WO2021144070A1 - Verfahren zum initiieren eines regenerationsprozesses - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Initiieren eines Regenerationsprozesses einer in einem Fahrzeug (1) mit elektrischer Traktionsbatterie (2) verbauten Brennstoffzelle (3) zur Bereitstellung zumindest eines Teils der elektrischen Antriebsleistung (P) für das Fahrzeug (1), wozu fahrzeuginterne Messwerte und Informationen zur Position und geplanten Routen eines Navigationssystems (5) genutzt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ferner Daten genutzt werden, welche von einem fahrzeugexternen Server (8) in Abhängigkeit von bei einer Anfrage des Fahrzeugs (1) an den fahrzeugexternen Server (8) übermittelten Randbedingungen bereitgestellt werden.

Description

VERFAHREN ZUM INITIIEREN EINES REGENERATIONSPROZESSES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Initiieren eines Regenerationsprozesses einer in einem Fahrzeug mit elektrischer Traktionsbatterie verbauten Brennstoffzelle, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Bei Brennstoffzellen kann es beispielsweise durch Medienverunreinigungen der Kathode und/oder der Anode zu sogenannten „Katalysatorvergiftungen“ bzw. Passivierungen des Katalysators kommen, welche sich negativ auf die Kennlinie, die Leistung, den Wirkungsgrad und/oder die Lebensdauer der Brennstoffzelle auswirken. Die Medienverunreinigungen können entsprechend in der Luft enthaltene Schadstoffe wie beispielsweise Stickoxide, Schwefeloxide, Kohlenmonoxid oder ähnliches sein. Diese werden der Brennstoffzelle über die als Sauerstofflieferant dienende Luft zugeführt, gelangen in die Kathode und können dort den Katalysator besetzen bzw. sich auch im Produktwasser lösen und sich vor dort aus an unerwünschten Stellen anlagern, was zu den negativen Folgen im oben beschriebenen Sinn führen kann.

Eine weitere Gefahr der Verunreinigung besteht auch über die Medien, die der Brennstoffzelle zugeführt werden, beispielsweise den unter Druck stehenden Wasserstoff. Je nach Herstellungsverfahren des Wasserstoffs, beispielsweise Elektrolyse, Methanreformierung oder die Erzeugung als Nebenprodukt aus chemischen Herstellungsprozessen usw., können unterschiedliche kleine Restmengen von Verunreinigungen in dem Wasserstoff enthalten sein. Dies können beispielsweise Kohlenwasserstoffe oder sonstige Stoffe sein, welche mit dem Wasserstoff auf die Anodenseite der Brennstoffzelle gelangen. Verfügt das Brennstoffzellensystem außerdem über eine Rezirkulationseinrichtung wie beispielsweise eine Gasstrahlpumpe, ein Rezirkulationsgebläse oder dergleichen, dann können sich diese Stoffe, welche über den Brennstoff zugeführt worden sind, in dem Kreislauf um die Anode anreichern und eine Vergiftung des Katalysators der Anode noch weiter beschleunigen.

Prinzipiell ist es aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt, dieses Problem dadurch zu lösen, dass sogenannte Regenerationsprozesse oder Recovery-Prozeduren angewandt werden, bei denen das Brennstoffzellensystem beispielsweise auf eine bestimmte Temperatur und/oder Spannung gebracht wird. Dies wird dann typischerweise mehrfach wiederholt bzw. zyklisiert. Die WO 2015/035102 A1 und die DE 102017 011 715 A1 beschreiben detailliert derartige Regenerationsprozesse, welche Passivierungseffekte, und hier insbesondere Passivierungseffekte aus dem Gefrierstartbetrieb bzw. aus dem hochdynamischen Betrieb der Brennstoffzelle, beseitigen sollen. Die dort beschriebenen Verfahren erfordern eine bestimmte Zeit, um diese erfolgreich durchführen zu können und erfordern neben der ausreichenden Zeit bzw. Dauer noch weitere Randbedingungen wie beispielsweise bestimmte Lastpunkte, also beispielsweise eine niedrige oder sehr niedrige Last bzw. eine Lastfreiheit des Brennstoffzellensystems, in Kombination mit bestimmten Temperaturen. Dies bedeutet in der Praxis, dass diese drei Bedingungen, die ausreichende Zeit zur Durchführung des Verfahrens, das Anfahren eines bestimmten Lastpunktes und eine bestimmte Temperatur in dem Brennstoffzellensystem zwingend in dieser Kombination möglich sein müssen, um den Regenerationsprozess durchführen zu können. Kommt es hier noch zu einer zusätzlichen Randbedingung, wird dies noch komplexer und die Wahrscheinlichkeit, einen solchen Zustand, bei dem der Regenerationsprozess initiiert werden kann, zu erreichen noch geringer.

Der kritische Punkt bei den in den genannten Schriften beschriebenen Regenerationsprozessen ist es daher, dass die Vorhersagemöglichkeit für die entsprechenden Zustände, bei welchen die Bedingungen erfüllt bzw. erfüllbar sind, sehr schlecht sind. Unter normalen Umständen ist das Erreichen der notwendigen Zustände daher weitgehend dem Zufall unterworfen. Die Wahrscheinlichkeit, dass die erforderliche Zeit zur Durchführung des Regenerationsprozesses nicht ausreicht und dieser während der Fahrt des Fahrzeugs häufig nicht durchgeführt werden kann, ist damit relativ hoch.

Um den Regenerationsprozess mit seiner vorgegebenen Zeitdauer überhaupt durchführen zu können, ist außerdem ein entsprechend hoher Ladezustand der Traktionsbatterie notwendig, um den Energiebedarf des Fahrzeugs während der Durchführung des Regenerationsprozesses im ausreichenden Maße abdecken zu können. Kommt es aus irgendwelchen Gründen zu einem unerwarteten Energiebedarf während des Regenerationsprozesses, dann muss dieser entsprechend abgebrochen werden. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein erfolgreicher Regenerationsprozess komplett durchgeführt wird, ist damit gering. Dies ist jedoch besonders kritisch, da bestimmte Zustände, welche während des Prozesses erreicht werden, sich sogar kontraproduktiv auf die Lebensdauer auswirken können, wenn die Prozedur nicht vollständig bis zum Ende durchlaufen werden kann. Die genannten Schriften haben damit den erheblichen Schwachpunkt, dass sie kaum in der Lage sind, Zustände vorherzusagen, welche erreicht werden müssen, um die Prozedur des Regenerationsprozesses erfolgreich initiieren zu können.

Die gattungsgemäße JP 2018 106841 A1 versucht hier entsprechend Abhilfe zu schaffen, in dem in dem Fahrzeug verfügbare Straßeninformationen aus einem Navigationsgerät herangezogen werden, um den Regenerationsprozess bei bestimmten Lastzuständen zu initiieren. Dabei ist es so, dass es hier um die Erfassung von Straßeneigenschaften im Sinne der Topologie, also um Steigungen oder Gefälle geht, um so bestimmte Lastsituationen für das Brennstoffzellensystem zu erreichen und insbesondere bei Gefällestrecken den Regenerationsprozess zu initiieren. Problematisch ist es dabei, dass die im Fahrzeug verfügbaren Informationen des Navigationsgerät häufig nicht oder nicht allzu genau zutreffen, sodass die Abschätzung von Fahrstrecken, an welche sich eine das Fahrzeug nutzende Person ja nicht zwingend halten muss, und der für diese Fahrstrecken benötigten Fahrdauer nur sehr grob möglich ist. Damit besteht auch hier die große Gefahr, dass ein entsprechender Regenerationsprozess initiiert worden ist, welcher dann nicht oder nicht vollständig durchlaufen werden kann, bevor die in der Traktionsbatterie gespeicherte elektrische Ladung aufgebraucht worden ist oder ihre Leistung alleine nicht zum Bereitstellen der geforderten Leistung ausreicht.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein verbessertes Verfahren zum Initiieren eines Regenerationsprozesses mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, welches eine hohe Zuverlässigkeit der Vorhersage eines Initiierungszeitpunkts, zu welchem der Regenerationsprozess mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit auch abgeschlossen werden kann, ermöglicht. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs"!, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es, vergleichbar wie im gattungsgemäßen Stand der Technik vorgesehen, dass einerseits interne Messwerte des Fahrzeugs und Informationen zu Position und geplanten Routen aus einem Navigationssystem genutzt werden. Die internen Messwerte können beispielsweise der Ladezustand der Traktionsbatterie und aktuelle Geschwindigkeitswerte des Fahrzeugs sein. Die Informationen aus dem Navigationssystem beziehen sich insbesondere auf die aktuell geplante Strecke oder auch in der Umgebung liegende Strecken, welche grundlegend für eine Durchführung eines Regenerationsprozesses geeignet wären, was in der Regel Bergabstrecken sind.

Erfindungsgemäß ist es nun so, dass ergänzend dazu Daten genutzt werden, welche von einem fahrzeugexternen Server in Abhängigkeit von bei einer Anfrage des Fahrzeugs an den Server übertragenen Randbedingungen bereitgestellt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt dafür an sich bekannte Connectivity Dienste des Fahrzeugs um die Daten zu übertragen.

Es gibt in der Praxis verschiedene Regenerationsprozesse, sodass je nach Anforderungen ein entsprechender Prozess mit einer vorgegebenen Länge als Anfrage an den Server übermittelt werden kann. Insbesondere kann auch der aktuelle Standort des Fahrzeugs als Randbedingung an den Server übermittelt werden, sodass dieser eigene Navigationsroutinen und eigenes Kartenmaterial zeiteffizient und mit der höheren Rechenkapazität, über welche er im Vergleich zum Fahrzeug typischerweise verfügt, auswerten kann. Anders als im gattungsgemäßen Stand der Technik, in dem nur die Streckendaten im Sinne der Topologie fahrzeugintern herangezogen werden, lassen sich so weitere Daten generieren und zur Initiierung des Regenerationsprozesses nutzen. Dies hat gegenüber der fahrzeuginternen Berechnung den entscheidenden Vorteil, dass eine höhere Genauigkeit der Vorhersage erzielt wird, welche typischerweise zu einer höheren Wahrscheinlichkeit, dass der Regenerationsprozess durchgeführt werden kann, führt. Ferner führt eine verbesserte Vorhersage im Allgemeinen auch zu einer höheren Zuverlässigkeit hinsichtlich des Ablaufs des Regenerationsprozesses, sodass dieser häufiger vollständig durchlaufen werden kann, was ein weiterer entscheidender Vorteil ist.

Gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung der Idee können die vom fahrzeugexternen Server bereitgestellten Daten dabei Angaben zum Verkehrsfluss umfassen oder berücksichtigen. Solche Angaben zum Verkehrsfluss können beispielsweise an das Fahrzeug übermittelt werden, sodass die Dauer, welche zum Durchfahren eines bestimmten Streckenabschnitts, welcher für einen Regenerationsprozess grundlegend geeignet ist, sehr exakt und mit hoher Zuverlässigkeit in dem Fahrzeug berechnet werden kann. Dies führt dann zu einer sehr guten Vorhersage der Dauer, während welcher für den Regenerationsprozess geeigneten Bedingungen vorliegen und erlaubt es so, den Regenerationsprozess entweder zu initiieren, wenn die Dauer ausreichend ist oder eben nicht, falls die Dauer zu kurz ist. Neben diesem Bereitstellen von Angaben zum Verkehrsfluss ist es grundsätzlich auch möglich, dass die entsprechende Datenverarbeitung auf dem Server, beispielsweise in einer Cloud, erfolgt und das fertige „Produkt“, also eine fertige Vorhersage, zurückgespiegelt wird. Dies ermöglicht die Nutzung der weitgehend unbegrenzten Rechenkapazität der Cloud, welche in kürzerer Zeit komplexere Berechnungen erlaubt als das System in dem Fahrzeug.

Ein entscheidender Aspekt dabei kann es sein, dass beispielsweise nicht nur die Dauer zur Absolvierung des geeignet erscheinenden Streckenabschnitts, also insbesondere einer Bergabfahrt, sehr genau bestimmt werden kann, sondern dass auch im Falle eines aufkommenden Staus und der dadurch verminderten Leistungsanforderung ein Regenerationsprozess entsprechend initiiert werden kann. All dies führt dazu, dass die Erfolgsquote der Durchführung des Regenerationsprozesses deutlich gesteigert werden kann. Die vorliegenden Informationen lassen sich dabei selbstverständlich auch alle in Kombination miteinander nutzen.

Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Idee können die vom fahrzeugexternen Server bereitgestellten Daten Angaben zur Witterung, und hier insbesondere zur Temperatur, mit umfassen. Alternativ oder insbesondere ergänzend zu der reinen Streckenplanung als Information des Navigationssystems und den Daten mit den Verkehrsflussinformationen kann also auch die Temperatur, und hier insbesondere die Umgebungstemperatur der infrage kommenden Strecken, herangezogen werden. Dies ist insbesondere dann relevant, wenn das Brennstoffzellensystem bzw. seine Brennstoffzelle in einem bestimmten Temperaturfenster während des Regenerationsprozesses betrieben werden soll. Für die Kühlleistung, und damit die Zeitdauer, bis die Brennstoffzelle eine bestimmte Temperatur erreicht hat, ist die Umgebungstemperatur dabei entscheidend. Die Umgebungstemperatur kann außerdem von der Jahreszeit, der Tageszeit und der geodätischen Höhe abhängig sein.

Um nun eine ausreichend schnelle Abkühlung der Brennstoffzelle erreichen zu können, muss die Regelung beispielsweise der Kühlerluft oder die Pumpenregelung für das Kühlmedium in Abhängigkeit dieser Umgebungstemperatur erfolgen. Bezüglich der Durchströmung des Kühlers kann dabei die vorhergesagte Fahrgeschwindigkeit mit berücksichtigt werden, da diese Einfluss auf den Luftstrom durch den Kühler hat. Aufgrund der hohen thermischen Masse des Brennstoffzellensystems und des in ihm enthaltenen Kühlmittels können aufgrund der übermittelten Daten die entsprechenden Systeme so eingestellt werden, dass diese zum Zeitpunkt bzw. an der Stelle des Streckenabschnitts, in dem ein längeres Gefälle oder ein länger anhaltender Stau vorliegt, die entsprechende Temperatur bereits direkt oder annähernd erreicht haben. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass die Regenerationsprozesse während des Gefälles oder des Staus korrekt und vollständig durchgeführt werden können.

Durch die Einbeziehung der Temperatur, insbesondere der Temperatur und anderer Witterungsbedingungen entlang der geplanten Fahrstrecke bzw. der noch zu absolvierenden Fahrstrecke, wird auch eine exaktere Verbrauchsprognose ermöglicht. Das heißt, auch die Genauigkeit der Angabe, wieviel von dem Energieinhalt der Traktionsbatterie für den Vortrieb zur Verfügung gestellt werden kann, steigt. Durch das Einbeziehen der Umgebungstemperatur entlang der Fahrstrecke kann nämlich der Energieverbrauch im Innenraum des Fahrzeugs, beispielsweise Heizung oder Klimaanlage, sowie der Energieverbrauch weiterer Nebenverbraucher genauer abgeschätzt und berechnet werden. Über die Temperaturinformationen als wichtigste Angaben der Witterungsinformationen entlang der kommenden Strecke lassen sich also weitere Verbesserungen bei der Initiierung eines erfolgreichen Regenerationsprozesses erreichen.

Die von fahrzeugexternen Server bereitgestellten Daten, beispielsweise über den Verkehrsfluss, die Temperatur oder dergleichen, können dabei Angaben aus statistischen Auswertungen aus der Vergangenheit umfassen. Somit lassen sich beispielsweise in Abhängigkeit eines kalendarischen Zeitpunkts, also der Jahreszeit, der Tageszeit, und in Abhängigkeit des Orts über den fahrzeugexternen Server dem Fahrzeug statistische Daten über Temperaturen und Temperaturentwicklung entlang der Strecke zur Verfügung stellen.

Alternativ oder ergänzend, beispielsweise mit einer höheren Gewichtung der aktuellen Daten, dazu, wäre es auch denkbar, dass diese Angaben aus statistischen Auswertungen stammen, welche von aktuellen in der relevanten Umgebung befindlichen Fahrzeugen stammen, die entsprechende Messwerte erfassen und an den Server zurückmelden, welcher hieraus Mittelwerte bilden und diese auswerten kann. Dies kann sich dabei sowohl auf die Temperatur als auch auf Angaben zum Verkehrsfluss beziehen, welcher heute häufig schon durch in dem Fahrzeug mitgeführte Smartphones und dergleichen als Streckenbelastung in einigen serverbasierten Navigationsanwendungen zur Verfügung steht.

Ein weiterer Aspekt, welcher anhand der Daten des Servers berücksichtigt werden kann, liegt darin, dass von dem fahrzeugexternen Server Angaben zu zurückliegenden erfolgreichen Regenerationsprozessen bereitgestellt werden können. Sind also zurückliegend und hier insbesondere bei vergleichbaren Witterungsbedingungen und einer vergleichbaren Verkehrsflusssituation in ähnlichen Fahrzeugen erfolgreiche Regenerationsprozesse durchgeführt worden, dann können auch diese Informationen dazu dienen, die Initiierung des Regenerationsprozesses bei dem entsprechenden Fahrzeug zu verbessern. Das eigene Fahrzeug lernt also aus den „Erfahrungen“ der anderen Fahrzeuge, welche vor ihm auf derselben Strecke in derselben Situation waren. Hat die Mehrheit dieser Fahrzeuge den Regenerationsprozess erfolgreich abgeschlossen, wird dieser an dieser Stelle eher initiiert, als wenn dies nicht der Fall war. Insbesondere können bei dieser Abfrage, ob zurückliegende Regenerationsprozesse erfolgreich durchgeführt worden sind, auch eigene sogenannte Routinefahrten berücksichtigt werden. Ist die Fahrstrecke also beispielsweise die morgendliche Fahrstrecke der Person, welche das Fahrzeug nutzt, zur ihrer Arbeitsstätte, dann besteht die Möglichkeit, dass diese Strecke immer wieder durchlaufen wird. Gab es auf dieser Strecke bereits erfolgreiche Regenerationsprozesse, dann kann über die entsprechende Abfrage der Daten des eigenen Fahrzeugs und gegebenenfalls auch anderer Fahrzeuge über dem fahrzeugexternen Server erkannt werden, dass hier ein Regenerationsprozess mit einer vorgegebenen Dauer erfolgreich durchgeführt werden kann, sodass dieser auch bei der aktuellen Fahrt wieder an derselben Stelle bzw. zum selben Zeitpunkt der Fahrt initiiert werden kann.

Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht ferner darin, dass eine Anfrage an eine das Fahrzeug nutzende Person erfolgt, wobei die Rückmeldung hierzu berücksichtigt wird. Dies bedeutet in der Praxis, dass beispielsweise in einem Display die Frage auftaucht, ob die Fahrt ausreichend lange dauert, um die Brennstoffzelle einem Regenerationsprozess zu unterwerfen oder nicht. Die Person kann diese Frage, welche beispielsweise lauten kann „Wird die Fahrt noch mehr als x Minuten dauern“ entsprechen bejahen, sodass dies sich positiv auf die Initiierung des Regenerationsprozesses auswirkt oder entsprechenden verneinen, sodass die Initiierung eher nicht erfolgt.

Ein weiterer Aspekt, welcher sich durch die verbesserte Vorhersagequalität aufgrund der Einbeziehung der Daten des fahrzeugexternen Servers ergibt, bezieht sich auch auf die Bereitstellung von Energie aus der Traktionsbatterie. Jedes Fahrzeug mit Brennstoffzelle und Traktionsbatterie, und hier insbesondere Fahrzeuge, bei denen die Brennstoffzelle als sogenannter Range-Extender betrieben wird, haben eine Hybridisierungsstrategie, sodass sie in bestimmten Situationen schwerpunktmäßig mit Energie aus der Brennstoffzelle oder der Traktionsbatterie bewegt werden, und dass das Nachladen der Traktionsbatterie aus der Brennstoffzelle entsprechend gesteuert wird. Hierbei können beispielsweise Topografiedaten, in der Nähe befindliche Ladestationen, das zuvor erfolgte Aufladen der Traktionsbatterie an einer solchen Ladestation und dergleichen berücksichtigt werden. In einer besonders günstigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es nun so, dass in Abhängigkeit des ermittelten Zeitpunkts für die Initiierung des Regenerationsprozesses, wie er durch das erfindungsgemäße Verfahren sehr exakt und mit hoher Genauigkeit vorhergesagt werden kann, die Hybridisierungsstrategie zwischen Traktionsbatterie und Brennstoffzelle angepasst wird. Die Anpassung wird dabei insbesondere so erfolgen, dass zum ermittelnden Zeitpunkt, an welchem der Regenerationsprozess initiiert werden soll, ein möglichst hoher Ladezustand der Traktionsbatterie vorliegt: Damit kann diese die Bereitstellung der Leistung während des Regenerationsprozesses übernehmen, und hat insbesondere noch eine entsprechende Ladungsreserve, sodass die Wahrscheinlichkeit, dass der Regenerationsprozess abgebrochen werden muss, sehr gering ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher dargestellt ist.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und

Fig. 2 den schematischen Verlauf einer Gesamtleistung des Antriebs über der Zeit und/oder der Strecke sowie eines entsprechenden Anteils, welcher durch eine Brennstoffzelle geliefert wird.

In der Darstellung der Figur 1 ist schematisch angedeutet ein Fahrzeug 1 zu erkennen, welches elektrisch angetrieben sein soll. Die Antriebsleistung P wird dabei zum Teil aus einer Traktionsbatterie 2 und zum Teil aus einer Brennstoffzelle 3 in einem Brennstoffzellensystem 4 in dem Fahrzeug 1 geliefert. In an sich bekannter Art und Weise kann es in der Brennstoffzelle 3 des Brennstoffzellensystems 4 zu einer Vergiftung bzw. Passivierung der Katalysatoren sowohl auf der Anodenseite als auch auf Kathodenseite kommen. Je nach Situation kann dies die Leistungsfähigkeit und/oder die Lebensdauer der Brennstoffzelle 3 nachteilig beeinflussen. Aus diesem Grund ist es allgemein bekannt, dass je nach Vergiftungssituation unterschiedliche Regenerationsprozesse in der Brennstoffzelle 3 durchgeführt werden können, um diese Vergiftungen der Katalysatoren wieder abzubauen. Diese können insbesondere den Betrieb bei bestimmten Lastpunkten der Brennstoffzelle 3 innerhalb eines bestimmten durch die Kühleinrichtung des Brennstoffzellensystems 4 bereitgestellten Te peraturfensters der Brennstoffzelle 3 vorsehen. Diese Regenerationsprozesse sind allgemein bekannt, sodass auf ihre detaillierte Ausgestaltung nicht weiter eingegangen werden muss.

Ein solcher Regenerationsprozess für die Brennstoffzelle 3 in dem Fahrzeug 1 hat nun eine bestimmte Dauer. Um die Nutzung des Fahrzeugs 1 komfortabel zu machen, ist es gewünscht, diesen Regenerationsprozess während der Fahrt des Fahrzeugs 1 durchzuführen. In dieser Situation muss dann der nicht von der Brennstoffzelle 3 lieferbare T eil der Gesamtleistung über die T raktionsbatterie 2 zur Verfügung gestellt werden. Die Brennstoffzelle 3 des Brennstoffzellensystems 4 wird während des Regenerationsprozesses bestimmte, insbesondere niedrige, Leistungspunkte anfahren. Rein beispielhaft ist dies im Diagramm der Figur 2 dargestellt. Das Diagramm zeigt mit durchgezogener Linie die gesamte Antriebsleistung P. Mit gestrichelter Linie ist dabei über der X-Achse, welche beispielsweise die Zeit t und/oder die Strecke s symbolisiert, die von der Brennstoffzelle 3 gelieferte Leistung dargestellt. Der Leistungsanteil zwischen der X-Achse und der gestrichelten Linie wird also durch die Brennstoffzelle 3 geliefert, der Leistungsanteil zwischen der gestrichelten Linie und der durchgezogenen Gesamtleistungslinie jeweils durch die Traktionsbatterie 3. Zu dem eingezeichneten Zeitpunkt I bzw. dem eingezeichneten Streckenpunkt I startet nun ein Regenerationsprozess der Brennstoffzelle 3 und ist nach einer gewissen Zeitdauer und damit auch einer gewissen gefahrenen Wegstrecke abgeschlossen. In der Darstellung der Figur 2 ist dies am Punkt II der Fall.

Um den Regenerationsprozess nun vollständig durchführen zu können und diesen insbesondere nicht vorzeitig abbrechen zu müssen, was prinzipiell möglich ist, jedoch zu für die Lebensdauer der Brennstoffzelle 3 nachteiligen Effekten führen kann, wird der Regenerationsprozess über ein entsprechendes Verfahren initiiert, dem eine möglichst genaue Vorhersage der zukünftigen Bedingungen zugrunde liegt. Hierfür werden beispielsweise Messwerte des Fahrzeugs 1, wie die aktuelle Geschwindigkeit, eine erfasste Temperatur und/oder der Ladezustand der Traktionsbatterie 2 ausgewertet. Ferner verfügt das Fahrzeug 1 über ein Navigationssystem 5, dessen Daten neben dem Input der bereits genannten Messwerte einem Steuergerät 6 zur Verfügung gestellt werden. Hierdurch kann grundsätzlich eine geplante Strecke und beispielsweise eine Situation, in welcher eine Fahrt mit reduzierter Leistung, beispielsweise eine Bergabfahrt, zu erwarten ist, vorhergesagt werden. Liegen diese Werte zusammen mit beispielsweise einem ausreichenden Ladezustand der Traktionsbatterie 2 vor, dann sind erste Randbedingungen zur Initiierung des Regenerationsprozesses gegeben. Das Steuergerät 6 baut nun eine Datenverbindung 7 zu einem fahrzeugexternen Server, beispielsweise einer Cloud 8, auf und übermittelt entsprechende Daten wie beispielsweise die Position des Fahrzeugs 1 und ähnliches. In der Cloud 8 kann dann entweder eine Berechnung oder zumindest eine Bereitstellung von weiteren Daten erfolgen, beispielsweise Daten über den Verkehrsfluss auf der geplanten Strecke, Daten über eventuelle Staus und die zu erwartende Dauer der Durchfahrt durch den Stau oder dergleichen. Damit lässt sich abschätzen, ob die Dauer für die Fahrt durch die entsprechende Wegstrecke bergab oder die Dauer der Fahrt im Stau ausreichend lang ist, um den Regenerationsprozess durchzuführen, bei gleichzeitig ausreichender Energie in der Traktionsbatterie 2. Ist dies der Fall, wird der Regenerationsprozess initiiert. Ist dies nicht der Fall, erfolgt die Initiierung nicht, sondern es wird zu einem zu einem späteren Zeitpunkt nochmals angefragt.

Insbesondere kann über diese Art auch auf einer geplanten Fahrstrecke, welche aus dem Navigationssystem 5 bekannt ist, vorhergesagt werden, dass die Initiierung beispielsweise an einem in der Zukunft liegenden Weg- bzw. Zeitpunkt sinnvoll ist. Für den Fall kann die Hybridisierungsstrategie des Fahrzeugs 1 dann so angepasst werden, dass bis zu diesem Zeitpunkt die Traktionsbatterie 2 möglichst voll ist, um in ihr eine ausreichende Energiereserve zur Verfügung zu haben.

Diese verbesserte Art der Vorhersage über verschiedene Werte, welche fahrzeuginterne Werte mit fahrzeugexternen Werten aus der Cloud 8 als fahrzeugexternem Server über Connectivity Dienste des Fahrzeugs verknüpfen, erlaubt es so eine besonders effiziente Vorhersage, sodass der Regenerationsprozess mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit ausreichend häufig und dabei überwiegend jeweils vollständig durchlaufen werden kann. All dies steigert die Lebensdauer und die Leistungsfähigkeit der Brennstoffzelle 3 des Brennstoffzellensystems 4 und damit letztlich des Fahrzeugs 1.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Initiieren eines Regenerationsprozesses einer in einem Fahrzeug (1) mit elektrischer Traktionsbatterie (2) verbauten Brennstoffzelle (3) zur Bereitstellung zumindest eines Teils der elektrischen Antriebsleistung (P) für das Fahrzeug (1), wozu fahrzeuginterne Messwerte und Informationen zur Position und geplanten Routen eines Navigationssystems (5) genutzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass ferner Daten genutzt werden, welche von einem fahrzeugexternen Server (8) in Abhängigkeit von bei einer Anfrage des Fahrzeugs (1) an den fahrzeugexternen Server (8) übermittelten Randbedingungen bereitgestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Randbedingungen zumindest den aktuellen Standort des Fahrzeugs (1) umfassen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vom fahrzeugexternen Server (8) bereitgestellten Daten Angaben zum Verkehrsfluss umfassen oder berücksichtigen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vom fahrzeugexternen Server (8) bereitgestellten Daten Angaben zur Witterung, insbesondere zur Temperatur, umfassen oder berücksichtigen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vom fahrzeugexternen Server (8) bereitgestellten Daten Angaben zur zurückliegenden erfolgreichen Regenerationsprozessen des Fahrzeugs (1) und/oder weiterer Fahrzeuge umfassen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Angaben aus statistischen Auswertungen der Vergangenheit erstellt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, dass die Angaben unter Berücksichtigung eines kalendarischen Zeitpunkts ausgewählt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Angaben aus statistischen Auswertungen weiterer aktuell in der relevanten Umgebung befindlicher Fahrzeuge erstellt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ferner eine Anfrage an eine das Fahrzeug (1) nutzende Person erfolgt, ob die Fahrt noch für eine vorbestimmte Zeitdauer andauert, wobei eine Rückmeldung hierzu bei der Initiierung des Regenerationsprozesses berücksichtigt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit eines ermittelten Zeitpunkts für die Initiierung des Regenerationsprozesses eine Hybridisierungsstrategie zwischen der Traktionsbatterie (2) und der Brennstoffzelle (3) in der Art angepasst wird, dass zum ermittelten Zeitpunkt ein ausreichend hoher Ladezustand der Traktionsbatterie (2) vorliegt.