專利名稱：車輛控制設備和車輛控制方法
技術領域：
本 發(fā)明涉及ー種將燃料電池的廢熱用于空氣調節(jié)的技術。
背景技術：
在配備有作為電動力源的燃料電池的車輛中，已經(jīng)提出了將燃料電池的廢熱用于在空氣調節(jié)裝備中加熱的多種控制裝置(系統(tǒng))。ー種提出的系統(tǒng)包括用于在燃料電池和散熱器之間產(chǎn)生冷卻介質循環(huán)流的回路(為方便起見，此回路在如下說明中被稱為“冷卻回路”)以及用于產(chǎn)生通過用于加熱的加熱器芯的冷卻介質循環(huán)流的回路(為方便起見，此回路在如下說明中被稱為“加熱回路”)。當燃料電池的溫度在燃料電池具有高發(fā)電效率的特定溫度范圍(例如，72° C至80° C的溫度范圍，以下被稱為“高效率溫度范圍”)內時，此現(xiàn)有技術系統(tǒng)使這兩個回路互連及聯(lián)結，以利用燃料電池的廢熱經(jīng)由冷卻介質循環(huán)流加熱加熱器芯。另ー種出的系統(tǒng)在低溫環(huán)境中預熱燃料電池，直至燃料電池的溫度達到高效率溫度范圍。在燃料電池的溫度處于高效率溫度范圍內的狀態(tài)下使冷卻回路和加熱回路互連和聯(lián)結的技術可以與預熱燃料電池直至燃料電池的溫度達到高效率溫度范圍的技術相結合。在此情況下，在燃料電池的溫度達到高效率溫度范圍之前，燃料電池的廢熱不能被利用。響應于在燃料電池的溫度増大至高效率溫度范圍之前給出的使用者的加熱請求，應當激活諸如獨立于加熱器芯設置的電加熱器等不同的加熱元件以加熱加熱回路中流動的冷卻介質。由電加熱器消耗的電カ從燃料電池供給。即需要燃料電池產(chǎn)生供給至電加熱器的電力。這不合意地劣化了用于車輛的控制裝置的總體燃料消耗?，F(xiàn)有技術系統(tǒng)允許在高于預熱終止溫度(由預熱獲得的燃料電池的最終溫度)的溫度條件下使冷卻回路和加熱回路的流動互連和聯(lián)結。在加熱回路與冷卻回路聯(lián)結之前的狀態(tài)下，加熱回路中的冷卻介質的溫度通常低于冷卻回路中的冷卻介質的溫度。這兩個回路的聯(lián)結導致相對較低溫度的冷卻介質流從加熱回路流入冷卻回路。因此，燃料電池的溫度可能減小至低于預熱終止溫度。這破壞了預熱的有效性，并且在加熱回路與冷卻回路聯(lián)結之后的狀態(tài)下需要使用諸如電加熱器等不同加熱元件來加熱冷卻介質流。這不合意地劣化了用于車輛的控制裝置的總體燃料消耗。

發(fā)明內容
因此，需要利用燃料電池的廢熱加熱加熱器芯。還需要改進構造為控制車輛以及預熱燃料電池的車輛控制裝置的總體燃料消耗。本發(fā)明借助于下文討論的各種方面和應用中的任何ー個完成了上述需要和其他相關需要的至少一部分。因此，本發(fā)明的ー個方面涉及用于控制車輛的車輛控制設備。該車輛控制設備包括燃料電池，所述燃料電池構造為向所述車輛供給電カ；空氣調節(jié)機構，所述空氣調節(jié)機構具有加熱器芯；第一介質回路，所述第一介質回路構造為產(chǎn)生經(jīng)過所述燃料電池的冷卻介質循環(huán)流；散熱器，所述散熱器安裝在所述第一介質回路中；旁通回路，所述旁通回路形成在所述第一介質回路中以產(chǎn)生旁通所述散熱器的冷卻介質旁通流；調節(jié)閥，所述調節(jié)閥安裝在所述第一介質回路中以調節(jié)經(jīng)過所述散熱器的冷卻介質的流量與經(jīng)過所述旁通回路的冷卻介質的流量的比率；第二介質回路，所述第二介質回路構造為產(chǎn)生經(jīng)過所述加熱器芯的冷卻介質循環(huán)流；冷卻介質循環(huán)泵，所述冷卻介質循環(huán)泵安裝在所述第一介質回路和所述第二介質回路中的至少ー個中；溫度獲取模塊，所述溫度獲取模塊構造為獲取表示所述燃料電池的代表性溫度的燃料電池溫度；預熱控制器，所述預熱控制器構造為對所述燃料電池進行預熱直到所述燃料電池溫度達到預熱終止溫度；以及狀態(tài)切換結構，所述狀態(tài)切換結構構造為當所述燃料電池溫度比低于所述預熱終止溫度的聯(lián)結狀態(tài)溫度更低吋，將所述第一介質回路和所述第二介質回路設定為獨立狀態(tài)，在所述獨立狀態(tài)中，所述第一介質回路和所述第二介質回路彼此分開；以及當所述燃料電池溫度不低于所述聯(lián)結狀態(tài)溫度吋，將所述第一介質回路和所述第二介質回路設定為聯(lián)結狀態(tài)，在所述聯(lián)結狀態(tài)中，所述第一介質回路和所述第二介質回路被互連和聯(lián) 結。在根據(jù)本發(fā)明此方面的車輛控制設備中，將聯(lián)結狀態(tài)溫度設定為低于預熱終止溫度。這種溫度設定使得能夠在需要將特別大量的熱供給至空氣調節(jié)機構的情況下，例如在車輛起動時，在更早的時刻將第一介質回路和第二介質回路互連和聯(lián)結。即，可以有效地利用燃料電池的廢熱加熱加熱器芯。此布置合意地限制了使用諸如電加熱器的不同加熱元件來加熱供給至加熱器芯的冷卻介質流，并且減小了由燃料電池產(chǎn)生并準備供給至諸如電加熱器的不同加熱元件的所需電力量，因此，改進了車輛控制設備的總體燃料消耗。在根據(jù)本發(fā)明此方面的車輛控制設備中，第一介質回路和第二介質回路在預熱終止之前互連和聯(lián)結。此布置有效地防止第二介質回路中循環(huán)的相對較低溫度的冷卻介質流在預熱終止之后流入第一介質回路并且破壞預熱的有效性。第一介質回路和第二介質回路在此時刻的聯(lián)結還限制了使用諸如電加熱器的不同加熱元件來加熱第一介質回路中的相對較低溫度的冷卻介質流。本說明書中的術語“預熱終止溫度”的意思既是預熱控制器終止預熱的溫度，也是由預熱獲得的燃料電池的最終溫度(當即使在預熱終止之后也存在由冷卻介質循環(huán)流導致的燃料電池的進ー步溫度升高吋，燃料電池的最終的升高溫度)。在根據(jù)本發(fā)明的上述方面的車輛控制設備的ー個優(yōu)選應用中，所述聯(lián)結狀態(tài)溫度不低于所述燃料電池能夠以穩(wěn)定狀態(tài)操作的穩(wěn)定操作溫度范圍的下限溫度。在該應用的車輛控制設備中，在至少不低于穩(wěn)定操作溫度范圍的下限溫度的溫度下，第一介質回路和第二介質回路互連和聯(lián)結。在第一介質回路和第二介質回路聯(lián)結之前的狀態(tài)中，第二介質回路中流動的冷卻介質的溫度通常低于第一介質回路中流動的冷卻介質的溫度。兩個介質回路的聯(lián)結降低了第一介質回路中流動的冷卻介質的溫度，并且由此降低燃料電池溫度。即使在此情況下，聯(lián)結狀態(tài)溫度仍不低于穩(wěn)定操作溫度范圍的下限溫度，使得燃料電池即使在這兩個介質回路聯(lián)結之后也能夠以穩(wěn)定狀態(tài)操作。以穩(wěn)定狀態(tài)操作的燃料電池的狀態(tài)表示燃料電池中的至少ー個電池的電壓沒有極端下降(例如，無電壓下降至0V)的狀態(tài)。一般地，穩(wěn)定操作溫度范圍的下限溫度低于預熱終止溫度。在根據(jù)本發(fā)明的上述方面的車輛控制設備的另一優(yōu)選應用中，所述聯(lián)結狀態(tài)溫度不低于所述燃料電池維持預定耐用性能的耐用溫度范圍的下限溫度。在該應用的車輛控制設備中，第一介質回路和第二介質回路在至少不低于耐用溫度范圍的下限溫度的溫度下互連和聯(lián)結。此布置即使在這兩個介質回路聯(lián)結之后也能夠有效地防止燃料電池的耐用性性能突然劣化。耐用溫度范圍通常被包括在穩(wěn)定操作溫度范圍中。一般地，耐用溫度范圍的下限溫度低于預熱終止溫度。在根據(jù)本發(fā)明的上述方面的車輛控制設備的又一優(yōu)選應用中，根據(jù)權利要求I所述的車輛控制設備，其中所述聯(lián)結狀態(tài)溫度不低于0° C。 在該應用的車輛控制裝置中，第一介質回路和第二介質回路在較低的溫度條件下互連和聯(lián)結。此布置使得能夠在更早的時刻，例如在車輛控制設備起動時，利用燃料電池的廢熱加熱加熱器芯，因此改進了車輛控制設備的總體燃料消耗。將聯(lián)結狀態(tài)溫度設定為不低于0° C，防止了所產(chǎn)生的水在兩個介質回路聯(lián)結之后在燃料電池內被凍結。這種溫度設定因此防止了凍結的水妨礙反應氣體的順利供給和產(chǎn)生的水的順利排出。預熱終止溫度通常聞于0° Co在本發(fā)明的ー個優(yōu)選實施方式中，上述方面的車輛控制設備還包括熱值需求獲取模塊，所述熱值需求獲取模塊構造為獲得用于所述空氣調節(jié)機構的熱值需求或所需的生熱量；發(fā)電量獲取模塊，所述發(fā)電量獲取模塊構造為獲得所述燃料電池的發(fā)電量；溫度調節(jié)模塊，所述溫度調節(jié)模塊構造為控制所述調節(jié)閥并且調整流經(jīng)所述第一介質回路的冷卻介質的溫度從而調節(jié)所述燃料電池溫度；目標溫度設定模塊，所述目標溫度設定模塊構造為設定用于通過所述溫度調節(jié)模塊對所述燃料電池溫度進行調節(jié)時所要達到的目標溫度；以及低于需求的溫度范圍指定模塊，所述低于需求的溫度范圍指定模塊構造為識別存在或者不存在低于需求的溫度范圍，所述低于需求的溫度范圍是所述燃料電池溫度的特定溫度范圍，在所述特定溫度范圍中，在所獲得的發(fā)電量下所述燃料電池的熱值或生熱量不高于所述熱值需求，并且在識別出存在所述低于需求的溫度范圍時，指定所述低于需求的溫度范圍。在識別出存在所述低于需求的溫度范圍時，所述目標溫度設定模塊將指定的所述低于需求的溫度范圍的上限溫度設定為所述目標溫度。在根據(jù)本發(fā)明本實施方式的車輛控制設備中，將低于需求的溫度范圍的上限溫度設定為目標溫度。這種溫度設定使得燃料電池能夠產(chǎn)生滿足熱值需求所需的最小量的熱。此布置合意地防止了燃料電池產(chǎn)生過量的熱或者產(chǎn)生高于熱值需求的熱值。即，此布置最小化了燃料電池的發(fā)電效率的降低，并且由此改進了燃料電池的燃料消耗。在具有上述實施方式的構造的車輛控制設備的ー個優(yōu)選應用中，當所述低于需求的溫度范圍的上限溫度高于所述燃料電池能夠以穩(wěn)定狀態(tài)操作的穩(wěn)定操作溫度范圍的上限溫度時，所述目標溫度設定模塊代替所述低于需求的溫度范圍的上限溫度而將所述穩(wěn)定操作溫度范圍的上限溫度設定為所述目標溫度。在根據(jù)上述實施方式的車輛控制設備的此應用中，目標溫度被設定為穩(wěn)定操作溫度范圍中的溫度。這種溫度設定保證了燃料電池的輸出穩(wěn)定性。此應用的車輛控制設備允許將更高溫度設定為目標溫度，并且由此有效地防止了燃料電池溫度達到目標溫度之前從冷卻介質釋放熱。此布置保證了燃料電池的廢熱的有效使用，因此，改進了車輛控制設備的總體燃料消耗。在具有上述實施方式的構造的車輛控制設備的另ー優(yōu)選應用中，在所述低于需求的溫度范圍指定模塊識別出不存在所述低于需求的溫度范圍時，所述目標溫度設定模塊將所述燃料電池能夠以穩(wěn)定狀態(tài)操作的穩(wěn)定操作溫度范圍的上限溫度設定為所述目標溫度。
在根據(jù)上述實施方式的車輛控制設備的此應用中，將目標溫度設定為穩(wěn)定操作溫度范圍內的溫度。這種溫度設定保證了燃料電池的輸出穩(wěn)定性。此應用的車輛控制設備允許將更高溫度設定為目標溫度，并且由此有效地防止了在燃料電池溫度達到目標溫度之前從冷卻介質釋放熱。此布置保證了燃料電池的廢熱的有效使用，因此改進了車輛控制設備的總體燃料消耗在具有上述實施方式的構造的車輛控制設備的又一優(yōu)選應用中，所述溫度調節(jié)模塊在所述燃料電池溫度升高期間限制熱釋放直到所述燃料電池溫度達到所述目標溫度為止。根據(jù)上述實施方式的車輛控制裝置的此應用防止了在燃料電池溫度達到目標溫度之前的熱釋放，并且由此使得能夠將燃料電池的廢熱蓄積在冷卻介質流中，直至燃料電池溫度達到目標溫度為止。響應于使用者對于更高溫度的加熱請求，能夠使用冷卻介質流中蓄積的熱來加熱加熱器芯。此布置允許對使用者的加熱請求迅速響應，并且改進車輛控制設備的總體燃料消耗。本發(fā)明的另一方面涉及ー種控制車輛的方法。車輛包括燃料電池，所述燃料電池構造為向所述車輛供給電カ；空氣調節(jié)機構，所述空氣調節(jié)機構構造為具有加熱器芯;第一介質回路，所述第一介質回路構造為產(chǎn)生經(jīng)過所述燃料電池的冷卻介質循環(huán)流；散熱器，所述散熱器安裝在所述第一介質回路中；旁通回路，所述旁通回路形成在所述第一介質回路中以產(chǎn)生旁通所述散熱器的冷卻介質旁通流；以及第ニ介質回路，所述第二介質回路構造為產(chǎn)生經(jīng)過所述加熱器芯的冷卻介質循環(huán)流。所述方法調節(jié)經(jīng)過所述散熱器的冷卻介質的流量與經(jīng)過所述旁通回路的冷卻介質的流量的比率并且調整流經(jīng)所述第一介質回路的冷卻介質的溫度，從而調節(jié)表示所述燃料電池的代表性溫度的燃料電池溫度。所述方法還對所述燃料電池進行預熱直到所述燃料電池溫度達到預熱終止溫度。所述方法獲取所述燃料電池溫度。當所述燃料電池溫度比低于所述預熱終止溫度的聯(lián)結狀態(tài)溫度更低時，所述方法將所述第一介質回路和所述第二介質回路設定為獨立狀態(tài)，在所述獨立狀態(tài)中，所述第一介質回路和所述第二介質回路彼此分開。當所述燃料電池溫度不低于所述聯(lián)結狀態(tài)溫度時，所述方法將所述第一介質回路和所述第二介質回路設定為聯(lián)結狀態(tài)，在所述聯(lián)結狀態(tài)中，所述第一介質回路和所述第二介質回路被互連和聯(lián)結。根據(jù)本發(fā)明的此方面的車輛控制方法將聯(lián)結狀態(tài)溫度設定為低于預熱終止溫度。這種溫度設定使得能夠在需要將特別大量的熱供給至空氣調節(jié)機構的情況下，例如在車輛起動時，在更早的時刻將第一介質回路和第二介質回路互連和聯(lián)結。即，可以有效地利用燃料電池的廢熱來加熱加熱器芯。此布置合意地限制了使用諸如電加熱器的不同加熱元件來加熱供給至加熱器芯的冷卻介質流，并且減小了由燃料電池產(chǎn)生并準備供給至諸如電加熱器的不同加熱元件所需的電力量，因此，改進了車輛的總體燃料消耗。本發(fā)明的車輛控制方法使第一介質回路和第二介質回路在預熱終止前互連和聯(lián)結。此布置有效地防止了第二介質回路中循環(huán)的相對較低溫度的冷卻介質流在預熱終止之后流入第一介質回路并破壞預熱的有效性。在此時刻聯(lián)結第一介質回路和第二介質回路還限制了使用諸如電加熱器的不同加熱元件加熱第一介質回路中的相對較低溫度的冷卻介質流。本說明書中的術語“預熱終止溫度”的意思既是預熱控制器終止預熱的溫度，也是由預熱獲得的燃料電池的最終溫度(當即使在預熱終止之后也存在由冷卻介質循環(huán)流導致的燃料電池的進ー步溫度升高時，燃料電池的最終的升高溫度)。


圖I是圖示根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的車輛控制裝置的示意性構造的說明性視圖；圖2是示意性地示出圖I的FC熱值映射的說明性視圖；圖3是示出加熱需求使能過程和溫度設定過程的細節(jié)的流程圖；圖4是示出被參照的熱值映射和熱值需求之間的關系的第一示例的說明性視圖；圖5是示出被參照的熱值映射和熱值需求之間的關系的第二示例的說明性視圖；圖6是示出被參照的熱值映射和熱值需求之間的關系的第三示例的說明性視圖；圖7是示出由FC控制單元執(zhí)行的溫度調節(jié)過程的細節(jié)的流程圖；圖8是示出設定在聯(lián)結狀態(tài)下的車輛控制裝置中的冷卻介質流的第一說明性視圖；和圖9是示出設定在聯(lián)結狀態(tài)下的車輛控制裝置中的冷卻介質流的第二說明性視圖。
具體實施例方式A.實施方式Al.系統(tǒng)構造圖I是圖示根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的車輛控制裝置的示意性構造的說明性視圖。此車輛控制裝置10安裝在電動車輛上，該電動車輛通過消耗由燃料電池產(chǎn)生的作為驅動動カ的電カ而被驅動。車輛控制裝置10包括燃料電池堆20 (在本說明書中，“燃料電池”可以縮略為FC)、第一介質回路R1、空氣調節(jié)機構50、第二介質回路R2、布置為使兩個介質回路Rl和R2互連的兩個介質流動路徑(第五和第九介質流動路徑)65和69、FC控制單元100和空氣調節(jié)控制單元200。本實施方式的燃料電池堆20是通過堆置包括膜電極組件(MEA)的多個單元電池得到的聚合體電解質燃料電池堆。燃料電池堆20從氫氣貯存器(未示出)經(jīng)由燃料氣體流動路徑22接收氫氣供給作為燃料氣體。燃料電池堆20還經(jīng)由氧化氣體流動路徑24接收由空氣壓縮機(未示出)供入的空氣供給作為氧化氣體。除了燃料氣體流和氧化氣體流之夕卜，冷卻介質流還被供給至燃料電池堆20以冷卻在發(fā)電過程中溫度增大的各單元電池。在本實施方式中，將防凍液用作為冷卻介質。代替防凍液，可以將諸如純水的任何其他適當?shù)慕橘|用作為冷卻介質。燃料電池堆20與負載40電連接，使得通過在燃料電池堆20中進行的電化學反應產(chǎn)生的電カ被供給至負載40。燃料電池堆20和負載40之間安裝有電壓傳感器41和電流傳感器42。此處，負載40包括例如，電動車輛的驅動馬達(未示出)、以及兩個電動風扇31和52、電加熱器55和稍后討論的兩個泵32和54。第一介質回路Rl構設為冷卻燃料電池堆20的冷卻介質的通道，并且包括第一至 第四介質流動路徑61、62和63。第一介質回路Rl進ー步包括第四介質流動路徑64，以產(chǎn)生旁通散熱器30的冷卻介質旁通流。第一介質回路Rl與第一泵32、散熱器30、第一電動風扇31、第一三通閥33和第一至第三溫度傳感器34、35和36連接。第一介質流動路徑61與第一三通閥33并且與燃料電池堆20的冷卻介質流入ロ連接。第一介質流動路徑61的此布置將流出第一三通閥33的冷卻介質流引入燃料電池堆20。第二介質流動路徑62與燃料電池堆20的冷卻介質流出ロ并且與第三與第四介質流動路徑63與64連接。第二介質流動路徑62的此布置將流出燃料電池堆20的冷卻介質流引入第三介質流動路徑63或者第四介質流動路徑64。第二介質流動路徑62還與第五介質流動路徑65并且與第九介質流動路徑69連接。第二介質流動路徑62的此布置將流出燃料電池堆20的冷卻介質流引入第二介質回路R2，同時將流出第二介質回路R2的冷卻介質流引入第三介質流動路徑63或者第四介質流動路徑64。第三介質流動路徑63與第二介質流動路徑62并且與第一三通閥33連接。第三介質流動路徑63的此布置將流出第二介質流動路徑62的冷卻介質流引入第一三通閥33。與第三介質流動路徑63類似，第四介質流動路徑64與第二介質流動路徑62并且與第一三通閥33連接。第四介質流動路徑64的此布置還將流出第二介質流動路徑62的冷卻介質流引入第一三通閥33。在圖I的圖示中,粗實箭頭示出冷卻介質流。在圖I所示示例中，介質回路Rl中的冷卻介質流依燃料電池堆20、第二介質流動路徑62、第三介質流動路徑63或者第四介質流動路徑64、和第一介質流動路徑61的順序循環(huán)。在車輛控制裝置10中，流出第二介質流動路徑62的冷卻介質流可能根本不引入第三介質流動路徑63，而是可能全部引入第四介質流動路徑64，如稍后詳細討論的。在圖I所示示例中，冷卻介質以獨立于第二介質回路R2中的冷卻介質循環(huán)的方式在第一介質回路Rl中循環(huán)。在下文的描述中，車輛控制裝置10的這種第一介質回路Rl中的冷卻介質和第二介質回路R2中的冷卻介質相互獨立并且分開循環(huán)的狀態(tài)被稱為“獨立狀態(tài)”。在車輛控制裝置10中，第一介質回路Rl和第二介質回路R2可以根據(jù)燃料電池堆20的溫度T物理地互連以允許冷卻介質的相互入流和出流。車輛控制裝置10的這種在第一介質回路Rl和第二介質回路R2之間建立互連以允許冷卻介質相互入流和出流的狀態(tài)被稱為“聯(lián)結狀態(tài)”。散熱器30安裝在第三介質流動路徑63中。第一電動風扇31位于散熱器30附近。散熱器30冷卻入流的冷卻介質，該冷卻介質從燃料電池堆20流出并且通過第二介質流動路徑62，通過第一電動風扇31產(chǎn)生的氣流將冷卻介質的熱釋放出電動車輛。如由第四介質流動路徑64中沒有安裝散熱器的布局清楚地理解的，第四介質流動路徑64作為旁通散熱器30并且使第二介質流動路徑62與第一介質流動路徑61相連的旁通回路。來自經(jīng)過第四介質流動路徑64的冷卻介質流的熱輻射量相應地小于來自經(jīng)過第三介質流動路徑63的冷卻介質流的熱輻射量。第一三通閥33是與三個介質流動路徑61、63和64連接的電磁閥。第一三通閥33的閥開度的調整能夠調節(jié)流出第三介質流動路徑63進入第一介質流動路徑61的冷卻介質的流量與流出第四介質流動路徑64進入第一介質流動路徑61的冷卻介質的流量的比率。第一泵32安裝在第一介質流動路徑61中，以便將流出第三介質流動路徑63和第四介質流動路徑64的冷卻介質流引入燃料電池堆20。 作為預熱終止溫度傳感器工作的第一溫度傳感器34在靠近燃料電池堆20的冷卻介質流入ロ的特定位置處安裝在第一介質流動路徑61中，并且用于測量流經(jīng)第一介質流動路徑61的冷卻介質的溫度。第二溫度傳感器35在靠近燃料電池堆20的冷卻介質流出ロ的特定位置處安裝在第二介質流動路徑62中，并且用于測量流經(jīng)第二介質流動路徑62的冷卻介質的溫度。第三溫度傳感器36在靠近散熱器30的出口的特定位置處安裝在第三介質流動路徑63中，并且用于測量流經(jīng)第三介質流動路徑63的冷卻介質的溫度?？諝庹{節(jié)機構50包括加熱器芯51、第二電動風扇52和殼體53。加熱器芯51是用于加熱的熱交換単元，并且由循環(huán)經(jīng)過第二介質回路R2的冷卻介質釋放的熱來加熱。第ニ電動風扇52將空氣吹入加熱器芯51，因此使得被加熱器芯51加熱的暖空氣流出殼體53(即，進入車輛內部)?？諝庹{節(jié)機構50經(jīng)由空氣管道(未示出)與各空氣出口(例如，換氣裝置出口、腳部出口和除霜裝置出ロ)連接，以使暖空氣從這些空氣出ロ流出。第二介質回路R2構設為將熱傳送至空氣調節(jié)機構50 (具體地，傳送至加熱器芯51)的冷卻介質的通道，并且包括第六至第八介質流動路徑66、67和68。第二介質回路R2與第二三通閥58、第二泵54、電加熱器55、以及第四溫度傳感器56和第五溫度傳感器57連接。第六介質流動路徑66與第二三通閥58并且與加熱器芯51的冷卻介質流入ロ連接。第六介質流動路徑66的此布置將流出第二三通閥58的冷卻介質流引入加熱器芯51。第七介質流動路徑67與加熱器芯51的冷卻介質流出ロ并且與第八和第九介質流動路徑68和69連接。第七介質流動路徑67的此布置將流出加熱器芯51的冷卻介質流引入第八介質流動路徑68或者第九介質流動路徑69。第五介質流動路徑65與第二介質流動路徑62并且與第二三通閥58連接。在車輛控制裝置10的聯(lián)結狀態(tài)中，第五介質流動路徑65的此布置將流出第二介質流動路徑62的冷卻介質流引入第二三通閥58。第九介質流動路徑69與第七介質流動路徑67并且與第二介質流動路徑62連接。在車輛控制裝置10的聯(lián)結狀態(tài)中，第九介質流動路徑69的此布置將流出第七介質流動路徑67的冷卻介質流引入第二介質流動路徑62。如圖I中示出的，在車輛控制裝置10的獨立狀態(tài)中，冷卻介質流依加熱器芯51、第七介質流動路徑67、第八介質流動路徑68和第六介質流動路徑66的順序在第二介質回路R2中循環(huán)。第二三通閥58是與三個介質流動路徑65、66和68連接的電磁閥。第二三通閥58的閥開度的調整能夠切換第六介質流動路徑66與第五介質流動路徑65的連接以及第六介質流動路徑66與第八介質流動路徑68的連接之間的連接狀態(tài)。第二泵54安裝在第六介質流動路徑66中，并且用于將流出第五介質流動路徑65或者第八介質流動路徑68的冷卻介質流引入加熱器芯51。電加熱器55位于第二泵54和加熱器芯51之間，以預熱流經(jīng)第六介質流動路徑66的冷卻介質。第四溫度傳感器56在靠近加熱器芯51的冷卻介質流入ロ的特定位置處安裝在第 六介質流動路徑66中，并且用于測量流入加熱器芯51冷卻介質的溫度。第五溫度傳感器57在靠近加熱器芯51的冷卻介質流出ロ的特定位置處安裝在第七介質流動路徑67中，并且用于測量流出加熱器芯51的冷卻介質的溫度。FC控制單元100包括CPU (中央處理單元)101和存儲器102。存儲器102中存儲有能夠被執(zhí)行以控制燃料電池堆20的操作的FC控制程式(未示出)。CPUlOl執(zhí)行FC控制程式以實現(xiàn)閥調節(jié)模塊111、聯(lián)結狀態(tài)溫度設定模塊112、目標溫度設定模塊113和快速預熱控制模塊114的功能。FC控制單元100與第一泵32、第一三通閥33和第二三通閥58連接以控制這些元件的操作。FC控制單元100還與三個溫度傳感器34至36、電壓傳感器41和電流傳感器42連接，以獲取來自這些傳感器的測量值。FC控制單元100與空氣調節(jié)控制單元200互連以便與空氣調節(jié)控制單元200交換信息。閥調節(jié)模塊111工作以調節(jié)第一三通閥33和第二三通閥58的閥開度。聯(lián)結狀態(tài)溫度設定模塊112工作以設定允許第一介質回路Rl與第二介質回路R2聯(lián)結的溫度(以下被稱為“聯(lián)結狀態(tài)溫度”)。目標溫度設定模塊113工作以設定在對供給到燃料電池堆20的冷卻介質的溫度進行調節(jié)時設定為目標的期望溫度(以下被稱為“目標溫度”)?？焖兕A熱控制模塊114快速地預熱燃料 電池堆20，直至燃料電池堆20的溫度進入各單元電池具有足夠高的發(fā)電效率的特定溫度范圍(以下被稱為“高效率溫度范圍”)(此過程被稱為“快速預熱”)。此高效率溫度范圍可以是例如不低于72° C并且不高于80° C的范圍。典型的快速預熱方法將供給至燃料電池堆20的空氣的流量限制為低于普通駕駛狀態(tài)下的空氣流量?？諝饬髁靠梢岳缤ㄟ^將過量空氣系數(shù)或者空氣流量與化學計量值的比值設定為約I. O來限制。受限制的空氣流量使得燃料電池堆20以低的發(fā)電效率操作，并且增大了發(fā)電損失(熱損失)，由此快速地預熱燃料電池堆20。除了上文說明的FC控制程式，F(xiàn)C熱值映射121和穩(wěn)定操作溫度范圍122已經(jīng)預先存儲在存儲器102中。圖2是示意性地示出圖I的FC熱值映射的說明性視圖。圖2中示出的FC熱值映射中的每ー個均將燃料電池堆20的溫度(T)作為橫坐標，并且將生熱量或者熱值作為縱坐標。FC熱值映射121中的每ー個均示出了燃料電池堆20的生熱量(FC熱值)相對于燃料電池堆20的溫度的變化量。有關不同的FC發(fā)電量的多個映射作為FC熱值映射121存儲至存儲器102中。圖2示意性地示出具有FC熱值的不同變化量的三個映射LI至L3。然而，F(xiàn)C熱值映射121的數(shù)量不局限為三個，而是可以將有關不同的FC發(fā)電量的任意數(shù)量的映射作為FC熱值映射121存儲至存儲器102中。FC熱值映射121 (LI至L3)可以通過在燃料電池堆20的各種溫度值下測量發(fā)電量和生熱量而用實驗方法設定，并且可以預先存儲在存儲器102中。在固定溫度下，燃料電池堆20的發(fā)電量越高，則燃料電池堆20的生熱量越高。在圖2所示示例中，燃料電池堆20的發(fā)電量按照映射LI、映射L2和映射L3的順序増大。因此，在固定溫度下的生熱量按照映射LI、映射L2和映射L3的順序増大。如映射LI至L3中的每ー個中示出的，在低溫度范圍(T〈T1)中，生熱量隨著溫度改變具有顯著的變化量。更具體地，在低溫度范圍中，即使輕微的溫度減小也會造成生熱量的突然増大。此現(xiàn)象是由于如下原因。在低溫度范圍中，燃料電池堆20的溫度減小抑制了每個MEA中的催化劑活性，并導致溢流。溢流的發(fā)生減小了有效催化劑量或者有效催化劑活性(等同于有效發(fā)電區(qū)域)，從而降低了發(fā)電效率，由此生熱。另ー方面，在高溫度范圍(T>T2)中，即使輕微的溫度増大也會造成生熱量的突然増大。此現(xiàn)象是由于如下原因。在高溫度范圍中，燃料電池堆20的溫度增大使每個MEA中的電解質膜變干，増加了膜的電阻值，由此生熱。在上文說明的低溫度范圍以及在高溫度范圍中，在構成燃料電池堆20的多個單元電池中的若干單元電池中觀察到一些電壓降。在此狀態(tài)下，燃料電池堆20的總輸出電壓相當不穩(wěn)定。因此，這些溫度范圍(T〈T1和T>T2)是不適合于燃料電池堆20的操作溫度。另ー方面，在滿足關系Tl≤T≤T2的溫度范圍RgO(以下被稱為“穩(wěn)定操作溫度范圍RgO”)中，燃料電池堆20的輸出電壓穩(wěn)定。因此，該穩(wěn)定操作溫度范圍RgO是適合于燃料電池堆20的操作溫度。穩(wěn)定操作溫度范圍RgO的下限溫度Tl和上限溫度T2可用實驗的方法提前確定，并且作為圖I的穩(wěn)定操作溫度范圍122存儲至存儲器102中。例如，下限溫度Tl和上限溫度T2可以分別設定為30°C和90°C。如圖2中示出的，在穩(wěn)定操作溫度范圍RgO的中央存在高效率溫度范圍RgS。在此高效率溫度范圍RgS中，各單元電池具有最高的發(fā)電效率，以及由此最小的生熱量(最小的熱損失)。在高效率溫度范圍RgS中設定了預熱終止溫度Te。當燃料電池堆20的溫度T在預設的相對較低的溫度范圍中(例如，在不高于O°C的溫度范圍中)時，開始燃料電池堆20的快速預熱。當燃料電池堆20的溫度T達到預熱終止溫度Te吋，終止燃料電池堆20的快速預熱。圖I中示出的空氣調節(jié)控制單元200包括CPU 201和存儲器202。存儲器202中存儲能夠被執(zhí)行以控制空氣調節(jié)機構50的操作的空氣調節(jié)控制程式(未示出)。CPU 201執(zhí)行此空氣調節(jié)控制程式以實現(xiàn)熱值需求計算模塊211、操作面板控制模塊212和溫度調節(jié)模塊213的功能。根據(jù)稍后討論的加熱需求使能過程，熱值需求計算模塊211計算將被送至FC控制單元100的熱值需求。操作面板控制模塊212與安裝在電動車輛中的操作面板(未示出)連接，并且通過使用者操控操作面板來接收使用者的輸入。使用者的輸入包括例如使用者的加熱或冷卻請求以及使用者的期望車輛內部溫度的設定。溫度調節(jié)模塊213控制電加熱器55和第二電動風扇52的操作，以調整吹出空氣調節(jié)機構50的空氣的溫度，并由此將車輛內部溫度調節(jié)至使用者的期望溫度。空氣調節(jié)控制單元200與第二泵54、電加熱器55和第二電動風扇52連接以控制這些元件的操作?？諝庹{節(jié)控制單元200還與兩個溫度傳感器56和57連接以從這些傳感器獲取測量值。存儲器202中存儲控制映射(未示出)以控制空氣調節(jié)機構50的操作。溫度調節(jié)模塊213參照此控制映射，并且基于從兩個溫度傳感器56和57獲取的觀測溫度控制電加熱器55和第二電動風扇52的操作。具有上文討論的構造的車輛控制裝置10執(zhí)行下文討論的加熱需求使能過程、溫度設定過程和溫度調節(jié)過程，從而改進系統(tǒng)的總體燃料消耗。本實施方式的第一三通閥33對應于本發(fā)明權利要求中的調節(jié)閥。本實施方式中的第二三通閥58和閥調節(jié)模塊111的組合等同于本發(fā)明權利要求中的狀態(tài)切換模塊。本實施方式中的聯(lián)結狀態(tài)溫度設定模塊112和目標溫度設定模塊113的組合等同于本發(fā)明的權利要求中的目標溫度設定模塊、熱值需求獲取模塊、發(fā)電量獲取模塊和低于需求的溫度范圍識別模塊。本實施方式中的第四介質流動路徑64對應于本發(fā)明的權利要求中的旁通回路。本實施方式的第一泵32和第二泵54分別對應于本發(fā)明的權利要求中的冷卻介質循環(huán)泵。本實施方式的預熱終止溫度Te等同于本發(fā)明的權利要求中的預熱終止溫度。A2.加熱需求使能過程和溫度設定過程圖3是示出加熱需求使能過程和溫度設定過程的細節(jié)的流程圖。圖3中左側的流程圖示出加熱需求使能過程的處理流程，而右側的流程圖示出溫度設定過程的處理流程。響應于通過使用者對操作面板(未示出)的操控輸入的使用者的加熱請求和使用者對期望車輛內部溫度的設定，空氣調節(jié)控制單元200開始加熱需求使能過程。加熱需求使能過程由空氣調節(jié)控制單元200執(zhí)行，以響應于使用者的加熱請求來控制空氣調節(jié)機構50的操作。在電動車輛(未示出)起動之后，F(xiàn)C控制單元100開始溫度設定過程。執(zhí)行溫度設定過程以設定稍后討論的溫度調節(jié)過程中使用的聯(lián)結狀態(tài)溫度和目標溫度。以下說明基于如下假設電動車輛起動之后即刻給出使用者的加熱請求?？焖兕A熱控制模塊114與加熱需求使能過程和溫度設定過程并行地執(zhí)行燃料電池堆20的快速預熱。加熱需求使能過程開始時，操作面板控制模塊212向FC控制單元100發(fā)送聯(lián)結請求(步驟S105)。聯(lián)結請求表示要求將車輛控制裝置10設定在聯(lián)結狀態(tài)。在溫度設定過程中，F(xiàn)C控制單元100或者具體地聯(lián)結狀態(tài)溫度設定模塊112等待 接收聯(lián)結請求(步驟S205)。響應于收到的聯(lián)結請求，聯(lián)結狀態(tài)溫度設定模塊112從存儲器102讀取穩(wěn)定操作溫度范圍122，并且將穩(wěn)定操作溫度范圍122的下限溫度設定為聯(lián)結狀態(tài)溫度(步驟S210)。在圖2所示示例中，穩(wěn)定操作溫度范圍RgO的下限溫度Tl設定為聯(lián)結狀態(tài)溫度Tc。此處，聯(lián)結狀態(tài)溫度Tc表示允許兩個介質回路Rl和R2聯(lián)結的溫度。在車輛控制裝置10中，在燃料電池堆20的溫度T低于聯(lián)結狀態(tài)溫度Tc的條件下，兩個介質回路Rl和R2不聯(lián)結，而在燃料電池堆20的溫度T不低于聯(lián)結狀態(tài)溫度Tc的條件下，兩個介質回路Rl和R2聯(lián)結。因為如下原因，將穩(wěn)定操作溫度范圍RgO的下限溫度Tl設定為聯(lián)結狀態(tài)溫度Tc。下限溫度Tl低于預熱終止溫度Te (或者通過快速預熱獲得的燃料電池堆20的溫度T的最終值)，使得兩個介質回路Rl和R2能夠在燃料電池堆20的溫度T達到高效率溫度范圍RgS之前聯(lián)結。因此，可以有效地利用燃料電池堆20的廢熱來加熱加熱器芯51。此布置合意地限制了電加熱器55的使用，并且由此改進車輛控制裝置10的總體燃料消耗。兩個介質回路Rl和R2在快速預熱終止前的聯(lián)結有效地防止了在快速預熱終止之后在第二介質回路R2中循環(huán)的相對較低溫度的冷卻介質流流入第一介質回路R1，并且破壞預熱的有效性。在聯(lián)結狀態(tài)開始時，在第二介質回路R2中循環(huán)的冷卻介質的溫度相對低于在第一介質回路Rl中循環(huán)的冷卻介質的溫度。兩個介質回路Rl和R2的聯(lián)結暫時地降低燃料電池堆20的溫度T。將低于穩(wěn)定操作溫度范圍RgO的下限溫度Tl的溫度設定為聯(lián)結狀態(tài)溫度Tc可能導致在聯(lián)結之后燃料電池堆20的溫度T降低至穩(wěn)定操作溫度范圍RgO以下，并由此導致差的輸出穩(wěn)定性。本實施方式的車輛控制裝置10將穩(wěn)定操作溫度范圍RgO的下限溫度Tl設定為聯(lián)結狀態(tài)溫度Tc，從而保證了燃料電池堆20具有足夠的輸出穩(wěn)定性。目標溫度設定模塊113由從電流傳感器42發(fā)送的電流值和從電壓傳感器41發(fā)送的電壓值計算燃料電池堆20的發(fā)電量(步驟S215)。基于在步驟S215計算的發(fā)電量，目標溫度設定模塊113在存儲器102中存儲的多個FC熱值映射121中指定當前將要參照的FC熱值映射(以下被稱為“被參照的熱值映射”)(步驟S220)。如之前說明的，多個FC熱值映射121關于不同的燃料電池堆20的發(fā)電量而設定。因此，對應于在步驟S215計算的當前的發(fā)電量指定被參照的熱值映射。當存儲的FC熱值映射中沒有一個對應于計算得到的發(fā)電量時，可以將對應于發(fā)電量最靠近所計算的發(fā)電量的FC熱值映射指定為被參照的熱值映射。替代性地，可以將對應于計算得到的發(fā)電量附近的較低的發(fā)電量和較高的發(fā)電量的兩個FC熱值映射指定為被參照的熱值映射。
在指定被參照的熱值映射之后，目標溫度設定模塊113向空氣調節(jié)控制單元200發(fā)送熱值需求的通知請求(步驟S225)。此處，術語“熱值需求”表示用于加熱加熱器芯51以便將車輛內部溫度調整至使用者的期望溫度所需的生熱量。當在步驟S105傳遞聯(lián)結請求之后，空氣調節(jié)控制單元200或者具體地熱值需求計算模塊211等待接收熱值需求的通知請求(步驟S110)。響應于收到的熱值需求的通知請求，熱值需求計算模塊211確定熱值需求(步驟S115)?；谑褂谜邔ζ谕囕v內部溫度的設定、環(huán)境溫度、空氣換氣率(車輛內部空氣與車輛外部空氣的利用比)、太陽輻射量、以及從車窗釋放的熱量，可以由已知程序確定熱值需求。在確定熱值需求之后，熱值需求計算模塊211將確定的熱值需求通知FC控制單元 100 (步驟S120)。在通知熱值需求之后，溫度調節(jié)模塊213參照控制映射(未示出)來控制電加熱器55和第二電動風扇52的操作，從而調節(jié)流入加熱器芯51的冷卻介質的溫度并且使暖空氣吹出空氣調節(jié)機構50 (步驟S125)。當在步驟S225傳遞通知請求之后，F(xiàn)C控制單元100或者具體地目標溫度設定模塊113等待確定的熱值需求的通知(步驟S230)。響應于所通知的熱值需求，目標溫度設定模塊113確定被參照的熱值映射中是否存在生熱量或者熱值具有所通知的熱值需求的特定溫度范圍(以下被稱為“低于需求的溫度范圍”)(步驟S235)。圖4是示出被參照的熱值映射和熱值需求之間的關系的第一示例的說明性視圖。圖4的橫坐標和縱坐標與圖2的相同。在圖4所示示例中,將圖2中示出的FC熱值映射L2指定為被參照的熱值映射，并且將熱值Qr確定為熱值需求。如圖4中示出的，被指定為被參照的熱值映射的FC熱值映射L2中存在生熱量或者熱值低于所確定熱值Qr的低于需求的溫度范圍Rgl。在低于需求的溫度范圍Rgl中，燃料電池堆20具有相對較低的生熱量或者低的熱值。即使在兩個介質回路Rl和R2聯(lián)結以將離開燃料電池堆20的冷卻介質流供給至加熱器芯51的狀態(tài)中，僅僅冷卻介質的熱不足以使加熱器芯51的溫度増大至期望溫度水平。再次參照圖3的流程圖，在確定低于需求的溫度范圍存在吋，目標溫度設定模塊113隨后確定低于需求的溫度范圍的上限溫度是否不低于穩(wěn)定操作溫度范圍的上限溫度(步驟S240)。當?shù)陀谛枨蟮臏囟确秶纳舷逌囟炔坏陀诜€(wěn)定操作溫度范圍的上限溫度吋，目標溫度設定模塊113將穩(wěn)定操作溫度范圍的上限溫度設定為目標溫度Tt (步驟S250)。另ー方面，當?shù)陀谛枨蟮臏囟确秶纳舷逌囟鹊陀诜€(wěn)定操作溫度范圍的上限溫度吋，目標溫度設定模塊113將低于需求的溫度范圍的上限溫度設定為目標溫度Tt (步驟S245)。在圖4所示示例中，低于需求的溫度范圍Rgl的上限溫度T4低于穩(wěn)定操作溫度范圍RgO的上限溫度T2。在此情況下，因此，將低于需求的溫度范圍Rgl的上限溫度T4設定為目標溫度Tt。將低于需求的溫度范圍Rgl的上限溫度T4設定為目標溫度Tt的目的在于保證燃料電池堆20產(chǎn)生用于滿足熱值需求Qr的最小熱量。將低于需求的溫度范圍Rgl的上限溫度T4設定為目標溫度Tt，使目標溫度Tt不高于穩(wěn)定操作溫度范圍RgO的上限溫度T2。這種設定目的在于保證從燃料電池堆20的輸出電壓的穩(wěn)定性。因為如下原因，不將低于需求的溫度范圍Rgl的下限溫度T3、而是將低于需求的溫度范圍Rgl的上限溫度T4設定為目標溫度Tt。在將低于需求的溫度范圍Rgl的下限溫度T3設定為目標溫度Tt的狀態(tài)下，當隨著燃料電池堆20的溫度升高冷卻介質的溫度増大到超過下限溫度T3時，燃料電池堆20的廢熱經(jīng)由冷卻介質從散熱器30不經(jīng)濟地釋放，如稍后說明的。另ー方面，在將低于需求的溫度范圍Rgl的上限溫度T4設定為目標溫度Tt的狀態(tài)下，即使當冷卻介質的溫度増大到超過下限溫度T3時，冷卻介質的熱不是被排出而是被用于加熱。圖5是示出被參照的熱值映射和熱值需求之間的關系的第二示例的說明性視圖。圖5的橫坐標和縱坐標與圖4的相同。在圖5所示示例中,將圖2中示出的FC熱值映射LI指定為被參照的熱值映射，并且將熱值Qr確定為熱值需求。如圖5中示出的，被指定為被參照的熱值映射的FC熱值映射LI中存在低于需求的溫度范圍RglO。然而，低于需求的溫度范圍RglO的上限溫度T6高于穩(wěn)定操作溫度范圍RgO的上限溫度T2。在此情況下，溫度設定過程執(zhí)行步驟S250的過程以將穩(wěn)定操作溫度范圍RgO的上限溫度T2設定為目標溫度Tt。將穩(wěn)定操作溫度范圍RgO的上限溫度T2設定為目標溫度Tt使得將在穩(wěn)定操作溫度范圍RgO內的最高可能溫度設定為目標溫度Tt。這種設定的目的在于保證從燃料電池堆20的輸出電壓的穩(wěn)定性。這種設定的目的還在于使得能夠將可能的最靠近所確定的熱值需求Qr的熱量供給至加熱器芯51，并且由此改進燃料電池堆20的燃料消耗。圖6是示出被參照的熱值映射和熱值需求之間的關系的第三示例的說明性視圖。圖6的橫坐標和縱坐標與圖4的相同。在圖6所示示例中,將圖2中示出的FC熱值映射L3指定為被參照的熱值映射，并且將熱值Qr確定為熱值需求。如6圖中示出的，被指定為被參照的熱值映射的FC熱值映射L3中不存在低于需求的溫度范圍。如在圖5的情況中的那樣，在此情況下，溫度設定過程執(zhí)行步驟S250的過程以將穩(wěn)定操作溫度范圍RgO的上限溫度T2設定為目標溫度Tt。將穩(wěn)定操作溫度范圍RgO的上限溫度T2設定為目標溫度Tt使得將在穩(wěn)定操作溫度范圍RgO內的最高可能溫度設定為目標溫度Tt。這種設定的目的在于保證從燃料電池堆20的輸出電壓的穩(wěn)定性。這種設定的目的還在于使燃料電池堆20的從散熱器30釋放的廢熱最少。A3.溫度調節(jié)過稈圖7是示出由FC控制單元執(zhí)行的溫度調節(jié)過程的細節(jié)的流程圖。在下文討論的溫度設定過程完成吋，F(xiàn)C控制單元100開始溫度調節(jié)過程的處理流程。以下說明基于如下假設在溫度調節(jié)過程開始之前，將車輛控制裝置10設定在如圖I中示出的獨立狀態(tài)。在圖I的獨立狀態(tài)下，更具體地假設不存在朝向散熱器30的冷卻介質流，并且經(jīng)過第二介質流動路徑62的冷卻介質流完全流入第四介質流動路徑64。閥調節(jié)模塊111首先獲取燃料電池堆20的當前溫度T (步驟S305)。在本實施方式中，由第二溫度傳感器35測量的溫度用作燃料電池堆20的溫度T (即，作為表示燃料電池堆20的溫度的代表性溫度T)。然而，此溫度設定既非必要的也非限制性的。代替由第二溫度傳感器35測量的溫度，可以將由其他圖示的溫度傳感器中的任何ー個測量的溫度、或者由安裝在氧化氣體流動路徑24以及燃料氣體流動路徑22中的溫度傳感器(未示出)中的任何ー個測量的溫度用作燃料電池堆20的溫度T。
隨后，閥調節(jié)模塊111等待燃料電池堆20的溫度T増大至聯(lián)結狀態(tài)溫度或者増大至聯(lián)結狀態(tài)溫度以上(步驟S310)。在燃料電池堆20開始發(fā)電時，燃料電池堆20的溫度T開始増大。當燃料電池堆20的溫度T升高達到聯(lián)結狀態(tài)溫度Tc吋，閥調節(jié)模塊111調節(jié)第二三通閥58，以產(chǎn)生從第五介質流動路徑65至第六介質流動路徑66的冷卻介質流，從而使第一介質回路Rl與第二介質回路R2互連(聯(lián)結)(步驟S315)。圖8是示出設定在聯(lián)結狀態(tài)的車輛控制裝置中的冷卻介質流的第一說明性視圖。圖8中示出的冷卻介質流處于以下條件燃料電池堆20的溫度T在不低于聯(lián)結狀態(tài)溫度Tc但低于目標溫度Tt的特定溫度范圍內。如圖8中示出的，在聯(lián)結狀態(tài)下，離開燃料電池堆20的冷卻介質流經(jīng)過第五介質流動路徑65和第二三通閥58，并且流入第六介質流動路徑66。隨后，冷卻介質流借助于第ニ泵54流徑電加熱器55進入加熱器芯51。離開燃料電池堆20的冷卻介質流的一部分進入第二介質流動路徑62，而非第五介質流動路徑65。 離開加熱器芯51的冷卻介質流經(jīng)過第七介質流動路徑67和第九介質流動路徑69，并且流回第二介質流動路徑62。隨后，冷卻介質流經(jīng)過第四介質流動路徑64，并且流回第一介質流動路徑61。在此狀態(tài)下，不存在經(jīng)過第二介質流動路徑62并流入第三介質流動路徑63的冷卻介質流。因此，冷卻介質不由散熱器30冷卻。隨著燃料電池堆20發(fā)電過程中產(chǎn)生的廢熱增加，流入加熱器芯51的冷卻介質的溫度逐漸増大。再次參照圖7的流程圖，在步驟S315的互連之后，閥調節(jié)模塊111獲取燃料電池堆20的當前溫度T (步驟S320)，并且確定所獲取的燃料電池堆20的溫度T是否高于目標溫度Tt (步驟S325)。閥調節(jié)模塊111重復步驟S320和步驟S325的過程，直至燃料電池堆20的溫度T達到或超過目標溫度Tt。當燃料電池堆20的溫度T達到或者超過目標溫度Tt吋，閥調節(jié)模塊111調節(jié)第一三通閥33以增大從第二介質流動路徑62流至第三介質流動路徑63的冷卻介質的流量(步驟S330)。進入第三介質流動路徑63的冷卻介質流由散熱器30冷卻，以便能夠將燃料電池堆20的溫度T保持在目標溫度Tt。根據(jù)具體程序，閥調節(jié)模塊111考慮燃料電池堆20的生熱量，并且為溫度傳感器34測量的溫度(B卩，燃料電池堆20的入口溫度)設定目標值，從而使第二溫度傳感器35測量的溫度(即，燃料電池堆20的出ロ溫度)等于目標溫度。隨后，閥調節(jié)模塊111基于第三溫度傳感器36測量的溫度(即，散熱器30的出ロ溫度)調節(jié)第一三通閥33的開度，從而使燃料電池堆20的入口溫度等于設定目標值。圖9是示出設定在聯(lián)結狀態(tài)的車輛控制裝置中的冷卻介質流的第二說明性視圖。圖9中示出的冷卻介質流處于以下條件燃料電池堆20的溫度T不低于目標溫度Tt。如圖9中示出的，在車輛控制裝置10的聯(lián)結狀態(tài)下，當燃料電池堆20的溫度T不低于目標溫度Tt時，冷卻介質流入第三介質流動路徑63并且由散熱器30冷卻。圖9的聯(lián)結狀態(tài)下的其他介質流動路徑中的冷卻介質的流動與圖8的聯(lián)結狀態(tài)下的冷卻介質的流動相同。當離開燃料電池堆20的冷卻介質流已經(jīng)由散熱器30冷卻并且因此具有低于目標溫度Tt的溫度時，減小流入散熱器30的冷卻介質的流量，以增大冷卻介質的溫度。以此方式，將燃料電池堆20的溫度T (即，流入加熱器芯51的冷卻介質的溫度)控制為保持在目標溫度Tt。在圖4圖示的示例中，電動車輛起動之后，響應于使用者的加熱請求,執(zhí)行上文討論的溫度調節(jié)過程，使由燃料電池堆20的溫度和生熱量的組合限定的燃料電池堆20的操作點沿被參照的熱值映射L2向右運動。在操作點Pl處，兩個介質回路Rl和R2互連或者相互聯(lián)結。隨著操作點向操作點P2的進ー步運動，溫度調節(jié)過程調節(jié)第一三通閥33的開度以保持此操作點P2。根據(jù)具體程序，在燃料電池20的溫度在操作點P2増大至達到或者超過溫度T4 (Tt)的情況下，溫度調節(jié)過程調節(jié)第一三通閥33的開度以增大從第二介質流動路徑62流動至第三介質流動路徑63的冷卻介質的流量，并且減小從第二介質流動路徑62流動至第四介質流動路徑64的冷卻介質的流量。另ー方面，在燃料電池20的溫度在操作點P2減小至低于溫度Tr (Tt)的情況下，溫度調節(jié)過程調節(jié)第一三通閥33的開度以減小從第二介質流動路徑62流動至第三介質流動路徑63的冷卻介質的流量，并且增大從第ニ介質流動路徑62至第四介質流動路徑64的冷卻介質的流量。在圖5所示示例中，在操作點Pll處，兩個介質回路Rl和R2互連或者相互聯(lián)結。隨后，溫度調節(jié)過程調節(jié)第一三通閥33的開度以保持操作點P12。在圖6所示示例中，在操作點P21處，兩個介質回路Rl和R2互連或者相互聯(lián)結。隨后，溫度調節(jié)過程調節(jié)第一三通 閥33的開度以保持操作點P22。在圖5和圖6圖示的示例中，生熱量或者熱值不低于熱值需求Qr的冷卻介質流被供給至加熱器芯51。在此情況下，溫度調節(jié)模塊213停止電加熱器55的操作，并且降低由第二電動風扇52吹送的空氣的流量，從而減小從空氣調節(jié)機構50吹出的暖空氣的體積?？諝怏w積的這種減小的目的在于防止車輛內部溫度超過使用者的期望溫度。此溫度控制使得能夠將兩個介質回路Rl和R2中流動的冷卻介質的溫度保持在超過目標溫度Tt的溫度范圍中。即，對應于目標溫度以上的超出溫度的燃料電池堆20的一定量的廢熱被蓄積并保持在兩個介質回路Rl和R2中的冷卻介質流中。響應于使用者隨后對更高溫度的加熱請求，利用冷卻介質流中蓄積的熱量吹送暖空氣。因此，此布置改進了對使用者的加熱請求的響應，并且有效地防止了燃料電池堆20的發(fā)電效率減小。代替降低由第二電動風扇52吹送的空氣流量，另ー可用程序可以降低經(jīng)過加熱器芯51的冷卻介質的流量，以便防止車輛內部溫度超過使用者的期望溫度。如上文描述的，本實施方式的車輛控制裝置10將聯(lián)結狀態(tài)溫度Tc設定為穩(wěn)定操作溫度范圍RgO的下限溫度Tl，該下限溫度Tl低于預熱終止溫度Te (或者由快速預熱獲得的燃料電池堆20的溫度T的最終值)。在電動車輛起動時、即需要向空氣調節(jié)機構50供給特別大量的熱時，這種溫度設定使得能夠在更早的時刻將兩個介質回路Rl和R2聯(lián)結或者互連。即，可以有效地利用燃料電池堆20的廢熱來加熱加熱器芯51。此布置合意地限制了電加熱器55的使用，并由此改進了車輛控制裝置10的總體燃料消耗。兩個介質回路Rl和R2的在快速預熱終止前的聯(lián)結有效地防止了第二介質回路R2中循環(huán)的相對較低溫度的冷卻介質流在快速預熱終止之后流入第一介質回路R1，并且破壞預熱的有效性。兩個介質回路Rl和R2在此時刻聯(lián)結還限制了使用電加熱器55來加熱相對較低溫度的冷卻介質流。將穩(wěn)定操作溫度范圍RgO的下限溫度Tl設定為聯(lián)結狀態(tài)溫度Tc使得兩個介質回路Rl和R2能夠在更低的溫度條件下聯(lián)結以及互連，同時保證從燃料電池堆20的輸出電壓的穩(wěn)定性。即，可以有效地利用燃料電池堆20的廢熱來加熱加熱器芯51。在被參照的熱值映射中存在低于需求的溫度范圍Rgl并且低于需求的溫度范圍Rgl的上限溫度T4低于穩(wěn)定操作溫度范圍RgO的上限溫度T2的狀態(tài)中，本實施方式的溫度設定過程將低于需求的溫度范圍Tgl的上限溫度T4設定為目標溫度Tt。這種溫度設定使得燃料電池堆20能夠產(chǎn)生滿足熱值需求Qr所需的最小量的熱，同時保證燃料電池堆20的輸出電壓的穩(wěn)定性。因此，溫度設定合意地防止了產(chǎn)生超過熱值需求Qr的更大量的熱。即，此布置有效地使燃料電池堆20的發(fā)電效率的減小最小化，因此，改進了燃料電池堆20的燃料消耗。本實施方式的程序將目標溫度Tt設定為相對較高的溫度(例如，高于低于需求的溫度范圍Rgl的下限溫度的溫度，或者高于高效率溫度范圍RgS的溫度)。與將相對較低的溫度(例如，高效率溫度范圍RgS內的溫度)設定為目標溫度Tt的程序相比較，本實施方式的溫度設定程序合意地控制了從散熱器30釋放的熱。此布置保證了燃料電池堆20廢熱的有效利用，以及改進了車輛控制裝置10的總體燃料消耗。在被參照的熱值映射中存在低于需求的溫度范圍RglO并且低于需求的溫度范圍RglO的上限溫度T6不低于穩(wěn)定操作溫度范圍RgO的上限溫度T2的狀態(tài)中、或者在被參照的熱值映射中不存在低于需求的溫度范圍的狀態(tài)中，本實施方式的溫度設定過程將穩(wěn)定操作溫度范圍RgO的上限溫度T2設定為目標溫度Tt。這種溫度設定保證了燃料電池堆20的輸出電壓的穩(wěn)定性。此溫度設定還使得能夠將超過熱值需求Qr的過量生熱量蓄積在兩個介質回路Rl和R2中的冷卻介質流中。蓄積的熱量響應于使用者隨后的對于更高溫度的加熱請求而被利用。與通過散熱器30將所產(chǎn)生的超過熱值需求Qr的過量熱量排出(釋放)的布置相比較，本實施方式的此布置合意地改進了車輛控制裝置10的總體燃料消耗。B.其他方面在上文討論的實施方式中包括的各種構成件和部件中，除了獨立權利要求中包括的構成件和部件之外的那些構成件和部件是附加的和補充的元件，并且可以根據(jù)需要省略。上文討論的實施方式及其應用在所有方面均應認為是示例性的而非限制性的。在不悖離本發(fā)明的主要特征的范圍和精神的情況下，可以存在許多修改、改變和替代。下面給出了可能的改型的ー些示例。BI.修改示例I上述實施方式的溫度設定過程將穩(wěn)定操作溫度范圍RgO的下限溫度Tl設定為聯(lián)結狀態(tài)溫度Tc。然而，這種溫度設定既非必要的也非限制性的。ー種修改程序可以將聯(lián)結狀態(tài)溫度Tc設定為根據(jù)燃料電池堆20的耐用性性能指定的溫度范圍中的任何任意溫度。一般地，在溫度脫離預設溫度范圍(通常比穩(wěn)定操作溫度范圍RgO更窄的溫度范圍)的工作環(huán)境中，例如由于電流擁擠效應，各單元電池中的電解質膜和催化劑層會迅速劣化。將聯(lián)結狀態(tài)溫度Tc設定為不低于根據(jù)燃料電池堆20的耐用性性能指定的溫度范圍的下限溫度但不高于所述溫度范圍的上限溫度的任何任意溫度有效地保證了燃料電池堆20的充分的耐用性性能。此溫度范圍可以基于耐用性測試的結果預先指定，并且可以存儲在存儲器102中，以代替穩(wěn)定操作溫度范圍122。根據(jù)燃料電池堆20的耐用性性能指定的溫度范圍的下限溫度通常低于預熱終止溫度Te。另ー修改程序可以將聯(lián)結狀態(tài)溫度Tc設定為能夠保證燃料電池堆20的額定輸出功率的特定溫度范圍內的任何任意的溫度。燃料電池堆20通常具有預設的額定輸出功率值。然而，在具有極低(或者極高)操作溫度的工作環(huán)境中，發(fā)電效率降低從而將燃料電池堆20的實際輸出功率減小至額定輸出功率以下。將聯(lián)結狀態(tài)溫度Tc設定為不低于保證燃料電池堆20的額定輸出功率的特定溫度范圍的下限溫度但不高于該特定溫度范圍的上限溫 度的任何任意的溫度合意地防止了燃料電池堆20的實際輸出功率減小至額定輸出功率以下。所述特定溫度范圍可以基于測試結果預先確定，并且可以存儲在存儲器102中，以代替穩(wěn)定操作溫度范圍122。保證燃料電池堆20的額定輸出功率的特定溫度范圍的下限溫度通常低于預熱終止溫度Te。 另ー修改程序可以將(TC設定為聯(lián)結狀態(tài)溫度Tc。這種溫度設定允許兩個介質回路在更低的溫度條件下聯(lián)結。在兩個介質回路在零度以下的溫度聯(lián)結的情況中，燃料電池堆20的溫度T可能在聯(lián)結之后減小至0°C以下。因此，擔心所產(chǎn)生的水在各單元電池中凍結。水的這種凍結妨礙了反應氣體的順利供給和所產(chǎn)生的水的順利排出，因此，極大地降低了發(fā)電效率。將O°C設定為聯(lián)結狀態(tài)溫度Tc防止了在聯(lián)結之后產(chǎn)生的水在各單元電池中凍結。設定為等于0°C的聯(lián)結狀態(tài)溫度Tc通常低于穩(wěn)定操作溫度范圍RgO的下限溫度Tl和預熱終止溫度Te兩者。如從上文討論的實施方式和此修改示例的示例性程序清楚地理解的，可以將低于預熱終止溫度Te的任何任意的溫度設定為本發(fā)明的車輛控制裝置中的聯(lián)結狀態(tài)溫度。B2.修改示例2上述實施方式的溫度設定過程將目標溫度Tt設定為低于需求的溫度范圍Rgl的上限溫度T4或者穩(wěn)定操作溫度范圍RgO的上限溫度T2。然而，這種溫度設定既非必要的也非限制性的。在圖4所示示例中，ー種修改程序可以將目標溫度Tt設定為高于低于需求的溫度范圍Rgl的上限溫度T4但低于穩(wěn)定操作溫度范圍RgO的上限溫度T2的任何任意的溫度。在被參照的熱值映射中存在低于需求的溫度范圍Rgl的狀態(tài)中，此修改程序將更高溫度設定為目標溫度Tt，并且由此使得兩個介質回路Rl和R2中能夠蓄積更大量的熱。此修改布置保證可對使用者對更高溫度的加熱請求的迅速響應，并且防止了燃料電池堆20以低發(fā)電效率操作，因此，改進了燃料消耗。另ー修改程序可以將目標溫度Tt設定為高效率溫度范圍RgS中的任何任意的溫度。此修改程序使得能夠將至少高于聯(lián)結狀態(tài)溫度Tc的溫度設定為目標溫度Tt，并且允許兩個介質回路Rl和R2在比溫度升高至目標溫度Tt的時刻更早的時刻聯(lián)結。因此，此修改布置有效地改進了車輛控制裝置10的總體燃料消耗。另ー修改程序可以將目標溫度Tt設定為可變的溫度，而非固定的溫度。例如，可以將聯(lián)結之后的目標溫度Tt (具有T ^ Tc的溫度關系)設定得比聯(lián)結之前的目標溫度Tt(具有T〈Tc的溫度關系)更高(例如，高+5で)。此修改程序使冷卻介質的溫度在聯(lián)結之后保持在更高溫度水平，因此，使得能夠將更大量的熱蓄積在冷卻介質流中。此修改布置保證了對使用者對更高溫度的加熱請求的迅速響應，并且防止了燃料電池堆20以低的發(fā)電效率操作，因此，改進了燃料消耗。在這種改型中，優(yōu)選地將目標溫度Tt設定為不高于穩(wěn)定操作溫度范圍RgO的上限溫度T2。此溫度設定保證了燃料電池堆20的輸出穩(wěn)定性。如從上文討論的實施方式以及此修改示例的示例性程序清楚地理解的，可以將高于聯(lián)結狀態(tài)溫度Tc但低于穩(wěn)定操作溫度范圍RgO的上限溫度T2的任何任意的溫度設定為本發(fā)明的車輛控制裝置中的目標溫度。B3.修改示例3在上文討論的實施方式中，穩(wěn)定操作溫度范圍RgO是固定的溫度范圍，例如，30°C至90°C的溫度范圍。穩(wěn)定操作溫度范圍RgO可以是可變的溫度范圍。例如,穩(wěn)定操作溫度范圍RgO可以根據(jù)各單元電池中包括的電解質膜的濕度而變化。在電解質膜極干的條件下或者在電解質膜極濕的條件下，即使在相對靠近高效率溫度范圍RgS的溫度條件下，仍然可以在各單元電池中觀察到電壓降。在電解質膜極干的條件下或者在電解質膜極濕的條件下，可以由此將穩(wěn)定操作溫度范圍RgO收窄為更靠近高效率溫度范圍RgS。這種溫度設定保證了整個燃料電池堆20的輸出穩(wěn)定性。各單元電池中包括的電解質膜的濕度可以由例如燃料電池堆20的電阻(阻杭)的測量值估計。B4.修改示例4在上文討論的實施方式中，僅將加熱器芯51和電加熱器55用作為用于加熱的熱源?？梢灶~外地使用熱泵和另ー電加熱器作為用于加熱的熱源。在ー種具體結構中，熱泵和電加熱器可以位于第二電動風扇52和加熱器芯51之間，或者位于第二電動風扇52的跨 過加熱器芯51的相對側(即，吹送暖空氣的ー側)。B5.修改示例5上文討論的實施方式的程序限制了從散熱器30釋放熱，直至燃料電池堆20的溫度T達到目標溫度Tt。ー種修改程序可以允許即使在燃料電池堆20的溫度T達到目標溫度Tt之前也從散熱器30釋放熱。B6.修改示例6上文討論的實施方式的程序調節(jié)第一三通閥33的閥開度，以便將燃料電池堆20的溫度T保持在目標溫度Tt。然而，此方法對于溫度控制既非必要的也非限制性的。在燃料電池堆20的溫度T升高至高于目標溫度Tt的狀態(tài)中，ー種修改程序可以解除兩個介質回路Rl和R2的聯(lián)結，并且使散熱器30僅冷卻第一介質回路Rl中的冷卻介質流。此修改布置減小了作為待由散熱器30冷卻的對象的冷卻介質的體積，因此，能夠將燃料電池堆20的溫度T快速地降低至目標溫度Tt。B7.修改示例7上文討論的實施方式的程序調節(jié)第二三通閥58以便使第一介質回路Rl與第二介質回路R2物理地連接。所述物理連接實現(xiàn)了兩個介質回路Rl和R2的聯(lián)結，并且使得冷卻介質能夠在兩個介質回路Rl和R2之間流入和流出。然而，此結構既非必要的也非限制性的。在ー種修改的構造中，熱交換單元可以設置為與第一介質回路Rl和第二介質回路R2兩者連接。兩個介質回路Rl和R2可以經(jīng)由熱交換単元互連(以交換熱)。在此修改結構中，第一介質回路Rl和第二介質回路R2中的至少ー個可以布置為具有旁通熱交換単元的旁通流動路徑。使冷卻介質流通過旁通流動路徑形成了獨立狀態(tài)。即，本發(fā)明的車輛控制裝置可以總體地構設為具有能夠根據(jù)任何任意的方法將兩個介質回路Rl和R2設定在獨立狀態(tài)或者聯(lián)結狀態(tài)的狀態(tài)切換結構。B8.修改示例8本實施方式的車輛控制裝置10安裝在電動車輛上。然而，這既非必要的也非限制性的。車輛控制裝置可以安裝在其他多種多樣的移動物體中的任何ー個中，包括混合動カ車輛、船只和船舶、以及機器人。在另ー改型中，燃料電池堆20可以用作靜態(tài)動力源，并且車輛控制裝置10可以用作用于任ー種靜態(tài)構設物的控制裝置，諸如建筑物或者傳統(tǒng)住宅。B9.修改示例9上述實施方式中的軟件構造的一部分可以由相應的硬件構造代替。相反，上述實施方式中的硬件構造的一部分可以由相應的軟件構造代替。
權利要求
1.ー種用于控制車輛的車輛控制設備，包括 燃料電池，所述燃料電池構造為向所述車輛供給電カ； 空氣調節(jié)機構，所述空氣調節(jié)機構具有加熱器芯； 第一介質回路，所述第一介質回路構造為產(chǎn)生經(jīng)過所述燃料電池的冷卻介質循環(huán)流； 散熱器，所述散熱器安裝在所述第一介質回路中； 旁通回路，所述旁通回路形成在所述第一介質回路中以產(chǎn)生旁通所述散熱器的冷卻介質芳通流； 調節(jié)閥，所述調節(jié)閥安裝在所述第一介質回路中以調節(jié)經(jīng)過所述散熱器的冷卻介質的流量與經(jīng)過所述旁通回路的冷卻介質的流量的比率； 第二介質回路，所述第二介質回路構造為產(chǎn)生經(jīng)過所述加熱器芯的冷卻介質循環(huán)流；冷卻介質循環(huán)泵，所述冷卻介質循環(huán)泵安裝在所述第一介質回路和所述第二介質回路中的至少ー個中； 溫度獲取模塊，所述溫度獲取模塊構造為獲取表示所述燃料電池的代表性溫度的燃料電池溫度； 預熱控制器，所述預熱控制器構造為對所述燃料電池進行預熱直到所述燃料電池溫度達到預熱終止溫度；以及 狀態(tài)切換結構，所述狀態(tài)切換結構構造為當所述燃料電池溫度比低于所述預熱終止溫度的聯(lián)結狀態(tài)溫度更低時，將所述第一介質回路和所述第二介質回路設定為獨立狀態(tài)，在所述獨立狀態(tài)中，所述第一介質回路和所述第二介質回路彼此分開；以及當所述燃料電池溫度不低于所述聯(lián)結狀態(tài)溫度吋，將所述第一介質回路和所述第二介質回路設定為聯(lián)結狀態(tài)，在所述聯(lián)結狀態(tài)中，所述第一介質回路和所述第二介質回路被互連和聯(lián)結。
2.根據(jù)權利要求I所述的車輛控制設備，其中，所述聯(lián)結狀態(tài)溫度不低于所述燃料電池能夠以穩(wěn)定狀態(tài)操作的穩(wěn)定操作溫度范圍的下限溫度。
3.根據(jù)權利要求I所述的車輛控制設備，其中，所述聯(lián)結狀態(tài)溫度不低于所述燃料電池維持預定耐用性能的耐用溫度范圍的下限溫度。
4.根據(jù)權利要求I所述的車輛控制設備，其中，所述聯(lián)結狀態(tài)溫度不低于0°C。
5.根據(jù)權利要求I至4中任一項所述的車輛控制設備，所述車輛控制設備進一歩包括 熱值需求獲取模塊，所述熱值需求獲取模塊構造為獲得用于所述空氣調節(jié)機構的熱值需求或所需的生熱量； 發(fā)電量獲取模塊，所述發(fā)電量獲取模塊構造為獲得所述燃料電池的發(fā)電量； 溫度調節(jié)模塊，所述溫度調節(jié)模塊構造為控制所述調節(jié)閥并且調整流經(jīng)所述第一介質回路的冷卻介質的溫度從而調節(jié)所述燃料電池溫度； 目標溫度設定模塊，所述目標溫度設定模塊構造為設定用于通過所述溫度調節(jié)模塊對所述燃料電池溫度進行調節(jié)時所要達到的目標溫度；以及 低于需求的溫度范圍指定模塊，所述低于需求的溫度范圍指定模塊構造為識別存在或者不存在低于需求的溫度范圍，所述低于需求的溫度范圍是所述燃料電池溫度的特定溫度范圍，在所述特定溫度范圍中，在所獲得的發(fā)電量下所述燃料電池的熱值或生熱量不高于所述熱值需求，并且在識別出存在所述低于需求的溫度范圍時，指定所述低于需求的溫度范圍， 其中，在識別出存在所述低于需求的溫度范圍時，所述目標溫度設定模塊將指定的所述低于需求的溫度范圍的上限溫度設定為所述目標溫度。
6.根據(jù)權利要求5所述的車輛控制設備，其中，當所述低于需求的溫度范圍的上限溫度高于所述燃料電池能夠以穩(wěn)定狀態(tài)操作的穩(wěn)定操作溫度范圍的上限溫度時，所述目標溫度設定模塊代替所述低于需求的溫度范圍的上限溫度而將所述穩(wěn)定操作溫度范圍的上限溫度設定為所述目標溫度。
7.根據(jù)權利要求5和6中任一項所述的車輛控制設備，其中，在所述低于需求的溫度范圍指定模塊識別出不存在所述低于需求的溫度范圍時，所述目標溫度設定模塊將所述燃料電池能夠以穩(wěn)定狀態(tài)操作的穩(wěn)定操作溫度范圍的上限溫度設定為所述目標溫度。
8.根據(jù)權利要求5至7中任一項所述的車輛控制設備，其中，所述溫度調節(jié)模塊在所述燃料電池溫度升高期間限制熱釋放直到所述燃料電池溫度達到所述目標溫度為止。
9.一種控制車輛的方法，所述車輛包括燃料電池，所述燃料電池構造為向所述車輛供給電カ；空氣調節(jié)機構，所述空氣調節(jié)機構構造為具有加熱器芯；第一介質回路，所述第一介質回路構造為產(chǎn)生經(jīng)過所述燃料電池的冷卻介質循環(huán)流；散熱器，所述散熱器安裝在所述第一介質回路中；旁通回路，所述旁通回路形成在所述第一介質回路中以產(chǎn)生旁通所述散熱器的冷卻介質旁通流；以及第ニ介質回路，所述第二介質回路構造為產(chǎn)生經(jīng)過所述加熱器芯的冷卻介質循環(huán)流， 所述方法包括 (a)調節(jié)經(jīng)過所述散熱器的冷卻介質的流量與經(jīng)過所述旁通回路的冷卻介質的流量的比率并且調整流經(jīng)所述第一介質回路的冷卻介質的溫度，從而調節(jié)表示所述燃料電池的代表性溫度的燃料電池溫度； (b)對所述燃料電池進行預熱直到所述燃料電池溫度達到預熱終止溫度； (C)獲取所述燃料電池溫度；以及 Cd)當所述燃料電池溫度比低于所述預熱終止溫度的聯(lián)結狀態(tài)溫度更低時，將所述第一介質回路和所述第二介質回路設定為獨立狀態(tài)，在所述獨立狀態(tài)中，所述第一介質回路和所述第二介質回路彼此分開，并且當所述燃料電池溫度不低于所述聯(lián)結狀態(tài)溫度吋，將所述第一介質回路和所述第二介質回路設定為聯(lián)結狀態(tài)，在所述聯(lián)結狀態(tài)中，所述第一介質回路和所述第二介質回路被互連和聯(lián)結。
全文摘要
一種構造為控制車輛的車輛控制設備，包括燃料電池，其構造為向車輛供給電力；空氣調節(jié)機構，其具有加熱器芯；第一介質回路，其構造為產(chǎn)生經(jīng)過燃料電池的冷卻介質循環(huán)流；散熱器，其安裝在第一介質回路中；旁通回路，其形成在第一介質回路中以產(chǎn)生旁通散熱器的冷卻介質旁通流；調節(jié)閥，其安裝在第一介質回路中以調節(jié)經(jīng)過散熱器的冷卻介質的流量與經(jīng)過旁通回路的冷卻介質的流量的比率；第二介質回路，其構造為產(chǎn)生經(jīng)過加熱器芯的冷卻介質循環(huán)流；冷卻介質循環(huán)泵，其安裝在第一介質回路和第二介質回路中的至少一個中；溫度獲取模塊，其構造為獲取表示燃料電池的代表性溫度的燃料電池溫度；預熱控制器，其構造為預熱燃料電池直至燃料電池溫度達到預熱終止溫度；以及狀態(tài)切換結構，其構造為當燃料電池溫度比低于預熱終止溫度的聯(lián)結狀態(tài)溫度更低時，將第一介質回路和第二介質回路設定為獨立狀態(tài)，在獨立狀態(tài)中第一介質回路和第二介質回路彼此分開；以及當燃料電池溫度不低于聯(lián)結狀態(tài)溫度時，將第一介質回路和第二介質回路設定聯(lián)結狀態(tài)，在聯(lián)結狀態(tài)中第一介質回路和第二介質回路被互連和聯(lián)結。
文檔編號B60H1/00GK102666156SQ201080056270
公開日2012年9月12日 申請日期2010年8月25日 優(yōu)先權日2009年12月14日
發(fā)明者上原昌德, 坂上祐一, 小山貴志, 末松啟吾, 長沼良明 申請人:豐田自動車株式會社