[发明专利]控制燃料电池系统的运行的方法

说明书

本发明提供一种控制燃料电池系统的运行的方法。该方法包括以下步骤：基于冷却性能的下降和燃料电池组的劣化来诊断燃料电池组中的缺水状态，以及基于所诊断的燃料电池组的缺水状态来确定燃料电池系统的诊断级别。此外，再生运行通过选择与所确定的诊断级别相应的再生运行模式来执行。

技术领域

本发明涉及控制燃料电池系统的运行的方法，更具体地，涉及根据燃料电池组的各个状态来执行不同再生运行的用于控制燃料电池系统运行的方法。

背景技术

燃料电池系统用于燃料电池电动车(FCEV)，燃料电池电动车是一类环保车辆。燃料电池系统通常包括：从反应气体的电化学反应生成电能的燃料电池组；向燃料电池组供应用作燃料的氢气的氢馈送装置；供应包括用作电化学反应中氧化剂的氧的空气的空气馈送装置；以及通过消散来自燃料电池组中电化学反应的热来保持燃料电池组的最佳运行温度并执行水管理的热和水管理系统。

燃料电池系统被供应有来自外部来源的氢气和空气，并且氢和氧的电化学反应在燃料电池系统的燃料电池组中发生。在电化学反应过程中，从电化学反应产生水，并且水的体积根据实时运行条件例如温度和压力随着水变为水蒸气、饱和液体或冰而波动。换言之，水通道会被改变。此外，水的波动体积也会影响隔板、气体扩散层、催化剂层中的通道，并且气体和电子随着水的行进而经过电解质膜。水体积的波动会引起水溢出燃料电池组的泛溢状态或使燃料电池组水合的水不足的脱水状态。具体地，为防止脱水，有必要防止燃料电池组暴露于高温运行条件，因此，需要充分的冷却。

当由于环境因素例如相当高的外部温度、车辆上坡行驶条件或其他因素例如冷却组件如冷却水泵、冷却风扇、恒温器等的故障导致燃料电池系统的最大散热率下降时，燃料电池组的输出电流被降低以将燃料电池组的运行温度保持在最大极限。

在现有技术中，常规技术提供调节燃料电池系统的温度的方法。例如，该方法通过使用温度分布检测单元和负荷状态检测单元，控制水泵和散热器风扇使燃料电池组的入口与出口的温差下降到特定温度范围。

在另一个实例中，常规技术提供一种控制方法，其包括以下步骤：将在燃料电池组出口中的冷却水温度的温度范围划分为多个等级；设定对于各个等级的目标转速；基于检测到的燃料电池组出口中冷却水的温度对于冷却水泵和冷却风扇的转速执行比例-积分(PI)控制，使得出口中冷却水的温度达到目标温度；基于燃料电池组的热值执行前馈控制；以及使用在PI控制和前馈控制中使用的值中的最大值调节冷却水泵和冷却风扇的转速。

前述仅意在帮助理解本发明的背景，而不意在表明本发明落入本领域技术人员早已熟知的相关领域的范围内。

发明内容

因此，本发明提供对于上面提到的现有技术中技术难题的技术方案。在一个方面，提供控制燃料电池系统的运行的方法。该方法可以通过预测燃料电池组的劣化并当燃料电池组劣化时使燃料电池组再生来防止燃料电池组的劣化。

在示例性实施方式中，控制燃料电池系统的运行的方法可以包括以下步骤：基于冷却性能的下降和燃料电池组的劣化来诊断燃料电池组中的缺水状态；基于所确定的燃料电池组的缺水状态来确定燃料电池系统的诊断级别；以及通过选择任何一种再生运行模式来执行再生运行。具体地，所选定的再生运行模式可以根据所确定的诊断级别而确定。

在燃料电池系统的诊断中，当燃料电池系统处于由冷却性能的下降而发生缺水的第一状态时，第一状态可以被确定为诊断级别1。第一状态也可以包括预测到由于冷却系统的故障使燃料电池组处于缺水的状态。此外，第一状态可以是燃料电池组的运行温度约等于或大于预设参考温度和冷却系统的故障持续约预设时间段或更久的状态。

而且，第一状态可以包括由于温度或通风(draught)的空气流量的增加或减少在燃料电池组中发生缺水的状态。此外，第一状态可以是燃料电池车的行驶速度、上坡行驶角和外部温度中的至少任一因素持续大于或小于其预设参考值达预设时间段的状态。