[发明专利]用于燃料电池的冷凝水排放控制系统及控制方法

说明书

本发明涉及一种用于燃料电池的冷凝水排放控制系统及控制方法，其中用于燃料电池的冷凝水排放控制系统，包括：燃料电池堆，其配置为通过燃料的化学反应产生电力；燃料供应管线，其配置为将从燃料电池堆排出的燃料再循环或者将从燃料箱供应的燃料供应到燃料电池堆；集水器，其设置在燃料供应管线上，并配置为存储在燃料电池堆中产生的冷凝水；排水阀，其设置在集水器的出口处，并配置为被打开或关闭以允许或阻止集水器中存储的冷凝水排出；以及控制器，其配置为估算燃料的化学反应量，基于估算的化学反应量打开排水阀，并在排水阀打开的状态下，基于通过燃料供应管线向燃料电池堆供应燃料的状态，控制排水阀关闭。

技术领域

本发明涉及一种用于燃料电池的冷凝水排放控制系统和冷凝水排放控制方法，更具体涉及一种即使在集水器的水位传感器发生故障时，也能排放集水器中存储的冷凝水的控制技术。

背景技术

燃料电池是一种将通过燃料氧化产生的化学能直接转换成电能的发电装置。其与主要利用氧化还原反应的化学电池类似，但是与在封闭系统内进行电池反应的化学电池也存在不同，燃料电池与化学电池的不同之处在于：反应物从系统外部连续地供应，并且反应产物连续地被去除到其外部。近来，燃料电池发电系统已投入实际应用，并且由于燃料电池的反应产物是纯水，因此一直在积极进行以燃料电池发电系统作为环保型车辆的能源的研究。

燃料电池系统包括：通过化学反应产生电能的燃料电池堆；用于将空气供应到燃料电池堆的阴极的空气供应装置；以及用于将氢供应到燃料电池堆的阳极的氢供应装置。

当燃料电池堆产生电力时，在燃料电池堆中产生水，并且由于存在浓度差，一部分水通过电解质膜排放到阳极。氢供应装置通过再循环装置对氢气进行再循环，并且从阳极排出的水被冷凝并存储在包含于氢供应装置中的集水器中。

集水器包括水位传感器，并且当由水位传感器检测到的冷凝水的水位等于或高于预定排水水位时，集水器打开排水阀以排出存储的冷凝水。此外，当水位传感器检测到的冷凝水的水位等于或低于预定的阻止水位时，集水器关闭排水阀以防止氢泄漏。

然而，当集水器的水位传感器发生故障时，不能测量存储在集水器中的冷凝水的水位，因而存在不能恰当地控制排水阀的问题。当氢供应装置的冷凝水不能平稳地排出时，水不能从燃料电池堆排放到外部，使得分离器的流动路径阻塞，而当排水阀打开超过必要程度时，氢被不必要地排出，导致燃料效率降低。

通常情况下，为了防止这些问题，当集水器的水位传感器发生故障时，基于对燃料电池堆产生的电流进行积分得到的电流积分值，当电流积分值达到预定的恒定值时，利用故障安全控制打开排水阀，但是根据燃料电池堆的状态，集水器中存储的冷凝水的量不是恒定的，因而存在不能准确测量集水器的水位的问题。

上述内容仅旨在帮助理解本发明的背景，而并非旨在表明本发明落入本领域技术人员已知的现有技术的范围内。

发明内容

因此，本发明已注意到现有技术中出现的上述问题，并且本发明旨在提出一种技术，即使在集水器的水位传感器发生故障时，也可通过检测集水器中存储的冷凝水来适当地控制排水阀。

根据一方面，一种用于燃料电池的冷凝水排放控制系统，包括：燃料电池堆，其配置为通过燃料的化学反应产生电力；燃料供应管线，其配置为将从燃料电池堆排出的燃料再循环或者将从燃料箱供应的燃料供应到燃料电池堆；集水器，其设置在燃料供应管线上，并配置为存储在燃料电池堆中产生的冷凝水；排水阀，其设置在集水器的出口处，并配置为被打开或关闭以允许或阻止集水器中存储的冷凝水排出；以及控制器，其配置为估算燃料的化学反应量，基于估算的化学反应量打开排水阀，并在排水阀打开的状态下，基于通过燃料供应管线向燃料电池堆供应燃料的状态，控制排水阀关闭。

冷凝水排放控制系统，还包括：压力传感器，其配置为测量燃料电池堆的阳极侧的压力，其中控制器根据压力传感器测量的阳极侧的压力，控制排水阀关闭。