[發(fā)明專利]氫供應(yīng)系統(tǒng)低壓狀態(tài)估算器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010063823.4
• 申請(qǐng)日: 2020-01-20
• 公開（公告）號(hào): CN111509270A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·M·法恩斯沃思;D·弗力克;長(zhǎng)谷川茂樹;木全元之
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 豐田自動(dòng)車工程及制造北美公司;豐田自動(dòng)車株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M8/04089
• 分類號(hào): H01M8/04089;H01M8/04746;H01M8/04992;B60L58/30
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 王慶華

1.一種用于控制流過(guò)交通工具的燃料電池組的氣體的控制系統(tǒng)，包括：

兩個(gè)或更多個(gè)部件，所述兩個(gè)或更多個(gè)部件包括燃料電池和一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行器；以及

電子控制單元，所述電子控制單元連接至所述兩個(gè)或更多個(gè)部件并且構(gòu)造成：

確定初始值和先前時(shí)間步長(zhǎng)值，

基于所述初始值和所述先前時(shí)間步長(zhǎng)值來(lái)確定或估算所述兩個(gè)或更多個(gè)部件中的每個(gè)部件中的氣體流的總壓力，和

基于所述兩個(gè)或更多個(gè)部件中的每個(gè)部件中的氣體流的總壓力來(lái)控制所述一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，氣體是氫氣、水和非氫氣體的組合物，所述初始值和所述先前時(shí)間步長(zhǎng)值是流速、壓力、濃度、溫度和液態(tài)水量的初始值和先前時(shí)間步長(zhǎng)值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行器包括噴射器、氫泵或放氣閥，所述噴射器控制噴射到所述燃料電池中的氫氣的量或速率，所述氫泵控制再循環(huán)到所述燃料電池中的氫氣的量或速率，所述放氣閥控制從所述交通工具排出的非氫氣體的量或速率。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述電子控制單元構(gòu)造成基于所述兩個(gè)或更多個(gè)部件中的每個(gè)部件中的氣體流的總壓力來(lái)確定或估算所述兩個(gè)或更多個(gè)部件中的每個(gè)部件中的氣體流的每種成分的局部壓力。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制系統(tǒng)，其中，為了控制所述一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行器，所述電子控制單元構(gòu)造成：

確定氫氣量與所消耗的氫氣量的比率，以及

基于所述比率來(lái)調(diào)節(jié)所述氫泵的速度。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)，其中，為了控制所述一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行器，所述電子控制單元還構(gòu)造成：

基于所述氫泵的速度來(lái)調(diào)節(jié)所述放氣閥的位置，以釋放水或非氫氣體中的至少一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，為了控制所述一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行器，所述電子控制單元構(gòu)造成：

調(diào)節(jié)噴射器、氫泵或放氣閥中的至少一個(gè)，以在恒定壓力下保持氫氣摩爾與在燃料電池處消耗的氫氣摩爾的比率。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，為了控制所述一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行器，所述電子控制單元構(gòu)造成：

基于所述燃料電池的出口處的恒定壓力和比率來(lái)調(diào)節(jié)噴射器的位置，以允許進(jìn)入所述燃料電池的氫氣量大于或等于由所述燃料電池消耗以產(chǎn)生電能的氫氣量。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述電子控制單元構(gòu)造成：

確定所述兩個(gè)或更多個(gè)部件的水平衡；和

基于所述水平衡來(lái)控制所述一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行器。

10.一種用于控制燃料電池內(nèi)的氣體流的方法，包括：

獲得多個(gè)部件中的每個(gè)部件處的流速、壓力、濃度、溫度和液態(tài)水量的初始值和先前時(shí)間步長(zhǎng)值；

基于所述初始值和所述先前時(shí)間步長(zhǎng)值來(lái)確定所述多個(gè)部件中的每個(gè)部件的總壓力；

基于每個(gè)部件的總壓力來(lái)確定所述多個(gè)部件中的每個(gè)部件的氣體流的每種成分的局部壓力；和

基于每個(gè)部件的總壓力和局部壓力來(lái)控制噴射器、放氣閥或氫泵中的至少一個(gè)。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括：

通過(guò)對(duì)每個(gè)部件中的所有過(guò)量水或冷凝物求和來(lái)確定水平衡。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，控制噴射器、氫泵或放氣閥中的至少一個(gè)包括基于氫氣與非氫氣體的比率來(lái)控制氫泵的速度。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，控制氫泵的速度包括增加氫泵的速度以增加進(jìn)入燃料電池的氫氣量，從而維持氫氣與燃料電池中所消耗的氫氣的比率。