[發(fā)明專(zhuān)利]車(chē)輛中的燃料電池冷卻系統(tǒng)的控制

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710568621.3
• 申請(qǐng)日: 2017-07-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107623135B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬修·瑞雷;克萊格·邁克爾·馬西
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 福特全球技術(shù)公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M8/04007
• 分類(lèi)號(hào): H01M8/04007;H01M8/04029;H01M8/04044;H01M8/04228;H01M8/04223;H01M8/04303;H01M8/04701;H01M8/04992;H01M8/2457;B60L58/33
• 代理公司: 北京銘碩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 王秀君;魯恭誠(chéng)

本公開(kāi)涉及車(chē)輛中的燃料電池冷卻系統(tǒng)的控制。一種車(chē)輛中的燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池堆和用于冷卻燃料電池堆的冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)具有散熱器和被配置為將冷卻劑供應(yīng)到燃料電池堆的至少一個(gè)泵。控制器響應(yīng)于指示車(chē)輛的下一次啟動(dòng)將是冷啟動(dòng)的狀況而運(yùn)行冷卻系統(tǒng)，以在車(chē)輛被關(guān)閉時(shí)主動(dòng)地冷卻燃料電池。控制器隨后可在啟動(dòng)冷卻之后對(duì)燃料電池堆進(jìn)行凈化。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及一種用于車(chē)輛中的燃料電池堆的冷卻系統(tǒng)以及控制所述冷卻系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

燃料電池(諸如，氫燃料電池)是一種用于驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的可行的替代能量源。一般而言，燃料電池包括負(fù)電極(陽(yáng)極)、電解質(zhì)和正電極(陰極)。在質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)中，電解質(zhì)是固態(tài)的質(zhì)子傳導(dǎo)膜，所述質(zhì)子傳導(dǎo)膜是電絕緣的但是允許質(zhì)子通過(guò)。通常，在陽(yáng)極使用雙極板或流場(chǎng)板引入燃料源(諸如，氫)，燃料源與催化劑在雙極板或流場(chǎng)板進(jìn)行反應(yīng)并且分裂成電子和質(zhì)子。質(zhì)子穿過(guò)電解質(zhì)到達(dá)陰極，電子通過(guò)外部電路并且隨后到達(dá)陰極。在陰極處，從另一雙極板引入的空氣中的氧氣在另一催化劑的作用下與電子和質(zhì)子進(jìn)行反應(yīng)以形成水。

在系統(tǒng)操作期間，副產(chǎn)物水可能積聚在燃料電池堆中。如果副產(chǎn)物水留在燃料電池堆中受到寒冷環(huán)境溫度的影響，則副產(chǎn)物水會(huì)凍結(jié)。為了防止冷凍水的積聚，在被稱(chēng)作燃料電池凈化的過(guò)程中，可在車(chē)輛關(guān)閉時(shí)將流體傳送通過(guò)燃料電池以從燃料電池堆中去除物質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)實(shí)施例中，一種車(chē)輛包括燃料電池堆和冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)具有散熱器和至少一個(gè)泵，所述至少一個(gè)泵被構(gòu)造為將冷卻劑供應(yīng)到燃料電池堆。至少一個(gè)控制器被配置為：響應(yīng)于預(yù)期的即將到來(lái)的冷啟動(dòng)，運(yùn)行冷卻系統(tǒng)以在車(chē)輛被關(guān)閉時(shí)主動(dòng)地冷卻燃料電池堆。

在另一實(shí)施例中，一種車(chē)輛包括燃料電池堆和泵，所述泵被構(gòu)造為將冷卻劑輸送到燃料電池堆。所述車(chē)輛具有用于關(guān)閉和啟動(dòng)車(chē)輛的裝置。控制器被配置為：響應(yīng)于車(chē)輛被關(guān)閉以及針對(duì)下一次車(chē)輛啟動(dòng)預(yù)期的冷凍啟動(dòng)，運(yùn)行泵以主動(dòng)地冷卻燃料電池堆。

在另一實(shí)施例中，一種控制車(chē)輛中的燃料電池冷卻系統(tǒng)的方法包括：首先關(guān)閉車(chē)輛。然后，當(dāng)車(chē)輛被關(guān)閉時(shí)，響應(yīng)于燃料電池冷卻劑的溫度低于閾值而運(yùn)行燃料電池冷卻劑泵。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)實(shí)施例的車(chē)輛中的燃料電池系統(tǒng)的示意圖。

圖2是根據(jù)實(shí)施例的質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)的一部分的分解透視圖。

圖3是根據(jù)實(shí)施例的用于燃料電池的冷卻系統(tǒng)的示意圖。

圖4是根據(jù)實(shí)施例的表示由用于在車(chē)輛關(guān)閉之后主動(dòng)冷卻燃料電池的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的算法的流程圖。

圖5是根據(jù)另一實(shí)施例的表示由用于在車(chē)輛關(guān)閉之后主動(dòng)冷卻燃料電池的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的算法的流程圖。

具體實(shí)施方式

在此描述本公開(kāi)的實(shí)施例。然而，應(yīng)理解的是，所公開(kāi)的實(shí)施例僅為示例，并且其它實(shí)施例可采用各種替代形式。附圖不必按比例繪制；可夸大或最小化一些特征以示出特定組件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開(kāi)的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為具有限制性，而僅僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種形式利用實(shí)施例的代表性基礎(chǔ)。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的，參照任一附圖示出和描述的各個(gè)特征可與在一個(gè)或更多個(gè)其它附圖中示出的特征組合，以產(chǎn)生未被明確示出或描述的實(shí)施例。示出的特征的組合提供用于典型應(yīng)用的代表性實(shí)施例。然而，與本公開(kāi)的教導(dǎo)一致的特征的各種組合和變型可被期望用于特定的應(yīng)用或?qū)嵤┓绞健?/p>

參照?qǐng)D1，車(chē)輛10被示出為具有用于驅(qū)動(dòng)車(chē)輛10的燃料電池堆12。圖1中的車(chē)輛10是轎車(chē)，然而應(yīng)該理解的是，車(chē)輛10還可以是其它車(chē)輛(諸如，卡車(chē)、越野車(chē)輛或市區(qū)車(chē)輛)。如下面將進(jìn)一步描述的，燃料電池堆12的電池可包括陽(yáng)極14、陰極16以及陽(yáng)極14與陰極16之間的膜18。以這種方式，燃料電池12可以是質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)12。