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WO2008145471A2 - Gestufte abschaltung eines brennstoffzellenbasierten antriebssystems - Google Patents

Gestufte abschaltung eines brennstoffzellenbasierten antriebssystems Download PDF

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Publication number
WO2008145471A2
WO2008145471A2 PCT/EP2008/055268 EP2008055268W WO2008145471A2 WO 2008145471 A2 WO2008145471 A2 WO 2008145471A2 EP 2008055268 W EP2008055268 W EP 2008055268W WO 2008145471 A2 WO2008145471 A2 WO 2008145471A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
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drive system
control unit
fuel cell
error
electrical
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/055268
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English (en)
French (fr)
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WO2008145471A3 (de
Inventor
Ulrich Gottwick
Arthur Schaefert
Juergen Binder
Robert Jerzy
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to JP2010509768A priority Critical patent/JP2010528438A/ja
Publication of WO2008145471A2 publication Critical patent/WO2008145471A2/de
Publication of WO2008145471A3 publication Critical patent/WO2008145471A3/de

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    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell-based drive system according to the preamble of claim 1 and a method for its operation after the
  • both electrical system voltage ranges are coupled to one another via corresponding components in terms of energy as well as signal technology.
  • the regeneration of energy present in the moving drive system can also be provided in electrical stores, as described in the following. in overrun or in braking operation of a mobile operated therewith.
  • the present invention has for its object to improve a drive system of the type introduced in the introduction.
  • the solution is based on the preambles of claims 1 and 10 by their characterizing features.
  • expedient and advantageous developments are given.
  • the present invention relates to a fuel cell-based drive system, in particular for a vehicle, comprising at least one fuel cell stack, an electrical machine (motor and / or generator), peripheral components and an electrical system.
  • this fuel cell drive system is characterized in that a control unit designed to evaluate / categorize malfunctions identified in the drive system is provided.
  • the control unit is designed to determine a substitute, theoretical value with a known error and / or failure of a signal generator. For example, certain values, possibly from a memory space constructed in matrix form, could be stored as substitute values for certain operating states that can be accessed in the event of a fault. From this could, depending on the error, directly or e.g. Replacement values for further operation of the drive system for its emergency operation are made available via corresponding links.
  • signal values and / or associated parameters for the respective operating state and / or operating mode of the drive system for example, voltage values, current values, temperature values, fluid pressures, moisture content and the like are stored in different links to each other more.
  • the storage of corresponding average values, minimum and / or maximum permissible values or other values which are advantageous for the operation of the drive system are possible for this purpose and can then be appropriately accessed depending on the error.
  • control unit is designed to form a parameter model for determining a signal value recognized as defective and / or not operationally available. That the control unit is designed such that it does not first regulate the total stabilization of a signal value and / or power train in order to stabilize the drive system, but in a particularly preferred embodiment, for example. At regular intervals or irregularly or permanently, at least certain signal values and / or energy flows are repeatedly checked at certain time intervals to determine whether they are in a range regarded as faultless for the current operating state and / or operating mode and otherwise initiate corresponding countermeasures.
  • a theoretical signal value determined by the control unit can both be a substitute signal value for a value supplied by a sensor during trouble-free operation, but it can also be a substitute value for a value supplied by a subunit of the control unit itself, or for one from another, if necessary value supplied to external control unit or the like.
  • the control unit for partial or complete switching of the power supply of a component of the drive system may be provided by an identified as faulty energy source to a no or possibly less error-prone power source. It is also conceivable, however, to support the energy source identified as faulty by connecting a correspondingly suitable one further energy source, if this is possible according to the detected error.
  • Control unit may be formed in a particularly preferred embodiment so that it is designed for active operation at least for a power train, in particular for the associated with which a start unit for restarting the drive system, e.g. a starter.
  • control unit for active operation for a power source on detection of a fault in another power source and / or an associated control and / or peripheral element is designed appropriately appropriate protective measures to maintain a safe operating state of the drive system are initiated by the control unit already during operation of the drive system.
  • control unit can be provided for outputting a warning weighted according to a detected error, so that the operator of the drive system can be informed of the severity of the error that has occurred.
  • it can also be informed about the estimated, remaining operating time, possibly with additional submission of a proposal for one or more possible operating modes. It is conceivable, for example: no limitation of the system availability, troubleshooting the next service; partially limited system availability, target of the mobile is expected to be reached, but errors must be remedied immediately; more limited system availability, achievement of the goal is no longer guaranteed, errors must be remedied; or even massive system errors, emergency operation !, shut down the system immediately.
  • the present invention also relates to a method for operating a fuel cell-based
  • Drive system comprising at least one stack, an electric machine, peripheral components and an electrical system.
  • the process is characterized in that an assessment / categorization of malfunctions recognized in the drive system is performed by a control unit.
  • the rating / categorization is preferably done in the manner described above.
  • this includes fuel cell based
  • a control unit 6 is provided in the further embodiment
  • Categorization is recognized in the drive system detected malfunctions.
  • a control unit By such a control unit, an error-weighted, stepped shutdown of individual or even several system components of the drive system is possible.
  • control unit 6 may also comprise a plurality of partial control units.
  • control unit 6 different signal and / or energy flows, in particular based on corresponding signal generator and / or
  • control unit can, for example, alternatively determine a theoretical signal value or substitute or additionally provide or initiate an energy flow from an energy source 2, 14, 16, 21 other than the one identified as defective. In the cheapest
  • Errors can then be corrected by reading out the next service and a corresponding repair measure.
  • the issuing of a warning about a detected fault can be additionally provided to the operator of the preferably mobile drive system via a signal unit 11.
  • an indication of the still existing system availability could be given, preferably depending on the severity of the error detected and assessed by the control unit 6, so that at least one achievement of the intended goal is possible if the error is not serious.
  • the more serious error it may still be possible to reach a repair shop, and e.g. in case of failure of a system-carrying component at least a reliable and safe out-of-circulation of the powered with the drive system mobile.
  • a memory unit 12 For storing various parameters, in particular for the formation of a parameter model, a memory unit 12 is provided, to which the control unit 6 and / or one of the further sub-control units can access, if necessary, and possibly store further data thereon. In particular, this can also be stored data that the Control unit may need to partial or complete switching of the power supply of a component of the drive system from a recognized as faulty energy source to a no or possibly recognized as less error-prone power source.
  • a program routine is stored, which is accessed by the control unit, in order, e.g. to actively cause the further operation of an energy source. This could be the case, for example, if the control unit has identified a problem with the starter battery or with a peripheral unit belonging to it which is so large that a reliable restart of the drive system can no longer be guaranteed.
  • the operator of the propulsion system can then be prompted, informed by a corresponding warning message about the signal unit 11, to visit a repair shop or another suitable measure, optionally with an additional indication of the remaining mobility duration.
  • Control unit to be controlled.
  • a DC / DC converter 13 may be provided, which supports a flow of energy in both directions in a particularly preferred manner , as a result, for example, when needed during operation of the fuel cell stack, this can recharge the starter battery and, if necessary, supply additional consumers 15 with energy. Even an optionally required support of the starter battery 14 by a likewise present in the electrical system 5 traction memory 16 is thus feasible.
  • Traction memory 16 is for Caching or to provide additional energy at a corresponding peak demand, which can be at least temporarily not covered by the fuel cell system, provided.
  • an inverter 17 For conversion between an optionally further voltage range provided in the vehicle electrical system, for connecting the electric machine for driving the mobile system, and the fuel cell side high voltage range, an inverter 17 is provided, which in turn advantageously also supports an energy flow in both directions.
  • the electric motor serving as a drive can feed electrical energy back into the network during overrun or in braking operation in generator function from the drive train 21, so that it can be temporarily stored in the traction memory 16.
  • the control unit 6 Via the traction memory 16 associated peripheral components 4, the control unit 6, the respective signal and energy flows for plausibility check out and / or initiate intervention measures if necessary.
  • exemplary components are for this purpose
  • Ammeter a voltmeter and switching contacts drawn.
  • switch contacts for example, a separation of the traction memory 16 in case of need from the rest of the electrical system possible.
  • this may furthermore also have a DC / AC converter 18, for example by to provide an AC voltage tap 19 for external consumers, e.g. a 220V or 110V connection.
  • a DC / AC converter 18 for example by to provide an AC voltage tap 19 for external consumers, e.g. a 220V or 110V connection.
  • peripheral components 4 of the fuel cell stack 2 For example, like the peripheral components 4 of the traction memory 16, an ammeter, a voltmeter, and switch contacts may be used to make or break the connection to the electrical system 5, among other components commonly required for the operation of a fuel cell stack.
  • components such as e.g. Ambient pressure sensors, conductivity sensors, fan heaters, or electric air conditioning compressors could, in a first stage of a stepped error response, e.g. only entries in the memory 10 may be provided.
  • the effects of such errors could be in the form of power losses of electrical consumers, which the driver of the mobile drive system is not necessarily aware of.
  • a further possibility of failure would be, for example, an incorrect supply of external comfort consumers in the high-voltage network, e.g. due to unavailable 220 V or 110 V output voltage. Possible causes for this could be, for example, a defect in the power electronics or one at the external
  • Somewhat more serious errors would be, for example, the failure of components of the electrical power control unit 8, such as sensors, power electronics (inverter), or that the electric machine (motor / generator) is in a current or temperature limit range, but in which a reduced power is still possible, or a defect in a current sensor or a voltage sensor of the
  • Fuel cell stack 2, or the transaction memory 16, or the like The effects would be e.g. without appropriate action a loss of power of the electric drive, thermal destruction of components or the like. However, these effects can be reduced with active countermeasure by the control unit, for example, to a reduced drive power, but still full driving dynamics for the drive system but with reference to a fault in the system via the signal unit 11. Intervention possibilities would be, for example, the determination of theoretical values by means of a corresponding modeling, if appropriate using correspondingly stored parameters.
  • the failure of components of the fuel cell control unit 7 may have similar consequences, which also allow at least temporarily by means of modeling at least a limited further driving operation of the drive system.
  • Possible errors would, for example, again be the failure of sensors in the area of the electrical system, in the range of the temperature, the pressures, in the humidity range, sensors for mass flows and the like. Faulty fans are also possible, which could possibly result in insufficient humidification of the fuel cell stacks, or a reduced fuel and / or air supply, a non-operational coolant supply, which would cause problems in the temperature range, or a loss of coolant.
  • the lack of tank level could be a source of error, e.g. estimated by estimate.
  • the drive system can continue to be available for driving the mobile device with reduced drive power, but again with appropriate warning to the driver, e.g. via the signal unit 11.
  • Another erroneous graded shutdown of system components of the drive system could relate to all electrical control unit failures that, while having no direct effect on electric driving, but the low voltage electrical system (12 volt power) due to damage to the relevant battery (starter battery) increasingly limit.
  • Another cause for a possibly creeping failure of the low-voltage electrical system supply could be, for example, that the starting battery or the starter battery, which is usually designed as a 12 V battery can not be charged for various reasons.
  • An exemplary error would be that the 14V DC / DC converter is defective. Without appropriate measures, the battery would be emptied and the consumers supplied by them could turn out uncontrolled, so that possibly a dangerous operating situation for by the
  • Drive system operated mobile could stop. However, by a measure actively initiated by the control unit, e.g. in a first step, the operator will be alerted to the defect. By indicating an optional remaining operating time in a safe mode of operation, the driver could be provided with an appropriate response time until the system is shut down, e.g. by driving immediately to the edge of the road, by driving on to a next parking space or possibly to reach a service or repair facility would be possible. To support this could be a shutdown of certain, not necessarily required for the operation consumer or actively made by the control unit itself.
  • Another source of error in the electric power control system could be a defect on the traction memory 16 or on a peripheral component 4 associated with it. Possible errors would be, for example, that the transaction battery 16 itself is defective, to the effect that no power consumption and / or -abgäbe is possible that a problem in the contact area of the battery connection to the electrical system is present (eg a relay or contactor could not close properly) Fuses are defective, that the high voltage DC / DC converter is defective, or that damage to the battery control unit has occurred to the so-called battery management system. Without appropriate measures at least a loss of momentum for the drive system would be noticeable, possibly no Restart of the system.
  • control unit As a possibility of intervention by the control unit on the basis of a rating or categorization of the error, in turn, for example, a signal to the operator of the system, preferably combined with a limitation of the possible performance query to be able to use existing energy reserves as effectively as possible.
  • Another source of error can be the failure of components of the fuel cell system cause. Again, different serious errors have to be categorized or evaluated. In a first group, for example, errors could be classified, which still allow limited operation of the fuel cell stack. A next stage could be evaluated to the effect that although operation of the fuel cell stack is no longer possible, but at least a reasonably controlled shutdown of the fuel cell system is possible.
  • hazards could be defined such that a risk of fire by leakage of fuel to a fuel cell component of the entire fuel cell system is possible.
  • the detection of an excessive fuel concentration in the ambient air, or an implausible fuel mass flow balance or a deviation in the target-actual pressure, in particular on the anode side of the fuel cell could be a cause of a fire hazard to be displayed or another danger to be displayed.
  • Other causes of failure could be, for example, a defect in the fuel monitoring sensor, a defect on the signal lines, e.g. in the form of a signal bus, a defect in the coolant pump, an abnormal U-I behavior, or even a failure of a sensor on the tank, e.g. of the pressure sensor.
  • a next stage in the error-weighted shutdown of the system components would be the total failure of the fuel cell system. This could be due to e.g. be strong fuel leakage or a line interruption to the fuel cell stack in the high voltage range of the electrical system. Without active measures, an uncontrolled loss of power and, consequently, an uncontrolled loss of consumers connected to the electrical system would be the case.
  • active intervention of the control unit but in turn can be at least a warning to the operator, along with an active reduction of the drive power to allow the still available energy for a downgrade of the system in the secure state.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein brennstoffzellenbasiertes Antriebssystem (1), insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend wenigstens einen Brennstoffzellenstapel (2), eine elektrische Maschine (3), Peripheriekomponenten (4) und ein elektrisches Bordnetz. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass eine zur Bewertung/Kategorisierung von im Antriebssystem erkannten Fehlfunktionen ausgebildete Kontrolleinheit (6) vorgesehen ist. Im Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Antriebssystems in verschiedenen Degradierungsstufen bei Auftritt einer oder mehrerer Fehler.

Description

Beschreibung
Titel
Gestufte Abschaltung eines brennstoffzellenbasierten
AntriebsSystems
Die vorliegende Erfindung betrifft ein brennstoffzellenbasiertes Antriebssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 10.
Stand der Technik
Es ist bekannt, Antriebssysteme basierend auf der Brennstoffzellentechnologie zu betreiben, insbesondere auch zum Antrieb von Kraftfahrzeugen. Bei diesen Brennstoffzellen handelt es sich in der Regel um mehrere, stapeiförmig zusammengeschaltete, einzelne Brennstoffzellen zur Erzeugung einer ausreichend hohen, elektrischen Spannung für die Versorgung der entsprechenden Komponenten des Antriebssystems. Für den Betrieb solcher einen Brennstoffzellenstapel umfassenden BrennstoffZeileneinheiten ist eine entsprechende "Brennstoffzellen-Peripherie" zur Kontrolle der darin ablaufenden, zum Teil sehr komplexen technischen Vorgänge erforderlich.
Insbesondere bei mobilen Antriebssystemen mit einem entsprechenden Brennstoffzellen-Antrieb sind z.B. zwei verschiedene Spannungsniveaus im betreffenden Bordnetz ausgebildet. Es handelt sich hierbei um ein 12 V bis 14 V- Spannungsnetz als Niederspannungs-Komponenten- Versorgungsnetzbereich und einen Netzbereich mit bis zu mehreren hundert Volt auf der Brennstoffzellen-Stapelseite. Vorzugsweise sind beide Bordnetz-Spannungsbereiche über entsprechende Komponenten sowohl energietechnisch als auch signaltechnisch miteinander gekoppelt.
Zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Gesamtantriebssystems kann im Weiteren auch die Rückspeisung von im bewegten Antriebssystem vorhandener Energie in elektrische Speicher vorgesehen sein, wie z.B. im Schubbetrieb oder im Bremsbetrieb eines damit betriebenen Mobils.
Zur Sicherstellung eines einwandfreien Betriebs eines derartigen, brennstoffzellenbasierten Antriebssystems sind sowohl hardwareseitige als auch softwareseitige Sicherheitsmaßnahmen bekannt.
Aufgabe und Vorteile der vorliegenden Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem der einleitend dargestellten Art zu verbessern. Die Lösung erfolgt ausgehend von den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 10 durch deren kennzeichnende Merkmale. Durch die Unteransprüche werden zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildungen angegeben.
Dementsprechend betrifft die vorliegende Erfindung ein brennstoffzellenbasiertes Antriebssystem, insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend wenigstens einen Brennstoffzellenstapel, eine elektrische Maschine (Motor und/oder Generator) , Peripheriekomponenten und ein elektrisches Bordnetz. Dieses Brennstoffzellenantriebssystem zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass eine zur Bewertung/Kategorisierung von im Antriebssystem erkannten Fehlfunktionen ausgebildete Kontrolleinheit vorgesehen ist.
Mit einer solchen Kontrolleinheit ist in vorteilhafter Weise eine fehlergewichtete, gestufte Abschaltung von Systemkomponenten des Antriebssystems möglich. Es ist somit nicht mehr, wie bisher bekannt, ein sofortiges Abschalten des gesamten Antriebssystems aufgrund des Ausfalls einer oder mehrerer, gegebenenfalls durchaus auch wichtiger Systemkomponenten zwingend erforderlich. Je nach Fehler können durch einen derartigen Aufbau eines Antriebssystems auch nur Teile des gesamten Antriebssystems abgeschaltet werden, bzw. durch von der Kontrolleinheit entsprechend einzuleitende Maßnahmen zumindest vorübergehend ersetzt werden, gegebenenfalls unter Einbindung anderer Systemkomponenten.
Denkbar wäre hierzu beispielsweise ein Notlaufbetrieb des Antriebssystems, gegebenenfalls abhängig vom jeweiligen Fehler prioritätsgestuft bewertet, um das System entsprechend der Schwere des aufgetretenen Fehlers zumindest noch in einem gesicherten Zustand ordnungsgemäß herunterfahren zu können. Oder, bei einem nicht so gravierenden Fehler, gegebenenfalls eine Aufrechterhaltung des Betriebs bis zum betriebsmäßig vorgesehenen Ende der betreffenden Betriebslaufzeit. Es kann also bei voller Systemsicherheit noch eine Mindestverfügbarkeit des Antriebssystems gewährleistet werden.
Als ein Beispiel von verschiedenen Degradierungsstufen für das brennstoffzellenbasierte Antriebssystem ist es vorstellbar, dass die Kontrolleinheit zur Ermittlung eines ersatzweisen, theoretischen Wertes bei bekanntem Fehler und/oder Ausfall eines Signalgebers ausgebildet ist. Beispielsweise könnten bestimmte Werte, ggf. aus einem matrixförmig aufgebautem Speicherplatz als Ersatzwerte für bestimmte Betriebszustände vorgehalten werden, auf die im Fehlerfall zugegriffen werden kann. Daraus könnte je nach Fehlerfall direkt oder z.B. über entsprechende Verknüpfungen Ersatzwerte für den weiteren Betrieb des Antriebssystem zu dessen Notlaufbetrieb zur Verfügung gestellt werden.
Als Signalwerte und/oder zugehörige Parameter für den jeweiligen Betriebszustand und/oder Betriebsmodus des Antriebssystems können z.B. Spannungswerte, Stromwerte, Temperaturwerte, Fluiddrücke, Feuchtigkeitsgehalt und dergleichen mehr in verschiedenen Verknüpfungen zueinander abgespeichert werden. Im Weiteren ist hierzu auch die Abspeicherung entsprechender Mittelwerte, minimal- und/oder maximal zulässiger oder anderer für den Betrieb des Antriebssystems vorteilhafter Werte möglich, auf die dann je nach Fehlerfall entsprechend zugegriffen werden kann.
Als insbesondere vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Kontrolleinheit zur Bildung eines Parametermodells zur Ermittlung eines als fehlerhaft erkannten und/oder nicht betriebsmäßig verfügbaren Signalwertes ausgebildet ist. D.h. die Kontrolleinheit ist so ausgebildet, dass sie nicht erst bei Totalausfall eines Signalwertes und/oder Energiestrangs regulierend zur Stabilisierung des Antriebssystems angreift, sondern in einer besonders bevorzugten Ausführungsform z.B. in bestimmten Zeitabständen immer wieder regelmäßig oder auch unregelmäßig oder aber auch permanent zumindest bestimmte Signalwerte und/oder Energieflüsse daraufhin überprüft, ob sie für den aktuellen Betriebszustand und/oder Betriebsmodus sich in einem als fehlerfrei angesehenen Bereich befinden, und andernfalls entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten.
Ein von der Kontrolleinheit ermittelter, theoretischer Signalwert kann sowohl ein Ersatzsignalwert für einen bei störungsfreiem Betrieb von einem Sensor gelieferter Wert sein, er kann aber auch ein Ersatzwert für einen von einer Teileinheit der Kontrolleinheit selbst gelieferten Wert sein, oder für einen von einer weiteren, ggf. externen Kontrolleinheit gelieferten Wert oder dergleichen.
Bei erkannten Problemen in der Energieversorgung kann die Kontrolleinheit zur teilweisen oder vollständigen Umschaltung der Energieversorgung einer Komponente des Antriebssystems von einer als fehlerhaft erkannten Energiequelle auf eine als nicht oder gegebenenfalls als geringer fehlerbehaftet erkannten Energiequelle vorgesehen sein. Denkbar ist aber durchaus auch eine Unterstützung der als fehlerhaft erkannten Energiequelle durch Zuschalten einer entsprechend geeigneten weiteren Energiequelle, sofern dies entsprechend des erkannten Fehlers möglich ist.
Als Fehlererkennung könnte beispielsweise ein zu geringer aber auch ein zu hoher Stromfluss für einen aktuellen Lastzustand eines Verbrauchers erkannt werden, oder auch eine zu hohe oder zu niedrige Spannung, die auf ein Problem an der betreffenden Betriebskomponente schließen lassen.
Beim Brennstoffzellensystem kann dies beispielsweise neben nicht betriebsgemäßer Versorgung mit Betriebsmitteln, wie Brennstoff, Oxidationsmittel und/oder Kühlmittel auch ein alterungsbedingter oder verschleißbedingter unzulässiger Betriebszustand sein. Beispielhaft sei hier ein Abfall in der Betriebsspannung aufgezeigt.
Im batterieseitigen bzw. akkuseitigem Energiefluss können Fehler beispielsweise ebenfalls durch Verschleiß oder Abfall in der Speicherleistung entstehen, die durchaus auch schleichend auftreten können, durch entsprechende
Abfrageroutinen über die Kontrolleinheit aber feststellbar sind.
Für den Fall, dass für die Starterbatterie des Antriebssystems eine dementsprechend schwache Speicherkapazität festgestellt wird, dass ein Wiederstarten des Antriebssystems nicht mehr zuverlässig gewährleistet werden kann, kann die
Kontrolleinheit in einer besonders bevorzugten Ausführungsform so ausgebildet sein, dass sie zur aktiven Inbetriebhaltung zumindest für einen Energiestrang ausgebildet ist, insbesondere für den, mit welchem eine Starteinheit für das Wiederstarten des Antriebssystems zugeordnet ist, z.B. ein Anlasser .
D.h., wenn die Kontrolleinheit zur aktiven Inbetriebhaltung für eine Energiequelle bei Erkennung eines Fehlers an einer anderen Energiequelle und/oder einem zugehörigen Kontroll- und/oder Peripherieelement geeignet ausgebildet ist, können entsprechende Schutzmaßnahmen zur Aufrechterhaltung eines sicheren Betriebszustandes des Antriebssystems von der Kontrolleinheit bereits während des Betriebs des Antriebssystems eingeleitet werden.
In weiter vorteilhafter Weise kann die Kontrolleinheit zur Ausgabe einer entsprechend eines erkannten Fehlers gewichteten Warnung vorgesehen sein, so dass der Betreiber des Antriebssystems über die Schwere des aufgetretenen Fehlers informiert werden kann. Zusätzlich kann er ggf. damit auch über die abgeschätzte, noch verbleibende Betriebszeit informiert werden, ggf. mit zusätzlicher Unterbreitung eines Vorschlags für einen oder mehrere mögliche Betriebsmodi. Denkbar sind z.B.: keine Einschränkung der Systemverfügbarkeit, Fehlerbehebung beim nächsten Service; teilweise eingeschränkte Systemverfügbarkeit, Ziel des Mobils voraussichtlich erreichbar, Fehler muss aber umgehend behoben werden; stärker eingeschränkte Systemverfügbarkeit, Erreichung des Ziels nicht mehr gewährleistet, Fehler ist zwingend zu beheben; oder auch massiver Systemfehler, Notfahrbetrieb!, System umgehend abstellen.
Für die allermeisten Betriebsfälle ist somit zumindest in eingeschränkter Weise ein weitere Betrieb des Antriebssystems, insbesondere eines damit betriebenen Mobils möglich, im günstigsten Fall sogar ohne irgendwelche Einschränkungen des Fahrbetriebs. Bei etwas größeren Problemen ist wenigstens noch die Erreichbarkeit einer Service- oder Reparaturstelle gegeben, zumindest jedoch ein Herauslösen aus dem aktiven Verkehrsgeschehen durch Umschalten auf und/oder Beischalten von noch verfügbaren Systemkomponenten, z.B. in der bereits oben dargelegten Art und Weise.
Im Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Betrieb eines brennstoffzellenbasierten
Antriebssystems, umfassend wenigstens einen Stapel, eine elektrische Maschine, Peripheriekomponenten und ein elektrisches Bordnetz. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass eine Bewertung/ Kategorisierung von im Antriebssystem erkannten Fehlfunktionen durch eine Kontrolleinheit vorgenommen wird. Die Bewertung/ Kategorisierung erfolgt vorzugsweise in der oben beschriebenen Art und Weise.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung und der nachfolgenden darauf Bezug nehmenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt die einzige Figur ein brennstoffzellenbasiertes AntriebsSystem.
Im Detail umfasst dieses brennstoffzellenbasierte
Antriebssystem 1 einen Brennstoffzellenstapel 2, eine elektrische Maschine 3 (Motor und/oder Generator) , Peripheriekomponenten 4 und ein elektrisches Bordnetz 5. Zur Kontrolle der einzelnen Systemkomponenten ist im Weiteren eine Kontrolleinheit 6 vorgesehen, die zur Bewertung/
Kategorisierung von im Antriebssystem erkannten Fehlfunktionen ausgebildet ist. Durch eine solche Kontrolleinheit ist eine fehlergewichtete, gestufte Abschaltung einzelner oder auch mehrerer Systemkomponenten des Antriebssystems möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Kontrolleinheit 6 auch mehrere Teilkontrolleinheiten umfassen. Z.B. eine Brennstoffzellen-Kontrolleinheit 7, eine Elektro- Energiekontrolleinheit 8, eine Batteriekontrolleinheit 9 und ggf. noch weitere Teilkontrolleinheiten für einzelne Systemkomponenten und/oder Systemkomponentengruppen.
Besonders vorteilhaft kann die Kontrolleinheit 6 verschiedene Signal- und/oder Energieflüsse, insbesondere gestützt auf entsprechende Signalgeber und/oder
Signalaufbereitungseinheiten auf Plausibilität hin überprüfen. Bei Abweichung eines oder mehrerer zur prüfender Werte von einem üblicherweise zu erwartenden Wert, oder bei Ausfall eines solchen, kann die Kontrolleinheit beispielsweise ersatzweise einen theoretischen Signalwert ermitteln bzw. ersatzweise oder auch ergänzend einen Energiefluss von einer anderen als von der als fehlerhaft erkannten Energiequelle 2, 14, 16, 21 bereitstellen bzw. veranlassen. Im günstigsten
Fehlerfall merkt der Betreiber des Antriebssystems gar nichts von dem aufgetretenen Fehler, z.B. wenn dieser keine direkte Auswirkung auf den aktuellen Betrieb des Antriebssystems hat. In einem solchen Fall kann beispielsweise nur ein Eintrag in einen entsprechenden Datenspeicher 10 vorgesehen sein, der
Fehler kann dann durch Auslesen beim nächsten Service und eine entsprechende Reparaturmaßnahme behoben werden.
In einer nächsten Stufe der erfindungsgemäß gestuften Abschaltung des brennstoffzellenbasierten Antriebssystems 1 könne beispielsweise zusätzlich die Ausgabe eines Warnhinweises über einen erkannten Fehler, an den Betreiber des vorzugsweise mobilen Antriebssystems über eine Signaleinheit 11 vorgesehen sein.
In weiteren Stufen könnte beispielsweise auch ein Hinweis über die noch bestehende Systemverfügbarkeit gegeben werden, vorzugsweise abhängig von der Schwere des detektierten und von der Kontrolleinheit 6 bewerteten Fehlers, so dass bei einem nicht zu gravierenden Fehler zumindest noch ein Erreichen des beabsichtigten Zieles möglich ist. Bei dem gegenüber schwereren Fehler könnte ggf. noch das Erreichen einer Reparaturwerkstätte möglich sein, und z.B. beim Ausfall einer systemtragenden Komponente zumindest noch ein zuverlässiges und gefahrloses Außerverkehrbringen des mit dem Antriebssystems betriebenen Mobils.
Zur Ablage verschiedener Parameter, insbesondere zur Ausbildung eines Parametermodells ist eine Speichereinheit 12 vorgesehen, auf die die Kontrolleinheit 6 und/oder eine der weiteren Teilkontrolleinheiten bei Bedarf zugreifen und gegebenenfalls darauf weitere Daten abspeichern kann/können. Insbesondere können hierzu auch Daten abgelegt werden, die die Kontrolleinheit gegebenenfalls zur teilweisen oder vollständigen Umschaltung der Energieversorgung einer Komponente des Antriebssystems von einer als fehlerhaft erkannten Energiequelle auf eine als nicht oder gegebenenfalls als geringer fehlerbehaftet erkannten Energiequelle benötigen könnte .
Beispielsweise ist es denkbar, dass eine Programmroutine abgelegt ist, auf die die Kontrolleinheit zugreift, um z.B. aktiv die weitere in Betriebhaltung einer Energiequelle zu veranlassen. Dies könnte beispielsweise dann der Fall sein, wenn die Kontrolleinheit ein Problem bei der Starterbatterie oder einer ihr zugehörigen Peripherieeinheit ermittelt hat, welche so groß ist, dass ein zuverlässiges Wiederstarten des Antriebssystems nicht mehr gewährleistet werden kann. Der Betreiber des Antriebssystems kann dann, informiert durch einen entsprechenden Warnhinweis über die Signaleinheit 11, zum Aufsuchen einer Reparaturwerkstätte oder einer anderen geeigneten Maßnahme aufgefordert werden, gegebenenfalls mit einem zusätzlichen Hinweis über die verbleibende Mobilitätsdauer .
Im Weiteren werden hier beispielhaft noch weitere Systemkomponenten beschrieben, die über das Bordnetz in entsprechender Weise miteinander verbunden und durch die
Kontrolleinheit kontrolliert werden. Zur Verbindung zweier im Bordnetz nebeneinander existierender Spannungsebenen (12 V bis 14 V für den Niederspannungsbereich und bis zu mehrere hundert Volt für den brennstoffzellenstapelseitigen Spannungsbereich) kann ein DC/DC-Wandler 13 vorgesehen sein, der in besonders bevorzugter Weise in beide Richtungen einen Energiefluss unterstützt. Dadurch kann z.B. bei Bedarf im Betrieb des Brennstoffzellenstapels dieser zum einen die Starterbatterie wieder laden und zum anderen gegebenenfalls weitere Verbraucher 15 mit Energie versorgen. Auch eine gegebenenfalls erforderliche Unterstützung der Starterbatterie 14 durch einen ebenfalls im Bordnetz 5 vorhandenen Traktionsspeicher 16 ist damit realisierbar. Der Traktionsspeicher 16 ist zur Zwischenspeicherung bzw. zur Bereitstellung zusätzlicher Energie bei entsprechendem Spitzenbedarf, der durch das Brennstoffzellensystem zumindest vorübergehend nicht abgedeckt werden kann, vorgesehen.
Zur Wandlung zwischen einem gegebenenfalls weiteren im Bordnetz vorgesehenen Spannungsbereich, für den Anschluss der Elektromaschine zum Antrieb des mobilen Systems, und dem brennstoffzellenseitigen Hochspannungsbereich ist ein Umrichter 17 vorgesehen, der wiederum insbesondere vorteilhaft ebenfalls in beide Richtungen einen Energiefluss unterstützt. Dadurch kann der als Antrieb dienende Elektromotor im Schubbetrieb bzw. im Bremsbetrieb in Generatorfunktion aus dem Antriebsstrang 21 wieder elektrische Energie in das Netz zurück einspeisen, so dass diese im Traktionsspeicher 16 zwischengespeichert werden kann. Über dem Traktionsspeicher 16 zugeordnete Peripheriekomponenten 4 kann die Kontrolleinheit 6 die jeweiligen Signal- und Energieflüsse auf Plausibilität hin überprüfen und/oder gegebenenfalls Eingriffsmaßnahmen einleiten. Als beispielhafte Komponenten sind hierzu ein
Amperemeter, ein Voltmeter und Schaltkontakte eingezeichnet. Durch die Schaltkontakte ist beispielsweise eine Trennung des Traktionsspeichers 16 im Bedarfsfall vom übrigen Bordnetz möglich.
Je nach Ausführungsform des mobilen Antriebssystems kann dieses im Weiteren auch noch einen DC/AC-Wandler 18 aufweisen um z.B. einen Wechselspannungsabgriff 19 für externe Verbraucher zur Verfügung zu stellen, z.B. einen 220 V- Anschluss oder einen 110 V-Anschluss.
Aber auch ein weiterer DC/DC-Wandler 20 zwischen dem Traktionsspeicher 16 und dem Bordnetz 5 könnte für eine Anpassung zwischen unterschiedlichen Spannungsbereichen im Brennstoffzellenstapelbereich und an den Kontakten des Traktionsspeichers vorgesehen sein.
Die Peripheriekomponenten 4 des Brennstoffzellenstapels 2 können ähnlich wie die Peripheriekomponenten 4 des Traktionsspeichers 16 ein Amperemeter, ein Voltmeter und Schaltkontakte zur Herstellung bzw. Unterbrechung der Anbindung an das Bordnetz 5 neben weiteren, üblicherweise für den Betrieb eines Brennstoffzellenstapels erforderlichen Komponenten umfassen.
Nachfolgend werden verschiedene Reaktionsmöglichkeiten der Kontrolleinheit 6 auf festgestellte Fehler bzw. Fehlermeldungen als beispielhafte, fehlergewichtet gestufte Abschaltung von Systemkomponenten des Antriebssystems aufgeführt .
Bei als eher geringfügig eingestuften Fehlern durch Ausfall nicht zwingend für den Betrieb des den Brennstoffzellenstapel 2 umfassenden Brennstoffzellensystems erforderlicher Komponenten wie z.B. Umgebungsdrucksensor, Leitfähigkeitssensoren, Heizlüfter oder elektrischer Klimakompressor könnten in einer ersten Stufe einer gestuften Fehlerreaktion z.B. nur Einträge in den Speicher 10 vorgesehen sein. Die Auswirkungen solcher Fehler könnten beispielsweise in der Form von Leistungsverlusten elektrischer Verbraucher auftreten, von denen der Fahrer des mobilen Antriebssystems nicht unbedingt etwas merken muss.
Eine weitere Fehlermöglichkeit wäre beispielsweise eine nicht mehr ordnungsgemäße Versorgung externer Komfortverbraucher im Hochspannungsnetz, z.B. aufgrund nicht mehr zur Verfügung stehender 220 V bzw. 110 V Ausgangsspannung. Mögliche Ursachen könnten hierfür beispielsweise ein Defekt an der Leistungselektronik oder einem an dem externen
Spannungsabgriff angeschlossenen Verbraucher selbst sein. Auch in diesem Fall würde gegebenenfalls ein Diagnoseeintrag genügen, der in einem späteren Serviceintervall auf den Fehler hinweist.
Etwas schwerwiegendere Fehler wären z.B. der Ausfall von Komponenten der elektrischen Energiekontrolleinheit 8, wie z.B. Sensoren, Leistungselektronik (Umrichter), oder dass sich die Elektromaschine (Motor/Generator) in einem Strom- bzw. Temperaturgrenzbereich befindet, bei dem aber noch eine reduzierte Leistung möglich ist, oder ein Defekt an einem Stromsensor oder einem Spannungssensor des
Brennstoffzellenstapels 2, oder des Transaktionsspeichers 16, oder dergleichen mehr. Die Auswirkungen wären z.B. ohne entsprechende Maßnahme ein Leistungsverlust des elektrischen Antriebs, thermische Zerstörung von Komponenten oder dergleichen. Diese Auswirkungen können jedoch mit aktiver Gegenmaßnahme durch die Kontrolleinheit beispielsweise auf eine reduzierte Antriebsleistung, aber noch volle Fahrdynamik für das Antriebssystem jedoch mit Hinweis über einen Fehler im System über die Signaleinheit 11 reduziert werden. Eingriffsmöglichkeiten wären hierzu beispielsweise die Ermittlung theoretischer Werte durch eine entsprechende Modellbildung, gegebenenfalls unter Verwendung entsprechend abgespeicherter Parameter.
Auch der Ausfall von Komponenten der Brennstoffzellen- Kontrolleinheit 7 kann ähnliche Folgen haben, die ebenfalls mittels Modellbildung zumindest vorübergehend einen wenigstens eingeschränkten weiteren Fahrbetrieb des Antriebssystems ermöglichen. Mögliche Fehler wären beispielsweise wiederum der Ausfall von Sensoren im Bereich der Elektrik, im Bereich der Temperatur, der Drücke, im Feuchtebereich, Sensoren für Masseströme und dergleichen. Auch fehlerhafte Lüfter sind möglich, wodurch gegebenenfalls eine unzureichende Befeuchtung der Brennstoffzellenstapel erfolgen könnte, oder eine verminderte Brennstoff- und/oder Luftzuführung, eine nicht betriebsgemäße Kühlmittelversorgung, die Probleme im Temperaturbereich bewirken würde, oder auch ein Kühlmittelverlust. Auch das Fehlen des Tankfüllstandes könnte eine Fehlerquelle sein, die z.B. durch Schätzung ersatzweise ermittelt werden könnte.
Ohne entsprechende Maßnahmen könnte dann z.B. eine Stromquelle nicht mehr ausreichend Energie liefern, ein unkontrollierter Leistungsverlust aller elektrischen Verbraucher, auch des Antriebs, wäre spätestens nach einigen Minuten zu befürchten. Denkbar wäre auch eine thermische Zerstörung von einzelnen oder auch mehreren Komponenten bis hin zum Totalausfall des gesamten Antriebssystems.
Bei Einleitung aktiver Maßnahmen kann demgegenüber aber weiterhin bei reduzierter Antriebsleistung das Antriebssystem weiterhin zum Antrieb des mobilen Gerätes zur Verfügung stehen, jedoch wiederum mit entsprechender Warnung an den Fahrer z.B. über die Signaleinheit 11.
Eine weitere, fehlergewichtet abgestufte Abschaltung von Systemkomponenten des Antriebssystems könnte sich auf alle Fehler der elektrischen Energiekontrolleinheit beziehen, die zwar keine direkte Auswirkung auf den elektrischen Fahrbetrieb haben, jedoch das Niederspannungsbordnetz (12 Volt-Netz) aufgrund eines Schadens am diesbezüglichen Akku (Starterbatterie) zunehmend einschränken.
Während des Betriebs des Antriebssystems würde sich ein solcher Ausfall in der Regel nicht auswirken, da die Energieversorgung z.B. über das Brennstoffzellensystem sowie entsprechend weitere, zwischengeschaltete Komponenten zur Energieübertragung sichergestellt werden kann. Nach Abstellen des Antriebssystems ist aber damit zu rechnen, dass dieses aufgrund des Defekts an der Starterbatterie nicht mehr wiedergestartet werden kann. Um dies zu vermeiden, kann mit einer aktiv von der Kontrolleinheit durchgeführten Maßnahme neben einem Hinweis über den Defekt an dem Betreiber mittels der Signaleinheit 11 der übliche Abschaltvorgang für das System blockiert bzw. außer Betrieb gesetzt werden, so dass dieses z.B. nicht aus versehen stillgelegt wird. Um dennoch ein Stilllegen des Systems zu ermöglichen könnte beispielsweise für den Reparaturfall eine bestätigungsbedürftige Abfrageroutine gestartet werden. Denkbar wären hier die Abfragen: "Soll das Systems tatsächlich stillgelegt werden? Ja oder Nein". Eine weitere Ursache für einen, gegebenenfalls schleichenden Ausfall der Niederspannungs-Bordnetzversorgung könnte z.B. darin liegen, dass der Startakku bzw. die Starterbatterie, die in der Regel als 12 V-Batterie ausgelegt ist, aus unterschiedlichsten Gründen nicht mehr geladen werden kann. Ein beispielhafter Fehler wäre, dass der 14 V-DC/DC-Wandler defekt ist. Ohne entsprechende Maßnahmen würde die Batterie entleert werden und die durch sie versorgten Verbraucher könnten unkontrolliert ausfallen, so dass sich gegebenenfalls eine gefährliche Betriebssituation für das durch das
Antriebssystems betriebene Mobil einstellen könnte. Durch eine aktiv durch die Kontrolleinheit eingeleitete Maßnahme kann aber z.B. in einem ersten Schritt der Betreiber auf den Defekt hingewiesen werden. Durch Anzeigen einer gegebenenfalls abzuschätzenden restlichen Betriebsdauer in einem sicheren Betriebsmodus könnte dem Fahrer eine entsprechende Reaktionszeit bis zum Abstellen des Systems zur Verfügung gestellt werden, was z.B. durch sofortiges Fahren an den Fahrbahnrand, durch weiterfahren bis zu einer nächsten Parkmöglichkeit oder gegebenenfalls bis zum Erreichen einer Service- bzw. Reparaturstätte möglich wäre. Unterstützend könnte hierzu ein Abschalten bestimmter, für den Betrieb nicht zwingend notwendiger Verbraucher vorgeschlagen bzw. auch aktiv durch die Kontrolleinheit selbst vorgenommen werden.
Eine weitere Fehlerquelle im Elektroenergie-Kontrollsystem könnte ein Defekt am Traktionsspeicher 16 oder an einer ihm zugeordneten peripheren Komponente 4 sein. Mögliche Fehler wären beispielsweise, dass der Transaktionsakku 16 selbst defekt ist, dahingehend, dass keine Leistungsaufnahme und/oder -abgäbe möglich ist, dass ein Problem im Kontaktbereich des Akkuanschlusses an das Bordnetz vorliegt (z.B. könnte ein Relais oder Schütz nicht richtig schließen) , dass Sicherungen defekt sind, dass der Hochspannungs-DC/DC-Wandler defekt ist, oder dass ein Schaden an der Batteriekontrolleinheit dem sogenannten Batteriemanagementsystem aufgetreten ist. Ohne entsprechende Maßnahmen wäre zumindest ein Dynamikverlust für das Antriebssystem bemerkbar, gegebenenfalls auch kein Wiederstart des Systems. Als Eingriffsmöglichkeit durch die Kontrolleinheit auf der Basis einer Bewertung bzw. Kategorisierung des Fehlers kann wiederum zuerst beispielsweise eine Signalisierung an den Betreiber des Systems erfolgen, vorzugsweise kombiniert mit einer Beschränkung der möglichen Leistungsabfrage, um noch vorhandene Energiereserven möglichst effektiv nutzen zu können .
Eine weitere Fehlerquelle kann im Ausfall von Komponenten des Brennstoffzellensystems ursächlich sein. Auch hierzu sind unterschiedlich schwerwiegende Fehler zu kategorisieren bzw. zu bewerten. In einer ersten Gruppe könnten beispielsweise Fehler eingestuft werden, die noch einen eingeschränkten Betrieb des Brennstoffzellenstapels ermöglichen. Eine nächste Stufe könnte dahingehend bewertet werden, dass zwar kein Betrieb des Brennstoffzellenstapels mehr möglich ist, dass aber zumindest noch ein einigermaßen kontrolliertes Herunterfahren des Brennstoffzellensystems möglich ist.
Für beide Kategorien könnten Gefahrenquellen dahingehend definiert werden, dass eine Brandgefahr durch Austritt von Brennstoff an einer BrennstoffZellenkomponente des gesamten Brennstoffzellensystems möglich ist. Auch das Feststellen einer zu hohen Brennstoffkonzentration in der Umgebungsluft, oder eine unplausible Brennstoff-Massenstrombilanz oder eine Abweichung im Soll-Ist-Druck, insbesondere an der Anodenseite der Brennstoffzellen könnte eine Ursache für eine anzuzeigende Brandgefahr oder eine andere anzuzeigende Gefahr sein. Weitere Fehlerursachen könnten beispielsweise ein Defekt am BrennstoffÜberwachungssensor sein, ein Defekt an den Signalleitungen, z.B. in der Form eines Signalbusses, ein Defekt an der Kühlmittelpumpe, ein abnormales U-I-Verhalten, oder auch ein Ausfall eines Sensors am Tank, z.B. des Drucksensors.
Ohne entsprechende Gegenmaßnahmen würde ein unkontrollierter Leistungsverlust der Stromquelle in der Form des Brennstoffzellenstapels die Folge sein. Alle elektrischen Verbraucher des Antriebssystems würden innerhalb kürzester Zeit, gegebenenfalls nach vorübergehender, fehlerhafter Reaktion, ausfallen. Durch eine von der Kontrolleinheit aktiv eingeleitete Reaktionsmaßnahme kann aber ein gesichertes
Herunterfahren des gesamten Systems gewährleistet werden, und zwar abhängig von der jeweiligen Fehlerkategorie bzw. Fehlerbewertung entsprechend obiger Darlegung.
Eine nächste Stufe in der fehlergewichteten Abschaltung der Systemkomponenten wäre der Totalausfall des Brennstoffzellensystems . Ursächlich hierfür könnte z.B. starker Brennstoffaustritt sein oder eine Leitungsunterbrechung zum Brennstoffzellenstapel im Hochspannungsbereich des Bordnetzes. Ohne aktive Maßnahmen wäre wiederum ein unkontrollierter Leistungsverlust und damit verbunden ein unkontrollierter Ausfall der am Bordnetz hängenden Verbraucher der Fall. Durch aktives Eingreifen der Kontrolleinheit kann aber wiederum zumindest eine Warnung an den Betreiber erfolgen, einhergehend mit einer aktiven Reduzierung der Antriebsleistung um die noch verfügbare Energie für ein Herabfahren des Systems im gesicherten Zustand zu ermöglichen.
Weitere mögliche Fehlerquellen wären ein Defekt am Antrieb, ein Defekt im Hochspannungsbereich des Bordnetzes. Auch in diesen Fällen kann durch aktives Eingreifen der Kontrolleinheit gegenüber einem unkontrollierten Betrieb in vorteilhafter Weise zumindest ein sicheres Herunterfahren des gesamten Antriebssystems gewährleistet werden.

Claims

Ansprüche
1. Brennstoffzellenbasiertes Antriebssystem (1), insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend wenigstens einen
Brennstoffzellenstapel (2), eine elektrische Maschine (3), Peripheriekomponenten (4) und ein elektrisches Bordnetz, dadurch gekennzeichnet, dass eine zur
Bewertung/Kategorisierung von im Antriebssystem erkannten Fehlfunktionen ausgebildete Kontrolleinheit (6) vorgesehen ist.
2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit zur fehlergewichtet gestuften Abschaltung von Systemkomponenten des Antriebssystems ausgebildet ist.
3. Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit zur Ermittlung eines ersatzweisen, theoretischen Signalwertes bei erkanntem Fehler und/oder Ausfall eines Signalgebers ausgebildet ist.
4. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit zur Bildung eines Parametermodells für die Ermittlung eines als fehlerhaft erkannten und/oder nicht betriebsgemäß verfügbaren Signalwertes ausgebildet ist.
5. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Kontrolleinheit ermittelte theoretische Signalwert ein Ersatzsignalwert für einen bei störungsfreiem Betrieb von einem Sensor, von einer Teileinheit der Kontrolleinheit selbst, oder von einer weiteren, ggf. externen Kontrolleinheit gelieferten Wert ist.
6. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit zur teilweisen oder vollständigen Umschaltung der
Energieversorgung einer Komponente des Antriebssystems von einer als fehlerbehaftet erkannten Energiequelle auf eine als nicht oder zumindest als geringer fehlerbehaftet erkannten Energiequelle ausgebildet ist.
7. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit zur aktiven in Betriebhaltung für eine Energiequelle bei Erkennung eines Fehlers an einer anderen Energiequelle und/oder einem zugehörigen Kontroll- und/oder Peripherieelement ausgebildet ist.
8. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit zur Ausgabe einer entsprechend eines erkannten Fehlers gewichteten Warnung vorgesehen ist.
9. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Warnung ein Hinweis auf die verbleibende Mobilitätsdauer enthalten ist.
10. Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellen basierten Antriebssystems, insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend wenigstens einen Brennstoffzellenstapel, eine elektrische
Maschine, Peripheriekomponenten und ein elektrisches Bordnetz, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewertung/Kategorisierung von im Antriebssystem erkannten Fehlfunktionen durch eine Kontrolleinheit vorgenommen wird.
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