[發(fā)明專利]用于改善燃料電池系統(tǒng)中功率增加瞬態(tài)響應(yīng)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710305170.0
• 申請(qǐng)日: 2007-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN101222062A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·A·阿瑟;A·B·阿爾普
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司
• 主分類號(hào): H01M8/04
• 分類號(hào): H01M8/04;H01M8/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 溫宏艷;韋欣華

1.一種用于在燃料電池系統(tǒng)中提供功率的方法，所述方法包括：

確定燃料電池系統(tǒng)是否需要功率增加瞬態(tài)；

給壓縮機(jī)提供預(yù)定最大功率，該壓縮機(jī)給燃料電池堆提供空氣流以盡可能快地增加堆電流密度；

在功率增加瞬態(tài)過程中保持燃料電池堆陰極側(cè)的壓力為低；和

在功率增加瞬態(tài)結(jié)束時(shí)或臨近結(jié)束時(shí)增加燃料電池堆陰極側(cè)的壓力，使得堆電流密度相對(duì)迅速地增加和在功率增加瞬態(tài)結(jié)束時(shí)或臨近結(jié)束時(shí)使得堆電壓增加以提供最大功率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中給壓縮機(jī)提供預(yù)定最大功率包括從高電壓電池組提供功率。

3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中給壓縮機(jī)提供預(yù)定最大功率還包括從低電壓電池組和燃料電池堆提供功率。

4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，還包括在功率增加瞬態(tài)過程中如果高電壓電池組達(dá)到預(yù)定最小充電狀態(tài)則使用燃料電池堆給高電壓電池組充電。

5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，還包括使用來自該系統(tǒng)的有效功率以首先給壓縮機(jī)提供預(yù)定最大功率，其次給高電壓電池組充電和再次滿足功率需求。

6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中增加燃料電池堆陰極側(cè)的壓力包括在燃料電池系統(tǒng)功率達(dá)到功率需求之后等待預(yù)定時(shí)段以增加陰極側(cè)壓力。

7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中該預(yù)定時(shí)段大約是10秒。

8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括使用任何剩余功率以滿足超過提供給壓縮機(jī)功率的功率需求。

9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在燃料電池混合型車輛中該功率需求是用于給電牽引系統(tǒng)提供功率。

10.一種燃料電池系統(tǒng)，其包括：

包括陰極輸入管和陰極輸出管的燃料電池堆；

位于陰極輸出管的回壓閥；

用于給陰極輸入管上的燃料電池堆陰極側(cè)提供陰極空氣的壓縮機(jī)；

高電壓電能存儲(chǔ)系統(tǒng)；

電牽引系統(tǒng)；和

用于在燃料電池堆、壓縮機(jī)、電能存儲(chǔ)系統(tǒng)和電牽引系統(tǒng)之間分布功率的高電壓總線，其中該燃料電池系統(tǒng)確定是否請(qǐng)求功率增加瞬態(tài)，如果是，給壓縮機(jī)提供預(yù)定最大功率使得盡可能快地增加堆電流密度，在功率增加瞬態(tài)過程中保持燃料電池堆陰極側(cè)的壓力為低，和在功率增加瞬態(tài)的結(jié)束時(shí)或臨近結(jié)束時(shí)增加燃料電池堆陰極側(cè)的壓力，使得堆電流密度相對(duì)迅速地增加和使得在功率增加瞬態(tài)結(jié)束時(shí)或臨近結(jié)束時(shí)堆電壓增加以提供最大功率。

11.根據(jù)權(quán)利要求10的燃料電池系統(tǒng)，其中該電能存儲(chǔ)系統(tǒng)給壓縮機(jī)提供預(yù)定最大功率。

12.根據(jù)權(quán)利要求11的燃料電池系統(tǒng)，還包括低電壓電池組，其中該低電壓電池組和該燃料電池堆還給該壓縮機(jī)提供預(yù)定最大功率。

13.根據(jù)權(quán)利要求11的燃料電池系統(tǒng)，其中如果在功率增加瞬態(tài)過程中該電能存儲(chǔ)系統(tǒng)達(dá)到預(yù)定最小充電狀態(tài)，則該燃料電池堆給該電能存儲(chǔ)系統(tǒng)充電。

14.根據(jù)權(quán)利要求13的燃料電池系統(tǒng)，還包括使用來自燃料電池系統(tǒng)的有效功率首先給壓縮機(jī)提供預(yù)定最大功率，其次給該電能存儲(chǔ)系統(tǒng)充電和再次滿足所需功率。

15.根據(jù)權(quán)利要求10的燃料電池系統(tǒng)，其中增加燃料電池堆陰極側(cè)壓力包括在該電牽引系統(tǒng)功率達(dá)到功率需求之后等待預(yù)定時(shí)段，以增加陰極側(cè)壓力。

16.根據(jù)權(quán)利要求15的燃料電池系統(tǒng)，其中該預(yù)定時(shí)段是大約10秒。

17.根據(jù)權(quán)利要求10的燃料電池系統(tǒng)，還包括使用任何剩余功率以滿足超過提供給壓縮機(jī)功率的功率需求。

18.一種燃料電池系統(tǒng)，其包括：

包括陰極輸入管和陰極輸出管的燃料電池堆；

位于陰極輸出管的回壓閥；

用于給陰極輸入管上的燃料電池堆陰極側(cè)提供陰極空氣的壓縮機(jī)；

高電壓電能存儲(chǔ)系統(tǒng)；

電牽引系統(tǒng)；和

用于在燃料電池堆、壓縮機(jī)、電能存儲(chǔ)系統(tǒng)和電牽引系統(tǒng)之間分布功率的高電壓總線，其中該燃料電池系統(tǒng)確定是否請(qǐng)求功率增加瞬態(tài)，如果是，通過快速地從壓縮機(jī)提供空氣和保持回壓閥打開或接近打開以消除堆電流密度積累與陰極側(cè)壓力的關(guān)聯(lián)。