EP4370367A1 - Verfahren zum betreiben eines brennstoffzellensystems eines nutzfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines brennstoffzellensystems eines nutzfahrzeugs

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EP4370367A1
EP4370367A1 EP22740860.6A EP22740860A EP4370367A1 EP 4370367 A1 EP4370367 A1 EP 4370367A1 EP 22740860 A EP22740860 A EP 22740860A EP 4370367 A1 EP4370367 A1 EP 4370367A1
Authority
EP
European Patent Office
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compressors
compressor
fuel cell
commercial vehicle
cell system
Prior art date
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Pending
Application number
EP22740860.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Janik RICKE
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.)
ZF CV Systems Global GmbH
Original Assignee
ZF CV Systems Global GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by ZF CV Systems Global GmbH filed Critical ZF CV Systems Global GmbH
Publication of EP4370367A1 publication Critical patent/EP4370367A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a fuel cell system of a commercial vehicle over several journeys, comprising the steps of controlling a compressor arrangement, which has a plurality of compressors, so that pressurized air is provided, and supplying the pressurized air to the cathode side of the fuel cell system.
  • Fuel cell systems that use more than one compressor are known from the prior art. In such systems, coordination of the operation of a plurality of compressors within a compressor arrangement has hitherto been designed exclusively for supplying the fuel cell system with an optimal amount of air. Lifetime considerations have so far played no role in such systems for the compressor arrangements and their coordination during operation.
  • EP2218129 B1 shows a scaled fuel cell system with multiple stacks within the fuel cell system, which also has multiple compressors.
  • An arrangement of series-connected compressors for a fuel cell system for passenger cars is known from DE 102016224721 A1.
  • DE 102011114720 A1 also shows a fuel cell system with an air supply from two compressor stages connected in series.
  • DE 10201502088 A1 discusses a fuel cell system with a plurality of compressors connected in parallel, in which a first compressor is always operated and a second compressor can be switched on as a so-called booster for the short-term provision of further pressurized air.
  • DE 102018214710 A1 describes a fuel cell device with two parallel, asymmetrically designed compressors, which are controlled to operate the fuel cell system at its optimum operating point.
  • the object of the invention was to improve the operation of fuel cells in such a way that the disadvantages described above are overcome as far as possible.
  • the invention was based on the object of improving the operation of fuel cell systems in such a way that the service life of the compressor arrangement is increased and the systems can be made more maintenance-friendly accordingly.
  • the invention proposes that the actuation includes selecting a number and/or sequence of compressors from the plurality of compressors for actuation for the journeys, such that the selection of the number and/or sequence changes at least for two consecutive journeys of the commercial vehicle differs.
  • “Consecutive” means two consecutive trips out of the plurality of trips.
  • a number of compressors is im Understood within the scope of the invention an arrangement of one or more compressors.
  • the selection of a number of compressors thus includes the selection of a specific compressor in each case, as well as the selection of a group of compressors from the plurality of compressors, it being possible for the number of compressors to be ⁇ the plurality of compressors.
  • the invention is based on the finding that particularly strong wear occurs when the compressor is started and stopped, because friction between the plain bearing partners occurs in the bearings, especially in air bearings, which only decreases significantly or no longer occurs after a critical lift-off speed has been reached.
  • the invention starts here and, with an individual selection of the number and/or sequence for consecutive journeys, aims to minimize the number of compressor starting processes for the journeys of the commercial vehicle as far as possible.
  • the operating strategy proposed with the invention aims to drive as few compressors as possible for one trip of the commercial vehicle, and also to distribute the load on the compressors as evenly as possible over several trips, so that the compressors within the compressor arrangement can have their life cycle or maintenance cycle as evenly as possible can pass through.
  • the advantage of the invention occurs when the number and/or sequence of the compressors within the compressor arrangement is not the same for every journey, ie when a different compressor, a different number of compressors, or a different sequence is used occasionally on successive journeys ie chronological sequence, the controlled compressor is or are selected. It is fundamentally permissible within the scope of the invention to control the same number and/or sequence of compressors within the compressor arrangement for a limited number of trips, then to change this number and/or sequence by means of a corresponding selection, and then again for a limited number of trips with that number and/or sequence of compressors to undertake further journeys with the vehicle.
  • the number and/or sequence of the selected compressors always differs for two consecutive journeys of the utility vehicle.
  • the advantages described above are all the more important the more often a number of compressors that deviates from the previous state and/or a changed sequence of the activated compressors is selected.
  • other compressors are or are selected for activation for each trip in order to ensure that activations for the compressors are accumulated as uniformly as possible.
  • the number and/or sequence of the selected compressors can be varied, for example, deterministically, in particular in a predetermined, for example cyclical order, or randomly, with those compressors that have been activated during an immediately preceding trip being particularly preferred from a selection for the the following journey will be blocked.
  • alternating operation of the compressors from the compressor arrangement would be advantageous and very easy to implement in terms of control technology.
  • the method comprises the step of retrieving one or more control parameters stored in a data memory, with the selection being made as a function of the control parameter or parameters.
  • control parameters that were previously stored in a data memory can also be used as decision criteria for the selection of the compressors at the start of the journey.
  • Fintering in the data memory can be done in a first initialization step, for example at the factory, be made, and can also be updated during operation of the commercial vehicle or the fuel cell system by feeding in updated control parameters.
  • System information of the fuel cell system for example, or information from the fleet management system of the commercial vehicle as well as information on the operating history of the compressor itself can be used as control parameters. Particularly preferred exemplary control parameters are discussed below.
  • control parameter(s) include(s) history data of the compressors in the compressor arrangement.
  • History data is information about the operating history of the compressors, which in other words characterizes the “operating age” of the compressors.
  • the history data of the compressors are easy to determine and allow a reliable estimation of the aging or progressive wear of the compressors.
  • the history data represent one, several or all of the following information:
  • the history data it is possible in a simple manner to prioritize those compressors during a trip that have accumulated a low operating time compared to other compressors from the compressor arrangement or have experienced a small number of start-up cycles and the like more, which in each case refers to a relative to the other compressors of the compressor arrangement suggests low wear. It is further been recognized that the wear during the start-up phase of the compressor is higher, the lower the ambient temperature. Preferably, the temperature values in the historical data are used to weight those compressor activations all the more highly, the lower the ambient temperature was at the time of activation, in order to avoid premature wear for those compressors relative to those compressors that tend to be used at higher temperatures are.
  • the past number of load changes is a wear indicator for the compressor. If a compressor is operated with rapid and/or many load changes, its wear is greater than in constant operation. As an alternative or in addition, those activations of compressors are preferably weighted more highly in the history data, the higher the number and/or intensity of load changes during activation, in order to avoid premature wear for those compressors relative to those compressors that tend to be activated with fewer load changes have been. Above, the upper load range is preferably understood to mean operation in the upper third, fourth or fifth. It has been recognized that, in addition to the mere operating time, the compressors are also subjected to greater wear the longer they are loaded in their upper load range.
  • those activations of compressors are preferably weighted more highly in the history data, the more operating time the compressors were operated in their upper load range, in order to avoid premature wear for those compressors relative to those compressors that tended to be activated at lower loads are.
  • control parameter or parameters alternatively or additionally comprise performance data and in particular represent one, several or all of the following information:
  • an optimal operating point of the compressor is understood to be that operating point of the compressor at which it reaches its highest efficiency.
  • the highest efficiency is to be understood as that working point at which the compressor delivers the best ratio between the electrical power consumption and the compression capacity achieved.
  • the inventors have recognized that there can be considerable fluctuations in the total mass of the vehicle system between two journeys when operating a commercial vehicle, because in actual operation the commercial vehicle does not always travel fully loaded, but always travels empty. In contrast to a passenger car, the mass of the entire system of the commercial vehicle is significantly lower when it is traveling empty than when it is loaded, with this aspect having a greater effect the greater the maximum payload of the commercial vehicle.
  • the invention comes in, in that it reads in the mass of the commercial vehicle, which is present in the electronic system of the commercial vehicle, or stores it in the data memory and uses it as a criterion for the selection of the compressor.
  • performance data information about the storage capacity of the electrical storage system of the commercial vehicle and/or the currently available amount of stored electrical energy is known as performance data. This information can be used in combination with information about the route and, if necessary, other vehicle data to predict when the Control of one or more other compressors must take place or can be ended.
  • control parameter(s) alternatively or additionally comprise temperature data and in particular represent information about the operating temperature of a cooling system of the compressor.
  • a first number, preferably a single, compressor is initially activated at the start of a journey.
  • the restriction to a single compressor for the initial activation follows the knowledge that it is already possible with this single compressor to provide the fuel cell system with a sufficient amount of pressurized air, at least for the start of the journey.
  • This individual compressor can already take on valuable support tasks in order to minimize wear on compressors that may be switched on later, for example heating up a cooling system shared by several compressors.
  • one or more further compressors are preferably additionally activated during the journey.
  • as few compressors as possible are activated during travel, since the best possible protection of the compressors is ensured when a start and/or stop cycle can be prevented.
  • the compressors activated at the start of each journey differ in successive journeys. As described above, this achieves even aging of the compressors with potentially little programming effort.
  • At least part of the air compressed by the first number of compressors is fed to an air bearing of one or more of the further compressors, in particular before the further compressors are activated.
  • a further service life-optimizing support function is implemented, which performs the first activated number of compressors for the compressors that may be switched on later.
  • the pressurized air provided can also be used to support the air bearing of one or more compressors. Blowing air into the bearing gap of the air bearings supports faster lifting of the compressor rotor shaft and correspondingly minimizes wear when the compressors are started up. In addition, the air is already heated after passing through the first compressor.
  • this heated air By supplying this heated air to the further compressor or compressors, these are at the same time preheated, at least to a certain extent.
  • This preheating can be used as an alternative or in addition to a dedicated cooling or heating system.
  • the bearing points in particular benefit from such heating because they are among the most wear-prone components in the compressor.
  • the method includes the step of continuing to activate the compressors, preferably with adjustment of the load points of the compressors, while driving, even if the air volume required by the fuel cell system decreases.
  • the continuation of the actuation of the compressors means that the compressors continue to be kept at the rotational speed, specifically preferably at a rotational speed above the lift-off rotational speed, so that the compressor shafts continue to rotate without wear.
  • This embodiment expresses the idea that wear and tear in the compressor occurs not only when starting, but also when standstill is reached after the lift-off speed has been undershot. If possible, the compressors can therefore continue to rotate in this embodiment, even if, strictly speaking, they are no longer needed to meet the power requirement of the fuel cell system, and the required compressed air on the cathode side could also be made available by a smaller number of compressors.
  • Such operation with an increased number of compressors preferably takes place over a limited period of time, which is determined as a function of the efficiency in which the increased number of compressors is operated. The worse the efficiency of the compressor, the more the maximum time span for such an operating mode is preferably limited.
  • the invention basically follows the maxim that on the one hand as few compressors as possible are put into operation during a journey, but at the same time as few compressors that have been put into operation are taken out of operation during a journey.
  • the actuation of the compressors is preferably continued as long as the efficiency of the arrangement of the compressor, electric motor and power electronics, in particular the inverter, that is in operation at the time remains above a predetermined threshold value.
  • the threshold efficiency is 40% or more, more preferably 45% or more, and most preferably 50% or more.
  • the invention has been described above in a first aspect with reference to the method.
  • the invention also relates to a commercial vehicle fuel cell system, with a fuel cell, a compressor arrangement which is connected in a fluid-conducting manner to the fuel cell and has a plurality of compressors, and is set up for this purpose fuel cell to provide pressurized air on the cathode side, and a control unit which is connected to the compressor arrangement in a signal-conducting manner and is set up to control the compressor of the compressor arrangement.
  • the invention solves the task described at the outset in such a system in that the control unit is set up to carry out the method according to one of the preferred embodiments described above.
  • the invention makes use of the same advantages as the method according to the invention. Preferred embodiments of the method according to the invention are therefore at the same time preferred embodiments of the fuel cell system and vice versa, which is why reference is made to the above explanations to avoid repetition.
  • the compressors within the compressor arrangement are at least partially connected in parallel. More preferably, the fuel cell system has a plurality of groups of compressors, the compressors within each group being connected in series or in parallel, and the different groups of compressors being connected in parallel. More preferably, all compressors of the compressor arrangement are connected in parallel. The parallel connection can ensure the best possible protection of the inactive compressors, because the pressurized air that is provided by the respectively activated compressor does not have to flow through the flow path of the compressors to be protected.
  • the compressor arrangement has a cooling system, which can be a liquid cooling system or an air cooling system.
  • a cooling system which can be a liquid cooling system or an air cooling system.
  • several or all of the compressors of the compressor arrangement are connected to a common cooling circuit. This makes it particularly easy to use the initially controlled compressor to bring the cooling system up to temperature for any later to bring compressor to be added.
  • the cooling system has dedicated cooling circuits for several or all of the compressors, each of which is provided with an individual temperature control, for example by means of a thermostat. Both alternatives share the goal of first bringing the compressors up to operating temperature before they are activated, so that a cold start is avoided as far as possible.
  • the compressors of the compressor arrangement are preferably each provided with an air bearing which is set up to ensure essentially wear-free bearing of the compressors when a predetermined lift-off speed is reached or exceeded.
  • Several or all of the compressors of the compressor arrangement are preferably connected in a fluid-conducting manner to one or more bypass pressure circuits, which in turn is/are connected in a fluid-conducting manner to the bearing gaps of the air bearings of the compressors.
  • the control unit is preferably connected to a communication system of the vehicle, either directly or indirectly, for example via a BUS system, the communication system being connected to one or more electronic control units of the vehicle electronics or a fleet management system.
  • the control device is preferably set up to receive and process representative data for comparison with the control parameters and, if necessary, to read this data out of a data memory or to store it therein.
  • the controller can be a dedicated controller for a compressor, or for the compressor assembly.
  • the control device can be a fuel cell control device.
  • the control unit can alternatively be a stand-alone control unit only for the coordination of the compressor arrangement.
  • the control unit can also be implemented in other control units in terms of hardware or software as a module, for example in a compressor control unit, in the fuel cell control unit, or in a brake control unit.
  • the control device can also be in the form of such a device as previously described.
  • the control unit is set up to execute the method according to one of the preferred embodiments described above and has, for example, a data memory in which the commands and, if necessary, control parameters for executing the method of the preferred embodiments described above are stored, or is equipped with such a memory Data memory connected, and further preferably has a processor which is set up to execute the method according to one of the preferred embodiments described above by means of the commands stored in the data memory.
  • the invention relates to a control unit for a fuel cell system of a commercial vehicle, in particular for a fuel cell system according to one of the preferred embodiments described above.
  • control unit is set up to carry out the method according to one of the preferred embodiments described above.
  • the control unit is preferably the control unit described above in connection with the fuel cell system. It makes use of the same advantages as the fuel cell system according to the invention and the method according to the invention.
  • the invention also relates to a computer program product for a fuel cell system and/or a control unit according to the aspects described above.
  • the computer program product solves the task described at the outset by containing instructions which, when executed on a computer, cause the computer to form a control device according to one of the preferred embodiments described above and/or the method according to one of the preferred embodiments described above to execute.
  • the computer program product may be in computer-readable medium or in downloadable form.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a commercial vehicle according to a preferred embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic representation of driving to operate a fuel cell system of the vehicle according to FIG. 1.
  • a commercial vehicle 100 which has a fuel cell system 200 is shown schematically in FIG. 1 .
  • the fuel cell system 200 has a fuel cell 1 which is fluidly connected on the anode side to a hydrogen supply 3 of the commercial vehicle 100 and from which hydrogen (H2) is supplied to the fuel cell 1 .
  • the fuel cell can have one or more stacks (not shown).
  • the fuel cell 1 For supplying oxygen (O2) to the cathode side, the fuel cell 1 is connected to a compressor arrangement 5 in a fluid-conducting manner.
  • the compressor arrangement 5 has a plurality of compressors 7.1, 7.2 . . .
  • O2 for oxygen is given as an example.
  • pure oxygen does not have to be supplied, but it is quite possible and common to supply a mixture of substances such as ambient air, which can have variable proportions of nitrogen, carbon dioxide, noble and other gases depending on the environment.
  • the compressors 7.1 to 7.n are connected in parallel and can be operated individually, in groups or in their entirety.
  • the fuel cell system 200 has a control unit 9 for controlling the compressor arrangement 5 .
  • the control unit 9 can be a dedicated control unit or can be assigned to another structural unit in terms of hardware or software, for example the fuel cell 1, for example as part of the fuel cell control, or the compressor arrangement 5, then as part of the compressor control.
  • the control unit 9 is connected to the compressor arrangement 5 in a signal-conducting manner and is set up to control the compressors 7.1 to 7.n individually, in groups or together and to make a corresponding selection for this control in accordance with the method according to one of the preferred embodiments described above, which is exemplary is explained below with reference to FIG.
  • the control unit preferably has a data memory 11 or an interface (not shown) to such a data memory, and a processor 13 .
  • the data memory 11 are preferably one or more control parameters; T n ; L n ; and/or instructions for executing the method according to FIG. 2 are stored, and the processor 13 is set up to process the information stored in the data memory 11 and to carry out the method according to FIG. 2 in the process.
  • the compressor arrangement 5 is also preferably connected via a cooling system 15 to a cooling and/or heating device 17 which is set up to bring the compressors 7 of the compressor arrangement 5 into a predetermined temperature range and to keep them there.
  • An embodiment with a single cooling circuit is shown, which includes all the compressors 7.1-7.n. According to the invention, however, systems with smaller cooling circuits are also conceivable, which each comprise only one or a few compressors and can be controlled separately.
  • one, several or all of the compressors 7.1 ... 7.n are each provided with a bypass 19, on which the compressor 7 is arranged on the outlet side and is set up to branch off a partial flow of the compressed, pressurized air and an air bearing 8 of a respective other compressor of the compressor 7 to support the lifting of the rotor shaft of the respective compressor blown in this way and to reduce wear.
  • a bypass 19 on which the compressor 7 is arranged on the outlet side and is set up to branch off a partial flow of the compressed, pressurized air and an air bearing 8 of a respective other compressor of the compressor 7 to support the lifting of the rotor shaft of the respective compressor blown in this way and to reduce wear.
  • systems that access external compressed air supply to support the air bearings of the compressors 7.1 to 7.n can be used. Constructively and synergistically, however, the pressure supply via bypass 19 is considered advantageous.
  • the compressor arrangement 5, and in particular the individual compressors 7.1 - 7.n, is or are preferably connected to the control unit 9 in a signal-conducting manner and is set up to transmit history data H n from the compressor 7 from the compressor arrangement 5 to the control unit 9, where this then stored as control parameters in the data memory 11 and can be processed by the processor 13.
  • the history data preferably includes one, several or all of the following information: accumulated operating time of the compressor Hi, accumulated number of start-up cycles of the compressor H2, accumulated number of rotations of the compressor shafts of the compressor H3, time of the last previous commissioning of the compressor H4, ambient temperature at previous activations Hs , Number of Load changes in previous activations HQ, accumulated operating time of the compressors in the upper load range Hz, or a combination of several or all of the above parameters.
  • a preferred embodiment proposes providing the data in a ring memory that only keeps a limited number of previous controls and is always overwritten, in particular.
  • each of the compressors 7.n is preferably assigned an initially initialized service life of, for example, 35,000 operating hours, in which the compressor 7.n must be able to complete a predetermined number, around 200,000, start-stop cycles. These two values are preferably reduced by subtraction over time as a function of the controls during the trips made, until the compressor 7.n has reached its wear limit.
  • the aim of the method according to the invention is to reduce the two characteristic values as equally as possible over all compressors 7.n, as explained above.
  • influencing factors are assigned to the history data and performance data, which are representative of the impairment of the service life and of the value of the start-stop cycles carried out.
  • the influencing factors are further preferably compiled into a cost function or penalty function. This function modifies the value that is subtracted from its score when a compressor 7.n is activated, the value starting from a standard value, which has been previously determined under controlled conditions. This is explained using an example:
  • the above initial compressor state (35,000 remaining operating hours, 200,000 remaining start-stop cycles) is reduced by 2 hours and 6 cycles after initial start-up: 35,000 h - 2 h & 200,000 S/S - 6 S/S
  • the initial state of the compressor in the ring memory is overwritten with the current value 34,998 h and 199,994. This value is compared with the stored values of the other compressors at the next start. Only small amounts of data need to be stored and compared.
  • the value of these subtractions can now be modified as a function of the history data H n and/or performance data L n as a cost or penalty function, for example as a function of the temperature data. If the compressor is started at a low temperature, around -10°C, a 10% higher value is subtracted from the remaining total per start, at -20°C a 20% higher value, etc., as an indicator of a heavier load per start. In this case, "1" is not subtracted from the initial value stored in the ring buffer during activation, but "1.1" etc.
  • the load change information of the performance data is explained as a further example:
  • An acceptable load change under controlled conditions is used as a measure, e.g. a change from 30% to 100% performance within a period of 10 seconds. If faster control is necessary or a higher power step, you can also deduct a further 10% for each second that the load change occurs faster, or 10% for each power step that is higher than the specification.
  • the influence of the operating hours information from the history data H n in conjunction with the speed information from the performance data L n is explained.
  • one hour of service life in laboratory operation with a specified nominal speed of, for example, 80,000 revolutions is defined as a measure. If the compressor 7.n for longer periods turned faster, the value to be subtracted is also increased, for example for every 5000 more revolutions over one hour of operation by 0.1 hours more.
  • the cooling system 17 is preferably connected to the control unit 9 in a signal-conducting manner and is set up to transmit temperature data T n to the control unit 9, which are representative of the operating temperature Tv of the cooling system 17 and are stored as control parameters in the data memory 11 and can be processed by the processor 13.
  • Commercial vehicle 100 preferably has a communication system 21, which can have a bus architecture (not shown) and one or more control units and computer systems, which in turn can transmit signals to other parts of the vehicle electronics, such as data storage devices or sensors, of commercial vehicle 100 that are not shown in detail are connected to collect and process operational and status information of the utility vehicle 100 .
  • a communication system 21 can have a bus architecture (not shown) and one or more control units and computer systems, which in turn can transmit signals to other parts of the vehicle electronics, such as data storage devices or sensors, of commercial vehicle 100 that are not shown in detail are connected to collect and process operational and status information of the utility vehicle 100 .
  • the communication system 21 can be connected to a fleet management system, an air spring system, a braking system and the like of the commercial vehicle 100, for example.
  • the communication system 21 is preferably connected to the control unit 9 in a signal-conducting manner and is set up to send performance data L n to the control unit, which are representative of one, several or all of the following information: optimal operating point of the compressor Li, mass of the commercial vehicle L2, route length of the Journeys L3, route topography of the journeys L4, total storage capacity of the electric storage device of the commercial vehicle 100 Ls, charge level of the electric storage device of the commercial vehicle 100 L6, or a combination of several or all of the above parameters.
  • This information is preferably stored as control parameters in the data memory 11 of the control device 9 and is processed by the processor 13 to carry out the method.
  • the method according to the invention according to FIG. 2 is described in more detail below.
  • the journeys basically have a step 301 of activating the compressor arrangement 5 so that pressurized air is provided, and a step 303 of supplying the pressurized air to the fuel cell system 200 of the commercial vehicle 100.
  • Step 301 also includes a step 305 of selecting a number and/or sequence of compressors 7.1 to 7.n from the plurality of compressors 7 for activation for the respective trip F1 or F2 in such a way that a number and/or sequence 307a , 307b for at least two consecutive journeys (F1; F2) of commercial vehicle 100.
  • a first number and/or sequence 307a is selected, for example by means of the control unit 9, which are initially to be made available for providing pressurized air.
  • this is the compressor 7.1 as an example.
  • the selection can be made deterministically, for example, using a predetermined cyclical sequence of compressors 7.1-7.n or using a random number generator, for example during the first trip, in which, for example, the last selected compressors are blocked for the subsequent random selection.
  • the step of selecting can also be performed as a function of one or more control parameters; Tn, L n take place.
  • a sequence has been selected for trip F1 in step 305, according to which initially only compressor 7.1 is activated, and at a later point in time a second compressor 7.2 is additionally activated to provide pressurized air.
  • the first compressor 7.1 can be selected, for example, because it has a low mileage compared to the other compressors, which is evident from the history data H n .
  • the additional activation of the second compressor 7.2 can result, for example, in selection step 305 from the fact that the second compressor 7.2 has reached its operating temperature Tv at a specific point in time, which results from the temperature data Tn , in order to further reduce the wear on those compressors that are not the first to be activated in a selection sequence, in that they are already heated to the operating temperature before they start and a cold start for those compressors can be avoided.
  • one or more additional compressors 7.2-7.n can be activated if the performance data L n shows that certain performance requirements exist for the trip F1 at a specific point in time, for example due to the route topography, route length and the like.
  • the compressor differs from trip F1 in that initially it is not the compressor 7.1 that is activated, but a different compressor, namely the compressor 7.2.
  • a sequence of further compressors that deviates from the journey F1 can alternatively or additionally be activated during travel F2, for example first compressor 7.2 and at a later point in time additionally Compressor 7.1 or one or more further compressors from the plurality of compressors 7.
  • the control parameters H n , L n , Tn are preferably updated at intervals or continuously during the journeys F1 , F2 and stored in the data memory 11 of the control device 9 and taken into account accordingly for the selection routine of future journeys.
  • Compressors 7.1 minimize.
  • control unit can carry out the method according to the invention in such a way that only the minimum necessary number of compressors 7.1 ... 7.n is activated for each journey F1, F2, and this over several journeys, F1, F2, all compressors 7.1 . . .

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (200) eines Nutzfahrzeugs (100) über mehrere Fahrten (F1, F2), umfassend die Schritte: Ansteuern (301) einer Verdichteranordnung (5), die eine Mehrzahl von Verdichtern (7) aufweist, so dass druckbeaufschlagte Luft (O2) bereitgestellt wird, und Zuführen (303) der druckbeaufschlagten Luft (O2) kathodenseitig zu dem Brennstoffzellensystem (200). Es wird vorgeschlagen, dass das Ansteuern (301) umfasst: Auswählen (305) einer Anzahl und/oder Sequenz (307a, 307b) von Verdichtern (7.1...7.n) aus der Mehrzahl von Verdichtern (7) zur Ansteuerung für die Fahrten (F1, F2) derart, dass sich die Auswahl der Anzahl und/oder Sequenz (307a, 307b) zumindest für zwei Aufeinanderfolgende der Fahrten (F1, F2) des Nutzfahrzeugs (100) unterscheidet. Die Erfindung betrifft ferner ein so betreibbares Brennstoffzellensystem, Steuergerät und Computerprogrammprodukt.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems eines Nutzfahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems eines Nutzfahrzeugs über mehrere Fahrten, umfassend die Schritte eines Ansteuerns einer Verdichteranordnung, die eine Mehrzahl von Verdichtern aufweist, so dass druckbeaufschlagte Luft bereitgestellt wird, und eines Zuführens der druckbeaufschlagten Luft kathodenseitig zu dem Brennstoffzellensystem.
Der Bereitstellung druckbeaufschlagter Luft für das Brennstoffzellensystem kommt für den effizienten Betrieb des Nutzfahrzeugs entscheidende Bedeutung zu. Die hierfür zum Einsatz kommenden Verdichteranordnungen sind aufgrund ihrer hohen Laufleistung zwangsläufig einem gewissen Verschleiß ausgesetzt. Es ist erkannt worden, dass für Systeme, die in Nutzfahrzeugen eingesetzt werden, erhöhte Anforderungen an die Lebenszeit gegenüber der Anforderung an Systeme aus Personenkraftwagen gestellt werden.
Es sind aus dem Stand der Technik Brennstoffzellensysteme bekannt, die mehr als einen Verdichter verwenden. Bei solchen Systemen ist eine Koordination des Betriebs mehrerer Verdichter innerhalb einer Verdichteranordnung bislang ausschließlich auf die Versorgung des Brennstoffzellensystems mit einer optimalen Luftmenge ausgelegt. Lebensdauerbetrachtungen haben bislang bei solchen Systemen für die Verdichteranordnungen und deren Koordination im Betrieb keine Rolle gespielt.
Aus EP2218129 B1 ist beispielsweise ein skaliertes Brennstoffzellensystem mit mehreren Stacks innerhalb des Brennstoffzellensystems gezeigt, welches auch mehrere Verdichter aufweist. Aus DE 102016224721 A1 ist eine Anordnung in Reihe geschalteter Verdichter für ein Brennstoffzellensystem für Pkw bekannt. Auch DE 102011114720 A1 zeigt ein Brennstoffzellensystem mit einer Luftversorgung aus zwei in Reihe geschalteten Verdichterstufen.
DE 10201502088 A1 diskutiert ein Brennstoffzellensystem mit mehreren parallel zueinander geschalteten Verdichtern, bei dem stets ein erster Verdichter betrieben wird, und ein zweiter Verdichter als sogenannter Booster zur kurzfristigen Zurverfügungstellung weiterer druckbeaufschlagter Luft hinzugeschaltet werden kann.
DE 102018214710 A1 beschreibt eine Brennstoffzellenvorrichtung mit zwei parallel geschalteten, asymmetrisch ausgelegten Verdichtern, die zum Betrieb des Brennstoffzellensystems an dessen optimalen Betriebspunkt angesteuert werden.
Ausgehend vom bekannten Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Betrieb von Brennstoffzellen dahingehend zu verbessern, dass die vorstehend beschriebenen Nachteile möglichst weitgehend überwunden werden. Insbesondere lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Betrieb von Brennstoffzellensystemen so zu verbessern, dass die Lebensdauer der Verdichteranordnung erhöht wird, und die Systeme dementsprechend wartungsfreundlicher gestaltet werden können.
Die Erfindung schlägt insoweit vor, dass das Ansteuern ein Auswahlen einer Anzahl und/oder Sequenz von Verdichtern aus der Mehrzahl von Verdichtern zur Ansteuerung für die Fahrten umfasst, derart, dass sich die Auswahl der Anzahl und/oder Sequenz zumindest für zwei Aufeinanderfolgende der Fahrten des Nutzfahrzeugs unterscheidet.
Unter den „Aufeinanderfolgenden“ sind zwei aufeinanderfolgende Fahrten aus der Mehrzahl von Fahrten zu verstehen. Unter einer Anzahl Verdichter wird im Rahmen der Erfindung eine Anordnung von einem oder mehreren Verdichtern verstanden. Das Auswahlen einer Anzahl Verdichter umfasst somit das Auswahlen jeweils eines konkreten Verdichters, wie auch das Auswahlen einer Gruppe von Verdichtern aus der Mehrzahl von Verdichtern, wobei die Anzahl der Verdichter < der Mehrzahl der Verdichter sein kann. Je kleiner die Anzahl der ausgewählten Verdichter relativ zur Mehrzahl der Verdichter ist, desto deutlicher fällt der Aspekt der Lebensdaueroptimierung ins Gewicht.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass besonders beim Start und Stopp der Verdichter besonders starker Verschleiß auftritt, weil in den Lagerungen, vor allem in Luftlagern, Reibung zwischen den Gleitlagerpartnern auftritt, welche erst ab Erreichen einer kritischen Abhebedrehzahl signifikant abnimmt beziehungsweise nicht mehr auftritt. Die Erfindung setzt hier an und zielt mit einer individuellen Auswahl der Anzahl und/oder Sequenz für aufeinanderfolgende Fahrten darauf ab, die Anzahl der Startvorgänge von Verdichtern für die Fahrten des Nutzfahrzeugs möglichst weitgehend zu minimieren. Die mit der Erfindung vorgeschlagene Betriebsstrategie zielt darauf ab, für eine Fahrt des Nutzfahrzeugs so wenig Verdichter wie möglich anzutreiben, und ferner darauf, die Belastung der Verdichter über mehrere Fahrten möglichst gleichmäßig zu verteilen, damit die Verdichter innerhalb der Verdichteranordnung möglichst gleichmäßig ihren Lebenszyklus beziehungsweise Wartungszyklus durchschreiten können.
Der Vorteil der Erfindung tritt bereits dann auf, wenn die Anzahl und/oder Sequenz der Verdichter innerhalb der Verdichteranordnung nicht bei jeder Fahrt dieselbe ist, wenn also lediglich ab und an bei aufeinanderfolgenden Fahrten ein anderer Verdichter, eine andere Anzahl Verdichter, oder eine andere Sequenz, d. h. zeitliche Abfolge, der angesteuerten Verdichter ausgewählt wird bzw. werden. Es ist im Rahmen der Erfindung durchaus grundsätzlich zulässig, für eine begrenzte Anzahl von Fahrten dieselbe Anzahl und/oder Sequenz von Verdichtern innerhalb der Verdichteranordnung anzusteuern, dann mittels entsprechender Auswahl diese Anzahl und/oder Sequenz zu verändern, und im Anschluss wieder für eine begrenzte Anzahl von Fahrten mit jener Anzahl und/oder Sequenz von Verdichtern weitere Fahrten mit dem Fahrzeug zu unternehmen.
In einer bevorzugten Weiterbildung unterscheidet sich die Anzahl und/oder Sequenz der ausgewählten Verdichter stets für zwei aufeinanderfolgende Fahrten des Nutzfahrzeugs. Die vorstehend beschriebenen Vorteile kommen umso stärker zum Tragen, je öfter eine vom jeweils vorhergehenden Zustand abweichende Anzahl Verdichter, und/oder eine veränderte Sequenz der angesteuerten Verdichter ausgewählt wird. Vorzugsweise wird, beziehungsweise werden, bei jeder Fahrt andere Verdichter zur Ansteuerung ausgewählt, um ein möglichst gleichmäßiges Akkumulieren von Ansteuerungen für die Verdichter zu gewährleisten.
Die Anzahl und/oder Sequenz der ausgewählten Verdichter kann beispielsweise deterministisch variiert werden, insbesondere in einer vorbestimmten, beispielsweise zyklischen Reihenfolge, oder nach dem Zufallsprinzip, wobei besonders bevorzugt diejenigen Verdichter, die bei einer unmittelbar vorhergehenden Fahrt angesteuert worden sind, von einer Auswahl für die folgende Fahrt gesperrt werden. Bei einem Brennstoffzellensystem mit einer Verdichteranordnung, die aus zwei Verdichtern besteht, wäre beispielsweise ein alternierender Betrieb der Verdichter aus der Verdichteranordnung vorteilhaft und steuerungstechnisch sehr einfach umsetzbar.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt: Abrufen eines oder mehrerer in einem Datenspeicher hinterlegten Steuerparameter, wobei das Auswählen als Funktion des oder der Steuerparameter erfolgt. Alternativ oder zusätzlich zu der weiter oben beschriebenen deterministischen Auswahl der Anzahl Verdichter aus der Verdichteranordnung können auch Steuerparameter als Entscheidungskriterien für die Auswahl der Verdichter bei Fahrtbeginn verwendet werden, die vorab in einem Datenspeicher hinterlegt wurden. Das Flinterlegen im Datenspeicher kann in einem ersten Initialisierungsschritt, beispielsweise ab Werk, vorgenommen werden, und kann auch im laufenden Betrieb des Nutzfahrzeugs beziehungsweise des Brennstoffzellensystems durch Einspeisen aktualisierter Steuerparameter aktualisiert werden. Als Steuerparameter können beispielsweise Systeminformationen des Brennstoffzellensystems verwendet werden, oder Informationen aus dem Flottenmanagementsystems des Nutzfahrzeugs wie auch Informationen zur Betriebshistorie der Verdichter selbst. Auf besonders bevorzugte exemplarische Steuerparameter wird nachfolgend eingegangen.
Der oder die Steuerparameter umfasst bzw. umfassen in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform Historiedaten der Verdichter in der Verdichteranordnung. Unter Historiedaten werden Informationen zur Betriebshistorie der Verdichter verstanden, die mit anderen Worten das „Betriebsalter“ der Verdichter charakterisieren. Die Historiedaten der Verdichter sind leicht zu ermitteln und erlauben eine zuverlässige Abschätzung über die Alterung beziehungsweise den fortschreitenden Verschleiß der Verdichter.
Die Historiedaten repräsentieren einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eine, mehrere oder sämtliche der folgenden Informationen:
- akkumulierte Betriebszeit der Verdichter,
- akkumulierte Zahl von Anfahrzyklen der Verdichter,
- akkumulierte Anzahl Rotationen der Verdichterwellen der Verdichter,
- Zeitpunkt der letzten zurückliegenden Inbetriebnahme der Verdichter,
- Umgebungstemperatur bei zurückliegenden Ansteuerungen,
- Anzahl von Lastwechseln bei zurückliegenden Ansteuerungen,
- akkumulierte Betriebszeit der Verdichter im oberen Lastbereich, oder
- eine Kombination mehrerer oder sämtlicher der vorstehenden Parameter. Unter Auswahl der Historiedaten gelingt es auf einfache Weise, bei einer Fahrt jeweils diejenigen Verdichter priorisiert zu betreiben, die im Vergleich zu anderen Verdichtern aus der Verdichteranordnung eine geringe Betriebszeit akkumuliert haben oder eine geringe Anzahl von Anfahrzyklen durchlebt haben und dergleichen mehr, was jeweils auf einen relativ zu den übrigen Verdichtern der Verdichteranordnung geringen Verschleiß schließen lässt. Es ist ferner erkannt worden, dass der Verschleiß während der Startphase des Verdichters höher ist, je niedriger die Umgebungstemperatur ist. Vorzugsweise werden die Temperaturwerte in den Historiedaten dazu verwendet, diejenigen Ansteuerungen von Verdichtern umso höher zu gewichten, je niedriger die Umgebungstemperatur bei der Ansteuerung war, um für jene Verdichter einen vorschnellen Verschleiß relativ zu denjenigen Verdichtern zu vermeiden, die tendenziell bei höheren Temperaturen zum Einsatz gekommen sind. Ebenso ist erkannt worden, dass die zurückliegende Anzahl von Lastwechseln ein Verschleißindikator für die Verdichter ist. Wird ein Kompressor mit schnellen und/oder vielen Lastwechseln betrieben, ist sein Verschleiß größer als im konstanten Betrieb. Vorzugsweise werden also alternativ oder zusätzlich diejenigen Ansteuerungen von Verdichtern umso höher in den Historiedaten gewichtet, je höher die Anzahl und/oder Stärke an Lastwechseln bei der Ansteuerung war, um für jene Verdichter einen vorschnellen Verschleiß relativ zu denjenigen Verdichtern zu vermeiden, die tendenziell lastwechselärmer angesteuert worden sind. Unter dem oberen Lastbereich wird vorstehend vorzugsweise ein Betrieb im oberen Drittel, Viertel, oder Fünftel verstanden. Es ist erkannt worden, dass die Verdichter neben der bloßen Betriebszeit auch dann stärkerem Verschleiß ausgesetzt werden, je länger sie in ihrem oberen Lastbereich belastet werden. Vorzugsweise werden also alternativ oder zusätzlich diejenigen Ansteuerungen von Verdichtern umso höher in den Historiedaten gewichtet, je mehr Betriebszeit die Verdichter in ihrem oberen Lastbereich betrieben wurden, um für jene Verdichter einen vorschnellen Verschleiß relativ zu denjenigen Verdichtern zu vermeiden, die tendenziell bei geringerer Last angesteuert worden sind.
Der oder die Steuerparameter umfassen in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform alternativ oder zusätzlich Leistungsdaten, und repräsentieren insbesondere eine, mehrere oder sämtliche der folgenden Informationen:
- optimaler Betriebspunkt der Verdichter,
- Masse des Nutzfahrzeugs,
- Streckenlänge der Fahrten,
- Streckentopographie der Fahrten, - Gesamtspeicherkapazität des elektrischen Speichers des Nutzfahrzeugs,
- Ladestand des elektrischen Speichers des Nutzfahrzeugs, oder
- einer Kombination mehrerer oder sämtlicher der vorstehenden Parameter.
Alternativ oder zusätzlich zu der Nutzung von Steuerparametern, welche die Betriebshistorie der Verdichter betreffen, ist es auch möglich, die Auswahl der Anzahl von Verdichtern aus der Verdichteranordnung davon abhängig zu machen, wie viel Leistung vom Brennstoffzellensystem in Form druckbeaufschlagter Luft tatsächlich benötigt wird, wann diese Leistung benötigt wird, und wie viel Leistung in Form druckbeaufschlagter Luft die jeweiligen Verdichter bereitstellen können. Unter einem optimalen Betriebspunkt der Verdichter wird im Rahmen der Erfindung derjenige Betriebspunkt des Verdichters verstanden, bei dem dieser seinen höchsten Wirkungsgrad erreicht. Der höchste Wirkungsgrad ist im Rahmen der Erfindung als derjenige Arbeitspunkt zu verstehen, bei dem der Verdichter das beste Verhältnis zwischen der elektrischen Leistungsaufnahme und der erreichten Kompressionsleistung liefert. Die Erfinder haben erkannt, dass es im Betrieb eines Nutzfahrzeugs zwischen zwei Fahrten zu erheblichen Schwankungen in der gesamten Masse des Fahrzeugsystems kommen kann, weil es im tatsächlichen Betrieb nicht stets zu vollbeladenen Fahrten des Nutzfahrzeugs, sondern immer auch zu Leerfahrten kommt. Während einer Leerfahrt ist, anders als bei Pkw, die Masse des Gesamtsystems des Nutzfahrzeuges signifikant geringer als im beladenen Zustand, wobei sich dieser Aspekt umso stärker auswirkt, je größer die maximale Zuladung des Nutzfahrzeugs ist. Hier setzt die Erfindung an, indem sie die Masse des Nutzfahrzeugs, welche im Elektroniksystem des Nutzfahrzeugs vorhanden ist, einliest oder im Datenspeicher hinterlegt und als Kriterium für die Auswahl der Verdichter verwendet. So ist es möglich, bei geringer Fahrzeugmasse, also leerem Fahrzeug, beispielsweise eine Fahrt mit nur einem einzigen Verdichter zu bestreiten, und mehrere Verdichter lediglich dann zu verwenden, wenn das Nutzfahrzeug im beladenen Zustand eine Fahrt zurücklegen muss. Ebenso ist abhängig von der Streckenlänge einer Fahrt beispielsweise eine Sequenzierung des Betriebs der Verdichter innerhalb der Verdichteranordnung denkbar, bei dem die Verdichter alternierend betrieben werden. Die Information über die Streckenlänge einer Fahrt kann beispielsweise über das Flottenmanagementsystem oder über eine im Navigationssystem des Nutzfahrzeugs bekannte Streckentopographieinformation ermittelt werden.
Dasselbe gilt für Streckentopographie einer Fahrt: Auf Fahrtabschnitten mit Anstiegen wird mehr elektrische Leistung benötigt und im Brennstoffzellensystem muss infolge dessen mehr druckbeaufschlagte Luft kathodenseitig zugeführt werden. Erfindungsgemäß ist es möglich, für solche Fälle gezielt zusätzliche Verdichter anzusteuern, um mehr Luft bereitzustellen, aber auch gleichzeitig den Betriebsstrategiegedanken weiterzuverfolgen, nämlich nicht bei jedem Anstieg dieselbe Kombination von Verdichtern zu betreiben, sondern auch hierdurch eine Sequenzierung für aufeinanderfolgende Fahrten oder aufeinanderfolgende Anstiege innerhalb der Fahrt eine Variation in der Auswahl der Anzahl und/oder Sequenz der Verdichter zu erzeugen.
Wenn ferner Informationen über die Speicherkapazität des elektrischen Speichers des Nutzfahrzeugs und/oder die aktuell verfügbare Menge der gespeicherten elektrischen Energie als Leistungsdaten bekannt sind, können diese Informationen in Kombination mit den Informationen zur Strecke und ggf. weiteren Fahrzeugdaten für eine Prognose verwendet werden, wann die Ansteuerung eines oder mehrerer weiterer Verdichter erfolgen muss bzw. beendet werden kann.
Der oder die Steuerparameter umfassen in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform alternativ oder zusätzlich Temperaturdaten, und repräsentieren insbesondere eine Information über die Betriebstemperatur eines Kühlsystems der Verdichter. Hiermit wird es möglich, den Verschleiß derjenigen Verdichter weiter zu senken, die in einer Auswahlsequenz nicht als erste angesteuert werden, indem diese später anzusteuernden Verdichter vor ihrem Start bereits auf Betriebstemperatur erwärmt werden. Ein Kaltstart wird für solche Verdichter somit verhindert. Dem Kaltstart ist dann nur derjenige Verdichter beziehungsweise diejenige Anzahl der Verdichter ausgesetzt, die bei Fahrtbeginn initial ausgewählt werden, was insgesamt zur Lebensdauerverlängerung der Verdichteranordnung weiter beiträgt. Ausgewählt werden vorzugsweise nur diejenigen Verdichter innerhalb der Verdichteranordnung, welche bereits Betriebstemperatur erreicht haben, wobei Verdichter, die noch nicht Betriebstemperatur erreicht haben, bei der Auswahl bei Ansteuerung gesperrt werden oder zumindest weniger hoch priorisiert werden als solche Verdichter, die bereits auf Betriebstemperatur gebracht wurden.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird zu Beginn einer Fahrt zunächst eine erste Anzahl, vorzugsweise ein einziger, Verdichter angesteuert. Die Beschränkung auf einen einzigen Verdichter zur initialen Ansteuerung folgt der Erkenntnis, dass es mit diesem einzigen Verdichter bereits möglich ist, zumindest für den Fahrtbeginn ausreichend viel druckbeaufschlagte Luft dem Brennstoffzellensystem zur Verfügung zu stellen. Dieser einzelne Verdichter kann bereits wertvolle Unterstützungsaufgaben übernehmen, um den Verschleiß etwaig später zuzuschaltender Verdichter zu minimieren, beispielsweise das Erwärmen eines gemeinsamen von mehreren Verdichtern genutzten Kühlsystems.
Vorzugsweise werden nach Ansteuerung der ersten Anzahl Verdichter, insbesondere als Funktion eines oder mehrerer der Steuerparameter, während der Fahrt ein oder mehrere weitere Verdichter zusätzlich angesteuert. Als Leitgedanken wird im erfindungsgemäßen Verfahren nach Möglichkeit eine möglichst geringe Anzahl Verdichtern während der Fahrt angesteuert, da die bestmögliche Schonung der Verdichter dann gewährleistet ist, wenn ein Start- und/oder Stoppzyklus verhindert werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform unterscheiden sich die jeweils bei Fahrtbeginn angesteuerten Verdichter bei aufeinanderfolgenden Fahrten. Dadurch wird wie oben beschrieben ein gleichmäßiges Altern der Verdichter mit potentiell geringem Programmieraufwand erreicht.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform wird, insbesondere vorder Ansteuerung der weiteren Verdichter, zumindest ein Teil der von der ersten Anzahl Verdichter verdichteten Luft einer Luftlagerung eines oder mehrerer der weiteren Verdichter zugeführt. In dieser Ausführungsform ist eine weitere lebensdaueroptimierende Unterstützungsfunktion realisiert, welche die zuerst angesteuerte Anzahl Verdichter für die etwaig später zuzuschaltenden Verdichter leistet. Mit der bereitgestellten druckbeaufschlagten Luft kann zusätzlich zur Druckluftversorgung des Brennstoffsystems auch die Luftlagerung eines oder mehrerer Verdichter unterstützt werden. Das Einblasen von Luft in den Lagerspalt der Luftlager unterstützt ein schnelleres Abheben der Rotorwelle der Verdichter und minimiert den Verschleiß beim Anfahren der Verdichter entsprechend. Zudem ist die Luft nach Durchlauf durch den ersten Verdichter bereits erwärmt. Indem diese erwärmte Luft dem bzw. den weiteren Verdichtern zugeführt wird, werden jene zugleich wenigstens in einem gewissen Maße vorgewärmt. Diese Vorwärmung kann alternativ oder zusätzlich zu einem dedizierten Kühl- bzw. Heizsystem zur Anwendung kommen. Gerade die Lagerstellen profitieren von einer solchen Erwärmung, weil sie zu den am stärksten verschleißbehafteten Bauteilen im Verdichter zählen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt: Fortsetzen des Ansteuerns der Verdichter, vorzugsweise unter Anpassung der Lastpunkte der Verdichter, während der Fahrten, auch wenn die von dem Brennstoffzellensystem benötigte Luftmenge abnimmt. Unter dem Fortsetzen des Ansteuerns der Verdichter ist erfindungsgemäß zu verstehen, dass die Verdichter weiterhin auf Drehzahl gehalten werden, und zwar vorzugsweise auf einer Drehzahl oberhalb der Abhebedrehzahl, damit sich die Verdichterwellen weiterhin verschleißfrei drehen. Solange die Brennstoffzelle eine für ihren Betrieb ausreichende beziehungsweise an den optimalen Betriebspunkt angepasste Luftmenge zur Verfügung gestellt bekommt, ist es unschädlich, die Verdichter selbst an einem Betriebspunkt arbeiten zu lassen, der unterhalb des optimalen Betriebspunkts liegt, solange jedenfalls ein vorbestimmter Schwellwert des Wirkungsgrads der Verdichter noch erreicht wird. In dieser Ausführungsform kommt der Gedanke zum Ausdruck, dass Verschleiß im Verdichter nicht nur beim Starten, sondern auch beim Erreichen des Stillstands auftritt, nachdem die Abhebedrehzahl unterschritten worden ist. Sofern möglich, können daher in dieser Ausführungsform die Verdichter weiter in Rotation gehalten werden, auch wenn sie zur Erfüllung der Leistungsanforderung durch das Brennstoffzellensystem streng genommen nicht mehr benötigt würden, und die erforderliche Druckluft kathodenseitig auch durch eine geringere Anzahl Verdichter zur Verfügung gestellt werden könnte. Vorzugsweise erfolgt ein solcher Betrieb mit erhöhter Anzahl Verdichter über einen begrenzten Zeitraum, der in Abhängigkeit des Wirkungsgrads bestimmt wird, in dem die erhöhte Anzahl Verdichter betrieben wird. Je schlechter der Wirkungsgrad der Verdichter, desto stärker wird vorzugsweise die maximale Zeitspanne für einen solchen Betriebsmodus begrenzt.
Die Erfindung folgt hier grundsätzlich der Maxime, dass zum einen so wenig wie möglich Verdichter in Betrieb genommen werden während einer Fahrt, aber zugleich auch so wenig einmal in Betrieb genommene Verdichter außer Betrieb gesetzt werden während einer Fahrt.
Das Ansteuern der Verdichter wir vorzugsweise so lange fortgesetzt, wie der Wirkungsgrad der jeweils im Betrieb befindlichen Anordnung aus Verdichter, Elektromotor und Leistungselektronik, insbesondere Inverter, oberhalb eines vorbestimmten Schwellwerts bleibt. Vorzugsweise liegt der Schwellwert des Wirkungsgrads bei 40% oder mehr, weiter bevorzugt 45% oder mehr, und besonders bevorzugt bei 50% oder darüber.
Die Erfindung ist vorstehend in einem ersten Aspekt unter Bezugnahme auf das Verfahren beschrieben worden. In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung auch ein Nutzfahrzeug-Brennstoffzellensystem, mit einer Brennstoffzelle, einer fluidleitend mit der Brennstoffzelle verbundene Verdichteranordnung, die eine Mehrzahl von Verdichtern aufweist, und dazu eingerichtet ist, der Brennstoffzelle druckbeaufschlagte Luft kathodenseitig bereitzustellen, und einem Steuergerät, welches signalleitend mit der Verdichteranordnung verbunden und dazu eingerichtet ist, die Verdichter der Verdichteranordnung anzusteuern.
Die Erfindung löst die eingangs bezeichnete Aufgabe bei einem solchen System, indem das Steuergerät dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen auszuführen. Die Erfindung macht sich insoweit dieselben Vorteile zunutze wie das erfindungsgemäße Verfahren. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind daher zugleich bevorzugte Ausführungsformen des Brennstoffzellensystems und umgekehrt, weswegen zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verweisen wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Verdichter innerhalb der Verdichteranordnung zumindest partiell parallelgeschaltet. Weiter vorzugsweise weist das Brennstoffzellensystem mehrere Gruppen von Verdichtern auf, wobei jeweils die Verdichter innerhalb einer Gruppe in Reihe oder parallelgeschaltet sind, und wobei die unterschiedlichen Gruppen der Verdichter parallelgeschaltet sind. Weiter vorzugsweise sind sämtliche Verdichter der Verdichteranordnung parallelgeschaltet. Durch die Parallelschaltung kann eine bestmögliche Schonung der inaktiven Verdichter gewährleistet werden, weil die druckbeaufschlagte Luft, die von dem jeweils angesteuerten Verdichter bereitgestellt wird, nicht durch den Strömungsweg der zu schonenden Verdichter hindurchströmen muss.
Die Verdichteranordnung weist in einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ein Kühlsystem vor, das ein Flüssigkeits-Kühlsystem oder ein Luftkühlsystem sein kann. In einer ersten bevorzugten Alternative sind mehrere oder sämtliche Verdichterder Verdichteranordnung mit einem gemeinsamen Kühlkreislauf verbunden. Hierdurch wird es besonders vereinfacht, mittels der initial angesteuerten Verdichter das Kühlsystem auf Temperatur für die etwaig später hinzuzuschaltenden Verdichter zu bringen. In einer weiteren Alternative weist das Kühlsystem für mehrere oder sämtliche Verdichter dedizierte Kühlkreisläufe auf, die jeweils mit einer individuellen Temperaturregelung, beispielsweise mittels Thermostat versehen sind. Beiden Alternativen ist das Ziel gemein, die Verdichter zunächst auf Betriebstemperatur zu bringen, bevor sie angesteuert werden, damit ein Kaltstart soweit es geht vermieden wird.
Die Verdichter der Verdichteranordnung sind vorzugsweise jeweils mit einer Luftlagerung versehen, die dazu eingerichtet ist, bei Erreichen oder Überschreiten einer vorbestimmten Abhebedrehzahl eine im wesentlichen verschleißfreie Lagerung der Verdichter zu gewährleisten. Mehrere oder sämtliche Verdichter der Verdichteranordnung sind vorzugsweise fluidleitend mit einem oder mehreren Bypass-Druckkreisläufen verbunden, der/die wiederum fluidleitend mit den Lagerspalten der Luftlagerungen der Verdichter verbunden ist, bzw. sind. Mittels dieser Bypässe ist es dann möglich, die Lagerspalte der Verdichter gezielt durch bereitgestellte Druckluft anzublasen, sobald ein erster Verdichter oder eine erste Anzahl Verdichter im Betrieb angesteuert werden und den Bypass mit druckbeaufschlagter Luft beliefern können.
Das Steuergerät ist vorzugsweise signalleitend mit einem Kommunikationssystem des Fahrzeugs verbunden, entweder direkt oder mittelbar, beispielsweise über ein BUS-System, wobei das Kommunikationssystem beispielsweise signalleitend mit einer oder mehreren elektronischen Steuereinheiten der Fahrzeugelektronik oder einem Flottenmanagementsystem verbunden ist. Das Steuergerät ist vorzugsweise dazu eingerichtet, repräsentative Daten zum Abgleich mit den Steuerparametern zu empfangen und zu verarbeiten, sowie erforderlichenfalls diese Daten aus einem Datenspeicher auszulesen oder darin abzulegen.
Das Steuergerät kann ein dediziertes Steuergerät für einen Verdichter sein, oder für die Verdichteranordnung. Alternativ kann das Steuergerät ein Brennstoffzellensteuergerät sein. Ferner kann das Steuergerät alternativ ein alleinstehendes Steuergerät nur für die Koordination der Verdichteranordnung sein. Das Steuergerät kann alternativ auch in andere Steuergeräte hardwaremäßig oder softwaremäßig als Modul implementiert sein, etwa in einem Verdichtersteuergerät, in der Brennstoffzellensteuerung, oder einem Bremssteuergerät. Mit anderen Worten kann das Steuergerät auch als ein solches vorbezeichnetes Gerät ausgebildet sein.
Das Steuergerät ist dazu eingerichtet, das Verfahren nach einer der vorbezeichneten bevorzugten Ausführungsformen auszuführen und weist dazu beispielsweise einen Datenspeicher auf, in dem die Befehle und, soweit erforderlich, Steuerparameter zur Ausführung des Verfahrens der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen hinterlegt sind, oder ist mit einem solchen Datenspeicher verbunden, und weist weiter vorzugsweise einen Prozessor auf, der dazu eingerichtet ist, mittels der im Datenspeicher hinterlegten Befehle das Verfahren nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen auszuführen.
Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt, welcher zugleich ein Teilaspekt des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems und ein separater Erfindungsaspekt ist, ein Steuergerät für ein Brennstoffzellensystem eines Nutzfahrzeugs, insbesondere für ein Brennstoffzellensystem nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen.
Die Erfindung löst die eingangs bezeichnete Aufgabe insoweit, indem das Steuergerät dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen auszuführen. Das Steuergerät ist vorzugsweise das vorstehend im Zusammenhang mit dem Brennstoffzellensystem beschriebene Steuergerät. Es macht sich dieselben Vorteile zunutze wie das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem und das erfindungsgemäße Verfahren.
Die bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens sowie des Brennstoffzellensystems sind somit zugleich bevorzugte Ausführungsformen des Steuergeräts und umgekehrt, so dass wiederum zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
Die Erfindung betrifft ferner in einem weiteren Aspekt ein Computerprogrammprodukt für ein Brennstoffzellensystem und/oder ein Steuergerät gemäß den oben beschriebenen Aspekten.
Das Computerprogrammprodukt löst die eingangs bezeichnete Aufgabe, indem es Befehle enthält, die, wenn sie auf einem Computer ausgeführt werden, den Computer veranlassen, ein Steuergerät nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen zu bilden und/oder das Verfahren nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen auszuführen. Das Computerprogrammprodukt kann auf einem computerlesbaren Medium oder in herunterladbarer Form vorliegen.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Hierbei zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Nutzfahrzeuges gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, und
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Fahrens zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems des Fahrzeugs gemäß Fig. 1.
In Fig. 1 ist ein Nutzfahrzeug 100 schematisch dargestellt, welches ein Brennstoffzellensystem 200 aufweist. Das Brennstoffzellensystem 200 weist eine Brennstoffzelle 1 auf, die anodenseitig fluidleitend mit einer Wasserstoffversorgung 3 des Nutzfahrzeugs 100 verbunden ist, und von welcher ausgehend Wasserstoff (H2) der Brennstoffzelle 1 zugeführt wird. Die Brennstoffzelle kann einen oder mehrere (nicht dargestellte) Stacks aufweisen.
Zur kathodenseitigen Sauerstoffversorgung (O2) ist die Brennstoffzelle 1 mit einer Verdichteranordnung 5 fluidleitend verbunden. Die Verdichteranordnung 5 weist eine Mehrzahl an Verdichtern 7.1 , 7.2 ... 7.n auf, die jeweils dazu eingerichtet sind, von außen zugeführte Luft zu verdichten und in druckbeaufschlagter Form der Brennstoffzelle 1 zur Verfügung zu stellen. Für die zugeführte Luft wird exemplarisch das Bezugszeichen O2 für Sauerstoff vergeben. Es muss aber keineswegs reiner Sauerstoff zugeführt werden, sondern es ist durchaus möglich und üblich, ein Stoffgemisch wie etwa Umgebungsluft zuzuführen, die umgebungsabhängig variable Anteile an Stickstoff, Kohlenstoffdioxid, Edel- und andere Gase aufweisen kann.
Die Verdichter 7.1 bis 7.n sind parallel geschaltet und können einzeln, in Gruppen oder in ihrer Gesamtheit betrieben werden.
Zur Ansteuerung der Verdichteranordnung 5 weist das Brennstoffzellensystem 200 ein Steuergerät 9 auf. Das Steuergerät 9 kann ein dediziertes Steuergerät sein, oder hardwaremäßig oder softwaremäßig einer anderen Baueinheit zugeordnet sein, beispielsweise der Brennstoffzelle 1 , etwa als Teil der Brennstoffzellensteuerung, oder der Verdichteranordnung 5, dann als Teil der Verdichtersteuerung.
Das Steuergerät 9 ist signalleitend mit der Verdichteranordnung 5 verbunden und dazu eingerichtet, die Verdichter 7.1 bis 7.n einzeln, in Gruppen oder gemeinsam anzusteuern und für diese Ansteuerung eine entsprechende Auswahl gemäß dem Verfahren nach einer der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen zu treffen, was exemplarisch im Folgenden noch anhand Fig. 2 erläutert wird.
Das Steuergerät weist vorzugsweise einen Datenspeicher 11 oder eine (nicht dargestellte) Schnittstelle zu einem solchen Datenspeicher, und einen Prozessor 13 auf. In dem Datenspeicher 11 sind vorzugsweise ein oder mehrere Steuerparameter hin; Tn; Ln; und/oder Befehle zur Ausführung des Verfahrens gemäß Fig. 2 hinterlegt, und der Prozessor 13 ist dazu eingerichtet, die im Datenspeicher 11 abgelegte Information zu verarbeiten und dabei das Verfahren gemäß Fig. 2 auszuüben. Die Verdichteranordnung 5 ist weiter vorzugsweise über ein Kühlsystem 15 mit einer Kühl- und/oder Heizeinrichtung 17 verbunden, welche dazu eingerichtet ist, die Verdichter 7 der Verdichteranordnung 5 in einen vorbestimmten Temperaturbereich zu bringen und dort zu halten. Gezeigt ist eine Ausführungsform mit einem einzelnen Kühlkreislauf, der sämtliche Verdichter 7.1 - 7.n umfasst. Denkbar sind aber erfindungsgemäß auch Systeme mit kleineren Kühlkreisläufen, die jeweils nur einen oder einige Verdichter umfassen und separat angesteuert werden können.
Innerhalb der Verdichteranordnung 5 sind einer, mehrere oder sämtliche Verdichter 7.1 ... 7.n jeweils mit einem Bypass 19 versehen, an der auf der Auslassseite der Verdichter 7 jeweils angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, einen Teilstrom der verdichteten, druckbeaufschlagten Luft abzuzweigen und einer Luftlagerung 8 eines jeweils anderen Verdichters der Verdichter 7 zuzuführen, um das Abheben der Rotorwelle des jeweiligen, so angeblasenen Verdichters zu unterstützen und den Verschleiß zu senken. Alternativ können Systeme verwendet werden, die zum Unterstützen der Luftlagerung der Verdichter 7.1 bis 7.n auf externe Druckluftversorgung zugreifen. Konstruktiv und synergistisch wird aber die Druckversorgung per Bypass 19 als vorteilhaft erachtet.
Die Verdichteranordnung 5, und insbesondere die einzelnen Verdichter 7.1 - 7.n, ist bzw. sind vorzugsweise signalleitend mit dem Steuergerät 9 verbunden und dazu eingerichtet, Historiedaten Hn der Verdichter 7 aus der Verdichteranordnung 5 an das Steuergerät 9 zu übersenden, wo diese dann als Steuerparameter im Datenspeicher 11 hinterlegt und vom Prozessor 13 verarbeitet werden können. Die Historiedaten umfassen vorzugsweise eine, mehrere oder sämtliche der folgenden Informationen: akkumulierte Betriebszeit der Verdichter Hi, akkumulierte Zahl von Anfahrzyklen der Verdichter H2, akkumulierte Anzahl Rotationen der Verdichterwellen der Verdichter H3, Zeitpunkt der letzten zurückliegenden Inbetriebnahme der Verdichter H4, Umgebungstemperatur bei zurückliegenden Ansteuerungen Hs, Anzahl von Lastwechseln bei zurückliegenden Ansteuerungen HQ, akkumulierte Betriebszeit der Verdichter im oberen Lastbereich Hz, oder eine Kombination mehrerer oder sämtlicher der vorstehenden Parameter.
Es ist im Rahmen der Erfindung möglich, im Datenspeicher 11 jeweils den kompletten Datenverlauf der Historiedaten Hn und/oder Leistungsdaten Ln aufzuzeichnen und jene beim Start auszuwerten.
Zur Verringerung des Bedarfs an Speicherplatz und Rechenleistung wird in einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, die Daten in einem Ringspeicher bereitzustellen, der nur eine limitierte Anzahl zurückliegender Ansteuerungen vorhält und immer insbesondere wieder überschrieben wird.
Für ein Ringspeichersystem wird vorzugsweise jedem der Verdichter 7.n eine zu Anfang initialisierte Lebensdauer von beispielsweise 35.000 Betriebsstunden zugewiesen, in denen der Verdichter 7.n eine vorbestimmte Anzahl, etwa 200.000, Start-Stopp Zyklen absolvieren können muss. Diese beiden Werte werden vorzugsweise über die Zeit als Funktion der Ansteuerungen bei den vorgenommenen Fahrten durch Subtraktion reduziert, bis der Verdichter 7.n an seiner Verschleißgrenze angelangt ist.
Es wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren angestrebt, die Reduzierung beider Kennwerte möglichst gleich über alle Verdichter 7.n zu gestalten, wie weiter oben erläutert.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden den Historiedaten und Leistungsdaten jeweils Einflussfaktoren zugewiesen, die repräsentativ für die Beeinträchtigung der Lebensdauer und für die Wertigkeit der durchgeführten Start-Stopp Zyklen sind. Die Einflussfaktoren werden weiter vorzugsweise zu einer Kostenfunktion bzw. Straffunktion kompiliert. Diese Funktion modifiziert den Wert, der bei einer Ansteuerung eines Verdichters 7.n von dessen Punktestand abgezogen wird, wobei der Wert von einem Standardwert ausgeht, der unter kontrollierten Bedingungen vorab ermittelt worden ist. Dies wird an einem Beispiel erläutert:
Der obige initiale Verdichterzustand (35.000 verbleibende Betriebsstunden, 200.000 verbleibende Start-Stopp-Zyklen) ist nach Erstinbetriebnahme um 2 Stunden und 6 Zyklen reduziert: 35.000 h - 2 h & 200.000 S/S - 6 S/S Der initiale Zustand des Kompressors im Ringspeicher wird mit dem aktuellen Wert 34.998 h und 199.994 überschrieben. Dieser Wert wird beim nächsten Start mit den Speicherwerten der anderen Kompressoren verglichen. So sind nur geringe Datenmengen zu speichern und zu vergleichen.
Als Kosten- bzw. Straffunktion kann nun in Abhängigkeit der Historiedaten Hn und/oder Leistungsdaten Ln der Wert dieser Subtraktionen modifiziert werden, beispielweise als Funktion der Temperaturdaten. Wird der Kompressor bei einer geringen Temperatur, etwa -10°C, gestartet, wird als Indikator für eine stärkere Belastung pro Start ein 10% höherer Wert von der verbleibenden Gesamtanzahl abgezogen, bei -20°C ein um 20% höherer Wert, usw.. Von dem im Ringspeicher hinterlegten Initialwert wird dann nicht „1“ bei der Ansteuerung abgezogen, sondern „1,1“ usw..
Als weiteres Beispiel werden die Lastwechselinformationen der Leistungsdaten erläutert: Es wird ein vertretbarer Lastwechsel unter kontrollierten Bedingungen als Maß angesetzt, bspw. ein Wechsel von 30% auf 100% Leistung innerhalb eines Zeitraums von 10 Sekunden. Ist eine schnellere Regelung notwendig oder ein höherer Leistungsschritt, kann man auch hier bspw. weitere 10% für jede Sekunde abziehen, die der Lastwechsel schneller erfolgt, oder 10% für jeden Leistungsschritt der höher als die Vorgabe ausfällt.
In einem weiteren Beispiel wird der Einfluss der Betriebsstundeninformation aus den Historiedaten Hn in Verbindung mit der Drehzahlinformation aus den Leistungsdaten Ln erläutert. Als Maß wird beispielsweise eine Stunde Lebensdauer im Laborbetrieb mit einer angegebenen Nenndrehzahl von bspw. 80.000 Umdrehungen definiert. Wird der Verdichter 7.n über längere Zeiträume schneller gedreht, wird der abzuziehende Wert ebenfalls erhöht, etwa für jede 5000 Umdrehungen mehr über eine Betriebsstunde um jeweils 0,1 Stunden mehr.
Weitere und andere programmiertechnische Implementierungen sind ebenfalls möglich, mit denen eine belastungsgerechte Nachverfolgung des fortschreitenden Verschleißes der Verdichter 7.n erreicht wird.
Das Kühlsystem 17 ist vorzugsweise signalleitend mit dem Steuergerät 9 verbunden und dazu eingerichtet, Temperaturdaten Tn an das Steuergerät 9 zu übersenden, welche repräsentativ für die Betriebstemperatur Tv des Kühlsystems 17 sind und als Steuerparameter im Datenspeicher 11 hinterlegt und vom Prozessor 13 verarbeitet werden können.
Das Nutzfahrzeug 100 weist vorzugsweise ein Kommunikationssystem 21 auf, welches eine nicht näher dargestellte Bus-Architektur und ein oder mehrere Steuergeräte und Computersysteme aufweisen kann, die ihrerseits mit weiteren, nicht im einzelnen dargestellten Teilen der Fahrzeugelektronik, etwa Datenspeichern oder Sensoren, des Nutzfahrzeugs 100 signalleitend verbunden sind, um Betriebs- und Zustandsinformationen des Nutzfahrzeugs 100 zu sammeln und zu verarbeiten.
Das Kommunikationssystem 21 kann beispielsweise mit einem Flottenmanagementsystem, einem Luftfedersystem, einem Bremssystem und dergleichen des Nutzfahrzeugs 100 verbunden sein. Das Kommunikationssystem 21 ist vorzugsweise signalleitend mit dem Steuergerät 9 verbunden und dazu eingerichtet, Leistungsdaten Ln an das Steuergerät zu senden, welche repräsentativ für eine, mehrere oder sämtliche der folgenden Informationen sind: optimaler Betriebspunkt der Verdichter Li, Masse des Nutzfahrzeugs L2, Streckenlänge der Fahrten L3, Streckentopographie der Fahrten L4, Gesamtspeicherkapazität des elektrischen Speichers des Nutzfahrzeugs 100 Ls, Ladestand des elektrischen Speichers des Nutzfahrzeugs 100 L6, oder einer Kombination mehrerer oder sämtlicher der vorstehenden Parameter. Diese Informationen sind vorzugsweise als Steuerparameter im Datenspeicher 11 des Steuergeräts 9 hinterlegt und werden vom Prozessor 13 zum Durchführen des Verfahrens verarbeitet. Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Fig. 2 wird im Folgenden näher beschrieben.
In Fig. 2 sind exemplarisch zwei aufeinanderfolgende Fahrten F1 , F2 für den Betrieb eines Nutzfahrzeugs 100 gemäß Fig. 1 dargestellt. Die Fahrten weisen grundsätzlich einen Schritt 301 des Ansteuerns der Verdichteranordnung 5 auf, sodass druckbeaufschlagte Luft bereitgestellt wird, und einen Schritt 303 des Zuführens der druckbeaufschlagten Luft zu dem Brennstoffzellensystem 200 des Nutzfahrzeugs 100.
Der Schritt 301 umfasst ferner einen Schritt 305 des Auswählens einer Anzahl und/oder Sequenz von Verdichtern 7.1 bis 7.n aus der Mehrzahl von Verdichtern 7 zur Ansteuerung für die jeweilige Fahrt F1 bzw. F2 derart, dass sich eine Anzahl und/oder Sequenz 307a, 307b zumindest für zwei aufeinanderfolgende der Fahrten (F1 ;F2) des Nutzfahrzeugs 100 unterscheidet. In der ersten Fahrt F1 wird, beispielsweise mittels des Steuergeräts 9, eine erste Anzahl und/oder Sequenz 307a ausgewählt, die initial zum Bereitstellen druckbeaufschlagter Luft bereitgestellt werden sollen. Dies ist für Fahrt F1 beispielhaft der Verdichter 7.1. Die Auswahl kann beispielsweise deterministisch erfolgen, etwa anhand einer vorgegebenen zyklischen Abfolge der Verdichter 7.1 - 7.n oder anhand eines Zufallsgenerators, etwa bei der ersten Fahrt, bei dem beispielsweise die jeweils zuletzt ausgewählten Verdichter für die jeweils folgende Zufallsauswahl gesperrt sind.
Alternativ oder zusätzlich kann der Schritt des Auswählens auch als Funktion einer oder mehrerer Steuerparameter hin; Tn, Ln erfolgen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist für die Fahrt F1 in Schritt 305 eine Sequenz ausgewählt worden, nach welcher zunächst nur der Verdichter 7.1 angesteuert wird, und zu einem späteren Zeitpunkt zusätzlich ein zweiter Verdichter 7.2 zum Bereitstellen druckbeaufschlagter Luft angesteuert wird. Die Auswahl kann beispielsweise deswegen auf den ersten Verdichter 7.1 fallen, weil dieser eine im Vergleich zu den weiteren Verdichtern niedrige Laufleistung hat, was sich aus den Historiedaten Hn ergibt.
Das zusätzliche Ansteuern des zweiten Verdichters 7.2 kann sich beispielsweise im Auswahlschritt 305 daraus ergeben, dass der zweite Verdichter 7.2 zu einem bestimmten Zeitpunkt seine Betriebstemperatur Tv erreicht hat, was sich aus den Temperaturdaten Tn ergibt, damit der Verschleiß derjenigen Verdichter weiter zu senken, die in einer Auswahlsequenz nicht als erste angesteuert werden, indem diese vor ihrem Start bereits auf Betriebstemperatur erwärmt werden und ein Kaltstart für jene Verdichter vermieden werden kann.
Alternativ oder zusätzlich kann das Ansteuern eines oder mehrerer zusätzlicher Verdichter 7.2 - 7.n erfolgen, wenn sich aus den Leistungsdaten Ln ergibt, dass für die Fahrt F1 zu einem bestimmten Zeitpunkt bestimmte Leistungserfordernisse bestehen, beispielsweise aufgrund der Streckentopographie, Streckenlänge und dergleichen.
Für die auf die erste Fahrt F1 folgende zweite Fahrt F2 erfolgt wiederrum ein Schritt 305 des Auswählens einer Anzahl und/oder Sequenz 307b von Verdichtern 7.1 ...7.n aus der Mehrzahl von Verdichtern 7, wobei sich für die Fahrt F2 jedenfalls die Anzahl der Verdichter von Fahrt F1 dahingehend unterscheidet, dass zunächst nicht der Verdichter 7.1 angesteuert wird, sondern ein anderer Verdichter, nämlich der Verdichter 7.2.
Sofern das spätere Ansteuern eines oder mehrerer weiterer Verdichter aus der Verdichteranordnung 5 nötig ist, kann in der Fahrt F2 alternativ oder zusätzlich eine von der Fahrt F1 abweichende Sequenz von weiteren Verdichtern angesteuert werden, beispielsweise zunächst der Verdichter 7.2, und zu einem späteren Zeitpunkt zusätzlich der Verdichter 7.1 oder ein oder mehrere weitere Verdichter aus der Mehrzahl von Verdichtern 7. Die Steuerparameter Hn, Ln, Tn werden vorzugsweise während der Fahrten F1 , F2 in Intervallen oder kontinuierlich aktualisiert und im Datenspeicher 11 des Steuergeräts 9 abgelegt, und für die Auswahlroutine zukünftiger Fahrten entsprechend berücksichtigt.
Einmal angesteuerte und damit laufende Verdichter 7.1 ...7.n werden vor Ende der jeweiligen Fahrt F1 , F2 vorzugsweise nicht wieder deaktiviert, solange sie in einem vertretbaren Betriebspunkt arbeiten können, um den durch das Auslaufen mit verringerter Drehzahl entstehenden Verschleiß soweit es geht zu minimieren.
Durch die Berücksichtigung der Steuerparameter hin, Ln, Tn kann das Steuergerät das erfindungsgemäße Verfahren derart ausüben, dass für jede Fahrt F1 , F2 stets nur die minimal notwendige Anzahl Verdichter 7.1 ... 7.n angesteuert wird, und das über mehrere Fahrten, F1 , F2 hinweg eine möglichst gleichmäßige Belastung aller Verdichter 7.1 ... 7.n erfolgt, damit das Wartungsintervall des Brennstoffzellensystems 200 insgesamt möglichst maximiert wird.
BEZUGSZEICHENLISTE (TEIL DER BESCHREIBUNG)
I Brennstoffzelle,
3 Wasserstoffversorgung,
5 Verdichteranordnung,
7, 7.1, 7.-2, 7.n
Verdichter,
8 Luftlagerung,
9 Steuergerät,
I I Datenspeicher,
13 Prozessor,
15 Kühlsystem,
17 Kühl- und/oder Heizeinrichtung,
19 Bypass,
100 Nutzfahrzeug,
200 Brennstoffzellensystem,
301 Schritt, Ansteuern der Verdichteranordnung 5,
303 Schritt, Zuführen druckbeaufschlagter Luft zur Brennstoffzelle 1 ,
305 Schritt, Auswahlen,
307a, 307b
Anzahl und/oder Sequenz ausgewählter Verdichter 7.1 - 7.n,
F1 , F2 Fahrt des Nutzfahrzeugs 100,
O2 druckbeaufschlagte Luft,
H2 Wasserstoff,
Steuerparameter:
Hn Historiedaten:
Hi akkumulierte Betriebszeit der Verdichter,
H2 akkumulierte Zahl von Anfahrzyklen der Verdichter,
H3 akkumulierte Anzahl Rotationen der Verdichterwellen der Verdichter,
H4 Zeitpunkt der letzten zurückliegenden Inbetriebnahme der Verdichter, Hs Umgebungstemperatur bei zurückliegenden Ansteuerungen,
HQ Anzahl von Lastwechseln bei zurückliegenden Ansteuerungen,
Hz akkumulierte Betriebszeit der Verdichter im oberen Lastbereich;
Ln Leistungsdaten:
Li optimaler Betriebspunkt der Verdichter,
L2 Masse des Nutzfahrzeugs (100),
L3 Streckenlänge der Fahrten (F1 , F2),
L4 Streckentopographie der Fahrten (F1 , F2)
Ls Gesamtspeicherkapazität el. Speicher, Nutzfahrzeug (100),
L6 Ladestand el. Speicher, Nutzfahrzeug (100);
Tn Temperaturdaten:
Tv Betriebstemperatur Kühlsystem

Claims

ANSPRÜCHE:
1. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (200) eines Nutzfahrzeugs (100) über mehrere Fahrten (F1, F2), umfassend die Schritte:
- Ansteuern (301) einer Verdichteranordnung (5), die eine Mehrzahl von Verdichtern (7) aufweist, so dass druckbeaufschlagte Luft (O2) bereitgestellt wird, und
- Zuführen (303) der druckbeaufschlagten Luft (O2) kathodenseitig zu dem Brennstoffzellensystem (200), dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuern (301) umfasst:
- Auswahlen (305) einer Anzahl und/oder Sequenz (307a, 307b) von Verdichtern (7.1 ...7.n) aus der Mehrzahl von Verdichtern (7) zur Ansteuerung für die Fahrten (F1 , F2) derart, dass sich die Auswahl der Anzahl und/oder Sequenz (307a, 307b) zumindest für zwei Aufeinanderfolgende der Fahrten (F1 , F2) des Nutzfahrzeugs (100) unterscheidet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei sich die Anzahl und/oder Sequenz (307a, 307b) der ausgewählten Verdichter (7.1...7.n) sich stets für zwei aufeinanderfolgende Fahrten (F1, F2) des Nutzfahrzeugs (100) unterscheidet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, umfassend den Schritt:
Abrufen eines oder mehrerer in einem Datenspeicher (11) hinterlegten Steuerparameter (Hn, Tn, Ln) , wobei das Auswahlen als Funktion des oder der Steuerparameter (Hn, Tn, Ln) erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der oder die Steuerparameter Historiedaten (Hn) der Verdichter (7) in der Verdichteranordnung (5) umfassen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Historiedaten (Hn) eine, mehrere oder sämtliche der folgenden Informationen repräsentieren:
- akkumulierte Betriebszeit der Verdichter (Hi),
- akkumulierte Zahl von Anfahrzyklen der Verdichter (H2),
- akkumulierte Anzahl Rotationen der Verdichterwellen der Verdichter (H3),
- Zeitpunkt der letzten zurückliegenden Inbetriebnahme der Verdichter (H4),
- Umgebungstemperatur bei zurückliegenden Ansteuerungen (Hs),
- Anzahl von Lastwechseln bei zurückliegenden Ansteuerungen (HQ),
- akkumulierte Betriebszeit der Verdichter im oberen Lastbereich (Hz), oder
- eine Kombination mehrerer oder sämtlicher der vorstehenden Parameter.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der oder die Steuerparameter Leistungsdaten (Ln) umfassen, die insbesondere eine, mehrere oder sämtliche der folgenden Informationen repräsentieren:
- optimaler Betriebspunkt der Verdichter (Li),
- Masse des Nutzfahrzeugs (100) (L2),
- Streckenlänge der Fahrten (F1 , F2) (L3),
- Streckentopographie der Fahrten (F1 , F2) (L4),
- Gesamtspeicherkapazität des elektrischen Speichers des Nutzfahrzeugs (100) (Ls),
- Ladestand des elektrischen Speichers des Nutzfahrzeugs (100) (Le), oder
- einer Kombination mehrerer oder sämtlicher der vorstehenden Parameter.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der oder die Steuerparameter Temperaturdaten (Tn) umfassen, die insbesondere eine Information über die Betriebstemperatur (Tv) eines Kühlsystems (19) der Verdichter (7) repräsentieren.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zu Beginn einer Fahrt zunächst eine erste Anzahl, vorzugsweise ein einziger, Verdichter (7.1) angesteuert wird. 9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei, vorzugsweise als Funktion eines oder mehrerer der Steuerparameter (Hn, Tn, Ln), während der Fahrt (F1 ; F2) ein oder mehrere weitere Verdichter (7.2...7.n) zusätzlich angesteuert werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei sich die jeweils bei Fahrtbeginn angesteuerten Verdichter (7.1 ; 7.2) bei aufeinanderfolgenden Fahrten (F1, F2) unterscheiden.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei zumindest ein Teil der von der ersten Anzahl Verdichter (7.1 ) verdichteten Luft einer Luftlagerung (8) eines oder mehrerer der weiteren Verdichter (7.2) zugeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:
Fortsetzen des Ansteuerns der Verdichter (7.1 ...7.n) während der Fahrten (F1 ; F2), auch wenn eine von dem Brennstoffzellensystem (200) benötigte Menge druckbeaufschlagter Luft (O2) abnimmt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Ansteuern (301) der Verdichter (7.1 ...7.n) so lange fortgesetzt wird, wie ein Wirkungsgrad der jeweils im Betrieb befindlichen Anordnung aus Verdichter (7.1 ...7.n), Elektromotor und Leistungselektronik, insbesondere Inverter, oberhalb eines vorbestimmten Schwellwerts bleibt.
14. Brennstoffzellensystem (200) eines Nutzfahrzeugs (100), mit
- einer Brennstoffzelle (1),
- einer fluidleitend mit der Brennstoffzelle (1) verbundene Verdichteranordnung (5), die eine Mehrzahl von Verdichtern (7) aufweist, und dazu eingerichtet ist, der Brennstoffzelle (1) druckbeaufschlagte Luft kathodenseitig bereitzustellen, und - einem Steuergerät (9), welches signalleitend mit der Verdichteranordnung (5) verbunden und dazu eingerichtet ist, die Verdichter (7) der Verdichteranordnung (5) anzusteuern, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (9) dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen.
15. Steuergerät (9) für ein Brennstoffzellensystem (200) eines Nutzfahrzeugs
(100), insbesondere für ein Brennstoffzellensystem (200) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (9) dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 auszuführen.
16. Computerprogrammprodukt enthaltend Befehle, die, wenn sie auf einem Computer ausgeführt werden, den Computer veranlassen, ein Steuergerät (9) nach Anspruch 15 zu bilden und/oder das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis oder 13 auszuführen.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102023100720A1 (de) 2023-01-13 2024-07-18 Zf Cv Systems Global Gmbh Verdichter für eine Verdichteranordnung mit dem Verdichter und einem zweiten Verdichter für ein Brennstoffzellensystem für ein Fahrzeug, Verdichteranordnung, Brennstoffzellensystem, Fahrzeug, Verfahren, Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3555438B2 (ja) * 1998-04-02 2004-08-18 日産自動車株式会社 車両用燃料電池システムの圧縮機制御装置
JP2007299691A (ja) * 2006-05-02 2007-11-15 Nissan Motor Co Ltd 車両駆動用燃料電池における空気供給システムおよび空気供給方法
DE102007054246A1 (de) 2007-11-14 2009-05-20 Daimler Ag Brennstoffzellenantrieb für ein Kraftfahrzeug
DE102011114720A1 (de) 2011-10-01 2013-04-04 Daimler Ag Luftversorgungsvorrichtung für eine Brennstoffzelle
US20140277931A1 (en) * 2013-03-12 2014-09-18 Paccar Inc Vehicle power systems and methods employing fuel cells
DE102015202088A1 (de) 2015-02-05 2016-08-11 Volkswagen Ag Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betrieb eines solchen
DE102016224721A1 (de) 2016-12-12 2018-06-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Brennstoffzellensystem
DE102018214710A1 (de) 2018-08-30 2020-03-05 Audi Ag Brennstoffzellenvorrichtung, Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung sowie Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzellenvorrichtung
JP7047723B2 (ja) * 2018-11-20 2022-04-05 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
DE102018221531A1 (de) * 2018-12-12 2020-06-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Luftverdichtungssystems für ein Brennstoffzellensystem, Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens
DE102020002732A1 (de) * 2020-05-07 2020-07-02 FEV Group GmbH Brennstoffzellensystem mit modularen Verdichtern

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