DE102016006024A1 - A method of informing and instructing a user / user in the use and / or application of electrochemical energy delivery systems - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das den Bediener eines elektrochemisch arbeitenden Systems während der Bedienung und Nutzung unterstützt optimale Betriebsbedingungen des elektrochemisch arbeitenden Hybrid-Systems darzustellen und/oder zu erhalten. Dabei werden folgende Unterfunktionen im System für z. B. die mobile Anwendung dargestellt: • Teach before use/drive (Belehrung vor der Fahrt/Nutzung) • Teach while use/drive (Belehrung während der Fahrt/Nutzung) • Teach alter use/drive (Belehrung nach der Fahrt/Nutzung) • preconditioning of System (Systemvorbereitung und -vorkonditionierung) • postconditioning of System (Systemabschaltung und Ruhezustandeinleitung) • Copilot for driver and or passengers (Kopilotieren von Fahrer und Insassen)The invention relates to a method for assisting and / or maintaining the operator of an electrochemically operating system during operation and use with optimal operating conditions of the hybrid electrochemical system. The following subfunctions in the system for z. For example, consider the mobile application: • Teach before use / drive • Teach while use / drive • Teach old use / drive (teach after driving / use) • preconditioning of system • Postconditioning of system • Copilot for drivers and passengers (co-piloting of driver and passengers)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterrichtung eines Anwenders und/oder Nutzers zur optimalen Nutzung und/oder Anwendung eines elektrochemisch arbeitenden Energie-Bereitstellungssystems in stationären sowie mobilen Anwendung, z. B. eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to a method for informing a user and / or user for optimum use and / or application of an electrochemically operating energy supply system in stationary and mobile application, for. B. a motor vehicle according to the preamble of the claim.
Fahrzeuge, z. B. Automobile und leichte Lastwagen nach dem Stand der Technik haben eine Karosserie, deren Funktion darin besteht, Insassen und zusätzliches Gepäck aufzunehmen und während der Fahrt zu transportieren und zu schützen. Karosserien sind mit zahlreichen mechanischen, elektrischen und strukturellen bzw. tragenden Komponenten verbunden, die in Kombination mit einer Karosserie ein vollfunktionsfähiges Fahrzeug bilden. Ein Fahrwerk des Kraftfahrzeugs und ein mit dem Fahrwerk verbundener Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs sorgen für den Vortrieb des Kraftfahrzeuges. Das Fahrwerk mit seinen Antriebswellen und seinen an den Antriebswellen aufgenommenen Rädern übertragen die mechanische Arbeit des Antriebstrangs zumeist rotierend auf die Fahrbahn. Der Vortrieb eines Kraftfahrzeugs ist das Ergebnis einer Relativbewegung und nach Lagrange'scher Betrachtung zwischen der feststehenden Fahrbahn und dem Kraftfahrzeug abhängig einer Beschleunigung und damit der zeitlichen Veränderung der Relativgeschwindigkeit zwischen feststehender Fahrbahn und dem Kraftfahrzeug.Vehicles, z. B. Automobiles and light trucks of the prior art have a body whose function is to accommodate occupants and additional luggage and to transport and protect while driving. Bodies are associated with numerous mechanical, electrical and structural or structural components which, in combination with a body, form a fully functional vehicle. A chassis of the motor vehicle and connected to the chassis drive train of the motor vehicle provide for the propulsion of the motor vehicle. The chassis with its drive shafts and its wheels received at the drive shafts transfer the mechanical work of the drive train mostly rotating on the road. The propulsion of a motor vehicle is the result of a relative movement and Lagrange'scher consideration between the fixed road and the motor vehicle dependent on an acceleration and thus the change over time of the relative speed between stationary carriageway and the motor vehicle.
Eine erste Hauptkomponente eines konventionellen Antriebstrangs ist ein Antriebsaggregat, in Form eines Verbrennungsmotors mit seinen so genannten Nebenaggregaten wie bspw. Einspritzanlage, Kühlwasserpumpe, Fremdgaseinspritzungsanlage, usw. Auch ein eine thermodynamische Leistung des Verbrennungsmotors steigerndes Aufladeaggregat wie z. B. Abgasturbolader oder mechanisch betriebener Kompressor ist den Nebenaggregaten zuzuordnen. Mit anderen Worten umfasst die erste Hauptkomponente sämtliche zum Betrieb des Verbrennungsmotors notwendigen Aggregate einschließlich des Verbrennungsmotors selbst.A first main component of a conventional powertrain is a drive unit, in the form of an internal combustion engine with its so-called ancillary equipment such as. Injection system, cooling water pump, foreign gas injection system, etc. Also a thermodynamic performance of the internal combustion increasing boosting unit such. B. exhaust gas turbocharger or mechanically operated compressor is assigned to the ancillaries. In other words, the first main component comprises all necessary for the operation of the internal combustion engine units including the internal combustion engine itself.
Dieser ersten Hauptkomponente sind des Weiteren zuzuordnen Brennstoff-, Aufbereitungs-, Zündung, -Umwandlungs- und Abführungssysteme bzw. Vorbehandlungs-, Nachbereitungskomponenten wie z. B. Pumpe-Düse-Systeme, Common-Rail, Injektions-Systeme, Abgasrückführ-Komponenten und -Systeme, Abgas-Katalyse-Systeme, Auspuff-Anlage mit Dämpfungs- und Nachreinigungs-Komponenten.This first main component are further assigned to fuel, treatment, ignition, conversion and discharge systems or pretreatment, post-processing components such. B. Pump-Nozzle Systems, Common-Rail, Injection Systems, Exhaust Gas Recirculation Components and Systems, Exhaust Gas Catalysis Systems, Exhaust System with Damping and Post-Purge Components.
Weitere der ersten Hauptkomponente zuzuordnende Bauteile sind Kühlsysteme wie z. B. Motorkühlsysteme (Ladeluftkühler, Wasserkühler, Ölkühler usw.) und z. B. Klima-Anlagen inkl. der Klima-Kühlstoffe für die Belüftung der Fahrgastzelle sowie Heizsysteme für die Innenraum-Beheizung aber auch Motor-Temperatur-Regelung.More of the first main component attributable components are cooling systems such. As engine cooling systems (intercooler, water cooler, oil cooler, etc.) and z. B. Air conditioning systems including the air-conditioning refrigerants for the ventilation of the passenger compartment and heating systems for the interior heating but also engine temperature control.
Damit eine Leistung des Verbrennungsmotors auf die Strasse übertragen werden kann, ist die erste Hauptkomponente mit Hilfe einer zweiten Hauptkomponente mit der Antriebswelle verbunden.In order that a power of the internal combustion engine can be transmitted to the road, the first main component is connected to the drive shaft by means of a second main component.
Die zweite Hauptkomponente umfasst ein Übersetzungsmodul, mit Hilfe dessen es möglich ist, eine Drehzahl einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors zu übersetzen und auf die Antriebswelle zu übertragen. Dabei kann die zweite Hauptkomponente in Form eines Schaltgetriebes mit einer Kupplung oder in Form eines Automatikgetriebes mit einem entsprechenden Wandler ausgebildet sein.The second main component comprises a translation module, by means of which it is possible to translate a speed of a crankshaft of the internal combustion engine and to transmit to the drive shaft. In this case, the second main component may be designed in the form of a gearbox with a clutch or in the form of an automatic transmission with a corresponding converter.
Eine dritte Hauptkomponente, das Fahrwerk, weist die Antriebswelle oder, je nach Antriebsart mehrere Antriebswellen und ein Übertragungsmodul auf. Das Übertragungsmodul bildet sämtliche Bauteile, welche notwendig sind eine Ausgangswelle der zweiten Hauptkomponente mit der Antriebswelle zu verbinden. Dazu gehören bspw. Achsgetriebe, Radlager, Feder-Dämpfer-Systeme, Hinterachsträger, Integralträger, usw. Weitere Fahrwerkkomponenten sind z. B. Federungssysteme, Dämpfungssysteme, Radaufhängung und -Lagerung, Räder, Reifen und Lenkung. Aktuelle Fahrzeuge sind mit elektrohydraulischen Lenkverstärkungskomponenten ausgerüstet.A third main component, the chassis, has the drive shaft or, depending on the drive, several drive shafts and a transmission module. The transmission module forms all the components which are necessary to connect an output shaft of the second main component with the drive shaft. These include, for example, axle, wheel bearings, spring-damper systems, rear axle, integral carrier, etc. Other suspension components are z. As suspension systems, damping systems, suspension and storage, wheels, tires and steering. Current vehicles are equipped with electro-hydraulic steering booster components.
Der dritten Hauptkomponenten ebenfalls zugeordnet sind Bremssysteme zuzüglich der Assistenzsysteme wie z. B. Antiblockiersysteme oder auch Einzelrad-Beschleunigungssysteme zur optimalen Drehmomentverteilung.The third main components are also associated brake systems plus the assistance systems such. B. anti-lock braking systems or single-wheel acceleration systems for optimal torque distribution.
Eine vierte Hauptkomponente sind sämtliche Hilfs-, Betriebs- und Schmierstoffe, welche zum Betrieb der übrigen Hauptkomponenten notwendig sind. Es sind bekannt die Reinigungskomponenten wie z. B. Scheibenreinigungsanlagen inkl. ihrer Betriebs- und Hilfsstoffe.A fourth main component is all auxiliary, operating and lubricants, which are necessary for the operation of the remaining main components. There are known the cleaning components such. B. Windscreen cleaning systems including their operating and auxiliary materials.
Eine fünfte Hauptkomponente ist als Motor- und Fahrzeugsteuermodul ausgebildet und umfasst sämtlich zur Motor- und Fahrzeugsteuerung benötigten Komponenten zusätzlich der benötigten Hard- und Software zur Informationsverarbeitung und -weiterleitung (Can-Bus). Energiewandler in Form technischer insbesondere elektrochemischer Systeme wie bspw. Brennstoffzellen, Stromabnehmer in galvanischen Zellen, Elektrolyseure und Batterien sind ebenfalls bekannt.A fifth main component is designed as an engine and vehicle control module and includes all components required for engine and vehicle control additionally the required hardware and software for information processing and forwarding (CAN bus). Energy converters in the form of technical, in particular, electrochemical systems, such as, for example, fuel cells, current collectors in galvanic cells, electrolyzers and batteries are likewise known.
Weiterhin bekannt sind Elektromotoren unterschiedlichster Bauarten inkl. ihrer Bestromung, Inverter-Technologien, die Gleich- in Wechselstrom umwandeln, Transformatoren wie z. B. Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler, Steuergeräte für unterschiedliche Steuerapplikationen inkl. Regelungsfunktionen, Sensoren für herkömmliche Fahrzeuge mit unterschiedlichen Anwendungsspektren. All das ist bereits entwickelt und in Anwendung für Boardstromversorgung (z. B. 12 Volt und 24 Volt) in Fahrzeugen aber auch für höher bis Hoch-Volt-Anwendung wie z. B. für elektrische Antriebskomponenten von Fahrzeugen. Elektrisch betriebene Fahrzeuge weisen wenigstens einen Elektromotor zum Antrieb von wenigstens einem Antriebsrad des Fahrzeugs auf. Die für den Antrieb des wenigstens einen Elektromotors erforderliche elektrische Energie kann hierbei auf verschiedenen Wegen bereitgestellt werden. So sind beispielsweise Fahrzeuge bekannt, bei denen die elektrische Energie mit Hilfe einer Batterie (eines Akkumulators) bereitgestellt wird und solche, bei denen die elektrische Energie mit Hilfe einer Brennstoffzelle bereitgestellt wird.Also known are electric motors of various types including their current supply, inverter technologies, the DC into AC transform, transformers such. As DC-DC converters, control units for different control applications including control functions, sensors for conventional vehicles with different application spectra. All of this is already developed and in use for board power supply (eg, 12 volts and 24 volts) in vehicles but also for higher to high voltage applications such. B. for electric drive components of vehicles. Electrically powered vehicles have at least one electric motor for driving at least one drive wheel of the vehicle. The electrical energy required for driving the at least one electric motor can be provided in various ways. For example, vehicles are known in which the electrical energy is provided by means of a battery (accumulator) and those in which the electrical energy is provided by means of a fuel cell.
Da bei einem Betrieb eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs Betriebszustände mit ganz unterschiedlichen Anforderungen in Bezug auf die benötigte oder auch rückgewinnbare elektrische Energie gegeben sein können (z. B. konstante Fahrt, geringe, mittlere oder starke positive oder negative Beschleunigungen), sind weiter elektrisch betriebene Fahrzeuge bekannt, die zwei Stromversorgungsquellen aufweisen, mit Hilfe derer den verschiedenen Betriebszuständen besser gerecht werden kann, als dies mit nur einer Stromversorgungsquelle der Fall ist.Since operating states with very different requirements with respect to the required or even recoverable electrical energy can be present during operation of an electrically operated vehicle (eg constant driving, low, medium or high positive or negative accelerations), vehicles are still electrically powered known that have two power sources, with the help of which the different operating conditions can do better than it is the case with only one power source.
Es sind auch Fahrzeuge und mobile Systeme bekannt, die mit einer Brennstoffzelle und einer Batterie als Energiewandler ausgerüstet sind. Der Triebstrang besteht aus mindestes einem Elektromotor, aus mindestes einem Getriebe, aus mindestes einer Leistungselektrik, aus mindestes einer Leistungselektronik, aus mindestens einem Steuerungselektronik und aus mindestens einem Hochdruck-Tanksystem und konventionellen Bauteilen.There are also known vehicles and mobile systems equipped with a fuel cell and a battery as an energy converter. The drive train consists of at least one electric motor, of at least one transmission, of at least one power electrics, of at least one power electronics, of at least one control electronics and of at least one high-pressure tank system and conventional components.
Weiters sind auch Kraft-Wärme-Kraftwerke und Strom-/Wärme-Kopplungssyteme oder Hilfsstromeinheiten bekannt. Diese Systeme können sowohl aus konventionellen Energiewandlern wie z. B. Erdgasverbrennungseinheiten und/oder aus elektrochemischen Energiewandlern wie z. B. Brennstoffzelle und Pufferbatterie bestehen. Dabei werden die unterschiedlichsten Brenngase (z. B. Erdgas bis Methan) und unterschiedlichste Brennstoffzellen (z. B. Hochtemperatur bis Niedertemperatur) und unterschiedlichste Pufferbatterien (z. B. Lithiumion) eingesetzt.Furthermore, combined heat and power plants and power / heat coupling systems or auxiliary power units are known. These systems can both conventional energy converters such. B. natural gas combustion units and / or from electrochemical energy converters such. B. fuel cell and backup battery exist. The most varied fuel gases (eg natural gas to methane) and a wide variety of fuel cells (eg high temperature to low temperature) and a wide variety of buffer batteries (eg lithium ion) are used.
So beschreibt die
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren darzustellen zur Unterrichtung und Belehrung eines Nutzers/Anwenders bei der Nutzung und/oder Anwendung von elektrochemisch arbeitenden Energie-Bereitstellungssystemen am Beispiel des Automobils. Es wird auch auf stationäre Systeme wie z. B. Kraft-Wärmekraftwerke, Strom-/Wärme-Kopplungssyteme oder Hilfsstromeinheiten übertragen.It is an object of the present invention to provide a method for informing and instructing a user / user in the use and / or application of electrochemical energy supply systems using the example of the automobile. It is also used on stationary systems such. As cogeneration plants, power / heat coupling systems or auxiliary power units transmitted.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass sowohl neue Systeme damit ausgerüstet werden können oder auch bereits existierende Systeme damit ausgerüstet werden können.The inventive method is characterized in that both new systems can be equipped with it or even existing systems can be equipped with it.
Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass der Nutzer/Anwender dieser Systeme schnell und effizient die Betriebseigenschaften des Systems versteht und seine Grenzen einzuschätzen lernt. Damit können im Verständnis für die Nutzungs-/Anwendungseigenschaften die Systemlebensdauer und damit die Produktlebenszyklen verlängert und die Eigentumsgesamtkosten für den Nutzer/Anwender deutlich reduziert werden. Es können z. B. im automobilen Pkw-Fahrzeug auch personenbezogene Programmierungen des Nutzungs-/Anwendungsspektrums vorgenommen werden.The advantage of this method is that the user / user of these systems quickly and efficiently understands the operating characteristics of the system and learns to assess its limitations. Thus, in the understanding of the usage / application characteristics, the system life and thus the product life cycles can be extended and the total ownership cost for the user / user can be significantly reduced. It can z. B. in the automotive car vehicle and personal programming of the use / application spectrum are made.
Das System ist in der Lage alle Daten des Systems zu erfassen. Damit können die Nutzungs-/Anwendungsanforderungen an den Betriebsbedingungen und den Fähigkeiten des Systems abgeglichen werden und der Nutzer/Anwender vor Missbrauch gewarnt oder im Missbrauch verhindert werden.The system is able to capture all data of the system. This allows the usage / application requirements to be adjusted to the operating conditions and capabilities of the system, and to warn the user / user against misuse or misuse.
Durch die Information des Nutzer/Anwenders wird der Nutzer Anwender effizient ein Gefühl für elektrochemisch arbeitende Energiewandlungssysteme Ein weiterer signifikanter Vorteil dieses Verfahren ist, dass seine Anwendungen zu kostengünstigsten Marktprodukten in der Sparte der Energiebereitstellungs- und -wandlungssysteme und zu einer Alternative für heute etablierte Konkurrenzprodukte dargestellt werden können. Signifikantester Vorteil ist damit die CO2-Neutralität in der Nutzung/Anwendung über lange Produktlebensdauer.By informing the user / user, the user user efficiently becomes a sense of electrochemical energy conversion systems. Another significant advantage of this The process is that its applications can be represented as the most cost-effective market products in the field of energy provisioning and conversion systems and as an alternative to today's competing products. The most significant advantage is the CO2 neutrality in the use / application over a long product life.
Somit ist eine technische Lösung angegeben für die Unterrichtung und Belehrung eines Nutzers/Anwenders bei der Nutzung und/oder Anwendung von elektrochemisch arbeitenden Energie-Bereitstellungssystemen.Thus, a technical solution is given for informing and instructing a user / user in the use and / or application of electrochemically operating energy delivery systems.
Mit anderen Worten wird die genannte Aufgabe gelöst durch mechanische, elektrisches, elektronisches und Signal und Informationstechnisches Ergänzen und Modifizieren von bestehenden Systemen und Teilsystemen, Komponenten und Teilkomponenten, durch das Einbauen von neuen Systemen und Teilsystemen, Komponenten und Teilkomponenten, Bauteile und Steuerungssystemen und deren Subsystemen und eines Steuerungs- und Regelungsprogramms.In other words, said object is achieved by mechanical, electrical, electronic and signaling and information technology supplementing and modifying existing systems and subsystems, components and subcomponents, by incorporating new systems and subsystems, components and subcomponents, components and control systems and their subsystems and a control program.
Dabei werden folgende Unterfunktionen im System für z. B. die mobile Anwendung dargestellt:
- • Teach before use/drive (Belehrung vor der Fahrt/Nutzung)
- • Teach while use/drive (Belehrung während der Fahrt/Nutzung)
- • Teach after use/drive (Belehrung nach der Fahrt/Nutzung)
- • preconditioning of System (Systemvorbereitung und -vorkonditionierung)
- • postconditioning of System (Systemabschaltung und Ruhezustandeinleitung)
- • Copilot for driver and or passengers (Kopilotieren von Fahrer und Insassen)
- • Teach before use / drive
- • Teach while use / drive (instruction while driving / use)
- • Teach after use / drive
- • preconditioning of system (system preparation and pre-conditioning)
- • postconditioning of system (system shutdown and sleep state initiation)
- • Copilot for drivers and passengers (copilot of driver and passengers)
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Leistungselektronikpower electronics
- 22
- Brennstoffzellen-SystemFuel Cell System
- 33
- Elektromotor und GetriebeElectric motor and gearbox
- 44
- Batterie bzw. TracktionsbatterieBattery or tracktion battery
- 55
- Sensoriksensors
- 66
- Steuergerät bzw. Zentral-Intelligenz-Einheit bzw. central intelligence unitControl unit or central intelligence unit or central intelligence unit
- 77
- Nutzer-/Anwenderschnittstelle (z. B. Lautsprecher und/oder Monitor)User / user interface (eg speaker and / or monitor)
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102005016300 A1 [0016] DE 102005016300 A1 [0016]
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CN112598989A (en) * | 2020-12-16 | 2021-04-02 | 淄博职业学院 | New energy automobile teaching demonstration equipment |
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DE102005016300A1 (en) | 2005-04-08 | 2006-10-12 | Proton Motor Fuel Cell Gmbh | Drive system and method for operating a drive system for an electrically powered vehicle |
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- 2016-05-17 DE DE102016006024.7A patent/DE102016006024A1/en active Pending
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