機(jī)動(dòng)車、用于在包括燃料電池系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車中調(diào)節(jié)水箱液位的方法和機(jī)動(dòng)車狀態(tài)和/或機(jī) ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種包括燃料電池系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車以及一種用于節(jié)能地調(diào)節(jié)在機(jī)動(dòng)車的燃料電池系統(tǒng)中的水箱液位的方法。此外，本發(fā)明也涉及一種在包括燃料電池系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車中機(jī)動(dòng)車狀態(tài)和/或機(jī)動(dòng)車環(huán)境的信號(hào)和/或數(shù)據(jù)的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]在以燃料電池運(yùn)行的或者包含燃料電池系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車中通過(guò)燃料電池反應(yīng)產(chǎn)生水。另一方面，水也用于冷卻燃料電池系統(tǒng)。因此，已知包括封閉的冷卻循環(huán)系統(tǒng)的燃料電池系統(tǒng)，所述冷卻循環(huán)系統(tǒng)將所形成的蒸汽狀的水從燃料電池中排出、從中沉積出液態(tài)水并且另一方面將冷凝的水再次用于冷卻。水沉積在此根據(jù)特定的燃料電池系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行，如冷卻循環(huán)系統(tǒng)中的水的PH值、冷卻循環(huán)系統(tǒng)的水中的固體份額及類似參數(shù)。冷凝的水在此通常臨時(shí)儲(chǔ)存在水箱中并且在需要時(shí)從水箱中輸送。只要水箱中的水的液位低于額定值(通常為水箱的總填充容積的75%)，就沉積水。因此，水沉積未在能量方面優(yōu)化。然而，由于與機(jī)動(dòng)車操作策略的復(fù)雜交互，機(jī)動(dòng)車-燃料電池系統(tǒng)的未優(yōu)化的冷卻管理可能會(huì)干擾機(jī)動(dòng)車用戶在聽(tīng)覺(jué)、熱學(xué)和能量(驅(qū)動(dòng)功率)方面的主觀感受。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]因此，從該現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的目的在于，提供一種包括燃料電池系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車，所述機(jī)動(dòng)車的突出之處在于節(jié)能地控制水沉積和水儲(chǔ)存。此外，本發(fā)明的目的在于，給出一種用于在包括燃料電池系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車中調(diào)節(jié)第一水箱的液位的方法，借助于該方法能夠節(jié)能地控制水的沉積率、沉積時(shí)刻或者還有水的排出率。此外，本發(fā)明的目的還在于，給出一種在包括燃料電池系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車中機(jī)動(dòng)車狀態(tài)和/或機(jī)動(dòng)車環(huán)境的信號(hào)和/或數(shù)據(jù)的應(yīng)用。
[0004]根據(jù)本發(fā)明，所述目的在機(jī)動(dòng)車中通過(guò)下述方式實(shí)現(xiàn):所述機(jī)動(dòng)車包括燃料電池系統(tǒng)，該燃料電池系統(tǒng)具有多個(gè)堆疊成燃料電池堆的燃料電池和一個(gè)用于冷卻所述燃料電池堆的第一水冷循環(huán)系統(tǒng)，其中，所述第一水冷循環(huán)系統(tǒng)包括水箱系統(tǒng)，所述水箱系統(tǒng)具有第一水箱、設(shè)置在所述第一水箱和所述燃料電池堆之間的第一水輸送設(shè)備和設(shè)置在所述燃料電池堆和所述第一水箱之間的水沉積器，并且所述燃料電池系統(tǒng)還包括第一控制設(shè)備，其中，所述第一控制設(shè)備設(shè)置用于根據(jù)機(jī)動(dòng)車狀態(tài)和/或機(jī)動(dòng)車環(huán)境的信號(hào)和/或數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)節(jié)所述第一水箱的液位。調(diào)節(jié)第一水箱的液位并且因此也調(diào)節(jié)水的沉積率對(duì)于充分冷卻燃料電池系統(tǒng)是重要的。為了沉積冷卻水，水沉積器包括冷卻設(shè)備。備選于此，冷卻設(shè)備在水冷循環(huán)系統(tǒng)中也可設(shè)置在燃料電池堆和水沉積器之間。根據(jù)本發(fā)明，第一水箱的液位不是根據(jù)來(lái)自燃料電池系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)控制，而是換言之基于來(lái)自燃料電池系統(tǒng)外圍的信號(hào)和數(shù)據(jù)來(lái)控制。在此，機(jī)動(dòng)車狀態(tài)和/或機(jī)動(dòng)車環(huán)境的信號(hào)和數(shù)據(jù)包括機(jī)動(dòng)車的當(dāng)前的和從歷史中已知的以及還有將來(lái)可預(yù)期的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)和外圍數(shù)據(jù)。因?yàn)闄C(jī)動(dòng)車對(duì)在燃料電池系統(tǒng)中要求的功率并且因此也對(duì)燃料電池系統(tǒng)的冷卻功率有著決定性的影響，所以可通過(guò)使用機(jī)動(dòng)車狀態(tài)和/或機(jī)動(dòng)車環(huán)境的信號(hào)和/或數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)見(jiàn)性地并且因此節(jié)能地對(duì)第一水箱的液位進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，第一水箱始終用水充分填充，從而能夠利用每個(gè)在燃料電池系統(tǒng)中要求的功率，而不會(huì)因?yàn)槿鄙倮鋮s而使燃料電池系統(tǒng)遭受損壞。例如借助于高的散熱器風(fēng)扇功率可有效預(yù)防在如下車輛狀態(tài)下的水沉積和水儲(chǔ)存，在所述車輛狀態(tài)下，水沉積和儲(chǔ)存受系統(tǒng)制約而僅低效進(jìn)行。此外，在機(jī)動(dòng)車運(yùn)行中在達(dá)到第一水箱中的最低液位時(shí)不必如常規(guī)那樣在不考慮燃料電池系統(tǒng)外圍數(shù)據(jù)的情況下就通過(guò)使水冷凝來(lái)立即調(diào)節(jié)第一水箱中的液位。在此，根據(jù)本發(fā)明基于機(jī)動(dòng)車狀態(tài)和/或機(jī)動(dòng)車環(huán)境的信號(hào)和/或數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)節(jié)液位提供了下述另外的優(yōu)點(diǎn):當(dāng)(根據(jù)機(jī)動(dòng)車預(yù)測(cè))在短期至中期內(nèi)可達(dá)到能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能且快速提高第一水箱中的液位的車輛狀態(tài)時(shí)，將用于提高第一水箱中的液位的水沉積推遲到后來(lái)的時(shí)刻。因此，在給定水箱容積的情況下有效地增大運(yùn)行窗口(Betriebsfenster)或者降低在第一水箱中最小必需的液位量，這改善了燃料電池系統(tǒng)的控制靈活度，并且因而不是設(shè)置水沉積率、沉積時(shí)刻和水排出率低于水箱的固定預(yù)設(shè)的液位參數(shù)，而是根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的正能量平衡來(lái)設(shè)置水沉積率、沉積時(shí)刻和水排出率。由此也能夠在給定水箱容量或電池容量的情況下實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車的續(xù)航里程延長(zhǎng)。根據(jù)本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車在細(xì)節(jié)方面不受限制并且也包括自主或半自主的機(jī)動(dòng)車。此外，半自主的機(jī)動(dòng)車可包括具有駕駛員輔助系統(tǒng)和/或速度調(diào)節(jié)設(shè)備(巡航控制系統(tǒng))的機(jī)動(dòng)車。
[0005]從屬權(quán)利要求的內(nèi)容包括本發(fā)明的有利的擴(kuò)展方案和設(shè)計(jì)方案。
[0006]按照根據(jù)本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車的一種有利的擴(kuò)展方案，所述機(jī)動(dòng)車包括至少一個(gè)導(dǎo)航裝置，其中，所述機(jī)動(dòng)車狀態(tài)和/或機(jī)動(dòng)車環(huán)境的信號(hào)和/或數(shù)據(jù)是通過(guò)所述導(dǎo)航裝置提供的數(shù)據(jù)。導(dǎo)航裝置不必是機(jī)動(dòng)車的常設(shè)裝置。足夠的是，導(dǎo)航系統(tǒng)至少臨時(shí)將數(shù)據(jù)輸出給第一控制設(shè)備。在本發(fā)明的意義上，導(dǎo)航輔助的參數(shù)是此類提供位置信息、路段信息和交通信息的參數(shù)。通過(guò)從導(dǎo)航裝置中獲得的數(shù)據(jù)能夠限定和確定機(jī)動(dòng)車的關(guān)鍵位置和將來(lái)要行駛的區(qū)域，這些位置和區(qū)域例如需要燃料電池系統(tǒng)的高功率并且因此也需要高的冷卻功率并且因而需要在第一水箱中的足夠的液位。因此，基于導(dǎo)航輔助的信號(hào)和數(shù)據(jù)對(duì)液位進(jìn)行的調(diào)節(jié)是對(duì)時(shí)刻優(yōu)化的并且節(jié)能的。例如可經(jīng)由來(lái)自導(dǎo)航裝置的位置信息來(lái)對(duì)駛?cè)腩A(yù)先限定的區(qū)域進(jìn)行探測(cè)。由此，例如在駛?cè)肷铰窌r(shí)經(jīng)由現(xiàn)有的道路走向通過(guò)確定斜坡的長(zhǎng)度、坡度、轉(zhuǎn)彎半徑、轉(zhuǎn)彎次序和海拔高度可以使引起第一水箱中的水位提高的水沉積策略和儲(chǔ)存策略適配于特定的車輛位置。因此，對(duì)液位和因此還有水沉積的調(diào)節(jié)可適配為，使得在山路結(jié)束時(shí)液位處于低水平。因此，在行駛期間沉積的水必須是更少量的，這在上坡行駛中使燃料電池系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)更加非常小地受載。此外，經(jīng)由堵車報(bào)告能夠在不那么流暢或者幾乎不流暢的交通中在外界溫度高的情況下使第一水箱的液位調(diào)節(jié)和因此水沉積減小到最小程度，以便使車輛散熱器風(fēng)扇的聽(tīng)覺(jué)可感知到的接通最小化。在寒冷的季節(jié)還能夠通過(guò)較高的沉積率來(lái)減少或者甚至禁止在車輛附近形成冷凝云。此外，在導(dǎo)航裝置的有效的目標(biāo)引導(dǎo)的情況下可以提供關(guān)于待駛過(guò)的行駛路段及其走向的全面信息。對(duì)用于冷卻燃料電池系統(tǒng)的水需求的由此可行的預(yù)測(cè)能夠?qū)崿F(xiàn)需求優(yōu)化和能量?jī)?yōu)化的水沉積并且因此能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)第一水箱的液位的節(jié)能調(diào)節(jié)。例如因此已知，車輛何時(shí)處于或者將處于具有高的功率需求的可減少水沉積的路段部分中，以及車輛何時(shí)處于或者將處于水沉積在能量方面更有利的路段部分中。因此能夠根據(jù)正在駛過(guò)的和/或可預(yù)期的路段行駛循環(huán)在考慮從歷史中已知的、當(dāng)前的和可預(yù)期的行駛狀況的情況下調(diào)節(jié)第一水箱的液位。
[0007]特別有利的是，通過(guò)導(dǎo)航設(shè)備提供的數(shù)據(jù)是行駛路段參數(shù)，例如路線參數(shù)、路段走向或者目標(biāo)引導(dǎo)，這是因?yàn)橛纱四軌蜃詈玫?