JP2010539879A - 燃料電池を備える車両の動作モードを自動選択する方法及び制御ユニット - Google Patents

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Abstract

本発明は、少なくとも第１の動作モード（Ｓ）及び第２の動作モード（Ｗ）が設けられる、燃料電池システム（１）を備える車両の動作モード（Ｓ，Ｗ）を自動選択する方法であって、前記動作モード（Ｓ，Ｗ）は、現在のカレンダー日付（Ｄ）を考慮して及び／又はデータネットワークから得られる天気予報（Ｖ）を考慮して、及び／又は現在の大気圧（ｐ）を考慮して決定されることを特徴とする方法に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池を備える車両の動作モードを自動選択する方法及び制御ユニットに関する。
長寿命、高エネルギー効率、及び短い始動時間は、車両における燃料電池システムにとって望ましい。この場合、環境条件によっては、目的間で対立が生じ、指定された目的の内の一つがその他の目的の内の一つに対して後順位にならねばならない可能性がある。例えば、寿命と発生するエネルギーの両者を最大限にするように燃料電池システムを作動させる夏季モードを提供出来るが、これは、低外気温での、例えば、霜が降りるほど寒い場合における動作には適さない。この状況では、例えば、着氷を避けるために燃料電池システムを加熱する冬季モードを提供出来る。加熱には、車両走行用エネルギーとして利用できないエネルギーを要する。利便性及び動作信頼性の理由から、夏季モードと冬季モードとの間の決定は、車両において自動的に行われることが望ましい。
特許文献１は、事前に測定された外気温をコントローラに記憶し、入力装置がコントローラに次に車両が始動する予定始動時刻を供給する燃料電池システムを開示している。予定始動時刻の気温予測は、事前に測定された外気温に基づいて計算し、燃料電池システムを除霜するのに必要なエネルギー量は、必要であれば、この気温予測に基づいて決定される。事前に測定された外気温からのこのような気温予測の精度は、しかしながら、不十分である。
独国特許出願公開６０３００８４９Ｔ２号明細書
本発明の目的の一つは、燃料電池を備える車両の動作モードを自動選択するためのより良い方法及びより良い制御ユニットを特定することである。
本発明に従うと、前記目的は、請求項１の特徴を有する方法によって、及び請求項１０の特徴を有する制御ユニットによって達成される。
有利な改良は、従属請求項の対象である。
燃料電池システムを備える車両の動作モードを自動選択するための本発明に従う方法では、少なくとも特に夏季の動作用である第１の動作モード及び特に冬季の動作用である第２の動作モードが提供される。動作モードは、現在のカレンダーの日付を考慮して、及び／又はデータネットワークから得られる天気予報を考慮して、及び又は大気圧を考慮して決定される。特に、カレンダー日付、天気予報、大気圧の内の少なくとも２つのパラメータの組み合わせが、動作モードを決定するロバストな能力をもたらす。当該方法は、特に車両内の燃料電池用制御ユニットにおいて実行され、この制御ユニットには、システムクロックからの現在のカレンダー日付及び／又はデータネットワークからの天気予報及び／又は気圧センサからの現在の大気圧が供給出来る。
動作モードの選択は、好ましくは、位置検出システム、例えばＧＰＳシステムから制御ユニットへ供給されることが出来る車両の現在の位置を考慮する。これによって、車両の正確な位置の天気予報に基づいて、環境状況の具体的な予測が期待できる。システムクロック及び気圧センサと同様に、車両のナビゲーション用位置発見システムは、現在既に多くの車両に備わっているので、これらのコンポーネントが車両に追加的に搭載される必要は一般的には無く、実質的に追加的コストが掛からない。
冬季動作用の第２の動作モードは、好ましくは、以下の条件の一つを満たす時に選択される：
―現在のカレンダー日付が１１月１５日と３月１５日との間であり、現在の大気圧が９００ｍｂａｒよりも高い、
―現在のカレンダー日付が１０月１５日と４月１５日との間であり、現在の大気圧が８００ｍｂａｒと９００ｍｂａｒとの間である、
―現在のカレンダー日付が９月１５日と５月１５日との間であり、現在の大気圧が７００ｍｂａｒと８００ｍｂａｒとの間である、
―現在の大気圧が７００ｍｂａｒ未満である。
夏季動作用の第１の動作モードは、その他のすべての場合において選択される。この方法は、再現性のある気温条件を伴う特定の気候帯に基づくものであり、且つ、大気圧を測定することによって、このようにして暗黙的に決定されるような車両位置の海抜の高度、従って同様に結果的には典型的な気温プロファイルを更に考慮する。
もし当該方法が天気予報に基づくならば、好ましくは、天気予報は、インターネットからの無線リンクによって得られる。新しい車両は、益々、当該目的に必要な通信技術を備えるようになっている。この通信技術の広範囲に及ぶ使用及びインターネットへのアクセスにかかる接続コストが減少する傾向は、この場合にも同様に僅かな追加的コストしかかからないことを意味する。
車両の次に予定された始動時刻は、適切な入力デバイスによって、天気予報データの参照又は評価用制御ユニットへ通知されることが好ましい。この場合、例として、現在の走行が完了すると、車両ドライバは次に車両を使用したいと思う時刻を入力出来る。これによって、より正確に天気予報に一致するように動作モードを選択することが出来る。これは、指定された時刻用だけ天気予報データが必要なので、ダウンロードすべきデータ量を減少出来るようにすることも可能である。
本発明の模範的実施形態は、以下の本文において図面を参照しながらより詳細に説明する。
制御ユニットを備える燃料電池システムの第１の実施形態を示す。 制御ユニットを備える燃料電池システムの更なる実施形態を示す。
互いに対応する部分には、全ての図面において同一の参照記号が付されている。
図１は、制御ユニット２を備える燃料電池システム１の第１の実施形態を示す。制御ユニット２は、燃料電池システム１のための夏季動作用の第１の動作モードＳ及び冬季動作用の第２の動作モードＷを定義する。動作モードＳ，Ｗに関する決定は、システムクロック３から制御ユニット２に供給される現在のカレンダー日付Ｄに基づいて、且つ、気圧センサ４から制御ユニット２に利用可能にする現在の環境気圧である大気圧ｐに基づいて行われる。
第２の動作モードＷは、以下の条件の内の一つを満たす時に選択される：
―現在のカレンダー日付Ｄが１１月１５日と３月１５日との間であり、現在の大気圧ｐが９００ｍｂａｒよりも高い、
―現在のカレンダー日付Ｄが１０月１５日と４月１５日との間であり、現在の大気圧ｐが８００ｍｂａｒと９００ｍｂａｒとの間である、
―現在のカレンダー日付Ｄが９月１５日と５月１５日との間であり、現在の大気圧ｐが７００ｍｂａｒと８００ｍｂａｒとの間である、
―現在の大気圧ｐが７００ｍｂａｒ未満である。
夏季動作用の第１の動作モードＳは、その他の全ての場合において選択される。
特に車両が異なる気候帯で作動することが意図される場合には、その他の日付範囲及び気圧範囲を定義できる。
図２は、制御ユニット２を備える燃料電池システム１の更なる実施形態を示す。制御ユニット２は、燃料電池システム１のための夏季動作用の第１の動作モードＳ及び冬季動作用の第２の動作モードＷを定義する。動作モードＳ，Ｗに関する決定は、システムクロック３から制御ユニット２に供給される現在のカレンダー日付Ｄに基づいて行われる。当該決定は、データネットワーク、例えばインターネットから無線通信システム５を介して得られる天気予報Ｖも考慮する。この場合、天気予報Ｖは、制御ユニット２自体又は天気予報Ｖを提供するインターネットの遠隔データ処理ユニット（図示せず）のいずれかにおいて、位置検出システム６によって決定される車両の現在の位置ＰＯＳについて生成される。
入力装置７は、車両ドライバに、車両の次に予定される始動時刻ｔを入力する能力を提供する。次に、天気予報Ｖは、この時刻ｔに限定出来る。
図１及び図２に図解された実施形態の特徴は、互いに組み合わせることが出来る。
システムクロック３は、制御ユニット２に組み込んでもよい。
燃料電池システム１は、選択された動作モードＳ，Ｗとは無関係に、同じように始動される。その一方、燃料電池システム１は、２つの動作モードＳ，Ｗでは異なるように動作される。第１の動作モードＷ（＝冬季モード）の基準が満足され、第２の動作モードＷが選択されると、燃料電池システム１は、外気温が低い時に着氷することを避けるために、例えば加熱によって、高温度で主に乾燥した状態で作動される。この第２の動作モードＷは、消費をより大きくし、且つ最大電力を減少する。対照的に、第１の動作モードＳ（＝夏季モード）では、燃料電池システム１を、寿命及び発生するエネルギーの両方を最大限にするように作動する。このため、燃料電池システム１は低温度且つその結果主に湿った状態で動作される。
１ 燃料電池システム
２ 制御ユニット
３ システムクロック
４ 気圧センサ
５ 通信ユニット
６ 位置検出システム
７ 入力デバイス
Ｄ 現在のカレンダー日付
ｐ 現在の大気圧
ＰＯＳ 現在の位置
Ｓ 第１の動作モード
ｔ 車両の次の予定始動時刻
Ｖ 天気予報
Ｗ 第２の動作モード

Claims (12)

  1. 少なくとも第１の動作モード（Ｓ）及び第２の動作モード（Ｗ）が提供される燃料電池システム（１）を備える車両の動作モード（Ｓ，Ｗ）を自動選択する方法であって、前記動作モード（Ｓ，Ｗ）は、現在のカレンダー日付（Ｄ）を考慮して、データネットワークから得られる天気予報（Ｖ）を考慮して、又は現在の大気圧（ｐ）を考慮して決定されることを特徴とする方法。
  2. 前期動作モード（Ｓ，Ｗ）が選択される時、車両の現在の位置（ＰＯＳ）が考慮されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 現在のカレンダー日付Ｄが１１月１５日と３月１５日との間であり、現在の大気圧（ｐ）が９００ｍｂａｒよりも高い時に第２の動作モード（Ｗ）が選択されることを特徴とする、請求項１又は２のいずれかに記載の方法。
  4. 現在のカレンダー日付（Ｄ）が１０月１５日と４月１５日との間であり、現在の大気圧（ｐ）が８００ｍｂａｒと９００ｍｂａｒとの間である時に第２の動作モード（Ｗ）が選択されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
  5. 現在のカレンダー日付（Ｄ）が９月１５日と５月１５日との間であり、現在の大気圧（ｐ）が７００ｍｂａｒと８００ｍｂａｒとの間である時に第２の動作モードが選択されることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
  6. 現在の大気圧（ｐ）が７００ｍｂａｒ未満である時に第２の動作モード（Ｗ）が選択されることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
  7. インターネットがデータネットワークとして使用されることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
  8. 無線接続がデータネットワークに対して使用されることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
  9. 天気予報（Ｖ）を評価するために車両の次の予定の始動時刻（ｔ）の指示が考慮されることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
  10. 車両用燃料電池システム（１）の制御ユニット（２）であって、該制御ユニットによって、少なくとも第１の動作モード（Ｓ）及び第２の動作モード（Ｗ）が提供される燃料電池システム（２）に関して動作モード（Ｓ，Ｗ）を決定することが出来、該制御ユニット（２）は、システムクロック（３）から現在のカレンダー日付（Ｄ）を、データネットワークから天気予報（Ｖ）を、又は気圧センサ（４）から大気圧（ｐ）を供給され、その結果、動作モード（Ｓ，Ｗ）を決定することが出来ることを特徴とする、制御ユニット（２）。
  11. 前記制御ユニット（２）は、位置検出システム（６）から車両に関する現在の位置（ＰＯＳ）を供給され、その結果、動作モード（Ｓ，Ｗ）を決定することが出来ることを特徴とする、請求項１０に記載の制御ユニット（２）。
  12. 前記制御ユニット（２）は、入力デバイス（７）から車両の次の予定の始動時刻（ｔ）を供給され、その結果、動作モード（Ｓ，Ｗ）を決定することが出来ることを特徴とする、請求項１０又は１１のいずれかに記載の制御ユニット（２）。
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