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HINTERGRUND
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und Verfahren zum Steuern eines Luftgebläses für ein Brennstoffzellenfahrzeug, das eine anormale Betätigung des Luftgebläses verhindert und eine ausreichende Luftströmungsrate gemäß äußeren Luftbedingungen aufrechterhält.
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Beschreibung der verwandten Technik
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Ein Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellensystems erzeugt Elektrizität durch eine elektrochemische Reaktion von Sauerstoff, der in Form von Luft zugeführt wird, und Wasserstoff, der als Brennstoff zugeführt wird, damit die resultierende Elektrizität als Energie zum Antreiben eines Fahrzeugs verwendet werden kann. Wie in 1 veranschaulicht, enthält ein Brennstoffzellenfahrzeug einen Brennstoffzellenstapel, der Elektrizität in dem Brennstoffzellenstapel erzeugt. Das Brennstoffzellenfahrzeug enthält auch ein Luftzuführsystem 10, ein Wasserstoffzuführsystem 20 und ein Kühlsystem 30, die zum Erfüllen von Bedingungen verwendet werden, bei denen eine elektrochemische Reaktion zum Produzieren von Elektrizität verursacht werden kann.
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Das Luftzuführsystem 10 enthält eine Befeuchtungseinrichtung 12, die zum Befeuchten von Luft und Zuführen von Brennstoff und feuchter Luft zu einem Brennstoffzellenstapel S konfiguriert ist, und ein Luftgebläse 14, das zum Zuführen von sauerstoffhaltiger Luft zu Feuchtigkeit konfiguriert ist. Das Luftgebläse 14 enthält einen Filter 16, der zum Beseitigen von Verunreinigungen konfiguriert ist, die in der Zuluft (z. B. angesaugte Luft) vorliegen, und einen Luftkompressor, der zum Verdichten von Luft konfiguriert ist. Das Wasserstoffzuführsystem 20 enthält einen Wasserstoffzufuhrbehälter 20, ein Wasserstoffzufuhrventil 24, das zum Einstellen einer Strömungsrate des Wasserstoffs (nachstehend als Wasserstoffströmungsrate bezeichnet) konfiguriert ist, und eine Wasserstoffzirkulationsvorrichtung 26, die zum Zurückführen eines Anteils des zugeführten Wasserstoffgases zu einer Brennstoffzelle konfiguriert ist. Das Kühlsystem 30 enthält einen Kühler 34 und ein Thermostat 36. Der Kühler 34 enthält einen Kühlerlüfter 32, der zum Beseitigen von Wärme von dem Kühlwasser konfiguriert ist. Das Thermostat 36 ist zum Einstellen einer Strömungsrate des Kühlwassers konfiguriert.
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Das Brennstoffzellenfahrzeug enthält zusätzlich eine Brennstoffzellen-Lastvorrichtung 40, die verhindert, dass eine Brennstoffzelle überladen wird. Mit dieser Struktur werden der durch das Wasserstoffzuführsystem 20 zugeführte Wasserstoff und der durch das Luftzuführsystem 10 zugeführte Sauerstoff einer elektrochemischen Reaktion in dem Brennstoffzellenstapel S unterzogen, wobei Elektrizität erzeugt wird. Diese Reaktion produziert auch Wärme und Wasser als Nebenprodukte.
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In dem Luftzuführsystem ist eine präzise Steuerung der Betätigung des Luftgebläses erforderlich, um eine ausreichende Luftmenge unter jeglichen Fahrbedingungen beizubehalten. Da es erforderlich ist, eine ausreichende Luftströmung zur Erzeugung von Elektrizität beizubehalten, sollte das Luftgebläse innerhalb eines Betriebsgrenzbereiches betrieben werden, um Komponenten des Luftgebläses zu schützen und ein Betriebgeräusch des Luftgebläses zu minimieren.
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Wenn ein herkömmliches Luftgebläse verwendet wird und die Betätigungsmenge des Luftgebläses kontinuierlich erhöht wird, um eine ausreichende Luftströmungsrate unter Bedingungen aufrechtzuerhalten, bei denen es schwierig ist, eine ausreichende Luftströmungsrate aufrechtzuerhalten, wie beispielsweise, wenn ein Fahrzeug in einer im Wesentlichen hohen Höhe gefahren wird, in der der atmosphärische Druck im Wesentlichen gering ist, oder wenn ein Luftkanal durch Verunreinigungen verstopft ist, kann das Luftgebläse überlastet werden. Hinsichtlich der Steuerung des Luftgebläses besteht folglich ein Bedarf zur Entwicklung einer Technologie, die eine ausreichende Luftströmungsrate aufrechterhalten kann, während dieselbe eine stabile Betätigung des Luftgebläses durch effektives Umgehen mit unvorteilhaften Fahrbedingungen und Systemstörungen ermöglicht.
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Vorangehendes soll lediglich beim Verständnis des Hintergrunds der vorliegenden Erfindung helfen und nicht bedeuten, dass die vorliegenden Erfindung innerhalb des Bereiches der verwandten Technik liegt, die jemandem mit technischen Fähigkeiten bereits bekannt ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Erfindung liefert folglich ein System und Verfahren zum Steuern bzw. Regeln eines Luftgebläses für ein Brennstoffzellenfahrzeug, um eine ausreichende Strömungsrate der einer Brennstoffzelle zugeführten Luft unter jeglichen unvorteilhaften Fahrbedingungen, wie beispielsweise das Fahren des Fahrzeugs in einer im Wesentlichen hohen Höhe, aufrechtzuerhalten und eine stabile Betätigung des Luftgebläses durch Berücksichtigen von Systemstörungen, wie beispielsweise die Verstopfung eines Luftkanals, zu verbessern.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung liefert ein Verfahren zum Steuern eines Luftgebläses in einem Brennstoffzellenfahrzeug, das Folgendes enthalten kann: Bestimmen einer Betätigungsmenge eines Luftgebläses, um einer erforderten Luftströmungsrate unter gegenwärtigen Betriebsbedingungen zu entsprechen; Erhalten von Informationen bezüglich der Verstopfung eines Luftkanals oder Informationen bezüglich eines erhöhten Gegendrucks, während das Luftgebläse mit der bestimmten Betätigungsmenge wirkt; und Korrigieren eines maximalen Betriebsbereiches des Luftgebläses gemäß einem bestimmten Betriebszustand, einem Zustand mit einem verstopften Luftkanal oder einem Zustand mit einem erhöhten Gegendruck.
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Die Informationen bezüglich der Verstopfung des Luftkanals können durch Vergleichen eines Schätzwertes einer Luftströmungsrate, der von einem Luftströmungsraten-Schätzer abgeleitet wird, und eines gemessenen Wertes einer gegenwärtigen Luftströmungsrate und Bestimmen, ob eine Differenz zwischen dem geschätzten Wert und dem gemessenen Wert gleich einem oder größer als ein erster Bezugswert ist, erhalten werden. Der Luftströmungsraten-Schätzer kann Luftströmungsraten-Kennfelddaten, die zum Berechnen einer gegenwärtigen Luftströmungsrate in Bezug auf eine gegenwärtige Betätigungsmenge des Luftgebläses verwendet werden, in Bezug auf eine Luftströmungsrate bei atmosphärischem Druck und Raumtemperatur sein. Der Luftströmungsraten-Schätzer kann ausgeführt werden, um die Luftströmungsrate in Bezug auf die gegenwärtige Betätigungsmenge des Luftgebläses bei einem gegenwärtigen Luftdruck und einer gegenwärtigen Raumtemperatur durch Bezugnahme auf die Luftströmungsraten-Kennfelddaten, die auf dem atmosphärischen Druck und der Raumtemperatur basieren, zu korrigieren.
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Um die Informationen bezüglich der Verstopfung des Luftkanals zu erhalten, kann bestimmt werden, ob ein Zustand, in dem die Differenz zwischen dem geschätzten Wert und dem gemessenen Wert gleich dem oder größer als der erste Bezugswert ist, für eine vorbestimmte Bestätigungsdauer eines anormalen Betriebs beibehalten wird. Wenn basierend auf der Tatsache, dass die Differenz zwischen dem geschätzten Wert und dem gemessenen Wert gleich dem oder größer als der erste Bezugswert ist, bestimmt wird, dass der gegenwärtige Betriebszustand ein Zustand mit einem verstopften Luftkanal ist, kann ein maximaler Betriebsbereich des Luftgebläses in eine vorbestimmte sichere Anzahl an Umdrehungen bzw. Drehzahl (rotation count) geändert werden.
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Ferner kann ein Warnsignal zum Warnen eines Fahrers vor dem Zustand mit einem verstopften Luftkanal erzeugt werden, wenn der maximale Betriebsbereich des Luftgebläses in die sichere Drehzahl geändert wird. Wenn bestimmt wird, dass die Differenz zwischen dem geschätzten Wert und dem gemessenen Wert gleich dem oder kleiner als der erste Bezugswert ist, kann bestimmt werden, ob die Differenz zwischen dem geschätzten Wert und dem gemessenen Wert gleich dem oder kleiner als ein erster sicherer Standardwert ist. Es kann auch bestimmt werden, ob der Zustand, in dem die Differenz zwischen dem geschätzten Wert und dem gemessenen Wert gleich dem oder kleiner als der erste sichere Standardwert ist, für eine vorbestimmte Sicherheitsbetätigungsdauer oder länger beibehalten wird. In Erwiderung auf das Bestimmen, dass der Zustand für die vorbestimmte Sicherheitsbestätigungsdauer oder länger beibehalten wird, kann der maximale Betriebsbereich des Luftgebläses in einen anfänglichen maximalen Betriebsbereich geändert werden.
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Um die Informationen bezüglich des Zustands mit einem erhöhten Gegendruck zu erhalten, kann die folgende Steuerung durchgeführt werden: ein maximaler Betriebsbereich des Luftgebläses unter anfänglichen Bedingungen kann bestimmt werden; ein Bezugs-Höchstleistungs-Grenzwert eines Brennstoffzellenstapels unter gegenwärtigen Betriebsbedingungen und ein Höchstleistungs-Grenzwert bei einer gegenwärtigen Luftströmungsrate können verglichen werden; und es kann bestimmt werden, ob eine Differenz zwischen dem Bezugs-Höchstleistungs-Grenzwert und dem Höchstleistungs-Grenzwert bei der gegenwärtigen Luftströmungsrate gleich einem oder größer als ein vorbestimmter zweiter Bezugswert ist.
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Wenn basierend auf der Tatsache, dass die Differenz zwischen dem Bezugs-Höchstleistungs-Grenzwert und dem Höchstleistungs-Grenzwert bei der gegenwärtigen Luftströmungsrate gleich dem oder größer als der zweite Bezugswert ist, bestimmt wird, dass ein gegenwärtiger Zustand ein Zustand mit einem erhöhten Gegendruck ist, kann der maximale Betriebsbereich des Luftgebläses in eine korrigierte Drehzahl geändert werden. Wenn die Differenz zwischen dem Bezugs-Höchstleistungs-Grenzwert und dem Höchstleistungs-Grenzwert bei der gegenwärtigen tatsächlichen Luftströmungsrate gleich dem oder kleiner als der zweite Bezugswert ist, kann bestimmt werden, ob die Differenz gleich einem oder kleiner als ein zweiter sicherer Standardwert ist.
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Ferner kann bestimmt werden, ob ein Zustand, in dem die Differenz zwischen dem Bezugs-Höchstleistungs-Grenzwert und dem Höchstleistungs-Grenzwert bei der gegenwärtigen tatsächlichen Luftströmungsrate gleich dem oder kleiner als der zweite sichere Standardwert ist, für eine Bestätigungsdauer eines normalen Betriebs oder länger beibehalten wird. Wenn die Differenz für die Bestätigungsdauer eines normalen Betriebs oder länger beibehalten wird, kann der maximale Betriebsbereich des Luftgebläses in einen anfänglichen maximalen Betriebsbereich geändert werden.
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Das Verfahren zum Steuern eines Luftgebläses für ein Brennstoffzellenfahrzeug mit der oben beschrieben Struktur kann eine ausreichende Luftströmungsrate durch Erfassen von Bedingungen, in denen eine Luftströmungsrate erhöht werden sollte, wie beispielsweise Fahren in einer im Wesentlichen hohen Höhe, und durch Erhöhen einer maximalen Betätigungsmenge des Luftgebläses gemäß den erfassten Bedingungen aufrechterhalten. Zudem kann die Struktur der vorliegenden Erfindung einen anormalen Betrieb des Luftgebläses (z. B. Wirken unter Störung oder eine Störung verursachend) durch Erfassen von Systemstörungen, wie beispielsweise Verstopfung eines Luftkanals, und Reduzieren der maximalen Betätigungsmenge des Luftgebläses verhindern, um eine Überlastung des Luftgebläses zu verhindern. Mit anderen Worten kann es möglich sein, die Haltbarkeit des Luftgebläses durch Aufrechterhalten einer ausreichenden Luftströmungsrate selbst unter unvorteilhaften Fahrbedingungen, Berücksichtigen von Systemstörungen und Verhindern einer Überlastung des Luftgebläses zu verbessern.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die oben erwähnten und andere Aufgaben, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen eindeutiger verständlich sein, in denen:
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1 eine beispielhafte Darstellung ist, die ein Brennstoffzellensystem nach der verwandten Technik veranschaulicht;
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2 eine beispielhafte Darstellung ist, die ein Verfahren zum Bestimmen einer Betätigungsmenge eines Luftgebläses nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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3 ein beispielhafter Ablaufplan ist, der ein Verfahren zum Steuern eines Luftgebläses für ein Brennstoffzellenfahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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4 eine beispielhafte Darstellung ist, die zum Beschreiben eines Verfahrens zum Steuern eines Luftgebläses für ein Brennstoffzellenfahrzeug nach einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter einer Bedingung, in der eine Systemstörung auftritt, verwendet wird;
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5 ein beispielhafter Ablaufplan ist, der das Verfahren zum Steuern des Luftgebläses für das Brennstoffzellenfahrzeug nach der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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die 6 bis 7 beispielhafte Darstellungen sind, die zum Beschreiben eines Verfahrens zum Steuern eines Luftgebläses für ein Brennstoffzellenfahrzeug nach einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter einer Bedingung, in der eine Fahrbedingung unvorteilhaft ist, verwendet werden; und
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8 ein beispielhafter Ablaufplan ist, der das Verfahren zum Steuern des Luftgebläses für das Brennstoffzellenfahrzeug nach der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es ist klar, dass der Ausdruck „Fahrzeug” oder „Fahrzeug-” oder ein anderer ähnlicher Ausdruck, der hierin verwendet wird, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen enthält, wie beispielsweise Personenkraftwagen, die Geländefahrzeuge (SUV), Busse, Lastwagen, verschiedene Geschäftswagen enthalten, Wasserfahrzeuge, die eine Vielzahl von Booten und Schiffen enthalten, Luftfahrzeuge und Ähnliches, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb und andere Fahrzeuge mit alternativen Brennstoffen enthält (z. B. Brennstoffe, die aus anderen Rohstoffen als Erdöl gewonnen werden). Wie hierin bezeichnet, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Leistungsquellen aufweist, wie beispielsweise sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch betriebene Fahrzeuge.
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Zwar wird eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben, eine Vielzahl von Einheiten zum Durchführen des beispielhaften Prozesses zu verwenden, aber es ist klar, dass die beispielhaften Prozesse auch durch ein Modul oder eine Vielzahl von Modulen durchgeführt werden können. Zudem ist klar, dass sich der Ausdruck Steuerung/Steuereinheit auf eine Hardwarevorrichtung bezieht, die einen Speicher und einen Prozessor enthält. Der Speicher ist zum Speichern der Module konfiguriert und der Prozessor ist insbesondere zum Ausführen der Module konfiguriert, um einen oder mehrere Prozesse durchzuführen, die weiter unten beschrieben werden.
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Zudem kann die Steuerlogik der vorliegenden Erfindung als nicht-transitorische computerlesbare Medien auf einem computerlesbaren Datenträger ausgeführt werden, der ausführbare Programmbefehle enthält, die durch einen Prozessor, eine Steuerung/Steuereinheit oder Ähnliches ausgeführt werden. Beispiele der computerlesbaren Datenträger enthalten Festwertspeicher, Direktzugriffsspeicher, Compact-Disc-Festwertspeicher (CD-ROMs), Magnetbänder, Disketten, Flash-Laufwerke, Chipkarten und optische Datenspeichervorrichtungen, sind aber nicht darauf beschränkt. Das computerlesbare Aufnahmemedium kann auch in netzwerkgekoppelten Computersystemen verteilt sein, so dass das computerlesbare Medium auf verteilte Weise gespeichert und ausgeführt wird, z. B. durch einen Telematikserver oder ein Controller Area Network (CAN).
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Die hierin verwendete Terminologie dient nur zum Zweck des Beschreibens bestimmter Ausführungsformen und soll die Erfindung nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein/eine” und „der/die/das” auch die Pluralformen enthalten, sofern der Kontext dies nicht anderweitig klar erkennen lässt. Es wird zudem klar sein, dass die Ausdrücke „weist auf” und/oder „aufweisend”, wenn in dieser Beschreibung verwendet, das Vorhandensein der genannten Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Bauteile spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder den Zusatz von einem/einer oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Bauteilen und/oder Gruppen derselben ausschließen. Wie hierin verwendet, enthält der Ausdruck „und/oder” jedes beliebige und alle Kombinationen von einem oder mehreren der assoziierten, aufgelisteten Elemente.
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Nachstehend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden.
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Bei einem Brennstoffzellensystem kann, wie in 2 gezeigt, beim Bestimmen einer Betätigungsmenge eines Luftgebläses (z. B. auf welchem Niveau das Luftgebläse zu betätigen ist oder die Menge an Luft, die von dem Luftgebläse abzugeben ist) eine Einheit 100 zum Berechnen einer erforderten Luftströmungsrate zum Berechnen einer erforderten Luftströmungsrate basierend auf einem Ausgangsstrom einer Brennstoffzelle, einem erforderten Strom zum Antreiben eines Brennstoffzellenfahrzeugs, einem Luft-Überladungsverhältnis (Soll-SR; engl. target supercharging ratio) basierend auf einem tatsächlichen Stromverbrauch, der Anzahl an Stapelzellen und Ähnlichem konfiguriert sein und eine Einheit 200 zum Messen einer Zuluft-Strömungsrate zum Messen einer Luftströmungsrate der Zuluft und Vergleichen der gemessenen Luftströmungsrate und der erforderten Luftströmungsrate konfiguriert sein. Die Einheit 100 zum Berechnen einer erforderten Luftströmungsrate und die Einheit 200 zum Messen einer Zuluft-Strömungsrate können durch eine Steuerung mit einem Prozessor und einem Speicher ausgeführt werden.
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Ferner kann die Anzahl an Umdrehungen des Luftgebläses basierend auf einer Differenz zwischen der gemessenen Luftströmungsrate und der erforderten Luftströmungsrate durch eine Rückkopplungs-PID-GAIN-Steuerung bzw. Rückkopplungs-PID-GAIN-Regelung 300 bestimmt werden. Ein Befehlswert der Anzahl an Umdrehungen des Luftgebläses kann durch Nachverarbeitung 400 bestimmt werden, bei der ein Betriebsgrenzbereich, eine Temperatur und eine Notbetätigung berücksichtigt werden können.
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Nach der vorliegenden Erfindung kann eine angemessene Luftströmungsrate aufrechterhalten werden und verhindert werden, dass das Luftgebläse überlastet wird, indem eine äußere Fahrbedingung, bei der es schwierig sein kann eine ausreichende Luftströmungsrate aufrechtzuerhalten, oder ein erhöhter Gegendruck erfasst wird, der Systemstörungen zuzuschreiben ist.
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Wie in 3 veranschaulicht, kann daher ein Verfahren zum Steuern eines Luftgebläses für ein Brennstoffzellenfahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Folgendes enthalten: Bestimmen einer Betätigungsmenge des Luftgebläses, die die Erfordernisse der Luftmenge unter gegenwärtigen Betriebsbedingungen erfüllt, (S100); Bestimmen eines Zustands mit einem verstopften Luftkanal oder eines Zustands mit einem erhöhten Gegendruck durch Erhalten von Informationen bezüglich der Verstopfung eines Luftkanals oder Informationen bezüglich einer Erhöhung eines Gegendrucks, während das Luftgebläse mit der bestimmten Betätigungsmenge des Luftgebläses wirkt, (S200); und Ändern eines maximalen Betriebsbereiches gemäß dem erfassten Zustand, um den Zustand mit einem verstopften Luftkanal oder den Zustand mit einem erhöhten Gegendruck zu berücksichtigen, (S300).
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Insbesondere kann im Schritt S100 die Betätigungsmenge des Luftgebläses, die die unter den gegenwärtigen Betriebsbedingungen erforderte Luftströmungsrate erfüllen kann, durch die Steuerung bestimmt werden. Die erforderte Luftströmungsrate, die durch die Einheit 100 zum Berechnen einer erforderten Luftströmungsrate berechnet wird, und die gemessene Luftströmungsrate, die durch die Einheit zum Messen einer Zuluft-Strömungsrate gemessen wird, können miteinander verglichen werden und die Betätigungsmenge des Luftgebläses kann derart bestimmt werden, dass die tatsächliche Luftströmungsrate (gemessener Wert) die erforderte Luftströmungsrate erreicht. Mit anderen Worten kann, wenn die gemessene Luftströmungsrate der Zuluft größer als die erforderte Luftströmungsrate ist, die Betätigungsmenge des Luftgebläses reduziert werden. Wenn die gemessene Luftströmungsrate der Zuluft kleiner als die erforderte Luftströmungsrate ist, kann ferner die Betätigungsmenge des Luftgebläses derart erhöht werden, dass die tatsächliche Luftströmungsrate die erforderte Luftströmungsrate erreicht.
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Wenn ein Luftkanal in einem Luftgebläsesystem verstopft ist, kann jedoch die Menge der zugeführten Luft aufgrund der Verstopfung des Luftkanals unzureichend sein. Um die Zuführung einer ausreichenden Luftmenge zu einem Brennstoffzellenstapel zu ermöglichen, kann die Betätigungsmenge des Luftgebläses erhöht werden, was möglicherweise zu einer Beschädigung des Luftgebläses oder einer Trennung eines Laufrads von dem Luftgebläse führt, was eine Erhöhung eines Verletzungsrisikos verursachen kann. Wenn ein Fahrzeug in einer im Wesentlichen hohen Höhe fährt, in der der atmosphärische Druck im Wesentlichen gering ist, kann die Menge der Zuluft im Vergleich zum Fahren auf einer planen Fläche (z. B. eine im Wesentlichen flache oder ebene Oberfläche) unzureichend sein.
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Die vorliegende Erfindung kann zum Bestimmen, ob der Zustand mit einem verstopften Luftkanal oder der Zustand mit einem erhöhten Gegendruck auftritt, und Aufrechterhalten einer ausreichenden Luftströmungsrate durch Variieren des maximalen Betriebsbereiches gemäß den gegenwärtigen Betriebsbedingungen konfiguriert sein. Der Schritt S200 zur Bestimmung einer anormalen Betätigung kann das Erhalten von Informationen bezüglich der Verstopfung eines Luftkanals oder Informationen bezüglich einer Erhöhung eines Gegendrucks und Ändern des maximalen Betriebsbereiches gemäß den gegenwärtigen Betriebsbedingungen (z. B. der Zustand mit einem verstopften Luftkanal oder der Zustand mit einem erhöhten Gegendruck) enthalten.
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Nach der ersten beispielhaften Ausführungsform kann eine Verstopfung des Luftkanals durch Vergleichen eines geschätzten Wertes einer Luftströmungsrate, der von einem Luftströmungsraten-Schätzer abgeleitet wird, und eines gemessenen Wertes der gegenwärtigen tatsächlichen Luftströmungsrate der Zuluft bestimmt werden. Der Luftströmungsraten-Schätzer kann Daten eines Luftströmungsraten-Kennfelds enthalten, in dem Luftströmungsraten der Zuluft (z. B. angesaugte Luft) mit den Anzahlen an Umdrehungen des Luftgebläses bei atmosphärischem Druck und ungefähr Raumtemperatur abgebildet sind. Die Anzahl an Umdrehungen des Luftgebläses bei einem gegenwärtigen Luftdruck und einer gegenwärtigen Lufttemperatur kann relativ zu der Anzahl an Umdrehungen des Luftgebläses bei atmosphärischem Druck und ungefähr Raumtemperatur bestimmt werden.
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Insbesondere kann der Luftströmungsraten-Schätzer zum Vergleichen der Luftströmungsraten-Kennfelddaten, die auf einem atmosphärischem Druck und Raumtemperatur basieren, mit einem gegenwärtigen Luftdruck und einer gegenwärtigen Lufttemperatur konfiguriert sein, um die Luftströmungsrate in Bezug auf die Betätigungsmenge des Luftgebläses zu korrigieren, um dadurch präziser zu bestimmen, ob der gegenwärtige Zustand eines Systems, d. h., ob der Zustand mit einem verstopften Luftkanal oder der Zustand mit einem erhöhten Gegendruck auftritt.
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Nachdem der geschätzte Wert der Luftströmungsrate, der basierend auf den Kennfelddaten des Luftströmungsraten-Schätzers geschätzt wird, mit dem gemessenen Wert der tatsächlichen Luftströmungsrate verglichen wird, kann basierend auf der Tatsache, dass eine Differenz zwischen dem geschätzten Wert und dem gemessenen Wert gleich einem oder größer als ein erster Bezugswert ist, bestimmt werden, dass der Luftkanal verstopft ist. Der Bezugswert kann ein Wert sein, der durch Versuche zum vergleichen des geschätzten Wertes und des gemessenen Wertes erhalten wird. Der Bezugswert kann abhängig von Fahrzeugen variieren.
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Zudem kann durch Verwenden der Informationen bezüglich der Verstopfung des Luftkanals bestimmt werden, ob die Differenz zwischen dem geschätzten Wert und dem gemessenen Wert kontinuierlich gleich dem oder größer als der erste Bezugswert für eine vorbestimmte Bestätigungsdauer eines anormalen Betriebs ist. Mit anderen Worten kann es durch Festlegen der Bestätigungsdauer eines anormalen Betriebs möglich sein, das Auftreten der Verstopfung des Luftkanals präziser zu bestimmen. Die Verstopfung des Luftkanals kann nicht unmittelbar bestimmt werden, wenn die Differenz zwischen dem geschätzten Wert der Luftströmungsrate und dem gemessenen Wert der Luftströmungsrate größer als der erste Bezugswert ist, aber bestimmt werden, wenn der Zustand, in dem die Differenz zwischen dem geschätzten Wert und dem gemessenen Wert größer als der erste Bezugswert ist, für die Bestätigungsdauer eines anormalen Betriebs beibehalten wird.
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Wie oben beschrieben wurde, kann, wenn die Differenz zwischen dem geschätzten Wert und dem gemessenen Wert größer als der erste Bezugswert ist und die Verstopfung des Luftkanals bestimmt werden kann, der maximale Betriebsbereich des Luftgebläses in eine vorbestimmte sichere Drehzahl geändert werden. Mit anderen Worten kann es durch Ändern des maximalen Betriebsbereiches des Luftgebläses in die sichere Drehzahl, wenn eine Störung eines Systems, wie beispielsweise Verstopfung eines Luftkanals, auftritt, möglich sein, eine Überlastung des Luftgebläses zu verhindern, während eine ausreichende Luftströmungsrate sichergestellt wird, wenn die Luftströmungsrate aufgrund von Fehlern, wie beispielsweise die Verstopfung des Luftkanals, reduziert wird. Zudem kann es möglich sein, eine ausreichende Luftströmungsrate selbst während eines Auftretens der Verstopfung des Luftkanals aufrechtzuerhalten.
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Die sichere Drehzahl kann festgelegt sein, kleiner als die Betätigungsmenge des Luftgebläses zu sein, um die Luftströmungsrate unter den gegenwärtigen Betriebsbedingungen, d. h. der Zustand mit einem verstopften Luftkanal, zu erfüllen. Die sichere Drehzahl kann jedoch festgelegt sein, um ein bestimmtes Grad (z. B. Menge) der Luftströmungsrate sicherzustellen, während eine leichte Überlastung des Luftgebläses zugelassen wird. Mit anderen Worten kann das Luftgebläse zwar eingestellt sein, um innerhalb eines sicheren Betriebsbereiches betätigt zu werden, aber die sichere Drehzahl kann auf einen Wert festgelegt sein, der den sicheren Betriebsbereich leicht überschreitet, um ein bestimmtes Grad der Luftströmungsrate selbst unter einer Bedingung sicherzustellen, bei der ein Fahrzeugdruck aufgrund der Verstopfung des Luftkanals erhöht ist.
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Der sichere Betriebsbereich kann sich insbesondere auf eine obere Grenze der Drehgeschwindigkeit des Luftgebläses beziehen, bei der die Betätigungsmenge des Luftgebläses auf einem Höchstwert ist. Wenn die Drehgeschwindigkeit des Luftgebläses erhöht wird, um den sicheren Betriebsbereich zu überschreiten, kann das Luftgebläse beschädigt werden. Folglich kann der sichere Betriebsbereich ein sicherer Bereich sein, der verwendet wird, um zu verhindern, dass das Luftgebläse mit einer überkritischen Drehgeschwindigkeit betätigt wird. Zudem kann ein Warnsignal zum Warnen eines Fahrers vor der Verstopfung des Luftkanals erzeugt werden, wenn der maximale Betriebsbereich des Luftgebläses in die sichere Drehzahl geändert wird. Ein Warnsignal kann ein Aufleuchten einer Leuchte auf einem elektronischen Kombiinstrument sein, um zu ermöglichen, dass der Fahrer eines Fahrzeugs eine Störung eines Systems erkennt.
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Nachstehend wird der Zustand mit einem verstopften Luftkanal in Bezug auf 4 detaillierter beschrieben werden.
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Bei normalem Betrieb, d. h., wenn das Luftgebläse normal betätigt wird (z. B. ohne Störung betätigt wird) und daher eine ausreichende Luftströmungsrate sichergestellt wird, kann das Luftgebläse in einem Zustand betätigt werden, in dem die Drehzahl des Luftgebläses auf einen Wert innerhalb eines Bereiches „a” festgelegt ist. Wenn der Luftkanal aufgrund von beispielsweise Verunreinigungen, die in den Luftkanal gesaugt werden, oder einer Funktionsstörung eines Ventils, das ein Öffnen des Luftzuführsystems steuert, verstopft bzw. blockiert ist, kann jedoch der Fahrzeugdruck ansteigen. In diesem Fall kann die Drehzahl des Luftgebläses auf einen Wert innerhalb eines Bereiches „b” ansteigen, um eine ausreichende Luftströmungsrate aufrechtzuerhalten oder sicherzustellen. Mit anderen Worten kann das Luftgebläse überlastet werden, was eine mögliche Beschädigung des Luftgebläses verursacht.
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Folglich kann es erforderlich sein, ein Verstopfungsrisiko des Luftkanals durch Vergleichen des geschwätzten Wertes, der von dem Luftströmungsraten-Schätzer abgeleitet wird, und der gemessenen Luftströmungsrate zu bestimmen und den maximalen Betriebsbereich des Luftgebläses auf die vorbestimmte sichere Drehzahl zu reduzieren, die ein Wert innerhalb eines Bereiches „c”” ist, wenn bestimmt wird, dass der Luftkanal verstopft ist. Folglich kann es möglich sein, eine Überlastung des Luftgebläses zu verhindern. Wenn die Differenz zwischen dem geschätzten Wert und dem gemessenen Wert der Luftströmungsrate gleich dem oder kleiner als der erste Bezugswert ist, kann die Steuerung zum Bestimmen konfiguriert sein, dass die Differenz zwischen dem geschätzten Wert und dem gemessenen Wert der Luftströmungsrate gleich einem oder kleiner als ein erster sicherer Standardwert ist.
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Der erste sichere Standardwert kann ein Wert sein, der verwendet wird, um einen Zustand zu bestimmen, in dem der Luftkanal nicht verstopft bzw. frei ist. Der erste sichere Standardwert kann basierend auf einer ausreichenden Luftströmungsrate festgelegt werden, die unter den gegenwärtigen Betriebsbedingungen erfüllt wird (z. B. die Luftströmungsrate, die basierend auf den gegenwärtigen Betriebsbedingungen bestimmt wird, ausreichend zu sein). Mit anderen Worten kann, wenn die Differenz des geschätzten Wertes und des gemessenen Wertes der Luftströmungsrate gleich dem oder kleiner als der erste Bezugswert ist, bestimmt werden, ob die Differenz den ersten sicheren Standardwert erreicht. Folglich kann es möglich sein, präziser zu bestimmen, ob ein Systemproblem, das der Verstopfung des Luftkanals zuzuschreiben ist, gelöst wird, wobei dadurch ein stabilerer Betrieb des Luftgebläses ermöglicht wird. Zudem kann bestimmt werden, ob der Zustand, in dem die Differenz zwischen dem geschätzten Wert und dem gemessenen Wert gleich dem oder kleiner als der erste sichere Standardwert ist, für eine vorbestimmte Sicherheitsbestätigungsdauer oder länger beibehalten wird. Wenn bestimmt wird, dass der Zustand für die vorbestimmte Sicherheitsbestätigungsdauer beibehalten wird, kann der maximale Betriebsbereich des Luftgebläses in einen anfänglichen Betriebsbereich geändert werden.
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Mit dem Festlegen dieser Sicherheitsbestätigungsdauer kann es möglich sein, präziser zu bestimmen, ob der Luftkanal frei wird und ob Luft mit einer ausreichenden Luftströmungsrate zugeführt wird. Mit anderen Worten kann die Bestimmung, dass der Luftkanal frei wird, nicht unmittelbar bestimmt werden, wenn die Differenz zwischen dem geschätzten Wert und dem gemessenen Wert der Luftströmungsrate gleich dem oder kleiner als der erste sichere Standardwert wird, aber kann bestimmt werden, wenn der Zustand, in dem die Differenz zwischen dem geschätzten Wert und dem gemessenen Wert der Luftströmungsrate gleich dem oder kleiner als der erste sichere Standardwert ist, für die Sicherheitsbestätigungsdauer beibehalten wird.
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Nachstehend wird der Prozess zu Bestimmen, dass der Luftkanal frei wird, in Bezug auf 5 detaillierter beschrieben. Zunächst kann eine Drehzahl des Luftgebläses festgelegt werden und dann das Luftgebläse mit der Geschwindigkeit der bestimmten Drehzahl betätigt werden (S102). Während das Luftgebläse mit der Drehzahl wirkt, kann die Differenz zwischen dem geschätzten Wert der Luftströmungsrate, der anhand des Luftströmungsraten-Schätzers geschätzt wird, und dem gemessenen Wert der tatsächlichen Luftströmungsrate der Zuluft mit dem ersten Bezugswert verglichen werden, um zu bestimmen, ob der Betrieb des Luftgebläses normal ist (z. B. ob eine Funktionsstörung oder ein Fehler aufgetreten ist), (S202).
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Wenn die Differenz zwischen dem geschätzten Wert und dem gemessenen Wert der Luftströmungsrate größer als der erste Bezugswert ist und wenn bestimmt wird, dass das Luftgebläse innerhalb eines normalen Betriebsbereiches wirkt, kann bestimmt werden, ob eine Anzahl bzw. eine Zahl für die Erfassung eines anormalen Betriebs (abnormal operation detection count) für eine Bestätigungsdauer eines anormalen Betriebs oder länger beibehalten wird. Wenn die Zahl für die Erfassung eines anormalen Betriebs die Bestätigungsdauer eines anormalen Betriebs nicht erreicht, kann die Zahl für die Erfassung eines anormalen Betriebs graduell erhöht werden (S206). Wenn die Zahl für die Erfassung eines anormalen Betriebs erhöht wird, um die Bestätigungsdauer eines anormalen Betriebs zu erreichen, kann die Steuerung konfiguriert sein, um zu bestimmen, dass der Luftkanal verstopft ist, und dann kann der maximale Betriebsbereich des Luftgebläses durch die Steuerung in die sichere Drehzahl geändert werden (S302).
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Zudem kann der Betriebszustand des Luftgebläses in den anormalen Betriebszustand geändert werden und die Warnleuchte zum Aufleuchten konfiguriert sein, um den Fahrer vor dem anormalen Betrieb zu warnen. Dann kann die Zahl für die Erfassung eines anormalen Betriebs initialisiert werden, um ferner zu bestimmen, ob eine Rohrleitung verstopft ist. Wenn die Differenz zwischen dem geschätzten Wert und dem gemessenen Wert der Luftströmungsrate gleich dem oder kleiner als der erste Bezugswert ist oder wenn der Betriebszustand des Luftgebläses der anormale Betriebszustand ist, kann die Zahl für die Erfassung eines anormalen Betriebs initialisiert werden und die Steuerung zum Bestimmen, ob die Differenz zwischen dem geschwätzten Wert und dem gemessenen Wert der Luftströmungsrate gleich dem oder kleiner als der erste sichere Standardwert ist und ob der Betriebszustand des Luftgebläses der anormale Betriebszustand ist, (S208) konfiguriert sein.
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Wenn die Differenz zwischen dem geschätzten Wert und dem gemessenen Wert der Luftströmungsrate gleich dem oder kleiner als der erste Standardwert ist und bestimmt wird, dass der Betriebszustand des Luftgebläses der anormale Betriebszustand ist, kann die Steuerung zum Bestimmen, ob eine Anzahl bzw. Zahl für die Aufhebung eines anormalen Betriebs (abnormal operation cancellation count) für eine Sicherheitsbestätigungsdauer oder länger beibehalten wird, (S210) konfiguriert sein. Wenn die Zahl für die Aufhebung eines anormalen Betriebs die Sicherheitsbestätigungsdauer nicht erreicht, kann die Zahl für die Aufhebung eines anormalen Betriebs graduell erhöht werden (S212). Wenn die Zahl für die Aufhebung eines anormalen Betriebs erhöht wird, um die Sicherheitsbestätigungsdauer zu erreichen, kann die Steuerung zum Bestimmen, dass der Luftkanal frei wird, konfiguriert sein, damit der maximale Betriebsbereich des Luftgebläses in den anfänglichen Betriebsbereich geändert wird (S304).
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Daher kann der Betriebszustand des Luftgebläses in den normalen Betriebszustand geschaltet werden und die Warnleuchte ausgeschaltet werden. Dann kann die Zahl für die Aufhebung eines anormalen Betriebs initialisiert werden, um ferner zu bestimmen, ob eine Rohrleitung verstopft ist. Diese Operation kann eine Störung des Systems wiederholt überwachen und das Luftgebläse betätigen. In Bezug auf 5 können eine Initialisierung und Erhöhung jeder Zahl und eine Bestimmung und Aufhebung des Zustands mit einer verstopften Rohrleitung im Anschluss an Schritt S102 wiederholt durchgeführt werden, um den Zustand mit einer verstopften Rohrleitung konsistent zu bestimmen.
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Nach einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können Informationen bezüglich einer Erhöhung des Gegendrucks erhalten werden. Mit anderen Worten kann die Steuerung zum Bestimmen, ob die Betätigungsmenge des Luftgebläses auf einen maximalen Betriebsbereich festgelegt ist, der unter anfänglichen Bedingungen im Schritt S100 festgelegt wird, konfiguriert sein. Während das Luftgebläse mit der Betätigungsmenge innerhalb des maximalen Betriebsbereiches wirkt, können ein Bezugs-Höchstleistungs-Grenzwert des Brennstoffzellenstapels unter gegenwärtigen Betriebsbedingungen und ein Höchstleistungs-Grenzwert bei einer gegenwärtigen tatsächlichen Luftströmungsrate der Zuluft verglichen werden, um zu bestimmen, ob eine Differenz zwischen dem Bezugs-Höchstleistungs-Grenzwert und dem Höchstleistungs-Grenzwert bei der gegenwärtigen Luftströmungsrate gleich einem oder größer als ein zweiter Bezugswert ist.
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Wenn ein Fahrzeug in einer im Wesentlichen hohen Höhe gefahren wird, in der der atmosphärische Druck im Wesentlichen gering ist, kann die Menge der Zuluft im Vergleich zum Fahren auf einer planen Fläche (z. B. eine im Wesentlichen flache oder ebene Oberfläche) unzureichend sein. Insbesondere kann die Anzahl an Umdrehungen des Luftgebläses erhöht werden, um eine vorbestimmte Luftströmungsrate aufrechtzuerhalten, um die Betätigungsmenge des Luftgebläses auf den maximalen Betriebsbereich zu erhöhen. Um den Zustand zu bestimmen, in dem es aufgrund einer Erhöhung des Gegendrucks, der dem Fahren in einer hohen Höhe zuzuschreiben ist, schwierig sein kann, die vorbestimmte Luftströmungsrate aufrechtzuerhalten, können der Bezugs-Höchstleistungs-Grenzwert des Brennstoffzellenstapels und der Höchstleistungs-Grenzwert bei der gegenwärtigen Luftströmungsrate verglichen werden. Der Bezugs-Höchstleistungs-Grenzwert des Brennstoffzellenstapels kann ein Maximalstrom-Grenzwert des Brennstoffzellenstapels gemäß der Temperatur und Spannung des Brennstoffzellenstapels sein und der Höchstleistungs-Grenzwert bei der gegenwärtigen Luftströmungsrate kann ein Maximalstrom-Grenzwert des Brennstoffzellenstapels gemäß einer Luftströmungsrate der Zuluft sein.
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Mit anderen Worten kann, wie in 6 veranschaulicht, eine ausreichende Luftströmungsrate auf einer planen Fläche aufrechterhalten werden, wenn das Luftgebläse normal wirkt bzw. arbeitet, um den Zustand beizubehalten, in dem der Höchstleistungs-Grenzwert gemäß der Luftströmungsrate größer als der Bezugs-Höchstleistungs-Grenzwert ist. Wenn das Fahrzeug jedoch auf einer im Wesentlichen hohen Neigung gefahren wird, bei der der atmosphärische Druck im Wesentlichen gering ist, kann, da es schwierig sein kann, eine ausreichende Luftströmungsrate aufgrund eines erhöhten Gegendrucks aufrechtzuerhalten, der Bezugs-Höchstleistungs-Grenzwert beibehalten werden, aber der Höchstleistungs-Grenzwert bei der gegenwärtigen Luftströmungsrate der Zuluft auf einen niedrigeren Wert als der Bezugs-Höchstleistungs-Grenzwert verringert werden.
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In Erwiderung auf das Bestimmen, dass die Differenz zwischen dem Bezugs-Höchstleistungs-Grenzwert und dem Höchstleistungs-Grenzwert bei der gegenwärtigen Luftströmungsrate gleich dem oder größer als der zweite Bezugswert ist, d. h., in Erwiderung auf das Bestimmen, dass der Gegendruck erhöht wird, kann der maximale Betriebsbereich des Luftgebläses in eine vorbestimmte korrigierte Drehzahl geändert werden. Mit anderen Worten kann durch Erhöhen des maximalen Betriebsbereiches des Luftgebläses auf die korrigierte Drehzahl, wenn der Gegendruck erhöht wird, während das Fahrzeug in einer im Wesentlichen hohen Höhe fährt, die Betätigungsmenge des Luftgebläses erhöht werden, um eine Insuffizienz der Luftmenge zu verhindern.
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In Erwiderung auf das Bestimmen, dass der gegenwärtige Zustand der Zustand mit einem erhöhten Gegendruck ist, kann jedoch das Luftgebläse unmittelbar mit der korrigierten Drehzahl in Erwiderung auf eine Intension eines Fahrers durch Belassen der Erfassungs-Bestätigungsdauer als nicht festgelegt, betätigt werden. Zudem kann in Erwiderung auf das Bestimmen, dass die Differenz zwischen dem Bezugs-Höchstleistungs-Grenzwert und dem Höchstleistungs-Grenzwert bei der gegenwärtigen Luftströmungsrate gleich dem oder kleiner als der zweite Bezugswert ist, bestimmt werden, dass die Differenz gleich einem oder kleiner als ein zweiter sicherer Standardwert ist.
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Zudem kann präziser bestimmt werden, ob der Zustand mit einem erhöhten Gegendruck aufgehoben wird, indem zusätzlich bestimmt wird, ob die Differenz zwischen dem Bezugs-Höchstleistungs-Grenzwert und dem Höchstleistungs-Grenzwert bei der gegenwärtigen Luftströmungsrate den zweiten sicheren Standardwert erreicht, wenn bestimmt wird, dass die Differenz gleich dem oder kleiner als der zweite Bezugswert ist. Ferner kann bestimmt werden, ob der Zustand, in dem die Differenz zwischen dem Bezugs-Höchstleistungs-Grenzwert und dem Höchstleistungs-Grenzwert bei der gegenwärtigen Luftströmungsrate gleich dem oder kleiner als der zweite sichere Standardwert ist, für eine vorbestimmte Bestätigungsdauer eines normalen Betriebs oder länger beibehalten wird. In Erwiderung auf das Bestimmen, dass der Zustand für die Bestätigungsdauer eines normalen Betriebs oder länger beibehalten wird, kann der maximale Betriebsbereich des Luftgebläses in den anfänglichen Betriebsbereich geändert werden.
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Durch Festlegen der Bestätigungsdauer eines normalen Betriebs und Bestimmen, ob der Zustand, in dem die Differenz zwischen dem Bezugs-Höchstleistungs-Grenzwert und dem Höchstleistungs-Grenzwert bei der gegenwärtigen Luftströmungsrate gleich dem oder kleiner als der zweite sichere Standardwert ist, für die Bestätigungsdauer eines normalen Betriebs beibehalten wird, kann es möglich sein, präziser zu bestimmen, ob der Zustand mit einem erhöhten Gegendruck aufgehoben wird, und zu gewährleisten, dass eine ausreichende Luftmenge zugeführt wird.
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Nachstehend wird der Zustand mit einem erhöhten Gegendruck in Bezug auf 7 detaillierter beschrieben werden. Das Luftgebläse kann mit der Drehgeschwindigkeit (z. B. die Anzahl an Umdrehungen) innerhalb des Bereiches „d” betätigt werden, wenn das Fahrzeug auf einer planen Fläche mit einer im Wesentlichen geringen Höhenlage gefahren wird. Wenn das Luftgebläse mit der gleichen Drehgeschwindigkeit wie der Drehgeschwindigkeit auf einer planen Fläche selbst dann betätigt wird, wenn das Fahrzeug in einer im Wesentlichen hohen Höhe (z. B. eine höhere Höhe als die plane Fläche) fährt, in der der atmosphärische Druck im Wesentlichen gering ist, kann die Luftströmungsrate verringert werden, um innerhalb des Bereiches „e” zu liegen, um zu verhindern, dass eine ausreichende Luftmenge zugeführt wird.
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Wenn das Luftgebläse in dem maximalen Betriebsbereich betätigt wird, der unter anfänglichen Bedingungen festgelegt wird, kann durch die Steuerung durch Vergleichen des Bezugs-Höchstleistungs-Grenzwertes und des Höchstleistungs-Grenzwertes bei der gegenwärtigen Luftströmungsrate insbesondere bestimmt werden, ob das Fahrzeug in einer hohen Höhe zu fahren beginnt. Durch diese Steuerung kann der Zustand mit einem erhöhten Gegendruck, wie beispielsweise das Fahren in einer hohen Höhe, bestimmt werden und der maximale Betriebsbereich des Luftgebläses auf die korrigierte Drehzahl erhöht werden, wenn der Zustand mit einem erhöhten Gegendruck auftritt, um die Menge der zugeführten Luft zu erhöhen. Mit anderen Worten kann, wie in 8 veranschaulicht, die unzureichende Luftmenge durch Erhöhen des maximalen Betriebsbereiches des Luftgebläses auf die korrigierte Drehzahl innerhalb des Bereiches „f” ergänzt werden. Da das Luftgebläse in dem maximalen Betriebsbereich betätigt werden kann, kann die korrigierte Drehzahl auf bis zu einem Bereich erhöht werden, der den sicheren Betriebsbereich nicht überschreitet.
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Der Zustand mit einem erhöhten Gegendruck wird in Bezug auf 8 detaillierter beschrieben werden. Wenn die Drehzahl des Luftgebläses bestimmt wird (S102a), kann bestimmt werden, ob die bestimmte Drehzahl des Luftgebläses der maximale Betriebsbereich ist, der unter anfänglichen Bedingungen festgelegt wird, (S202a). Insbesondere kann beim Bestimmen der Drehzahl des Luftgebläses bestimmt werden, ob die bestimmte Drehzahl des Luftgebläses der maximale Betriebsbereich ist, der unter anfänglichen Bedingungen festgelegt wird. Mit anderen Worten kann bestimmt werden, ob eine gegenwärtige tatsächliche Drehzahl des Luftgebläses der maximale Betriebsbereich ist, der unter den anfänglichen Bedingungen festgelegt wird.
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In Erwiderung auf das Bestimmen, dass die Betätigungsmenge des Luftgebläses der maximale Betriebsbereich ist, der unter den anfänglichen Bedingungen festgelegt wird, kann bestimmt werden, ob die Differenz zwischen dem Bezugs-Höchstleistungs-Grenzwert und dem Höchstleistungs-Grenzwert bei der gegenwärtigen Luftströmungsrate gleich dem oder größer als der zweite Bezugswert ist, (S204a). Zudem kann in Erwiderung auf das Bestimmen, dass die Differenz gleich dem oder größer als der zweite Bezugswert ist, bestimmt werden, dass der gegenwärtige Zustand der Zustand mit einem erhöhten Gegendruck ist, um den maximalen Betriebsbereich des Luftgebläses in die korrigierte Drehzahl zu ändern (S302a). Folglich kann der Betriebszustand des Luftgebläses auf einen anormalen Zustand festgelegt werden und eine Anzahl bzw. Zahl für den Betrieb (operation count) initialisiert werden.
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Wenn die Differenz zwischen dem Bezugs-Höchstleistungs-Grenzwert und dem Höchstleistungs-Grenzwert bei der gegenwärtigen Luftströmungsrate gleich dem oder kleiner als der zweite Bezugswert ist, kann zudem bestimmt werden, ob die Differenz zwischen dem Bezugs-Höchstleistungs-Grenzwert und dem Höchstleistungs-Grenzwert bei der gegenwärtigen Luftströmungsrate gleich dem oder kleiner als der zweite sichere Standardwert ist und ob der Betätigungszustand der anormale Zustand ist, (S206a). Wenn bejahende Bestimmungen erfolgen, kann auch bestimmt werden, ob die Zahl für den Betrieb eine vorbestimmte Bestätigungsdauer eines normalen Betriebs oder länger erreicht, (S208a). Wenn die Zahl für den Betrieb die Bestätigungsdauer eines normalen Betriebs nicht erreicht, kann die Zahl für den Betrieb erhöht werden (S210a). Wenn die Zahl für den Betrieb erhöht wird, um die Bestätigungsdauer eines normalen Betriebs oder länger zu erreichen, kann die Steuerung konfiguriert sein, um zu bestimmen, dass eine Rohrleitung nicht verstopft ist, dann kann der maximale Betriebsbereich des Luftgebläses in einen Wert unter anfänglichen Bedingungen geändert werden und schließlich kann die Zahl für den Betrieb initialisiert werden (S304a).
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Nach dem Ablaufplan der 8 können die Initialisierung und Erhöhung jeder Zahl und die Bestätigung und Aufhebung des Zustands mit einem erhöhten Gegendruck im Anschluss an den Schritt zum Bestimmen der Drehzahl des Luftgebläses (S102) wiederholt durchgeführt werden, um den Zustand mit einem erhöhten Gegendruck kontinuierlich zu überwachen. Mit anderen Worten kann die oben beschriebene Steuerung wiederholt durchgeführt werden, um den Zustand mit einem erhöhten Gegendruck zu erfassen, wobei dadurch das Luftgebläse angemessen gesteuert wird.
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Wie oben beschrieben wurde, kann das Verfahren zum Steuern eines Luftgebläses für ein Brennstoffzellenfahrzeug nach der vorliegenden Erfindung Folgendes enthalten: Bestimmen einer Betätigungsmenge des Luftgebläses, die unter gegenwärtigen Fahrbedingungen erfordert wird, durch eine Steuerung durch Bestimmen, ob ein Luftkanal verstopft ist („Zustand mit verstopftem Luftkanal” genannt); Bestimmen durch die Steuerung, ob ein gegenwärtiger Zustand der Zustand mit einem verstopftem Luftkanal ist, durch Vergleichen eines geschätzten Wertes einer Luftströmungsrate und eines gemessenen Wertes einer gegenwärtigen tatsächlichen Luftströmungsrate, während das Luftgebläse mit der Betätigungsmenge des Luftgebläses wirkt; und Verringern eines maximalen Betriebsbereiches des Luftgebläses auf eine sichere Drehzahl durch die Steuerung, wenn bestimmt wird, dass der Luftkanal gegenwärtig verstopft ist. Insbesondere enthält das Verfahren das Vergleichen eines Schätzwertes einer Luftströmungsrate, der von einem Luftströmungsraten-Schätzer abgeleitet wird, und eines gemessenen Wertes einer gegenwärtigen Luftströmungsrate durch die Steuerung und Bestimmen, dass der Luftkanal verstopft ist, wenn eine Differenz zwischen dem geschätzten Wert und dem gemessenen Wert gleich einem oder größer als ein erster Bezugswert ist.
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In Erwiderung auf das Bestimmen, dass ein Gegendruck erhöht ist, wird die folgende Steuerung durchgeführt. D. h., die Steuerung kann Folgendes enthalten: Bestimmen einer Betätigungsmenge eines Luftgebläses, die eine Luftströmungsrate erfüllen kann, die unter gegenwärtigen Betriebsbedingungen erfordert wird; Vergleichen eines Bezugs-Höchstleistungs-Grenzwertes eines Brennstoffzellenstapels unter den gegenwärtigen Betriebsbedingungen und eines Höchstleistungs-Grenzwertes bei einer gegenwärtigen Luftströmungsrate, wenn bestimmt wird, dass die Betätigungsmenge des Luftgebläses der maximale Betriebsbereich ist, der unter anfänglichen Betriebsbedingungen festgelegt wird; und Erhöhen des maximalen Betriebsbereiches des Luftgebläses auf eine gespeicherte, korrigierte Drehzahl in Erwiderung auf das Bestimmen, dass ein gegenwärtiger Zustand der Zustand mit einem erhöhten Gegendruck ist. Die Bestimmung des Zustands mit einem erhöhten Gegendruck kann das Bestimmen, dass der gegenwärtige Zustand der Zustand mit einem erhöhten Gegendruck ist, enthalten, wenn die Differenz zwischen dem Bezugs-Höchstleistungs-Grenzwert und dem Höchstleistungs-Grenzwert bei der gegenwärtigen Luftströmungsrate gleich einem oder größer als ein zweiter Bezugswert ist.
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Das Verfahren zum Steuern eines Luftgebläses für ein Brennstoffzellenfahrzeug mit der oben beschriebenen Struktur kann eine ausreichende Luftströmungsrate durch Erfassen von Bedingungen, bei denen eine Luftströmungsrate erhöht werden sollte, wie beispielsweise das Fahren in einer im Wesentlichen hohen Höhe, und durch Erhöhen einer maximalen Betätigungsmenge des Luftgebläses gemäß den erfassten Bedingungen aufrechterhalten. Zudem kann das Verfahren einen anormalen Betrieb des Luftgebläses durch Erfassen von Systemproblemen, wie beispielsweise Verstopfung eines Luftkanals, und durch Verringern der maximalen Betätigungsmenge des Luftgebläses verhindern, um eine übermäßige Belastung des Luftgebläses zu verhindern. Mit anderen Worten kann es möglich sein, die Haltbarkeit des Luftgebläses durch Sicherstellen einer angemessenen Luftströmungsrate selbst unter ungünstigen Fahrbedingungen durch angemessenes Bewältigen von Systemstörungen und durch Verhindern einer Überlastung des Systems zu verbessern.
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Zwar wurden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichenden Zwecken beschrieben, aber jemand mit technischen Fähigkeiten wird einsehen, dass verschiedene Modifikationen, Ergänzungen und Ersetzungen möglich sind, ohne von dem Bereich und Wesen der Erfindung abzuweichen, die in den beiliegenden Ansprüchen offenbart sind.
