[发明专利]用于燃料电池堆中的电池单元电压感测的系统和方法

说明书

本公开涉及用于燃料电池堆中的电池单元电压感测的系统和方法。一种车辆系统包括电压感测电路，所述电压感测电路被配置为对燃料电池堆中的电池单元两端的电压进行检测，并且由电源供电，所述电源与所述电池单元共用电压基准并且具有大于所述电池单元的电压幅值的总和的电压幅值。所述系统还包括控制器，所述控制器被配置为：响应于所述电池单元的电压中的至少一个的极性的改变指示所述电池单元发生冻结而发出警告通知。

技术领域

本公开涉及用于燃料电池堆中的电池单元电压感测的系统和方法。

背景技术

燃料电池是产生电力的电化学转化装置，所述电力来自于在电解质的参与下发生反应的燃料和氧化剂。单个燃料电池可包括膜电极组件(membrane electrode assembly)和两个流场板(flow field plate)。可将单个电池单元组合成燃料电池堆以产生期望的电力水平。燃料电池单元可包括由聚合物膜电解质隔离的两个电极(阳极和阴极)。每个电极可在一侧上被涂覆有铂催化剂层。所述电极、催化剂和膜共同形成膜电极组件。

气体(比如，氢气和空气)可通过形成在流场板中的通道而被供应到膜的任意一侧上的电极。氢气通过所述通道流动到阳极，在阳极铂催化剂促使氢气分离成质子和电子。在所述膜的另一侧，空气通过所述通道流动到阴极，在阴极空气中的氧气与穿过膜的氢质子进行反应。在铂催化剂的参与下，氢气在阳极解离成自由电子和质子(正氢离子)。自由电子以可用电流的形式通过外部电路传导。质子穿过膜电解质迁移至阴极。来自空气的氧气、来自外部电路的电子以及质子在阴极化合形成水和热。

发明内容

一种车辆系统包括电压感测电路和控制器，所述电压感测电路被配置为对燃料电池堆中的电池单元两端的电压进行检测，并由电源供电，所述电源与所述电池单元共用电压基准并且具有大于所述电池单元的电压幅值的总和的电压幅值；所述控制器被配置为：响应于所述电池单元的电压中的至少一个的极性的改变指示所述电池单元发生冻结，而发出警告通知。

一种用于车辆的方法包括：由控制器响应于由电压感测电路检测到燃料电池堆中的电池单元两端的至少一个电压的极性的改变指示所述电池单元发生冻结而发出警告通知，所述电压感测电路由电源供电，所述电源与所述电池单元共用电压基准并且具有大于所述电压单元的电压幅值的总和的电压幅值。

一种用于车辆的系统包括分路导轨电源，所述分路导轨电源与燃料电池堆的电池单元共用电压基准，并且具有大于所述电池单元的电压幅值的总和的工作电压范围。所述分路导轨电源被配置为：对具有多个输入的电压感测电路供电，所述多个输入连接在所述电池单元两端并且被配置为检测电池单元电压的幅值和极性。所述系统还包括控制器，所述控制器被配置为：响应于所述电池单元电压中的至少一个的极性的改变而发出警告通知。

附图说明

图1是示出用于具有电池单元电压感测的燃料电池车辆的动力传动系统和能量储存部件的框图；

图2是示出包括电池单元电压感测的燃料电池框图；

图3是示出包括电压监测电路的燃料电池控制器的框图；

图4是示出电压监测电路的基底二极管(substrate diode)的框图；

图5是示出用于电池单元的电压极性反转的电压监测电路的框图；

图6是示出用于在电池单元的电压极性反转期间对电池单元的电压进行监测的算法的流程图。

具体实施方式