DE10063654B4 - Verfahren und Anordnung zur Erzeugung fahrpedalstellungsabhängiger Stromwerte für die Leistungssteuerung eines oder mehrerer Antriebe in einer mobilen Vorrichtung mit einer Brennstoffzelle für die Energieversorgung - Google Patents

Verfahren und Anordnung zur Erzeugung fahrpedalstellungsabhängiger Stromwerte für die Leistungssteuerung eines oder mehrerer Antriebe in einer mobilen Vorrichtung mit einer Brennstoffzelle für die Energieversorgung Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Erzeugung von fahrpedalstellungsabhängigen Stromwerten zur Einstellung der Leistung eines Antriebs oder mehrerer Antriebe einer mobilen Vorrichtung, die eine Brennstoffzelle für die Energieversorgung des oder der Antriebe und weiterer elektrischer Verbraucher aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzellenausgangsspannung während der Änderung eines fahrpedalstellungsabhängigen Stromsollwerts gemessen und auf einen unteren Spannungs-Grenzwert hin überwacht wird, daß der fahrpedalstellungsabhängige Stromsollwert um den Strombezug der weiteren elektrischen Verbraucher aus der Brennstoffzelle und den Strombedarf zur Einstellung der Brennstoffzellenleistung auf die dem fahrpedalstellungsabhängigen Stromsollwert entsprechende Antriebsleistung vermindert wird und daß der restliche Teil des fahrpedalstellungsabhängigen Stromsollwerts als verfügbarer Strom für die Erzeugung eines entsprechenden Drehmoment-Sollwerts derart eingestellt wird, daß der Spannungs-Grenzwert während der von dem oder den Antrieben entsprechend dem Drehmoment-Sollwert abgegebenen Leistung nicht oder nicht um ein die Betriebsweise des oder der Antriebe und der weiteren strombeziehenden Verbraucher beeinträchtigendes Maß unterschritten wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zur Erzeugung von fahrpedalstellungsabhängigen Stromwerten zur Einstellung der Leistung eines Antriebs oder mehrerer Antriebe für die Bewegung einer mobilen Vorrichtung, die eine Brennstoffzelle für die Energieversorgung des Antriebs oder der Antriebe und weiterer elektrische Verbraucher aufweist.
  • Es ist bereits ein Verfahren zur dynamischen Regelung der Leistung einer elektrischen Antriebseinheit in einem Fahrzeug bekannt, das von einer Brennstoffzelle mit elektrischer Energie versorgt wird ( DE 43 22 765 C1 ). Den Fahrpedalstellungen sind jeweils Antriebsleistungen zugeordnet. In Abhängigkeit von der Fahrpedalstellung wird der zur Bereitstellung der zugehörigen Solleistung notwenige Luftmassenstrom berechnet und mittels eines in der Luftausgangsleitung der Brennstoffzelle angeordneten drehzahlgeregelten Kompressors eingestellt. Der Leistungs-Sollwert, der der Antriebseinheit zugeführt wird, wird korrigiert, so daß nie mehr als die von der Brennstoffzelle momentan erzeugte Leistung durch die Antriebseinheit angefordert wird. Auch kann die Antriebseinheit begrenzend auf die Leistungsanforderung einwirken. Bei diesen bekannten Verfahren bewirken Totzeiten beim Beschleunigen des Fahrzeugs eine längere Ansprechzeit.
  • Bekannt ist auch ein Verfahren zur dynamischen Einstellung der Leistung einer Brennstoffzelle in einem Fahrzeug, das eine von der Brennstoffzelle mit Energie versorgte Antriebseinheit aufweist. In Abhängigkeit von einer Fahrpedalanforderung wird ein Sollwert für die Brennstoffzellenleistung ermittelt. Unterhalb eines Grenzwerts für die momentane Brennstoffzellenspannung wird anhand der momentanen Fahrmotordrehzahl über ein Strom-Kennfeld ein Strom-Sollwert für die Brennstoffzelle ermittelt. Oberhalb eines Grenzwerts für die momentane Brennstoffzellenspannung wird anhand der momentanen Fahrmotordrehzahl über ein Leistungsfeld des Fahrmotors ein Leistungs-Sollwert und aus diesem anhand der Brennstoffzellenspannung ein Strom-Sollwert für die Brennstoffzelle ermittelt. Die jeweiligen Ströme werden in Abhängigkeit von benötigten Strombedarf der weiteren elektrischen Aggregate des Fahrzeugs um einen vorgegebenen Betrag erhöht ( DE 195 40 824 A1 ).
  • Brennstoffzellensysteme, die Kompressoren für die Einstellung des Luftmassenstroms aufweisen, zeigen gewisse Verzögerungen im Ansprechverhalten. Verzögerungen ergeben sich auch, wenn das Brenngas für die Brennstoffzelle von einem Wasserstoffgas-Erzeugungssystem geliefert wird. Die Ansprechzeit des Brennstoffzellensystems im Fahrzeug muß bei der Stromsollwerterzeugung berücksichtigt werden. Eine zu schnelle Freigabe des jeweils notwendigen Stromsollwerts führt zu einem Einbrechen der Brennstoffzellenspannung und damit zu einer Störung. Eine zu langsame Freigabe des jeweils einer bestimmten Fahrpedalstellung zugeordneten Strom-Sollwerts nutzt die mögliche Ansprechzeit nicht aus.
  • Die Ansprechzeit des Brennstoffzellensystems hängt von zahlreichen Faktoren ab. Einige dieser Faktoren sind das momentane Lastniveau, die Art der Strom- bzw. Leistungsaufforderung, das heißt der zeitliche Verlauf der Anforderung wie Sprung, Rampe, Anstiegsgeschwindigkeit und der momentane Zustand des Brennstoffzellensystems. Es handelt sich hierbei um viele Einflußparameter auf die Ansprechzeit. Zum Zeitpunkt der Stroman forderung sind nicht alle bekannt. Die Ermittlung aller Parameter ist nur mit großem Aufwand möglich.
  • Um Störungen bei sich schnell ändernden Stromanforderungen zu vermeiden, kann eine fixe Übertragungscharakteristik in einem Glied eines Regelkreis eingestellt werden, z. B. kann eine Verzögerung x-ter Ordnung vorgesehen werden.
  • Der Erfindung liegt nun das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Erzeugung von fahrpedalstellungsabhängigen Stromwerten für die Einstellung der Leistung eines oder mehrerer Antriebe für die Bewegung einer mobilen Vorrichtung anzugeben, bei dem eine optimale Dynamik ohne explizite Erfassung der Einflußparameter auf das Ansprechverhalten der Brennstoffzelle erreicht wird.
  • Das Problem wir bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Brennstoffzellenausgangsspannung während der Änderung eines fahrpedalstellungsabhängigen Stromsollwerts gemessen und auf einen unteren Spannungs-Grenzwert hin überwacht wird, daß der fahrpedalstellungsabhängige Stromsollwert um den Strombezug der weiteren elektrischen Verbraucher aus der Brennstoffzelle und den Strombedarf zur Einstellung der Brennstoffzellenleistung auf die dem fahrpedalstellungsabhängigen Stromsollwert entsprechende Antriebsleistung vermindert wird und daß der restliche Teil des fahrpedalstellungsabhängigen Stromsollwerts als verfügbarer Strom für die Erzeugung eines entsprechenden Drehmoment-Sollwerts derart eingestellt wird, daß der Spannungs-Grenzwert während der von dem oder den Antrieben entsprechend dem Drehmoment-Sollwert abgegebenen Leistung nicht oder nicht um ein die Betriebsweise des oder der Antriebe und der weiteren strombeziehenden Verbraucher beeinträchtigendes Maß unterschritten wird. Mit der erfindungsgemäßen Einstellung des verfügbaren Stromwerts in Bezug auf den Spannungs-Grenzwert wird eine optimale, d. h. kürzest mögliche, Anstiegszeit dieses Stromwerts für die Drehmomenterzeugung des oder der Antriebe erreicht, ohne daß die Brennstoffzelle oder die Antriebe und die anderen elektrischen Verbraucher des Brennstoffzellensystems einen nicht erwünschten Betriebszustand einnehmen. Die Dynamik des Brennstoffzellensystems, d. h. der Brennstoffzelle und der von dieser gespeisten Verbraucher, hängt bei einer Änderung der Fahrpedalstellung vom Strombedarf der Brennstoffzelle und ihrer Hilfsaggregate und von dem jeweils vorhandenen Betriebszustand der anderen elektrischen Verbraucher des Brennstoffzellensystems ab. Durch die Erfindung wird eine optimale Dynamik erreicht, ohne daß die in jeweiligen Betriebszustand vorhandenen Anforderungen und/oder Abhängigkeiten der elektrischen Verbraucher alle expliziert erfaßt werden bzw. modelliert werden müssen. Die Anforderungen bzw. Abhängigkeiten werden durch die Erfindung automatisch berücksichtigt, so daß der Einstellungs- und Parametrieraufwand für das Brennstoffzellensystem gering ist.
  • Vorzugsweise ist der untere Spannungs-Grenzwert die Nenn- bzw. Betriebsspannung der von Brennstoffzelle gespeisten elektrischen Verbraucher. Die elektrischen Verbraucher in der mobilen Vorrichtung erhalten daher auch beim Übergang des Brennstoffzellensystems und der Antriebe in einem anderen Betriebszustand die Nenn- bzw. Betriebsspannung. Der verfügbare Strom hat während er Änderung des fahrpedalabhängigen Strom-Sollwerts einen so großen Wert, daß die Verbraucher des Brennstoffzellensystems einschließlich des Antriebs oder der Antriebe ihre für den einwandfreien Betrieb erforderlichen Ströme beziehen. Der bzw. die Antriebe gehen dadurch in möglichst kurzer Zeit auf den neuen, von der geänderten Fahrpedalstellung abhängigen Betriebszustand über. Es sei hier darauf hingewiesen, daß bei den mobilen Vorrichtungen andere Mittel zum Einstellen der Leistung eines Antriebs wie handbetätigte Organe dem von einem Fuß betätigten Fahrpedal äquivalent sind.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Brennstoffzellenausgangsspannung durch Einstellung des verfügbaren Stroms wenigstens während der Änderung eines fahrpedalabhängigen Strom-Sollwerts durch Regelung auf einen für den Betrieb des oder der Antriebe und des Brennstoffzellensystems unkritischen Wert gehalten. Mit diesem Verfahren wir erreicht, daß die Brennstoffzellenausgangsspannung nicht oder nicht in einem für den Betrieb des Brennstoffzellensystems unerwünschten Umfang unter einen kritischen Wert absinkt. Der verfügbare Antriebs-Stromwert wird optimal geführt, so daß der Antrieb bzw. die Antriebe in möglichst kurzer Zeit auf den neuen Betriebszustand, z. B. eine neue Drehzahl bzw. Leistung übergehen.
  • Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform wird der verfügbare Stromwert während der Änderung des fahrpedalstellungsabhängigen Strom-Sollwerts derart eingestellt, daß die erste oder zweite Ableitung der Brennstoffzellenausgangsspannung nach dem Stromwert gleich bleibt. Mit diesem Verfahren läßt sich ein gewünschtes Antriebsverhalten bei Änderungen der Fahrpedalstellung erreichen. So ist es durch die Regelung der zweiten Ableitung der Brennstoffzellenausgangsspannung nach dem verfügbaren Stromwert möglich, eine ruckfreie Leistungs- oder Drehzahleinstellung beim Übergang von Drehzahlen oder Leistungen auf neue Werte zu erreichen. Günstig ist es hierbei, eine Kaskadenregelung vorzusehen, wobei die Regelung der Brennstoffzellenausgangsspannung in einem äußeren Regelkreis erfolgt.
  • Bei einer Anordnung der eingangs beschriebenen Art wird das Problem erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Regelglied von der aus der Differenz von einem vorgegebenen unteren Spannungs-Grenzwert und dem gemessenen Wert der Brennstoffzellenausgangsspannung gebildeten Regelabweichung beaufschlagt ist, daß vom Regler ein der Regelabweichung proportionaler Stromwert mit Strombegrenzungscharakteristik einem verfügbaren Stromwert, der aus dem Überschuß zwischen dem einer vorgegebenen Leistung bzw. Drehzahl zugeordneten fahrpedalabhängigen Stromsollwert und dem für diese Leistung von den Hilfsaggregaten der Brennstoffzelle benötigten Strömen sowie den von den übrigen Verbrauchern bezogenen Strömen gebildet ist, zur Erzeugung eines für die Umwandlung in einem Dreh moment-Sollwert verfügbaren korrigierten Stromwert vorzeichenrichtig überlagert wird. Mit dem erfindungsgemäßen Regler läßt sich eine optimale Dynamik des Brennstoffzellensystems erreichen, d. h. die Ansprechzeit des Antriebs oder Antriebe ist nach den Änderungen der Betriebspunkt möglichst kurz. Der untere Spannungs-Grenzwert ist insbesondere die Nenn- oder Betriebsspannung der elektrischen Verbraucher und des Antriebs. Unter Antrieb ist hierbei die Einheit aus einem Stromrichter und einem Motor zu verstehen.
  • Der Regler hat Proportional-Verhalten. Von dem für die Momentenbildung des Antriebs verfügbaren Stromwert wird daher ein der negativen Regelabweichung proportionaler Stromwert subtrahiert. Es ist für manche Anwendungsfälle günstig, wenn der Verlauf dieses Stromwerts eine bestimmte Charakteristik hat. Beispielsweise können stetige Leistungs- oder Drehzahländerungen gewünscht werden. In einem solchen Fall kann eine Regel- bzw. Hilfsregelgröße die 1. Ableitung der Brennstoffzellenausgangsspannung nach dem Strom sein. Ruckfreies Verhalten kann durch die Verwendung der 2. Ableitung der Brennstoffzellenausgangsspannung nach dem verfügbaren Strom als Regel- bzw. Hilfsgröße erreicht werden.
  • Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschreiben, aus dem sich weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben.
  • Es zeigen:
  • 1 ein Blockschaltbild einer mobilen Vorrichtung mit einem elektrischen Antrieb und einem Brennstoffzellensystem mit Hilfsaggregaten für den Betrieb einer Brennstoffzelle und mit weiteren von der Brennstoffzelle versorgten Verbrauchern,
  • 2 eine Einzelheit der in 1 dargestellten Vorrichtung im Blockschaltbild.
  • Eine mobile Vorrichtung 1, vorzugsweise ein Kraftfahrzeug, enthält als Energiequelle eine Brennstoffzelle 2, die in 1 als BZ-Stack bezeichnet ist, da sie z. B. aus einzelnen PEM-Modulen besteht, die in Serie geschaltet sind. In der Vorrichtung 1 ist wenigstens ein Antrieb 3 für die Bewegung der Vorrichtung 1 vorhanden, der aus einem elektrischen Motor mit einem vorgeschalteten Stromrichter besteht und z. B. Räder der Vorrichtung antreibt. Je nach Art des Elektromotors ist der Stromrichter als Umrichter oder Wechselrichter ausgebildet, um z. B. einen Gleich- oder Wechselstrommotor zu speisen. Der Stromrichter ist mit seinen Eingängen für die Stromversorgung mit einem elektrischen Netz verbunden, das in 1 vereinfacht dargestellt und mit 4 bezeichnet ist. Das Netz 4 ist über einen nicht dargestellten Leistungs- bzw. Lasttrennschalter mit den elektrischen Ausgängen 5 der Brennstoffzellen verbunden. Die Brennstoffzelle 2 ist Bestandteil eins in 1 mit 6 bezeichneten Brennstoffzellensystems in der mobilen Vorrichtung 1. Zum Brennstoffzellensystem 6 gehört ein Kompressor 7 für die Einspeisung von Luft in die Brennstoffzelle 2. Der Kompressor ist mit einem Antrieb 8 verbunden, der einen nicht dargestellten elektrischen Motor mit vorgeschalteten Stromrichter aufweist, dessen Eingänge für die Stromversorgung ebenso wie der Antrieb 3 über den Leistungs- oder Lastrennschalter mit den Ausgängen 5 verbunden ist.
  • Zum Brennstoffzellensystem 6 gehört eine Wasserstoffversorgungseinrichtung 9, bei der es sich ein einfachsten Fall um einen Tank handelt, der mit Wasserstoff gefüllt und über eine Leitung mit einem Steuerventil an einen Eingang der Brennstoffzelle 2 angeschlossen ist. Es kann sich bei der Wasserstoffversorgungseinrichtung 9 aber auch um eine Spaltanlage handeln, die aus einem Kohlenwasserstoff Wasserstoffgas abtrennt.
  • Dem Brennstoffzellensystem 6 werden zur Erleichterung des Verständnisses der vorliegenden Erfindung auch weitere Ver braucher hinzugerechnet, die im Netz 4 angeordnet sind und von der Brennstoffzelle 2 mit Strom versorgt werden. Bei diesen Verbrauchern handelt es sich z. B. um den elektrischen Antrieb einer Kühlmittelpumpe, einen Heizstromkreis oder die elektrischen Teile einer Klimaanlage in der Vorrichtung 1. Die Gesamtheit der elektrischen Verbraucher, die neben dem Antrieb 3 von der Bennstoffzelle 2 gespeist werden, ist in 1 mit 10 bezeichnet.
  • Zum Brennstoffzellensystem 6 gehört eine Steuerung 11, von der Ausgänge mit nicht näher bezeichneten Steuereingängen des Kompressorantriebs 8 und weitere Ausgänge mit nicht näher bezeichneten Steuereingängen der Wasserstofferzeugungsanlage 9 verbunden sind.
  • Eingänge der Steuerung 11 sind an einen Stromsensor für den in die Verbrauch 10 eingespeisten Strom und an einer Steuerung 13 angeschlossen, deren Eingang an einen Winkelstellungsgeber eines Fahrpedals 14 angeschlossen ist. Den verschiedenen Winkelstellungen des Fahrpedals sind verschiedene Drehmomente des Antriebsmotors der Vorrichtung 1 zugeordnet. Die Steuerung 13 bestimmt aus dem der jeweiligen Fahrpedalstellung zugeordneten Drehmoment und der Motordrehzahl an Hand gespeicherter Kennfelder oder durch Berechnung einen Sollstrom ISoll, aus dem nach vorgegebenen Werten in Kennfeldern jeweils Steuerströme für die Luft- und Brenngasversorgung der Brennstoffzelle 2 bestimmt werden, die den Antrieb 8 und die Wasserstofferzeugungseinrichtung 9 so beeinflussen, daß die Brennstoffzelle die Leistung erzeugt, die vom Antrieb 3 für die Abgabe desjenigen Drehmoments benötigt wird, das der jeweiligen Fahrpedalstellung zugeordnet ist. Die Steuerung 11 bestimmt aus dem Strom ISoll und den für die Steuerung der Brennstoffzelle 2 benötigten Strömen sowie dem an die Verbraucher 10 von der Brennstoffzelle 2 gelieferten Strom einen für den Antrieb 8 verfügbaren Stromwert Iverfügbar und speist diesen Wert in die Steuerung 15 ein.
  • Die Steuerung berechnet aus dem Stromwert Iverfügbar, der auf untern näher beschriebene Art korrigiert wird, und dem Winkelstellungswert des Fahrpedals 14 einen Drehmoment-Sollwert MSoll, der eine Steuerung 16 beaufschlagt, die aus dem Drehmoment-Sollwert Msoll und der gemessenen Drehzahl einen Motorstrom-Sollwert Imot,Soll berechnet, der dem Antrieb 3 zur Erzeugung der der jeweiligen Fahrpedalstellung zugeordneten Leistung zugeführt wird. Die Steuerungen 11, 13, 15 und 16 können Bestandteile eine Steuergeräts sein. Die Erzeugung eines Motorstrom-Sollwerts aus einem vorgegebenen Drehmoment-Sollwert ist an sich bekannt.
  • Die Brennstoffzellenausgangsspannung folgt zeitlich verzögert der Vorgabe eines neuen Stromsollwerts ISoll aufgrund von zeitlichen Verzögerungen in den Bauelementen zwischen der Steuerung 13 und der Brennstoffzelle 2 und auch in der Brennstoffzelle 2 selbst. Damit der Antrieb 3 nicht unmittelbar nach der Erzeugung eines einem höheren Drehmoment entsprechenden Winkelpositionswerts mit einem entsprechenden Stromsollwert Imot,Soll betrieben wird, durch den von der Brennstoffzelle 2 eine bei der notwendigen Höhe der Betriebsspannung nicht abgebbare Leistung verlangt würde, muß der Stromsollwert Imot,Soll, der der jeweiligen Fahrpedalstellung nach deren Änderung entspricht, verzögert erzeugt werden. Diese Verzögerung wird wie folgt bewirkt:
    Ein Regelkreis, der in der Steuerung 15 realisiert ist, weist eine Summierstelle 17 auf, dem von einem Sollwertgeber 18 ein vorgegebener Spannungs-Grenzwert Umin für die Brennstoffzellenausgangsspannung und von einem nicht dargestellten Geber der Wert der Brennstoffzellenausgangsspannung UBZ zugeführt wird. An der Summierstelle 17, die durch Software in einem Rechner realisiert sein kann, wird der Wert der gemessenen Brennstoffzellenspannung UBZ von Spannungs-Sollwert UBZ subtrahiert. Der Spannungs-Sollwert UBZ entspricht einem unteren Grenzwert der Brennstoffzellenausgangsspannung, der für einen einwandfreien Betrieb der Brennstoffzelle und der von dieser gespeisten Verbraucher nicht oder nicht in einem großem Maß unterschritten werden darf. Die Regelabweichung Umin – UBZ beaufschlagt einen Regler 19 in der Steuerung 15, der ebenfalls durch Software realisiert sein kann. Der Regler hat Proportionalverhalten, was im Block 19 durch den Buchstaben K gekennzeichnet ist. Außerdem weist der Regler ein Begrenzungsglied 20 auf.
  • Der Regler 20 erzeugt einen der Regelabweichung proportionalen Stromwert, der einer weitern Summierstelle 21 zugeführt wird, die ebenfalls durch Software realisiert sein kann. Weiterhin wird der Summierstelle 21 der Stromwert Iverfügbar zugeführt, von dem der Ausgangstrom des Reglers 19 bzw. 20 subtrahiert wird. Es entsteht ein korrigierter Stromwert I'verfügbar. Der Ausgangsstromwert des Reglers 10 wird durch das Begrenzungsglied auf den Wert 0 und einen Strom Imax begrenzt. Aus dem korrigierten wert I'verfügbar bestimmt die Steuerung 15 den Drehmoment-Sollwert Msoll, aus dem der Stromsollwert Imot,Soll gebildet wird, der ein Maß für die Antriebsleistung ist.
  • Die oben beschriebenen Regelung verhindert, daß der Brennstoffzellenausgang während oder nach einem über die Fahrpedalstellung angeforderten höheren Drehmoment des Antriebs 3 unter den unteren Spannungs-Grenzwert Umin absinkt, indem der verfügbare Antriebs-Stromwert Iverfügbar um einen Strom proportional zur Unterschreitung von Umin reduziert wird. Der untere Grenzwert Umin wird auf den Nenn- bzw. Betriebsspannung der elektrischen Verbraucher am Netz 4 einschließlich des Fahrmotorstromrichters eingestellt bzw. in der Steuerung 15 gespeichert.
  • Bei einem durch eine entsprechende Fahrpedaländerung vom Antrieb 3 angeforderten höheren Drehmoment bzw. Leistung vollzieht sich der Übergang auf diese Leistung ohne Unterschreitung einer für den Betrieb kritischen Schwelle der Brennstoffzellenausgangsspannung mit optimaler Dynamik. In jedem Arbeitspunkt des Brennstoffzellensystems müssen nicht alle Einflußgrößen expliziert durch Messungen erfaßt oder modelliert werden, sondern werden automatisch berücksichtigt. Der Aufwand für die Einstellung und Parametrierung der Regelung ist gering.
  • Wenn ein stetiger Übergang zwischen verschiedenen Leistungen des Antriebs gewünscht wird, kann als Hilfsregelgröße die 1. Ableitung der Brennstoffzellenausgangsspannung nach dem Strom Iverfügbar in einer Kaskadenregelung eingeführt werden. Ein ruckfreier Übergang kann mit der 2. Ableitung d2U/DI2 verfügbar als Hilfsregelgröße erreicht werden.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Erzeugung von fahrpedalstellungsabhängigen Stromwerten zur Einstellung der Leistung eines Antriebs oder mehrerer Antriebe einer mobilen Vorrichtung, die eine Brennstoffzelle für die Energieversorgung des oder der Antriebe und weiterer elektrischer Verbraucher aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzellenausgangsspannung während der Änderung eines fahrpedalstellungsabhängigen Stromsollwerts gemessen und auf einen unteren Spannungs-Grenzwert hin überwacht wird, daß der fahrpedalstellungsabhängige Stromsollwert um den Strombezug der weiteren elektrischen Verbraucher aus der Brennstoffzelle und den Strombedarf zur Einstellung der Brennstoffzellenleistung auf die dem fahrpedalstellungsabhängigen Stromsollwert entsprechende Antriebsleistung vermindert wird und daß der restliche Teil des fahrpedalstellungsabhängigen Stromsollwerts als verfügbarer Strom für die Erzeugung eines entsprechenden Drehmoment-Sollwerts derart eingestellt wird, daß der Spannungs-Grenzwert während der von dem oder den Antrieben entsprechend dem Drehmoment-Sollwert abgegebenen Leistung nicht oder nicht um ein die Betriebsweise des oder der Antriebe und der weiteren strombeziehenden Verbraucher beeinträchtigendes Maß unterschritten wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Spannungs-Grenzwert die Nenn- oder Betriebsspannung der von der Brennstoffzelle gespeisten elektrischen Verbraucher ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzellenausgangsspannung durch Einstellung des verfügbaren Stroms wenigstens während der Änderung des fahrpedalstellungsabhängigen Stromsollwerts durch Regelung auf einem für den Betrieb des oder der Antriebe und des Brennstoffzellensystems unkritischen Wert gehalten wird.
  4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der verfügbare Stromwert während der Änderung des fahrpedalabhängigen Stromsollwerts derart eingestellt wird, daß die erste oder zweite Ableitung der Brennstoffzellenausgangsspannung nach dem Stromwert gleich bleibt.
  5. Anordnung zur Erzeugung von fahrpedalstellungsabhängigen Stromwerten zur Einstellung der Leistung eines oder mehrerer Antriebe für die Bewegung einer mobilen Vorrichtung, die eine Brennstoffzelle für die Energieversorgung des Antriebs oder der Antriebe und weiterer elektrischer Verbraucher aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regelglied (19) von der aus der Differenz von einem unteren Spannungs-Grenzwert (Umin) und der gemessenen Brennstoffzellenausgangsspannung (UBZ) gebildeten Regelabweichung beaufschlagt ist, daß vom Regler (19) ein der Regelabweichung proportionaler Stromwert mit Strombegrenzungscharakteristik einem verfügbaren Stromwert, der aus dem Überschuß zwischen dem einer vorgegebenen Leistung oder Drehzahl des oder der Antriebe zugeordneten fahrpedalstellungsabhängigen Stromsollwerts und den für diese Leistung von den Hilfsaggregaten der Brennstoffzelle (2) benötigten Strömen sowie den übrigen von den Verbrauchern (10) bezogenen Strömen gebildet wird, zur Erzeugung eines für die Umsetzung in einen Drehmoments-Sollwert (MSoll) verfügbaren korrigierten Stromwerts (I'verfügbar) vorzeichenrichtig überlagert wird.
  6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswerte des Reglers (19) durch ein Begrenzungsglied (20) auf null und einen maximalen Stromwert (Imax) begrenzt werden.
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