[發明專利]用于在燃料電池系統的至少一個部件上產生振動的系統和方法、以及燃料電池系統

在審

• 申請號: 202010132602.8
• 申請日: 2020-02-29
• 公開（公告）號: CN111668516A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 朱力歐·奧羅斯科;羅爾夫·洛倫茨·萊夫勒;阿努爾夫·斯龐海默
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: H01M8/04223
• 分類號: H01M8/04223;H01M8/04225;H01M8/04228;B60L50/72
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司 11278
• 代理人: 宋薇薇

一種用于在燃料電池系統中產生振動的系統和方法，包括振動設備，該振動設備可以布置在燃料電池系統上或由燃料電池系統的至少一個部件形成，用于產生可以傳遞到該部件的激振。電子致動系統包括控制器和存儲器，用于以燃料系統部件的固有頻率致動振動設備以用于除冰，該振動設備可以包括冷卻劑泵或壓縮機。在低于0℃的溫度下，電子致動系統適于在燃料電池系統的接通過程和/或斷開過程中考慮部件的至少一個固有頻率來致動振動設備。實施例包括致動壓縮機、冷卻劑泵和/或閥以將振動以部件的固有頻率傳遞到待除冰的部件。

技術領域

本發明涉及一種用于在燃料電池系統的至少一個部件上產生振動以減少或消除冰的系統和方法。

背景技術

為了能夠在低于0℃的溫度下啟動和運行燃料電池系統，特別是燃料電池通道和燃料電池連接必須沒有冰堵。由于氫氣供應不足和/或氧氣供應不足，這種冰堵最好的情況是導致啟動過程中斷，最壞的情況是損壞燃料電池系統的部分或全部燃料電池。已經提出了各種措施來防止這種冰堵形成或破壞冰堵。

US 2013/0095406 A1公開了一種用于通過去除燃料電池通道內的障礙來提高燃料電池效率的方法和系統。該系統包括至少一個傳感器和處理器，用于確定諸如二氧化碳的氣體的濃度水平何時超過最大閾值。然后，處理器激活障礙去除元件，以去除或釋放燃料電池通道內的氣泡，該氣泡阻塞反應部位或燃料流。

US 2016/0380286 A1公開了一種燃料電池系統，該燃料電池系統包括：放置在供給流路中的壓縮機，其布置成向燃料電池供應陰極氣體；第一馬達驅動閥，其放置在燃料電池和供給流路中的壓縮機之間；設置在第一馬達驅動閥中的第一步進馬達；放置在用于從燃料電池排出陰極氣體的排出流路中的第二馬達驅動閥；設置在第二馬達驅動閥中的第二步進馬達；被配置為控制燃料電池的發電并將驅動脈沖輸入到第一步進馬達和第二步進馬達中的控制器，從而在燃料電池啟動時打開第一馬達驅動閥和第二馬達驅動閥，并在燃料電池停止時關閉第一馬達驅動閥和第二馬達驅動閥。通過輸入驅動脈沖來運行第一步進馬達，以產生用于打開和關閉第一馬達驅動閥的扭矩。通過輸入驅動脈沖來運行第二步進馬達，以產生用于打開和關閉第二馬達驅動閥的扭矩。控制器在燃料電池啟動時確定第一馬達驅動閥和第二馬達驅動閥中的至少一個是否處于凍結狀態。當確定第一馬達驅動閥和第二馬達驅動閥均未處于凍結狀態時，控制器開始通過燃料電池發電。當確定第一馬達驅動閥和第二馬達驅動閥中的至少一個處于凍結狀態時，控制器執行預定義的過程，該過程重復多次，從第一步進馬達和第二步進馬達中交替地將第一驅動脈沖和第二驅動脈沖輸入到至少處于凍結狀態的設置在馬達驅動閥中的步進馬達，該第一驅動脈沖產生沿增加閥開度的方向的扭矩，該第二驅動脈沖具有比第一驅動脈沖的脈沖速度更高的脈沖速度并產生沿減小閥開度的方向的扭矩。

US 6,855,444 B2公開了一種燃料電池系統，該系統包括通過氫氣和氧之間的化學反應產生電能的燃料電池。該燃料電池系統包括：外部空氣溫度檢測裝置，用于檢測燃料電池附近的外部空氣溫度；外部空氣溫度估計裝置，用于在燃料電池停用之后，基于由外部空氣溫度檢測裝置檢測到的外部空氣溫度的變化來估計外部空氣溫度的下降；凍結判定裝置，用于判定由外部空氣溫度估計裝置獲得的估計外部空氣溫度是否低于預先確定的水分凍結的凍結溫度；以及凍結預防處理裝置，用于當凍結判定裝置確定外部空氣溫度低于預先確定的凍結溫度時，防止燃料電池內的水分凍結。

US 2005/0238934 A1公開了一種燃料電池設備，其具有由多個燃料電池組成的燃料電池堆，所述多個燃料電池通過氫氣和氧氣的反應進行發電?？刂破鞔_定燃料電池堆內部的水分是否被凍結。如果水分被凍結，則控制器使燃料電池堆經由逆變器執行間歇性發電，同時氧氣繼續輸送到燃料電池堆。作為發電的結果，燃料電池堆發熱，從而在陰極產生水分。在不進行發電的期間，供應到燃料電池的陰極的氧氣清除了產生的水分，從而在發電期間確保了向陰極的氧氣供應。