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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein System und ein Verfahren zum Optimieren einer Startzeit eines Brennstoffzellensystems und insbesondere auf ein System und ein Verfahren zum Optimieren einer Startzeit eines Brennstoffzellensystems auf einem Fahrzeug, um die parasitären Verluste eines Kompressors und den Lärm eines Kompressors zu reduzieren, wobei das Verfahren verschiedene Systemdaten, beispielsweise eine Bremspedalposition, eine Gaspedalposition, eine Schaltknüppelposition, eine Zündschlüsselposition, eine Fahrzeuggeschwindigkeit etc. in Betracht zieht.
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2. Diskussion des Standes der Technik
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Wasserstoff ist ein sehr attraktiver Brennstoff, da er sauber ist und dazu verwendet werden kann, effizient Elektrizität in einer Brennstoffzelle zu produzieren. Eine Wasserstoffbrennstoffzelle ist eine elektrochemische Vorrichtung, die eine Anode und eine Kathode beinhaltet, zwischen denen ein Elektrolyt angeordnet ist. Die Anode erhält Wasserstoffgas und die Kathode erhält Sauerstoff oder Luft. Das Wasserstoffgas wird in der Anode dissoziiert, um freie Wasserstoffprotonen und Elektronen zu erzeugen. Die Wasserstoffprotonen gelangen durch den Elektrolyten zu der Kathode. Die Wasserstoffprotonen reagieren mit dem Sauerstoff und den Elektronen in der Kathode und erzeugen dabei Wasser. Die Elektronen können von der Anode nicht durch den Elektrolyten gelangen. Dementsprechend werden sie über eine Last geleitet, um Arbeit auszuführen, bevor sie an die Kathode gelangen.
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Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFC) sind populäre Brennstoffzellen für Fahrzeuge. Eine PEMFC beinhaltet im Allgemeinen eine feste Polymerelektrolytenprotonenleitende Membran, so zum Beispiel eine Membran aus einer Perfluorsulfonsäure. Die Anode und die Kathode beinhalten typischerweise fein verteilte Katalysatorteilchen, gewöhnlicherweise Platin (Pt), verteilt auf Kohlenstoffpartikeln und vermischt mit einem Ionomer. Die Katalysatormischung ist an entgegengesetzten Seiten der Membran aufgebracht. Die Kombination der Anodenkatalysatormischung, der Kathodenkatalysatormischung und der Membran definieren eine Membranelektroden-Anordnung (MEA). MEAs sind in der Herstellung relativ teuer und erfordern bestimmte Bedingungen für einen effektiven Betrieb.
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Typischerweise werden mehrere Brennstoffzellen zu einem Brennstoffzellenstapel kombiniert, um die gewünschte Leistung zu generieren. Beispielsweise kann ein typischer Brennstoffzellenstapel für ein Fahrzeug zweihundert oder mehr gestapelte Brennstoffzellen aufweisen. Der Brennstoffzellenstapel erhält ein Kathodeneingangsgas, wobei typischerweise ein Luftfluss mittels eines Kompressors durch den Stapel geleitet wird. Von dem Stapel wird nicht der gesamte Sauerstoff aufgebraucht und einiges an Luft wird als Kathodenabgas ausgelassen, wobei das Kathodenabgas Wasser als ein Stapelabfallprodukt beinhalten kann. Der Brennstoffzellenstapel erhält auch ein Anodenwasserstoffeingangsgas, das in die Anodenseite des Stapels fließt.
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Ein Brennstoffzellenstapel weist typischerweise eine Reihe von Bipolarplatten auf, die in dem Stapel zwischen die mehreren MEAs angeordnet sind, wobei die Bipolarplatten und die MEAs zwischen zwei Endplatten angeordnet sind. Die Bipolarplatten beinhalten eine Anodenseite und eine Kathodenseite zu benachbarten Brennstoffzellen in dem Stapel. Anodengasflusskanäle sind auf der Anodenseite der Bipolarplatten vorgesehen, die es erlauben, dass das Anodenreaktionsgas zu der jeweiligen MEA fließt. Auf der Kathodenseite der Bipolarplatten sind Kathodengasflusskanäle vorgesehen, die es erlauben, dass das Kathodenreaktionsgas zu der jeweiligen MEA fließt. Eine Endplatte beinhaltet Anodengasflusskanäle und die andere Endplatte beinhaltet Kathodengasflusskanäle. Die Bipolarplatten und Endplatten bestehen aus einem leitfähigen Material, wie zum Beispiel rostfreiem Stahl oder einem leitfähigen Verbundmaterial. Die Endplatten leiten die Elektrizität, die von den Brennstoffzellen generiert wurde, aus dem Stapel heraus. Die Bipolarplatten beinhalten des Weiteren Flusskanäle, durch welche ein Kühlmittel fließt.
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Während des normalen Betriebs eines Brennstoffzellensystems reduzieren verschiedene parasitäre Verluste die Systemeffizienz. Diese Verluste umfassen die Diffusion von Wasserstoff von dem Anodenbereich zu dem Kathodenbereich, elektrische Kurzschlüsse und zusätzlicher Leistungsverbrauch von beispielsweise Pumpen, einem Kompressor etc. Beispielsweise werden immer noch Kathodenluft und Wasserstoffgas an den Brennstoffzellenstapel geliefert, wenn der Brennstoffzellenstapel sich in einem Leerlaufbetrieb, beispielsweise wenn das Brennstoffzellenfahrzeug an einer roten Ampel gestoppt wird, befindet, und der Stapel erzeugt eine Ausgangsleistung. Das Betreiben eines Brennstoffzellensystems, wenn sich dieses im Leerlaufbetrieb befindet, ist generell ineffizient, da die eingangs erwähnten Verluste existieren, obwohl wenig bis gar keine Energie für die Fahrzeugtraktionsleistung erforderlich ist.
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Wenn keine elektrische Leistung von dem Brennstoffzellensystem gegefordert wird, können die parasitären Verluste durch Reduzieren des Flusses an Reaktanten zu dem Brennstoffzellensystem reduziert werden. Insbesondere kann es wünschenswert sein, unter bestimmten Brennstoffzellensystembetriebsbedingungen das System in einen Stand-by-Betrieb zu überführen, bei dem das System wenig oder gar keine Leistung verbraucht, der Betrag an Brennstoff, der verwendet wird, minimal ist und das System schnell von dem Stand-by-Betrieb wieder -starten kann, um eine erhöhte Leistungsanfrage zu befriedigen, um so. die Systemeffizienz zu erhöhen und die Systemdegradation zu reduzieren.
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Wenn ein Brennstoffzellenfahrzeug aus einem ausgeschalteten Betriebszustand oder einem Stand-by-Betrieb gestartet wird, füllt die Systemsteuerung typischerweise die Anodenseite des Brennstoffzellenstapels mit Wasserstoff und fährt gleichzeitig den Kathodenkompressor auf eine Solldrehzahl hoch, um Luft an die Kathodenseite des Stapels zu liefern. Nachdem die Reaktantenflüsse wieder aufgefüllt worden sind, kann ein normaler Systembetrieb erfolgen und das Brennstoffzellensystem kann Leistungsverbraucher des Fahrzeugs versorgen. Die Zeitverzögerung, bis zu der der Stapel die angeforderte Leistung liefern kann, hängt von der Transportverzögerung von der Versorgungsluft an die Kathodenseite des Stapels ab. Demzufolge hängt die Zeit, von der das Brennstoffzellenfahrzeug gefahren werden kann, wenn es gestartet wird, davon ab, wie schnell der Kompressor reagiert. Das Vorsehen einer schnellen Hochfahrrate der Kompressordrehzahl und/oder hoher Kompressorsolldrehzahl, um eine kürzere Systemstartzeit zu erlangen, erfordert mehr parasitäre Kompressorleistung und mehr Kompressorlärm und Luftflussgeräusche.
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Wie oben erwähnt, muss Luft mit einer hohen Flussrate von dem Kompressor an den Kathodenbereich geliefert werden, um schnell das Brennstoffzellensystem zu starten, beispielsweise wenn dieses den Stand-by-Betrieb an einer roten Ampel verlässt. Die für ein Hochstarten erforderliche elektrische Leistung des Kompressors ist umgekehrt proportional zur Wiederstartzeit. Für schnelle Starts wird eine signifikante Leistung benötigt und der Brennstoffverbrauch des Fahrzeugs wird durch die Ineffizienz des Kompressors bei hoher Leistung beeinträchtigt. Für einen hocheffizienten Betrieb sind langsame Starts erforderlich, welche in einigen Fahrsituationen die Kundenzufriedenheit beeinträchtigen können. Die gegenwärtige Betriebsstrategie erfordert einen Kompromiss zwischen Startzeit und Fahrzeugeffizienz, wobei die Sollkompressordrehzahl, die Drehzahlhochfahrrate und die Startzeit durch eine Kalibrierung eingestellt werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Im Einklang mit den Lehren der vorliegenden Erfindung werden ein System und ein Verfahren zum Steuern einer Brennstoffzellensystemstartzeit basierend auf verschiedenen Fahrzeugparametern offenbart. Das Verfahren beinhaltet das Bereitstellen einer Vielzahl von Eingangsgrößen, die die Betriebsbedingungen des Brennstoffzellensystems identifizieren, und das Bestimmen einer maximalen gewährbaren Startzeit des Brennstoffzellensystems unter Verwendung einer Hybridisierungssteuerstrategie und der Vielzahl von Eingangsgrößen. Das Verfahren bestimmt dann eine maximale Kompressordrehzahl und Hochfahrrate, um die optimale Startzeit des Brennstoffzellensystems unter Minimierung des Energieverbrauchs und des Lärms bereitzustellen.
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Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Figuren deutlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1 ist ein einfaches Blockdiagramm eines Brennstoffzellensystems; und
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2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Auswählen einer Kompressordrehzahl und einer Hochfahrrate zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Die folgende Diskussion der Ausführungsformen der Erfindung, die auf ein System und ein Verfahren zum Optimieren einer Brennstoffzellensystemstartzeit basierend auf verschiedenen Systemeingangsparametern gerichtet ist, ist rein beispielhafter Natur und in keiner Weise dazu gedacht, die Erfindung oder ihre Anwendungen oder Verwendungen einzuschränken. Beispielsweise findet die vorliegende Erfindung eine besondere Anwendung bei einem Brennstoffzellensystem auf einem Fahrzeug. Fachleute können jedoch leicht erkennen, dass das System und das Verfahren der Erfindung eine Anwendung bei anderen Brennstoffzellensystemen haben kann.
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1 ist ein einfaches Blockdiagramm eines Brennstoffzellensystems 10 mit einem Brennstoffzellenstapel 12 auf beispielsweise einem Fahrzeug 52. Ein Kompressor 14 liefert einen Luftfluss, der von einem Luftflussmesser 36 empfangen wird, welcher den Luftfluss zu der Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels 12 auf einer Kathodeneingangsleitung 16 durch eine Wasserdampftransfereinheit (WVT) 34, welche die Kathodeneinlassluft befeuchtet, misst. Ein Kathodenabgas wird von dem Stapel 12 auf einer Kathodenabgasleitung 18 ausgelassen, welche das Kathodenabgas zu der WVT-Einheit 34 führt, um die Feuchtigkeit bereitzustellen, um die Kathodeneinlassluft zu befeuchten. Ein RH-Sensor 38 ist in der Kathodeneinlassleitung 16 angeordnet, um eine RH-Messung des Kathodeneinlassluftflusses vorzunehmen, nachdem diese von der WVT-Einheit 34 befeuchtet worden ist. Ein Temperatursensor 42 ist als allgemeine Darstellung für eine oder mehrere Temperatursensoren, die in dem System 10 verwendet werden können, vorgesehen, welche dazu betrieben werden können, um die Temperatur des Brennstoffzellenstapels 12 und/oder verschiedener Fluidflussbereiche in dem System 10 zu erhalten.
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Das Brennstoffzellensystem
10 beinhaltet ferner eine Quelle
20 für Wasserstoffgas oder ein Gas, typischerweise einen Hochdrucktank, der ein Wasserstoffgas an einen Injektor
22 liefert, welcher einen kontrollierten Betrag an Wasserstoffgas an die Anodenseite des Brennstoffzellenstapels
12 auf einer Anodeneingangsleitung
24 injiziert. Obwohl nicht speziell gezeigt, ist es Fachleuten klar, dass verschiedene Druckregler, Steuerventile, Abschaltventile etc. vorgesehen sein können, um das Hochdruckwasserstoffgas von der Quelle
20 mit einem für den Injektor
22 geeigneten Druck bereitzustellen. Der Injektor
20 an sich kann jeder für diese hier diskutierten Zwecke geeignete Injektor sein. Beispielsweise ist dieser ein Injektor/Ejektor wie in dem
US-Patent 7,320,840 mit dem Titel „Kombination eines Injektor/Ejektor für Brennstoffzellensysteme”, veröffentlicht am 22. Januar 2008, und eingetragen auf den Anmelder dieser Patentanmeldung und hiermit durch Bezugnahme inkorporiert.
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Ein Anodenausflussgas wird von der Anodenseite des Brennstoffzellenstapels 12 auf einer Anodenauslassleitung 26 ausgelassen, welches an ein Entlüftungsventil 28 geliefert wird. Ein Stickstoff-cross-over von der Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels 12 verdünnt das Wasserstoffgas in der Anodenseite des Stapels 12, was die Leistungsfähigkeit des Brennstoffzellenstapels beeinträchtigt, was aus dem Stand der Technik bekannt ist. Demzufolge ist es notwendig, das Anodenausflussgas von dem Anodensubsystem periodisch zu entlüften, um den Betrag an Stickstoff dort zu reduzieren. Wenn das System 10 in einem normalen Nichtentlüftungsbetrieb arbeitet, ist das Entlüftungsventil 28 in einer Stellung, bei der Anodenausflussgas an eine Rezirkulationsleitung 30 geliefert wird, die das Anodengas zu dem Injektor 22 rezirkuliert, um diesen als einen Ejektor zu betreiben und rezirkuliertes Wasserstoffgas zurück zu dem Anodeneinlass des Stapels 12 zu führen. Wenn eine Entlüftung vorgenommen wird, um den Stickstoff in der Anodenseite des Stapels 12 zu reduzieren, wird das Entlüftungsventil 28 in eine Stellung gebracht, um das Anodenausflussgas zu einer Bypass-Leitung 32 zu führen, die das Anodenausflussgas mit dem Kathodenabgas auf der Leitung 18 mischt, wobei das Wasserstoffgas verdünnt wird, um umweltverträglich zu sein. Obwohl das System 10 ein Anodenrezirkulationssystem ist, findet die vorliegende Erfindung bei anderen Arten von Brennstoffzellensystemen eine Anwendung zu denen auch Anodenflussumkehrsysteme gehören, was von Fachleuten gut verstanden wird.
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Das Brennstoffzellensystem 10 beinhaltet ferner eine HFR-Schaltung 40, die die Stapelmembranfeuchtigkeit der Membranen in dem Stapel 12 in einer Art bestimmt, die aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die HFR-Schaltung 40 bestimmt den Hochfrequenzwiderstand des Brennstoffzellenstapels 12, welcher dann dazu verwendet wird, um den Wassergehalt der Zellenmembranen innerhalb des Brennstoffzellenstapels 12 zu bestimmen. Die HFR-Schaltung 40 arbeitet durch Bestimmen des Ohmschen Widerstandes oder des Protonenwiderstands der Membranen des Brennstoffzellenstapels 12. Der Protonenwiderstand der Membranen ist eine Funktion der Membranfeuchtigkeit des Brennstoffzellenstapels 12.
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Das Brennstoffzellensystem 10 beinhaltet eine Kühlmittelflusspumpe 48, die ein Kühlmittel durch Flusskanäle innerhalb des Stapels 12 pumpt, und eine Kühlmittelschleife 50 außerhalb des Stapels 12. Ein Radiator 46 senkt die Temperatur des durch die Schleife 50 fließenden Kühlmittels in einer Art, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Das Brennstoffzellensystem 10 beinhaltet ferner ein Steuergerät 44, das den Betrieb des Systems 10 steuert.
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Die vorliegende Erfindung schlägt eine Strategie zum Bestimmen der maximal gewährbaren Startzeit und Brennstoffzellensystemleistungsanfrage vor, wenn das Brennstoffzellensystem 10 von beispielsweise einem ausgeschalteten Zustand oder einem Stand-by-Betrieb startet. Die Strategie betrachtet mehrere Fahrzeugbetriebsparameter, beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeitsdrehmomentanfrage, die vergangenen Drehmomentanfragen, die Systemtemperatur etc., um eine optimale Hochstartzeit zu bestimmen, die die Systemeffizienz, die Leistungsanfrage und die Kompressorleistung in Betracht zieht. Die Sollhochstartzeit kann verwendet werden, um eine Sollkathodenluftflussrate von dem Kompressor 14 während des Systemstarts zu berechnen. Wenn langsame Systemstarts die Fahrbarkeit des Fahrzeugs 52 nicht beeinträchtigen, können niedrigere Kathodenflussraten und Kompressorhochfahrraten während des Starts verwendet werden, um die Effizienz zu verbessern und die Geräusche zu reduzieren. Wenn schnelle Starts erforderlich sind, dann werden höhere Kathodenflussraten zu Ungunsten der Effizienz verwendet. Die Berechnungen, um die Sollstartzeit zu bestimmen, können Ausdrücke mit Multivariablen, eine logische Baumstruktur, mehrdimensionalen Kalibriertabellen etc. verwenden.
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2 ist ein Flussdiagramm für ein Steuerverfahren 60, das eine Optimierung oder Hybridisierungsstrategie der oben erwähnten Art veranschaulicht, welches Teil des Steuergeräts 44 sein kann. Der Kasten 62 stellt einen Steueralgorithmus für eine Hybridisierungsstrategie dar und empfängt verschiedene Eingangsgrößen, beispielsweise von einem Bremspedalpositionsschalter 64, einem Gaspedalpositionssensor 66, einem Schaltknüppelpositionssensor 68, einem Zündschlüsselpositionssensor 70, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 72 und einer Batterieladezustandsberechnung 74. Diese nicht abschließend aufgeführten Eingangsgrößen liefern eine Zahl von Bedingungen, die direkt beeinflussen, wie schnell das System 10 gestartet werden muss, beispielsweise, ob die Bremse des Fahrzeugs 52 eingelegt ist, ob das Gaspedal runtergedrückt ist, ob das Fahrzeug 52 fährt oder parkt oder ob der Start von einer Zündschlüsselbetätigung ausgelöst wird, oder das System bereits im eingeschalteten Zustand ist, ob das Fahrzeug 52 gegenwärtig sich bewegt, und ob Batterieleistung vorhanden ist, um die hohen Leistungsanfragen zu befriedigen. Der Strategiesteueralgorithmus 62 zieht Fahrzeugstartereignisse, die vom Fahrer gewünscht werden, in Betracht, beispielsweise die Drehung des Zündschlüssels, einen Fernstart, einen Näherungsschlüssel etc. und Startereignisse, die nicht vom Fahrer kommen, beispielsweise einen Stand-by-Betrieb, einen Wiederstart, einen Selbststart, etc.
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Alle diese Eingangsgrößen und Parameter werden dem Hybridisierungsstrategiesteueralgorithmus 62 zugeführt, der bestimmt, ob eine langsame Systemstartzeit verwendet werden kann oder ob eine schnelle Systemstartzeit erforderlich ist. Jeder dieser Eingangsparameter kann von dem Hybridisierungsstrategiesteueralgorithmus 62 für verschiedene Fahrzeugsteuerstrategien für verschiedene Fahrzeugbetriebsbedingungen, beispielsweise einem Start von einem ausgeschalteten Zustand, einem Stand-by-Betrieb, einem Hochfahren von Systemsteuerungen, beispielsweise einem Selbststart oder Froststart, einem Fernstart von einem Key-Fob etc., und kann dementsprechend für diese Strategie gewichtet werden. Ein Fachmann kann verschiedene Testbetriebe erkennen, die dazu verwendet werden könnten, um die Startzeit für das jeweilige Brennstoffzellensystem zu optimieren.
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Beispielsweise wird der Algorithmus 62 erkennen, dass das Brennstoffzellensystem so schnell wie möglich Leistung benötigt, um die Anfrage für eine Fahrzeugbeschleunigung zu befriedigen, wobei parasitäre Verluste und Kompressorlärm nicht von Interesse sind, wenn der Strategiesteueralgorithmus 62 bestimmt, dass die Gaspedalposition 100% Drehmoment anfordert. Wenn der Hybridisierungsstrategiesteueralgorithmus 62 bestimmt, dass sich der Fahrzeugschalthebel in der Parkstellung befindet, dann kann im Gegensatz dazu eine langsamere Hochstartzeit für das Brennstoffzellensystem akzeptabel sein, welche die parasitären Verluste reduzieren würde und einen ruhigeren Hochstart liefern würde.
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Der Hybridisierungsstrategiesteueralgorithmus 62 nimmt alle verfügbaren Daten in Betracht und führt ausgehend davon eine vorbestimmte Funktion aus, beispielsweise Ausdrücke mit Multivariablen, eine Polynomfunktion, einen Logikbaum, mehrdimensionale Kalibriertabellen, Funktionstabellenlogik etc., um die maximale gewährbare Startzeit für das System 10 zu bestimmen, welche auf die Leitung 78 geführt wird und liefert die gewünschte Systemleistung unmittelbar nach dem Hochstart, welche auf die Leitung 80 geführt wird. Die maximal gewährbare Startzeit und die nachgefragte Stapelleistung werden an einen Energieverbrauchs- und Lärmoptimierungsalgorithmus geliefert, der in dem Kasten 82 dargestellt ist, der eine maximale Kompressordrehzahl und einen maximalen Fluss berechnet, welcher auf der Leitung 84 bereitgestellt wird, basierend auf der maximalen Startzeit durch Kenntnis der Leistungsfähigkeit des Kompressors 14, des Volumens der Kathode, der Umgebungslufttemperatur etc.
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Der Energieverbrauchs- und Lärmoptimierungsalgorithmus 82 kann darüber hinaus die Hochfahrrate für die Kompressordrehzahl beim Hochstart berechnen, d. h. wie schnell der Kompressor 14 seine Drehzahl steigern wird, was auch auf der maximal gewährbaren Kompressorstartzeit und der Leistungsanfrage, welche auf die Leitung 86 geliefert wird, basiert. Beispielsweise kann die Kompressorhochfahrrate selektiv so gesteuert werden, dass keine plötzlichen Wechsel in der Kompressordrehzahl auftreten, die als ein Resultat des Kompressors 14 geschehen können, wenn dieser in einen Flusslieferungszustand für den Hochstart gelangt, aber wenn sofort weniger Luft benötigt wird, wenn das System 10 in den Betriebszustand nach dem Hochstartbetrieb eintritt. Das Leistungsanfragesignal hat einen speziellen Einfluss darauf, wie hoch die Kompressorhochfahrrate sein sollte, wenn die Leistungsanfrage niedrig ist. Es ist beabsichtigt, schnelle Kompressordrehzahlwechsel, welche ein signifikant hörbares Ereignis darstellen, zu begrenzen.
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Der Hybridisierungsstrategiesteueralgorithmus 62 kann die Startzeiten für die Bedingungen, bei denen eine schnelle Reaktion des Antriebsstrangs erforderlich ist, reduzieren. Wenn das Fahrzeug 52 sich in einem Stand-by-Betrieb befindet, kann sich oder kann sich nicht der Kompressor vor dem Empfang einer Wiederstartanfrage im Betrieb befinden. Beispiele für diese Startzeiten umfassen 1,4 Sekunden für einen Start aus einem Stand-by-Betrieb, wenn der Kompressor 14 ausgeschaltet ist, und 0,9 Sekunden, wenn der Kompressor 14 sich im Betrieb befindet. Wenn das Fahrzeug 52 aus einem ausgeschalteten Zustand gestartet wird, sind ungefähr 6 Sekunden für einen schlüsselbetätigten Start im Allgemeinen von diesem Zustand erforderlich. In Abhängigkeit von der benötigten Startzeit basierend auf den oben diskutierten Eingangsgrößen können diese Minimalzeiten dementsprechend erhöht werden, so dass die Erfordernisse für ein Fahren erfüllt werden, die Effizienz und der Kompressorlärm aber soweit wie möglich berücksichtigt werden.
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Ausgehend von der obigen Diskussion können eine Vielzahl von Implementierungen erkannt werden. Beispielsweise ein langsamer, ruhiger, effizienter Übergang von Stand-by zu Betrieb, wenn ein schneller Start nicht erforderlich ist, beispielsweise nichtfahrerinitiierte Wiederstarts vom Stand-by-Betrieb, wenn das Brennstoffzellensystem wieder gestartet wird, um seine Betriebstemperatur aufrechtzuhalten, wenn die Hochvoltbatterie aufgeladen werden muss, ein automatischer Start für ein Aufwärmen vom Frost, etc. Analog dazu ist ein langsamer, ruhiger, effizienter Hochstart auch dann möglich, wenn dieser von dem Fahrer initiiert wird, wenn eine schnelle Startzeit nicht erforderlich ist, beispielsweise einem von einem Fernstart initiierten Hochstart, einem Start aus einem ausgeschalteten Zustand, wenn das System warm ist, etc. In diesen Fällen sind die Geräuschpegel außerhalb des Fahrzeugs wichtig. Wenn die oben diskutierte Steuerstrategie verwendet wird, können Vorteile im Brennstoffverbrauch gemessen werden, wenn niedrigere Kathodenflussraten während eines Hochstarts von einem ausgeschalteten Zustand und einem Stand-by-Betrieb verwendet werden.
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Wie erwähnt, liefert die vorliegende Erfindung einen Kompromiss zwischen Fahrbarkeit und Effizienz, wobei die Systemeffizienzsteigerung nicht zu weiteren Kosten führt. Es gibt mehrere Vorteile bei der Geräuschentwicklung, wenn die Erfindung implementiert wird. Beispielsweise werden Hochstartereignisse ausgeführt, wenn das Fahrzeug 52 sich im Stillstand befindet, welche keine Begleitgeräusche beinhalten, beispielsweise die Geräusche von Reifen und Fahrtwind, so dass die vom Antriebsstrang erzeugten Geräusche wahrnehmbarer sind. Für Startvorgänge aus dem Stillstand, verbessert die Reduktion der zum Hochstart gehörigen Geräusche die Kundenzufriedenheit. Darüber hinaus liefert die Erfindung einen Mechanismus, um einen guten Ausgleich zwischen Wiederstartgeräuschpegel gegenüber den Fahrererwartungshaltungen zu implementieren. Ereignisse, die nicht vom Fahrer ausgelöst werden, sollten so leise wie möglich sein, d. h. der Fahrer hat nicht den Zündschlüssel für den Start betätigt, parkt aus, tritt auf das Gaspedal, etc.
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Wie von Fachleuten gut verstanden wird, können verschiedene oder einige Schritte und Verfahren, die hier erörtert wurden, um die Erfindung zu beschreiben, von einem Computer, einem Prozessor oder einer anderen elektronischen Recheneinheit ausgeführt werden, die mit Hilfe elektrischer Phänomene Daten manipuliert und/oder transformiert. Diese Computer und elektrischen Geräte können verschiedene flüchtige und/oder nicht flüchtige Speicher inklusive einem festen computerlesbaren Medium mit einem darauf befindlichen ausführbaren Programm beinhalten, das verschiedene Codes oder ausführbare Instruktionen beinhaltet, die von dem Computer oder Prozessor ausgeführt werden, wobei der Speicher und/oder das computerlesbare Medium alle Formen und Arten von einem Speicher und anderen computerlesbaren Medien beinhalten kann.
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Die vorhergehende Diskussion zeigt und beschreibt rein exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Ein Fachmann kann leicht aus der Diskussion an den beigefügten Figuren und Patentansprüchen erkennen, dass zahlreiche Änderungen, Modifikationen und Variationen gemacht werden können, ohne dabei den Geist und den Bereich der Erfindung zu verlassen, wie er mit den folgenden Patentansprüchen definiert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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