[發(fā)明專利]控制燃料電池系統(tǒng)的運行的裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210892040.6
• 申請日: 2022-07-27
• 公開（公告）號: CN116190720A
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設計）人: 鄭載元;韓在鎬;河在玉;金大鐘;韓相旭
• 申請（專利權）人: 現(xiàn)代自動車株式會社;起亞株式會社
• 主分類號: H01M8/04228
• 分類號: H01M8/04228;H01M8/04303;H01M8/04537;H01M8/04746;H01M8/04858
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽

本發(fā)明涉及控制燃料電池系統(tǒng)的運行的裝置及方法。本發(fā)明可以包括電壓傳感器、空氣壓縮機、閥驅動器和控制器，所述電壓傳感器測量燃料電池堆的輸出電壓；所述空氣壓縮機向燃料電池堆的陰極供應空氣；所述閥驅動器調節(jié)氣流控制閥(ACV)的開度；在怠速停止狀態(tài)下，所述控制器以最低級別驅動空氣壓縮機，并且控制氣流控制閥的開度，使得燃料電池堆的輸出電壓保持在參考范圍內。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2021年11月26日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請No.10-2021-0165169的權益，其全部內容通過引用納入本文。

技術領域

本發(fā)明的實施方案涉及用于在使燃料電池的發(fā)電暫時停止的怠速停止狀態(tài)下控制燃料電池系統(tǒng)的運行的技術。

背景技術

通常，燃料電池車輛包括：燃料電池堆、燃料供應系統(tǒng)、空氣供應系統(tǒng)、水和熱管理系統(tǒng)等，在所述燃料電池堆中堆疊用作電源的多個燃料電池；所述燃料供應系統(tǒng)向燃料電池堆供應作為燃料的氫等；所述空氣供應系統(tǒng)供應作為電化學反應所需的氧化劑的氧氣；所述水和熱管理系統(tǒng)控制燃料電池堆的溫度。

燃料供應系統(tǒng)使氫氣罐內的壓縮氫氣減壓，以將氫氣供應至燃料電池堆的燃料極(陽極)，并且空氣供應系統(tǒng)將通過運行鼓風機抽吸的外部空氣供應至燃料電池堆的空氣極(陰極)。

當將氫氣供應至燃料電池堆的燃料極并且將氧氣供應至燃料電池堆的空氣極時，通過催化反應從燃料極分離出氫離子。分離出的氫離子通過電解質膜轉移至氧化極(即，空氣極)，在氧化極中，從燃料極分離出的氫離子、電子與氧氣一起發(fā)生電化學反應，從而獲得電能。詳細地，氫的電化學氧化發(fā)生在燃料極，氧的電化學還原發(fā)生在空氣極。在這種情況下，由于產生的電子的運動從而產生電和熱，并且由于氫和氧結合的化學反應從而產生水蒸氣或水。

為了將燃料電池堆產生電能時產生的諸如水蒸氣、水、熱的副產物和沒有發(fā)生反應的氫氣、氧氣等排出，設置有排放裝置，諸如水蒸氣、氫氣和氧氣的氣體通過排放通道排出至大氣中。

用于驅動燃料電池堆的諸如鼓風機、氫氣再循環(huán)鼓風機和水泵的組件可以與主總線端子連接，以便于燃料電池堆的啟動，并且用于方便電力中斷和電力連接的各種繼電器和用于防止反向電流流向燃料電池堆的二極管可以與主總線端子連接。

通過鼓風機供應的干燥空氣通過加濕器進行加濕，然后被供應至燃料電池堆的陰極(空氣極)，陰極的排放氣體在被在陰極中產生的水組分加濕的狀態(tài)下輸送至加濕器，并且可以用于加濕將要通過鼓風機供應至陰極的干燥空氣。

同時，為了提高燃料效率，應認為在車輛行駛時根據(jù)需要使燃料電池的發(fā)電停止或重啟(燃料電池停止和燃料電池重啟)的過程(即，使燃料電池車輛中的燃料電池的發(fā)電暫時停止的怠速停止過程和燃料電池的接通/關斷控制過程)是重要的。

在用于控制燃料電池系統(tǒng)的運行的相關技術中，當進入怠速停止狀態(tài)時，空氣壓縮機在氫氣的供應壓力降低到最低壓力的狀態(tài)下停止，并且氣流控制閥(Airflow?ControlValve，ACV)沿堆疊方向完全打開，當解除怠速停止狀態(tài)時，空氣壓縮機在保持氫氣的供應壓力升高至工作壓力的狀態(tài)時驅動，并且ACV沿堆疊方向完全打開。

在現(xiàn)有技術中，當長時間保持怠速停止狀態(tài)時，燃料電池堆的電壓降低至0V，因此，燃料電池堆的耐久性減弱。

此外，在現(xiàn)有技術中，在怠速停止狀態(tài)下，氫氣的濃度持續(xù)降低(即，空氣壓縮機停止)，因此，處于陽極側的氫氣跨越至陰極側。此后，當解除怠速停止狀態(tài)時，燃料電池堆以低濃度的氫氣運行，因此，燃料電池堆的耐久性減弱。

背景技術中描述的內容是為了促進對本發(fā)明背景的理解，并且可以包括本技術所屬領域的技術人員已知的相關技術內容之外的內容。

發(fā)明內容

本發(fā)明的實施方案是為了解決現(xiàn)有技術中存在的上述問題，同時完整地保留了現(xiàn)有技術所取得的優(yōu)點。