[發明專利]控制燃料電池系統中陽極側再循環泵的系統和方法

有效

• 申請號: 200910140513.1
• 申請日: 2009-05-06
• 公開（公告）號: CN101599547A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: B·巴亞塞;V·福曼斯基
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H01M8/24;G05D13/62
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張群峰;曹 若

1.一種方法，其基于預先確定的添加到再循環后的氫中的新鮮氫 的比值來確定燃料電池堆的陽極再循環回路中再循環泵的速度，所述 方法包括：

測量經過再循環泵后的壓力降；

測量流經再循環回路的陽極再循環氣體的溫度；

向再循環回路中添加新鮮氫；

計算經過電池堆的陽極側后的壓力降；

計算經過電池堆的陽極側的再循環氣體的體積流量，該體積流量 是所計算出的經過電池堆的陽極側后的壓力降、再循環氣體中氫的百 分比、所測量的流經再循環回路的陽極再循環氣體的溫度和所測量的 經過再循環泵后的壓力降的函數；以及

利用所計算出的體積流量和被添加到再循環回路中的新鮮氫的量 來確定泵的速度以實現所述比值。

2.權利要求1的方法，其中，計算經過電池堆的陽極側后的壓力降 包括利用所測量的經過再循環泵后的壓力降。

3.權利要求2的方法，其中，計算經過電池堆的陽極側后的壓力降 包括確定和利用經過再循環回路中水分離器后的壓力降，所述水分離 器去除再循環氣體中的水。

4.權利要求3的方法，其中，計算經過電池堆的陽極側后的壓力降 包括確定和利用經過再循環回路中管道系統后的壓力降。

5.權利要求4的方法，其中，計算經過電池堆的陽極側后的壓力降 包括利用方程：

Δp_陽極＝(1-c_管道系統)·(Δp_泵-Δp_分離器)

其中，Δp_陽極是經過電池堆的陽極側后的壓力降，c_管道系統是經過再循環 回路中管道系統后的壓力降，Δp_泵是所測得的經過泵后的壓力降， Δp_分離器是經過水分離器后的壓力降。

6.權利要求1的方法，還包括利用所計算出的體積流量、所測量的 經過再循環泵后的壓力降和泵的速度來計算流經再循環回路的再循 環氣體的密度。

7.權利要求6的方法，其中，再循環氣體的密度根據以下方程計算：

其中，n為泵的速度，ρ為密度，p為所測量的經過再循環泵后的壓力 降，T為所測量的流經再循環回路的陽極再循環氣體的溫度，MW為再循 環氣體的分子量。

8.權利要求6的方法，還包括計算再循環氣體中氫的百分比，該百 分比為流經再循環回路的再循環氣體的密度、所測量的流經再循環回 路的陽極再循環氣體的溫度和所測量的經過再循環泵后的壓力降的函 數。

9.權利要求8的方法，其中，在若干次循環計算再循環氣體中氫的 百分比、計算電池堆的陽極側的再循環氣體的體積流量、以及計算再 循環氣體的密度之后，提供經過電池堆的陽極側的再循環氣體的體積 流量和再循環氣體中氫的百分比的精確值。

10.一種燃料電池系統，包括：

燃料電池堆；

再循環回路，用于將電池堆的廢氣再循環到陽極入口；

新鮮氫的供給源；

混合節點，用于將新鮮氫和再循環后的氣體混合；

再循環泵，用于將再循環氣體泵送通過再循環回路；

溫度傳感器，用于測量再循環回路中再循環氣體的溫度；

壓力傳感器，用于測量經過再循環泵后的壓力降；以及

控制器，用于控制泵的速度以便控制添加到再循環后的氫中新鮮 氫的比值，所述控制器：計算經過電池堆的陽極側后的壓力降；計算 經過電池堆的陽極側的再循環后氣體的體積流量，該體積流量是所計 算出的經過電池堆的陽極側后的壓力降、再循環氣體中氫的百分比、 所測量的流經再循環回路的陽極再循環氣體的溫度和所測量的經過再 循環泵后的壓力降的函數；并且利用所計算出的體積流量來確定泵的 速度以實現預先確定的添加到再循環后的氫中的新鮮氫的比值。

11.權利要求10的系統，其中，控制器利用所測量的經過再循環泵 后的壓力降計算經過電池堆的陽極側后的壓力降。