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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem.
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Technischer Hintergrund
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Im Fall einer niedrigen Außentemperatur kommt es dahingehend zu einem Problem, dass nach dem Stopp eines Brennstoffzellensystems ein in dem System erzeugtes Wasser gefriert und Leitungen, Ventile oder ähnliches beschädigt, oder dass, wenn das gefrorene Wasser eine Gasleitung blockiert und eine Brennstoffzelle das nächste Mal gestartet wird, die Zuführung eines Gases gestört ist und eine elektrochemische Reaktion nicht zufriedenstellend ablaufen kann.
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Angesichts eines derartigen Problems wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem zu einem vorbestimmten Steuerzeitpunkt, nachdem das Stoppen des Brennstoffzellensystems angefordert worden ist (ein Befehl zum AUS-Drehen eines Zündschlüssels oder ähnlichem), Temperaturinformationen, wie z. B. eine Umgebungstemperatur, erfasst werden und das Gefrieren des Wassers anhand der Temperaturinformationen prognostiziert wird, um einen Benutzer über selbiges zu informieren (siehe z. B.
JP 2005-108 832 A ).
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Gemäß diesem Verfahren beurteilt der Benutzer basierend auf dem Prognoseergebnis, das in einer Anzeige oder ähnlichem angezeigt wird (z. B.: „Gefriermöglichkeit besteht.“), ob eine Steuerung (Aufwärmverarbeitung oder ähnliches) für Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen erforderlich ist, und der Benutzer drückt entsprechend dem Beurteilungsergebnis eine Taste zum Ausführen einer Niedertemperatur-Gegenmaßnahme oder ähnliches. Somit wird die Steuerung für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen nur zu einem Zeitpunkt ausgeführt, wenn der Benutzer beurteilt, dass die Steuerung notwendig ist. Einer solchen Anordnung entsprechend wird die Steuerung für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen nicht unbedingt ausgeführt, so dass der unnötige Verbrauch eines Brennstoffs (Wasserstoff oder ähnlichem) verhindert werden kann.
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Techniken, mittels denen ein Gefrieren eines Brennstoffzellensystems beim Stopp des Systems vermieden werden soll, sind ferner Gegenstand der
US 2003/0 398 70 A1 , der
US 2004/0 219 401 A1 , der
DE 11 2004 000 689 B4 , der
DE 10 2005 004 388 A1 sowie der
DE 101 10 419 A1 . Gleichwohl kann es bei den in diesen Druckschriften offenbarten Systemen dazu kommen, dass Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen ausgeführt werden, auch wenn dies nicht notwendig ist, weil beispielsweise die Temperaturbedingungen beim Neustart des Brennstoffzellensystems nicht berücksichtigt werden, so dass mithin unnötig Brenngas verbraucht wird.
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Offenbarung der Erfindung
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In einem Fall jedoch, wo eine Nachricht zum Veranlassen der Steuerung zu Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen mitgeteilt wird, nachdem das Stoppen eines Brennstoffzellensystems angefordert worden ist, könnte ein Benutzer eine solche Nachricht übersehen. Wenn die Nachricht übersehen wird, tritt dahingehend ein Problem auf, dass die Steuerung für Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen, die Absicht des Fahrers außer Acht lassend, nicht ausgeführt wird.
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Die vorliegende Erfindung ist angesichts der vorstehenden Gegebenheiten entwickelt worden, und es ist eine Aufgabe derselben, ein Brennstoffzellensystem zu schaffen, dass den Benutzer gegebenenfalls über die Eingabe eines Steuerbefehls für Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen zu einem geeigneten Zeitpunkt informieren kann.
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Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe handelt es sich bei einem Brennstoffzellensystem gemäß der vorliegenden Erfindung um ein Brennstoffzellensystem, bei dem eine Steuerung für Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen zu einem Zeitpunkt ausgeführt wird, wenn eine Anforderung für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen von einem Benutzer eingegeben wird. Das Brennstoffzellensystem umfasst eine Steuerungseinheit, die ausgestaltet ist, um: zu erfassen, ob eine Startanforderung für das Brennstoffzellensystem eingegeben wurde; und eine erste Niedertemperaturbeurteilung auszuführen, wenn die Startanforderung eingegeben wurde, um zu beurteilen, ob eine erste Temperaturbedingung erfüllt ist, bei welcher eine Umgebungstemperatur niedriger als eine eingestellte Referenztemperatur ist oder nicht. Die erfasste Umgebungstemperatur wird in zeitlicher Reihenfolge in einem Temperaturerfassungsspeicher gespeichert. Wenn beurteilt wird, dass die erste Temperaturbedingung nicht erfüllt ist, startet die Steuerungseinheit einen normalen Betriebsablauf. Wenn dagegen beurteilt wird, dass die erste Temperaturbedingung erfüllt ist, und die Umgebungstemperatur niedriger ist als die Referenztemperatur setzt die Steuerungseinheit ein Niedertemperaturbeurteilungs-Flag. Erfindungsgemäß ist die Steuerungseinheit weiter ausgestaltet ist, um: zu erfassen, ob eine Stoppanforderung für das Brennstoffzellensystem eingegeben wurde; basierend auf der Umgebungstemperatur eine zweite Niedertemperaturbeurteilung auszuführen, wenn die Stoppanforderung eingegeben wurde, um zu beurteilen, ob eine zweite Temperaturbedingung erfüllt ist, bei welcher eine Differenztemperatur zwischen einer momentan erfassten Umgebungstemperatur und der vorhergehenden Umgebungstemperatur, die in dem Temperaturerfassungsspeicher gespeichert ist, niedriger ist, als ein voreingestellter Differenztemperaturschwellwert, und ob die momentan erfasste Umgebungstemperatur niedriger ist, als eine voreingestellte zweite Referenztemperatur. Hierbei ist die Steuereinrichtung derart ausgestaltet, dass sie, wenn bei der zweiten Niedertemperaturbeurteilung bestimmt wird, dass die zweite Temperaturbedingung erfüllt ist und die Differenztemperatur niedriger ist als der voreingestellte Differenztemperaturschwellwert und die momentan erfasste Umgebungstemperatur niedriger ist als die voreingestellte zweite Referenztemperatur, bestimmt, ob das erste Niedertemperaturbeurteilungs-Flag gesetzt worden ist, und, wenn das erste Niedertemperaturbeurteilungs-Flag nicht gesetzt worden ist, das System ohne die Ausführung von Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen stoppt, oder, wenn beurteilt wird, dass das erste Niedertemperaturbeurteilungs-Flag gesetzt worden ist, eine Steuerung für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen ausführt und dann das System stoppt
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Einer solchen Anordnung entsprechend wird in einem Fall, wo das System die eingestellten Bedingungen (Temperaturbedingungen des Systems und dergleichen) erfüllt, die Eingabe des Steuerbefehls für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen während des Systemstarts mitgeteilt. Daher besteht die Möglichkeit, das Problem dahingehend zu verhindern, dass der Benutzer eine Nachricht übersehen könnte.
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In der vorstehenden Anordnung führt hier die Beurteilungseinrichtung die Beurteilung vorzugsweise wiederholt zu vorbestimmten Zeitintervallen aus. Einer solchen Anordnung entsprechend kann die Beurteilung gemäß den Einsatzumständen des Systems oder dergleichen ausgeführt werden.
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Außerdem ist es zu bevorzugen, dass es sich bei den Temperaturbedingungen des Systems um Temperaturbedingungen handelt, die zumindest entweder die Umgebungstemperatur des Systems oder die Temperatur eines Teils des Systems betreffen.
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Ferner handelt es sich bei dem Brennstoffzellensystem gemäß der vorliegenden Erfindung um ein Brennstoffzellensystem, bei dem eine Steuerung für Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen ausgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das System aufweist: eine erste Beurteilungseinrichtung zum Beurteilen, ob eine das System betreffende Temperatur erste eingestellte Bedingungen für die Zeitspanne von der Eingabe eines Startbefehls bis zur Eingabe eines Stoppbefehls des Systems erfüllt; eine zweite Beurteilungseinrichtung zum Beurteilen, ob die Veränderung der das System betreffenden Temperatur mit dem Verstreichen einer Zeit zweite eingestellte Bedingungen in einem Fall erfüllt oder nicht, wo beurteilt wird, dass die ersten eingestellten Bedingungen erfüllt sind; und eine Steuereinrichtung zum Ausführen der Steuerung für Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen in einem Fall, wo beurteilt wird, dass die zweiten eingestellten Bedingungen erfüllt sind.
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Wenn die Steuerung für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen (Sweep-Verarbeitung am Ende des Systems oder dergleichen) ausgeführt wird, kann gemäß einer derartigen Anordnung der Benutzer mit z. B. einer Textnachricht, Sprachnachricht oder dergleichen zuverlässig informiert werden, und der Benutzer wird nicht verunsichert bzw. gewinnt keinen falschen Eindruck.
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In diesem Fall ist die vorstehende Anordnung dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der das System betreffenden Temperatur um eine Umgebungstemperatur handelt, dass die erste Beurteilungseinrichtung beurteilt, ob die Umgebungstemperatur niedriger ist als eine eingestellte Referenztemperatur oder nicht, und dass die zweite Beurteilungseinrichtung beurteilt, ob es sich in einem Fall, in dem die Umgebungstemperatur unter der eingestellten Referenztemperatur liegt, bei der Veränderung der Umgebungstemperatur bei Verstreichen einer Zeit um einen eingestellten Differenzschwellwert oder einen darüber liegenden Wert handelt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann dem Benutzer wie vorstehend beschrieben eine Nachricht mitgeteilt werden, die dazu dient, gegebenenfalls die Eingabe eines Steuerbefehls für Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen zu einem geeigneten Zeitpunkt zu veranlassen.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Diagramm, dass die Anordnung eines Brennstoffzellensystems gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt;
- 2 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Brennstoffzellensystems gemäß der beispielhaften Ausführungsform zeigt;
- 3 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einer Umgebungstemperatur und einer Temperatur eines entfernt angeordneten Teils gemäß der beispielhaften Ausführungsform zeigt;
- 4 ist ein Diagramm, das eine Bildschirmanzeige gemäß der beispielhaften Ausführungsform darstellt;
- 5 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb eines Brennstoffzellensystems gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform darstellt;
- 6 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb eines Brennstoffzellensystems gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform darstellt; und
- 7 ist ein Diagramm, das eine Veränderung einer Umgebungstemperatur bei einem Verstreichen einer Zeit gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform darstellt.
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Beste Vorgehensweise zum Ausführen der Erfindung
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Auf die Ausführungsformen der Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung eingegangen.
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Erste beispielhafte Ausführungsform
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Anordnung einer Ausführungsform
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1 ist ein Diagramm, dass die Hauptanordnung eines Brennstoffzellensystems 100 gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird von einem Brennstoffzellensystem ausgegangen, das an einem Fahrzeug, wie z. B. einem Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug (FCHV), einem Elektroauto oder einem Hybridauto, angebracht werden soll. Die vorliegende Erfindung kann jedoch nicht nur auf ein Fahrzeug, sondern auch auf eine beliebige Art von mobiler Karosserie (z. B. ein Schiff, ein Flugzeug, einen Roboter oder dergleichen), eine stationäre Leistungsquelle oder dergleichen angewendet werden.
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Bei einer Brennstoffzelle 40 handelt es sich um eine Einrichtung zum Erzeugen einer Leistung aus einem zugeführten gasförmigen Reaktionspartner (einem Brenngas oder einem Oxidationsgas), und es können verschiedene Brennstoffzellen, wie z. B. eine Festpolymer-Brennstoffzelle, eine Phosphor-Brennstoffzelle und eine Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle, verwendet werden. Die Brennstoffzelle 40 weist eine Stapelstruktur auf, in der eine Mehrzahl von einheitlichen Zellen, die eine MEA und dergleichen beinhalten, in Reihe geschichtet sind. Die Ausgangsspannung (die nachstehend als die BZ-Spannung bezeichnet wird) und der Ausgangsstrom (der nachstehend als der BZ-Strom bezeichnet wird) von dieser Brennstoffzelle 40 werden jeweils durch einen Spannungssensor 140 und einen Stromsensor 150 erfasst. Ein Brenngas, wie z. B. ein Wasserstoffgas, wird einem Brennstoffpol (einer Anode) der Brennstoffzelle 40 von einer Brenngas-Zuführquelle 10 zu geführt, wohingegen ein Oxidationsgas, wie z. B. Luft, einem Sauerstoffpol (einer Kathode) von einer Oxidationsgas-Zuführquelle 70 zugeführt wird.
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Die Brenngas-Zuführquelle 10 besteht beispielsweise aus einem Wasserstofftank, verschiedenen Ventilen und dergleichen, und ein Ventilöffnungsgrad, eine EIN-/AUS-Zeit oder dergleichen wird angepasst, um die Menge des Brenngases zu steuern, das der Brennstoffzelle 40 zugeführt werden soll.
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Die Oxidationsgas-Zuführquelle 70 ist ein Vergleichsbeispiel für beispielsweise einen Luftkompressor, einen Elektromotor zum Ansteuern des Luftkompressors, einen Wechselrichter und dergleichen, und die Drehzahl des Elektromotors oder dergleichen wird angepasst, um die Menge des der Brennstoffzelle 40 zuzuführenden Oxidationsgases anzupassen.
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Bei einer Batterie 60 handelt es sich um eine aufladbare / entladbare Sekundärzelle, und sie besteht beispielsweise aus einer Nickel-Wasserstoffbatterie oder ähnlichem. Natürlich kann anstelle der Batterie 60 ein anderer aufladbarer / entladbarer Akkumulator (z. B. ein Kondensator) als die Sekundärzelle vorgesehen werden. Über einen Gleichspannungswandler 130 ist diese Batterie 60 mit der Brennstoffzelle 40 parallel geschaltet.
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Bei einem Wechselrichter 110 handelt es sich beispielsweise um einen PWM-Wechselrichter eines Pulsweitenmodulationssystems, und dieser wandelt eine von der Brennstoffzelle 40 oder der Batterie 60 abgegebene Gleichstromleistung gemäß einem Steuerbefehl, der von einer Steuereinheit 80 erteilt wird, in eine dreiphasige Wechselstromleistung um, um die Leistung einem Fahrmotor 115 zuzuführen. Bei dem Fahrmotor 115 handelt es sich um einen Elektromotor (d. h. eine Leistungsquelle für eine mobile Karosserie) zum Antreiben von Rädern 116L, 116R, und die Drehzahl eines solchen Elektromotors wird durch den Wechselrichter 110 gesteuert. Dieser Fahrmotor 115 und der Wechselrichter 110 sind mit einer Seite einer Brennstoffzelle 40 verbunden.
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Bei dem Gleichspannungswandler 130 handelt es sich um einen Vollbrückenwandler, der beispielsweise aus vier Leistungstransistoren und einem ausschließlichen dafür zu verwendenden Ansteuerkreis besteht (wobei beide Komponenten in der Zeichnung nicht gezeigt sind). Der Gleichspannungswandler 130 beinhaltet eine Funktion zum Erhöhen oder Senken einer Gleichspannung, die von der Batterie 60 eingegeben wird, um die Spannung an die Seite der Brennstoffzelle 40 auszugeben, und eine Funktion zum Erhöhen oder Verringern einer Gleichstromspannung, die von der Brennstoffzelle 40 oder dergleichen eingegeben wird, um die Spannung an eine Seite einer Batterie 60 auszugeben. Außerdem wird durch die Arbeitsweise des Gleichspannungswandlers 130 die Aufladung / Entladung der Batterie 60 realisiert.
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Zusatzvorrichtungen 120, wie z. B. eine Fahrzeug-Zusatzvorrichtung und eine BZ-Zusatzvorrichtung, sind zwischen der Batterie 60 und dem Gleichspannungswandler 130 verbunden. Bei der Batterie 60 handelt es sich um eine Leistungsquelle für diese Zusatzvorrichtungen 120. Es ist zu beachten, dass es sich bei den Fahrzeug-Zusatzvorrichtungen um leistungsbetriebene Vorrichtungen (eine Beleuchtungsvorrichtung, eine Klimaanlagenvorrichtung, eine Hydraulikpumpe etc.) zur Verwendung während des Fahrbetriebs eines Fahrzeugs oder dergleichen handelt, und dass es sich bei den BZ-Zusatzvorrichtungen um verschiedene leistungsbetriebene Vorrichtungen (eine Pumpe zum Zuführen des Brenngases oder des Oxidationsgases etc.) zur Verwendung während des Betriebs der Brennstoffzelle 40 handelt.
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Die Steuereinheit 80 besteht aus einer CPU, einem ROM, einem RAM und dergleichen, und sorgt für eine zentrale Steuerung von Systemabschnitten basierend auf Sensorsignalen, die von dem Spannungssensor 140, dem Stromsensor 150, einem Temperatursensor 50, der die Temperatur der Brennstoffzelle 40 erfasst, einem Ladezustandssensor, der den Ladezustand der Batterie 60 erfasst, einem Fahrpedalsensor, der den Öffnungsbetrag eines Fahrpedals erfasst, und dergleichen eingegeben werden. Außerdem führt die Steuerungseinheit 80 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Steuerung für Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen gegebenenfalls nicht nur aus, nachdem das Stoppen des Brennstoffzellensystems angefordert worden ist, sondern auch für die Zeitspanne von einer Startanforderung (einem Startbefehl) des Brennstoffzellensystems bis zu einer Stoppanforderung (einem Stoppbefehl) des Brennstoffzellensystems (wobei auf diesbezügliche Einzelheiten an späterer Stelle eingegangen wird).
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Eine Anzeigevorrichtung (Mitteilungseinrichtung) 160 besteht aus einer Flüssigkristallanzeige, verschiedenen Lampen oder dergleichen, und eine Sprachausgabevorrichtung (Mitteilungseinrichtung) 180 besteht aus einem Lautsprecher, einem Verstärker, einem Filter oder dergleichen. Durch die Steuerungseinheit 80 werden verschiedene Nachrichten durch Verwendung der Anzeigevorrichtung 160 und der Sprachausgabevorrichtung 170 mitgeteilt. Die mitzuteilenden Nachrichten umfassen dabei eine Nachricht betreffend der Steuerung für Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen, wie z. B. eine Aufwärmverarbeitung und eine Sweep-Verarbeitung (z. B. Anzeige einer Nachricht zum Veranlassen der Eingabe eines Steuerbefehls für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen etc.; wobei auf diesbezügliche Einzelheiten an späterer Stelle eingegangen wird).
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Eine Eingabevorrichtung 170 besteht aus einer Tastatur, einer Maus, einem Bildschirm-Tastfeld, verschiedenen Bedienschaltern und dergleichen. Die Bedienschalter beinhalten einen speziellen Schalter SW1 (der nachstehend als der Niedertemperatur-Gegenmaßnahmeschalter bezeichnet wird) zum Eingeben eines Steuerstart-/Steuerstoppbefehls für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen. Dieser Niedertemperatur-Gegenmaßnahme-Schalter SW1 wird durch einen Benutzer ein- oder ausgeschaltet, um eine Anweisung für den Steuerungsstart / Steuerungsstopp für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen zu erteilen.
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Bei einem Umgebungstemperatursensor 190 handelt es sich um einen Sensor zum Erfassen einer Umgebungstemperatur, und dieser ist beispielsweise am äußeren Umfang des Fahrzeugs angeordnet. Bei einem Teil-Temperatursensor 195 handelt es sich um einen Sensor, der die Temperaturen von verschiedenen Teilen (verschiedenen Zusatzvorrichtungen etc.), die am Fahrzeug angebracht sind, erfasst, und der an einem als ein Erfassungsziel dienendem Teil befestigt ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Teil-Temperatursensor 195 an einem Teil (das nachstehend als das entfernt angeordnete Teil bezeichnet wird) befestigt, das in einem von einer Wärmequelle entfernt angeordneten Bereich installiert ist (einem Bereich, in dem die Strömungsrate für ein Gas über eine Wärmequelle zugeführt werden soll, wie z. B. einen Abgasauslass oder eine Brennstoffzelle oder dergleichen). Natürlich erfolgt die Festlegung des Teil, an dem der Teil-Temperatursensor 195 befestigt werden soll, willkürlich.
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Die Steuerungseinheit 80 bestimmt eine niedrige Temperatur basierend auf der durch den Umgebungstemperatursensor 190 erfassten Umgebungstemperatur und der Temperatur (die nachstehend als die Temperatur des entfernt angeordneten Teils bezeichnet wird) des entfernt angeordneten Teils, die durch den Teil-Temperatursensor 195 erfasst wird, um zu beurteilen, ob dem Benutzer eine Nachricht zum Veranlassen der Eingabe des Steuerbefehls für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen mitgeteilt werden soll oder nicht.
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Nachstehend erfolgt eine Beschreibung des Betriebs der vorliegenden Erfindung.
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Betrieb der Ausführungsform
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2 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Brennstoffzellensystems 100 zeigt.
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Beim Erfassen, dass die Startanforderung (das Einschalten eines Zündschalters oder dergleichen) des Systems eingegeben worden ist (Schritt S1), legt die Steuerungseinheit 80 die niedrige Temperatur basierend auf einer Umgebungstemperatur To, die durch den Umgebungstemperatursensor 190 erfasst wird, und einer Temperatur Tp eines entfernt angeordneten Teils fest, die durch den Teil-Temperatursensor 195 erfasst wird (Schritt S2). Auf diesen Zusammenhang wird in der Beschreibung ausführlich eingegangen. Die Steuerungseinheit (Beurteilungseinrichtung) 80 vergleicht die Umgebungstemperatur To oder die Temperatur Tp des entfernt angeordneten Teils mit einer voreingestellten Referenztemperatur Ts (z. B. 0°C), um zu beurteilen, ob die Umgebungstemperatur To oder die Temperatur Tp des entfernt angeordneten Teils niedriger ist als die Referenztemperatur Ts.
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3 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Umgebungstemperatur und der Temperatur eines entfernt angeordneten Teils darstellt. Die Abszisse zeigt die Umgebungstemperatur an, und die Ordinate zeigt die Temperatur des entfernt angeordneten Teils an. Wie in 3 gezeigt ist, wird in einem Zustand, in dem eine Referenztemperatur Tos der Umgebungstemperatur To und eine Referenztemperatur Tps der Temperatur T des entfernt angeordneten Teils jeweils auf 0 °C eingestellt sind, durch die Steuerungseinheit 80 beurteilt, ob die Umgebungstemperatur To oder die Temperatur Tp des entfernt angeordneten Teils niedriger als 0 °C ist. Hier kann in einem Fall, wo eine Mehrzahl von entfernt angeordneten Teilen angeordnet ist, beurteilt werden, ob die Temperatur Tp des entfernt angeordneten Teils (einem Teil C in 3), das die niedrigste Temperatur aufweist, unter 0 °C liegt. Das entfernt angeordnete Teil, dessen Temperatur herangezogen werden soll, ist jedoch ein willkürlich bestimmtes Teil.
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Wenn die Umgebungstemperatur To oder die Temperatur Tp des entfernt angeordneten Teils 0 °C oder mehr beträgt, beurteilt die Steuerungseinheit 80, dass die Steuerung für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen überflüssig ist, und startet einen normalen Betriebsablauf (Schritt S2 → Schritt S10). In einem Fall hingegen, in dem die Steuerungseinheit (die Informationsseinrichtung) 80 beurteilt, dass die Umgebungstemperatur To oder die Temperatur Tp des entfernt angeordneten Teils niedriger als 0 °C ist (siehe einen in 3 gezeigten schraffierten Bereich), wird die Nachricht zum Veranlassen der Eingabe des Steuerbefehls für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen in der Anzeigevorrichtung 160 angezeigt, wie in 4 gezeigt ist, und die Sprachnachricht zum Veranlassen der Eingabe des Steuerbefehls wird aus der Sprachausgabevorrichtung 180 ausgegeben (Schritt S2 → Schritt S3). Der Benutzer bestätigt die in der Anzeigevorrichtung 160 oder dergleichen angezeigte Nachricht, um zu beurteilen, ob die Steuerung für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen ausgeführt werden soll oder nicht. Wird beurteilt, dass die Steuerung für Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen erforderlich ist, betätigt der Benutzer den Niedertemperatur-Gegenmaßnahmeschalter SW1. Wird erfasst, dass der Niedertemperatur-Gegenmaßnahmeschalter SW1 eingeschaltet worden ist (Schritt S4; JA), aktiviert die Steuerungseinheit 80 ein Niedertemperatur-Gegenmaßnahme-Flag, das in einem Speicher (nicht gezeigt) gespeichert ist (Schritt S5), und stoppt dann den Mitteilungsvorgang der Nachricht. Danach beurteilt die Steuerungseinheit 80, ob das Stoppen des Systems (das Ausschalten des Zündschalters) angefordert worden ist oder nicht (Schritt S6), und kehrt zu Schritt S2 zurück, wenn beurteilt wird, dass das Stoppen nicht angefordert worden ist. Folglich wird eine Verarbeitungsabfolge, die die vorstehende Niedertemperaturbeurteilung beinhaltet, wiederholt ausgeführt.
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In einem Fall hingegen, wo in Schritt S4 nicht erfasst wird, dass der Niedertemperatur-Gegenmaßnahmeschalter SW1 eingeschaltet worden ist (Schritt S4; NEIN), setzt die Steuerungseinheit 80 ihre Verarbeitung bei Schritt S6 fort, um zu beurteilen, ob das Stoppen des Systems angefordert worden ist oder nicht. Wenn dann beurteilt wird, dass das Stoppen nicht angefordert worden ist, kehrt die Steuerungseinheit 80 genauso wie vorstehend beschrieben zu Schritt S2 zurück, wodurch die vorstehende Verarbeitungsabfolge ausgeführt wird.
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In einem Fall, in dem bei Schritt S4 nicht erfasst wird, dass der Niedertemperatur-Gegenmaßnahmeschalter SW1 eingeschaltet worden ist (Schritt S4; NEIN), setzt die Steuerungseinheit 80 die Verarbeitung bei Schritt S6 fort, um zu beurteilen, ob das Stoppen des Systems angefordert worden ist oder nicht. Auch nachdem der normale Betriebsablauf gestartet worden ist, setzt die Steuerungseinheit 80 die Verarbeitung bei Schritt S6 fort, um eine ähnliche Verarbeitung auszuführen (Schritt S10 → Schritt S6).
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Beim Erfassen, dass das Stoppen des Systems angefordert worden ist, beurteilt die Steuerungseinheit 80 danach unter Bezugnahme auf das Niedertemperatur-Gegenmaßnahme-Flag, ob der Niedertemperatur-Gegenmaßnahmeschalter SW1 eingeschaltet ist oder nicht. Wenn der Niedertemperatur-Gegenmaßnahmeschalter SW1 ausgeschaltet ist (Schritt S7; NEIN), wird die nachstehende Steuerung für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen nicht ausgeführt, und es wird eine Verarbeitung (StoppVerarbeitung), wie z. B. der Stopp der Gaszufuhr, ausgeführt (Schritt S9).
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Wenn hingegen der Niedertemperatur-Gegenmaßnahmeschalter SW1 eingeschaltet ist (Schritt S7; JA), wird eine Sweep-Verarbeitung oder ähnliches als die Steuerung für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen ausgeführt (Schritt S8). Eine derartige Sweep-Verarbeitung kann ausgeführt werden, um einen in einer Leitung oder dergleichen angesammelten Wassergehalt zu verringern, und es besteht die Möglichkeit, ein Problem, dass das in der Leitung angesammelte Wasser gefriert und die Leitung beschädigt, kann verhindert werden. Wenn die Steuerung für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen beendet ist, führt die Steuerungseinheit 80 die Stoppverarbeitung genauso wie oben beschrieben aus (Schritt S9), wodurch die Verarbeitung beendet wird.
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Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform beurteilt, ob die Umgebungstemperatur To oder die Temperatur Tp des entfernt angeordneten Teils für die Zeitspanne von der Startanforderung bis zur Stoppanforderung des Systems niedriger als 0 °C ist, und die Nachricht zum Veranlassen des Steuerbefehls für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen wird in einem Fall mitgeteilt, in dem eine jeweilige Temperatur geringer als 0 °C ist, so dass es möglich ist, dahingehend ein Problem zu verhindern, dass der Benutzer eine solche Nachricht übersieht.
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<Modifizierung>
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- (1) In der vorstehenden ersten beispielhaften Ausführungsform wird die Nachricht zum Veranlassen der Eingabe des Steuerbefehls für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen mitgeteilt, wenn die Umgebungstemperatur To oder die Temperatur Tp des entfernt angeordneten Teils einer Referenztemperatur Ts oder einem darüber liegenden Wert entsprechen, doch kann eine derartige Nachricht nur in einem Fall mitgeteilt werden, in dem beide Bedingungen erfüllt sind.
- (2) In der vorstehenden ersten beispielhaften Ausführungsform wird zudem basierend auf den das System betreffenden Temperaturbedingungen (den Temperaturbedingungen der Umgebungstemperatur To oder der Temperatur Tp des entfernt angeordneten Teils) beurteilt, ob die Nachricht zum Veranlassen der Eingabe des Steuerbefehls für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen mitgeteilt werden soll oder nicht, doch kann auch beurteilt werden, ob eine derartige Nachricht basierend auf anderen Bedingungen mitgeteilt werden soll oder nicht (z. B. der Strömungsrate eines Brenngases oder ähnlichem).
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Zweite beispielhafte Ausführungsform
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Wenn die Umgebungstemperatur To oder die Temperatur Tp des entfernt angeordneten Teils niedriger als 0 °C ist, wird dies in der vorstehenden ersten beispielhaften Ausführungsform dem Benutzer mitgeteilt und er veranlasst, einen Schalter für einen Niedertemperatur-Gegenmaßnahme-Steuerbefehl einzuschalten, doch könnte der Benutzer diese Nachricht auch übersehen. Daher können die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen auch dann ausgeführt werden, wenn der Schalter nach dem Mitteilungsvorgang nicht eingeschaltet wird.
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5 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb eines Brennstoffzellensystems 100 gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform zeigt. Es ist zu beachten, dass Schritte, die jenen des in 2 gezeigten Flussdiagramms entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, und von einer ausführlichen Beschreibung derselben daher abgesehen wird.
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Beim Erfassen, dass die Startanforderung (das Einschalten eines Zündschalters oder ähnlichem) des Systems eingegeben worden ist (Schritt S1), legt die Steuerungseinheit 80 basierend auf einer Umgebungstemperatur To, die durch einen Umgebungstemperatursensor 190 erfasst wird, und einer Temperatur Tp eines entfernt angeordneten Teils, die durch einen Teil-Temperatursensor 195 erfasst wird, eine niedrige Temperatur fest (Schritt S2).
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Wenn die Umgebungstemperatur To oder die Temperatur Tp eines entfernt angeordneten Teils 0 °C oder mehr beträgt, beurteilt die Steuerungseinheit 80, dass eine Steuerung für Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen überflüssig ist, und startet einen normalen Betriebsablauf (Schritt S2 → Schritt S10). In einem Fall hingegen, in dem die Steuerungseinheit 80 beurteilt, dass die Umgebungstemperatur To oder die Temperatur Tp des entfernt angeordneten Teils niedriger als 0 °C ist, veranlasst die Steuerungseinheit 80 den Benutzer nicht, zu beurteilen, ob die Steuerung für Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen ausgeführt werden soll oder nicht, und schaltet einen Niedertemperatur-Gegenmaßnahmeschalter SW1 ein (Schritt S130). Wenn der Niedertemperatur-Gegenmaßnahmeschalter SW1 eingeschaltet ist, setzt die Steuerungseinheit 80 ihre Verarbeitung bei Schritt S6 fort, um zu beurteilen, ob das Stoppen des Systems angefordert worden ist oder nicht. Wenn dann beurteilt wird, dass das Stoppen des Systems nicht angefordert worden ist (Schritt S6; NEIN), kehrt die Steuerungseinheit zu Schritt S2 zurück, um die vorstehende Verarbeitungsabfolge genauso wie oben beschrieben auszuführen.
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Danach wird bei Erfassen, dass das Stoppen des Systems angefordert worden ist (Schritt S6; JA), eine Sweep-Verarbeitung oder ähnliches als die Steuerung für Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen ausgeführt. Eine solche Sweep-Verarbeitung kann ausgeführt werden, um einen in einer Leitung oder dergleichen angesammelten Wassergehalt zu verringern, und es besteht die Möglichkeit, ein Problem dahingehend zu verhindern, dass ein in der Leitung angesammeltes Wasser gefriert und die Leitung beschädigt. Wenn die Steuerung für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen beendet ist, führt die Steuerungseinheit 80 die Stoppverarbeitung genauso wie oben beschrieben aus (Schritt S9), wodurch die Verarbeitung beendet wird.
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Wie vorstehend beschrieben wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform beurteilt, ob die Umgebungstemperatur To oder die Temperatur Tp des entfernt angeordneten Teils für die Zeitspanne von der Startanforderung bis zur Stoppanforderung des Systems geringer als 0 °C ist, und der Niedertemperatur-Gegenmaßnahmeschalter SW1 wird dann automatisch eingeschaltet, wenn eine jeweilige Temperatur niedriger als 0 °C ist, so dass die Steuerung für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen zuverlässig ausgeführt werden kann.
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Es ist zu beachten, dass die Notwendigkeit für Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen in zwei Stufen, wie z. B. „notwendig“ und „absolut notwendig“, festgesetzt sein kann. Dann wird in einem Fall, für den festgesetzt wird, dass die Gegenmaßnahmen „notwendig“ sind, mitgeteilt, ein Einschalten des Schalters zu veranlassen, doch wird zu einem Zeitpunkt keine Niedertemperaturverarbeitung ausgeführt, wenn der Schalter ausgeschaltet ist. Demgegenüber wird in einem Fall, in dem festgesetzt wird, dass die Gegenmaßnahmen „absolut notwendig sind“, und der Schalter ausgeschaltet bleibt, beurteilt, dass aufgrund der niedrigen Temperatur mit Sicherheit ein Problem vorliegt, und die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen werden automatisch ausgeführt, auch wenn der Schalter ausgeschaltet ist. Auch die Ausführung einer solchen Steuerung ist möglich.
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<Modifizierung>
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- (1) Wenn in der vorstehenden zweiten Ausführungsform die Umgebungstemperatur To oder die Temperatur Tp des entfernt angeordneten Teils einer Referenztemperatur Ts oder einem darüber liegenden Wert entspricht, wird der Niedertemperatur-Gegenmaßnahmeschalter SW1 automatisch eingeschaltet, doch kann der Schalter SW1 nur dann eingeschaltet werden, wenn beide Bedingungen erfüllt sind.
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Erfindungsgemäße Ausführungsform
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Wenn in der vorstehenden zweiten beispielhaften Ausführungsform die Umgebungstemperatur To oder die Temperatur Tp eines entfernt angeordneten Teils niedriger als 0 °C ist, wird die Steuerung für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen automatisch ausgeführt. Wenn jedoch ein im Fahrbetrieb befindliches Fahrzeug in einem Parkplatz im Inneren eines Gebäudes stoppt, z. B. im Winter, kommt es manchmal zu rapiden Temperaturveränderungen. Wenn das Fahrzeug aufgrund der rapiden Temperaturänderung ausreichend erwärmt wird, ist die Steuerung für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen nicht notwendig. Jedoch kann es auch in einem Fall, wo so eine rapide Temperaturveränderung entsteht, dahingehend zu einem Problem kommen, dass ein Brenngas umsonst verbraucht wird, wenn die Steuerung für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen ausgeführt wird.
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Zur Lösung eines solchen Problems ist die nachstehende erfindungsgemäße Ausführungsform entwickelt worden, und es ist eine Aufgabe derselben, ein Brennstoffzellensystem zu schaffen, das verhindern kann, dass eine Steuerung für Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen unnötigerweise ausgeführt wird, um unter anderem ein Problem dahingehend zu verhindern, dass Brenngas umsonst verbraucht wird.
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6 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb eines Brennstoffzellensystems 100 gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt. Es ist zu beachten, dass die Schritte, die jenen des in 2 gezeigten Flussdiagramms entsprechen, mit identischen Bezugszeichen bezeichnet sind, und daher von einer ausführlichen Beschreibung derselben abgesehen wird.
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Beim Erfassen, dass die Startanforderung (das Einschalten eines Zündschalters oder dergleichen) des Systems eingegeben worden ist (Schritt S1), führt eine Steuerungseinheit 80 (erste Beurteilungseinrichtung) eine erste Niedertemperaturbeurteilung basierend auf eine Umgebungstemperatur To, die durch einen Umgebungstemperatursensor 190 erfasst wird, und einer Temperatur Tp eines entfernt angeordneten Teils, die durch einen Teil-Temperatursensor 195 erfasst wird, aus (Schritt S2). Darauf wird in der Beschreibung im Einzelnen noch eingegangen. Die Steuerungseinheit 80 vergleicht die Umgebungstemperatur To und die Temperatur Tp des entfernt angeordneten Teils mit einer voreingestellten ersten Referenztemperatur Ts1 (z. B. 0 °C), um zu beurteilen, ob die Umgebungstemperatur To und die Temperatur Tp des entfernt angeordneten Teils niedriger sind als die erste Referenztemperatur Ts1 (z. B. 0 °C) oder nicht. Es ist zu beachten, dass die erfasste Umgebungstemperatur To in Bezug auf einen Temperaturerfassungsspeicher (nicht gezeigt) in einer zeitlichen Reihenfolge gespeichert wird.
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Wenn die Umgebungstemperatur To oder die Temperatur Tp des entfernt angeordneten Teils 0 °C oder einem darüber liegenden Wert entspricht, beurteilt die Steuerungseinheit 80, dass die Steuerung für Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen nicht notwendig ist, und startet einen normalen Betriebsablauf (Schritt S2 → Schritt S10). In einem Fall hingegen, in dem die Steuerungseinheit 80 beurteilt, dass die Umgebungstemperatur To oder die Temperatur Tp des entfernt angeordneten Teils niedriger als 0 °C ist, aktiviert die Steuerungseinheit ein erstes Niedertemperaturbeurteilungs-Flag, das in einem Speicher gespeichert ist (nicht gezeigt) (Schritt S2 → Schritt S230), und setzt dann ihre Verarbeitung bei Schritt S6 fort.
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Bei Fortsetzung der Verarbeitung bei Schritt S6, beurteilt die Steuerungseinheit 80, ob eine Stoppanforderung des Systems vorgelegen hat oder nicht. In einem Fall, wo beurteilt wird, dass keine Anforderung vorliegt (Schritt S6; NEIN), kehrt die Steuerungseinheit genauso wie vorstehend beschrieben zu Schritt S2 zurück, wodurch die vorstehende Verarbeitungsreihe ausgeführt wird.
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Danach führt die Steuerungseinheit (zweite Beurteilungseinrichtung) 80 beim Erfassen, dass das Stoppen des Systems angefordert worden ist (Schritt S6; JA), eine zweite Niedertemperaturbeurteilung basierend auf der Umgebungstemperatur To aus, die durch den Umgebungstemperatursensor 190 erfasst wird (Schritt S240). In der Beschreibung wird darauf im Einzelnen eingegangen. Die Steuerungseinheit 80 erhält zunächst eine Differenztemperatur Td (= Tor-Top; die Veränderung der Temperatur bei Verstreichen einer Zeit) zwischen einer momentan erfassten Umgebungstemperatur Tor und der vorhergehenden Umgebungstemperatur Top, die in dem Temperaturerfassungsspeicher gespeichert ist, und beurteilt, ob es sich bei der erhaltenen Differenztemperatur Td um einen voreingestellten Differenzschwellwert Tt oder einen darüber liegenden Wert handelt, oder ob es sich bei der momentan erfassten Umgebungstemperatur Tor um eine voreingestellte zweite Referenztemperatur Ts2 (z. B. 0 °C) oder einen darüber liegenden Wert handelt (siehe 7).
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Wenn dann bei der zweiten Niedertemperaturbeurteilung die Steuerungseinheit 80 beurteilt, dass es sich bei der erhaltenen Differenztemperatur Td um den voreingestellten Differenzschwellwert Tt oder einen darüber liegenden Wert handelt, oder das die momentan erfasste Umgebungstemperatur Tor 0 °C oder mehr beträgt, führt die Steuerungseinheit keine Steuerung für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen aus und stoppt das System.
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Wenn hingegen die erhaltene Differenztemperatur Td niedriger als der voreingestellte Differenzschwellwert Tt ist, und die momentan erfasste Umgebungstemperatur Tor niedriger als 0 °C ist, setzt die Steuerungseinheit 80 ihre Verarbeitung bei Schritt S250 fort, um zu beurteilen, ob das erste Niedertemperaturbeurteilungs-Flag aktiviert worden ist.
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Wenn das erste Niedertemperaturbeurteilungs-Flag nicht aktiviert ist, führt die Steuerungseinheit 80 keine Steuerung für Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen aus und stoppt das System. Wenn hingegen das erste Niedertemperaturbeurteilungs-Flag aktiviert ist, schaltet die Steuerungseinheit 80 (Steuerungseinrichtung) einen Niedertemperatur-Gegenmaßnahmeschalter SW1 ein (Schritt S260) und führt dann eine Sweep-Verarbeitung oder ähnliches als die Steuerung für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen aus (Schritt S8). Eine solche Sweep-Verarbeitung kann ausgeführt werden, um einen in einer Leitung oder dergleichen angesammelten Wassergehalt zu verringern, und ein Problem kann dahingehend verhindert werden, dass das in der Leitung angesammelte Wasser gefriert und die Leitung beschädigt. Wenn die Steuerung für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen beendet ist, führt die Steuerungseinheit 80 die Stoppverarbeitung genauso wie vorstehend beschrieben aus (Schritt S9), wodurch die Verarbeitung beendet wird.
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Wie vorstehend beschrieben ist, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn eine rapide Temperaturveränderung entsteht (z. B. dass ein im Fahrbetrieb befindliches Fahrzeug im Winter in einem im Inneren eines Gebäudes befindlichen Parkplatz angehalten wird), die Steuerung für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen nicht ausgeführt, so dass die Möglichkeit besteht, ein Problem dahingehend zu verhindern, dass die Steuerung für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen überflüssigerweise ausgeführt wird, so dass ein Brenngas umsonst verbraucht wird.
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<Modifizierung>
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- (1) In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die zweite Niedertemperaturbeurteilung basierend auf der Umgebungstemperatur ausgeführt, doch stattdessen (oder zusätzlich) kann die zweite Niedertemperaturbeurteilung basierend auf der Temperatur des entfernt angeordneten Teils ausgeführt werden. Insbesondere kann die Differenztemperatur Td (= Tpr - Tpp) zwischen der momentan erfassten Temperatur Tpr eines entfernt angeordneten Teils und der vorhergehenden Temperatur Tpp eines entfernt angeordneten Teils, die in dem Temperaturerfassungsspeicher gespeichert ist, erhalten werden, um zu beurteilen, ob es sich bei der erhaltenen Differenztemperatur Td um den voreingestellten Differenzschwellwert Td oder einen darüber liegenden Wert handelt, oder ob es sich bei der momentan erfassten Temperatur Tpr des entfernt angeordneten Teils um die voreingestellte zweite Referenztemperatur Ts2 oder um einen darüber liegenden Wert handelt.
- (2) Außerdem ist in der vorstehenden erfindungsgemäßen Ausführungsform „0 °C“ als die erste Referenztemperatur Ts1 und die zweite Referenztemperatur Ts2 angeführt worden, doch kann auch eine andere Temperatur (z. B. 5 °C) verwendet werden, oder die Referenztemperaturen Ts1, Ts2 können voneinander unterschiedlich sein.
- (3) Ferner wird in der vorstehenden erfindungsgemäßen Ausführungsform, wenn es sich bei der erhaltenen Differenztemperatur Td um den voreingestellten Differenzschwellwert Tt oder einen darüber liegenden Wert handelt oder wenn es sich bei der momentan erfassten Umgebungstemperatur Tor um die voreingestellte zweite Referenztemperatur Ts2 oder einen darüber liegende Wert handelt, die Steuerung für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen ausgeführt werden, doch die Steuerung für die Niedertemperatur-Gegenmaßnahmen kann auch in einem Fall ausgeführt werden, in dem beide Bedingungen erfüllt sind.
