用于预测性地运行燃料电池或高压电池的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于预测性地运行燃料电池或高压电池的方法，其包括以下步骤：检测至少一个外部参数Pext，所述至少一个外部参数Pext代表驾驶行为信息、导航信息和/或环境信息；并且基于所述至少一个外部参数Pext调节燃料电池的至少一个当前额定运行参数PBZsoll。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于预测性地运行燃料电池或高压电池的方法。
技术介绍
用于移动应用(如机动车)的燃料电池由现有技术公开。在其最简单的形式中，燃料电池是电化学能量转换器，其将燃料和氧化剂转换为反应产物并且同时产生电和热。例如在这样的燃料电池中将氢气用作燃料并且将空气或氧气用作氧化剂。在燃料电池中反应的反应产物是水。气体在此被送入相应的扩散电极中，这些扩散电极通过固体或液体电解质彼此分开。电解质将带电粒子输送到两个电极之间。在这样的燃料电池中出现以下问题：燃料电池系统遭受不断变化的条件。目前的燃料电池系统根据当前值调节其额定参数。燃料电池系统在此不在或者不总是在最佳工作点中运行。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，减少或克服上述缺点。本专利技术的任务通过权利要求1的技术方案解决。从属权利要求构成有利的方案。根据在此公开的技术，燃料电池系统包括至少一个燃料电池和外围系统组件(亦称为辅助系统组件或者说BOP组件)，所述外围系统组件可在所述至少一个燃料电池运行时使用。所述外围系统组件例如是氧化剂输送机、电压转换器、冷却剂泵和/或控制阀。燃料电池包括阳极和阴极，它们尤其是通过离子选择性的分隔器分开。阳极具有将燃料供应至阳极的供应装置。换言之，阳极在燃料电池系统运行时与燃料储存器流体连通。优选的用于燃料电池系统的燃料是：氢、低分子量醇、生物燃料或液化天然气。阴极例如具有氧化剂供应装置。优选的氧化剂例如是空气、氢气和过氧化物。所述离子选择性的分隔器例如可构造为质子交换膜(protonexchangemembrance、PEM)。优选使用阳离子选择性的聚合物电解质膜。用于这样的膜的材料包括：和在此，为简单起见，通常讨论具有一个燃料电池的系统。当下面以单数说明系统元件时，则也应一并包括复数。例如可设有多个燃料电池并且有时可设有多个BOP组件。所公开的技术包括一种用于预测性地运行燃料电池的方法。该方法包括以下步骤：检测至少一个外部参数Pext，所述至少一个外部参数Pext代表驾驶行为信息、导航信息和/或环境信息。所述至少一个外部参数不属于燃料电池或燃料电池系统的参数。驾驶行为信息例如是关于驾驶员驾驶行为的信息。导航信息例如是地理信息、路线或交通信息。环境信息例如是天气信息或关于特定空间的信息。该方法还包括以下步骤：基于所述至少一个外部参数Pext预测燃料电池的至少一个潜在运行参数PBZpot。“预测”在此理解为推导或计算或近似计算未来或预期或潜在的运行参数PBZpot。“预测”也可仅指获取输入或传输的未来的额定参数。例如控制装置可以将外部参数的经验值与检测到的外部参数进行比较。基于检测到的外部参数以及经验值，控制装置随后可预测潜在的运行参数。这样的预测例如在如下情况下可以省却，即，控制装置构造成，使得该控制装置在考虑所述至少一个外部参数的情况下可以直接确定新的额定运行参数。该方法可包括以下步骤：基于所述至少一个外部参数Pext调节燃料电池的至少一个当前额定运行参数PBZsoll。有利的是，该调节还可在考虑当前运行参数的情况下进行。所述方法还可包括以下步骤：基于潜在的运行参数PBZpot来调节燃料电池的所述至少一个当前额定运行参数PBZsoll。可这样调节燃料电池的所述至少一个额定运行参数PBZsoll，使得反作用于额定运行参数PBZsoll基于所述至少一个外部参数Pext的潜在变化。因此有利的是，预见性地提前已经影响燃料电池的运行，使得不发生即将到来的运行状态恶化。这种对燃料电池在未来工作点或运行状态的预见的运行方式能实现具有更高系统性能的更高效运行。所述至少一个额定运行参数PBZsoll可基于负载范围和动态要求而变化。换言之，控制装置在改变一个或多个额定运行参数时还考虑1)由燃料电池或燃料电池系统平均提供的当前和/或预测的平均(额定)功率和2)当前和/或预测的(额定)动态要求。动态要求例如可通过由驾驶员要求的每单位时间的功率变化来描述。例如可检测每分钟出现多少(和什么幅度的)负载跃变。动态要求因此代表驾驶员的驾驶风格或者说是瞬时功率的额定功率变化曲线。优选的是，所述至少一个额定运行参数是下组中的一个参数：－燃料电池的额定温度；－燃料电池的额定含水量；－阳极上的最大氮气分压；－阳极上的额定燃料分压；和/或－阴极上的额定氧化剂分压。在此所公开的技术的意义上，燃料电池的运行参数是直接分配给燃料电池本身的运行参数。这里不包括BOP组件的可能的运行参数、例如冷却剂回路的冷却剂箱的液位。影响燃料电池运行参数的调节参数由现有技术公开。例如可通过冷却剂回路调节燃料电池的温度。通过化学计量和阳极及阴极上的压力例如可调节燃料量和氧化剂量以及含水量。含水量以及燃料和氮气的浓度或者说它们的分压例如可通过阳极电路中的再循环率来影响。燃料电池的额定温度在此包括燃料电池或燃料电池堆的平均温度以及在燃料电池或燃料电池堆中的实际的额定温度分布(例如燃料电池或燃料电池堆的输入端和输出端上的额定温度)。代表导航信息的外部参数例如是导航参数，该导航参数包括地理信息，如位置信息、路线信息和/或高度曲线信息。导航信息还是关于行驶周期的信息，亦即由城市、农村和/或高速公路占总行驶路线比例的组合。其它导航信息例如是坡度增加(上坡)的较长行程，其可能经常导致燃料电池在高负载范围内运行。其它导航信息例如也是交通信息、如当前或未来的交通延误。例如当前的拥堵报告或基于事件、上下班交通、特殊事件和活动(如群众集会等)而可预见的交通拥堵属于导航信息。环境信息例如可以是当前或未来的天气和/或空间信息，如温度、空气湿度、雨量、风速、气压等。空间例如可以是停放地点，如车库。代表驾驶员行为的驾驶行为信息例如是超车频率；城市中、农村和高速公路上的速度分布；换挡行为等。优选的是，车辆控制装置可借助测量值、特定于驾驶员的输入和/或特定于驾驶员的系统来识别驾驶员。特定于驾驶员的系统例如是密码编码或配属于驾驶员的与汽车关联的移动电话。特定于驾驶员的输入例如是驾驶风格选择或所存储的并且分配给驾驶员的座椅位置的选择、可明确分配的驾驶路线(上班路线)、后视镜设定等。另一驾驶员识别装置例如是面部识别装置。为了检测驾驶行为，尤其是也可使用车辆传感装置或可能的输入元件。例如可考虑以下因素：倾斜传感器、行驶动力学、横向加速度传感器、踏板动力学的识别、试图超车的识别、驾驶体验开关、速度分布、用于散热器质量流量的泵位置、气动元件(如后导流板等)的位置。控制装置优选能够分析驾驶行为并且将其分配给驾驶员。驾驶行为分析能够允许更准确地预测功率需求并且预见性地运行燃料电池。有利地涉及有学习能力的控制装置(如基于模糊逻辑)。有利的是，控制装置也例如可以借助检测的外部参数来分析重复性条件和事件。优选的是，控制装置不仅能够从驾驶员的驾驶行为来学习，而且也能够评估导航信息和环境信息并且优化地预测潜在的运行参数。例如，控制装置构造用于为驾驶员的重复路线优化燃料电池运行，更确切地说基于对以前行驶的认识。对此的一个应用实例例如是在住所和工作地点之间的频繁的行驶路线。额定运行参数PBZsoll可以是燃料电池的额定温度和/或阳极上的最大氮气分压。当预测燃料电池在高负载范围内运行时，可降低额定温度和/或最大氮气分压，本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于预测性地运行燃料电池的方法，包括以下步骤：－检测至少一个外部参数(Pext)，所述至少一个外部参数(Pext)代表驾驶行为信息、导航信息和/或环境信息；并且－基于所述至少一个外部参数(Pext)调节燃料电池的至少一个当前额定运行参数(PBZsoll)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.05 DE 102014217780.41.用于预测性地运行燃料电池的方法，包括以下步骤：－检测至少一个外部参数(Pext)，所述至少一个外部参数(Pext)代表驾驶行为信息、导航信息和/或环境信息；并且－基于所述至少一个外部参数(Pext)调节燃料电池的至少一个当前额定运行参数(PBZsoll)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，额定运行参数(PBZsoll)是燃料电池的额定含水量，并且在行驶结束之前减小额定含水量。3.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，在考虑燃料电池停放地点的情况下调节额定含水量。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，如果应以随后进行霜冻起动或冷起动为出发点，那么在行驶结束之前减小燃料电池的额定含水量。5.根据权利要求2、3或4所述的方法，其中，在考虑预测的燃料电池停放地点和/或预测的环境温度的情况下调节额定含水量和/或所述减小的持续时间。6.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，所述至少一个额定运行参数(PBZsoll)基于负载范围和动态要求而变化。7.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，所述燃料电池和/或包括燃料电池的燃料电池系统本身作为用于预见性的燃料电池运行方式的水分、冷却功率的暂存器起作用。8.根据权利要求8所述的方法，其中，在燃料电池在高负载范围内运行之前、尤其是在上坡行驶之前，降低燃料电池的额定运行温度和/或提供附加的对于当前运行所不需要的冷却功率，该冷却功率暂时存储于燃料电池系统的冷却系统中，和/或将附加的对于当前...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·埃申巴赫，J·施密德，
申请(专利权)人：宝马股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE