EP4351920A1 - Kontrollverfahren für eine kontrolle einer abgabeleistung einer batterievorrichtung und einer betriebsleistung eines brennstoffzellensystems - Google Patents

Kontrollverfahren für eine kontrolle einer abgabeleistung einer batterievorrichtung und einer betriebsleistung eines brennstoffzellensystems

Info

Publication number
EP4351920A1
EP4351920A1 EP22776855.3A EP22776855A EP4351920A1 EP 4351920 A1 EP4351920 A1 EP 4351920A1 EP 22776855 A EP22776855 A EP 22776855A EP 4351920 A1 EP4351920 A1 EP 4351920A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
damage
fuel cell
battery
prognosis
cell system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22776855.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes LINDERL
Christian Rupert REHRL
Christoph SCHÖRGHUBER
Johannes PELL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AVL List GmbH
Original Assignee
AVL List GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AVL List GmbH filed Critical AVL List GmbH
Publication of EP4351920A1 publication Critical patent/EP4351920A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/16—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to battery ageing, e.g. to the number of charging cycles or the state of health [SoH]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/61—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0053—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/12—Recording operating variables ; Monitoring of operating variables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/40—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for controlling a combination of batteries and fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/24—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
    • B60W10/26—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/005—Detection of state of health [SOH]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/40—Control modes
    • B60L2260/50—Control modes by future state prediction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/24—Energy storage means
    • B60W2510/242—Energy storage means for electrical energy
    • B60W2510/248—Age of storage means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a control method for controlling an output power of a battery device and an operating power of a fuel cell system, a control device for carrying out such a method, and a hybrid drive system with such a control device.
  • hybrid drive systems are to be used in order to drive modern vehicles with an electric drive device. For this it is necessary to supply the electrical drive device with electrical energy. In such hybrid drive systems, this takes place from a battery device and a fuel cell system. Depending on the power requirement in the respective operating situation of the hybrid drive system, a different composition of the output power and the operating power can meet the current power requirement.
  • a disadvantage of the known solutions is that when combining the output power and the operating power to meet the power requirement, only the current situation is considered. At most, it is known that individual damage mechanisms of the battery device and/or the fuel cell system are taken into account in order to avoid or reduce corresponding damage to the individual components. However, this can mean that although the damage to one of the two components is reduced, the other component with normal or increased damage does not achieve the desired service life for the hybrid drive system.
  • the object of the present invention to at least partially eliminate the disadvantages described above.
  • a control method serves to control an output power of a battery device and an operating power of a fuel cell system for an electric drive device of a hybrid drive system.
  • Such a control procedure is characterized by the following steps:
  • a control method is based on the assumption that the operating performance of the fuel cell system and the output power of the battery device are not only recorded over a longer recording period during operation of the hybrid drive system, but are also stored. For example, the electrical power output and the electrical operating power can be monitored, recorded and stored over a period of several hours, several days or even several weeks. In particular, this makes it possible to determine the damage status, which will be explained later, for the fuel cell system and the battery device. men and to take into account.
  • An essential component is that a future prognosis for the battery device and the fuel cell system can now be determined on the basis of the past observation and the stored values for the operating power and the output power.
  • a damage model for the battery device and a further damage model for the fuel cell system, which is equipped with the recorded and stored values for the operating power and/or the output power.
  • a prognosis can be made as to how the damage to the battery device and the fuel cell system will continue to develop in the future.
  • Such a damage prognosis can, for example, contain a correlation to a desired minimum service life of the hybrid drive system.
  • other damage predictions for example a reduction in the maximum possible output power and/or operating power, a maximum storage capacity of the battery device or the like, are also conceivable individually or in combination.
  • the core idea of the present invention is that a future analysis is carried out by, for example using one or more damage models, determining a battery damage prognosis for the battery device and a fuel cell damage prognosis for the fuel cell system.
  • a future analysis is carried out by, for example using one or more damage models, determining a battery damage prognosis for the battery device and a fuel cell damage prognosis for the fuel cell system.
  • the core idea according to the invention will now carry out a control method according to the invention in addition to detecting the current power requirement.
  • the control method will take into account the recorded and stored operating performance and output performance of the past in order to determine a battery damage prognosis and a fuel cell damage prognosis.
  • the control and in particular the specification of the target output power and the target operating power can now be based on the result of these damage forecasts.
  • the battery damage prognosis currently determined is such that there is a certain probability that the battery device will not reach the desired minimum service life, then despite the increased efficiency when the increased power requirement from the battery device is met, the output power of the battery device is not increased, but rather a reduction in efficiency Purchase taken, so that the performance requirement is met by an increased operating performance of the fuel cell system and at the same time the specific battery damage forecast is taken into account in order to increase the probability of reaching the minimum service life for the battery device.
  • the more frequently a control method according to the invention is used to meet performance requirements in a hybrid drive system, the higher the probability that all subcomponents of the hybrid drive system will also reach the minimum service life in the desired way.
  • the detection periods for the detection and storage of the operating power and the output power are preferably of the same length and are preferably continuous or essentially continuous, that is to say uninterrupted, over the respective operating times. Storage over the course of time is therefore carried out.
  • other operating parameters and/or damage parameters for the fuel cell system and/or the battery device can also be recorded and also stored.
  • a vehicle for example a truck
  • a desired target service life with a high degree of probability. If, for example, a desired target service life of 1.5 million operating kilometers is specified for a truck, the control method according to the invention can, at least with regard to the individual components of the hybrid drive system, take into account the future prognosis for the damage situation of the fuel cell system and the battery device, so that the probability increases that this target service life is actually achieved to reach or even exceed.
  • damage models can be used for forming and determining the respective damage prognosis.
  • Such damage models can be determined, for example, on test benches for the battery device, the fuel cell system and/or the hybrid drive system.
  • neural networks or artificial intelligences of a different design can also be used.
  • the balance of the fuel cell damage prognosis and the battery damage prognosis is taken into account in a control method according to the invention for the specification of the target output power and the specification of the target operating power.
  • normalization is particularly advantageous for the fuel cell damage prognosis and the battery damage prognosis.
  • a balance ie an equalization, can be taken into account, which results in the damage mechanisms damaging the fuel cell system and the battery device quantitatively and uniformly during operation of the hybrid drive system.
  • a compensation can take place in this way in order to compensate for increased damage to one component by protecting it over a certain period of time and compensating for increased damage to the other component.
  • a balance of the damage or a balance of the damage that actually occurs is possible for the future by balancing the damage forecasts for the fuel cell system and the battery device.
  • a battery damage status for the current damage situation of the battery device and a fuel cell damage status for the current damage situation of the fuel cell system are determined and taken into account for the specification of the target output power and/or the target operating power. It is thus possible, in particular in a quantitative and/or normalized manner, to determine how severe the current damage situation is in the form of the damage status for the battery device and the fuel cell system. In other words, a view of the past is combined with a view of the future, so that the current damage situation as a result of the operating mode in the past is correlated with the damage prognosis to be expected in the future.
  • a minimum service life is specified until a maximum battery damage status is reached and until a maximum fuel damage status is reached. If the two damage statuses are normalized, then the maximum battery damage status represents 100% damage and the maximum fuel cell damage status also represents 100% damage to the fuel cell system. This makes it possible to specify the minimum service life and, for example, with regard to the desired kilograms meter performance, a desired hourly performance or the like, based on a control method according to the invention.
  • the setpoint operating power and the setpoint output power are specified taking into account remaining battery damage and/or remaining fuel cell damage.
  • the residual damage can also be used in a normalized manner, based on kilometers and/or operating hours, or in an absolute manner.
  • the battery damage prognosis and/or the fuel cell damage prognosis are normalized in a control method according to the invention .
  • a normalization can, for example, take place in a dimensionless manner.
  • a percentage normalization to a hundred percent fulfillment for example a minimum service life, a minimum number of operating hours and/or a minimum mileage, is also conceivable here within the meaning of the present invention.
  • the normalization makes it even easier and simpler to carry out the control with regard to balancing the different damage mechanisms of components and/or subcomponents.
  • the battery damage forecast and/or the fuel cell damage forecast have partial component damage forecasts.
  • a division into partial damage forecasts can be possible in order to also provide partial residual damage and/or partial damage status.
  • damage mechanisms for the membranes contained therein, catalyst materials used or the like are contained in a fuel cell system.
  • the use of sub-component damage forecasts means that an even more detailed detection of the individual damage mechanisms is possible here, in order to carry out even more precise balancing at the sub-component level using a control method according to the invention.
  • a damage model is used in a control method according to the invention for determining the battery damage prognosis and/or the fuel cell damage prognosis.
  • a characteristic diagram, an algorithm and/or the use of an artificial intelligence can be provided underneath, for example.
  • Separate damage models for the fuel cell system and the battery device are also necessary.
  • partial damage models for partial components of the fuel cell system and/or for partial components of the battery device can also be used.
  • the damage model is improved based on recorded and stored operating performance, based on recorded and stored output power and/or based on other damage parameters.
  • This evaluation also makes it possible to provide a conclusion in the form of a self-learning system in the damage model, so that incorrect forecasts from the past can be taken into account for future forecasts, which in turn future forecasts become more and more accurate with the ongoing use of a control method according to the invention.
  • a replacement of the battery device, the fuel cell system, a component of the battery device and/or a component of the fuel cell system is instructed in the event of a negative battery damage prognosis and/or a negative fuel cell damage prognosis.
  • This is therefore to be understood as a signaling when a negative damage prognosis is interpreted in such a way that reaching the minimum service life is not guaranteed.
  • the damage prognosis can contain the information that the desired minimum service life cannot be achieved even with maximum protection and/or use of regeneration situations.
  • an exchange of a sub-component can be made available at an early stage in order to to avoid a sudden replacement with a standstill of the hybrid drive system in the future.
  • this signaling is selected in such a way that a component that can be replaced particularly easily and inexpensively is selected, which can now be subjected to maximum stress at an early stage while protecting the remaining components and avoiding any protection.
  • a further subject matter of the present invention is a control device for controlling an output power of a battery device and an operating power of a fuel cell system for an electric drive device of a hybrid drive system.
  • a control device is characterized by a detection module for detecting and storing the operating power of the fuel cell system over a detection period and for detecting and storing the output power of the battery device over a detection period.
  • a determination module is also provided for determining a battery damage prognosis at least on the basis of the recorded and stored output power of the battery device and for determining the fuel cell damage prognosis at least on the basis of the recorded and stored operating power of the fuel cell system.
  • control device has a specification module for specifying a target output power for the battery device based on the determined battery damage prognosis and for specifying a target operating power for the fuel cell system based on the determined fuel cell damage prognosis.
  • the detection module, the determination module and/or the specification module are designed to execute a control method according to the invention, so that a control device according to the invention brings with it the same advantages as have been explained in detail with reference to a control method according to the invention.
  • the subject matter of the present invention is a hybrid drive system for driving a vehicle.
  • a hybrid drive system has a battery device, a fuel cell system, an electric drive device and a control device according to the invention, so that such a hybrid drive system brings with it the same advantages as have been explained in detail with reference to a control device according to the invention and a control method according to the invention . Further advantages, features and details of the invention result from the following description, in which exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. They show schematically:
  • FIG. 8 shows a further embodiment of a control device according to the invention.
  • FIG 9 shows an embodiment of a hybrid drive system according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows a control device 10 which is equipped with a detection module 20 .
  • the detection module 20 can continuously detect and store the current output power AL of a battery device 110 and the current operating power BL of a fuel cell system 120 via sensor modules that are not shown in detail.
  • Such a detection module 20 is accordingly preferably also equipped with a memory unit.
  • a battery damage prognosis BASP and a fuel cell damage prognosis BZSP can now be made available with the aid of the determination module 30 on the basis and using a damage model SM.
  • the basis of a control method according to the invention is the detection of the drive power AL and the operating power BL over a detection period EZ, as shown in FIGS. 2 and 3, for example.
  • the drive power AL and the operating power BL fluctuate over time.
  • An exemplary course can be seen in both FIGS. 2 and 3.
  • the output power AL of the battery device 110 fluctuates from a high value to a low value to a medium value through a completely switched-off value to a low value again over the detection period EZ.
  • FIG. 3 shows the operating power BL of the fuel cell system 120, which is never switched off completely and fluctuates between a maximum load and different low loads.
  • the two recording periods EZ are preferably of the same length in FIGS. 2 and 3 and are preferably also recorded and stored continuously and without gaps.
  • FIGS. 4 and 5 now show a possible effect of a control method according to the invention.
  • FIG. 4 shows how three values can be determined on the basis of the past situation and accordingly on the basis of the recorded and stored output power AL and operating power BL.
  • the first value is the evaluation of the past in the form of a battery damage status BASS and a fuel cell damage status BZSS.
  • the fuel cell damage status BZSS is slightly above the battery damage status BASS.
  • a damage prognosis for the battery damage prognosis BASP and the fuel cell damage prognosis BZSP are applied.
  • FIG. 4 shows how three values can be determined on the basis of the past situation and accordingly on the basis of the recorded and stored output power AL and operating power BL.
  • the first value is the evaluation of the past in the form of a battery damage status BASS and a fuel cell damage status BZSS.
  • the fuel cell damage status BZSS is slightly above the battery damage status BASS.
  • the individual damage forecasts and the other parameters are normalized to 100%.
  • the 100% represents maximum damage for the desired minimum service life.
  • the fuel cell damage prognosis BZSP exceeds 100% and a damage prognosis is therefore given which excludes reaching the minimum service life.
  • the battery damage prognosis BASP is below this normalized 100%, so that the battery device 110 achieves the minimum service life according to this situation.
  • the difference between the damage forecasts BASP and BZSP and the damage status BASS and BZSS can be seen here as residual damage in the form of the battery residual damage BARS and the fuel cell residual damage BZRS.
  • the setpoint operating power SBL and the setpoint output power SAL are specified in such a way that the fuel cell system 120 is protected and a higher output power AL is required from the battery device 110 accordingly becomes. This also applies if the battery device 110 is operated in this way with greater damage and/or less efficiently.
  • harmful or inefficient operating modes are required here for the battery device 110, for example, in order to reduce future damage and the expected damage prognosis for the fuel cell system 120 to such an extent that a situation as shown in FIG. 5 is achieved. The result of a control intervention according to the invention is shown here.
  • the battery damage prognosis BASP has risen due to the increased damage to the battery device 110, while the fuel cell damage prognosis BZSP has now fallen below 100% in the normalized representation due to the protection of the fuel cell system 120.
  • the control intervention could protect the fuel cell system 120 and mean that the two components in the form of the battery device 110 and the Fuel cell system 120 are again below 100% for the minimum service life in the normalized manner and in this way the desired minimum service life can be achieved with a high degree of probability.
  • FIGS. 6 and 7 show a further possibility of a control method according to the invention.
  • a combination with a minimum service life is not shown here and standardization is also not absolutely necessary.
  • FIG. 6 shows an initial situation with a slightly higher battery damage status BASS above a fuel cell damage status BZSS.
  • the fuel cell damage prognosis BZSP is well below the battery damage prognosis BASP.
  • a targeted balancing of the damage is desired here, so that, for example, an adjustment of the damage prognosis is desired.
  • additional and increased damage to the fuel cell system 130 can therefore be accepted in order to reduce the battery damage prognosis BASP for balancing out the damage.
  • FIG. 7 shows the result of a specification of target output power SAL and target operating power SBL generated on this basis, so that the result is a balance between the battery damage prognosis BASP and the fuel cell damage prognosis BZSP.
  • FIG. 8 again shows a further development of the embodiment of a control device 10 from FIG. This can be done on the basis of past damage forecasts BASP and BZSP and a comparison with damage that has actually occurred. However, it is also possible to use other damage parameters, operating parameters or the recorded output power AL and operating power BL.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kontrollverfahren für eine Kontrolle einer Abgabeleistung (AL) einer Batterievorrichtung (110) und einer Betriebsleistung (BL) eines Brennstoffzellensystems (120) für eine elektrische Antriebsvorrichtung (130) eines Hybrid-Antriebssystems (100), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: - Erfassen und Speichern der Betriebsleistung (BL) des Brennstoffzellensystems (120) über einen Erfassungszeitraum (EZ), - Erfassen und Speichern der Abgabeleistung (AL) der Batterievorrichtung (110) über einen Erfassungszeitraum (EZ), - Bestimmen einer Batterie-Schädigungsprognose (BASP) wenigstens auf Basis der erfassten und gespeicherten Abgabeleistung (AL) der Batterievorrichtung (110), - Bestimmen einer Brennstoffzellen-Schädigungsprognose (BZSP) wenigstens auf Basis der erfassten und gespeicherten Betriebsleistung (BL) des Brennstoffzellensystems (120), - Vorgeben einer Soll-Abgabeleistung (SAL) für die Batterievorrichtung (110) auf Basis der bestimmen Batterie-Schädigungsprognose (BASP), - Vorgeben einer Soll-Betriebsleistung (SBL) für das Brennstoffzellensystem (120) auf Basis der bestimmten Brennstoffzellen-Schädigungsprognose (BZSP).

Description

Kontrol I verfahren für eine Kontrolle einer Abgabeleistung einer Batterievorrichtung und einer Betriebsleistung eines Brennstoffzellensystems
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kontrollverfahren für die Kontrolle einer Abgabeleistung einer Batterievorrichtung und einer Betriebsleistung eines Brennstoffzellensystems, eine Kontrollvorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens sowie ein Hybrid-Antriebssystem mit einer solchen Kontrollvorrichtung.
Es ist bekannt, dass Hybrid-Antriebssysteme eingesetzt werden sollen, um moderne Fahrzeuge mit einer elektrischen Antriebsvorrichtung anzutreiben. Hierfür ist es notwendig, die elektrische Antriebsvorrichtung mit elektrischer Energie zu versorgen. Dies erfolgt bei solchen Hybrid-Antriebssystemen aus einer Batterievorrichtung und einem Brennstoffzellensystem. Dabei kann je nach Leistungsanforderung in der jeweiligen Betriebssituation des Hybrid-Antriebssystems eine unterschiedliche Zusammensetzung der Abgabeleistung und der Betriebsleistung die aktuelle Leistungsanforderung erfüllen.
Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen ist es, dass beim Zusammensetzen der Abgabeleistung und der Betriebsleistung zum Erfüllen der Leistungsanforderung nur die aktuelle Situation betrachtet wird. Maximal ist es bekannt, dass einzelne Schädigungsmechanismen der Batterievorrichtung und/oder des Brennstoffzellensystems berücksichtigt werden, um entsprechende Schädigungen der einzelnen Komponente zu vermeiden oder zu reduzieren. Dies kann jedoch dazu führen, dass zwar die Schädigung für eine der beiden Komponenten reduziert wird, jedoch die andere Komponente mit normaler oder erhöhter Schädigung nicht die gewünschte Lebensdauer für das Hybrid-Antriebssystem erreicht.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise eine möglichst lange Betriebsdauer für ein Hybrid-Antriebssystem zur Verfügung zu stellen.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst, durch ein Kontrollverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , eine Kontrollvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 sowie ein Hybrid-Antriebssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zu- sammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Kontrollvorrichtung sowie dem erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebssystem und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
Erfindungsgemäß dient ein Kontrollverfahren der Kontrolle einer Abgabeleistung einer Batterievorrichtung und einer Betriebsleistung eines Brennstoffzellensystems für eine elektrische Antriebsvorrichtung eines Hybrid-Antriebssystems. Ein solches Kontrollverfahren zeichnet sich durch die folgenden Schritte aus:
- Erfassen und Speichern der Betriebsleistung des Brennstoffzellensystems über einen Erfassungszeitraum,
- Erfassen und Speichern der Abgabeleistung der Batterievorrichtung über einen Erfassungszeitraum,
- Bestimmen einer Batterie-Schädigungsprognose wenigstens auf Basis der erfassten und gespeicherten Abgabeleistung der Batterievorrichtung,
- Bestimmen einer Brennstoffzellen-Schädigungsprognose wenigstens auf Basis der erfassten und gespeicherten Betriebsleistung des Brennstoffzellensystems,
- Vorgeben einer Soll-Abgabeleistung für die Batterievorrichtung auf Basis der bestimmten Batterie-Schädigungsprognose,
- Vorgeben einer Soll-Betriebsleistung für das Brennstoffzellensystem auf Basis der bestimmten Brennstoffzellen-Schädigungsprognose.
Ein erfindungsgemäßes Kontrollverfahren geht davon aus, dass über einen längeren Erfassungszeitraum im Betrieb des Hybrid-Antriebssystems die Betriebsleistung des Brennstoffzellensystems und die Abgabeleistung der Batterievorrichtung nicht nur erfasst, sondern auch gespeichert wird. Beispielsweise können die elektrische Abgabeleistung und die elektrische Betriebsleistung über einen Zeitraum von mehreren Stunden, mehreren Tagen oder auch mehreren Wochen überwacht, erfasst und gespeichert werden. Dies erlaubt es insbesondere, den später noch erläuterten Schädigungsstatus für das Brennstoffzellensystem und die Batterievorrichtung zu bestim- men und zu berücksichtigen. Ein wesentlicher Bestandteil ist es, dass auf Basis der Vergangenheitsbetrachtung und der gespeicherten Werte für die Betriebsleistung und die Abgabeleistung nun eine Zukunftsprognose für die Batterievorrichtung und das Brennstoffzellensystem bestimmt werden kann. Beispielsweise ist es möglich, ein Schädigungsmodell für die Batterievorrichtung sowie ein weiteres Schädigungsmodell für das Brennstoffzellensystem einzusetzen, welches mit den erfassten und gespeicherten Werten für die Betriebsleistung und/oder die Abgabeleistung bestückt wird. Mit einem solchen Schädigungsmodell kann eine Prognose getroffen werden, wie sich die Schädigung für die Batterievorrichtung und das Brennstoffzellensystem in Zukunft weiterentwickeln wird. Eine solche Schädigungsprognose kann beispielsweise eine Korrelation zu einer gewünschten Mindestlebensdauer des Hybrid- Antriebssystems beinhalten. Jedoch sind auch andere Schädigungsprognosen, beispielsweise eine Reduktion der maximal möglichen Abgabeleistung und/oder Betriebsleistung, eine maximale Speicherkapazität der Batterievorrichtung oder Ähnliches einzeln oder in Kombination denkbar.
Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung liegt nun darin, dass eine Zukunftsbetrachtung durchgeführt wird, indem, beispielsweise unter Ausnutzung eines oder mehrerer Schädigungsmodelle, für die Batterievorrichtung eine Batterie- Schädigungsprognose und für das Brennstoffzellensystem eine Brennstoffzellen- Schädigungsprognose bestimmt wird. Für das nachfolgende Kontrollverfahren beziehungsweise die Vorgabeschritte erfolgt nun nicht nur eine Berücksichtigung der aktuellen Betriebssituation zur Erfüllung einer aktuellen Leistungsanforderung, sondern vielmehr eine Berücksichtigung einer zukünftig zu erwartenden Schädigungssituation.
Um die Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung weiter zu verdeutlichen, wird kurz eine bekannte Lösung mit dem erfindungsgemäßen Kerngedanken verglichen. Wird beispielsweise in einem bekannten Hybrid-Antriebssystem die Leistungsanforderung erhöht, so muss diese nun angefragte erhöhte Leistung entweder durch eine Erhöhung der Betriebsleistung, durch eine Erhöhung der Abgabeleistung oder aber eine Kombination aus beiden Erhöhungen erfüllt werden. Welche der Leistungen erhöht wird, hängt bei den bekannten Lösungen davon ab, wo die aktuelle Betriebsleistung oder Abgabeleistung liegt, welche Grenzwerte für maximale oder minimale Abgabeleistung oder Betriebsleistung vorgegeben sind oder aber, welche Effizienzgedanken beim Betrieb des Brennstoffzellensystems und der Batterievorrichtung berücksichtigt werden sollen. Dies kann jedoch dazu führen, dass eine erhöhte Schädigungswirkung die Batterievorrichtung überproportional schädigt, sodass nicht die gewünschte Mindestlebensdauer einer bestimmten Betriebsstundenzahl oder Ähnliches erreicht werden kann.
Der erfindungsgemäße Kerngedanke wird nun zusätzlich zum Erfassen der aktuellen Leistungsanforderung ein erfindungsgemäßes Kontrollverfahren durchführen. Hierfür wird das Kontrollverfahren die erfassten und gespeicherten Betriebsleistungen und Abgabeleistungen der Vergangenheit berücksichtigen, um eine Batterie- Schädigungsprognose und eine Brennstoffzellen-Schädigungsprognose zu bestimmen. Damit kann der Kontrolle und insbesondere der Vorgabe der Soll- Abgabeleistung und der Soll-Betriebsleistung nun das Ergebnis dieser Schädigungsprognosen zugrunde gelegt werden.
Insbesondere werden diese Schädigungsprognosen in normierter oder absoluter Weise mit einem Vorgabewert verglichen, um mit maximierter Wahrscheinlichkeit eine Mindestlebensdauer für das komplette Hybrid-Antriebssystem zu gewährleisten. Während also bei bekannten Lösungen nun die erhöhte Leistungsanforderung, beispielsweise auf Basis von Effizienzgesichtspunkten, durch ein reines Erhöhen der Abgabeleistung der Batterievorrichtung erfüllt worden wäre, wird bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung berücksichtigt, wie die aktuell bestimmte Batterie- Schädigungsprognose hierauf einwirkt. Ist die aktuell bestimmte Batterie- Schädigungsprognose dahingehend ausgefallen, dass die Batterievorrichtung mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit die gewünschte Mindestlebensdauer nicht erreicht, so wird trotz der erhöhten Effizienz bei einem Erfüllen der erhöhten Leistungsanforderung aus der Batterievorrichtung die Abgabeleistung der Batterievorrichtung nicht erhöht, sondern vielmehr eine Effizienzreduktion in Kauf genommen, sodass durch eine erhöhte Betriebsleistung des Brennstoffzellensystems die Leistungsanforderung erfüllt wird und gleichzeitig die bestimmte Batterie-Schädigungsprognose berücksichtigt wird, um die Wahrscheinlichkeit eines Erreichens der Mindestlebensdauer auch für die Batterievorrichtung zu erhöhen. Je häufiger ein erfindungsgemäßes Kontrollverfahren für das Erfüllen von Leistungsanforderungen bei einem Hybrid- Antriebssystem eingesetzt wird, umso höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass alle Teilkomponenten des Hybrid-Antriebssystems auch in gewünschter Weise die Mindestlebensdauer erreichen. Die Erfassungszeiträume für die Erfassung und Speicherung der Betriebsleistung und der Abgabeleistung sind dabei vorzugsweise gleich lang und vorzugsweise kontinuierlich oder im Wesentlichen kontinuierlich, also unterbrechungsfrei, über die jeweiligen Betriebszeiten ausgebildet. Es wird also eine Speicherung über den Zeitverlauf durchgeführt. Neben der Abgabeleistung und der Betriebsleistung sind auch weitere Betriebsparameter und/oder Schädigungsparameter für das Brennstoffzellensystem und/oder die Batterievorrichtung erfassbar und ebenfalls speicherbar.
Mithilfe eines erfindungsgemäßen Kontrollverfahrens wird es nun also möglich, für ein Fahrzeug, beispielsweise ein Lastkraftfahrzeug, eine gewünschte Ziellebensdauer mit hoher Wahrscheinlichkeit zu erreichen. Wird beispielsweise eine gewünschte Ziellebensdauer von 1 ,5 Millionen Betriebskilometern für ein Lastkraftfahrzeug vorgegeben, so kann das erfindungsgemäße Kontrollverfahren zumindest hinsichtlich der Einzelkomponenten des Hybrid-Antriebssystems die Zukunftsprognose für die Schädigungssituation des Brennstoffzellensystems und der Batterievorrichtung berücksichtigen, sodass die Wahrscheinlichkeit steigt, diese Ziellebensdauer auch tatsächlich zu erreichen oder sogar zu überschreiten.
Für das Ausbilden und Bestimmen der jeweiligen Schädigungsprognose ist bereits erwähnt worden, dass Schädigungsmodelle eingesetzt werden können. Solche Schädigungsmodelle sind beispielsweise auf Prüfständen für die Batterievorrichtung, das Brennstoffzellensystem und/oder das Hybrid-Antriebssystem ermittelbar. Selbstverständlich können neben algorithmischen Zusammenhängen, Kennfeldern oder Ähnlichem auch neuronale Netzwerke oder anders ausgebildete künstliche Intelligenzen eingesetzt werden.
Es kann Vorteile mit sich bringen, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren für die Vorgabe der Soll-Abgabeleistung und die Vorgabe der Soll- Betriebsleistung die Balance der Brennstoffzellen-Schädigungsprognose und der Batterie-Schädigungsprognose berücksichtigt wird. Auch hier ist insbesondere eine Normierung, wie sie später noch erläutert wird, für die Brennstoffzellen- Schädigungsprognose und die Batterie-Schädigungsprognose vorteilhaft. So kann eine Balance, also ein Ausgleich, berücksichtigt werden, welcher dazu führt, dass die Schädigungsmechanismen während des Betriebs des Hybrid-Antriebssystems das Brennstoffzellensystem und die Batterievorrichtung in quantitativer Weise gleichmäßig schädigen. Insbesondere kann auf diese Weise ein Ausgleich stattfinden, um er- höhte Schädigung einer Komponente auszugleichen, indem diese über einen gewissen Zeitraum geschont und durch erhöhte Schädigung der anderen Komponente ausgeglichen wird. In Summe wird also ein Gleichgewicht der Schädigung beziehungsweise eine Balance der tatsächlich eintretenden Schädigung für die Zukunft durch Ausbalancieren der Schädigungsprognosen für das Brennstoffzellensystem und die Batterievorrichtung möglich.
Von Vorteil kann es weiter sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren ein Batterie-Schädigungsstatus zur aktuellen Schädigungssituation der Batterievorrichtung und ein Brennstoffzellen-Schädigungsstatus zur aktuellen Schädigungssituation des Brennstoffzellensystems bestimmt und für die Vorgabe der Soll- Abgabeleistung und/oder der Soll-Betriebsleistung berücksichtigt wird. Somit ist es möglich, insbesondere in quantitativer und/oder normierter Weise, festzustellen, wie hoch die aktuelle Schädigungssituation in Form des Schädigungsstatus für die Batterievorrichtung und das Brennstoffzellensystem bereits ist. Mit anderen Worten ist eine Vergangenheitsbetrachtung mit einer Zukunftsbetrachtung kombiniert, sodass die aktuelle Schädigungssituation als Ergebnis der Betriebsweise in der Vergangenheit mit der zukünftig zu erwartenden Schädigungsprognose korreliert wird. Ist also eine hohe Schädigungsprognose mit hoher zukünftiger zu erwartender Schädigung mit einem hohen bereits vorhandenen Schädigungsstatus kombiniert, so ist diese Komponente für die zukünftige Betriebssituation zu schonen, während Komponenten mit geringer Schädigungssituation und insbesondere in Kombination mit geringerer Schädigungsprognose einer erhöhten Belastung ausgesetzt werden können. Dies zielt insbesondere wieder auf ein Ausbalancieren der Schädigung zwischen den einzelnen Komponenten in Form der Batterievorrichtung und des Brennstoffzellensystems ab.
Ebenfalls Vorteile kann es mit sich bringen, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren für die Batterievorrichtung und das Brennstoffzellensystem eine Vorgabe einer Mindestlebensdauer bis zum Erreichen eines maximalen Batterie- Schädigungsstatus und bis zum Erreichen eines maximalen Brennstoff- Schädigungsstatus erfolgt. Sind die beiden Schädigungsstatus normiert, so stellt der maximale Batterie-Schädigungsstatus entsprechend hundertprozentige Beschädigung und der maximale Brennstoffzellen-Schädigungsstatus ebenfalls hundertprozentige Schädigung des Brennstoffzellensystems dar. Damit ist es möglich, die Mindestlebensdauer vorzugeben und, beispielsweise hinsichtlich der gewünschten Kilo- meterleistung, einer gewünschten Betriebsstundenleistung oder Ähnlichem, einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren zugrunde zu legen.
Von Vorteil ist es weiter, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren die Vorgabe der Soll-Betriebsleistung und der Soll-Abgabeleistung unter Berücksichtigung einer verbleibenden Batterie-Restschädigung und/oder einer verbleibenden Brennstoffzellen-Restschädigung erfolgt. Die erfolgt insbesondere in normierter Weise, beispielsweise normiert auf eine Mindestlebensdauer für das Hybrid- Antriebssystem. Damit wird es möglich, vorherzusagen, wie viel Restschädigung noch vorhanden ist, also für den zukünftigen Betrieb der jeweiligen Komponente verbleibt. Auch hier kann ein Ausbalancieren, aber insbesondere auch ein Anpassen an die gewünschte Mindestlebensdauer, eingesetzt werden. Somit kann bewusst die Komponente geschont werden, welche den geringeren Restschädigungswert aufweist. Auch die Restschädigung kann in normierter Weise, bezogen auf Kilometer und/oder Betriebsstunden oder in absoluter Weise, verwendet werden.
Von Vorteil ist es darüber hinaus, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren die Batterie-Schädigungsprognose und/oder die Brennstoffzellen- Schädigungsprognose, insbesondere auch ein Batterie-Schädigungsstatus, ein Brennstoffzellen-Schädigungsstatus, eine Batterie-Restschädigung und/oder eine Brennstoffzellen-Restschädigung, normiert werden. Eine Normierung kann beispielsweise in dimensionsloser Weise erfolgen. Auch eine prozentuale Normierung auf eine hundertprozentige Erfüllung, beispielsweise einer Mindestlebensdauer, einer Mindestbetriebsstundenzahl und/oder eine Mindestkilometerlaufzahl, ist hier im Sinne der vorliegenden Erfindung denkbar. Die Normierung erlaubt es insbesondere, noch leichter und einfacher die Kontrolle hinsichtlich eines Ausbalancierens der unterschiedlichen Schädigungsmechanismen von Komponenten und/oder Teilkomponenten durchzuführen.
Von Vorteil ist es ebenfalls, wenn bei einem Kontrollverfahren gemäß dem voranstehenden Absatz die Normierung auf eine Mindestlebensdauer und/oder eine Kilometerleistung erfolgt. Somit kann auf eine Schädigungsnormierung pro zukünftig gefahrenem Kilometer und/oder pro zukünftiger Betriebsstunde rückgeschlossen werden, sodass ein einfacher und schneller Vergleich ein erfindungsgemäßes Kontrollverfahren in beschleunigter Weise möglich macht. Vorteile bringt es weiter mit sich, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren für die Batterie-Schädigungsprognose und/oder die Brennstoffzellen- Schädigungsprognose wenigstens ein Batterieparameter und/oder ein Brennstoffzellenparameter überwacht wird. Die Überwachung erfolgt dabei vorzugsweise auch hinsichtlich anderer Schädigungsparameter und/oder Betriebsparameter, wie beispielsweise Drücken, Druckdifferenzen, Stromwerten, Spannungswerten, Temperaturwerten, Feuchtigkeitswerten und/oder ähnlichen Parametern. Dies erlaubt es, sowohl die Prognose, insbesondere aber auch die bisher erfasste Betriebsleistung und/oder Abgabeleistung, näher zu bewerten und in einem später noch zu erläuternden Schädigungsmodell zu berücksichtigen.
Von Vorteil ist es ebenfalls, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren die Batterie-Schädigungsprognose und/oder die Brennstoffzellen- Schädigungsprognose Teilkomponenten-Schädigungsprognosen aufweisen. So kann ein Aufteilen in Teil-Schädigungsprognosen möglich sein, um entsprechend auch Teil-Restschädigungen und/oder Teil-Schädigungsstatus zur Verfügung zu stellen.
So ist es beispielsweise möglich, unterschiedliche Schädigungsmechanismen bei unterschiedlichen Teilkomponenten des Brennstoffzellensystems zu berücksichtigen.
So sind in einem Brennstoffzellensystem zum Beispiel Schädigungsmechanismen für die darin enthaltenen Membranen, verwendete Katalysatormaterialien oder Ähnliches enthalten. Das Verwenden von Teilkomponenten-Schädigungsprognosen führt dazu, dass hier eine noch detailliertere Erfassung der einzelnen Schädigungsmechanismen möglich wird, um noch genauer ein Ausbalancieren auch auf Teilkomponentenebene mit einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren durchzuführen.
Weitere Vorteile bringt es mit sich, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren für die Batterie-Schädigungsprognose und/oder die Brennstoffzellen- Schädigungsprognose ausschließlich langfristige und/oder irreversible Schädigungsmechanismen berücksichtigt werden. Während kurzfristige oder reversible Schädigungsmechanismen einen geringen Einfluss auf die Gesamtlebensdauer der jeweiligen Komponente haben, gilt dies für langfristige und irreversible Schädigungsmechanismen nicht. Insbesondere ist für irreversible Schädigungsmechanismen kein Regenerationsbetrieb möglich, um sie wieder in einen Zustand vor der Schädigung zurückzuführen. Eine Fokussierung des erfindungsgemäßen Kontrollverfahrens auf langfristige und irreversible Schädigungsmechanismen erlaubt es, diese von reversiblen kurzfristigen Schädigungsmechanismen zu trennen und die erfindungsgemäßen Vorteile noch zielgerichteter zu erreichen.
Von Vorteil ist es darüber hinaus, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren für die Bestimmung der Batterie-Schädigungsprognose und/oder der Brenn- stoffzellen-Schädigungsprognose ein Schädigungsmodell verwendet wird. Darunter kann beispielsweise ein Kennfeld, ein Algorithmus und/oder die Verwendung einer künstlichen Intelligenz vorgesehen sein. Auch sind separate Schädigungsmodelle für das Brennstoffzellensystem und die Batterievorrichtung notwendig. Selbstverständlich können auch Teil-Schädigungsmodelle für Teilkomponenten des Brennstoffzellensystems und/oder für Teilkomponenten der Batterievorrichtung eingesetzt werden.
Bei einem Kontrollverfahren gemäß dem voranstehenden Absatz kann es weiter vorteilhaft sein, wenn das Schädigungsmodell anhand erfasster und gespeicherter Betriebsleistung, anhand erfasster und gespeicherter Abgabeleistung und/oder anhand weiterer Schädigungsparameter verbessert wird. Insbesondere ist es möglich, eine veraltete Prognose aus einem vorherigen Zeitpunkt mit der realen Messung zu vergleichen und damit die Qualität der alten Schädigungsprognose zu bewerten. Dies kann in qualitativer und/oder quantitativer Weise erfolgen. Diese Bewertung erlaubt es darüber hinaus, einen Rückschluss in Form eines selbstlernenden Systems in dem Schädigungsmodell zur Verfügung zu stellen, sodass fehlerhafte Prognosen aus der Vergangenheit für zukünftige Prognosen berücksichtigt werden können, womit wiederum zukünftige Prognosen mit dem andauernden Einsatz eines erfindungsgemäßen Kontrollverfahrens immer genauer werden.
Weiter von Vorteil kann es sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren bei negativer Batterie-Schädigungsprognose und/oder negativer Brennstoffzel- len-Schädigungsprognose ein Austausch der Batterievorrichtung, des Brennstoffzellensystems, einer Komponente der Batterievorrichtung und/oder einer Komponente des Brennstoffzellensystems angewiesen wird. Darunter ist also eine Signalisierung zu verstehen, wenn eine negative Schädigungsprognose so ausgelegt wird, dass ein Erreichen der Mindestlebensdauer nicht garantiert ist. So kann beispielsweise die Schädigungsprognose die Information enthalten, dass auch bei maximaler Schonung und/oder Verwendung von Regenerationssituationen die gewünschte Mindestlebensdauer nicht erreicht werden kann. Für einen solchen Fall kann frühzeitig ein Austauschen einer Teilkomponente zur Verfügung gestellt werden, um zu einem frü- hen Zeitpunkt einen plötzlichen Austausch mit einem Stillstand des Hybrid- Antriebssystem in der Zukunft zu vermeiden. Insbesondere wird diese Signalisierung so ausgewählt, dass eine besonders einfach und kostengünstig auszutauschende Komponente ausgewählt wird, welche nun unter Schonung der verbleibenden Komponenten frühzeitig und unter Vermeidung jeglicher Schonung maximal belastet werden kann.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Kontrollvorrichtung für eine Kontrolle einer Abgabeleistung einer Batterievorrichtung und einer Betriebsleistung eines Brennstoffzellensystems für eine elektrische Antriebsvorrichtung eines Hybrid-Antriebssystems. Eine solche Kontrollvorrichtung zeichnet sich durch ein Erfassungsmodul aus, zum Erfassen und Speichern der Betriebsleistung des Brennstoffzellensystems über einen Erfassungszeitraum und zum Erfassen und Speichern der Abgabeleistung der Batterievorrichtung über einen Erfassungszeitraum. Weiter ist ein Bestimmungsmodul vorgesehen, zum Bestimmen einer Batterie- Schädigungsprognose wenigstens auf Basis der erfassten und gespeicherten Abgabeleistung der Batterievorrichtung und zum Bestimmen der Brennstoffzellen- Schädigungsprognose wenigstens auf Basis der erfassten und gespeicherten Betriebsleistung des Brennstoffzellensystems. Darüber hinaus weist die Kontrollvorrichtung ein Vorgabemodul auf, zum Vorgeben einer Soll-Abgabeleistung für die Batterievorrichtung auf Basis der bestimmten Batterie-Schädigungsprognose und zum Vorgeben einer Soll-Betriebsleistung für das Brennstoffzellensystem auf Basis der bestimmten Brennstoffzellen-Schädigungsprognose. Das Erfassungsmodul, das Bestimmungsmodul und/oder das Vorgabemodul sind dabei für die Ausführung eines erfindungsgemäßen Kontrollverfahrens ausgebildet, sodass eine erfindungsgemäße Kontrollvorrichtung die gleichen Vorteile mit sich bringt, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Kontrollverfahren erläutert worden sind.
Darüber hinaus ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Hybrid- Antriebssystem für den Antrieb eines Fahrzeugs. Ein solches Hybrid-Antriebssystem weist eine Batterievorrichtung, ein Brennstoffzellensystem, eine elektrische Antriebsvorrichtung sowie eine erfindungsgemäße Kontrollvorrichtung auf, sodass ein solches Hybrid-Antriebssystem die gleichen Vorteile mit sich bringt, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Kontrollvorrichtung sowie ein erfindungsgemäßes Kontrollverfahren erläutert worden sind. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen schematisch:
Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontrollvorrichtung,
Fig. 2 ein möglicher Verlauf einer Abgabeleistung über einen Erfassungszeitraum,
Fig. 3 ein möglicher Verlauf einer Betriebsleistung über einen Erfassungszeitraum,
Fig. 4 eine mögliche Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 5 eine weitere mögliche Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 6 eine weitere mögliche Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 7 eine weitere mögliche Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 8 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontrollvorrichtung und
Fig. 9 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybrid- Antriebssystems.
Figur 1 zeigt schematisch eine Kontrollvorrichtung 10, welche mit einem Erfassungsmodul 20 ausgestattet ist. Über nicht näher dargestellte Sensormodule kann das Erfassungsmodul 20 die aktuelle Abgabeleistung AL einer Batterievorrichtung 110 und die aktuelle Betriebsleistung BL eines Brennstoffzellensystems 120 kontinuierlich erfassen und speichern. Ein solches Erfassungsmodul 20 ist entsprechend vorzugsweise auch mit einer Speichereinheit ausgestattet. Über die kontinuierliche und fortdauernde Erfassung der Abgabeleistung AL und der Betriebsleistung BL kann nun mithilfe des Bestimmungsmoduls 30 eine Batterie-Schädigungsprognose BASP und eine Brennstoffzellen-Schädigungsprognose BZSP auf Basis und unter Verwendung eines Schädigungsmodells SM zur Verfügung gestellt werden. Diese beiden Schädigungsprognosen BASP und BZSP werden nun abschließend im Vorgabemodul 40 verwendet, um eine Soll-Abgabeleistung SAL und eine Soll- Betriebsleistung SBL für den Betrieb des Brennstoffzellensystems 120 und der Batterievorrichtung 110 zur Verfügung stellen zu können. Der Einsatz ist in der Figur 9 in einem Hybrid-Antriebssystem 100 dargestellt, wobei hier gut zu erkennen ist, dass eine elektrische Antriebsvorrichtung 130, beispielsweise in Form eines Elektromotors, nun alleine aus der Batterievorrichtung 110, alleine aus dem Brennstoffzellensystem 120 oder aber kombiniert aus der Batterievorrichtung 110 zusammen mit dem Brennstoffzellensystem 120 mit der gewünschten elektrischen Energie zum Antrieb eines Fahrzeugs versorgt werden kann.
Basis eines erfindungsgemäßen Kontrollverfahrens ist die Erfassung der Antriebsleistung AL und der Betriebsleistung BL über einen Erfassungszeitraum EZ, wie dies beispielsweise die Figuren 2 und 3 zeigen. Je nach Leistungsanforderung und Betriebssituation schwanken die Antriebsleistung AL und die Betriebsleistung BL über die Zeit. Ein beispielhafter Verlauf ist den beiden Figuren 2 und 3 zu entnehmen. So schwankt die Abgabeleistung AL der Batterievorrichtung 110 von einem hohen Wert auf einen niedrigen Wert auf einen mittleren Wert über einen vollständig ausgeschalteten Wert zu einem wiederum niedrigen Wert über den Erfassungszeitraum EZ. In Figur 3 ist die Betriebsleistung BL des Brennstoffzellensystems 120 dargestellt, welche nie vollständig ausgeschaltet wird und zwischen einer maximalen Auslastung und unterschiedlichen niedrigen Auslastungen schwankt. Die beiden Erfassungszeiträume EZ sind in Figur 2 und 3 vorzugsweise gleich lang ausgebildet und vorzugsweise darüber hinaus kontinuierlich und lückenlos erfasst und gespeichert.
In Figur 4 und 5 wird nun eine Möglichkeit einer Wirkung eines erfindungsgemäßen Kontrollverfahrens dargestellt. Die Figur 4 zeigt dabei, wie auf Basis der Vergangenheitssituation und dementsprechend auf Basis der erfassten und gespeicherten Abgabeleistungen AL und Betriebsleistungen BL drei Werte bestimmt werden können. Der erste Wert ist dabei die Bewertung der Vergangenheit in Form eines Batterie- Schädigungsstatus BASS und eines Brennstoffzellen-Schädigungsstatus BZSS. Der Brennstoffzellen-Schädigungsstatus BZSS liegt hier leicht oberhalb des Batterie- Schädigungsstatus BASS. Auf dieser Basis kann nun für den zukünftig zu erwarten- den Betrieb, beispielsweise auf Basis eines Fahrzeugzyklus oder einer üblicherweise anzuwendenden Zusammensetzung unterschiedlicher Betriebssituationen, eine Schädigungsprognose für die Batterie-Schädigungsprognose BASP und die Brenn- stoffzellen-Schädigungsprognose BZSP angesetzt werden. In der Figur 4 sind die einzelnen Schädigungsprognosen und die weiteren Parameter auf 100% normiert. Die 100% stellen dabei maximale Schädigung für die gewünschte Mindestlebensdauer dar. In der Figur 4 ist also zu erkennen, dass die Brennstoffzellen- Schädigungsprognose BZSP die 100% überschreitet und somit eine Schädigungsprognose gegeben ist, welche ein Erreichen der Mindestlebensdauer ausschließt. Gleichzeitig liegt die Batterie-Schädigungsprognose BASP unterhalb dieser normierten 100%, sodass die Batterievorrichtung 110 nach dieser Situation die Mindestlebensdauer erreicht. Die Differenz zwischen den Schädigungsprognosen BASP und BZSP und den Schädigungsstatus BASS und BZSS ist hier jeweils als Restschädigung in Form der Batterie-Restschädigung BARS und der Brennstoffzellen- Restschädigung BZRS zu erkennen.
Um nun die unerwünschte Situation der Figur 4 mit einem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren zu berücksichtigen, erfolgt die Vorgabe der Soll-Betriebsleistung SBL und der Soll-Abgabeleistung SAL in einer Weise, dass das Brennstoffzellensystem 120 geschont wird und entsprechend eine höhere Abgabeleistung AL von der Batterievorrichtung 110 abgefordert wird. Dies gilt auch dann, wenn auf diese Weise die Batterievorrichtung 110 mit stärkerer Schädigung und/oder ineffizienter betrieben wird. Im Gegensatz zu den bekannten Kontrollvorrichtungen werden also beispielsweise hier für die Batterievorrichtung 110 schädigende oder ineffiziente Betriebsweisen eingefordert, um eine zukünftige Schädigung und zu erwartende Schädigungsprognose für das Brennstoffzellensystem 120 so weit zu reduzieren, dass eine Situation erreicht wird, wie sie die Figur 5 zeigt. Hier ist das Ergebnis eines erfindungsgemäßen Kontrolleingriffs gezeigt. Durch die erhöhte Schädigung der Batterievorrichtung 110 ist die Batterie-Schädigungsprognose BASP angestiegen, während durch die Schonung des Brennstoffzellensystems 120 die Brennstoffzellen- Schädigungsprognose BZSP nun unter 100% in der normierten Darstellung gefallen ist. Damit wird die Wirkung eines erfindungsgemäßen Kontrollverfahrens gut ersichtlich. Trotz der in einem ersten Schritt erkannten zu hohen Schädigung und einem für diesen Zeitpunkt zu hohen Brennstoffzellen-Schädigungsstatus BZSS konnte durch den Kontrolleingriff eine Schonung des Brennstoffzellensystems 120 dazu führen, dass nun die beiden Komponenten in Form der Batterievorrichtung 110 und des Brennstoffzellensystems 120 in der normierten Weise wieder unter den 100% für die Mindestlebensdauer liegen und auf diese Weise die gewünschte Mindestlebensdauer mit hoher Wahrscheinlichkeit erreicht werden kann.
Die Figuren 6 und 7 zeigen eine weitere Möglichkeit eines erfindungsgemäßen Kontrollverfahrens. Hier ist keine Kombination mit einer Mindestlebensdauer dargestellt und es ist auch nicht zwingend eine Normierung notwendig. Die Figur 6 zeigt eine Ausgangssituation mit etwas höherem Batterie-Schädigungsstaus BASS oberhalb eines Brennstoffzellen-Schädigungsstatus BZSS. Die Brennstoffzellen- Schädigungsprognose BZSP liegt deutlich unterhalb der Batterie- Schädigungsprognose BASP. Wie die beiden kleinen Pfeile anzeigen, ist nun hier ein gezieltes Ausbalancieren der Schädigung gewünscht, sodass beispielswiese ein Angleichen der Schädigungsprognose gewünscht wird. Bei dieser Situation kann also eine zusätzliche und erhöhte Schädigung des Brennstoffzellensystems 130 in Kauf genommen werden, um für das Ausbalancieren der Schädigung die Batterie- Schädigungsprognose BASP zu senken. Das Ergebnis einer auf dieser Basis erzeugten Vorgabe von Soll-Abgabeleistungen SAL und Soll-Betriebsleistungen SBL zeigt die Figur 7, sodass im Ergebnis eine Balance zwischen der Batterie- Schädigungsprognose BASP und der Brennstoffzellen-Schädigungsprognose BZSP das Ergebnis ist.
Die Figur 8 zeigt nochmals eine Weiterbildung der Ausführungsform einer Kontrollvorrichtung 10 der Figur 1. Hier ist eine Rückkopplungsmöglichkeit gegeben, indem das Schädigungsmodell SM für die Stellung der Prognosen BASP und BZSP als selbstlernendes System ausgebildet sein kann. Dies kann auf Basis von vergangenen Schädigungsprognosen BASP und BZSP und dem Vergleich mit einer tatsächlich eingetretenen Schädigung erfolgen. Jedoch ist es auch möglich, andere Schädigungsparameter, Betriebsparameter oder aber die erfassten Abgabeleistungen AL und Betriebsleistungen BL zu verwenden.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Bezugszeichenliste
10 Kontrollvorrichtung
20 Erfassungsmodul
30 Bestimmungsmodul
40 Vorgabemodul
100 Hybrid-Antriebssystem
110 Batterievorrichtung
120 Brennstoffzellensystems
130 elektrische Antriebsvorrichtung
AL Abgabeleistung
SAL Soll-Abgabeleistung
BL Betriebsleistung
SBL Soll-Betriebsleistung
EZ Erfassungszeitraum
SM Schädigungsmodell
BASP Batterie-Schädigungsprognose
BASS Batterie-Schädigungsstatus
BARS Batterie-Restschädigung
BZSP Brennstoffzellen-Schädigungsprognose
BZSS Brennstoffzellen-Schädigungsstatus
BZRS Brennstoffzellen-Restschädigung

Claims

Patentansprüche Kontrollverfahren für eine Kontrolle einer Abgabeleistung (AL) einer Batterievorrichtung (110) und einer Betriebsleistung (BL) eines Brennstoffzellensystems (120) für eine elektrische Antriebsvorrichtung (130) eines Hybrid- Antriebssystems (100), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- Erfassen und Speichern der Betriebsleistung (BL) des Brennstoffzellensystems (120) über einen Erfassungszeitraum (EZ),
- Erfassen und Speichern der Abgabeleistung (AL) der Batterievorrichtung (110) über einen Erfassungszeitraum (EZ),
- Bestimmen einer Batterie-Schädigungsprognose (BASP) wenigstens auf Basis der erfassten und gespeicherten Abgabeleistung (AL) der Batterievorrichtung (110),
- Bestimmen einer Brennstoffzellen-Schädigungsprognose (BZSP) wenigstens auf Basis der erfassten und gespeicherten Betriebsleistung (BL) des Brennstoffzellensystems (120),
- Vorgeben einer Soll-Abgabeleistung (SAL) für die Batterievorrichtung (110) auf Basis der bestimmen Batterie-Schädigungsprognose (BASP),
- Vorgeben einer Soll-Betriebsleistung (SBL) für das Brennstoffzellensystem (120) auf Basis der bestimmten Brennstoffzellen- Schädigungsprognose (BZSP). Kontrollverfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass für die Vorgabe der Soll-Abgabeleistung (SAL) und die Vorgabe der Soll- Betriebsleistung (SBL) die Balance der Brennstoffzellen- Schädigungsprognose (BZSP) und der Batterie-Schädigungsprognose (BASP) berücksichtigt wird. Kontrollverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Batterie-Schädigungsstatus (BASS) zur aktuellen Schädigungssituation der Batterievorrichtung (110) und ein Brennstoffzellen- Schädigungsstatus (BZSS) zur aktuellen Schädigungssituation des Brenn- stoffzellensystems (120) bestimmt und für die Vorgabe der Soll- Abgabeleistung (SAL) und/oder der Soll-Betriebsleistung (SBL) berücksichtigt wird. Kontrollverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Batterievorrichtung (110) und das Brennstoffzellensystem (120) eine Vorgabe einer Mindestlebensdauer bis zum Erreichen eines maximalen Batterie-Schädigungsstatus (BASS) und bis zum Erreichen eines maximalen Brennstoffzellen-Schädigungsstatus (BZSS) erfolgt. Kontrollverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabe der Soll-Abgabeleistung (SAL) und der Soll-Betriebsleistung (SBL) unter Berücksichtigung einer verbleibenden Batterie-Restschädigung (BARS) und/oder einer verbleibenden Brennstoffzellen-Restschädigung (BZRS) erfolgt. Kontroll verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie-Schädigungsprognose (BASP) und/oder die Brennstoffzellen-Schädigungsprognose (BZSP), insbesondere auch ein Batterie-Schädigungsstatus (BASS), ein Brennstoffzellen-Schädigungsstatus (BZSS), eine Batterie-Restschädigung (BARS) und/oder eine Brennstoffzellen- Restschädigung (BZRS) normiert werden. Kontrollverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Normierung auf eine Mindestlebensdauer und/oder auf eine Kilometerleistung erfolgt. Kontroll verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Batterie-Schädigungsprognose (BASP) und/oder die Brennstoffzellen-Schädigungsprognose (BZSP) wenigstens ein Batterieparameter und/oder ein Brennstoffzellenparameter überwacht wird. Kontroll verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie-Schädigungsprognose (BASP) und/oder die Brennstoffzellen-Schädigungsprognose (BZSP) Teilkomponenten- Schädigungsprognosen aufweisen. 18 Kontrollverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Batterie-Schädigungsprognose (BASP) und/oder die Brennstoffzellen-Schädigungsprognose (BZSP) ausschließlich langfristige und/oder irreversible Schädigungsmechanismen berücksichtigt werden. Kontrollverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bestimmung der Batterie-Schädigungsprognose (BASP) und/oder der Brennstoffzellen-Schädigungsprognose (BZSP) ein Schädigungsmodell (SM) verwendet wird. Kontrollverfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Schädigungsmodell (SM) anhand erfasster und gespeicherter Betriebsleistung (BL), anhand erfasster und gespeicherter Abgabeleistung (AL) und/oder anhand weiterer Schädigungsparameter verbessert wird. Kontrollverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei negativer Batterie-Schädigungsprognose (BASP) und/oder negativer Brennstoffzellen-Schädigungsprognose (BZSP) ein Austausch der Batterievorrichtung (110), des Brennstoffzellensystems (120), einer Komponente der Batterievorrichtung (110) und/oder einer Komponente des Brennstoffzellensystems (120) angewiesen wird. Kontrollvorrichtung (10) für eine Kontrolle einer Abgabeleistung (AL) einer Bat- terievorrichtung (110) und einer Betriebsleistung (BL) eines Brennstoffzellensystems (120) für eine elektrische Antriebsvorrichtung (130) eines Hybrid- Antriebssystems (100), gekennzeichnet durch ein Erfassungsmodul (20) zum Erfassen und Speichern der Betriebsleistung (BL) des Brennstoffzellensystems (120) über einen Erfassungszeitraum (EZ) und zum Erfassen und Speichern der Abgabeleistung (AL) der Batterievorrichtung (110) über einen Erfassungszeitraum (EZ), ein Bestimmungsmodul (30) zum Bestimmen einer Batterie-Schädigungsprognose (BASP) wenigstens auf Basis der erfassten und gespeicherten Abgabeleistung (AL) der Batterievorrichtung (110) und zum Bestimmen einer Brennstoffzellen-Schädigungsprognose (BZSP) wenigstens auf Basis der erfassten und gespeicherten Betriebsleistung (BL) des Brennstoffzellensystems (120), sowie ein Vorgabemodul (40) zum Vorgeben einer Soll- Abgabeleistung (SAL) für die Batterievorrichtung (110) auf Basis der bestimmten Batterie-Schädigungsprognose (BASP) und zum Vorgeben einer Soll- 19
Betriebsleistung (SBL) für das Brennstoffzellensystem (120) auf Basis der bestimmten Brennstoffzellen-Schädigungsprognose (BZSP), wobei das Erfassungsmodul (20), das Bestimmungsmodul (30) und/oder das Vorgabemodul (40) für eine Ausführung eines Kontrollverfahrens mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet sind. Hybrid-Antriebssystem (100) für einen Antrieb eines Fahrzeugs, aufweisend eine Batterievorrichtung (110), ein Brennstoffzellensystem (120), eine elektrische Antriebsvorrichtung (130) und eine Kontrollvorrichtung (10) mit den Merkmalen des Anspruchs 14.
EP22776855.3A 2021-08-10 2022-08-09 Kontrollverfahren für eine kontrolle einer abgabeleistung einer batterievorrichtung und einer betriebsleistung eines brennstoffzellensystems Pending EP4351920A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50651/2021A AT525061B1 (de) 2021-08-10 2021-08-10 Kontrollverfahren für eine Kontrolle einer Abgabeleistung einer Batterievorrichtung und einer Betriebsleistung eines Brennstoffzellensystems
PCT/AT2022/060279 WO2023015329A1 (de) 2021-08-10 2022-08-09 Kontrollverfahren für eine kontrolle einer abgabeleistung einer batterievorrichtung und einer betriebsleistung eines brennstoffzellensystems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4351920A1 true EP4351920A1 (de) 2024-04-17

Family

ID=83438521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22776855.3A Pending EP4351920A1 (de) 2021-08-10 2022-08-09 Kontrollverfahren für eine kontrolle einer abgabeleistung einer batterievorrichtung und einer betriebsleistung eines brennstoffzellensystems

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4351920A1 (de)
JP (1) JP2024530663A (de)
CN (1) CN117794780A (de)
AT (1) AT525061B1 (de)
WO (1) WO2023015329A1 (de)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4134877B2 (ja) * 2003-10-20 2008-08-20 トヨタ自動車株式会社 蓄電機構の制御装置
JP4265629B2 (ja) * 2006-08-01 2009-05-20 トヨタ自動車株式会社 二次電池の充放電制御装置およびそれを搭載したハイブリッド車両
JP4802945B2 (ja) * 2006-08-31 2011-10-26 トヨタ自動車株式会社 二次電池の制御システムおよびそれを搭載したハイブリッド車両
JP4494453B2 (ja) * 2007-11-13 2010-06-30 トヨタ自動車株式会社 二次電池の制御装置および制御方法
EP2629109B1 (de) * 2010-10-14 2022-06-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Elektrische speichervorrichtung
JP5655838B2 (ja) * 2012-10-25 2015-01-21 トヨタ自動車株式会社 電池システム
KR101530679B1 (ko) * 2014-03-07 2015-06-22 (주)누리텔레콤 배터리의 열화를 고려한 에너지 관리 장치 및 그 방법
KR20170060499A (ko) * 2015-11-24 2017-06-01 현대자동차주식회사 배터리의 출력을 제어하는 방법
CN110450653B (zh) * 2019-08-07 2020-08-28 浙江大学城市学院 基于燃料电池/锂电池退化模型的混合动力汽车最优控制策略

Also Published As

Publication number Publication date
CN117794780A (zh) 2024-03-29
JP2024530663A (ja) 2024-08-23
AT525061A4 (de) 2022-12-15
AT525061B1 (de) 2022-12-15
WO2023015329A1 (de) 2023-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102014212451B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Regelung eines Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers
DE102018220494A1 (de) Verfahren zum Überwachen eines Energiespeichers in einem Bordnetz
DE19834740C2 (de) Kraftfahrzeugbatterie mit integrierter Überwachungsvorrichtung und Verfahren zur Überwachung einer Kraftfahrzeugbatterie
DE102010062856A1 (de) Verfahren zur Ermittlung von Betriebsparametern einer Batterie, Batteriemanagementsystem und Batterie
DE102015217692A1 (de) Verfahren zur Überwachung des Zustands einer Batterie in einem Kraftfahrzeug
DE102011089962A1 (de) Verfahren zur Temperaturregelung von mindestens einem Batterieelement, Batterie sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterie
AT521643A1 (de) Verfahren und Batteriemanagementsystem zum Ermitteln eines Gesundheitszustandes einer Sekundärbatterie
DE102008009970A1 (de) Batteriemanagementsystem
DE102009003843A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Rotorblattverstellantriebs
DE102015225354A1 (de) Verfahren zum Bestimmen eines Degradationszustandes einer Brennstoffzellenanordnung, Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenanordnung, Steuereinheit, Betriebsvorrichtung und Computerprogrammerzeugnis
DE102008041103A1 (de) Ladezustandsbestimmung für einen elektrischen Speicher
DE102013224509A1 (de) Elektrische Energiespeichervorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Energiespeichervorrichtung
DE102018212545A1 (de) Verfahren zum Überwachen eines Zustands einer Batterie, Überwachungseinrichtung und Kraftfahrzeug
DE102013204885A1 (de) Verfahren zur Reduzierung des Gesamtladungsverlusts von Batterien
DE102016004285A1 (de) Verfahren zum Überwachen einer elektrischen Kühlmittelpumpe
DE102019216439A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Energiespeichersystems sowie Vorrichtung, elektrisches Energiespeichersystem, Computerprogramm und maschinenlesbares Speichermedium
DE102009034004A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs und Steuereinrichtung für ein Fahrzeug
DE10103848A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Beurteilung der Alterung oder zumindest eines vorgewählten Anteils der Alterung einer Batterie
AT525061B1 (de) Kontrollverfahren für eine Kontrolle einer Abgabeleistung einer Batterievorrichtung und einer Betriebsleistung eines Brennstoffzellensystems
DE102010027711A1 (de) Verfahren zum Ermitteln einer Leistungsgrenze einer Batterie für ein Fahrzeug
EP2244329A1 (de) Lade- und Diagnoseverfahrten für Batterien
DE102013214292A1 (de) Ladezustandserkennung elektrochemischer Speicher
DE102016112173A1 (de) Verfahren zur Einstellung
DE102012215186A1 (de) Batterie sowie Verfahren zum sicheren Betreiben der Batterie
EP4054899B1 (de) Verfahren und system zum vorhersagen einer motorstart-performance eines elektrischen energiespeichersystems

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20240111

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20240516

P01 Opt-out of the competence of the unified patent court (upc) registered

Effective date: 20240516