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DE102017011664A1 - Method for determining a range of a fuel cell powered vehicle and fuel cell powered vehicle - Google Patents

Method for determining a range of a fuel cell powered vehicle and fuel cell powered vehicle Download PDF

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DE102017011664A1
DE102017011664A1 DE102017011664.4A DE102017011664A DE102017011664A1 DE 102017011664 A1 DE102017011664 A1 DE 102017011664A1 DE 102017011664 A DE102017011664 A DE 102017011664A DE 102017011664 A1 DE102017011664 A1 DE 102017011664A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
vehicle
fuel
range
energy store
mass
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.)
Withdrawn
Application number
DE102017011664.4A
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German (de)
Inventor
Robert Adler
Daniel Fahrner
Christoph Nagl
Fabian Scheidl
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.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C5/00—Registering or indicating the working of vehicles
    • G07C5/08—Registering or indicating performance data other than driving, working, idle, or waiting time, with or without registering driving, working, idle or waiting time
    • G07C5/0841—Registering performance data

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Reichweite eines brennstoffzellengetriebenen Fahrzeugs, bei dem ein Druck (p) und eine Temperatur (T) eines in einem Speicherbehälter (2) des Fahrzeugs befindlichen Brennstoffs (B) gemessen werden, und wobei aus dem Druck (p) und der Temperatur (T) eine Masse (m) des in dem Speicherbehälter (2) befindlichen Brennstoffs (B) ermittelt wird, und wobei aufgrund der Masse (m) eine Reichweite des Fahrzeugs berechnet wird.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrzeug, insbesondere ein Fahrrad, mit einer Brennstoffzelle (1), einem Elektromotor (11) und einem Speicherbehälter (2) zur Aufnahme eines Brennstoffs (B), wobei das Fahrzeug einen Drucksensor (3) zur Messung eines Drucks (p) des Brennstoffs (B), einen Temperatursensor (4) zur Messung einer Temperatur (T) des Brennstoffs (B) und eine Recheneinheit (5) zur Ermittlung einer Masse (m) des in dem Speicherbehälter (2) befindlichen Brennstoffs (B) und zur Berechnung einer Reichweite des Fahrzeugs aus der Masse (m) aufweist.

Figure DE102017011664A1_0000
The invention relates to a method for determining a range of a fuel cell-driven vehicle, in which a pressure (p) and a temperature (T) of a fuel in a storage container (2) of the vehicle (B) are measured, and wherein from the pressure (p ) and the temperature (T) a mass (m) of the in the storage container (2) located fuel (B) is determined, and wherein due to the mass (m) a range of the vehicle is calculated.
The invention also relates to a vehicle, in particular a bicycle, comprising a fuel cell (1), an electric motor (11) and a storage container (2) for receiving a fuel (B), the vehicle having a pressure sensor (3) for measuring a pressure ( p) of the fuel (B), a temperature sensor (4) for measuring a temperature (T) of the fuel (B) and a computing unit (5) for determining a mass (m) of the fuel in the storage container (2) (B) and for calculating a range of the vehicle from the mass (m).
Figure DE102017011664A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Reichweite eines brennstoffzellengetriebenen Fahrzeugs, und ein brennstoffzellengetriebenes Fahrzeug, insbesondere ein Fahrrad.The invention relates to a method for determining a range of a fuel cell-powered vehicle, and a fuel cell-powered vehicle, in particular a bicycle.

Nach dem Stand der Technik sind für elektrisch angetriebene bzw. elektrisch unterstützte Fahrräder Reichweitenberechnungen bekannt, die basierend auf einer Restspannung im Akku-Pack und/ oder weiteren Faktoren wie Leistungsstufe der Unterstützung eine Reichweitenberechnung durchgeführt werden.According to the prior art, range calculations are known for electrically driven or electrically assisted bicycles, which are carried out based on a residual voltage in the battery pack and / or other factors such as power level of support a range calculation.

Fahrräder mit Brennstoffzellenantrieb verfügen nach derzeitigem Stand der Technik über keine oder eine rein analoge Reichweitenanzeige, die basierend auf einer linearen Skala eine maximale Reichweite beim Maximaldruck des Brennstoffspeicherbehälters und eine minimale Reichweite bei leerem Speicherbehälter anzeigen.Bicycles with fuel cell drive according to the current state of the art have no or a purely analog range indicator, which indicate based on a linear scale maximum range at the maximum pressure of the fuel storage tank and a minimum range at empty storage tank.

Hieraus ergibt sich die Aufgabe, eine möglichst genaue Reichweitenanzeige für ein brennstoffzellengetriebenes Fahrzeug zur Verfügung zu stellen.This results in the task to provide the most accurate range indicator for a fuel cell powered vehicle.

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 und durch das erfindungsgemäße Fahrzeug nach Anspruch 6 gelöst. Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 angegeben und Ausführungsformen des Fahrzeugs sind in den Unteransprüchen 7 bis 10 angegeben. Die Ausführungsformen werden im Folgenden beschrieben.This object is achieved by the method according to claim 1 and by the vehicle according to the invention according to claim 6. Embodiments of the method according to the invention are specified in the dependent claims 2 to 5 and embodiments of the vehicle are specified in the subclaims 7 to 10. The embodiments will be described below.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Ermittlung einer Reichweite eines Fahrzeugs zur Verfügung gestellt. Das Fahrzeug weist eine Brennstoffzelle auf, die zur Erzeugung elektrischer Energie durch chemische Umsetzung eines Brennstoffs mit einem Oxidationsmittel zu einem Reaktionsprodukt ausgebildet ist. Weiterhin weist das Fahrzeug einen Elektromotor auf, der dazu ausgebildet ist, das Fahrzeug mittels der von der Brennstoffzelle erzeugten elektrischen Energie anzutreiben, wobei zumindest ein Druck und eine Temperatur des in einem Speicherbehälter des Fahrzeugs befindlichen Brennstoffs gemessen werden, und wobei aus dem gemessenen Druck und der gemessenen Temperatur eine Masse des in dem Speicherbehälter befindlichen Brennstoffs ermittelt wird, und wobei aufgrund der ermittelten Masse eine sich beim Antrieb des Fahrzeugs mittels des Elektromotors ergebende Reichweite des Fahrzeugs berechnet wird.According to a first aspect of the invention, a method for determining a range of a vehicle is provided. The vehicle includes a fuel cell configured to generate electrical energy by chemically reacting a fuel with an oxidizer to form a reaction product. Furthermore, the vehicle has an electric motor configured to drive the vehicle by means of the electric energy generated by the fuel cell, wherein at least a pressure and a temperature of the fuel in a storage container of the vehicle are measured, and from the measured pressure and the measured temperature, a mass of the fuel in the storage container is determined, and wherein due to the determined mass is calculated when driving the vehicle by means of the electric motor range of the vehicle is calculated.

Das Fahrzeug ist insbesondere ein brennstoffzellengetriebenes Fahrrad. Dabei bezeichnet der Begriff Fahrrad ein vorzugsweise zweirädriges Fahrzeug, ferner dreirädriges Fahrzeug, wobei mindestens eines der Räder des Fahrzeugs über mindestens ein Pedal mittels Muskelkraft antreibbar ist.The vehicle is in particular a fuel cell driven bicycle. In this case, the term bicycle denotes a preferably two-wheeled vehicle, furthermore three-wheeled vehicle, wherein at least one of the wheels of the vehicle is drivable by means of muscular force via at least one pedal.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Brennstoff Wasserstoff (H2) und das Oxidationsmittel ist Sauerstoff (O2), wobei als Reaktionsprodukt von der Brennstoffzelle Wasser (H2O) gebildet wird.According to one embodiment of the method, the fuel is hydrogen (H 2 ) and the oxidant is oxygen (O 2 ), wherein water (H 2 O) is formed as the reaction product of the fuel cell.

Bei der Berechnung der Masse des Brennstoffs aus dem gemessenen Druck und der gemessenen Temperatur wird das Volumen des Speicherbehälters zu Grunde gelegt. Hierbei ist unter der Reichweite diejenige Fahrtstrecke gemeint, die das Fahrzeug zurücklegen kann, wenn der gesamten in dem Speicherbehälter befindliche Brennstoff in der Brennstoffzelle des Fahrzeugs unter Erzeugung elektrischer Energie umgesetzt wird und die so erzeugte elektrische Energie vollständig von dem Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugs genutzt wird.The calculation of the mass of the fuel from the measured pressure and the measured temperature is based on the volume of the storage tank. Here, the range is meant that the vehicle can cover, when the entire fuel in the storage container in the fuel cell of the vehicle is converted to generate electrical energy and the electrical energy thus generated is fully utilized by the electric motor for driving the vehicle ,

Bei der Berechnung der Reichweite aus der Masse des Brennstoffs werden die Energiekapazität des Brennstoffs, der Wirkungsgrad der Brennstoffzelle sowie der Wirkungsgrad des Elektromotors zu Grunde gelegt. Eine Last der Brennstoffzelle wird durch die Datenaufzeichnungseinrichtung erfasst. Die Ermittlung erfolgt dabei über einen definierten Zeitraum, insbesondere 0,5 min bis 10 min, z. B. 1 min bis 2 min. Aus der erfassten Last wird ein in einer Datenbank in der Recheneinheit abgelegter Wirkungsgrad zugeordnet. Die gleiche Vorgehensweise gilt für den Elektromotor. Durch die ermittelte Brennstoffmasse und den bekannten Heizwert des Brennstoffs, z. B. Wasserstoff (119,972MJ/kg), wird abschließend wiederum basierend auf empirisch ermittelten Daten eine momentane Reichweite des Wasserstoffsystems errechnet.When calculating the range from the mass of the fuel, the energy capacity of the fuel, the efficiency of the fuel cell and the efficiency of the electric motor are used as a basis. A load of the fuel cell is detected by the data recorder. The determination takes place over a defined period, in particular 0.5 min to 10 min, z. B. 1 min to 2 min. From the recorded load, a stored in a database in the arithmetic unit efficiency is assigned. The same procedure applies to the electric motor. By the determined fuel mass and the known calorific value of the fuel, for. B. hydrogen (119,972MJ / kg), in turn, a current range of the hydrogen system is finally calculated based on empirically determined data.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich die Genauigkeit der Reichweitenbestimmung im Vergleich zu einer analogen Reichenweitenbestimmung auf Basis des minimalen und maximalen Drucks des Speicherbehälters stark erhöhen. Insbesondere ist es aufgrund der unabhängigen Temperaturmessung möglich, die Masse des Brennstoffs ohne Beeinflussung der Messung durch unterschiedliche Außentemperaturen zu bestimmen. Hierdurch wird insbesondere die Bedienerfreundlichkeit von brennstoffzellengetriebenen Fahrzeugen verbessert.With the method according to the invention, the accuracy of the range determination can be greatly increased in comparison to an analog range determination on the basis of the minimum and maximum pressure of the storage container. In particular, it is possible due to the independent temperature measurement to determine the mass of the fuel without affecting the measurement by different outside temperatures. As a result, in particular the user-friendliness of fuel cell-powered vehicles is improved.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist das Fahrzeug weiterhin einen Energiespeicher auf, der dazu ausgebildet ist, die von der Brennstoffzelle erzeugte elektrische Energie zu speichern und die gespeicherte elektrische Energie dem Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen, wobei zusätzlich zu der Temperatur und dem Druck des in dem Speicherbehälter befindlichen Brennstoffs eine elektrische Spannung des Energiespeichers gemessen wird, und wobei aufgrund der ermittelten Masse des Brennstoffs und aufgrund der gemessenen elektrischen Spannung des Energiespeichers die Reichweite des Fahrzeugs berechnet wird.According to a further embodiment of the method, the vehicle further comprises an energy store, which is designed to store the electrical energy generated by the fuel cell and to provide the stored electrical energy to the electric motor for driving the vehicle, in addition to the temperature and the pressure of the in the storage container located fuel, an electrical voltage of the energy storage is measured, and wherein due to the determined mass of the fuel and due to the measured electrical voltage of the energy storage, the range of the vehicle is calculated.

Der Energiespeicher ist insbesondere als Pufferbatterie ausgeführt.The energy store is designed in particular as a backup battery.

Bei der Berechnung der Reichweite aus der Masse des Brennstoffs und der Spannung des Energiespeichers wird neben der Energiekapazität des Brennstoffs, dem Wirkungsgrad der Brennstoffzelle sowie dem Wirkungsgrad des Elektromotors die Kapazität des Energiespeichers zu Grunde gelegt. Die zuvor ermittelte Last am Antriebsmotor in Kombination mit der Spannung des Energiespeichers und einem in der Recheneinheit hinterlegten Spannungs- und Kapazitätskennfeld des Energiespeichers ergibt hier eine momentane Reichweite des elektrischen Puffersystems. Durch die Addition der beiden Einzelreichweiten ergibt sich eine momentane Gesamtreichweite.When calculating the range of the mass of the fuel and the voltage of the energy storage, the energy capacity of the fuel, the efficiency of the fuel cell and the efficiency of the electric motor, the capacity of the energy storage is based. The previously determined load on the drive motor in combination with the voltage of the energy store and a stored in the arithmetic unit voltage and capacity map of the energy storage results here is a current range of the electrical buffer system. The addition of the two individual ranges results in a current overall range.

Durch Einbeziehung des Ladungszustands des Energiespeichers lässt sich vorteilhafterweise die Genauigkeit der Reichweitenbestimmung im Vergleich zu einer Reichweitenbestimmung nur aufgrund des Drucks bzw. der Masse des Brennstoffs stark verbessern.By including the state of charge of the energy store, the accuracy of the range determination can advantageously be greatly improved in comparison to a range determination only on the basis of the pressure or the mass of the fuel.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die Masse des in dem Energiespeicher befindlichen Brennstoffs und/ oder die gemessene Spannung des Energiespeichers und/ oder die Reichweite aufgezeichnet.According to a further embodiment of the method, the mass of the fuel present in the energy store and / or the measured voltage of the energy store and / or the range are recorded.

Hierbei werden die Daten insbesondere über ein Zeitintervall in definierten Zeitabständen gemessen und aufgezeichnet.In this case, the data are measured and recorded in particular over a time interval at defined time intervals.

Durch eine Aufzeichnung solcher Daten lassen sich vorteilhafterweise Rückschlüsse auf das Verbraucherverhalten der Fahrzeugbenutzer ziehen.By recording such data can be advantageously draw conclusions on the consumer behavior of the vehicle users.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die Masse des in dem Energiespeicher befindlichen Brennstoffs und/ oder die gemessene Spannung des Energiespeichers und/ oder die Reichweite mittels einer Anzeigeeinrichtung angezeigt.According to a further embodiment of the method, the mass of the fuel located in the energy store and / or the measured voltage of the energy store and / or the range are displayed by means of a display device.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die Masse des in dem Energiespeicher befindlichen Brennstoffs und/ oder die gemessene Spannung des Energiespeichers und/ oder die Reichweite, insbesondere drahtlos, an eine Empfangseinheit übermittelt. Insbesondere werden die Daten über eine Drahtlosverbindung an ein entsprechend eingerichtetes Empfangsgerät, beispielsweise ein Mobiltelefon via Bluetooth, einen Rechner via WLAN oder per UMTS bzw. LTE an eine Online-Plattform übermittelt.According to a further embodiment of the method, the mass of the fuel present in the energy store and / or the measured voltage of the energy store and / or the range, in particular wireless, are transmitted to a receiving unit. In particular, the data is transmitted via a wireless connection to a correspondingly configured receiving device, for example a mobile telephone via Bluetooth, a computer via WLAN or UMTS or LTE to an online platform.

Hierdurch lassen sich insbesondere Brennstofflieferungen an den Endnutzer, beispielsweise bei Unterschreiten einer Mindestreichweite, automatisch oder gezielt durch den Benutzer anfordern.In this way, in particular, fuel deliveries to the end user, for example, when falling below a minimum range, automatically or selectively request by the user.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug, insbesondere ein Fahrrad, zur Verfügung gestellt. Das erfindungsgemäße Fahrzeug weist

  • - eine Brennstoffzelle, die zur Erzeugung elektrischer Energie durch chemische Umsetzung eines Brennstoffs mit einem Oxidationsmittel zu einem Reaktionsprodukt ausgebildet ist,
  • - einen Elektromotor, der dazu ausgebildet ist, das Fahrzeug mittels der von der Brennstoffzelle erzeugten elektrischen Energie anzutreiben und
  • - einen Speicherbehälter auf, der dazu ausgebildet ist den Brennstoff zu speichern, wobei das Fahrzeug dazu ausgebildet ist, den Brennstoff aus dem Speicherbehälter in die Brennstoffzelle einzuleiten.
According to a second aspect of the invention, a vehicle, in particular a bicycle, is provided. The vehicle according to the invention has
  • a fuel cell which is designed to generate electrical energy by chemically reacting a fuel with an oxidizing agent to form a reaction product,
  • an electric motor adapted to drive the vehicle by means of the electric energy generated by the fuel cell, and
  • - A storage container, which is adapted to store the fuel, wherein the vehicle is adapted to introduce the fuel from the storage container into the fuel cell.

Das Fahrzeug weist weiterhin einen Drucksensor, einen Temperatursensor und eine Recheneinheit auf, wobei der Drucksensor dazu ausgebildet ist, einen Druck des in dem Speicherbehälter befindlichen Brennstoffs zu messen, und wobei der Temperatursensor dazu ausgebildet ist, eine Temperatur des in dem Speicherbehälter befindlichen Brennstoffs zu messen, und wobei die Recheneinheit dazu ausgebildet ist, aus dem gemessenen Druck und der gemessenen Temperatur eine Masse des in dem Speicherbehälter befindlichen Brennstoffs zu ermitteln und aus der ermittelten Masse eine sich beim Antrieb des Fahrzeugs mittels des Elektromotors ergebende Reichweite des Fahrzeugs zu berechnen.The vehicle further includes a pressure sensor, a temperature sensor and a computing unit, wherein the pressure sensor is configured to measure a pressure of the fuel in the storage container, and wherein the temperature sensor is adapted to measure a temperature of the fuel in the storage container , and wherein the arithmetic unit is designed to determine from the measured pressure and the measured temperature a mass of the fuel in the storage container and to calculate from the determined mass a range of the vehicle resulting from driving the vehicle by means of the electric motor.

Der Speicherbehälter ist insbesondere als Druckgasspeicher ausgeführt.The storage container is designed in particular as a compressed gas storage.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Recheneinheit einen Speicher auf, der dazu ausgebildet ist, Daten, insbesondere eine stoffspezifische Energiekapazität des Brennstoffs oder eine Kapazität des Energiespeichers, zu speichern.According to one embodiment, the arithmetic unit has a memory which is designed to store data, in particular a substance-specific energy capacity of the fuel or a capacity of the energy store.

Diese gespeicherten Daten lassen sich vorteilhafterweise bei der Berechnung der Reichweite des Fahrzeugs von der Recheneinheit verarbeiten.These stored data can advantageously be processed by the computing unit when calculating the range of the vehicle.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Fahrzeug weiterhin einen Energiespeicher und ein Spannungsmessgerät auf, wobei der Energiespeicher dazu ausgebildet ist, die von der Brennstoffzelle erzeugte elektrische Energie zu speichern und die gespeicherte elektrische Energie dem Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen, und wobei das Spannungsmessgerät dazu ausgebildet ist, eine elektrische Spannung des Energiespeichers zu messen, und wobei die Recheneinheit dazu ausgebildet ist, aus der ermittelten Masse des Brennstoffs und der gemessenen elektrischen Spannung des Energiespeichers eine sich beim Antrieb des Fahrzeugs mittels des Elektromotors ergebende Reichweite zu berechnen.According to a further embodiment, the vehicle further comprises an energy store and a voltage measuring device, wherein the energy store is adapted to that of the Fuel cell to store generated electrical energy and provide the stored electrical energy to the electric motor for driving the vehicle, and wherein the voltage measuring device is adapted to measure an electrical voltage of the energy storage, and wherein the computing unit is adapted to the determined mass of the fuel and the measured electrical voltage of the energy storage to calculate a resulting in the drive of the vehicle by means of the electric motor range.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Fahrzeug weiterhin eine mit der Recheneinheit verbundene Datenaufzeichnungseinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, die Masse des in dem Energiespeicher befindlichen Brennstoffs und/ oder die gemessene Spannung des Energiespeichers und/ oder die Reichweite aufzuzeichnen. According to a further embodiment, the vehicle further has a data recording device connected to the computing unit, which is designed to record the mass of the fuel in the energy store and / or the measured voltage of the energy store and / or the range.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Recheneinheit die Datenaufzeichnungseinrichtung auf.According to a further embodiment, the arithmetic unit has the data recording device.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Datenaufzeichnungseinrichtung eine Schnittstelle zum Auslesen von Daten auf.According to a further embodiment, the data recording device has an interface for reading out data.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Fahrzeug weiterhin eine Anzeigeeinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, die Masse des in dem Energiespeicher befindlichen Brennstoffs und/ oder die gemessene Spannung des Energiespeichers und/ oder die Reichweite anzuzeigen.According to a further embodiment, the vehicle further comprises a display device which is designed to display the mass of the fuel located in the energy store and / or the measured voltage of the energy store and / or the range.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Anzeigeeinrichtung als Display oder optische Anzeige ausgeführt.According to a further embodiment, the display device is designed as a display or optical display.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Fahrzeug weiterhin eine Kommunikationseinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Masse des in dem Energiespeicher befindlichen Brennstoffs und/ oder die gemessene Spannung des Energiespeichers und/ oder die Reichweite, insbesondere drahtlos, an eine Empfangseinheit zu übermitteln.According to a further embodiment, the vehicle further comprises a communication device, which is designed to transmit the mass of the fuel in the energy store and / or the measured voltage of the energy store and / or the range, in particular wirelessly, to a receiving unit.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Kommunikationseinrichtung zur Ausgabe und/ oder Eingabe von Daten, insbesondere einer stoffspezifischen Energiekapazität des Brennstoffs oder einer Kapazität des Energiespeichers, konfiguriert.According to a further embodiment, the communication device is configured to output and / or input data, in particular a substance-specific energy capacity of the fuel or a capacity of the energy store.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Datenaufzeichnungseinrichtung die Kommunikationseinrichtung auf.According to a further embodiment, the data recording device has the communication device.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand einer Figur erläutert. Es zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Further details and advantages of the invention will be explained by the following description of embodiments with reference to a figure. It shows:
  • 1 a schematic representation of the method according to the invention.

Im Einzelnen zeigt die 1 einen Speicherbehälter 2 und eine Brennstoffzelle 1 eines brennstoffzellengetriebenen Fahrzeugs, wobei der Speicherbehälter 2 zur Speicherung eines Brennstoffs B konfiguriert ist, den die Brennstoffzelle 1 umsetzen kann, und wobei der Brennstoff B zum Betreiben der Brennstoffzelle 1 aus dem Speicherbehälter 2 in die Brennstoffzelle 1 eingeleitet werden kann. Die Brennstoffzelle 1 erzeugt durch Umsetzung des Brennstoffs B mit einem Oxidationsmittel zu einem Reaktionsprodukt elektrische Energie E und ist mit einem Energiespeicher 10 derart elektrisch leitend verbunden, dass die elektrische Energie E zur Speicherung in den Energiespeicher 10 eingeleitet werden kann. Der Energiespeicher 10 ist mit einem Elektromotor 11 elektrisch leitend verbunden, so dass elektrische Energie E in den Elektromotor 11 eingespeist werden kann, um das Fahrzeug anzutreiben.In detail, the shows 1 a storage tank 2 and a fuel cell 1 a fuel cell powered vehicle, wherein the storage container 2 for storing a fuel B is configured, the fuel cell 1 can implement, and where the fuel B for operating the fuel cell 1 from the storage tank 2 into the fuel cell 1 can be initiated. The fuel cell 1 produced by conversion of the fuel B with an oxidizing agent to a reaction product electrical energy e and is with an energy storage 10 so electrically connected, that the electrical energy e for storage in the energy storage 10 can be initiated. The energy storage 10 is with an electric motor 11 electrically connected, so that electrical energy e in the electric motor 11 can be fed to power the vehicle.

Der in dem Speicherbehälter 2 befindliche Brennstoff B weist eine Masse m, einen Druck p und eine Temperatur T auf. Der Druck p kann mittels eines Drucksensors 3 gemessen werden, der mit einer Recheneinheit 5 verbunden ist, so dass Daten, insbesondere Druckmessdaten, von dem Drucksensor 3 an die Recheneinheit 5 übermittelt werden können. Die Temperatur T kann mittels eines Temperatursensors 4 gemessen werden, der ebenfalls mit der Recheneinheit 5 verbunden ist, so dass Daten, insbesondere Temperaturmessdaten, von dem Drucksensor 3 an die Recheneinheit 5 übermittelt werden können.The one in the storage container 2 located fuel B has a mass m , a print p and a temperature T on. The pressure p can by means of a pressure sensor 3 be measured with an arithmetic unit 5 is connected, so that data, in particular pressure measurement data, from the pressure sensor 3 to the arithmetic unit 5 can be transmitted. The temperature T can by means of a temperature sensor 4 be measured, which also with the arithmetic unit 5 is connected, so that data, in particular temperature measurement data, from the pressure sensor 3 to the arithmetic unit 5 can be transmitted.

Der Energiespeicher 10 weist eine Spannung U auf. Der Elektromotor 11 verursacht bei seinem Betrieb einen Spannungsabfall des Energiespeichers 10, sofern der Elektromotor 11 die elektrische Energie E schneller in mechanische Energie umwandelt als die Brennstoffzelle 1 elektrische Energie E nachliefert.The energy storage 10 has a tension U on. The electric motor 11 causes a voltage drop of the energy storage during its operation 10 , provided the electric motor 11 the electrical energy e converts faster into mechanical energy than the fuel cell 1 electrical power e subsequently supply.

Die Spannung U des Energiespeichers 10 kann mittels eines Spannungsmessgeräts 9 gemessen werden kann. Das Spannungsmessgerät 9 ist ebenfalls mit der Recheneinheit 5 verbunden, so dass Daten, insbesondere Spannungsmessdaten, von dem Spannungsmessgerät 9 an die Recheneinheit 5 übermittelt werden können.The voltage U of the energy store 10 can by means of a voltmeter 9 can be measured. The voltmeter 9 is also with the arithmetic unit 5 connected, so that data, in particular voltage measurement data, from the voltmeter 9 to the arithmetic unit 5 can be transmitted.

Die Recheneinheit 5 ist dazu ausgebildet, mittels der Druck- und Temperaturdaten die Masse m des in dem Speicherbehälter 2 befindlichen Brennstoffs B zu ermitteln und aus der ermittelten Masse m sowie aus der gemessenen Spannung U die Reichweite des Fahrzeugs zu bestimmen.The arithmetic unit 5 is designed to mass by means of the pressure and temperature data m in the storage container 2 located fuel B to determine and from the determined mass m as well as from the measured voltage U to determine the range of the vehicle.

Die Recheneinheit 5 ist weiterhin mit einer Anzeigeeinrichtung 8 und einer Datenaufzeichnungseinrichtung 6 derart verbunden, dass Daten, insbesondere eine Reichweite des Fahrzeugs, von der Recheneinheit 5 an die Anzeigeeinrichtung 8 bzw. die Datenaufzeichnungseinrichtung 6 übermittelt werden können.The arithmetic unit 5 is still with a display device 8th and a data recorder 6 connected such that data, in particular a range of the vehicle, from the computing unit 5 to the display device 8th or the data recording device 6 can be transmitted.

Die Anzeigeeinrichtung 8 ist dazu ausgebildet, die Daten graphisch auszugeben, so dass sie ein Benutzer des Fahrzeugs ablesen kann. Die Datenaufzeichnungseinrichtung 6 ist dazu ausgebildet, die Daten zu speichern.The display device 8th is adapted to graphically output the data so that it can read a user of the vehicle. The data recorder 6 is designed to store the data.

Die Datenaufzeichnungseinrichtung 6 ist weiterhin mit einer Kommunikationseinrichtung 7 verbunden, so dass Daten von der Datenaufzeichnungseinrichtung 6 an die Kommunikationseinrichtung 7 übermittelt werden können. Die Kommunikationseinrichtung 7 ist dazu ausgebildet, die Daten, insbesondere mittels einer drahtlosen Datenverbindung, an eine Empfangseinheit zu übertragen.The data recorder 6 is still with a communication device 7 connected so that data from the data logger 6 to the communication device 7 can be transmitted. The communication device 7 is designed to transmit the data, in particular by means of a wireless data connection, to a receiving unit.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Brennstoffzellefuel cell
22
Speicherbehälterstorage container
33
Drucksensorpressure sensor
44
Temperatursensortemperature sensor
55
Recheneinheitcomputer unit
66
DatenaufzeichnungseinrichtungData recorder
77
Kommunikationseinrichtungcommunicator
88th
Anzeigeeinrichtungdisplay
99
Spannungsmessgerätvoltmeter
1010
Energiespeicherenergy storage
1111
Elektromotorelectric motor
BB
Brennstofffuel
Ee
Elektrische EnergieElectrical power
pp
Druckprint
TT
Temperaturtemperature
mm
MasseDimensions
UU
Spannungtension

Claims (10)

Verfahren zur Ermittlung einer Reichweite eines Fahrzeugs, das eine Brennstoffzelle (1) aufweist, die zur Erzeugung elektrischer Energie (E) durch chemische Umsetzung eines Brennstoffs (B) mit einem Oxidationsmittel zu einem Reaktionsprodukt ausgebildet ist, wobei das Fahrzeug weiterhin einen Elektromotor (11) aufweist, der dazu ausgebildet ist, das Fahrzeug mittels der von der Brennstoffzelle (1) erzeugten elektrischen Energie (E) anzutreiben, wobei zumindest ein Druck (p) und eine Temperatur (T) des in einem Speicherbehälter (2) des Fahrzeugs befindlichen Brennstoffs (B) gemessen werden, und wobei aus dem gemessenen Druck (p) und der gemessenen Temperatur (T) eine Masse (m) des in dem Speicherbehälter (2) befindlichen Brennstoffs (B) ermittelt wird, und wobei aufgrund der ermittelten Masse (m) eine sich beim Antrieb des Fahrzeugs mittels des Elektromotors (11) ergebende Reichweite des Fahrzeugs berechnet wird.Method for determining a range of a vehicle which has a fuel cell (1) which is designed to generate electrical energy (E) by chemically reacting a fuel (B) with an oxidizing agent to form a reaction product, the vehicle further comprising an electric motor (11) which is configured to drive the vehicle by means of the electrical energy (E) generated by the fuel cell (1), wherein at least one pressure (p) and a temperature (T) of the fuel in a storage container (2) of the vehicle ( B) are measured, and wherein from the measured pressure (p) and the measured temperature (T) a mass (m) of the in the storage container (2) located fuel (B) is determined, and wherein due to the determined mass (m) a range of the vehicle resulting from the drive of the vehicle by means of the electric motor (11) is calculated. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug weiterhin einen Energiespeicher (10) aufweist, der dazu ausgebildet ist, die von der Brennstoffzelle (1) erzeugte elektrische Energie (E) zu speichern und die gespeicherte elektrische Energie (E) dem Elektromotor (11) zum Antrieb des Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen, wobei zusätzlich zu der Temperatur (T) und dem Druck (p) des in dem Speicherbehälter (2) befindlichen Brennstoffs (B) eine elektrische Spannung (U) des Energiespeichers (10) gemessen wird, und wobei aufgrund der ermittelten Masse (m) des Brennstoffs (B) und aufgrund der gemessenen elektrischen Spannung (U) des Energiespeichers (10) die Reichweite des Fahrzeugs berechnet wird.Method according to Claim 1 wherein the vehicle further comprises an energy store (10) which is adapted to store the electrical energy (E) generated by the fuel cell (1) and the stored electrical energy (E) to the electric motor (11) for driving the vehicle to To provide, in addition to the temperature (T) and the pressure (p) of the in the storage container (2) located fuel (B) an electrical voltage (U) of the energy store (10) is measured, and wherein due to the determined mass (M) of the fuel (B) and based on the measured electrical voltage (U) of the energy storage device (10), the range of the vehicle is calculated. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Masse (m) des in dem Energiespeicher (10) befindlichen Brennstoffs (B) und/ oder die gemessene Spannung (U) des Energiespeichers (10) und/ oder die Reichweite aufgezeichnet werden.Method according to Claim 1 or 2 in which the mass (m) of the fuel (B) located in the energy store (10) and / or the measured voltage (U) of the energy store (10) and / or the range are recorded. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Masse (m) des in dem Energiespeicher (10) befindlichen Brennstoffs (B) und/ oder die gemessene Spannung (U) des Energiespeichers (10) und/ oder die Reichweite mittels einer Anzeigeeinrichtung (8) angezeigt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein the mass (m) of the fuel (B) located in the energy store (10) and / or the measured voltage (U) of the energy store (10) and / or the range by means of a display device (8) are displayed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Masse (m) des in dem Energiespeicher (10) befindlichen Brennstoffs (B) und/ oder die gemessene Spannung (U) des Energiespeichers (10) und/ oder die Reichweite, insbesondere drahtlos, an eine Empfangseinheit übermittelt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein the mass (m) of the fuel (B) located in the energy store (10) and / or the measured voltage (U) of the energy store (10) and / or the range, in particular wirelessly, to a Receiving unit to be transmitted. Fahrzeug, insbesondere Fahrrad, mit: - einer Brennstoffzelle (1), die zur Erzeugung elektrischer Energie (E) durch chemische Umsetzung eines Brennstoffs (B) mit einem Oxidationsmittel zu einem Reaktionsprodukt ausgebildet ist, - einem Elektromotor (11), der dazu ausgebildet ist, das Fahrzeug mittels der von der Brennstoffzelle (1) erzeugten elektrischen Energie (E) anzutreiben, - einem Speicherbehälter (2), der dazu ausgebildet ist, den Brennstoff (B) zu speichern, wobei das Fahrzeug dazu ausgebildet ist, den Brennstoff (B) aus dem Speicherbehälter (2) in die Brennstoffzelle (1) einzuleiten, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug einen Drucksensor (3), einen Temperatursensor (4) und eine Recheneinheit (5) aufweist, wobei der Drucksensor (3) dazu ausgebildet ist, einen Druck (p) des in dem Speicherbehälter (2) befindlichen Brennstoffs (B) zu messen, und wobei der Temperatursensor (4) dazu ausgebildet ist, eine Temperatur (T) des in dem Speicherbehälter (2) befindlichen Brennstoffs (B) zu messen, und wobei die Recheneinheit (5) dazu ausgebildet ist, aus dem gemessenen Druck (p) und der gemessenen Temperatur (T) eine Masse (m) des in dem Speicherbehälter (2) befindlichen Brennstoffs (B) zu ermitteln und aus der ermittelten Masse (m) eine sich beim Antrieb des Fahrzeugs mittels des Elektromotors (11) ergebende Reichweite des Fahrzeugs zu berechnen.Vehicle, in particular a bicycle, comprising: - a fuel cell (1) which is designed to generate electrical energy (E) by chemical reaction of a fuel (B) with an oxidizing agent to form a reaction product, - an electric motor (11) which is designed for this purpose to drive the vehicle by means of the electrical energy (E) generated by the fuel cell (1), - a storage tank (2) adapted to store the fuel (B), the vehicle being adapted to receive the fuel (B ) out the storage container (2) into the fuel cell (1) to initiate, characterized in that the vehicle comprises a pressure sensor (3), a temperature sensor (4) and a computing unit (5), wherein the pressure sensor (3) is adapted to a pressure (p) measuring the fuel (B) in the storage tank (2), and wherein the temperature sensor (4) is adapted to measure a temperature (T) of the fuel (B) in the storage tank (2), and wherein the arithmetic unit (5) is designed to determine from the measured pressure (p) and the measured temperature (T) a mass (m) of the fuel (B) located in the storage container (2) and from the determined mass (m ) to calculate a resulting in the drive of the vehicle by means of the electric motor (11) range of the vehicle. Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug weiterhin einen Energiespeicher (10) und ein Spannungsmessgerät (9) aufweist, wobei der Energiespeicher (10) dazu ausgebildet ist, die von der Brennstoffzelle (1) erzeugte elektrische Energie (E) zu speichern und die gespeicherte elektrische Energie (E) dem Elektromotor (11) zum Antrieb des Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen, und wobei das Spannungsmessgerät (9) dazu ausgebildet ist, eine elektrische Spannung (U) des Energiespeichers (10) zu messen, und wobei die Recheneinheit (5) dazu ausgebildet ist, aus der ermittelten Masse (m) des Brennstoffs (B) und der gemessenen elektrischen Spannung (U) des Energiespeichers (10) eine sich beim Antrieb des Fahrzeugs mittels des Elektromotors (11) ergebende Reichweite zu berechnen.Vehicle after Claim 6 , characterized in that the vehicle further comprises an energy store (10) and a voltage measuring device (9), wherein the energy store (10) is adapted to store the electrical energy (E) generated by the fuel cell (1) and the stored electrical Energy (E) to the electric motor (11) to provide for driving the vehicle, and wherein the voltage measuring device (9) is adapted to measure an electrical voltage (U) of the energy store (10), and wherein the computing unit (5) is designed to calculate from the determined mass (m) of the fuel (B) and the measured electrical voltage (U) of the energy store (10) resulting in the drive of the vehicle by means of the electric motor (11) range. Fahrzeug nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug weiterhin eine mit der Recheneinheit (5) verbundene Datenaufzeichnungseinrichtung (6) aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Masse (m) des in dem Energiespeicher (10) befindlichen Brennstoffs (B) und/ oder die gemessene Spannung (U) des Energiespeichers (10) und/ oder die Reichweite aufzuzeichnen.Vehicle after Claim 6 or 7 , characterized in that the vehicle further comprises a data recording device (6) connected to the computing unit (5), which is designed to measure the mass (m) of the fuel (B) in the energy store (10) and / or the measured voltage (U) of the energy store (10) and / or record the range. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug weiterhin eine Anzeigeeinrichtung (8) aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Masse (m) des in dem Energiespeicher (10) befindlichen Brennstoffs (B) und/ oder die gemessene Spannung (U) des Energiespeichers (10) und/ oder die Reichweite anzuzeigen.Vehicle after one of the Claims 6 to 8th , characterized in that the vehicle further comprises a display device (8) which is designed to measure the mass (m) of the fuel (10) located in the energy store (10) and / or the measured voltage (U) of the energy store (10 ) and / or the range. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug weiterhin eine Kommunikationseinrichtung (7) aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Masse (m) des in dem Energiespeicher (10) befindlichen Brennstoffs (B) und/ oder die gemessene Spannung (U) des Energiespeichers (10) und/ oder die Reichweite, insbesondere drahtlos, an eine Empfangseinheit zu übermitteln.Vehicle after one of the Claims 6 to 9 , characterized in that the vehicle further comprises a communication device (7) which is adapted to the mass (m) of the fuel in the energy store (10) (B) and / or the measured voltage (U) of the energy store (10 ) and / or to transmit the range, in particular wireless, to a receiving unit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102021004752A1 (en) 2021-09-21 2023-03-23 Daimler Truck AG Method for determining a range of an electrically powered vehicle with a high-voltage energy storage device and a fuel cell system
CN119928580A (en) * 2025-01-03 2025-05-06 陕西重型汽车有限公司 A method for calculating the cruising range of a hydrogen fuel cell vehicle

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