[發明專利]用于診斷燃料電池系統中的故障的設備和方法

在審

• 申請號: 202010675709.7
• 申請日: 2020-07-14
• 公開（公告）號: CN112864428A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 鄭圣哲;樸孝鎮;權純吉;金鐘均
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社;起亞自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/04664
• 分類號: H01M8/04664;H01M8/0432;H01M8/04992
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 瞿藝

本公開涉及一種用于診斷燃料電池系統中的故障的設備和方法。為了防止由于氫氣的異常供應導致燃料電池堆退化，該設備包括：第一壓力傳感器，測量供應到燃料電池堆中的氫氣的壓力；第二壓力傳感器，測量供應到燃料電池堆中的氫氣的壓力；以及控制器，基于第一壓力傳感器測量的第一壓力值和第二壓力傳感器測量的第二壓力值首先診斷氫氣的供應狀態，并且基于第一壓力值和第二壓力值之間的差值的絕對值進一步診斷氫氣的供應狀態。

相關申請的交叉引證

本申請要求于2019年11月12日提交給韓國知識產權局的韓國專利申請第10-2019-0144607號的優先權的權益，通過引證將其全部內容結合于此。

技術領域

本公開涉及用于診斷安裝在燃料電池電動車輛中的燃料電池系統中的故障的技術。

背景技術

燃料電池是發電機的一種類型，該發電機將燃料的化學能通過電化學反應在燃料電池堆內轉換為電能，而不是通過燃燒將化學能轉換為熱量。燃料電池不僅可以為工業、家用和車輛提供電力，而且還可應用于小型電動電子產品的電源，特別是便攜式裝置。

當前，在燃料電池中具有最高功率密度的還被稱為高分子電解質膜燃料電池的質子交換膜燃料電池(PEMFC)作為用于驅動車輛的電源正被廣泛研究。由于低運行溫度，PEMFC具有快速的啟動時間和快速的功率轉換響應時間。

PEMFC包括：具有催化劑電極層的膜電極組件(MEA)，在該催化劑電極層中存在電化學反應并且催化劑電極層附接至氫離子通過其移動的固體聚合物電解質膜的相對側；氣體擴散層(GDL)，用于均勻分布反應氣體且傳遞產生的電能；襯墊和緊固構件，防止反應氣體和冷卻水泄漏且維持適當的緊固壓力；以及雙極板，允許反應氣體和冷卻水通過其移動。

當通過使用單元電池的配置裝配燃料電池堆時，作為主要部件的MEA和GDL的組合位于電池的最內側位置。MEA包括催化劑電極層，即陽極和陰極，該催化劑電極層附接至高分子電解質膜的相對表面，并且具有涂覆在其上的催化劑以便允許氫氣和氧氣彼此反應。GDL、襯墊等堆疊在陽極和陰極所在的外部上。

在其中形成有流場的雙極板位于GDL的外部，該流場供應反應氣體(氫氣作為燃料并且氧氣或空氣作為氧化劑)并且允許冷卻水穿過其中。

在堆疊具有上述配置的多個單元電池之后，集電器、絕緣板和用于支撐堆疊電池的端板耦接至燃料電池堆的最外部分。在端板之間重復堆疊和裝配單元電池以形成燃料電池堆。

為了獲得車輛所需的電勢，必須堆疊與所需電勢對應的單元電池，并且堆疊的單元電池被稱為堆。例如，從單個單元電池產生的電勢約為1.3V，并且為了產生驅動車輛的電力，可以串聯堆疊多個電池。

同時，供應到燃料電池堆中的氫氣的壓力是確定燃料電池系統的性能的非常重要的控制因素之一。

例如，當高壓氫氣供應到燃料電池堆中時，可由氫氣穿過氧電極的現象引起差的燃料經濟。相反，當低壓氫氣供應到燃料電池堆中時，不會獲得車輛所需的輸出功率，并且由于催化劑的損壞可加速燃料電池堆的退化。僅供參考，穿過氧電極的氫氣在沒有任何反應的情況下被空氣釋放。

用于診斷燃料電池系統中的故障的常規技術不會驗證由多個氫氣壓力傳感器測量的壓力值并且通過使用壓力值的偏差診斷燃料電池系統中的故障。因此，即使當燃料電池系統沒有故障時，常規技術也可能將燃料電池系統錯誤地診斷為具有故障。

背景技術部分中所公開的信息僅用于增強對本公開背景技術的理解，并且可包含并不構成已為本領域技術人員所知的現有技術的信息。

發明內容

已經做出本公開以解決現有技術中出現的上述問題，同時由現有技術實現的優點保持不變。