CN104521050A - 用于控制燃料电池模块的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有氢气再循环泵和控制器的燃料电池模块。所述控制器接收信号，所述信号用于表明所述泵对氢气再循环回路中的气体的密度或湿度的响应。所述控制器被编程为在对影响从堆移除水的效果的一个或多个辅助系统元件进行控制时考虑该信号。在操作所述燃料电池模块的方法中，在对影响从堆移除水的效果的一个或多个辅助系统元件进行控制时考虑该信号。例如，从恒定速度或电压再循环泵抽取的电流的增加表明湿度增加，并建议应当例如通过增加冷却剂温度设定点从堆移除水。

Description

用于控制燃料电池模块的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年5月4日提交的美国临时申请第61/642,846号和于2013年5月1日提交的美国申请第13/874,798的权益，在此以引用的方式将这些申请合并到本文中。
技术领域
本发明涉及用于控制燃料电池模块的系统和方法。
背景技术
PEM燃料电池模块包括燃料电池堆(stack)。燃料电池堆包含许多用于在电极之间传导质子的聚合物电介质膜。当膜的含水量处于某个范围内时，这些膜具有最好的传导性。当在堆中保持有在燃料电池中生成或由环境空气或加湿器带来的过多的水时，膜的含水量可增加至高于上述范围。当从这些源中除去过多的水时，膜的含水量可下降至低于上述范围。在电池堆以大体上恒定的电流密度操作的情况下，当含水量处于上述范围之外时，电池堆的电压下降。
发明内容
下面的介绍旨在向读者提供详细说明以了解而非限定或界定所请求保护的发明。
在操作本发明的燃料电池模块的过程中，在控制一个或多个对从堆移除水的速率产生影响的辅助系统(balance of plant)元件时，考虑与氢气再循环泵有关的信号。该信号与泵对氢气再循环回路中的气体的密度或湿度的变化的响应相关。
本发明的燃料电池模块具有氢气再循环泵和控制器。控制器接收如下信号，该信号用于表明泵对氢气再循环回路中的气体的密度或湿度的变化的响应。控制器被编程为在控制一个或多个对从堆移除水的速率产生影响的辅助系统元件时考虑该信号。
在示例中，通过以大体上恒定电压或速度进行操作的再生或离心泵来循环氢气。用于表明泵所抽取的电流的信号被发送到控制器。如果电流高于所选择的值或范围，控制器提高冷却系统温度设定点。如果电流低于所选择的值或范围，控制器降低冷却系统温度设定点或范围。在冷却系统中，水以大体上恒定的流速流过堆和散热器。散热器风扇的速度在所测量的冷却系统温度高于温度设定点或范围的情况下增加，并在所测量的温度低于设定点或范围的情况下降低。
不欲受限于理论，膜的含水量与电池堆的燃料侧的湿度相关。堆的燃料侧的气体密度随着湿度变化。相应地，当电池堆的燃料侧的湿度增加时，为了在再循环回路中实现相同的体积流速，需要更多的能量。因此，与再循环泵相关的信号(例如，恒定速度和恒定电压再生泵所抽取的电流)表明了膜的含水量。该信号能够用于针对辅助系统生成指令以用于增加或降低从堆移除水的速率。例如，能够通过改变氢气(阳极侧)清除速率、空气(阴极侧)流动速率和冷却系统温度之中的一者或多者来改变水的移除速率。通过提高冷却系统温度设定点来以更高的温度排出空气，且更热的空气从堆移除了更多的作为蒸汽的水。
在本发明的燃料电池模块和处理中，氢气再循环泵被用作湿度传感器。
附图说明
图1是燃料电池模块的示意图。
图2是燃料电池操作过程的示意图。
具体实施方式
图1示出了燃料电池模块10。染料电池模块具有燃料电池堆12，燃料电池堆12包含多个PEM电池。堆12内的流场板(flow field plate)界定了冷却剂路径、燃料侧路径(也被称为氢气或阳极侧路径)以及空气侧路径(也被称为氧气或阴极侧路径)。各种辅助系统元件被用于管理这些路径中的材料的流动。如图1所示，下面将说明这些辅助系统元件的一些示例，当也可以使用其他辅助系统元件或构造。
氢气或含氢气的燃料被从燃料源14放出，在氢气入口16处进入堆12，并从氢气出口18离开堆12。被从氢气出口18放出的未反应氢气通过再循环回路21返回到氢气入口16。再循环回路21中的流动由氢气再循环泵20驱动。不时地，通过打开清除阀22从堆的燃料侧移除氢气、其它杂质和水。清除阀22可以是电磁阀或能够由机械的、电气的或计算机化的控制器操作的其它类型的阀。
空气(或者氧气或富含氧气的空气)通过空气入口24流入到堆12中。空气和水蒸气通过空气出口26离开堆12。空气的流动由空气泵28驱动。空气泵28可以以恒定的速度操作或者由可变频率驱动器或其它速度可控电机驱动。空气泵28可连接到空气入口24或空气出口26。
诸如水或者水与乙醇或其它防冻剂的混合物之类的冷却剂通过冷却剂入口30进入到堆12中，并从冷却剂出口32离开堆12。冷却剂在返回到冷却剂入口30之前从冷却剂出口32穿过散热器34或其它热交换器。冷却剂可选地以大体上恒定的流动速率在这个由泵35驱动的回路中移动。冷却剂温度传感器38向冷却系统控制器40发送用于表明冷却剂或堆12的温度的信号。冷却剂温度传感器38可位于堆12中或冷却剂回路的外部的任何位置。根据需要，冷却系统控制器40调节散热器风扇36的速度，以使温度保持在指定范围附近或该范围内，或者使温度保持在温度设定点附近。或者，冷却系统控制器40可调节冷却剂泵35的速度、移动用于控制空气向散热器的流动的导流板(baffle)、改变热交换器中的其它流体的流动、或者调节冷却剂或堆12的温度。
模块10还具有主控制器42。主控制器42直接地操作氢气再循环泵20、清除阀22、空气泵28和其它辅助系统元件，或通过向与这些元件有关的控制器发送数据来操作这些元件。主控制器42还向冷却系统控制器40提供温度设定点。主控制器包括诸如通用计算机或可编程逻辑控制器之类的计算机、通讯端口和数据存储器。
计算机被编程为用于实施控制处理以将堆12中的湿度保持在期望范围内。在该处理中，与再循环泵20相关的信号被发送到主控制器42，并得到考虑以确定是否应当改变从堆12移除水的速率。该信号表明了堆中的湿度或(由于由再循环回路21中的气体密度的相应变化引起的再循环泵20的操作的变化而产生的)湿度变化。例如，能够通过改变阳极侧清除速率(这可通过更频繁地或以更长的时间段打开清除阀22来实施)来改变从堆12移除水的速率。或者，能够通过改变阴极侧气体流动速率(这可通过改变空气泵28的速度来实施)来改变水的移除速率。又或者，能够通过改变堆12的温度(这可通过冷却系统温度设定点来实施)来改变水的移除速率。再或者，可以组合地使用这些方法中的两种以上的方法。
图2示出了一个控制处理100的示例，该控制处理100能够被编程到主控制器42或冷却系统控制器40中或被编程到两者中。控制处理包括三个交互回路A、B和C。回路A是温度设定点调节回路。回路B是主温度设定回路。回路C是冷却系统控制器回路。也可以发展出其他的将泵用作湿度或含水量传感器的处理。
在回路A中，在步骤110中，主控制器42获得用于表明氢气再循环泵20正在抽取的电流的信号。再循环泵20是再生的(离心的)高速泵。主控制器42或泵控制器以恒定电压或恒定速度操作再循环泵20。该速度例如可以在18000到24000rpm的范围内。再循环回路21中的气体密度随着它们的湿度变化。由于再循环泵20被提供有恒定电压而以恒定速度或以近似恒定速度旋转，所以在气体的密度增加时，再循环泵20消耗更多的电流和能量。于是，从再循环泵抽取的电流(或功率)表明了堆12中的气体的密度和湿度。或者，如果使向再循环泵20提供的电流或功率保持恒定，泵的电压或速度的变化可用于表明堆12的湿度。可使用与再循环泵20相关的信号的组合。该组合可以例如是电气参数(例如，功率、电流或电压)与机械参数(例如，速度、体积流速或质量流速)的比率，其中该比率响应于再循环回路21中的气体的密度变化而变化。
在步骤112中，将感测电流与指定电流范围或值相比较。选择用于表示堆12中的优选的湿度范围或值。例如，在一个堆12中，将4.0和4.5之间的范围与最大电池堆电压相关联。可选地，指定电流范围或值可随着诸如堆电流密度之类的其它参数变化。或者，由于再循环回路21中的气体的密度、蒸汽局部压力或相对湿度可随着温度变化，所以指定电流范围或值可随着温度变化。然而，由于密度随着湿度的变化比密度随着温度的变化更明显，所以可指定固定的电流范围。
在步骤114中，计算温度设定点调节值。这可以通过将温度调节范围(例如，从-5摄氏度至+5摄氏度)线性地映射至高于和低于指定范围的电流强度范围(例如，从-4A至+4A)来完成。在这种情况下，2A的感测电流产生了-2.5摄氏度的设定点调节值。6.5A的感测电流产生了+2.5摄氏度的设定点调节值。
高的感测电流表明再循环回路21中的气体由于堆12中的膜的含水量和湿度的增加而已经变得更密集。通过提高冷却剂系统温度设定点提高了堆12的温度。堆12的阴极侧上的水蒸气的比率以及空气温度增加。具有更高的蒸汽含量的更温暖的空气被从空气出口26排出，这导致从堆12移除水的速率增加。
参照回路B，在步骤116中，主控制器42获得初始的温度设定点。在一个示例中，冷却剂温度设定点从0％的额定电流密度下的55摄氏度至100％的额定电流密度下的65摄氏度线性地变化。主控制器42统计堆电流密度并根据这个关系计算冷却剂温度设定点。例如，在堆12在其50％的额定电流密度下操作时，初始的温度设定点为60摄氏度。
在步骤118中，主控制器42将在回路A中确定的温度设定点调节值传递到回路B中。在步骤120中，主控制器42计算经调节的温度设定点。这是通过将在回路A中获取的温度设定点调节值(其可能是负值)相加到在步骤116中获取的初始温度设定点来完成的。可选地，回路A和B可被整合成一个回路。
参照回路C，在步骤122中，冷却系统控制器40从主控制器42获得经调节的温度设定点。或者，主控制器42也可控制冷却系统，或者冷却系统控制器40可操作回路A和B。在这些情况下，步骤122可以仅是回路B和C之间的数据传递。回路B和C或回路A、B和C可被整合成一个回路。
在步骤124和126中，冷却系统控制器40将经调节的温度设定点与由温度传感器38测量的实际温度相比较。冷却系统40通过可变频率驱动电机指示风扇36在其最大速度的0％至100％之间操作。根据如下线性关系来调节风扇速度：温度设定点与参考风扇速度(例如，50％)相关联，高于设定点10摄氏度的温度与100％的风扇速度相关联，且低于设定点10摄氏度的温度与0％的风扇速度相关联。例如，如果测量温度高于设定点5摄氏度，风扇速度可被设定在75％直到下一轮的回路C。可选地，参考风扇速度可以是可变的。通常，风扇速度在测量温度升高的情况下增加且在测量温度过低的情况下降低。可选地，可使用PID型风扇速度控制回路。
可允许设定点与测量温度之间的1或2摄氏度的偏移。即使实际温度从温度设定点变化，湿度控制回路(回路A)将根据需要调节温度设定点以产生期望的湿度。
在模块10在其一个部件失效的情况下，处理100可帮助模块10操作。例如，如果清除阀22出现泄露，湿度将趋于变得过低。在氢气再循环泵中感测到低电流的主控制器42将降低冷却系统温度设定点以帮助维持合适的湿度，直到模块10能够得到维修。
虽然堆中的湿度在理论上可由湿度传感器测量，但目前不存在任何经济的可在再循环回路中使用的传感器。湿度传感器最终还将额外的部件添加到堆12。电池堆电压随时间的变化也能够被用于提供堆湿度的有关信息。然而，通常在湿度出现变化之后经过5分钟之前不对电压变化进行检测。相反地，能够在湿度变化的数秒内感测再循环泵20的电流变化。而且，难以将湿度变化与使电池堆电压发生变化的其它因素分离开来，而再循环泵20的电流变化显然主要受制于湿度。然而，可以将电池电压相对于负载电流或叠加电流的读数变动与再循环泵信号组合地使用，以提供组合方法。

Claims (21)

1.一种用于操作燃料电池堆的方法，其包括下述步骤：
a)使用泵使氢气在所述堆中再循环；
b)对响应于所述泵在再循环氢气的每单位的体积流动速率下消耗的能量的参数进行监测；以及
c)在所述参数高于优选的值或范围的情况下增加从所述堆移除水的速率，或者在所述参数低于所述经选择的值或范围的情况下降低从所述堆移除水的速率。
2.如权利要求1所述的方法，其中，步骤b)包括：以大体上恒定的电压或速度在一段时间内操作所述泵，且所监测的参数是所述泵抽取的电流。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述泵是再生泵或离心泵。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，通过下述操作中的一者或多者来增加或降低从所述堆移除水的速率：改变阳极侧清除速率；改变阴极侧流动速率；以及改变堆温度或冷却系统温度。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，步骤c)包括：在所参数高于优选的值或范围的情况下提高所述堆的温度设定，或者在所述参数低于所述优选的值或范围的情况下降低所述堆的温度。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，步骤c)包括：改变与用于使水流经所述堆和散热器的冷却系统相关联的散热器风扇的速度。
7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，步骤c)包括：提高或降低冷却系统温度设定点或范围。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述模块包括与用于使水流经所述堆和散热器的冷却系统相关联的散热器风扇，且所述方法包括下述步骤：在所述冷却系统的经测量温度高于所述温度设定点或范围的情况下增加所述散热器风扇的速度，且在所述经测量温度低于所述设定点或范围的情况下降低所述散热器风扇的速度。
9.如权利要求7或8所述的方法，其中，步骤c)包括下述步骤：将所监测的参数的值映射到温度设定点调节值。
10.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其中，步骤b)包括向控制器发送用于表明所述参数的信号，且步骤c)包括所述控制器向与所述堆相关联的一个或多个辅助系统元件发送信号。
11.一种用于操作燃料电池堆的方法，其包括下述步骤：
a)使用泵使氢气在所述堆中再循环；
b)以大体上恒定的电压或速度在时间段内操作所述泵，并监测所述泵抽取的电流或功率；
c)将所述泵抽取的所述电流或功率映射到温度设定点调节值；以及
d)将所述温度设定点调节值应用到所述燃料电池堆的冷却系统的温度设定点。
12.一种用于操作燃料电池模块的方法，其包括下述步骤：
a)获得与氢气再循环泵相关联的信号，所述信号响应于氢气再循环回路中的气体的密度或湿度；以及
b)在对影响从所述堆移除水的效果的一个或多个辅助系统元件进行控制时考虑所述信号。
13.一种燃料电池模块，其包括：
a)氢气再循环泵；以及
b)控制器，
其中，c)所述控制器接收信号，所述信号用于表明所述泵对氢气再循环回路中的气体的密度或湿度的变化的响应，以及
d)所述控制器被编程为在对影响从所述堆移除水的效果的一个或多个辅助系统元件进行控制时考虑所述信号。
14.一种用于燃料电池模块的控制器，所述控制器被配置为接收响应于所述燃料电池模块中的泵在再循环氢气的每单位的体积流动速率下消耗的能量的信号，并向所述燃料电池模块的辅助系统元件输出信号，其中，所输出的信号用于在所述信号高于优选的值或值的范围的情况下使水被以更高的速率从所述堆移除，且在所述信号低于优选的值或值的范围的情况下使水被以更低的速率从所述堆移除。
15.如权利要求14所述的控制器，其中，所述控制器被编程为将用于表明所述泵抽取的电流的信号映射到温度设定点调节值。
16.氢气再循环泵在燃料电池模块或燃料电池模块操作方法中作为湿度或膜水含量传感器的应用。
17.如权利要求16所述的应用，其包括如下步骤：监测所述再循环泵的功率消耗或速度。
18.如权利要求17所述的应用，其包括如下步骤：将所述再循环泵的所述功率消耗或速度与预定的参考值或值的范围相比较。
19.如权利要求18所述的应用，其包括如下步骤：对影响从所述堆移除水的效果的一个或多个辅助系统元件进行控制，使得所述再循环泵的所述功率消耗或速度朝着优选值或值的范围移动。
20.一种操作燃料电池模块的方法，其包括下述步骤：
a)获得与氢气再循环泵相关联的信号，所述信号与所述泵的功率消耗或速度相关；
b)将所述信号与参考值或值的范围相比较；以及
c)对影响从所述堆移除水的效果的一个或多个辅助系统元件进行控制，使得所述信号朝着所述参考值或值的范围移动。
21.如权利要求20所述的方法，其中，所述信号与所述泵对氢气再循环回路中的气体的密度或湿度的变化的响应相关。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109390613A (zh) * 2018-09-04 2019-02-26 杭州休伦科技有限公司 燃料电池内阻的调整方法及系统
CN110212221A (zh) * 2019-05-16 2019-09-06 苏州市华昌能源科技有限公司 燃料电池、其湿度控制方法
CN114237311A (zh) * 2021-12-17 2022-03-25 北京伟瑞迪科技有限公司 一种控制泵气体流速的方法、装置、设备及存储介质
CN114824385A (zh) * 2022-04-19 2022-07-29 佛山仙湖实验室 燃料电池供氢系统及控制方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10181610B2 (en) 2013-10-02 2019-01-15 Hydrogenics Corporation Fast starting fuel cell
JP6225886B2 (ja) * 2014-11-14 2017-11-08 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよび該システム内の流体の排出方法
KR102651959B1 (ko) * 2018-11-01 2024-03-28 현대자동차주식회사 연료전지의 수소 공급 제어시스템 및 제어방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101599547A (zh) * 2008-05-06 2009-12-09 通用汽车环球科技运作公司 控制燃料电池系统中阳极侧再循环泵的系统和方法
CA2792711A1 (en) * 2010-03-10 2011-09-15 Idatech, Llc Systems and methods for controlling fuel cell stack temperature based upon oxidant supply temperature

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2464946B (en) 2008-10-30 2012-05-16 Intelligent Energy Ltd Fuel cell cooling
ITTO20091026A1 (it) 2009-12-22 2011-06-23 Electro Power Systems Spa Gestione del funzionamento di un generatore elettrico di back-up a celle a combustibile pem impilate

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101599547A (zh) * 2008-05-06 2009-12-09 通用汽车环球科技运作公司 控制燃料电池系统中阳极侧再循环泵的系统和方法
CA2792711A1 (en) * 2010-03-10 2011-09-15 Idatech, Llc Systems and methods for controlling fuel cell stack temperature based upon oxidant supply temperature

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109390613A (zh) * 2018-09-04 2019-02-26 杭州休伦科技有限公司 燃料电池内阻的调整方法及系统
CN109390613B (zh) * 2018-09-04 2020-08-25 杭州休伦科技有限公司 燃料电池内阻的调整方法及系统
CN110212221A (zh) * 2019-05-16 2019-09-06 苏州市华昌能源科技有限公司 燃料电池、其湿度控制方法
CN110212221B (zh) * 2019-05-16 2020-06-05 苏州市华昌能源科技有限公司 燃料电池、其湿度控制方法
CN114237311A (zh) * 2021-12-17 2022-03-25 北京伟瑞迪科技有限公司 一种控制泵气体流速的方法、装置、设备及存储介质
CN114237311B (zh) * 2021-12-17 2023-11-21 北京伟瑞迪科技有限公司 一种控制泵气体流速的方法、装置、设备及存储介质
CN114824385A (zh) * 2022-04-19 2022-07-29 佛山仙湖实验室 燃料电池供氢系统及控制方法
CN114824385B (zh) * 2022-04-19 2023-10-20 佛山仙湖实验室 燃料电池供氢系统及控制方法

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