JP3242291U - 水槽加熱ユニット、電子デバイス及びｓｏｆｃシステム - Google Patents

水槽加熱ユニット、電子デバイス及びｓｏｆｃシステム Download PDF

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Abstract

Figure 0003242291000001
本考案は、水槽加熱方法及びユニット、電子デバイス、及び固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）システムを提供する。ＳＯＦＣシステムが始動される前に、水槽内の氷が加熱され、そのためＳＯＦＣシステムが始動された後、加熱された氷の加熱時間、すなわち水槽の解凍時間が短縮される。更に、氷加熱プロセスでは、現在のスタック出口温度にしたがって決定された事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間を加熱制御パラメータとして使用する。スタック出口温度は、ＳＯＦＣシステムの始動時間に影響を与える重要な要因であるため、スタック出口温度に対応する事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間が加熱制御パラメータとして使用される場合、加熱制御はより正確であろう。

Description

本考案は、水槽加熱分野、特に水槽加熱方法及びユニット、電子デバイス、及び固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）システムに関する。
ＳＯＦＣシステムの始動及び動作は、脱イオン水を使用する必要がある。水槽内の脱イオン水は、ＳＯＦＣシステム内の改質器又はスタックに入り、改質反応（例えば、ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ＝ＣＯ２＋Ｈ２）を通過し、スタックに水素を提供し、反応に使用され、電力を発生させることができる。スタックの内部ではまた、Ｈ２＋Ｏ２＝Ｈ２Ｏの反応が生じ、生成された水は凝縮及び回収を通じて水槽に戻る。
車両上のＳＯＦＣシステムが運転を停止した後、周囲温度が０℃未満であるとき、水槽内の水は徐々に凍結される。ＳＯＦＣシステムを再び始動すると、水槽内の脱イオン水は凍結状態にあり、ＳＯＦＣシステムに供給される前に水槽解凍システムによって液体状態に加熱される必要があり、それによってＳＯＦＣシステムの始動が成功する。
水槽内の氷が低温である場合、水槽内の氷を水に加熱する時間が長くなり、ＳＯＦＣシステムの始動時間が長くなる。
本考案は水槽加熱方法及びユニット、電子デバイス、及びＳＯＦＣシステムを提供し、水槽内の氷が低温であるときに、水槽内の氷を水に加熱するのにより長い時間をかけ、ＳＯＦＣシステムの始動時間が長くなるという問題に対処する。
水槽加熱方法が提供される。この方法は、水槽解凍システム内の水槽解凍コントローラで使用され、
ＳＯＦＣシステム電源オフ情報が受信された場合、水槽内の目標物体の現在の温度を取得するステップであって、ＳＯＦＣシステム電源オフ情報が、ユーザによってトリガされた事前設定されたスリープモードの受信された命令に基づいて車両制御ユニットによって生成される、ステップと、
現在の温度が事前設定された温度閾値よりも低い場合に、水槽パラメータ情報にしたがって、水槽内の目標物体を現在の温度から事前設定された温度に加熱するのに必要な実際の解凍時間を計算するステップと、
実際の解凍時間が事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間よりも長い場合に、事前設定された加熱停止条件が満たされるまで、水槽内の目標物体を加熱するために、水槽解凍システム内のヒータを始動するステップであって、事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間が、現在のスタック出口温度にしたがって決定される、ステップと、を含む。
任意選択的に、水槽内の目標物体を加熱するために、水槽解凍システム内のヒータを始動するプロセスにおいて、方法は、
残りのバッテリ電力を取得するステップと、
残りのバッテリ電力が事前設定された閾値よりも低い場合に、水槽解凍システムを電源オフするように制御するステップとを更に含む。
任意選択的に、事前設定された加熱停止条件が満たされるまで、水槽内の目標物体を加熱するために、水槽解凍システム内のヒータを始動するステップは、
水槽内の目標物体を加熱するために、水槽解凍システム内のヒータを始動するステップと、
実際の解凍時間をリアルタイムで取得するステップと、
事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間と実際の解凍時間との間の差が、事前設定された差条件を満たすか、又は水槽内の目標物体の温度が事前設定された温度閾値よりも高い場合に、水槽を加熱することを停止するステップと、を更に含む。
任意選択的に、事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間を決定するプロセスは、
事前設定されたスタック出口温度と基準解凍時間との間の対応を取得するステップと、
対応を検索し、現在のスタック出口温度に対応する基準解凍時間を取得するステップと、を含む。
任意選択的に、水槽パラメータ情報にしたがって、水槽内の目標物体を現在の温度から事前設定された温度に加熱するのに必要な実際の解凍時間を計算するステップは、
水槽内の目標物体を現在の温度から事前設定された温度に加熱するのに必要なエネルギーを計算するステップと、
水槽解凍システム内のヒータの加熱電力及び水槽の放熱電力を取得するステップと、
加熱電力と放熱電力との間の差を計算するステップと、
水槽内の目標物体を現在の温度から事前設定された温度に加熱するのに必要な実際の解凍時間として、差に対するエネルギーの比を決定するステップと、を含む。
水槽加熱ユニットが提供される。ユニットは、水槽解凍システム内の水槽解凍コントローラで使用され、
ＳＯＦＣシステム電源オフ情報が受信された場合に、水槽内の目標物体の現在の温度を取得するために使用される温度取得モジュールであって、ＳＯＦＣシステム電源オフ情報が、ユーザによってトリガされた事前設定されたスリープモードの受信命令に基づいて車両制御ユニットによって生成される、温度取得モジュールと、
現在の温度が事前設定された温度閾値よりも低い場合に、水槽パラメータ情報にしたがって、水槽内の目標物体を現在の温度から事前設定された温度に加熱するのに必要な実際の解凍時間を計算するために使用される、時間計算モジュールと、
実際の解凍時間が事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間よりも長い場合に、事前設定された加熱停止条件が満たされるまで、水槽解凍システム内のヒータを始動させて水槽内の目標物体を加熱するために使用される加熱制御モジュールであって、事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間が、現在のスタック出口温度にしたがって決定される、加熱制御モジュールと、を備える。
任意選択的に、ユニットは、
残りのバッテリ電力を取得し、残りのバッテリ電力が事前設定された閾値よりも低い場合に、水槽解凍システムを電源オフするように制御するために使用される電源オフ制御モジュールを更に備える。
任意選択的に、加熱制御モジュールは、
水槽解凍システム内のヒータを始動させて水槽内の目標物体を加熱するために使用される加熱始動サブモジュールと、
実際の解凍時間をリアルタイムで取得するために使用される、時間取得サブモジュールと、
事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間と実際の解凍時間との間の差が事前設定された差条件を満たすか、又は水槽内の目標物体の温度が事前設定された温度閾値よりも高い場合に、水槽の加熱を停止するのに使用される加熱制御サブモジュールと、を備える。
任意選択的に、水槽加熱ユニットは、時間決定モジュールを更に含み、
事前設定されたスタック出口温度と基準解凍時間との間の対応を取得し、対応を検索し、現在のスタック出口温度に対応する基準解凍時間を取得するために使用される。
電子デバイスが提供される。電子デバイスは、メモリと、プロセッサと、を含み、
メモリがプログラムを記憶するために使用され、
プロセッサがプログラムを呼び出し、
ＳＯＦＣシステム電源オフ情報が受信された場合、水槽内の目標物体の現在の温度を取得することであって、ＳＯＦＣシステム電源オフ情報が、ユーザによってトリガされた事前設定されたスリープモードの受信された命令に基づいて車両制御ユニットによって生成される、ことと、
現在の温度が事前設定された温度閾値よりも低い場合に、水槽パラメータ情報にしたがって、水槽内の目標物体を現在の温度から事前設定された温度に加熱するのに必要な実際の解凍時間を計算することと、
実際の解凍時間が事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間よりも長い場合に、事前設定された加熱停止条件が満たされるまで、水槽解凍システム内のヒータを始動させて水槽内の目標物体を加熱することであって、事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間が、現在のスタック出口温度にしたがって決定される、こととのために使用される。
ＳＯＦＣシステムが提供される。ＳＯＦＣシステムは、前述の電子デバイスを備える。
先行技術と比較して、本考案は、以下の有益な効果を有する。
本考案は、水槽加熱方法及びユニット、電子デバイス、及びＳＯＦＣシステムを提供する。ＳＯＦＣシステムの電源オフ情報が受信される前に、すなわち、ＳＯＦＣシステムが始動されると、現在の温度が事前設定された温度閾値よりも低い場合、実際の解凍時間は、事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間よりも大きく、水槽解凍システム内のヒータは、事前設定された加熱停止条件が満たされるまで、水槽内の目標物体を加熱するために始動される。言い換えれば、ＳＯＦＣシステムが始動される前に、水槽内の氷が加熱され、それでＳＯＦＣシステムが始動された後、加熱された氷の加熱時間、すなわち水槽の解凍時間が短縮される。更に、氷加熱プロセスでは、現在のスタック出口温度にしたがって決定された事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間を加熱制御パラメータとして使用する。スタック出口温度は、ＳＯＦＣシステムの始動時間に影響を与える重要な要因であるため、スタック出口温度に対応する事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間が加熱制御パラメータとして使用される場合、加熱制御はより正確であろう。
説明に使用される図面を以下に簡単に説明する。図面は、本考案のいくつかの実施形態だけである。
水槽解凍システムの構造概略図である。 水槽加熱方法の方法フローチャートである。 別の水槽加熱の方法フローチャートである。 更なる水槽加熱方法の方法フローチャートである。 水槽加熱ユニットの構造概略図である。
本考案の実施形態を、図面と併せて以下に説明する。説明される実施形態は、本考案の実施形態のいくつかにすぎない。特許請求の範囲内の他の実施形態も可能である。
ＳＯＦＣシステムの動作中、水が凝縮によって連続的に回収されると、周囲温度が低い場合であっても、氷の問題は多くの場合発生しない。しかしながら、ＳＯＦＣシステムが運転を停止した後、外部周囲温度が０℃より低い場合、水槽内の水は徐々に凍結し、水供給の不良を引き起こす。
ＳＯＦＣシステムを再び始動すると、水槽内の脱イオン水は凍結状態にあり、ＳＯＦＣシステムに供給される前にＳＯＦＣシステムの始動中に水槽解凍システムによって液体状態に加熱される必要があり、その結果、ＳＯＦＣシステムが徐々に発電状態に入り、首尾よく始動される。しかしながら、水槽内の氷が低温である場合、水槽内の氷を水に加熱するために時間が長くなる。解凍が成功しない場合、ＳＯＦＣシステムへの必要な水供給は失敗し、ＳＯＦＣシステムの始動時間が長くなる問題を引き起こす。
ＳＯＦＣシステムが電源オフされた後に、水槽内の氷が依然として加熱され得る場合、ＳＯＦＣシステムが始動される場合に氷が予熱されているため、氷を加熱するのに必要な時間とエネルギーが少なくて済み、それによって、ＳＯＦＣの始動時間を短縮する、ということを本考案は認識されている。
前述の技術的効果を達成するために、２つの動作モードが事前設定される。１つは事前設定されたスリープモードであり、他方は停止モードである。実際のモードは手動で選択される。車両が停止すると、ドライバなどのユーザは、推定されたダウンタイムにしたがって停止モードを選択することができる。例えば、ダウンタイムが低温で短い場合、事前設定されたスリープモードが選択され、温度が高いか、又はダウンタイムが長い場合、停止モードが選択される。
停止モードが選択されると、水槽解凍システム及びＳＯＦＣシステムなどのすべてのデバイスが電源オフされ、作業を停止する。停止モードが選択されると、車両制御ユニットは、ユーザによって選択された停止モードの命令を受信し、水槽解凍システム、ＳＯＦＣシステム、及び電源オフされるべき他のデバイスを制御する。
事前設定されたスリープモードが選択されると、ＳＯＦＣシステムが電源オフされるが、水槽解凍システムの水槽タービングコントローラ、スタック出口温度センサ、及び水槽内の温度センサが依然として作用する。水槽解凍コントローラは、水槽内の温度センサ及びスタック出口温度センサにしたがって、ヒータを始動して水槽を加熱するかどうかを決定する。事前設定されたスリープモードが選択されると、車両制御ユニットは、ユーザによって選択された事前設定されたスリープモードの命令を受信し、電源オフされるべきＳＯＦＣシステム及び他のデバイスを制御するが、水槽解凍システムの水槽解凍コントローラ、スタック出口温度センサ、及び水槽内の温度センサは依然として電源オンで動作する。更に、ＳＯＦＣシステム及び電源オフされる他のデバイスを制御した後、車両制御ユニットは、ＳＯＦＣシステム電源オフ情報を水槽解凍システム内の水槽解凍コントローラに伝達して、水槽解凍コントローラをトリガして、ＳＯＦＣ電源オフ後に水槽加熱動作を行う。
上記のセクションは、本考案の基礎となる概念を記載している。本考案によって提供される水槽解凍システムの構造を図１に示す。解凍システムは、水槽１、ヒータ２、水槽内の温度センサ４、周囲温度センサ７、スタック出口温度センサ、水槽解凍コントローラ５、及び断熱ウールを備える。水槽１は、水貯蔵容器であり、水回収デバイスに接続され、回収水が水槽に入ることを可能にする水入口（水槽入口６）と、下流水ポンプ及び他の水コンベヤに接続され、水槽１内の水を必要な構成要素に運搬することを可能にする水出口（水槽出口３）と、を備える。ヒータ２は、水槽の内側に取り付けられ、加熱又は解凍に使用される。水槽内の温度センサ４は、水槽１内の水又は氷の温度を測定するために使用される。周囲温度センサ７は、周囲温度を測定するために使用される。スタック出口温度センサは、スタック出口温度を測定し、ＳＯＦＣシステムの始動から水供給までの時間を予測するために使用される。水槽解凍コントローラ５は、信号を収集し、ヒータ２に命令を発行するために使用される。断熱ウールは、水槽の外側の熱放散を低減するために水槽の外側を包む。
本考案の一実施形態は、図２に示されるように、水槽解凍システム内の水槽解凍コントローラで使用される水槽加熱方法を提供し、
Ｓ１１：ＳＯＦＣシステム電源オフ情報が受信された場合、水槽内の目標物体の現在の温度を取得するステップを含む。
ＳＯＦＣシステム電源オフ情報を生成するプロセスは、上記に開示されている。
この実施形態では、車両が停止した後、ユーザが事前設定されたスリープモードを選択した場合、車両制御ユニットは、ＳＯＦＣシステム及び他のデバイスを電源オフするために制御した後、水槽解凍システム内の水槽解凍コントローラにＳＯＦＣシステム電源オフ情報を転送する。すなわち、ＳＯＦＣシステム電源オフ情報は、ユーザによってトリガされた事前設定されたスリープモードの受信命令に基づいて、車両制御ユニットによって生成される。
車両が停止すると、周囲環境は、水槽内の水が凍結されるかどうかを直接決定する。周囲温度が０℃未満である場合、水槽内の水が凍結されるが、周囲温度が０℃を超える場合、水槽内の水は凍結されない。水槽内の物体が水又は氷であるかどうかは予め不明であるため、物体は一般に目標物体と呼ばれる。目標物体は、水又は氷であり得る。
目標物体の現在の温度が必要とされる場合、水槽内の温度センサ４が使用される。温度センサは、目標物体の温度を検出して取得する。
Ｓ１２：現在の温度が事前設定された温度閾値よりも低いかどうかを決定することと、はいの場合、Ｓ１３に進み、そうでない場合、Ｓ１５に進む。
温度が０℃を超えると、水は凍結されない。この場合、ＳＯＦＣが始動されると、水は加熱されない。しかしながら、温度が０℃未満である場合、水は凍結される。この場合、ＳＯＦＣが始動されると、水を加熱する必要がある。したがって、事前設定された温度閾値は、一般に０℃である。
Ｓ１３：水槽パラメータ情報にしたがって、水槽内の目標物体を現在の温度から事前設定された温度に加熱するのに必要な実際の解凍時間を計算する。
この実施形態では、事前設定された温度は、０℃超の任意の温度、例えば５℃未満、例えば、３℃超かつ５℃未満の任意の温度であり得る。氷を水に解凍するために必要なエネルギーは、０℃から特定の温度まで水を加熱するのに必要なエネルギーよりもはるかに多く、この実施形態では、事前設定された温度は、０℃超かつ５℃未満、例えば、３℃超かつ５℃未満の任意の温度に設定することができる。
水槽内の目標物体を現在の温度から事前設定された温度に加熱する時間は、氷を水に解凍するために必要な実際の解凍時間である。
Ｓ１４：実際の解凍時間が事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間よりも長い場合に、事前設定された加熱停止条件が満たされるまで、水槽内の目標物体を加熱するために、水槽解凍システム内のヒータを始動する。
事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間を事前に設定する。スタック出口温度は、ＳＯＦＣシステムの始動時間に影響を与える要因であり、また、システムの始動から水供給への時間に影響を与える要因であり、この実施形態における事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間は、現在のスタック出口温度にしたがって決定される。
第１に、時間ｔ１始動から水の供給（すなわち、基準解凍時間）は、様々なスタック出口温度で事前に試験され、関数ｔ１＝ｇ（Ｔｓｔａｃｋ出口）は、データフィッティングを通じて得られる。すなわち、スタック出口温度と事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間との間の対応は、事前に取得される。次いで、スタック出口温度センサを使用して、現在のスタック出口温度を検出し、スタック出口温度に対応する基準解凍時間を前述の対応において検索することができ、事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間として使用する。
実際の解凍時間が事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間よりも長い場合、すなわち、必要とされる実際の解凍時間は、事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間よりも長い場合、ヒータは、必要な実際の解凍時間を短縮するように始動される。
水槽内の目標物体を加熱するために、水槽の解凍システムのヒータを始動した後、加熱は連続的ではなく、事前設定された加熱停止条件が満たされたときに停止される。図３を参照されたい。Ｓ１４は、
Ｓ２１：水槽内の目標物体を加熱するために、水槽解凍システム内のヒータを始動するステップと、
Ｓ２２：実際の解凍時間をリアルタイムで取得するステップと、を含み得る。
ヒータを使用して水槽を加熱した後、水槽内の目標物体の温度が上昇し、現在の温度から事前設定された温度まで目標物体を加熱するのに必要な実際の解凍時間は徐々に減少する。この場合、実際の解凍時間をリアルタイムで計算する必要がある。
Ｓ２３：事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間と実際の解凍時間との差が、事前設定された差条件を満たすか、又は水槽内の目標物体の温度が事前設定された温度閾値よりも高い場合に、水槽を加熱することを停止する。
この方法は、事前に２つの事前設定された加熱停止条件を設定する。第１の事前設定された加熱停止条件は、事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間と実際の解凍時間との間の差が、事前設定された差条件を満たすことである。ｔは３分であり得る場合、事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間ｔ１及び実際の解凍時間ｔ２について、ｔ１及びｔ２はｔ１≧ｔ２＋ｔ分を満たすべきである。すなわち、この実施形態では、事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間と実際の解凍時間の差が事前設定された差よりも大きい場合、加熱は停止され、この時点で水槽内の目標物体は、まだ氷であり得る。本考案は、温度の正確な制御を達成し得、水槽内の未冷凍状態の一定の維持と比較して、加熱時間が短く、エネルギー消費が節約され得る。
第２の事前設定された加熱停止条件は、水槽内の目標物体の温度が事前設定された温度閾値よりも高いことである。実際の用途では、事前設定された温度閾値は０℃であり得る。すなわち、水槽内の氷が水に溶融した後、ＳＯＦＣシステムがこの瞬間に始動された場合でも、加熱せずに水を直接供給することができる。
本考案の実施形態では、事前設定された加熱停止条件のいずれかが満たされる場合、加熱が停止され、最短の加熱時間を確保することができる。
すなわち、本考案の実施形態では、現在の温度Ｔタンクが０℃超の場合、加熱は行われない。
Ｔタンクが０℃以下の場合、解凍時間ｔ２を計算する。Ｔタンクが０℃に等しい場合、計算は、０℃でのすべての氷に基づいて行われ、
ｔ１がｔ２以下である場合、ヒータを始動する。ｔ１が２＋３分以上又はＴタンクが０℃超である場合、加熱を停止する。
ヒータの加熱プロセスでは、事前設定されたスリープモードは、電池から電力を消費する必要があり、ＳＯＦＣシステムが始動されるときに、ファンなどの電気素子に電力を供給する必要がある。バッテリが過剰な電力を消費するのを防止するために、システムを始動することを失敗させるために、残りのバッテリ電力をリアルタイムで取得する必要があり、残りのバッテリ電力がＱｅ以下である場合、事前設定されたスリープモードは、停止モードに切り替えられるように設定する必要がある。この場合、水槽解凍コントローラは、電源オフされる水槽解凍システムを制御する。ここで、Ｑｅは、ＳＯＦＣシステムが始動される時間から正味電力が０を超える時間に消費される電気量であり、較正された量である。バッテリの電力が閾値よりも低い後、スリープモードは自動的に停止モードに切り替えられ、低バッテリ電力によって引き起こされるＳＯＦＣシステムの失敗を始動するリスクがない。
ＳＯＦＣシステムの電源オフ情報が受信される前に、すなわち、ＳＯＦＣシステムが動作している前に、現在の温度が事前設定された温度閾値よりも低い場合、実際の解凍時間は、事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間よりも長い場合、事前設定された加熱停止条件が満たされるまで、水槽内の目標物体を加熱するために、水槽解凍システム内のヒータを始動する。言い換えれば、ＳＯＦＣシステムが始動される前に、水槽内の氷が加熱され、そのためＳＯＦＣシステムが始動された後、加熱された氷の加熱時間、すなわち水槽の解凍時間が短縮される。更に、氷加熱プロセスでは、現在のスタック出口温度にしたがって決定された事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間を加熱制御パラメータとして使用する。スタック出口温度は、ＳＯＦＣシステムの始動時間に影響を与える要因であるため、スタック出口温度に対応する事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間が加熱制御パラメータとして使用される場合、加熱制御はより正確であろう。
現在の温度が事前設定された温度閾値よりも低く、実際の解凍時間が、事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間よりも長いときに加熱するためにヒータを始動する前述の方法に加えて、事前設定された加熱停止条件が満たされたときに加熱を停止し、低温での凍結を防止するための連続電気加熱も採用することができる。しかしながら、この方法は、より多くの電気エネルギーを消費し、バッテリ電力が低いために故障を始動するリスクを有する。現在の温度が事前設定された温度閾値よりも低く、実際の解凍時間が、事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間よりも長いときに加熱するためにヒータを始動し、事前設定された加熱停止条件が満たされたときに加熱を停止する前述の方法は電気エネルギーの消費が少なくなる。
熱絶縁ウール又は他の断熱材料は、熱を保持するために水槽の外側に配置され得る。断続的に機能する熱絶縁ウール及びヒータを通して、給水要件が満たされている間、電力消費は可能な限り低減される。
上記の実施形態は、水槽パラメータ情報にしたがって、水槽内の目標物体を現在の温度から事前設定された温度に加熱するのに必要な実際の解凍時間を計算することを含む。特定の実装プロセスを図４に示す。ステップＳ１２は、
Ｓ３１：水槽内の目標物体を現在の温度から事前設定された温度に加熱するのに必要なエネルギーを計算するステップと、
Ｓ３２：水槽解凍システム内のヒータの加熱電力及び水槽の放熱電力を取得するステップと、
Ｓ３３：加熱電力と放熱電力との差を計算するステップと、
Ｓ３４：水槽内の目標物体を現在の温度から事前設定された温度に加熱するのに必要な実際の解凍時間としてのエネルギーの差に対する比を決定するステップと、を含む。
実際の解凍時間ｔ２は、以下の方法によって計算することができる。ｔ２＝Ｑ／（Ｐヒータ－Ｐ損失）
水槽内の水の体積は、水槽内の断面積に液体レベルを掛けることによって計算することができる。液体レベルは、アイシングによって引き起こされる液体レベルの不正確さを回避するために停止後の液体レベルである。次いで、氷が水に溶融するときの相変化の潜熱にしたがって、水槽内の水又は氷を現在の温度から５℃まで加熱するのに必要なとされる時間ｔ２が計算される。
式中、Ｑは、水槽内のすべての氷を溶融するために必要なエネルギーであり、
Ｑ＝ｃｍ（５－Ｔタンク）ｍ＊Ｌ
式中、
ｃは、氷の比熱容量であり、その値は、２１００Ｊ／（ｋｇ℃）であり、
Ｔタンクは水槽内のリアルタイム温度、すなわち、上述の現在の温度であり、
ｍは、水槽内の水又は氷の質量であり、ｍ＝ρＡＨであり、ρは水の密度であり、Ａは水槽内の基礎領域であり、Ｈは、停止後に液体レベルインジケータによって表示される液体レベルであり、
Ｌは、氷が水に溶融し、その値が３．３０５×１０５Ｊ／ｋｇである場合の相変化の熱であり、
Ｐヒータは、ヒータの電力であり、
Ｐ損失は、水槽Ｐの放熱電力、Ｐ損失＝ｋ（Ｔタンク－Ｔａｍｂ）である。式中、ｋは、水槽の断熱ウールの熱分散係数である（水槽上のインターフェースが熱散逸の計算上に大きな軸受を有するため、この係数は、試験を通して較正される）。
Ｔａｍｂ外部周囲温度であり、周囲温度センサにしたがって得られる。
ステップＳ３１～Ｓ３４により、水槽内の目標物体を現在の温度から事前設定された温度に加熱するのに必要な実際の解凍時間を計算することができ、それにより、実際の解凍時間に基づいてヒータの加熱時間を制御し、目標物体の加熱精度を確保する。
本考案の別の実施形態は、図５に示すように、水槽解凍システム内の水槽解凍コントローラで使用される水槽加熱ユニットを提供する。ユニットは、
ＳＯＦＣシステム電源オフ情報が受信された場合に、水槽内の目標物体の現在の温度を取得するために使用される温度取得モジュール１１であって、ＳＯＦＣシステム電源オフ情報が、ユーザによってトリガされた事前設定されたスリープモードの受信命令に基づいて車両制御ユニットによって生成される、温度取得モジュール１１と、
現在の温度が事前設定された温度閾値よりも低い場合に、水槽パラメータ情報にしたがって、水槽内の目標物体を現在の温度から事前設定された温度に加熱するのに必要な実際の解凍時間を計算するために使用される、時間計算モジュール１２と、
実際の解凍時間が事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間よりも長い場合に、事前設定された加熱停止条件が満たされるまで、水槽内の目標物体を加熱するために水槽解凍システム内のヒータを始動するために使用され、事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間を現在のスタック出口温度にしたがって決定する、加熱制御モジュール１３と、を備える。
更に、ユニットはまた、残りのバッテリ電力を取得し、残りのバッテリ電力が事前設定された閾値よりも低い場合に、水槽解凍システムを電源オフするように制御するために使用される電源オフ制御モジュールを備える。
更に、加熱制御モジュールは、
水槽内の目標物体を加熱するために水槽解凍システム内のヒータを始動させるために使用される加熱始動サブモジュールと、
実際の解凍時間をリアルタイムで取得するために使用される、時間取得サブモジュールと、
事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間と実際の解凍時間との間の差が事前設定された差条件を満たすか、又は水槽内の目標物体の温度が事前設定された温度閾値よりも高い場合に、水槽の加熱を停止するのに使用される加熱制御サブモジュールと、を備える。
更に、ユニットはまた、事前設定されたスタック出口温度と基準解凍時間との間の対応を取得し、対応を検索し、現在のスタック出口温度に対応する基準解凍時間を取得するために使用される時間決定モジュールを備える。
更に、時間計算モジュールは、具体的には、
水槽内の目標物体を現在の温度から事前設定された温度に加熱するのに必要なエネルギーを計算するために使用されるエネルギー取得サブモジュールと、
水槽解凍システム内のヒータの加熱電力及び水槽の放熱電力を取得するために使用される、電力取得サブモジュールと、
加熱電力と放熱電力との間の差を計算するために使用される差計算サブモジュールと、
水槽内の目標物体を現在の温度から事前設定された温度に加熱するのに必要な実際の解凍時間として、差に対するエネルギーの比を決定するために使用される、時間決定サブモジュールに使用される。
この実施形態では、ＳＯＦＣシステム電源オフ情報が受信される前に、すなわち、ＳＯＦＣシステムが動作している前に、現在の温度が事前設定された温度閾値よりも低く、実際の解凍時間が、事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間よりも長い場合、事前設定された加熱停止条件が満たされるまで、水槽内の目標物体を加熱するために、水槽解凍システム内のヒータを始動する。言い換えれば、ＳＯＦＣシステムが始動される前に、水槽内の氷が加熱され、そのためＳＯＦＣシステムが始動された後、加熱された氷の加熱時間、すなわち水槽の解凍時間が短縮される。更に、氷加熱プロセスでは、現在のスタック出口温度にしたがって決定された事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間を加熱制御パラメータとして使用する。スタック出口温度は、ＳＯＦＣシステムの始動時間に影響を与える重要な要因であるため、スタック出口温度に対応する事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間が加熱制御パラメータとして使用される場合、加熱制御はより正確であろう。
この実施形態におけるモジュール及びサブモジュールの作業プロセスは、上記の実施形態における対応する説明を指し得、再び説明されない。
本考案の別の実施形態は、メモリ及びプロセッサを備える水槽解凍コントローラであり得る電子デバイスを提供する。メモリは、プログラムを記憶するために使用される。プロセッサはプログラムを実行し、
ＳＯＦＣシステム電源オフ情報が受信された場合、水槽内の目標物体の現在の温度を取得することであって、ＳＯＦＣシステム電源オフ情報が、ユーザによってトリガされた事前設定されたスリープモードの受信された命令に基づいて車両制御ユニットによって生成される、ことと、
現在の温度が事前設定された温度閾値よりも低い場合に、水槽パラメータ情報にしたがって、水槽内の目標物体を現在の温度から事前設定された温度に加熱するのに必要な実際の解凍時間を計算することと、
実際の解凍時間が事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間よりも長い場合に、事前設定された加熱停止条件が満たされるまで、水槽内の目標物体を加熱するために、水槽解凍システム内のヒータを始動することであって、事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間が、現在のスタック出口温度にしたがって決定される、こととのために使用される。
更に、水槽内の目標物体を加熱するために水槽解凍システム内のヒータを始動するプロセスにおいて、方法は、
残りのバッテリ電力を取得するステップと、
残りのバッテリ電力が事前設定された閾値よりも低い場合に、水槽解凍システムを電源オフするように制御するステップと、を更に含む。
更に、事前設定された加熱停止条件が満たされるまで、水槽内の目標物体を加熱するために水槽解凍システム内のヒータを始動するステップは、
水槽内の目標物体を加熱するために、水槽解凍システム内のヒータを始動するステップと、
実際の解凍時間をリアルタイムで取得するステップと、
事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間と実際の解凍時間との間の差が、事前設定された差条件を満たすか、又は水槽内の目標物体の温度が事前設定された温度閾値よりも高い場合に、水槽を加熱することを停止するステップと、を含む。
更に、事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間を決定するプロセスは、
事前設定されたスタック出口温度と事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間との間の対応を取得するステップと、
対応を検索し、現在のスタック出口温度に対応する基準解凍時間を取得するステップと、を含む。
更に、水槽パラメータ情報にしたがって、水槽内の目標物体を現在の温度から事前設定された温度に加熱するのに必要な実際の解凍時間を計算するステップは、
水槽内の目標物体を現在の温度から事前設定された温度に加熱するのに必要なエネルギーを計算するステップと、
水槽解凍システム内のヒータの加熱電力及び水槽の放熱電力を取得するステップと、
加熱電力と放熱電力との間の差を計算するステップと、
水槽内の目標物体を現在の温度から事前設定された温度に加熱するのに必要な実際の解凍時間として、差に対するエネルギーの比を決定するステップと、を含む。
この実施形態では、ＳＯＦＣシステム電源オフ情報が受信される前に、すなわち、ＳＯＦＣシステムが動作している前に、現在の温度が事前設定された温度閾値よりも低く、実際の解凍時間が、事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間よりも長い場合、事前設定された加熱停止条件が満たされるまで、水槽内の目標物体を加熱するために、水槽解凍システム内のヒータを始動する。言い換えれば、ＳＯＦＣシステムが始動される前に、水槽内の氷が加熱され、そのためＳＯＦＣシステムが始動された後、加熱された氷の加熱時間、すなわち水槽の解凍時間が短縮される。更に、氷加熱プロセスでは、現在のスタック出口温度にしたがって決定された事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間を加熱制御パラメータとして使用する。スタック出口温度は、ＳＯＦＣシステムの始動時間に影響を与える要因であるため、スタック出口温度に対応する事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間が加熱制御パラメータとして使用される場合、加熱制御はより正確であろう。
任意選択的に、前述の実施形態に基づいて、本考案の別の実施形態は、ＳＯＦＣシステムを提供し、ＳＯＦＣシステムは、前述の電子デバイスを備え、すなわち、ＳＯＦＣシステムは、水槽解凍システムを備え、すなわち、ＳＯＦＣシステムは、前述の水槽解凍コントローラ及び水槽解凍システム内の他のデバイスを備える。
この実施形態では、ＳＯＦＣシステム電源オフ情報が受信される前に、すなわち、ＳＯＦＣシステムが始動される前に、現在の温度が事前設定された温度閾値よりも低く、実際の解凍時間が、事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間よりも長い場合、事前設定された加熱停止条件が満たされるまで、水槽内の目標物体を加熱するために水槽解凍システムのヒータが始動される。言い換えれば、ＳＯＦＣシステムが始動される前に、水槽内の氷が加熱され、そのためＳＯＦＣシステムが始動された後、加熱された氷の加熱時間、すなわち水槽の解凍時間が短縮される。更に、氷加熱プロセスでは、現在のスタック出口温度にしたがって決定された事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間を加熱制御パラメータとして使用する。スタック出口温度は、ＳＯＦＣシステムの始動時間に影響を与える要因であるため、スタック出口温度に対応する事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間が加熱制御パラメータとして使用される場合、加熱制御はより正確であろう。
これらの実施形態に対する様々な改変が明らかになるであろう。本明細書で定義されている一般原理は、本考案の範囲から逸脱することなく、他の実施形態で実装することができる。

Claims (11)

  1. ＳＯＦＣシステムのための水槽解凍システムにおいて水槽解凍コントローラで使用するための水槽加熱方法であって、前記方法は、
    ＳＯＦＣシステム電源オフ情報が受信された場合、水槽内の目標物体の現在の温度を取得することであって、前記ＳＯＦＣシステム電源オフ情報が、ユーザによってトリガされた事前設定されたスリープモードの受信された命令に基づいて車両制御ユニットによって生成される、ことと、
    前記現在の温度が事前設定された温度閾値よりも低いと決定し、水槽パラメータ情報にしたがって、前記水槽内の前記目標物体を前記現在の温度から事前設定された温度に加熱するのに必要な実際の解凍時間を計算することと、
    現在のスタック出口温度にしたがって事前設定されたＳＯＦＣ解凍時間を決定することと、
    前記事前設定されたＳＯＦＣ解凍時間にわたって、又は前記実際の解凍時間が事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間よりも長い場合に、事前設定された加熱停止条件が満たされるまで、前記水槽内の前記目標物体を加熱するために、前記水槽解凍システム内のヒータを動作させることと、を含む、水槽加熱方法。
  2. 前記水槽内の前記目標物体を加熱するために、前記水槽解凍システム内の前記ヒータを動作させることにおいて、前記方法は、
    残りのバッテリ電力を取得することと、
    前記残りのバッテリ電力が事前設定された閾値よりも低い場合に、前記水槽解凍システムを電源オフするように制御することと、を更に含む、請求項１に記載の水槽加熱方法。
  3. 事前設定された加熱停止条件が満たされるまで前記水槽内の前記目標物体を加熱するために、前記水槽解凍システム内の前記ヒータを動作さることが、
    前記水槽内の前記目標物体を加熱するために、前記水槽解凍システム内の前記ヒータを始動することと、
    前記実際の解凍時間をリアルタイムで取得することと、
    前記事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間と前記実際の解凍時間との間の差が、事前設定された差条件を満たすか、又は前記水槽内の前記目標物体の前記温度が事前設定された温度閾値よりも高い場合に、前記水槽を加熱することを停止することと、を含む、請求項１又は２に記載の水槽加熱方法。
  4. 前記事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間を決定することが、
    事前設定されたスタック出口温度と基準解凍時間との間の対応を取得することと、
    前記対応を検索し、前記現在のスタック出口温度に対応する基準解凍時間を取得することと、を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の水槽加熱方法。
  5. 水槽パラメータ情報にしたがって、前記水槽内の前記目標物体を前記現在の温度から前記事前設定された温度に加熱するのに必要な前記実際の解凍時間を計算することが、
    前記水槽内の前記目標物体を前記現在の温度から前記事前設定された温度に加熱するのに必要な前記エネルギーを計算することと、
    前記水槽解凍システム内のヒータの加熱電力及び前記水槽の放熱電力を取得することと、
    前記加熱電力と前記放熱電力との間の差を計算することと、
    前記水槽内の前記目標物体を前記現在の温度から前記事前設定された温度に加熱するのに必要な前記実際の解凍時間として、前記差に対する前記エネルギーの比を決定することと、を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の水槽加熱方法。
  6. ＳＯＦＣシステムの水槽解凍システム内の水槽解凍コントローラ用の水槽加熱ユニットであって、
    ＳＯＦＣシステム電源オフ情報が受信されたときに、水槽内の目標物体の前記現在の温度を取得するための温度取得モジュールであって、ユーザによってトリガされた事前設定されたスリープモードの受信された命令に基づいて、前記ＳＯＦＣシステム電源オフ情報が車両制御ユニットによって生成される、温度取得モジュールと、
    前記現在の温度が事前設定された温度閾値よりも低いときに、水槽パラメータ情報にしたがって、前記水槽内の前記目標物体を前記現在の温度から事前設定された温度に加熱するのに必要な実際の解凍時間を計算するための時間計算モジュールと、
    前記実際の解凍時間が事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間よりも長い場合に、事前設定された加熱停止条件が満たされるまで、前記水槽内の前記目標物体を加熱するために、前記水槽解凍システム内のヒータを動作させるための加熱制御モジュールであって、前記事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間が、現在のスタック出口温度に応じて決定される、加熱制御モジュールと、を含む、水槽加熱ユニット。
  7. 残りのバッテリ電力が事前設定された閾値よりも低い場合に、前記残りのバッテリ電力を取得し、前記水槽解凍システムを制御して電源オフにするための電源オフ制御モジュールを更に備える、請求項６に記載の水槽加熱ユニット。
  8. 前記加熱制御モジュールは、
    前記水槽内の前記目標物体を加熱するために、前記水槽解凍システム内の前記ヒータを始動させるためのヒータ始動サブモジュールと、
    実際の解凍時間をリアルタイムで取得するための時間取得サブモジュールと、
    前記事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間と前記実際の解凍時間との間の差が、事前設定された差条件を満たす場合、又は前記水槽内の前記目標物体の前記温度が事前設定された温度閾値よりも高い場合に、前記水槽の加熱を停止するためのヒータ制御サブモジュールと、を備える、請求項６又は７に記載の水槽加熱ユニット。
  9. 事前設定されたスタック出口温度と基準解凍時間との間の対応を取得することと、前記対応を検索することと、前記現在のスタック出口温度に対応する基準解凍時間を取得することと
    のための時間決定モジュールを更に備える、請求項６～８のいずれか一項に記載の水槽加熱ユニット。
  10. プログラムを記憶するためのメモリと、プログラムを実行するためのプロセッサと、を備える電子デバイスであって、前記プログラムは、
    ＳＯＦＣシステム電源オフ情報が受信されたときに、水槽内の目標物体の現在の温度を取得することであって、前記ＳＯＦＣシステム電源オフ情報が、前記ユーザによってトリガされた事前設定されたスリープモードの受信された命令に基づいて車両制御ユニットによって生成される、ことと、
    前記現在の温度が事前設定された温度閾値よりも低い場合に、水槽パラメータ情報にしたがって、前記水槽内の前記目標物体を前記現在の温度から事前設定された温度に加熱するのに必要な実際の解凍時間を計算することと、
    前記実際の解凍時間が事前設定された必要なＳＯＦＣ解凍時間よりも長い場合に、事前設定された加熱停止条件が満たされるまで、前記水槽内の前記目標物体を加熱するために前記水槽解凍システム内のヒータを動作させることであって、前記事前設定されたＳＯＦＣ解凍時間が、現在のスタック出口温度にしたがって決定される、こととのためのプログラムである、電子デバイス。
  11. 請求項１０に記載の電子デバイスを備える、ＳＯＦＣシステム。
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