[發(fā)明專利]用于控制燃料電池車輛的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710655574.6
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN108232244B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 權(quán)純祐;李準(zhǔn)庸
• 申請（專利權(quán)）人: 現(xiàn)代自動車株式會社;起亞自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/04119
• 分類號: H01M8/04119;H01M8/0432;H01M8/0438;H01M8/04492;H01M8/04537;H01M8/04992;B60L58/32;B60L58/30
• 代理公司: 北京尚誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

本發(fā)明公開了一種用于控制燃料電池車輛的方法，其包括：獲取狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過將所獲取的狀態(tài)數(shù)據(jù)代入電壓計算公式中來導(dǎo)出數(shù)學(xué)電壓模型，測量燃料電池的電壓，使數(shù)學(xué)電壓模型近似為測量電壓并且當(dāng)數(shù)學(xué)電壓模型近似于測量電壓時導(dǎo)出反應(yīng)面積數(shù)據(jù)，以及基于所導(dǎo)出的反應(yīng)面積數(shù)據(jù)控制所述燃料電池車輛的所述系統(tǒng)以便消除或防止所述燃料電池的過度加濕情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于控制燃料電池車輛的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

由于在車輛劣化(老化)的狀態(tài)下進(jìn)行駕駛時，燃料電池所產(chǎn)生的輸出功率降低，因此功率性能降低。特別地，車輛在進(jìn)入高速公路時瞬間加速，并且因此在調(diào)整到其他車輛的速度流方面存在困難，使得駕駛員的安全可能面臨風(fēng)險。

燃料電池車輛將作為主電源的燃料電池和作為二次電源的高電壓電池混合，以便改善燃油效率和功率性能。對于燃料電池車的開發(fā)，在燃料電池老化之前執(zhí)行最佳功率分配。因此，如果燃料電池劣化并且因此老化，則燃料電池不在最佳功率分配內(nèi)。

為了維持最佳功率分配，用于估計燃料電池中的劣化的技術(shù)是不可缺少的。在可逆劣化的情況下，低溫區(qū)處的大氣溫度與高溫區(qū)處的大氣溫度之間的相對濕度差異較大，并且燃料電池中的含水量取決于駕駛歷史而較大地變化。特別地，取決于由于氫氣和氧氣的反應(yīng)而產(chǎn)生的水是否在排放在空氣中、或所產(chǎn)生的水是否包含在燃料電池中，性能差異較大地變化。不管燃料電池中的含水量過多還是含水量不足，燃料電池的性能都會劣化，并且當(dāng)相對濕度維持在100％時，燃料電池性能是最佳的。需要含水量估計器以便取決于燃料電池中的含水量來防止性能劣化。

劣化測量方法需要實時測量劣化以便應(yīng)用于真實車輛，但是不存在能夠測量不可逆劣化的傳感器。為了估計可逆劣化，需要在車輛中配備相對濕度傳感器。然而，在這種情況下，由于相對濕度傳感器可能會增加成本。因此，需要開發(fā)以下估計器，其可以在車輛中實時估計燃料電池的可逆劣化和不可逆劣化。

被描述為相關(guān)技術(shù)的事項已經(jīng)僅被設(shè)置用于輔助理解本發(fā)明的背景，并且不應(yīng)被認(rèn)為對應(yīng)于本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的相關(guān)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實施方案提供一種用于控制燃料電池車輛的系統(tǒng)和方法，其即使在燃料電池可逆地或不可逆地劣化時也能夠以最佳功率分配來驅(qū)動車輛，并且能夠在最佳地維持燃料電池中的含水量的同時驅(qū)動車輛以便有助于功率性能和燃料效率的提高。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，一種方法可以用于控制燃料電池車輛。獲取狀態(tài)數(shù)據(jù)，其包括膜電極組件的含水量、陰極壓力、陽極壓力、冷卻水溫度和堆電流。通過將所獲取的狀態(tài)數(shù)據(jù)代入電壓計算公式中來導(dǎo)出數(shù)學(xué)電壓模型。測量燃料電池的電壓，并且通過改變反應(yīng)面積數(shù)據(jù)使數(shù)學(xué)電壓模型近似為測量電壓，以及當(dāng)數(shù)學(xué)電壓模型近似于測量電壓時導(dǎo)出反應(yīng)面積數(shù)據(jù)。基于所導(dǎo)出的反應(yīng)面積數(shù)據(jù)控制燃料電池車輛的系統(tǒng)，以便消除或防止燃料電池的過度加濕情況，由此優(yōu)化燃料電池的性能。

可以根據(jù)燃料電池堆的空氣出口處的相對濕度來估計膜電極組件的含水量。

數(shù)學(xué)電壓模型和測量電壓可以是一個曲線，其中在X軸上表示電流密度并且在Y軸上表示電池電壓。

電壓計算公式可以是使用反應(yīng)面積數(shù)據(jù)作為參數(shù)的公式，并且在導(dǎo)出數(shù)學(xué)電壓模型時，可以通過代入反應(yīng)面積數(shù)據(jù)的初始值來導(dǎo)出數(shù)學(xué)電壓模型；并且在導(dǎo)出反應(yīng)面積數(shù)據(jù)時，數(shù)學(xué)電壓模型可以通過將反應(yīng)面積數(shù)據(jù)輸入代入電壓計算公式中并同時改變反應(yīng)面積數(shù)據(jù)來近似于測量電壓。

在優(yōu)化燃料電池的性能方面，當(dāng)多個電池電壓之間的偏差等于或大于參考電平時，可以基于膜電極組件的含水量來控制燃料電池車輛的系統(tǒng)以便解決或防止燃料電池的干燥狀態(tài)。

在優(yōu)化燃料電池的性能方面，當(dāng)多個電池電壓之間的偏差等于或小于參考電平時，可以基于反應(yīng)面積數(shù)據(jù)來控制燃料電池車輛的系統(tǒng)以便解決或防止燃料電池的過度加濕狀態(tài)。