(57)【要約】【課題】  高温用のクラントループ（１０）を持つ燃料電池パワープラントのクーラントシステムの冷却ファン（３４）を作動するための制御システム及び方法を提供する。【解決手段】  ファン制御装置（３０）は、高温用のクラントループ（１０）からの第１制御信号及び低温用のクラントループ（１２）からの第２制御信号に基づいて、ファン制御信号を発生する。第１制御信号は、高温用のクラントループ（１０）内の廃熱エネルギの関数であり、第２制御信号は、低温用のクラントループ（１２）内の温度の関数である。ファン制御信号は、車輛のアンダーフード温度等の局所的周囲温度の関数である第３制御信号に基づいて発生することもできる。本制御システムにより、燃料電池パワープラントの様々なクーラントサブシステムと関連した複数の独立した制御信号に基づいて、単一のクーラントファンアッセンブリ（３４）を作動することができる。
2005524217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１クーラントループと第２クーラントループとを有する種類の燃料電池冷却システム用のファン制御システムであって、
第１クーラントループ内のクーラントの熱エネルギの関数として第１入力信号を発生する第１センサと、
第２クーラントループ内のクーラントの温度の関数として第２入力信号を発生する第２センサと、
制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記第１入力信号を受け取って、高状態及び低状態を持つ第１制御信号を発生する第１制御回路と、
前記第２入力信号を受け取って、高状態及び低状態を持つ第２制御信号を発生する第２制御回路と、
前記第１及び第２の制御信号を受け取って、前記第１及び第２の制御信号のうちの少なくとも一方が前記高状態にある場合にファン作動信号を発生し、前記第１及び第２の制御信号の両方が前記低状態にある場合にファン作動停止信号を発生するファン制御回路とを含む、ファン制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載のファン制御システムにおいて、
前記第１制御回路は、前記第１入力信号が第１所定値よりも大きい場合に前記第１制御信号が高状態を持つように、また、前記第１入力信号が第２所定値よりも小さい場合に前記第１制御信号が低状態を持つように遅延を提供しており、
前記第２所定値は、前記第１所定値よりも小さい、ファン制御システム。
【請求項３】
請求項１に記載のファン制御システムにおいて、
前記第１センサは、前記第１クーラントループを通るクーラント流を制御する分流弁の位置の関数として、前記第１入力信号を発生する、ファン制御システム。
【請求項４】
請求項３に記載のファン制御システムにおいて、
前記第１制御回路は、前記分流弁の前記位置が第１所定値よりも大きい場合に前記第１制御信号が高状態を持つように、また、前記分流弁の前記位置が第２所定値よりも小さい場合に前記第１制御信号が低状態を持つように遅延を提供し、
前記第２所定値は、前記第１所定値よりも小さい、ファン制御システム。
【請求項５】
請求項１に記載のファン制御システムにおいて、
前記第２制御回路は、前記クーラント温度が第１所定値よりも大きい場合に前記第２制御信号が高状態を持つように、また、前記クーラント温度が第２所定値よりも小さい場合に前記第２制御信号が低状態を持つように遅延を提供し、
前記第２所定値は、前記第１所定値よりも小さい、ファン制御システム。
【請求項６】
請求項１に記載のファン制御システムにおいて、
さらに、局所的周囲温度の関数として第３入力信号を発生する第３センサを備えており、
前記制御装置は第３制御回路を有しており、前記第３制御回路は、前記第３入力信号を受け取り、また、高状態及び低状態を持つ第３制御信号を発生し、
前記ファン制御回路は、前記第１制御信号、第２制御信号、及び第３制御信号を受け取り、これらの第１制御信号、第２制御信号、及び第３制御信号のうちの少なくとも一つが前記高状態にある場合にファン作動信号を発生し、前記第１制御信号、第２制御信号、及び第３制御信号が全て前記低状態にある場合にファン作動停止制御信号を発生する、ファン制御システム。
【請求項７】
請求項６に記載のファン制御システムにおいて、
前記局所的周囲温度は、複数の局所的周囲温度の最大値である、ファン制御システム。
【請求項８】
請求項６に記載のファン制御システムにおいて、
前記第３制御回路は、前記局所的周囲温度が第１所定値よりも大きい場合に前記第３制御信号が高状態を持つように、また、前記局所的周囲温度が第２所定値よりも小さい場合に前記第３制御信号が低状態を持つように遅延を提供し、
前記第２所定値は前記第１所定値よりも小さい、ファン制御システム。
【請求項９】
燃料電池パワープラント用の冷却システムであって、
第１クーラントループと流体連通した第１ラジエータ区分及び第２クーラントループと流体連通した第２ラジエータ区分を持ち、前記第１及び第２のラジエータ区分に空気を通すように作動できるファンが隣接して配置されたラジエータと、
ファン制御システムとを備えており、
前記ファン制御システムは、第１クーラントループ内のクーラント熱エネルギの関数として第１入力信号を発生する第１センサと、第２クーラントループ内のクーラント温度の関数として第２入力信号を発生する第２センサと、制御装置とを有しており、
前記制御装置は、
前記第１入力信号を受け取り、高状態及び低状態を持つ第１制御信号を発生する第１制御回路と、
前記第２入力信号を受け取り、高状態及び低状態を持つ第２制御信号を発生する第２制御回路と、
前記第１及び第２の制御信号を受け取り、前記第１及び第２の制御信号のうちの少なくとも一方が前記高状態にある場合にファン作動信号を発生して前記ファンを作動し、前記第１及び第２の制御信号の両方が前記低状態にある場合にファン作動停止信号を発生して前記ファンを作動停止するファン制御回路とを含む、冷却システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の冷却システムにおいて、
前記第１制御回路は、前記第１入力信号が第１所定値よりも大きい場合に前記第１制御信号が高状態を持つように、また、前記第１入力信号が第２所定値よりも小さい場合に前記第１制御信号が低状態を持つように遅延を提供し、
前記第２所定値は前記第１所定値よりも小さい、冷却システム。
【請求項１１】
請求項９に記載の冷却システムにおいて、
前記第１クーラントループは、該第１クーラントループを通るクーラント流を制御する分流弁を含み、
前記第１センサは、分流弁の位置の関数として前記第１入力信号を発生する、冷却システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の冷却システムにおいて、
前記第１制御回路は、前記分流弁の位置が第１所定値よりも大きい場合に前記第１制御信号が高状態を持つように、また、前記分流弁の位置が第２所定値よりも小さい場合に前記第１制御信号が低状態を持つように遅延を提供し、
前記第２所定値は前記第１所定値よりも小さい、冷却システム。
【請求項１３】
請求項９に記載の冷却システムにおいて、
前記第２制御回路は、前記クーラント温度が第１所定値よりも大きい場合に前記第２制御信号が高状態を持つように、また、前記クーラント温度が第２所定値よりも小さい場合に前記第２制御信号が低状態を持つように遅延を提供し、
前記第２所定値は前記第１所定値よりも小さい、冷却システム。
【請求項１４】
請求項９に記載の冷却システムにおいて、
さらに、局所的周囲温度の関数として第３入力信号を発生する第３センサを備えており、
前記制御装置は、前記第３入力信号を受け取り、高状態及び低状態を持つ第３制御信号を発生する第３制御回路を含み、
前記ファン制御回路は、前記第１、第２、及び第３制御信号を受け取り、これらの第１、第２、及び第３制御信号のうちの少なくとも一つが前記高状態にある場合にファン作動信号を発生して前記ファンを作動し、前記第１、第２、及び第３制御信号が全て前記低状態にある場合にファン作動停止制御信号を発生して前記ファンを作動停止する、冷却システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の冷却システムにおいて、
前記局所的周囲温度は、複数の局所的周囲温度の最大値である、冷却システム。
【請求項１６】
請求項１４に記載の冷却システムにおいて、
前記第３制御回路は、前記局所的周囲温度が第１所定値よりも大きい場合に前記第３制御信号が高状態を持つように、また、
前記局所的周囲温度が第２所定値よりも小さい場合に前記第３制御信号が低状態を持つように遅延を提供し、
前記第２所定値は前記第１所定値よりも小さい、冷却システム。
【請求項１７】
燃料電池パワープラントの冷却システムのファンを制御するための方法であって、
第１クーラントループ内のクーラントの熱エネルギを決定する工程と、
第２クーラントループ内のクーラントのクーラント温度を決定する工程と、
前記熱エネルギが所定レベルより上にある場合に高状態を持ち、前記熱エネルギが前記所定レベルより下にある場合に低状態を持つ第１制御信号を発生する工程と、
前記クーラント温度が所定温度より上にある場合に高状態を持ち、前記クーラント温度が前記所定温度より下にある場合に低状態を持つ第２制御信号を発生する工程と、
前記第１及び第２の制御信号のうちの少なくとも一方が前記高状態にある場合にファンを作動させる工程と、
前記第１及び第２の制御信号の両方が前記低状態にある場合にファンを作動停止させる工程とを備えた、方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、
第１制御信号を発生する前記工程は、さらに、前記熱エネルギが第１所定レベルよりも上である場合に高状態を持ち、前記熱エネルギが第２所定レベルよりも下である場合に低状態を持つ第１制御信号を発生する工程を備え、
前記第２所定レベルは、前記第１所定レベルよりも下である、方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の方法において、
第１クーラントループ内のクーラントの熱エネルギを決定する前記工程は、前記第１クーラントループでの分流弁の位置を確認し、クーラントを前記第１ラジエータ区分に選択的に案内する工程を備える、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、
第１制御信号を発生する前記工程は、前記分流弁の位置が第１所定位置よりも大きい場合に高状態を持ち、前記分流弁位置が第２所定位置よりも小さい場合に低状態を持つ第１制御信号を発生する工程を備えており、
前記第２所定レベルは、前記第１所定レベルよりも小さい、方法。
【請求項２１】
請求項１７に記載の方法において、
第２制御信号を発生する前記工程は、さらに、前記クーラント温度が第１所定温度より上である場合に高状態を持ち、前記クーラント温度が第２所定温度よりも下である場合に低状態を持つ第２制御信号を発生する工程を備えており、
前記第２所定温度は、前記第１所定温度よりも小さい、方法。
【請求項２２】
請求項１７に記載の方法において、
さらに、
局所的周囲温度を決定する工程と、
前記局所的周囲温度が所定温度よりも上である場合に高状態を持ち、前記局所的周囲温度が前記所定温度よりも下である場合に低状態を持つ第３制御信号を発生する工程と、
前記第１、第２、及び第３の制御信号のうちの少なくとも一つが前記高状態にある場合にファンを作動させる工程と、
前記第１、第２、及び第３の制御信号が全て前記低状態にある場合にファンを作動停止させる工程とを備える、方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法において、
前記局所的周囲温度を決定する前記工程は、
複数の局所的周囲温度を決定する工程と、
このような複数の局所的周囲温度について最大の局所的周囲温度を決定する工程とを含む、方法。
【請求項２４】
請求項２２に記載の方法において、
第３制御信号を発生する前記工程は、さらに、前記局所的周囲温度が第１所定温度よりも上である場合に高状態を持ち、前記局所的周囲温度が第２所定温度よりも下である場合に低状態を持つ前記第３制御信号を発生する工程を備え、
前記第２所定温度は、前記第１所定温度より小さい、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池パワープラント（燃料電池発電装置）に関し、更に詳細には燃料電池パワープラントのクーラントシステムのファン用の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車輛の用途で内燃エンジンの代わりに使用するため、並びに可搬式及び据え置き型の電力発生装置で使用するため、燃料電池パワープラントが提案されてきた。このような用途では、燃料電池パワープラントは、ガソリン等の炭化水素燃料から水素を局所的に発生するための燃料処理システムと、水素及び空気を電気エネルギ及び水に変換するための燃料電池スタックと、電気エネルギを機械的エネルギに変換するためのパワートレインとを含む複雑なシステム構成である。
【０００３】
これらのシステムの様々な構成要素が発生する熱は、燃料電池パワープラントの構成要素が効率的に長期間に亘って作動を維持するため、放散しなければならない。
液体−空気クーラントシステムは、代表的には、燃料電池パワープラントから熱を奪い、奪った熱を環境に放散するために使用される。このようなクーラントシステムは、燃料電池パワープラント内の様々な構成要素から熱を蓄積する、環状に構成されたクーラント装置（すなわち、クーラントループ）を使用する。クーラントループは、ラジエータ等の熱交換器を含み、これによって、加熱されたクーラント（冷却剤）から、熱交換器を通って流れる空気に熱を伝達する。多くの場合、熱交換器を通る空気流を促進するために冷却ファンが使用される。このように、クーラントシステムは、内燃エンジンを備えた従来の車輛のクーラントシステムと同様に機能する。
【０００４】
このような従来のシステムの冷却ファンの制御は、クーラントループの所与の箇所でのクーラントの温度に基づいて行われる。詳細には、冷却ファンは、クーラントの温度が閾値以下である場合に停止又は不能化され、クーラントの温度が閾値以上である場合に稼働又は使用可能化される。このような制御は、燃料電池パワープラントの特定の作動状態については適切に作用するけれども、特に、車輛に適用された場合のように燃料電池パワープラントの過渡的負荷要求に応じたターンダウン比が比較的大きい場合には、広範な作動状態に適合させるのは容易ではない。
【０００５】
幾つかの用途では、熱的作動範囲が異なる構成要素の冷却を別々に行うために多数のクーラントループが使用される。このようなシステムは、代表的には、専用のファンアッセンブリを各々備えた多数のラジエータ又はラジエータ区分を使用する。各クーラントループを他のクーラントループと独立して作動させることにより、質量が追加され、このような冷却システムの制御ついての複雑さが大きくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、効率的であり且つ簡単な燃料電池システム用クーラントファン制御システムを提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による制御システム及び方法は、第１クーラントループ及び第２クーラントループを持つクーラントシステムの冷却ファンの作動を制御する。ファン制御装置は、第１クーラントループからの第１入力信号及び第２クーラントループからの第２入力信号に基づいて、ファン制御信号を発生する。第１入力信号は第１クーラントループ内の廃熱エネルギの関数であり、第２入力信号は第２クーラントループの温度の関数である。更に、ファン制御信号は、車輛のアンダーフード温度等の局所的周囲温度の関数である第３入力信号に基づいて発生することもできる。本発明は、燃料電池パワープラントの様々なクーラントサブシステムと関連した複数の入力信号に基づいて、単一のクーラントファンの作動を可能化する。
【０００８】
本発明を適用できる別の分野は、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。詳細な説明及び特定の例は、本発明の好ましい実施例を示すけれども、単に例示を目的としたものであって、本発明の範囲を限定しようとするものではないということは理解されるべきである。
【０００９】
本発明は、詳細な説明及び添付図面から更によく理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
［実施例］
好ましい実施例の以下の説明は、単なる例示であって、本発明、その用途、及び使用を限定しようとするものでは全くない。
【００１１】
図１を参照すると、高温用のクーラントループ１０及び低温用のクーラントループ１２を含む車輛用のクーラントシステム８が示してある。高温用のクーラントループ１０は、約８０℃乃至１００℃の範囲で作動する。低温用のクーラントループ１２は、約４０℃乃至５０℃の範囲で作動する。高温用のクーラントループ１０では、ポンプ１４が、燃料電池スタック１６のクーラント分配層（図示せず）を通してクーラントを循環させ、燃料電池スタック内で発生する電気化学的反応の熱を除去する。ポンプ１４は、更に、アノードガスクーラー１８及びカソードガスクーラー２０を通してクーラントを循環させ、燃料電池スタック１６に進入するアノードガス及びカソードガスの温度を調整する。
【００１２】
比例分流弁２２が、高温用のクーラントループ１０に、作動できるように配置されており、これによって、クーラントは、クーラント脚部２４を通してラジエータ２６に案内され、又はバイパス脚部２８を通してラジエータ２６を迂回する。比例分流弁２２は、高温用のクーラントループ１０内のクーラントの温度に応じて、位置決めされる。高温用のクーラントループ１０内のクーラントの温度が上昇すると、比例分流弁２２は、クーラント脚部（又は冷却用脚部）２４を通して更に多くのクーラントをラジエータ２６に案内するように位置決めされる。逆に、高温用のクーラントループ１０内のクーラントの温度が低下すると、比例分流弁２２は、更に多くのクーラントがバイパス脚部２８を通って案内されるに位置決めされ、これによって、多くのクーラントがラジエータ２６を迂回する。比例分流弁２２は、その位置を示す入力信号を制御装置３０に提供する。比例分流弁２２からの入力信号即ちフィードバックは、０乃至１００の範囲の％であり、０は、クーラントがラジエータ２６を完全に迂回して流れる位置を示し、１００は、クーラント全部がラジエータ２６を通って流れる位置を示す。比例分流弁２２の位置は、高温用のクーラントループ１０を流れるクーラントの温度及び質量流量と関連し、及び従って、燃料電池システム８の廃熱エネルギの近似値を表す。
【００１３】
比例分流弁２２を使用して、車輛用のクーラントシステムを更に精密に制御することによって、クーラントシステムの効率が向上する。廃熱エネルギが低い場合には、比例分流弁２２は、ラジエータ２６を通るクーラント流量を最少にする。これを行うことによって、ラジエータ２６と関連したクーラントの流動抵抗が減少し、これにより寄生損が低下し、クーラントポンプ１４の要求出力が減少する。更に、ラジエータ２６を迂回させることができるため、加熱されたクーラントを他の「冷えた」燃料電池システムを通して再循環できるようにすることにより、燃料電池システム全体の暖機時間を短くできる。
【００１４】
クーラントが高温用のクーラントループ１０を通って移動するとき、熱エネルギが、燃料電池スタック１６、アノードガスクーラー１８、及びカソードガスクーラー２０からクーラントに伝達される。クーラントの熱エネルギが特定レベルに達したとき、クーラントの一部が、比例分流弁２２によって、クーラントループ（又は冷却用のループ）２４を通してラジエータ２６の高温区分２６Ｈに案内される。次いで、この廃熱エネルギは、ラジエータ２６を通って流れる空気に、伝達される。このようにして、比例分流弁２２を使用して、クーラントを所望の熱エネルギ範囲に維持する。
【００１５】
ラジエータ２６が十分な廃熱エネルギを排除しない場合には、ファンアッセンブリ３４を、ラジエータ２６と隣接して配置し、ラジエータ２６を通る空気の流量を増大するように作動できる。現在の好ましい実施例では、ファンアッセンブリ３４は、二者択一的な二つのファンを含む。即ち、これらのファンは「オン（ｏｎ）」状態又は「オフ（ｏｆｆ）」状態のいずれかで作動する。制御装置３０は、比例分流弁２２の位置を用いて、ファンアッセンブリ３４の作動を制御することができるようになっている。詳細には、比例分流弁２２が第１所定位置でラジエータ２６にクーラントを流す場合、ファンアッセンブリ３４は作動（即ち可能化）されるように指令される。ファンアッセンブリ３２は、比例分流弁２２が第２位置に調節されるまで、「オン」状態のままである。第２位置では、ファンアッセンブリ３４は作動停止（消勢、即ち不能化）されるように指令される。ファンアッセンブリの制御を以下に更に詳細に説明する。
【００１６】
ファンアッセンブリ３４を比例分流弁２２の位置の関数として制御することによって、クーラントシステムが、ファンアッセンブリ３４の作動以外の方法で廃熱エネルギを排除するのが不可能である場合にだけ、ファンアッセンブリ３４が作動するようにする。これに関し、ラジエータ２６を通るクーラント流量（これは、比例分流弁２２の位置で決まる）は、廃熱エネルギを放散するための一次制御パラメータとして機能する。即ち、廃熱エネルギの所与の増大について、比例分流弁２２は、更に多くのクーラントがラジエータ２６を通して流れるように位置決めされ、これによって、ファンアッセンブリを作動又はさせることなく（可能化することなく）、大量の熱をクーラントから逃がすことができる。ラジエータ２６を通る空気の流量（これは、ファンアッセンブリ３４の状態で決まる）は、廃熱エネルギを放散するための二次制御パラメータとして機能する。即ち、ファンアッセンブリ３４は、ラジエータ２６を通るクーラントの流量が、必要な廃熱エネルギを放散する上で不十分である場合にだけ、作動（又は可能化）されるのである。このようにして、本発明は、クーラント温度のみに基づく制御スキームに亘ってファンアッセンブリ３４の作動を最少にする。
【００１７】
冷却脚部２４は、随意であるが、例えば車輛内部又は車輛の車室に対して、方向をもった又は制御された熱源を提供する車室ヒーター３６を含んでもよい。バイパス弁３８を作動することにより、車室ヒーター３６に選択的に通すことができる。高温用のクーラントループ１０は、さらに、アキュムレーションタンク（蓄積用のタンク）４０を有する。アキュムレーションタンク４０は、クーラントの量を追加し、これにより、高温用のクーラントループ１０内に十分なクーラント容積を維持することができる。
【００１８】
低温用のクーラントループ１２では、ポンプ４２が、クーラントを、燃料電池パワープラントの様々な構成要素を通して循環させている。例として、低温用のクーラントループ１２によって冷却されるこのような構成要素としては、モータ４４、モータ制御装置４６、及びＤＣ／ＤＣコンバータ等の電気部品５０などが挙げられる。一般的には、ポンプ４２が、低温に保つべき前記構成要素と関連した熱交換器を通してクーラントを循環させ、ここから熱を奪う。クーラントは、次いで、ラジエータ２６の低温区分２６Ｌを通って循環する。クーラントが低温区分２６Ｌを通って移動するとき、廃熱エネルギが、高温用のクーラントループ１０に関して上文中に説明したのと同様の方法で、ラジエータ２６を通って流れる空気に伝達される。
【００１９】
制御装置３０は、低温用のクーラントループ１２内の温度センサ４８から制御信号を受け取り、これによって、ファンアッセンブリ３４の作動を低温用のクーラントループ１２の温度の関数として制御する。詳細には、低温用のクーラントループ１２内の温度が第１所定温度より大きい場合には、ファンアッセンブリ３４に指令し、ファンアッセンブリ３４を作動させる。ファンアッセンブリ３４は、低温用のクーラントループ１２内の温度が第２所定温度より下に低下するまで、作動状態のままである。低温用のクーラントループ１２は、さらに、アキュムレーションタンク（蓄積用のタンク）５２を含む。アキュムレーションタンク５２は、低温クーラントループ用のクーラントの量を追加し、これによって、この低温用のクーラントループ１２内に十分なクーラント容積を維持することができる。
【００２０】
ファンアッセンブリ３４は、ラジエータ２６を通る空気の流量を増大することに加え、燃料電池パワープラント（即ち、「エンジン」ルーム内）の構成要素の周囲の空気の流量を増大し、かくしてこれらの「アンダーフード（ｕｎｄｅｒ  ｈｏｏｄ）」構成要素の対流冷却速度を増大する。これに関し、制御装置３０は、温度センサ５４から制御信号を受け取る。温度センサ５４は、燃料電池スタック１６等の燃料電池パワープラントの１つの構成要素又は該燃料電池パワープラントの他の複数の構成要素と隣接して配置されている。温度センサ５４は、内部制御装置の温度を含む幾つかの「アンダーフード」温度の中の最大値を感知するようにしてもよい。制御装置３０は、局所的周囲温度を使用して、これよって、ファンアッセンブリ３４の作動を制御することもできる。詳細には、局所的周囲温度が第１所定温度よりも大きい場合には、ファンアッセンブリ３４に指令してこれを作動させ、また、局所的周囲温度が第２所定温度より下にある場合には、ファンアッセンブリ３４に指令してこれをファンアッセンブリ３４の作動を停止する。
【００２１】
好ましい実施例の以上の説明からわかるように、ファンアッセンブリは三つの機能を果たす。第１に、ファンを使用して、周囲環境からの比較的低温の空気をエンジンルームを通して移動させ、アンダーフード構成要素をそれらの作動温度範囲に保持する（即ち周囲温度クーラントループ）。第２に、エンジンルームから引き出された空気を、空気−液体熱交換器（低温ラジエータ区分２６Ｌ）に通し、これを使用して比較的低温の構成要素（即ち低温用のクーラントループ）を冷却する。最後に、低温ラジエータ区分２６Ｌを通過した空気を、空気−液体熱交換器（高温ラジエータ区分２６Ｈ）を通して引出し、これを使用して比較的高温の構成要素（即ち高温用のクーラントループ）を冷却する。
【００２２】
次に、制御装置３０が使用するファン制御優先回路１００を示す図２を参照する。比例分流弁２２は、比例分流弁２２の位置を表す制御信号１０２を出力する。この制御信号１０２は、高温ファン制御（ＨＴＦＣ）ブロック１０４に入力され、このブロック１０４が、ファンアッセンブリ３４用の制御信号１０６を出力する。温度センサ４８は、低温用のクーラントループ１２内のクーラントの温度を表す制御信号１０８を出力する。この制御信号１０８は、低温ファン制御（ＬＴＦＣ）ブロック１１０に入力され、このブロックが、ファンアッセンブリ３４用の低温ファン制御信号１１２を出力する。温度センサ５４は、局所的周囲温度を表す制御信号１１４を出力する。この制御信号１１４は、周囲温度ファン制御（ＡＴＦＣ）ブロック１１６に入力され、このブロック１１６が、ファンアッセンブリ３４用の制御信号１１８を出力する。制御ブロック１０４、１１０、１１６の各々からの制御信号１０６、１１２、１１８は、論理ＯＲ演算子ブロック１２０に案内され、このブロック１２０が、制御信号１２２を出力する。入力制御信号１０６、１１２、１１８のうちの任意の信号が高状態（ハイ状態）にある場合には、制御信号１２２は、同様に、高状態（ハイ状態）となる。逆に、全ての入力制御信号１０６、１１２、１１８が低状態（ロー状態）にある場合には、制御信号１２２は、同様に、低状態（ロー状態）となる。制御信号１２２は、論理ＯＲ演算子ブロック１２４に案内され、このブロック１２４は、ファン作動制御信号１２６を更に受信し、ファン制御信号１２８を出力する。制御信号１２２、１２６のいずれかが高状態にある場合には、ファン制御信号１２８は、同様に、高状態となる。逆に、制御信号１２２、１２６の両方が低状態にある場合には、ファン制御信号１２８は、同様に、低状態となる。
【００２３】
ＨＴＦＣブロック１０４は比較制御ブロックである。該比較制御ブロックにおいて、出力制御信号１０６の状態は、比例分流弁の位置を表す入力制御信号１０２と所定値との比較に基づいている。次に、ＨＴＦＣブロック１０４を更に詳細に示す図３を参照する。入力制御信号１０２は、ファン作動コンパレーターブロック１３０に案内される。ファン作動コンパレーターブロック１３０は、入力制御信号１０２と第１所定弁位置ＨＴ1との比較に基づいて、制御信号１３２を出力する。入力制御信号１０２は、更に、ファン作動コンパレーターブロック１３４に案内される。ファン作動コンパレーターブロック１３４は、入力制御信号１０２と第２所定弁位置ＨＴ0との比較に基づいて、制御信号１３６を出力する。ＨＴ0は、ＨＴ1より小さいか（即ちラジエータ流が少ない）、或いは、ＨＴ1と等しい。好ましい実施例では、ＨＴ0＝５０％ラジエータ流であり、ＨＴ1＝７５％ラジエータ流である。Ｄフリップフロップ１３８が、制御信号１３２、１３６を受け取る。Ｄフリップフロップ１３８は、比例分流弁２２の位置が第１所定弁位置ＨＴ1よりも大きい場合にはファンアッセンブリ３４を作動させる（可能化する）ファン制御信号を出力し、比例分流弁２２の位置が第２所定弁位置ＨＴ0よりも小さい場合にはファンアッセンブリ３４を作動停止させる（不能化する）ファン制御信号を出力する。かくして、ＨＴＦＣブロック１０４は、比例分流弁２２が第１位置にある場合にはファンアッセンブリ３４を作動させ（可能化し）、比例分流弁２２が第２位置にある場合にはファンアッセンブリ３４を作動停止させる（不能化する）遅延又はヒステリシスを制御システムに提供する。
【００２４】
ＬＴＦＣブロック１１０は比較制御ブロックである。該比較制御ブロックにおいて、出力制御信号１１２の状態は、低温用のクーラントループ１２内のクーラントの温度を表す入力制御信号１０８と所定値との比較に基づく。次に、ＬＴＦＣブロック１１０を更に詳細に示す図４を参照する。入力制御信号１０８は、ファン作動コンパレーターブロック１４０に案内される。このファン作動コンパレーターブロック１４０が、入力制御信号１０８と第１所定温度ＬＴ1との比較に基づいて、制御信号１４２を出力する。入力制御信号１０８は、更に、ファン作動停止（消勢）コンパレーターブロック１４４に案内される。このファン作動停止コンパレーターブロック１４４が、入力制御信号１１０と第２所定温度ＬＴ0との比較に基づいて、制御信号１４６を出力する。ＬＴ0の値は、ＬＴ1以下であるか或いはこれと等しい。好ましい実施例では、ＬＴ0＝４２℃であり、ＬＴ1＝４６℃である。Ｄフリップフロップ（遅れフリップフロップ）１４８は、制御信号１４２、１４６受け取り、ファン制御信号を出力する。前記ファン制御信号は、低温用のクーラントループ１２内の温度が所定値ＬＴ1よりも高い場合に、ファンアッセンブリ３４を作動させ、あるいは、低温用のクーラントループ１２内の温度が所定値ＬＴ0よりも低い場合に、ファンアッセンブリ３４を作動停止させる。このように、ＬＴＦＣブロック１１０は、低温用のクラントループ１２内の温度が第１温度よりも高い場合にファンアッセンブリ３４を作動させ（可能化し）、低温用のクラントループ１２内の温度が第２の温度よりも低い場合にファンアッセンブリ３４を作動停止（不能化）する、遅延又はヒステリシスを制御システムに提供する。
【００２５】
周囲温度ファン制御（ＡＴＦＣ）ブロック１１６は、出力制御信号１１８の状態が、局所的周囲温度を表す入力制御信号１１４と所定値との比較に基ついて定められる比較制御ブロックである。次に図５を参照すると、この図にはＡＴＦＣ１１６ブロックが更に詳細に示してある。入力制御信号１１４は、ファン作動コンパレーターブロック１５０に案内される。このファン作動コンパレーターブロック１５０は、入力制御信号１１４と第１所定温度ＡＴ１との比較に基づいて、制御信号１５２を出力する。入力制御信号１１４は、更に、ファン作動停止コンパレーターブロック１５４に案内される。このファン作動停止コンパレーターブロック１５４は、入力制御信号１１４と第２所定温度ＡＴ0との比較に基づいて、制御信号１５６を出力する。ＡＴ0は、ＡＴ1より小さいか、あるいはＡＴ1と等しい。好ましい実施例では、ＡＴ0＝３６℃であり、ＡＴ1＝４０℃である。Ｄフリップフロップ１５８が、制御信号１５２、１５６を受け取り、ファン制御信号を出力する。該ファン制御信号は、局所的周囲温度が第１所定温度ＡＴ1よりも高い場合に、ファンアッセンブリ３４を作動させ（可能化し）、或いは、局所的周囲温度が第２所定温度ＡＴ0よりも低い場合に、ファンアッセンブリ３４を作動停止（不能化）する。かくして、ＡＴＦＣ１１６ブロックは、温度センサ５４が測定した局所的周囲温度が第１温度よりも高い場合にファンアッセンブリ３４を作動させ（可能化し）、局所的周囲温度が第２温度よりも低い場合にファンアッセンブリ３４を作動停止（不能化）する、遅延又はヒステリシスを制御システムに提供する。
【００２６】
本発明を組み込んだシステムは、優先的制御により、燃料電池パワープラント内の三つのクーラントサブシステムに対して一つのファンを使用できるという点で遙かに効率的である。ファン制御装置は、三つのクーラントサブシステムのうちの任意のサブシステムからの要求に従って、ファンアッセンブリを作動できるように、熱を放出する必要があるクーラントシステムに優先を与える。
【００２７】
例示の制御システムとして特定の好ましい値を挙げてきたが、所与のクーラントシステムについての制御定数（ＨＴ1、ＨＴ0、ＬＴ1、ＬＴ0、ＡＴ1、ＡＴ0）は、システムの作動条件、その構成要素の熱伝達特性で決まるということを、当業者は理解すべきである。上述の好ましい実施例の説明は、互いに論理的に接続された、即ち一斉に制御される一対の２個のファンを持つファンアッセンブリの使用が含まれる。しかしながら、本発明は、２個のファンが論理的に独立しており及びかくして別々に制御される制御方法にも同様に適用できるということを、当業者は理解すべきである。独立して制御されるとき、熱エネルギ値及び／又は温度値が高い場合に第２ファンの作動が可能化されるように第２の組の閾値を定義できる。制御方法は、二つのファンでなく可変速ファンを使用するシステムで使用するためにも適用できる。可変速ファンを使用する場合、本制御方法により、ファンを作動させ、ファンの速度を、熱エネルギ及び／又は温度値の関数として設定することができる。
【００２８】
本発明の説明は単なる例示であって、本発明の要旨から逸脱しない変更が本発明の範疇にある。このような変更は、本発明の精神及び範囲からの逸脱であるとは考えられない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、高温用のクラントループ及び低温用のクラントループを持つ本発明によるクーラントシステムの概略図である。
【図２】図２は、クーラントシステム用の、優先順位をもってファンを制御するファン制御装置の図である。
【図３】図３は、高温用のクラントループ用ファン制御論理の好ましい実施例の図である。
【図４】図４は、低温用のクラントループ用ファン制御論理の好ましい実施例の図である。
【図５】図５は、アンダーフード温度用ファン制御論理の好ましい実施例の図である。
【符号の説明】
【００３０】
８  車輛用クーラントシステム
１０  高温用のクラントループ
１２  低温用のクラントループ
１４  ポンプ
１６  燃料電池スタック
１８  アノードガスクーラー
２０  カソードガスクーラー
２２  比例分流弁
２４  クーラント脚部
２６  ラジエータ
２８  バイパス脚部
３０  制御装置
１０４  高温ファン制御（ＨＴＦＣ）ブロック
１１０  低温ファン制御（ＬＴＦＣ）ブロック
１１６  周囲温度ファン制御（ＡＴＦＣ）ブロック
１２０  論理ＯＲ演算子ブロック
１２４  論理ＯＲ演算子ブロック
１２６  ファン作動制御信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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