energie die Abtriebskupplung 404 um die Motorachse A zu drehen.
Im Kraftübertragungssystem ist eine vorletzte Kombination aus einem Getriebe, einem Differential, einer Antriebswelle und dergleichen, mit denen die Räder 114 mechanisch verbunden sind, mit der Abtriebskupplung 404 mechanisch verbunden. Da das Kraftübertragungssystem also mit den Motoren 206 mechanisch verbunden ist, ist jeder Motor 206 im Zusammenwirken mit dem Kraftübertragungssystem und infolge der Drehung der Abtriebskupplung 404 um die Motorachse A betreibbar, um unter Verwendung von elektrischer Energie die Räder 114 anzutreiben. Insbesondere ist jeder Motor 206 betreibbar zum Antreiben der Räder 114 unter Verwendung von elektrischer Energie aus dem Energiesystem 152 des Leistungsmoduls 150, zu dem er und das Energiesystem 152 gehören. Daraus folgt unter anderem, dass die Räder 114 einem Antrieb durch eine Kombination der Motoren 206 unterliegen. Im Gegensatz zu der koabhängigen Drehwirkung der Motoren 206 im mechanischen Bereich unterliegen die Räder 114 jedoch einem Antrieb unter Verwendung von elektrischer Energie aus einer Kombination der Energiesysteme 152 der Leistungsmodule 150, zu denen die Motoren 206 und die Energiesysteme 152 jeweils gehören. Im Ergebnis dessen, dass die Räder 114 die Abtriebskupplung 404 um die Motorachse A drehen, ist jeder Motor 206 auch betreibbar, um unter Verwendung der Räder 114 elektrische Energie zu erzeugen und die Räder 114 demzufolge zu verzögern.
In Bezug auf die Motoranordnung 400 umfasst das FCV 100 einen gemeinsamen Motorträger 406. Der Motorträger 406 ist am Fahrgestell 110 montiert oder wird anderweitig von diesem gelagert. Die Motoren 206 sind in axialer Ausrichtung miteinander entlang der Motorachse A auf dem Motorträger 406 montiert. Die Motorachse A ist, wie dargestellt, längs ausgerichtet und begünstigt die mechanische Verbindung vom Kraftübertragungssystem zur Abtriebskupplung 404.
Wie typisch für Sattelschlepper-Anwendungen, liegt das Kraftübertragungssystem überwiegend tiefer (d. h. näher zum Untergrund) als das Fahrgestell 110. Da der Motorträger 406 am Fahrgestell 110 montiert ist, die Motoren 206 auf dem Motorträger 406 montiert sind und die Motoren 206 die Abtriebskupplung 404 lagern, liegt das Kraftübertragungssystem auch überwiegend tiefer als die Abtriebskupplung 404. Dennoch ist der Motorträger 406 im Verhältnis zum Fahrgestell 110 so ausgelegt, dass er die Motoren 206 horizontal zum Boden bzw. Untergrund trägt. Zum Ausgleichen des Höhenunterschieds zwischen dem Kraftübertragungssystem und der Abtriebskupplung 404 ist dementsprechend das Kraftübertragungssystem, zumindest teilweise, zur Abtriebskupplung 404 hin geneigt. Die Motoren 206 sind dementsprechend nicht dem Risiko unvorhersehbarer Schwingungen ausgesetzt, was sonst der Fall wäre, wenn zum Ausgleichen des Höhenunterschieds stattdessen die Motoren 206 zum Kraftübertragungssystem hin geneigt oder anderweitig nicht horizontal zum Untergrund gehaltert wären.
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Wie oben angeführt, umfasst das FCV 100 in jedem Leistungsmodul 150 mehrere Batterien 210 pro Batteriesystem 162, die eine oder mehrere Motorbatterien 210M umfassen. Darüber hinaus umfasst das FCV 100 in jedem Leistungsmodul 150 einen oder mehrere Brennstofftanks 300 pro Brennstofftanksystem 164. Daraus folgt unter anderem, dass das FCV 100 mehrere Motorbatterien 210M und mehrere Brennstofftanks 300 umfasst. Wie unter zusätzlicher Bezugnahme auf 5 dargestellt, umfasst das FCV 100 ein gemeinsames Tragegerüst 500 in Bezug auf eine Kombination der Motorbatterien 210M und der Brennstofftanks 300. Das Tragegerüst 500 ist am Fahrgestell 110 montiert oder wird anderweitig von diesem gelagert. Obwohl zu verschiedenen Leistungsmodulen 150 gehörig, sind die Motorbatterien 210M nebeneinander am Tragegerüst 500 montiert. Dementsprechend sind die Motorbatterien 210M sowie ein oder mehrere zugehörige Energieelemente des Energie-Supersystems 130 zum Zwecke der kompakten Gestaltung im FCV 100 örtlich zusammengefasst. Gleichermaßen sind auch die Brennstofftanks 300, obwohl verschiedenen Leistungsmodulen 150 zugehörig, nebeneinander am Tragegerüst 500 montiert. Dementsprechend sind die Brennstofftanks 300 sowie das Rohrleitungssystem 302 für die Brennstofftanks 300 zum Zwecke der kompakten Gestaltung im FCV 100 örtlich zusammengefasst.
Wie oben ebenfalls angeführt, umfasst das FCV 100 in jedem Leistungsmodul 150 einen oder mehrere Brennstoffzellenstapel 202 pro Brennstoffzellensystem 160 sowie einen Anschlusskasten 200, einen Brennstoffzellenwandler 204, einen Motorwechselrichter 208 und einen Batteriewandler 212. Daraus folgt unter anderem, dass das FCV 100 mehrere Brennstoffzellenstapel 202 sowie mehrere Anschlusskästen 200, mehrere Brennstoffzellenwandler 204, mehrere Motorwechselrichter 208 und mehrere Batteriewandler 212 aufweist. Wie unter zusätzlicher Bezugnahme auf 6 dargestellt, umfasst das FCV 100 ein weiteres gemeinsames Tragegerüst 600 in Bezug auf eine Kombination der Brennstoffzellenstapel 202, der Anschlusskästen 200, der Brennstoffzellenwandler 204, der Motorwechselrichter 208 und der Batteriewandler 212. Das Tragegerüst 600 ist am Fahrgestell 110 montiert oder wird anderweitig von diesem gelagert. Obwohl zu verschiedenen Leistungsmodulen 150 gehörig, sind die Brennstoffzellenstapel 202 nebeneinander am Tragegerüst 600 montiert. Dementsprechend sind die Brennstoffzellenstapel 202 sowie ein oder mehrere zugehörige Energieelemente des Energie-Supersystems 130 zum Zwecke der kompakten Gestaltung im FCV 100 örtlich zusammengefasst. Gleichermaßen ist auch eine Kombination der Anschlusskästen 200, der Brennstoffzellenwandler 204, der Motorwechselrichter 208 und der Batteriewandler 212, obwohl verschiedenen Leistungsmodulen 150 zugehörig, nebeneinander am Tragegerüst 600 montiert. Dementsprechend sind die Anschlusskästen 200, die Brennstoffzellenwandler 204, die Motorwechselrichter 208 und die Batteriewandler 212 zum Zwecke der kompakten Gestaltung im FCV 100 örtlich zusammengefasst.
Lastausgleich und Ressourcenausgleich
Ganz allgemein steht aus der Perspektive der Leistungsmodule 150 der Einsatz von Ressourcen im Verhältnis zur Deckung von globalen Fahrzeugbedarfen. Ein Ziel bei der mitwirkenden Deckung von globalen Fahrzeugbedarfen ist der Ressourcenausgleich oder, mit anderen Worten, ein Ausgleich bzw. Gleichgewicht von Brennstoff, elektrischer Energie und anderen Ressourcen zwischen den Leistungsmodulen 150. Der Ressourcenausgleich ist insbesondere das Ergebnis des Lastausgleichs oder, mit anderen Worten, des Ausgleichens von elektrischen und anderen Lasten zwischen den Leistungsmodulen 150. Ein Lastausgleich wiederum ist das Ergebnis der mitwirkenden Deckung von globalen F ahrzeugbedarfen.
Als Ergebnis der mitwirkenden Deckung von globalen Fahrzeugbedarfen werden im Rahmen des resultierenden Lastausgleichs beispielsweise die elektrischen Lasten an den Batterien 210 eines Leistungsmoduls 150 mit den entsprechenden elektrischen Lasten an ihren Pendants des verbleibenden Leistungsmoduls 150 ausgeglichen. Weiter vorgelagert werden darüber hinaus die elektrischen Lasten am Brennstoffzellenstapel 202 eines Leistungsmoduls 150 mit den entsprechenden elektrischen Lasten an dessen Pendant im verbleibenden Leistungsmodul 150 ausgeglichen. Und im Rahmen des resultierenden Ressourcenausgleichs werden beispielsweise die Ladezustände der Batterien 210 eines Leistungsmoduls 150 mit den entsprechenden Ladezuständen ihrer Pendants des verbleibenden Leistungsmoduls 150 ausgeglichen. Darüber hinaus werden die Brennstoffreserven der Brennstofftanks 300 eines Leistungsmoduls 150 mit den entsprechenden Brennstoffreserven ihrer Pendants des verbleibenden Leistungsmoduls 150 ausgeglichen.
Trotz der mitwirkenden Deckung von globalen Antriebsbedarfen können im Betrieb des FCV 100 ein oder mehrere Lastungleichgewichte latent vorhanden sein. Wie unter erneuter Bezugnahme auf 2A und 2B zu sehen und wie oben angeführt, umfasst das FCV 100, in jedem Leistungsmodul 150, pro Batteriesystem 162 mehrere Batterien 210, die eine oder mehrere Motorbatterien 210M und eine oder mehrere Ergänzungsbatterien 210C umfassen, sowie den Anschlusskasten 200. Der Motor 206 ist über den Anschlusskasten 200 mit den Motorbatterien 210M elektrisch verbunden. Darüber hinaus sind die zugeordneten Zusatzelemente über den Anschlusskasten 200 mit den Ergänzungsbatterien 210C elektrisch verbunden. In Bezug auf die Motorbatterien 210M können die latenten Lastungleichgewichte beispielsweise umfassen, dass die vom Motor 206 eines Leistungsmoduls 150 ausgehenden elektrischen Lasten an den Motorbatterien 210M im Verhältnis zu den entsprechenden elektrischen Lasten an ihren Pendants des verbleibenden Leistungsmoduls 150 unausgewogen sind. In Bezug auf die Ergänzungsbatterien 210C können darüber hinaus trotz bester Bemühungen einer Zuweisung der Zusatzelemente zu den Leistungsmodulen 150 die latenten Lastungleichgewichte beinhalten, dass die von den zugeordneten Zusatzelementen eines Leistungsmoduls 150 ausgehenden elektrischen Lasten an den Ergänzungsbatterien 210C im Verhältnis zu den entsprechenden elektrischen Lasten an ihren Pendants des verbleibenden Leistungsmoduls 150 unausgewogen sind.
Daraus folgt unter anderem, dass trotz der Tatsache, dass der Lastausgleich vom Grundsatz her das Ergebnis der mitwirkenden Deckung von globalen Fahrzeugbedarfen ist, im Betrieb des FCV 100 dennoch ein oder mehrere Lastungleichgewichte latent vorhanden sein können. So wie der Ressourcenausgleich das Ergebnis des Lastausgleichs ist, sind gleichermaßen die Ressourcenungleichgewichte das Ergebnis von Lastungleichgewichten. Und da Ressourcenungleichgewichte das Ergebnis von Lastungleichgewichten sind, können im Betrieb des FCV 100 auch ein oder mehrere Ressourcenungleichgewichte latent vorhanden sein. Zur Verhinderung latenter Ressourcenungleichgewichte umfasst das FCV 100 ein oder mehrere präventive Ressourcen-ausgleichende Gegenmaßnahmen. Ganz allgemein sind die präventiven Ressourcen-ausgleichenden Gegenmaßnahmen betreibbar, um die latenten Lastungleichgewichte zu verhindern und dadurch die sich ansonsten ergebenden latenten Ressourcenungleichgewichte zu verhindern.
Das FCV 100 umfasst als Teil der dazugehörigen Energieelemente des Energie-Supersystems 130 beispielsweise eine Verbindungs-/Schalteinheit 270. Die Verbindungs-/Schalteinheit 270 ist über die Leistungsmodule 150 hinweg elektrisch verschaltet. Insbesondere sind die Anschlusskästen 200 im FCV 100 über die Verbindungs-/Schalteinheit 270 elektrisch miteinander verbunden. In Bezug auf die Verbindungs-/Schalteinheit 270 umfasst das FCV 100 in jedem Leistungsmodul 150, als Teil des Anschlusskastens 200, eine leistungsmodulinterne Motorlast-verarbeitende elektrische Verbindung oder, mit anderen Worten, eine elektrische Eins-zu-eins-Verbindung zwischen dem Motor 206 und den Motorbatterien 210M. Darüber hinaus umfasst das FCV 100 eine leistungsmodulinterne Zusatzelementlast-verarbeitende elektrische Verbindung oder, mit anderen Worten, eine elektrische Eins-zu-eins-Verbindung zwischen den zugeordneten Zusatzelementen und den Ergänzungsbatterien 210C.
Die Verbindungs-/Schalteinheit 270 umfasst elektrische Schalter und dergleichen. Die Verbindungs-/Schalteinheit 270 ist betreibbar, um selektiv eine leistungsmodulübergreifende Motorlast-verteilende elektrische Verbindung oder, mit anderen Worten, über die Leistungsmodule 150 hinweg eine elektrische Verbindung zwischen den Motorbatterien 210M eines Leistungsmoduls 150 und ihren Pendants des verbleibenden Leistungsmoduls 150 herzustellen. Mit der hergestellten leistungsmodulübergreifenden Motorlast-verteilenden elektrischen Verbindung ist die Verbindungs-/Schalteinheit 270 einsetzbar, um die von den Motoren 206 ausgehenden kombinierten elektrischen Lasten gleichmäßig auf die Motorbatterien 210M zu verteilen. Die Verbindungs-/Schalteinheit 270 ist auch betreibbar, um selektiv eine leistungsmodulübergreifende Zusatzelementlast-verteilende elektrische Verbindung oder, mit anderen Worten, über die Leistungsmodule 150 hinweg eine elektrische Verbindung zwischen den Ergänzungsbatterien 210C eines Leistungsmoduls 150 und ihren Pendants des verbleibenden Leistungsmoduls 150 herzustellen. Mit der hergestellten leistungsmodulübergreifenden Zusatzelementlast-verteilenden elektrischen Verbindung ist die Verbindungs-/Schalteinheit 270 einsetzbar, um die von den Zusatzsystemen 134 ausgehenden kombinierten elektrischen Lasten auf unzugeordneter Basis gleichmäßig auf die Ergänzungsbatterien 210C zu verteilen.
Die Verbindungs-/Schalteinheit 270 ist auch betreibbar, um selektiv die leistungsmodulinterne Zusatzelementlast-verarbeitende elektrische Verbindung zu trennen. Stattdessen ist die Verbindungs-/Schalteinheit 270 gleichzeitig auch betreibbar, um leistungsmodulübergreifende Zusatzelementlast-schaltende elektrische Verbindungen oder, mit anderen Worten, eine elektrische Eins-zu-eins-Verbindung zwischen den zugeordneten Zusatzelementen des einen Leistungsmoduls 150 und den Ergänzungsbatterien 210C des verbleibenden Leistungsmoduls 150 und eine elektrische Eins-zu-eins-Verbindung zwischen den zugeordneten Zusatzelementen des verbleibenden Leistungsmoduls 150 und den Ergänzungsbatterien 210C des einen Leistungsmoduls 150 selektiv herzustellen. Mit der Trennung der leistungsmodulinternen Zusatzelementlast-verarbeitenden elektrischen Verbindungen und, stattdessen, Herstellung der leistungsmodulübergreifenden Zusatzelementlast-schaltenden elektrischen Verbindungen ist die Verbindungs-/Schalteinheit 270 einsetzbar, um die von den zugeordneten Zusatzelementen ausgehenden elektrischen Lasten zwischen den Ergänzungsbatterien 210C umzuschalten. Mit Wiederherstellung der leistungsmodulinternen Zusatzelementlast-verarbeitenden elektrischen Verbindungen und Trennung der leistungsmodulübergreifenden Zusatzelementlast-schaltenden elektrischen Verbindungen ist die Verbindungs-/Schalteinheit 270 gleichweise einsetzbar, um die von den zugeordneten Zusatzelementen ausgehenden elektrischen Lasten nochmals zwischen den Ergänzungsbatterien 210C umzuschalten. Im Ergebnis dessen, dass die elektrischen Lasten von den zugeordneten Zusatzelementen zwischen den Ergänzungsbatterien 210C auf zyklischer Basis umgeschaltet werden, ist die Verbindungs-/Schalteinheit 270 einsetzbar, um die elektrischen Lasten von den zugeordneten Zusatzelementen zwischen den Ergänzungsbatterien 210C zeitlich zu mitteln.
Wie oben angeführt, sind die präventiven Ressourcen-ausgleichenden Gegenmaßnahmen betreibbar, um die latenten Lastungleichgewichte zu verhindern und dadurch die sich ansonsten ergebenden latenten Ressourcenungleichgewichte zu verhindern. Trotz der Verhinderung der latenten Lastungleichgewichte können sich beim Betrieb des FCV 100 ein oder mehrere Lastungleichgewichte manifestieren. Und da Ressourcenungleichgewichte das Ergebnis von Lastungleichgewichten sind, können sich im Betrieb des FCV 100 auch ein oder mehrere Ressourcenungleichgewichte manifestieren.
Insbesondere kann ein Leistungsmodul 150 zu einem „leistungsschwachen“ Leistungsmodul 150 werden oder, mit anderen Worten, zu einem Leistungsmodul 150, das im Vergleich zum verbleibenden „leistungsstarken“ Leistungsmodul 150 bei einer Kombination von Ressourcen eine geringe Leistung aufweist. Im Rahmen der sich ergebenden Ressourcenungleichgewichte können beispielsweise die Ladezustände der Batterien 210 des leistungsschwachen Leistungsmoduls 150 niedriger sein als die entsprechenden Ladezustände ihrer Pendants des leistungsstarken Leistungsmoduls 150. Zusätzlich oder alternativ dazu können die Brennstoffreserven der Brennstofftanks 300 des leistungsschwachen Leistungsmoduls 150 niedriger sein als die entsprechenden Brennstoffreserven ihrer Pendants des leistungsstarken Leistungsmoduls 150. Ergänzend zu den präventiven Ressourcen-ausgleichenden Gegenmaßnahmen umfasst das FCV 100 eine oder mehrere korrektive Ressourcen-ausgleichende Gegenmaßnahmen zur Beseitigung der Ressourcenungleichgewichte. Allgemein sind die korrektiven Ressourcen-ausgleichenden Gegenmaßnahmen betreibbar, um die Ressourcenungleichgewichte zu beseitigen.
Die Steuerungsmodule 128 weisen bei Feststellung eines leistungsschwachen Leistungsmoduls 150 beispielsweise einen „Aufholmodus“ auf. Im Aufholmodus verstellen die Steuerungsmodule 128 im Rahmen der Organisation des globalen Betriebs des FCV 100 die mitwirkende Deckung von globalen Fahrzeugbedarfen zugunsten des leistungsschwachen Leistungsmoduls 150. Die Steuerungsmodule 128 verschieben beispielsweise die mitwirkende Deckung von globalen Energiebedarfen zwischen den Energiesystemen 152 zugunsten des leistungsschwachen Leistungsmoduls 150. Bei einem gegebenen globalen Energiebedarf steuern die Steuerungsmodule 128 insbesondere das Energiesystem 152 des leistungsschwachen Leistungsmoduls 150 so an, dass es einen geringeren Anteil des globalen Energiebedarfs als normalerweise deckt. Die Steuerungsmodule 128 steuern dementsprechend das Energiesystem 152 des leistungsstarken Leistungsmoduls 150 so, dass es einen höheren Anteil des globalen Energiebedarfs als normalerweise deckt. Zusätzlich oder alternativ dazu verschieben die Steuerungsmodule 128 die mitwirkende Deckung von globalen Antriebsbedarfen zwischen den Antriebssystemen 154 zugunsten des leistungsschwachen Leistungsmoduls 150. Bei einem gegebenen globalen Antriebsbedarf steuern die Steuerungsmodule 128 insbesondere das Antriebssystem 154 des leistungsschwachen Leistungsmoduls 150 so an, dass es einen geringeren Anteil des globalen Antriebsbedarfs als normalerweise deckt. Die Steuerungsmodule 128 steuern dementsprechend das Antriebssystem 154 des leistungsstarken Leistungsmoduls 150 so an, dass es einen höheren Anteil des globalen Antriebsbedarfs als normalerweise deckt. Da der Einsatz von Ressourcen verhältnismäßig zur Deckung der globalen Fahrzeugbedarfe erfolgt, folgt daraus unter anderem, dass der Aufholmodus einsetzbar ist, um dem leistungsschwachen Leistungsmodul 150 eine im Vergleich zum leistungsstarken Leistungsmodul 150 geringere Inanspruchnahme kombinierter Ressourcen und dadurch eine Leistungsaufholung zu ermöglichen.
Wie oben angeführt, umfasst das FCV 100 in jedem Leistungsmodul 150 einen oder mehrere Brennstofftanks 300, sowie ein Rohrleitungssystem 302 für die Brennstofftanks 300, pro Brennstofftanksystem 164. Jedes Rohrleitungssystem 302 ist ein leistungsmodulinternes Rohrleitungssystem 302. Wie unter nochmaliger Bezugnahme auf 3A und 3B zu sehen, umfasst das FCV 100 auch im Rahmen der korrektiven Ressourcen-ausgleichenden Gegenmaßnahmen, als Teil der Energieelemente des Energie-Supersystems 130, ein leistungsmodulübergreifendes Rohrleitungssystem 320 für die Brennstofftanks 300. Das leistungsmodulübergreifende Rohrsystem 320 weist über die Leistungsmodule 150 hinweg eine Verteilungsleitung 322 zwischen den leistungsmodulinternen Rohrleitungssystemen 302 auf. Die Verteilungsleitung 322 befindet sich zwar laut Darstellung zwischen den leistungsmodulinternen Rohrleitungssystemen 302 an den Mehrwege-Ausgangsventilen 312, aber es versteht sich, dass die vorliegende Offenbarung vom Grundsatz her auf ansonsten ähnliche Fahrzeuge anwendbar ist, die ein leistungsmodulübergreifendes Rohrleitungssystem umfassen, das eine anders liegende Verteilungsleitung zwischen den leistungsmodulinternen Rohrleitungssystemen 302 aufweist. Zusätzlich zu den erforderlichen Rohren weist das leistungsmodulübergreifende Rohrleitungssystem 320 an der Verteilungsleitung 322 ein Verteilungsventil 324 auf. Die Mehrwege-Ausgangsventile 312 sind über das Verteilungsventil 324 strömungstechnisch miteinander verbunden. Das Verteilungsventil 324 ist betreibbar, um die Verteilungsleitung 322 zwischen den Mehrwege-Ausgangsventilen 312 selektiv zu öffnen oder zu schließen. Als kombiniertes Ergebnis aus dem Öffnen der Verteilungsleitung 322 zwischen den Mehrwege-Ausgangsventilen 312 und, in jedem Leistungsmodul 150, dem Öffnen der Ausgangsleitung 306 von einigen oder sämtlichen Brennstofftanks 300 und dem Schließen der Ausgangsleitung 306 vom Mehrwege-Ausgangsventil 312 sind das Verteilungsventil 324, die Mehrwege-Ausgangsventile 312 und die Brennstoffregler 314 so betreibbar, dass sie eine strömungstechnische Verbindung zwischen den Brennstofftanks 300 in beliebiger Kombination öffnen. Mit einer zwischen den Brennstofftanks 300 geöffneten strömungstechnischen Verbindung sind die leistungsmodulinternen Rohrleitungssysteme 302 und die leistungsmodulübergreifenden Rohrleitungssysteme 302 einsetzbar, um Brennstoff zwischen den Brennstofftanks 300 zu übertragen.
Daraus folgt unter anderem, dass zu den Vorteilen der leistungsmodulinternen Rohrleitungssysteme 302 und des leistungsmodulübergreifenden Rohrleitungssystems 320 auch die Zeit- und Arbeitsaufwandseffektivität bei der Betankung des FCV 100 an einer Tankstelle gehört. Wird beispielsweise davon ausgegangen, dass nur eine Füllleitung vorhanden ist, muss die Füllleitung nicht von Brennstofftank 300 zu Brennstofftank 300 bewegt werden. Stattdessen ist in jedem Leistungsmodul 150 das leistungsmodulinterne Rohrleitungssystem 302 einsetzbar, um die Brennstofftanks 300 gleichzeitig mit Brennstoff aus der Füllleitung zu befüllen. Darüber hinaus ist im Zusammenwirken mit dem leistungsmodulinternen Rohrleitungssystem 302 das leistungsmodulübergreifende Rohrleitungssystem 320 einsetzbar, um die Brennstofftanks 300 in jedem Leistungsmodul 150 gleichzeitig mit Brennstoff aus der Füllleitung zu befüllen. Wird hingegen davon ausgegangen, dass mehrere Füllleitungen vorhanden sind, ist in jedem Leistungsmodul 150 das leistungsmodulinterne Rohrleitungssystem 302 einsetzbar, um die Brennstofftanks 300 gleichzeitig mit Brennstoff aus seiner eigenen Füllleitung zu befüllen.
Betreiben des Brennstoffzellenfahrzeugs (FCV)
Das FCV 100 ist im Betrieb ausgestattet, um Fahrzeugfunktionen seitens des FCV 100 ausführen und dadurch entsprechende Fahrzeugbedarfe seitens des FCV 100 zu decken. Aus der Perspektive des globalen Steuerungsmoduls 128G und der Leistungssteuerungsmodule 128P und der Organisation des Gesamtbetriebs des FCV 100 umfassen die Fahrzeugbedarfe, wie oben angeführt, die globalen Fahrzeugbedarfe. Aus der Perspektive der Leistungssteuerungsmodule 128P und der Organisation des Betriebs der Leistungsmodule 150 umfassen die Fahrzeugbedarfe darüber hinaus einen oder mehrere lokale Fahrzeugbedarfe oder, mit anderen Worten, Fahrzeugbedarfe, die an die globalen Fahrzeugbedarfen anschließen, aber, im Gegensatz zur gemeinsamen Geltung für das FCV 100, individuell für die Leistungsmodule 150 gelten. Einer oder mehrere der Energiebedarfe sind insbesondere lokale Energiebedarfe, und einer oder mehrere der Antriebsbedarfe sind lokale Antriebsbedarfe. Für jedes Leistungssteuerungsmodul 128P und das zugeordnete Leistungsmodul 150 können die lokalen Energiebedarfe eine Kombination von einem oder mehreren Bedarfen zur Erzeugung von elektrischer Energie unter Verwendung von Brennstoff aus dem Brennstofftanksystem 164 und Luft, einem oder mehreren Bedarfen zur Speicherung von elektrischer Energie aus dem Brennstoffzellenstapel 202, einem oder mehreren Bedarfen zur Aufbereitung und sonstigen Verarbeitung von elektrischer Energie, einem oder mehreren Bedarfen zur Kühlung des Brennstoffzellenstapels 202, einem oder mehreren Bedarfen zur Kühlung der dem Brennstoffzellenstapel 202 zugehörigen Fahrzeugelemente und einem oder mehreren Bedarfen zum Speicherung und sonstigen Verarbeitung von Brennstoff. Die lokalen Antriebsbedarfe können einen oder mehrere Bedarfe zum Antreiben der Räder 114 unter Verwendung von elektrischer Energie aus einer Kombination des Brennstoffzellenstapels 202 und der Batterien 210 umfassen.
In 7 sind die Verfahrensschritte eines Prozesses 700 zum Betreiben des FCV 100 im Rahmen der Organisation der Steuerungsmodule 128 dargestellt. Die Steuerungsmodule 128 organisieren den Betrieb des FCV 100 gemäß dem Prozess 700. Die Schritte des Prozesses 700 sind vom Grundsatz her für eine beliebige Kombination der Steuerungsmodule 128 in Bezug auf eine beliebige Kombination der Fahrzeugbedarfe anwendbar, einschließlich einer Kombination der globalen Fahrzeugbedarfe und einer Kombination der lokalen Fahrzeugbedarfe. Beispielsweise sind die Verfahrensschritte des Prozesses 700 grundsätzlich für jedes Leistungssteuerungsmodul 128P in Bezug auf eine Kombination der globalen Fahrzeugbedarfe und eine Kombination der lokalen Fahrzeugbedarfe anwendbar.
In Schritt 702 sammeln die Steuerungsmodule 128 Informationen über das FCV 100, die eine Kombination der vom Sensorsystem 122 erfassten Informationen über das FCV 100 und der zwischen den Steuerungsmodulen 128 übermittelten Informationen über das FCV 100 umfassen. In Schritt 704 werten die Steuerungsmodule 128 die Informationen über das FCV 100 aus, einschließlich der Überwachung und Identifizierung eines oder mehrerer Fahrzeugbedarfe. Eine Kombination von Steuerungsmodulen 128 kann mit der Aufgabe der Identifizierung eines Fahrzeugbedarfs in erster Instanz beauftragt werden. Aus der Perspektive eines Steuerungsmoduls 128 kann dementsprechend ein identifizierter Fahrzeugbedarf vom Steuerungsmodul 128 selbst identifiziert worden sein, vom Steuerungsmodul 128 und einem oder mehreren mitwirkenden Steuerungsmodulen 128 identifiziert worden sein oder von einem oder mehreren ursprünglichen Steuerungsmodulen 128 übermittelt worden sein.
In den Schritten 706 und 708 betreiben die Steuerungsmodule 128 die Fahrzeugsysteme 120 auf Grundlage ihrer Auswertung der Informationen über das FCV 100. Insbesondere steuern die Steuerungsmodule 128 die assoziierten Fahrzeugsysteme 120 nicht an, wenn die Steuerungsmodule 128 in Schritt 706 keinen Fahrzeugbedarf identifizieren. Ansonsten steuern die Steuerungsmodule 128 in Schritt 708 die assoziierten Fahrzeugsysteme 120 an, um den Fahrzeugbedarf zu decken, wenn die Steuerungsmodule 128 in Schritt 706 einen Fahrzeugbedarf identifizieren. Wenn die Steuerungsmodule 128 in Schritt 706 beispielsweise einen Energiebedarf identifizieren, steuern die Steuerungsmodule 128 in Schritt 708 das Energie-Supersystem 130 an, um den Energiebedarf zu decken. Und wenn die Steuerungsmodule 128 in Schritt 706 einen Antriebsbedarf identifizieren, steuern die Steuerungsmodule 128 in Schritt 708 das Antriebs-Supersystem 132 an, um den Antriebsbedarf zu decken. Wenn darüber hinaus die Steuerungsmodule 128 in Schritt 706 einen Zusatzbedarf identifizieren, steuern die Steuerungsmodule 128 in Schritt 708 die Zusatzsysteme 134 an, um den Zusatzbedarf zu decken.
In beiden Fällen sammeln die Steuerungsmodule 128 weiter Informationen über das FCV 100 entsprechend Schritt 702 und werten die Informationen über das FCV 100 weiter entsprechend Schritt 704 aus. In der Folge der Nichtansteuerung der Fahrzeugsysteme 120 setzen die Steuerungsmodule 128, als Teil ihrer fortgesetzten Auswertung der Informationen über das FCV 100 entsprechend Schritt 704, die Identifizierung von Fahrzeugbedarfen in der Erwartung fort, dass zuvor nicht identifizierte Fahrzeugbedarfe eintreten werden. In der Folge der Ansteuerung der assoziierten Fahrzeugsysteme 120 zur Deckung des Fahrzeugbedarfs entsprechend Schritt 708 setzen die Steuerungsmodule 128 andererseits, als Teil ihrer fortgesetzten Auswertung der Informationen über das FCV 100 entsprechend Schritt 704, die Identifizierung von Fahrzeugbedarfen in der Erwartung fort, dass der zuvor identifizierte Fahrzeugbedarf gedeckt werden wird. Wenn der zuvor identifizierte Fahrzeugbedarf gedeckt ist und der zuvor identifizierte Fahrzeugbedarf somit entsprechend Schritt 704 nicht mehr identifiziert wird, beenden die Steuerungsmodule 128 die Ansteuerung der assoziierten Fahrzeugsysteme 120.
Auch als Teil ihrer fortgesetzten Auswertung der Informationen über das FCV 100 entsprechend Schritt 704 führen die Steuerungsmodule 128 Betriebszustandskontrollen an einem oder mehreren der Fahrzeugsysteme 120 durch, die einen, einige oder sämtliche der assoziierten Fahrzeugsysteme 120 umfassen. Wenn eine oder mehrere assoziierte Fahrzeugsysteme 120 eine Betriebszustandskontrolle nicht bestehen, können die Steuerungsmodule 128 den Betrieb der betriebsunfähigen assoziierten Fahrzeugsysteme 120 beenden. Die Steuerungsmodule 128 können auch den Betrieb eines, einiger oder sämtlicher der gegebenenfalls verbleibenden nach wie vor betriebsfähigen assoziierten Fahrzeugsysteme 120 sowie eines oder mehrerer Fahrzeugsysteme 120, die den betriebsunfähigen assoziierten Fahrzeugsystemen 120 zugehörig sind, beenden.
Für die Identifizierung von Fahrzeugbedarfen, die Durchführung von Betriebszustandskontrollen an Fahrzeugsystemen 120 und die sonstige Auswertung von Informationen über das FCV 100 entsprechend Schritt 704 können die Steuerungsmodule 128 eine Kombination von Informationen über Benutzeranforderungen und Informationen über den Betrieb des FCV 100 sammeln. Diese und andere Informationen über das FCV 100 können vom Sensorsystem 122 erfasst werden. Die Informationen über Benutzeranforderungen können eine Kombination von Benutzereingaben, die ein Antreiben der Räder 114 anfordern, Benutzereingaben, die ein Bremsen, Lenken und dergleichen anfordern, Benutzereingaben, die ein Heizen, Kühlen und dergleichen anfordern, sowie Benutzereingaben, die Zusatz bzw. Hilfsfunktionen anfordern, umfassen. Die Informationen über den Betrieb des FCV 100 können eine Kombination von Standort und Bewegung des FCV 100, Bewegung der Räder 114, Temperaturen des FCV 100 und Betriebszuständen eines, einiger oder aller Fahrzeugsysteme 120 umfassen.
Master/Slave-Steuerungsverhältnis
Im FCV 100 weisen die Leistungssteuerungsmodule 128P ein Master/Slave-Steuerungsverhältnis auf. Insbesondere ist ein Leistungssteuerungsmodul 128P als Master-Leistungssteuerungsmodul 128P eingerichtet, und das verbleibende Leistungssteuerungsmodul 128P ist als Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P eingerichtet.
Mit dem eingerichteten Master-Leistungssteuerungsmodul 128P wird die Leistungssteuerungseinheit (PCU), zu der das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P gehört, als Master-PCU eingerichtet, und das dem Master-Leistungssteuerungsmodul 128P zugeordnete Leistungsmodul 150 wird als Master-zugeordnetes Leistungsmodul 150 eingerichtet. Darüber hinaus wird das Energiesystem 152 des Master-zugeordneten Leistungsmoduls 150 als Master-zugeordnetes Energiesystem 152 eingerichtet, das Antriebssystem 154 des Master-zugeordneten Leistungsmoduls 150 wird als Master-zugeordnetes Antriebssystem 154 eingerichtet, und die dem Master-zugeordneten Leistungsmodul 150 zugeordneten Zusatzelemente werden als Master-zugeordnete Zusatzelemente eingerichtet. Mit dem eingerichteten Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P wird dementsprechend die Leistungssteuerungseinheit (PCU), zu der das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P gehört, als Slave-PCU eingerichtet, und das dem Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P zugeordnete Leistungsmodul 150 wird als Slave-zugeordnetes Leistungsmodul 150 eingerichtet. Darüber hinaus wird das Energiesystem 152 des Slave-zugeordneten Leistungsmoduls 150 als Slave-zugeordnetes Energiesystem 152 eingerichtet, das Antriebssystem 154 des Slave-zugeordneten Leistungsmoduls 150 wird als Slave-zugeordnetes Antriebssystem 154 eingerichtet, und die dem Slave-zugeordneten Leistungsmodul 150 zugeordneten Zusatzelemente werden als Slave-zugeordnete Zusatzelemente eingerichtet.
In 8 sind die Verfahrensschritte eines Prozesses 800 zum Betreiben des FCV 100 im Rahmen der Organisation des Master-Leistungssteuerungsmoduls 128P und des Slave-Leistungssteuerungsmoduls 128P dargestellt. Entsprechend dem Prozess 800 organisiert das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P den Betrieb des Master-zugeordneten Leistungsmoduls 150, der den Betrieb des Master-zugeordneten Energiesystems 152 und den Betrieb des Master-zugeordneten Antriebssystems 154 sowie den Betrieb der Master-zugeordneten Zusatzelemente umfasst. Darüber hinaus organisiert das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P den Betrieb des Slave-zugeordneten Leistungsmoduls 150, der den Betrieb des Slave-zugeordneten Energiesystems 152 und den Betrieb des Slave-zugeordneten Antriebssystems 154 sowie den Betrieb der Slave-zugeordneten Zusatzelemente umfasst. In Fortführung der Verfahrensschritte des Prozesses 700 sind die Verfahrensschritte des Prozesses 800 vom Grundsatz her auf das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P und das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P in Bezug auf eine beliebige Kombination der globalen Fahrzeugbedarfe anwendbar.
In Schritt 802 sammelt das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P Informationen über das FCV 100. In Schritt 804 sammelt indes auch das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P Informationen über das FCV 100. In den Schritten 810-816 wertet das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P die Informationen über das FCV 100 aus, einschließlich der Überwachung auf einen oder mehrere globale Fahrzeugbedarfe. Insbesondere identifiziert das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P in Schritt 810 einen oder mehrere globale Energiebedarfe und in Schritt 812 einen oder mehrere globale Antriebsbedarfe. Darüber hinaus identifiziert das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P in Schritt 814 einen oder mehrere Master-zugeordnete globale Zusatzbedarfe oder, mit anderen Worten, die globalen Zusatzbedarfe, für deren Deckung die Master-zugeordneten Zusatzelemente betreibbar sind. Darüber hinaus identifiziert das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P in Schritt 816 einen oder mehrere Slave-zugeordnete globale Zusatzbedarfe oder, mit anderen Worten, die globalen Zusatzbedarfe, für deren Deckung die Slave-zugeordneten Zusatzelemente betreibbar sind.
In den Schritten 820-826 und Schritten 830-834 steuert das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P die Fahrzeugsysteme 120 auf Grundlage seiner Auswertung der Informationen über das FCV 100 an. Wenn insbesondere das Master-Leistungssteuerungsmodul 128 in den Schritten 820-826 keinen globalen Fahrzeugbedarf identifiziert, steuert das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P die Master-zugeordneten assoziierten Fahrzeugsysteme 120 nicht an. Wenn dagegen die Master-PCU in den Schritten 820-824 einen globalen Fahrzeugbedarf identifiziert, steuert das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P in den Schritten 830-834 die Master-zugeordneten assoziierten Fahrzeugsysteme 120 an, um den globalen Fahrzeugbedarf mitwirkend zu decken. Wenn das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P in Schritt 820 beispielsweise einen globalen Energiebedarf identifiziert, steuert das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P in Schritt 830 das Master-zugeordnete Energiesystem 152 an, um einen Anteil des globalen Energiebedarfs zu decken. Und wenn das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P in Schritt 822 einen globalen Antriebsbedarf identifiziert, steuert das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P in Schritt 832 das Master-zugeordnete Antriebssystem 154 an, um einen Anteil des globalen Antriebsbedarfs zu decken. Wenn darüber hinaus das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P in Schritt 824 einen Master-zugeordneten globalen Zusatzbedarf identifiziert, steuert das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P in Schritt 834 die Master-zugeordneten Zusatzelemente an, um den Master-zugeordneten globalen Zusatzbedarf zu decken.
In den Schritten 840-844 wertet indes auch das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P die Informationen über das FCV 100 aus, einschließlich der unabhängigen Überwachung auf einen oder mehrere globale Fahrzeugbedarfe. Insbesondere identifiziert das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P in Schritt 840 einen oder mehrere globale Energiebedarfe und in Schritt 842 einen oder mehrere globale Antriebsbedarfe. Darüber hinaus identifiziert das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P in Schritt 844 einen oder mehrere globale Zusatzbedarfe, die einen oder mehrere Slave-zugeordnete globale Zusatzbedarfe umfassen.
In den Schritten 850-854 und Schritten 860-864 steuert das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P die Fahrzeugsysteme 120 auf Grundlage seiner Auswertung der Informationen über das FCV 100 an. Wenn insbesondere das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P in den Schritten 850-854 keinen globalen Fahrzeugbedarf identifiziert, steuert das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P die Slave-zugeordneten assoziierten Fahrzeugsysteme 120 nicht an. Wenn dagegen die Slave-PCU in den Schritten 850-854 einen globalen Fahrzeugbedarf identifiziert, steuert das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P in den Schritten 860-864 die Slave-zugeordneten assoziierten Fahrzeugsysteme 120 an, um den globalen Fahrzeugbedarf mitwirkend zu decken. Wenn beispielsweise das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P in Schritt 850 einen globalen Energiebedarf identifiziert, während das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P entsprechend Schritt 830 das Master-zugeordnete Energiesystem 152 betreibt, um einen Anteil des globalen Energiebedarfs zu decken, steuert das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P in Schritt 860 das Slave-zugeordnete Energiesystem 152 an, um den verbleibenden Anteil des globalen Energiebedarfs zu decken. Und wenn das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P in Schritt 852 einen globalen Antriebsbedarf identifiziert, während das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P das Master-zugeordnete Antriebssystem 154 betreibt, um einen Anteil des globalen Antriebsbedarfs entsprechend Schritt 832 zu decken, steuert das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P in Schritt 862 das Slave-zugeordnete Antriebssystem 154 an, um den verbleibenden Anteil des globalen Antriebsbedarfs zu decken. Wenn darüber hinaus das Slave-Steuerungsmodul 128P in Schritt 854 einen Slave-zugeordneten globalen Zusatzbedarf identifiziert, steuert das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P in Schritt 864 die Slave-zugeordneten Zusatzelemente an, um den Slave-zugeordneten globalen Zusatzbedarf zu decken.
Wie oben angeführt, wird in der modularen Realisierung, bei der jedes Leistungsmodul 150 eine modularisierte Version eines kompletten Energiesystems 152 und eines kompletten Antriebssystems 154 aus einer anderen Fahrzeuganwendung ist, auch jedes Leistungssteuerungsmodul 128P aus der anderen Fahrzeuganwendung bezogen. In Bezug auf die andere Fahrzeuganwendung hat jedes von dort bezogene Leistungssteuerungsmodul 128P die Aufgabe, den Betrieb des kompletten Energiesystems 152 und des kompletten Antriebssystems 154 eigenständig zu organisieren. Das bezogene Leistungssteuerungsmodul 128P hat zudem die Aufgabe, den Betrieb der Zusatzsysteme 134 aus der anderen Fahrzeuganwendung eigenständig zu organisieren.
Im gegebenen Zustand hätte das bezogene Leistungssteuerungsmodul 128P im FCV 100 die Aufgabe der Sammlung von Informationen über das FCV 100, die eine Kombination der durch das Sensorsystem 122 erfassten Informationen über das FCV 100 und der vom globalen Steuerungsmodul 128G übermittelten Informationen über das FCV 100 umfassen, und der Auswertung der Informationen über das FCV 100, einschließlich der Identifizierung globaler Fahrzeugbedarfe. Insbesondere hätte das bezogene Leistungssteuerungsmodul 128P die Aufgabe, einen oder mehrere globale Energiebedarfe, einen oder mehrere Antriebsbedarfe und einen oder mehrere globale Zusatzbedarfe zu identifizieren.
Bei Identifizierung eines globalen Fahrzeugbedarfs hätte das bezogene Leistungssteuerungsmodul 128P die Aufgabe, die assoziierten Fahrzeugsysteme 120 anzusteuern, um den globalen Fahrzeugbedarf nicht mitwirkend zu decken. Bei Identifizierung eines globalen Energiebedarfs hätte das bezogene Leistungssteuerungsmodul 128P beispielsweise die Aufgabe, das Energiesystem 152 anzusteuern, um den globalen Energiebedarf nicht mitwirkend zu decken. Und bei Identifizierung eines globalen Antriebsbedarfs hätte das bezogene Leistungssteuerungsmodul 128P die Aufgabe, das Antriebssystem 154 anzusteuern, um den globalen Antriebsbedarf nicht mitwirkend zu decken. Bei Identifizierung eines globalen Zusatzbedarfs hätte das bezogene Leistungssteuerungsmodul 128P darüber hinaus die Aufgabe, die Zusatzsysteme 134 auf unzugeordneter Basis anzusteuern, um den globalen Zusatzbedarf zu decken. Das bezogene Leistungssteuerungsmodul 128P hätte diesbezüglich die Aufgabe, Betriebszustandskontrollen an den assoziierten Fahrzeugsystemen 120 durchzuführen.
Als Teil des Master/Slave-Steuerungsverhältnisses wird das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P im Wesentlichen unverändert aus der anderen Fahrzeuganwendung bezogen. Das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P hingegen, obwohl auch aus der anderen Fahrzeuganwendung bezogen, wird modifiziert, um den zweckentsprechenden Betrieb des FCV 100 unter der Organisation des Master-Leistungssteuerungsmoduls 128P und des Slave-Leistungssteuerungsmoduls 128P zu begünstigen. Das globale Steuerungsmodul 128G, das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P und das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P im FCV 100 sind miteinander kommunikativ verbunden. Zum Zwecke der Sammlung von Informationen über das FCV 100 ist in Bezug auf den Prozess 800 das globale Steuerungsmodul 128G mit dem Sensorsystem 122 kommunikativ verbunden, und das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P ist mit dem globalen Steuerungsmodul 128G kommunikativ verbunden. Das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P ist auch mit dem Sensorsystem 122 kommunikativ verbunden. Das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P ist andererseits mit dem Master-Leistungssteuerungsmodul 128P kommunikativ verbunden.
Da das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P kommunikativ mit dem globalen Steuerungsmodul 128G und dem Sensorsystem 122 verbunden ist, sammelt das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P entsprechend Schritt 802 Informationen über das FCV 100, die eine Kombinationen aus den durch das Sensorsystem 122 erfassten Informationen über das FCV 100 und den vom globalen Steuerungsmodul 128G übermittelten Informationen über das FCV 100 umfassen. Seine Auswertung der Informationen über das FCV 100 entsprechend den Schritten 810-816 beruht somit auf den „tatsächlichen“ Informationen über das FCV 100 und umfasst die Identifizierung von „wahren“ globalen Fahrzeugbedarfen. In Bezug auf die Auswertung der Informationen über das FCV 100, im Gegensatz zur Identifizierung von globalen Zusatzbedarfen im Allgemeinen, hat das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P als neue Aufgabe die separate Identifizierung der Teilmenge der Master-zugeordneten globalen Zusatzbedarfe entsprechend Schritt 814 und Slave-zugeordneten globalen Zusatzbedarfe entsprechend Schritt 816.
Wenn, im Gegensatz zur Ansteuerung der assoziierten Fahrzeugsysteme 120 zwecks nicht-mitwirkender Deckung des globalen Fahrzeugbedarfs, die Master-PCU einen globalen Fahrzeugbedarf entsprechend den Schritten 820-824 identifiziert, besteht die neue Aufgabe des Master-Leistungssteuerungsmoduls 128P in der Ansteuerung der Master-zugeordneten assoziierten Fahrzeugsysteme 120 zur mitwirkenden Deckung des globalen Fahrzeugbedarfs entsprechend den Schritten 830-834. Trotz Identifizierung eines globalen Energiebedarfs entsprechend Schritt 820 steuert das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P beispielsweise das Master-zugeordnete Energiesystem 152 entsprechend Schritt 830 an, um nur einen Anteil des globalen Energiebedarfs zu decken. Und trotz Identifizierung eines globalen Antriebsbedarfs entsprechend Schritt 822 steuert das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P das Master-zugeordnete Antriebssystem 154 entsprechend Schritt 832 an, um nur einen Anteil des globalen Antriebsbedarfs zu decken. In Bezug auf die separate Identifizierung eines Master-zugeordneten globalen Zusatzbedarfs entsprechend Schritt 824 steuert das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P darüber hinaus entsprechend Schritt 834 nur die Master-zugeordneten Zusatzelemente an, um den Master-zugeordneten globalen Zusatzbedarf zu decken. Die Ansteuerung der Slave-zugeordneten Zusatzelemente ist nicht Aufgabe der Master-PCU. In Bezug auf die separate Identifizierung eines Slave-zugeordneten globalen Zusatzbedarfs entsprechend Schritt 826 fehlt dem Prozess 800 dementsprechend ein Pendant zu Schritt 834 für die Ansteuerung der Slave-zugeordneten Zusatzelemente durch die Master-PCU zur Deckung des Slave-zugeordneten globalen Zusatzbedarfs. Dementsprechend ist die Master-PCU nicht mit der Durchführung von Betriebszustandskontrollen an den Slave-zugeordneten Zusatzelementen beauftragt.
Aus der Perspektive des Slave-Leistungssteuerungsmoduls 128P fängt das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P Informationen über das FCV 100 ab, die eine Kombinationen aus den durch das Sensorsystem 122 erfassten Informationen über das FCV 100 und den vom globalen Steuerungsmodul 128G übermittelten Informationen über das FCV 100 umfassen. An Stelle dieser Informationen erzeugt das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P in den Schritten 870-876 simulierte Informationen über das FCV 100 für das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P. Wenn beispielsweise das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P das Master-zugeordnete Energiesystem 152 entsprechend Schritt 830 ansteuert, um einen Anteil des globalen Energiebedarfs zu decken, erzeugt das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P in Schritt 870 simulierte Informationen über das FCV 100, die einen verbleibenden Anteil des globalen Energiebedarfs anzeigen. Und wenn das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P das Master-zugeordnete Antriebssystem 154 entsprechend Schritt 832 ansteuert, um einen Anteil des globalen Antriebsbedarfs zu decken, erzeugt das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P in Schritt 872 simulierte Informationen über das FCV 100, die einen verbleibenden Anteil des globalen Antriebsbedarfs anzeigen. Wenn darüber hinaus das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P die Master-zugeordnete Zusatzelemente entsprechend Schritt 834 ansteuert, um den Master-zugeordneten globalen Zusatzbedarf zu decken, erzeugt das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P in Schritt 874 simulierte Informationen über das FCV 100, die keinen Master-zugeordneten globalen Zusatzbedarf anzeigen. Und wenn das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P, obwohl es die Ansteuerung der Slave-zugeordneten Zusatzelemente nicht zur Aufgabe hat, dennoch separat einen Slave-zugeordneten globalen Zusatzbedarf entsprechend Schritt 816 identifiziert, erzeugt das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P in Schritt 876 simulierte Informationen über das FCV 100, die den Slave-zugeordneten globalen Zusatzbedarf anzeigen.
Da das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P mit dem Master-Leistungssteuerungsmodul 128P kommunikativ verbunden ist, sammelt das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P entsprechend Schritt 804 Informationen über das FCV 100, die die vom Master-Leistungssteuerungsmodul 128P übermittelten simulierten Informationen über das FCV 100 umfassen. Seine Auswertung der Informationen über das FCV 100 entsprechend den Schritten 840-844 beruht somit auf den simulierten Informationen über das FCV 100 und umfasst die Identifizierung von „vorgeblichen“ globalen F ahrzeugbedarfen.
In Bezug auf die Auswertung der Informationen über das FCV 100 identifiziert das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P, obwohl es vom Grundsatz her die Identifizierung von globalen Energiebedarfen entsprechend Schritt 840 zur Aufgabe hat, nur den verbleibenden Anteil des globalen Energiebedarfs. Und obwohl es vom Grundsatz her die Identifizierung von globalen Antriebsbedarfen entsprechend Schritt 842 zur Aufgabe hat, identifiziert das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P nur den verbleibenden Anteil des globalen Antriebsbedarfs. Obwohl es außerdem vom Grundsatz her die Identifizierung von globalen Zusatzbedarfen im Allgemeinen entsprechend Schritt 844 zur Aufgabe hat, identifiziert das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P nur den Slave-zugeordneten globalen Zusatzbedarf.
Bei Identifizierung eines globalen Zusatzbedarfs besteht, wie oben angeführt, die Aufgabe des Slave-Leistungssteuerungsmoduls 128P vom Grundsatz her darin, die Zusatzsysteme 134 auf unzugeordneter Basis anzusteuern, um den globalen Zusatzbedarf zu decken. Wenn das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P in Schritt 854 einen Master-zugeordneten globalen Zusatzbedarf identifiziert, steuert das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P in Schritt 866 dementsprechend vom Grundsatz her die Master-zugeordneten Zusatzelemente an, um den Master-zugeordneten globalen Zusatzbedarf zu decken. Da jedoch das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P nur den Slave-zugeordneten Zusatzbedarf entsprechend Schritt 844 identifiziert, treten aus der Perspektive des Slave-Leistungssteuerungsmoduls 128P keine Master-zugeordneten globalen Zusatzbedarfe auf. Und wenn das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P entsprechend Schritt 854 keine Master-zugeordneten globalen Zusatzbedarfe identifiziert, steuert das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P die Master-zugeordneten Zusatzelemente nicht an. Das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P führt dementsprechend keine Betriebszustandskontrollen an den Master-zugeordneten Zusatzelementen durch. Insbesondere könnte das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P, da die Master-zugeordneten Zusatzelemente aus der Perspektive des Slave-Leistungssteuerungsmoduls 128P die Betriebszustandskontrollen unweigerlich nicht bestehen würden, ansonsten nicht nur den Betrieb des Slave-zugeordneten Leistungsmoduls 150, sondern auch den globalen Betrieb des FCV 100 lähmen.
Traktionsereignisse
Da das Kraftübertragungssystem mit jedem Antriebssystem 154 mechanisch verbunden ist, sind in Bezug auf die globalen Antriebsbedarfe die Antriebssysteme 154 seitens der Leistungsmodule 150, zu denen sie gehören, so betreibbar, dass sie Antriebsfunktionen ausführen und dadurch die globalen Antriebsbedarfe mitwirkend decken. Wie oben angeführt, können die globalen Antriebsbedarfe Bedarfe zum Antreiben der Räder 114 und Bedarfe zum Verzögern der Räder 114 umfassen. Da die Antriebssysteme 154 betreibbar sind, um die Räder 114 anzutreiben, sind die Antriebssysteme 154 betreibbar, um Antriebsbedarfe der Räder 114 mitwirkend decken. Da die Antriebssysteme 154 darüber hinaus betreibbar sind, um die Räder 114 zu verzögern, sind die Antriebssysteme 154 betreibbar, um Verzögerungsbedarfe der Räder 114 mitwirkend decken.
In vielen Fällen treten globale Antriebsbedarfe in Bezug auf das Fahren des FCV 100 auf dem Boden bzw. dem Untergrund auf. Bedarfe zum Antreiben der Räder 114 treten insbesondere in Bezug auf das Beschleunigen des FCV 100 sowie Halten der Geschwindigkeit des FCV 100 auf ebener oder ansteigender Strecke auf. Darüber hinaus treten Bedarfe zum Verzögern der Räder 114 in Bezug auf das Verlangsamen des FCV 100 sowie Halten der Geschwindigkeit des FCV 100 auf abschüssiger Strecke auf. Bedarfe zum Verzögern der Räder 114 treten, als Teil von Bedarfen zur regenerativen Bremsung des FCV, auch in Bezug auf das Bremsen des FCV auf. In einigen Fällen kommt es auch in Bezug auf Traktionsereignisse oder, anders ausgedrückt, in Bezug auf offenkundige oder mögliche Verluste des Traktionskontakts zwischen den Rädern 114 und dem Untergrund, zu globalen Antriebsbedarfen. Insbesondere tritt eine Kombination von Bedarfen zum Antreiben der Räder 114 und von Bedarfen zum Verzögern der Räder 114, entweder separat oder in Verbindung mit einer Kombination aus Reibungsbremsung des FCV 100 und Lenkung des FCV 100, in Bezug auf eine Bewegungsverstellung der Räder 114 zur Aufrechterhaltung, Wiederherstellung oder sonstiger Steuerung des Traktionskontakts zwischen den Rädern 114 und dem Untergrund auf.
Daraus folgt unter anderen, dass bei Eintreten eines globalen Antriebsbedarfs die Antriebssysteme 154 entsprechend dem Prozess 800 durch unterschiedliche Steuerungsmodule 128 zur mitwirkenden Deckung des globalen Antriebsbedarfs betrieben werden. Das heißt insbesondere, das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P steuert das Master-zugeordnete Antriebssystem 154 entsprechend Schritt 832 an, um einen Anteil des globalen Antriebsbedarfs zu decken, und das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P steuert in Schritt 862 das Slave-zugeordnete Antriebssystem 154 an, um den verbleibenden Anteil des globalen Antriebsbedarfs zu decken. Die Steuerungsmodule werden bei der Identifizierung des globalen Antriebsbedarfs darüber hinaus mit unterschiedlichen Informationen über das FCV 100 gespeist. Insbesondere wird das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P, wenn es den globalen Antriebsbedarf entsprechend Schritt 822 identifiziert, entsprechend den Schritten 802 und 812 mit den tatsächlichen Informationen über das FCV 100 gespeist. Das Slave-Leistungssteuerungsmodul 128P hingegen wird, wenn es den verbleibenden Anteil des globalen Antriebsbedarfs entsprechend Schritt 852 identifiziert, entsprechend den Schritten 804 und 842 durch die simulierten Informationen über das FCV 100 gespeist.
Die Steuerungsmodule 128 weisen einen „Antriebsmodus“ auf, wenn die Steuerungsmodule 128 kein Traktionsereignis feststellen. Wenn sich ein globaler Antriebsbedarf einstellt, werden die Antriebssysteme 154 entsprechend dem Prozess 800 angesteuert, um den globalen Antriebsbedarf mitwirkend zu decken. Die Steuerungsmodule 128 weisen auch einen „Traktionsmodus“ auf. Wenn die Steuerungsmodule 128 ein Traktionsereignis identifizieren, schalten die Steuerungsmodule 128 auf den Traktionsmodus um. Im Traktionsmodus wird beim Eintreten eines globalen Antriebsbedarfs das Master/Slave-Steuerungsverhältnis gemäß Prozess 800 ausgesetzt, damit ein Steuerungsmodul 128 die Antriebssysteme 154 gemäß Prozess 700 ansteuert, um den globalen Antriebsbedarf mitwirkend zu decken. Das Steuerungsmodul 128 kann beispielsweise das globale Steuerungsmodul 128G oder das Master-Leistungssteuerungsmodul 128P sein. In beiden Fällen wird das Steuerungsmodul 128 beim Identifizieren des globalen Antriebsbedarfs mit den gleichen Informationen über das FCV 100 gespeist. Insbesondere wird das Steuerungsmodul 128, wenn es den globalen Antriebsbedarf entsprechend Schritt 706 identifiziert, entsprechend den Schritten 702 und 704 nur mit den tatsächlichen Informationen über das FCV 100 gespeist. Wenn das zuvor identifizierte Traktionsereignis nicht mehr identifiziert wird, schalten die Steuerungsmodule 128 aus dem Traktionsmodus in den Antriebsmodus zurück.
Obgleich die dargelegten Kenneigenschaften und Bedingungen der Erfindung in Verbindung mit bestimmten Ausführungsformen beschrieben wurden, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil verschiedene Abwandlungen und äquivalente Anordnungen innerhalb des Wesens und Umfangs der angehängten Ansprüche umfassen soll, wobei diesem Umfang die breiteste rechtlich zulässige Auslegung zuteil werden soll, so dass er all diese Abwandlungen und äquivalenten Strukturen mit erfasst.

Claims

Fahrzeug, aufweisend: mindestens einen Prozessor; und einen Speicher, der mit dem mindestens einen Prozessor kommunikativ gekoppelt ist und speichert: ein Master-Leistungssteuerungsmodul, das Anweisungen umfasst, die, wenn von dem mindestens einen Prozessor ausgeführt, den mindestens einen Prozessor veranlassen, in Reaktion auf einen globalen Antriebsbedarf für das Fahrzeug einen Master-zugeordneten Motor, mit dem ein Radkraftübertragungssystem mechanisch verbunden ist, anzusteuern, um einen Anteil des Antriebsbedarfs zu decken; und ein Slave-Leistungssteuerungsmodul, das Anweisungen umfasst, die, wenn von dem mindestens einen Prozessor ausgeführt, den mindestens einen Prozessor veranlassen, in Reaktion auf den Antriebsbedarf einen Slave-zugeordneten Motor, mit dem das Kraftübertragungssystem mechanisch verbunden ist, anzusteuern, um einen verbleibenden Anteil des Antriebsbedarfs zu decken.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Master-zugeordnete Motor und der Slave-zugeordnete Motor eine gemeinsame Abtriebskupplung tragen, mit der das Kraftübertragungssystem mechanisch verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Antriebsbedarf ein Bedarf zum Antreiben von mindestens einem Rad im Kraftübertragungssystem ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei: das Master-Leistungssteuerungsmodul Anweisungen umfasst, die, wenn von dem mindestens einen Prozessor ausgeführt, den mindestens einen Prozessor veranlassen, basierend auf tatsächlichen Informationen über das Fahrzeug eine Überwachung auf globale Fahrzeugbedarfe für das Fahrzeug durchzuführen und dadurch den Antriebsbedarf zu identifizieren; und in Reaktion auf die Identifizierung des Antriebsbedarfs: den Master-zugeordneten Motor anzusteuern, um den Anteil des Antriebsbedarfs zu decken; und simulierte Informationen über das Fahrzeug für das Slave-Leistungssteuerungsmodul zu erzeugen, wobei die simulierten Informationen über das Fahrzeug den verbleibenden Anteil des Antriebsbedarfs anzeigen; und das Slave-Leistungssteuerungsmodul Anweisungen umfasst, die, wenn von dem mindestens einen Prozessor ausgeführt, den mindestens einen Prozessor veranlassen, basierend auf den simulierten Informationen über das Fahrzeug eine unabhängige Überwachung auf globale Fahrzeugbedarfe für das Fahrzeug durchzuführen und dadurch nur den verbleibenden Anteil des Antriebsbedarfs zu identifizieren; und in Reaktion auf die Identifizierung des verbleibenden Anteils des Antriebsbedarfs: den Slave-zugeordneten Motor anzusteuern, um den verbleibenden Anteil des Antriebsbedarfs zu decken.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei: das Master-Leistungssteuerungsmodul Anweisungen umfasst, die, wenn von dem mindestens einen Prozessor ausgeführt, den mindestens einen Prozessor veranlassen, in Reaktion auf einen globalen Bedarf für das Fahrzeug zur Erzeugung von elektrischer Energie einen Master-zugeordneten Brennstoffzellenstapel, mit dem der Master-zugeordnete Motor elektrisch verbunden ist, anzusteuern, um einen Anteil des Bedarfs zur Erzeugung von elektrischer Energie zu decken; und das Slave-Leistungssteuerungsmodul Anweisungen umfasst, die, wenn von dem mindestens einen Prozessor ausgeführt, den mindestens einen Prozessor veranlassen, in Reaktion auf den Bedarf zur Erzeugung von elektrischer Energie einen Slave-zugeordneten Brennstoffzellenstapel, mit dem der Slave-zugeordnete Motor elektrisch verbunden ist, anzusteuern, um einen verbleibenden Anteil des Bedarfs zur Erzeugung von elektrischer Energie zu decken.
Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei durch die Deckung des Anteils des Bedarfs zur Erzeugung von elektrischer Energie der Master-zugeordnete Brennstoffzellenstapel elektrische Energie erzeugt, die für das Ansteuern des Master-zugeordneten Motors verwendbar ist, und durch die Deckung des verbleibenden Anteils des Bedarfs zur Erzeugung elektrischer Energie der Slave-zugeordnete Brennstoffzellenstapel elektrische Energie erzeugt, die für das Ansteuern des Slave-zugeordneten Motors verwendbar ist.
Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei: das Master-Leistungssteuerungsmodul Anweisungen umfasst, die, wenn von dem mindestens einen Prozessor ausgeführt, den mindestens einen Prozessor veranlassen, basierend auf tatsächlichen Informationen über das Fahrzeug eine Überwachung auf globale Fahrzeugbedarfe für das Fahrzeug durchzuführen und dadurch den Bedarf zur Erzeugung von elektrischer Energie zu identifizieren; und in Reaktion auf die Identifizierung des Bedarfs zur Erzeugung von elektrischer Energie: den Master-zugeordneten Brennstoffzellenstapel anzusteuern, um den Anteil des Bedarfs zur Erzeugung von elektrischer Energie zu decken; und simulierte Informationen über das Fahrzeug für das Slave-Leistungssteuerungsmodul zu erzeugen, wobei die simulierten Informationen über das Fahrzeug den verbleibenden Anteil des Bedarfs zur Erzeugung von elektrischer Energie anzeigen; und das Slave-Leistungssteuerungsmodul Anweisungen umfasst, die, wenn von dem mindestens einen Prozessor ausgeführt, den mindestens einen Prozessor veranlassen, basierend auf den simulierten Informationen über das Fahrzeug eine unabhängige Überwachung auf globale Fahrzeugbedarfe für das Fahrzeug durchzuführen und dadurch nur den verbleibenden Anteil des Bedarfs zur Erzeugung von elektrischer Energie zu identifizieren; und in Reaktion auf die Identifizierung des verbleibenden Anteils des Bedarfs zur Erzeugung von elektrischer Energie: den Slave-zugeordneten Brennstoffzellenstapel anzusteuern, um den verbleibenden Anteil des Bedarfs zur Erzeugung von elektrischer Energie zu decken.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei: das Master-Leistungssteuerungsmodul Anweisungen umfasst, die, wenn von dem mindestens einen Prozessor ausgeführt, den mindestens einen Prozessor veranlassen, basierend auf tatsächlichen Informationen über das Fahrzeug eine Überwachung auf globale Fahrzeugbedarfe für das Fahrzeug durchzuführen und dadurch einen für das Fahrzeug globalen Zusatzbedarf zu identifizieren; und in Reaktion auf die Identifizierung des Zusatzbedarfs: einen Master-zugeordneten Zusatzbedarf und einen Slave-zugeordneten Zusatzbedarf zu identifizieren; ein Master-zugeordnetes Zusatzelement anzusteuern, um den Master-zugeordneten Zusatzbedarf zu decken; und simulierte Informationen über das Fahrzeug für das Slave-Leistungssteuerungsmodul zu erzeugen, wobei die simulierten Informationen über das Fahrzeug den Slave-zugeordneten Zusatzbedarf, aber nicht den Master-zugeordneten Zusatzbedarf anzeigen; und das Slave-Leistungssteuerungsmodul Anweisungen umfasst, die, wenn von dem mindestens einen Prozessor ausgeführt, den mindestens einen Prozessor veranlassen, basierend auf den simulierten Informationen über das Fahrzeug eine unabhängige Überwachung auf globale Fahrzeugbedarfe für das Fahrzeug durchzuführen und dadurch nur den Slave-zugeordneten Zusatzbedarf zu identifizieren; und in Reaktion auf die Identifizierung des Slave-zugeordneten Zusatzbedarfs: ein Slave-zugeordnetes Zusatzelement anzusteuern, um den Slave-zugeordneten Zusatzbedarf zu decken.
Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei das Slave-Leistungssteuerungsmodul Anweisungen umfasst, die, wenn von dem mindestens einen Prozessor ausgeführt, den mindestens einen Prozessor veranlassen, in Reaktion auf die Identifizierung des Master-zugeordneten Zusatzbedarfs: das Master-zugeordnete Zusatzelement anzusteuern, um den Master-zugeordneten Zusatzbedarf zu decken; und in Reaktion auf die Ansteuerung des Master-zugeordneten Zusatzelements eine Betriebszustandskontrolle am Master-zugeordneten Zusatzelement durchzuführen.
Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei das Master-zugeordnete Zusatzelement und das Slave-zugeordnete Zusatzelement jeweils zu einem Bremssystem, einem Lenksystem, einem Heiz-/Kühlsystem und/oder einem Hilfssystem gehören.
Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, aufweisend: unter Verwendung eines Master-Leistungssteuerungsmoduls: in Reaktion auf einen globalen Antriebsbedarf für das Fahrzeug, Ansteuern eines Master-zugeordneten Motors, mit dem ein Radkraftübertragungssystem mechanisch verbunden ist, um einen Anteil des Antriebsbedarfs zu decken; und unter Verwendung eines Slave-Leistungssteuerungsmoduls: in Reaktion auf den Antriebsbedarf, Ansteuern eines Slave-zugeordneten Motors, mit dem das Kraftübertragungssystem mechanisch verbunden ist, um einen verbleibenden Anteil des Antriebsbedarfs zu decken.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner aufweisend: unter Verwendung des Master-Leistungssteuerungsmoduls: basierend auf tatsächlichen Informationen über das Fahrzeug, Überwachen auf globale Fahrzeugbedarfe für das Fahrzeug und dadurch Identifizieren des Antriebsbedarfs; und in Reaktion auf die Identifizierung des Antriebsbedarfs: Ansteuern des Master-zugeordneten Motors, um den Anteil des Antriebsbedarfs zu decken; und Erzeugen von simulierten Informationen über das Fahrzeug für das Slave-Leistungssteuerungsmodul, wobei die simulierten Informationen über das Fahrzeug den verbleibenden Anteil des Antriebsbedarfs anzeigen; und unter Verwendung des Slave-Leistungssteuerungsmoduls: basierend auf den simulierten Informationen über das Fahrzeug, unabhängiges Überwachen auf globale Fahrzeugbedarfe für das Fahrzeug und dadurch Identifizieren nur des verbleibenden Anteils des Antriebsbedarfs; und in Reaktion auf die Identifizierung des verbleibenden Anteils des Antriebsbedarfs: Ansteuern des Slave-zugeordneten Motors, um den verbleibenden Anteil des Antriebsbedarfs zu decken.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner aufweisend: unter Verwendung des Master-Leistungssteuerungsmoduls: in Reaktion auf einen globalen Bedarf für das Fahrzeug zur Erzeugung von elektrischer Energie, Ansteuern eines Master-zugeordneten Brennstoffzellenstapels, mit dem der Master-zugeordnete Motor elektrisch verbunden ist, um einen Anteil des Bedarfs zur Erzeugung von elektrischer Energie zu decken; und unter Verwendung des Slave-Leistungssteuerungsmoduls: in Reaktion auf den Bedarf zur Erzeugung von elektrischer Energie, Ansteuern eines Slave-zugeordneten Brennstoffzellenstapels, mit dem der Slave-zugeordnete Motor elektrisch verbunden ist, um einen verbleibenden Anteil des Bedarfs zur Erzeugung von elektrischer Energie zu decken.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei durch die Deckung des Anteils des Bedarfs zur Erzeugung von elektrischer Energie der Master-zugeordnete Brennstoffzellenstapel elektrische Energie erzeugt, die für das Ansteuern des Master-zugeordneten Motors verwendbar ist, und durch die Deckung des verbleibenden Anteils des Bedarfs zur Erzeugung elektrischer Energie der Slave-zugeordnete Brennstoffzellenstapel elektrische Energie erzeugt, die für das Ansteuern des Slave-zugeordneten Motors verwendbar ist.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner aufweisend: unter Verwendung des Master-Leistungssteuerungsmoduls: basierend auf tatsächlichen Informationen über das Fahrzeug, Überwachen auf globale Fahrzeugbedarfe für das Fahrzeug und dadurch Identifizieren des Bedarf zur Erzeugung von elektrischer Energie; und in Reaktion auf die Identifizierung des Bedarfs zur Erzeugung von elektrischer Energie: Ansteuern des Master-zugeordneten Brennstoffzellenstapels, um den Anteil des Bedarfs zur Erzeugung von elektrischer Energie zu decken; und Erzeugen von simulierten Informationen über das Fahrzeug für das Slave-Leistungssteuerungsmodul, wobei die simulierten Informationen über das Fahrzeug den verbleibenden Anteil des Bedarfs zur Erzeugung von elektrischer Energie anzeigen; und unter Verwendung des Slave-Leistungssteuerungsmoduls: basierend auf den simulierten Informationen über das Fahrzeug, unabhängiges Überwachen auf globale Fahrzeugbedarfe für das Fahrzeug und dadurch Identifizieren nur des verbleibenden Anteils des Bedarfs zur Erzeugung von elektrischer Energie; und in Reaktion auf die Identifizierung des verbleibenden Anteils des Bedarfs zur Erzeugung von elektrischer Energie: Ansteuern des Slave-zugeordneten Brennstoffzellenstapels, um den verbleibenden Anteil des Bedarfs zur Erzeugung von elektrischer Energie zu decken.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner aufweisend: unter Verwendung des Master-Leistungssteuerungsmoduls: basierend auf tatsächlichen Informationen über das Fahrzeug, Überwachen auf globale Fahrzeugbedarfe für das Fahrzeug und dadurch Identifizieren eines globalen Zusatzbedarfs für das Fahrzeug; und in Reaktion auf die Identifizierung des Zusatzbedarfs: Identifizieren eines Master-zugeordneten Zusatzbedarfs und eines Slave-zugeordneten Zusatzbedarfs; Ansteuern eines Master-zugeordneten Zusatzelements, um den Master-zugeordneten Zusatzbedarf zu decken; und Erzeugen von simulierten Informationen über das Fahrzeug für das Slave-Leistungssteuerungsmodul, wobei die simulierten Informationen über das Fahrzeug den Slave-zugeordneten Zusatzbedarf, aber nicht den Master-zugeordneten Zusatzbedarf anzeigen; und unter Verwendung des Slave-Leistungssteuerungsmoduls: basierend auf den simulierten Informationen über das Fahrzeug, unabhängiges Überwachen auf globale Fahrzeugbedarfe für das Fahrzeug und dadurch Identifizieren nur des Slave-zugeordneten Zusatzbedarfs; und in Reaktion auf die Identifizierung des Slave-zugeordneten Zusatzbedarfs: Ansteuern eines Slave-zugeordneten Zusatzelements, um den Slave-zugeordneten Zusatzbedarf zu decken.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner aufweisend: unter Verwendung des Slave-Leistungssteuerungsmoduls: in Reaktion auf die Identifizierung des Master-zugeordneten Zusatzbedarfs: Ansteuern des Master-zugeordneten Zusatzelements, um den Master-zugeordneten Zusatzbedarf zu decken; und in Reaktion auf die Ansteuerung des Master-zugeordneten Zusatzelements, Durchführen einer Betriebszustandskontrolle am Master-zugeordneten Zusatzelement.
Fahrzeug, aufweisend: mindestens einen Prozessor; und einen Speicher, der mit dem mindestens einen Prozessor kommunikativ gekoppelt ist und speichert: ein Master-Leistungssteuerungsmodul, das Anweisungen umfasst, die, wenn von dem mindestens einen Prozessor ausgeführt, den mindestens einen Prozessor veranlassen, basierend auf tatsächlichen Informationen über das Fahrzeug eine Überwachung auf globale Fahrzeugbedarfe für das Fahrzeug durchzuführen und dadurch einen globalen Zusatzbedarf für das Fahrzeug zu identifizieren; und in Reaktion auf die Identifizierung des Zusatzbedarfs: einen Master-zugeordneten Zusatzbedarf und einen Slave-zugeordneten Zusatzbedarf zu identifizieren; ein Master-zugeordnetes Zusatzelement anzusteuern, um den Master-zugeordneten Zusatzbedarf zu decken; und Erzeugen von simulierten Informationen über das Fahrzeug für ein Slave-Leistungssteuerungsmodul, wobei die simulierten Informationen über das Fahrzeug den Slave-zugeordneten Zusatzbedarf, aber nicht den Master-zugeordneten Zusatzbedarf anzeigen; und ein Slave-Leistungssteuerungsmodul, das Anweisungen umfasst, die, wenn von dem mindestens einen Prozessor ausgeführt, den mindestens einen Prozessor veranlassen, basierend auf den simulierten Informationen über das Fahrzeug eine unabhängige Überwachung auf globale Fahrzeugbedarfe für das Fahrzeug durchzuführen und dadurch nur den Slave-zugeordneten Zusatzbedarf zu identifizieren; und in Reaktion auf die Identifizierung des Slave-zugeordneten Zusatzbedarfs: ein Slave-zugeordnetes Zusatzelement anzusteuern, um den Slave-zugeordneten Zusatzbedarf zu decken.
Fahrzeug nach Anspruch 18, wobei das Slave-Leistungssteuerungsmodul Anweisungen umfasst, die, wenn von dem mindestens einen Prozessor ausgeführt, den mindestens einen Prozessor veranlassen, in Reaktion auf die Identifizierung des Master-zugeordneten Zusatzbedarfs: das Master-zugeordnete Zusatzelement anzusteuern, um den Master-zugeordneten Zusatzbedarf zu decken; und in Reaktion auf die Ansteuerung des Master-zugeordneten Zusatzelements eine Betriebszustandskontrolle am Master-zugeordneten Zusatzelement durchzuführen.
Fahrzeug nach Anspruch 18, wobei das Master-zugeordnete Zusatzelement und das Slave-zugeordnete Zusatzelement jeweils zu einem Bremssystem, einem Lenksystem, einem Heiz-/Kühlsystem und/oder einem Hilfssystem gehören.