CN105275856A - 控制用于燃料电池车辆的鼓风机的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法和系统。该方法包括确定鼓风机的运行量以确保在当前运行条件下的足够的空气流量，以及利用鼓风机的运行量获得关于空气通道的堵塞的信息或关于背压的信息。另外，基于当前状态是空气通道堵塞状态还是背压增大状态，改变鼓风机的最大运行范围。

Description

控制用于燃料电池车辆的鼓风机的系统和方法

技术领域

本发明涉及控制用于燃料电池车辆的鼓风机的系统和方法，其可防止鼓风机的异常运行且根据外部空气条件保持足够的空气流量。

背景技术

燃料电池系统的燃料电池堆通过以空气形式供应的氧气与作为燃料供应的氢气的电化学反应产生电，从而所得的电可用作驱动车辆的能源。如在图1中说明的，燃料电池车辆包括燃料电池堆，其在燃料电池堆中产生电。燃料电池车辆还包括空气供给系统10、氢气供给系统20和冷却系统30，它们可用于满足可引起产生电的电化学反应的条件。

空气供给系统10包括加湿器12和鼓风机14，其中加湿器12配置成对空气加湿并将燃料和加湿空气供应到燃料电池堆S，鼓风机14配置成将含氧的空气供应到湿气。鼓风机14包括配置成除去存在于进入的空气(例如，吸入的空气)中的异物的过滤器16和配置成压缩空气的空气压缩机。氢气供给系统20包括氢气供应罐20、配置成调节氢气流量(下文中，称为氢气流量)的氢气供应阀24和配置成返回供应的氢气的一部分至燃料电池的氢气循环装置26。冷却系统30包括散热器34和恒温器(thermostat)36。散热器34包括配置成从冷却水中消除热量的散热器风扇32。恒温器36配置成调节冷却水的流量。

燃料电池车辆另外包括燃料电池负载装置40，其防止燃料电池过充。利用这种结构，由氢气供给系统20提供的氢气和由空气供给系统10提供的氧气在燃料电池堆S中发生电化学反应，产生电。该反应还产生了作为副产物的热和水。

在空气供给系统中，为了在任何运行条件下都保持足够量的空气，需要对鼓风机的运行进行精确控制。由于为了产生电而需要保持足够的空气流，所以鼓风机应在运行限制范围内运行以保护鼓风机的构件并且最小化鼓风机的运行噪音。

当使用常规鼓风机，且在难以保持足够的空气流量的条件下，鼓风机的运行量持续地增加以保持足够的空气流量时，如当车辆在大气压相当低的相当高海拔行驶时；或当空气通道被异物堵塞时，鼓风机可超负载。因此，对于鼓风机的控制，需要发展这样的技术，即通过有效地处理不利的行驶条件和系统故障可保持足够的空气流量，同时能够稳定运行鼓风机。

前述内容仅旨在帮助理解本发明的背景技术，且不旨在意指本发明在本领域技术人员已知的现有技术的范围之内。

发明内容

因此，本发明提供控制用于燃料电池车辆的鼓风机的系统和方法，以在任何不利的运行条件下，例如车辆在相当高海拔下行驶时，保持供应到燃料电池的空气的足够的流量，且通过解决系统故障，如空气通道的堵塞来改善鼓风机稳定的运行。

本发明的一方面提供控制燃料电池车辆中的鼓风机的方法，其可以包括如下步骤：确定所述鼓风机的运行量，以在当前运行条件下保持足够的空气流量；利用所确定的所述鼓风机的运行量，获得关于空气通道堵塞的信息或关于背压增大的信息；以及根据确定当前状态是空气通道堵塞状态还是背压增大状态，改变所述鼓风机的最大运行范围。

可以通过比较由空气流量估计器导出的空气流量的估计值与当前空气流量的测量值，并且确定所述估计值和所述测量值之间的差是否等于或大于第一参考值，获得所述关于空气通道堵塞的信息。空气流量估计器可以为空气流量图数据，所述空气流量图数据用于参考大气压和室温下的空气流量，计算针对所述鼓风机的当前运行量的空气流量。空气流量估计器可以被执行为：通过参考基于大气压和室温的空气流量图数据，校正当前空气压力和当前空气温度下的针对所述鼓风机的当前运行量的空气流量。

可以通过确定所述空气流量的估计值与所述空气流量的测量值之间的差等于或大于所述第一参考值的状态是否维持预定的异常运行确认时段，获得所述关于空气通道堵塞的信息。当当前状态被确定为基于所述估计值和所述测量值之间的差等于或大于所述第一参考值的事实的空气通道堵塞状态时，所述鼓风机的最大运行范围可以变为预定的安全旋转计数。

另外，当所述鼓风机的最大运行范围变为所述安全旋转计数时，可以输出用于警告驾驶者产生所述空气通道堵塞状态的警告信号。当所述空气流量的估计值和所述空气流量的测量值之间的差确定为等于或小于所述第一参考值时，可以确定所述空气流量的估计值和所述空气流量的测量值之间的差是否等于或小于第一安全标准值。还可以确定所述空气流量的估计值和所述空气流量的测量值之间的差等于或小于所述第一安全标准值的状态是否维持预定的安全确认时段，响应于确定所述状态维持预定的所述安全确认时段，将所述鼓风机的最大运行范围改变为初始条件下的运行范围。

可以通过确定所述鼓风机的运行量为初始条件下的最大运行范围、通过比较当前运行条件下的燃料电池堆的参考最大输出限制值与进入空气的当前实际空气流量下的最大输出限制值、以及通过确定所述参考最大输出限制值与所述当前空气流量下的最大输出限制值之间的差等于或大于第二参考值，获得所述关于背压增大状态的信息。

当当前状态被确定为基于所述参考最大输出限制值与所述当前空气流量下的最大输出限制值之间的差等于或大于所述第二参考值的事实的背压增大状态时，所述鼓风机的最大运行范围可以变为校正旋转计数。当所述参考最大输出限制值与所述当前实际空气流量下的最大输出限制值之间的差确定为等于或小于所述第二参考值时，可以确定所述差是否等于或小于第二安全标准值。

另外，可以确定所述参考最大输出限制值与所述当前实际空气流量下的最大输出限制值之间的差等于或小于所述第二安全标准值的状态是否维持正常运行确认时段或更长；以及当所述差维持正常运行确认时段或更长时，可以将所述鼓风机的最大运行范围改变为初始最大运行范围。

具有如上描述的结构的控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法，可通过检测空气流量应增大的条件，如在相当高的海拔下行驶，和通过根据检测到的条件增大鼓风机的最大运行量，保持足够的空气流量。另外，本发明的结构，可通过检测系统故障如空气通道的堵塞并且降低鼓风机的最大运行量以防止鼓风机的超负载，防止鼓风机的异常运行(例如，在故障(failure)下运行或引起故障)。换言之，通过即使在不利的行驶条件下也保持足够的空气流量、处理系统故障和防止鼓风机的超负载，能增强鼓风机的耐用性。

附图说明

当结合附图时，将从下列详细的描述中更清楚地理解本发明的上述内容和其他目标、特征以及其他优点，其中：

图1为示出根据现有技术的燃料电池系统的示例性图；

图2为示出根据本发明的示例性实施例确定鼓风机的运行量地方法的示例性图；

图3为示出根据本发明的示例性实施例控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法的示例性流程图；

图4为用于描述在发生系统故障(systemictroubles)的条件下根据本发明第一示例性实施例控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法的示例性图；

图5为示出根据本发明第一示例性实施例控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法的示例性流程图；

图6至图7为用于描述在不利的行驶条件下，根据本发明第二示例性实施例控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法的示例性图；以及

图8为示出根据本发明第二示例性实施例控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法的示例性流程图。

具体实施方式

应当理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他类似术语包括一般的机动车辆，诸如包括运动型多功能车(SUV)、公交车、卡车、各种商用车辆在内的载客车辆，包括多种艇和船在内的水运工具、航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，从石油以外的资源获得的燃料)。如本文所提及的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆。例如具有汽油动力和电动力两者的车辆。

尽管示例性实施方式描述为使用多个单元来执行上述示例性处理，然而应当理解的是，也可以由一个或多个单元来执行上述示例性处理。另外，应当理解的是，术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件设备。存储器被配置成存储上述模块，而处理器具体被配置成执行所述模块以完成一个或更多下面进一步说明的处理。

而且，本发明的控制逻辑可实施为含有通过处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的例子包括但不限于，ROM、RAM、光盘(CD)-ROMs、磁带、软盘、闪存盘、智能卡和光学数据存储器件。计算机可读记录介质还能够分布在连接到网络的计算机系统中，使得例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN：ControllerAreaNetwork)以分布形式存储并且执行计算机可读介质。

本文所使用的术语仅仅为了说明具体实施例的目的，而非意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”意在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指明。还将理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”意指存在所述特征、整体(整数)、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。

下文中，将参照附图描述本发明的示例性实施例。

在燃料电池系统中，如图2所示，当确定鼓风机的运行量时(例如，在什么水平运行鼓风机或者从鼓风机发出的空气的量)；所需空气流量计算单元100可配置成基于燃料电池的输出电流、驱动燃料电池车辆所需的电流、基于实际电流消耗的空气增压比(目标SR：targetsuperchargingratio)、堆电池的数量等，计算所需的空气流量；以及进入空气流量测量单元200配置成测量进入空气的空气流量，且比较测量的空气流量与所需空气流量(需求空气流量)。所需空气流量计算单元100和进入空气流量测量单元200可通过具有处理器和存储器的控制器执行。

此外，通过反馈PID增益控制(feedbackPIDGAINcontrol)300，基于测量的空气流量与所需空气流量之间的差，可确定鼓风机的转速。鼓风机转速的指令值可通过后处理400确定，其中后处理400考虑了运行限制范围、温度和紧急运行。

根据本发明，可保持合适的空气流量，且通过检测难以维持足够的空气流量的外部行驶条件，或检测归因于系统故障而增大的背压，可使鼓风机免于超负载(overload)。

因此，如图3所说明的，本发明的一个示例性实施例的控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法可包括如下步骤：确定满足在当前运行条件下空气量的需要的鼓风机的运行量(S100)；当鼓风机在所确定的鼓风机的运行量下运行时，通过获得关于空气通道堵塞的信息或关于背压增大的信息，确定空气通道堵塞状态或背压增大状态(S200)；以及将空气通道堵塞状态或背压增大状态考虑在内，根据检测出的状态改变最大运行范围(S300)。

具体地，在步骤S100中，可通过控制器确定在当前运行条件下可满足所需空气流量的鼓风机的运行量。可将由所需空气流量计算单元100计算的所需空气流量和由进入空气流量测量单元测量的测量空气流量相互比较，并且可确定鼓风机的运行量，以使实际空气流量(测量值)达到所需空气流量。换言之，当进入空气的测量空气流量大于所需空气流量时，鼓风机的运行量可降低。此外，当进入空气的测量空气流量小于所需空气流量时，鼓风机的运行量可增加，使得实际空气流量达到所需空气流量。

然而，当在鼓风机系统中空气通道被堵塞时，由于空气通道的堵塞，供应的空气量可能不足。因此，为了能够将足够量的空气供应到燃料电池堆，可增大鼓风机的运行量，其潜在地导致鼓风机的损坏或者叶轮从鼓风机分离，这将引起受伤风险的增大。当车辆在大气压相当低的相当高海拔行驶时，与在平地(例如相当平或平坦的表面)行驶相比，进入的空气量可能不足。

本发明可配置成确定是否发生空气通道堵塞状态或背压增大状态，并且根据当前运行条件改变最大运行范围，保持足够的空气流量。异常运行确定步骤S200可包括如下步骤：获得关于空气通道堵塞的信息或关于背压增大的消息；以及根据当前运行条件(如，空气通道堵塞状态或背压增大状态)改变最大运行范围。

根据第一示例性实施例，可通过比较从空气流量估计器导出的估计值与进入空气的当前实际空气流量的测量值，确定空气通道的堵塞。空气流量估计器可包括空气流量图(airflowratemap)的数据，其中进入空气(例如，吸入的空气)的空气流量是以在大气压和约室温下的鼓风机转速来绘制的。相对于在大气压和约室温下的鼓风机转速，可确定在当前空气压力和当前空气温度下的鼓风机转速。

具体地，空气流量估计器可配置成比较基于大气压和室温的空气流量图数据与当前空气压力和空气温度，以校正针对鼓风机的运行量的空气流量，从而更精确地确定系统的当前状态，即空气通道堵塞状态或背压增大状态是否发生。

在将基于空气流量估计器的图数据估计出的空气流量的估计值与实际空气流量的测量值进行比较之后，可基于以下的事实确定空气通道被堵塞，即估计值和测量值之间的差等于或大于第一参考值。参考值可为通过比较估计值与测量值的实验获得的值。参考值可根据车辆而变化。

另外，通过利用关于空气通道堵塞的信息，可确定估计值与测量值之间的差是否持续地等于或大于第一参考值预定的异常运行确认时段。换言之，通过设置异常运行确认时段，能够更精确地确定空气通道堵塞的发生。当空气流量的估计值与空气流量的测量值之间的差大于第一参考值时，可能无法立刻确定空气通道的堵塞，但当估计值与测量值之间的差大于第一参考值的状态维持异常运行确认时段时，可确定空气通道的堵塞。

如上描述，当估计值与测量值之间的差大于第一参考值并且可确定空气通道的堵塞时，鼓风机的最大运行范围可变为预定的安全旋转计数(saferotationcount)。换言之，当系统失灵(malfunction)，如空气通道堵塞发生时，通过将鼓风机的最大运行范围改变为预定的安全旋转计数，能够在由于错误如空气通道的堵塞而发生空气流量降低时，防止鼓风机过度工作，同时确保足够的空气流量。而且，即使在空气通道堵塞发生期间，也能够保持足够的空气流量。

安全旋转计数可设置为小于鼓风机的运行量，以在当前运行条件即，空气通道堵塞状态下，满足空气流量。然而，安全旋转计数可设置成确保一定程度(如，量)的空气流量同时使鼓风机的轻微的超负载。换言之，尽管鼓风机可设置成在安全的运行范围内运行，但安全旋转计数可设置为略微超过安全运行范围的值，以即使在由于空气通道的堵塞车辆压力增大的条件下也能确保一定程度的空气流量。

具体地，安全运行范围可指鼓风机的运行量在最大值的鼓风机的旋转速度的上限。当鼓风机的旋转速度增大至超过安全运行范围时，鼓风机可受损坏。因此，安全运行范围可为用于防止鼓风机在超临界旋转速度下运行的安全范围。另外，当鼓风机的最大运行范围变为安全旋转计数时，可产生用于警告驾驶者空气通道堵塞的警告信号。警告信号可为电子仪表(instrumentcluster)上光的闪烁，以使车辆驾驶者识别系统的失灵。

下文中，将参照图4更详细地描述空气通道堵塞状态。

在正常运行中，即，当鼓风机正常运行(如，不失灵地运行)和确保足够的空气流量时，鼓风机可在鼓风机的旋转计数设置为“a”区内的值的状态下运行。然而，当由于，例如，吸入空气通道的异物或控制空气供给系统打开的阀的失灵，鼓风机被堵塞时，车辆压力可增大。在这种情况下，鼓风机的旋转计数可增至“b”区内的值，以保持或确保足够的空气流量。换言之，鼓风机可超负载，引起对鼓风机的潜在损坏。

因此，即，需要通过比较从空气流量估计器导出的估计值与测量的空气流量来确定空气通道堵塞的风险，并且当空气通道确定被堵塞时，需要降低鼓风机的最大运行范围作为至“c”区内的值的预定的安全旋转计数。因此，能够防止鼓风机的超负载。当空气流量的估计值与测量值之间的差等于或小于第一参考值时，控制器可配置成确定空气流量的估计值与测量值之间的差等于或小于第一安全标准值。

第一安全标准值可为用于确定空气通道未被堵塞状态的值。第一安全标准值可基于在当前运行条件下满足的足够空气流量(例如，基于当前运行条件下确定为足够的空气流量)来设置。换言之，当空气流量的估计值与测量值之间的差等于或小于第一参考值时，可确定该差是否达到第一安全标准值。因此，能够更精确地确定是否解决了归因于空气通道堵塞的系统问题，从而能够更稳定的运行鼓风机。另外，可确定估计值与测量值之间的差等于或小于第一参考值的状态是否维持预定的安全确认时段或更长。当确定该状态维持了预定的安全确认时段时，鼓风机的最大运行范围可变为初始运行范围。

通过设置这种安全确认时段，能够更精确地确定空气通道是否成为未堵塞的以及空气是否以足够的空气流量被供应。换言之，当空气流量的估计值与测量值之间的差变得等于或小于第一安全标准值时，可能无法立刻确定空气通道变成未堵塞的判断，但当空气流量的估计值与测量值之间的差等于或小于第一安全标准值的状态维持安全确认时段时，可确定空气通道变成未堵塞的判断。

下文中，参照图5更详细地描述确定空气通道成为未堵塞的方法。首先，可设置鼓风机的旋转计数，然后鼓风机可以确定的旋转计数的速度运行(S102)。当鼓风机以旋转计数运行时，从空气流量估计值估计出的空气流量的估计值与进入空气的实际空气流量的测量值之间的差可与第一参考值相比较，以确定鼓风机的运行是否正常(如，是否发生失灵或错误)(S202)。

当空气流量的估计值与测量值之间的差大于第一参考值时并且当鼓风机被确定为在正常运行范围内运行时，可确定异常运行检测计数是否维持异常运行确认时段或更长。当异常运行检测计数未达到异常运行确认时段时，异常运行检测计数可逐渐地增大(S206)。当异常运行检测计数增大至达到异常运行确认时段时，控制器可配置成确定空气通道被堵塞，且然后可通过控制器将鼓风机的最大运行范围变为安全旋转计数(S302)。

而且，鼓风机的运行状态可改变为异常运行状态，且警告灯可配置成闪烁以警告驾驶者异常运行。然后，异常运行检测计数可被初始化以进一步确定管道是否堵塞。当空气流量的估计值与测量值之间的差等于或小于第一参考值时或当鼓风机的运行状态为异常运行状态时，可初始化异常运行检测计数，且控制器可配置成确定空气流量的估计值与测量值之间的差是否等于或小于第一安全标准值，以及鼓风机的运行状态是否为异常运行状态(S208)。

当空气流量的估计值与测量值之间的差等于或小于第一安全标准值且鼓风机的运行状态确定为异常运行状态时，控制器可配置成确定异常运行消除计数是否维持安全确认时段或更长(S210)。当异常运行消除计数未达到安全确认时段时，异常运行消除计数可逐渐地增大(S212)。当异常运行消除计数增大而达到安全确认时段时，控制器可配置成确定空气通道变成未堵塞的，从而鼓风机的最大运行范围改变为初始运行范围(S304)。

因此，鼓风机的运行状态可转换为正常运行状态且警告灯可关闭。然后，异常运行消除计数可被初始化以进一步确定管道是否堵塞。该操作可重复地监测系统的失灵(malfunction，故障)并运行鼓风机。参照图5，步骤S102后，各计数的初始化和增大、和管道堵塞状态的确定与消除可重复地进行，以持续地确定管道堵塞状态。

根据本发明的第二示例性实施例，可获得关于背压增大的信息。换言之，控制器可配置成确定鼓风机的运行量是否设置为在步骤S100初始条件下设置的最大运行范围。当鼓风机以最大运行范围内的运行量运行时，当前运行条件下的燃料电池堆的参考最大输出限制值与进入空气的当前实际空气流量下的最大输出限制值可做比较，以确定参考最大输出限制值与当前空气流量下的最大输出限制值之间的差是否等于或大于第二参考值。

当车辆在大气压相当低的相当高海拔下行驶时，与在平地(例如相当平或平坦表面)行驶相比，进入空气的量可能不足。具体地，鼓风机的转速可增大以保持预定的空气流量，增大鼓风机的运行量至最大运行范围。为了确定由于归因于在高海拔行驶的背压增大而难以保持预定的空气流量的状态，可将燃料电池堆的参考最大输出限制值与当前空气流量下的最大输出限制值进行比较。根据燃料电池堆的温度和电压，燃料电池堆的参考最大输出限制值可为燃料电池堆的最大电流限制值，而根据进入空气的空气流量，当前空气流量下的最大输出限制值可为燃料电池堆的最大电流限制值。

换言之，如图6中说明，当鼓风机正常运行时，在平地可保持足够的空气流量，以维持基于空气流量的最大输出限制值大于参考最大输出限制值的状态。然而，当车辆在相当低大气压的相当高的斜坡上行驶时，由于增大的背压难以保持足够的空气流量，所以可保持参考最大输出限制值，但进入空气的当前空气流量下的最大输出限制值可降低至低于参考最大输出限制值。

响应于确定参考最大输出限制值与在当前空气流量下的最大输出限制值之间的差等于或大于第二参考值，即，响应于确定背压增大，鼓风机的最大运行范围可改变为预定的经校正的旋转计数。换言之，当由于车辆在相当高的海拔行驶而背压增大时，通过增大鼓风机的最大运行范围至经校正的旋转计数，鼓风机的运行量可增大以防止空气量的不足。

然而，响应于确定当前状态为背压增大状态，通过不设置检测确认时段，根据驾驶者的意图，鼓风机可立即以校正的旋转计数运行。另外，响应于确定参考最大输出限制值与当前空气流量下的最大输出限制值之间的差等于或小于第二参考值，可确定该差是否等于或小于第二安全标准值。

而且，当参考最大输出限制值与当前空气流量下的最大输出限制值之间的差确定等于或小于第二参考值时，通过额外确定该差是否达到第二安全标准值，可更精确地确定背压增大状态是否消除。此外，可确定参考最大输出限制值与当前空气流量下的最大输出限制值之间的差等于或小于第二安全标准值的状态是否维持预定的正常运行确认时段或更长。响应于确定状态维持正常运行确认时段或更长时间，鼓风机的最大运行范围可改变为初始运行范围。

通过设置正常运行确认时段并确定参考最大输出限制值与当前空气流量下的最大输出限制值之间的差等于或小于第二安全标准值的状态是否维持正常运行确认时段，能够更精确地确定背压增大状态是否消除并确保供应足够量的空气。

下文中，参照图7将更详细地描述背压增大状态。当车辆在相当低高度的平地行驶时，鼓风机可以以“d”区内的旋转速度(如，转速)运行。然而，甚至当车辆在相当低大气压的相当高海拔(如，比平地更高的海拔)行驶时，如果鼓风机仍然以与平地上的旋转速度相同的旋转速度运行，那么，空气流量可降至“e”区内，防止提供足够量的空气。

具体地，当鼓风机以初始条件下设置的最大运行范围运行时，由控制器，通过比较参考最大输出限制值与在当前空气流量下的最大输出限制值，可确定车辆是否开始在高海拔行驶。通过这种控制，可确定背压增大状态，例如在高海拔行驶，且当背压增大状态发生时，鼓风机的最大运行范围可增大至校正的旋转计数，以增加供应的空气的量。换言之，如图8中说明的，可通过增大鼓风机的最大运行范围至“f”区内的校正的旋转计数，补充不足的空气量。由于鼓风机可在最大运行范围运行，所以校正的旋转计数可增加至不超过安全运行范围的范围。

参照图8更详细地描述背压增大状态。当确定了鼓风机的旋转计数(S102a)时，可确定所确定的鼓风机的旋转计数是否为在初始条件下设置的最大运行范围(S202a)。具体地，当确定鼓风机的旋转计数时，可确定所确定的鼓风机旋转计数是否为在初始条件下设置的最大运行范围。换言之，可确定鼓风机的当前实际旋转计数是否为在初始条件下设置的最大运行范围。

响应于确定鼓风机的运行量为在初始条件下设置的最大运行范围，可确定参考最大输出限制值与当前空气流量下的最大输出限制值之间的差是否等于或大于第二参考值(S204a)。另外，响应于确定上述差等于或大于第二参考值，当前状态可确定为背压增大状态，以将鼓风机的最大运行范围改变为校正的旋转计数(S302a)。因此，鼓风机的运行状态可被设置为异常状态且可初始化运行计数。

而且，当参考最大输出限制值与当前空气流量下的最大输出限制值之间的差等于或小于第二参考值时，可确定参考最大输出限制值与当前空气流量下的最大输出限制值之间的差是否等于或小于第二安全标准值，且可确定运行状态是否为异常状态(S206a)。当做出肯定的确定时，还可确定运行计数是否达到预定的正常运行确认时段或更长时间(S208a)。当运行计数未达到正常运行确认时段，运行计数可增大(S210a)。当运行计数增大并达到正常运行确认时段或更长时间，控制器可配置成确定管道未堵塞，然后鼓风机的最大运行范围可改变为在初始条件下的值，且最终可初始化运行计数(S304a)。

根据图8的流程图，在鼓风机旋转计数确定步骤(S102)之后，各计数的初始化和增加可重复地进行，且背压增大状态的确认和消除可重复地进行，以连续地检测背压增大状态。换言之，上述描述的控制可重复地进行以检测背压增大状态，从而适当地控制鼓风机。

如上描述，本发明的控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法可包括如下步骤：通过控制器，确定空气通道是否堵塞(称为“空气通道堵塞状态”)，来确定在当前行驶条件下鼓风机所需的运行量；当鼓风机以鼓风机的运行量运行时，通过控制器比较空气流量的估计值与当前实际空气流量的测量值，确定当前状态是否为空气通道堵塞状态；以及，当空气通道确定为当前堵塞时，通过控制器降低鼓风机的最大运行范围至安全旋转计数。具体地，上述方法包括如下步骤：通过控制器比较由空气流量估计器导出的空气流量的估计值与当前空气流量的测量值；以及当估计值与测量值之间的差等于或大于第一参考值时，确定空气通道被堵塞。

响应于确定背压增大，可进行下列的控制。即，该控制可包括如下步骤：确定可满足在当前运行条件下所需的空气流量的鼓风机的运行量；当鼓风机的运行量确定为在初始条件下设置的最大运行范围时，比较当前运行条件下的燃料电池堆的参考最大输出限制值与当前空气流量下的最大输出限制值；以及，响应于确定当前状态为背压增大状态，增大鼓风机的最大运行范围至所存储的经校正的旋转计数。背压增大状态的确定可包括如下步骤：当参考最大输出限制值与当前空气流量下的最大输出限制值之间的差等于或大于第二参考值时，确定当前状态为背压增大状态。

具有上述描述的结构的控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法，通过检测空气流量应增大的条件例如在相当高海拔行驶，并且根据检测的条件增大鼓风机的最大运行量，可保持足够的空气流量。另外，通过检测系统问题，例如空气通道的堵塞，并通过降低鼓风机的最大运行量，可防止鼓风机的异常运行，以防止鼓风机的过度负载。换言之，即使在不利的条件下也通过正确地解决系统故障来确保合适的空气流量，并通过防止鼓风机的超负载，能够提高鼓风机的耐用性。

尽管已为了说明性的目的描述了本发明的示例性实施例，但本领域技术人员将理解，在不偏离随附权利要求公开的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替代。

Claims (19)

1.一种控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法，其包括如下步骤：

通过控制器，确定所述鼓风机的运行量，以在当前运行条件下保持足够的空气流量；

通过所述控制器，利用所确定的所述鼓风机的运行量，获得关于空气通道堵塞的信息或关于背压增大的信息；以及

通过所述控制器，根据确定当前状态是空气通道堵塞状态还是背压增大状态，改变所述鼓风机的最大运行范围。

2.根据权利要求1所述的控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法，其中通过比较进入空气的空气流量的估计值与实际空气流量的测量值，并且通过确定所述估计值和所述测量值之间的差是否等于或大于第一参考值，获得所述关于空气通道堵塞的信息。

3.根据权利要求2所述的控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法，其中空气流量估计器为空气流量图数据，在所述空气流量图数据中，针对所述鼓风机的当前运行量的空气流量以大气压和室温下的空气流量来绘制。

4.根据权利要求3所述的控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法，其中通过比较基于大气压和室温的空气流量图数据与在当前空气压力和当前空气温度下的空气流量，将所述空气流量的估计值用于校正针对所述鼓风机的当前运行量的空气流量。

5.根据权利要求2所述的控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法，其中通过确定所述空气流量的估计值与所述空气流量的测量值之间的差等于或大于所述第一参考值的状态是否维持了预定的异常运行确认时段，获得所述关于空气通道堵塞的信息。

6.根据权利要求2所述的控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法，其中当当前状态被确定为基于所述估计值与所述测量值之间的差等于或大于所述第一参考值的事实的空气通道堵塞状态时，将所述鼓风机的最大运行范围改变为预定的安全旋转计数。

7.根据权利要求6所述的控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法，其还包括如下步骤：

当所述鼓风机的最大运行范围改变为所述安全旋转计数时，通过所述控制器，输出用于警告驾驶者产生所述空气通道堵塞状态的警告信号。

8.根据权利要求2所述的控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法，其还包括如下步骤：

当所述空气流量的估计值与所述空气流量的测量值之间的差确定为等于或小于所述第一参考值时，通过所述控制器，确定所述空气流量的估计值与所述空气流量的测量值之间的差是否等于或小于第一安全标准值。

9.根据权利要求8所述的控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法，其还包括如下步骤：

通过所述控制器，确定所述空气流量的估计值与所述空气流量的测量值之间的差等于或小于所述第一安全标准值的状态是否维持了安全确认时段；以及响应于确定所述空气流量的估计值与所述空气流量的测量值之间的差等于或小于所述第一安全标准值的状态维持了所述安全确认时段，通过所述控制器，将所述鼓风机的最大运行范围改变为初始条件下的运行范围。

10.根据权利要求1所述的控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法，其中通过确定所述鼓风机的运行量为初始条件下的最大运行范围、通过比较当前运行条件下的燃料电池堆的参考最大输出限制值与进入空气的当前实际空气流量下的最大输出限制值、以及通过确定所述参考最大输出限制值与所述当前实际空气流量下的最大输出限制值之间的差等于或大于第二参考值，获得所述关于背压增大状态的信息。

11.根据权利要求10所述的控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法，其中当当前状态被确定为基于所述参考最大输出限制值与所述当前实际空气流量下的最大输出限制值之间的差等于或大于所述第二参考值的事实的背压增大状态时，将所述鼓风机的最大运行范围改变为校正旋转计数。

12.根据权利要求10所述的控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法，其还包括如下步骤：

当所述参考最大输出限制值与所述当前实际空气流量下的最大输出限制值之间的差确定为等于或小于所述第二参考值时，通过所述控制器，确定所述参考最大输出限制值与所述当前实际空气流量下的最大输出限制值之间的差是否等于或小于第二安全标准值。

13.根据权利要求12所述的控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法，其还包括如下步骤：

通过所述控制器，确定所述参考最大输出限制值与所述当前实际空气流量下的最大输出限制值之间的差等于或小于所述第二安全标准值的状态是否维持了正常运行确认时段或更长；以及将所述鼓风机的最大运行范围改变为初始条件下的运行范围。

14.一种控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法，其包括如下步骤：

通过控制器，确定所需的鼓风机的运行量，以满足在当前运行条件下所需的足够的空气流量；

当所述鼓风机以所确定的当前运行量运行时，由所述控制器，通过比较当前空气流量的测量值与针对所述鼓风机的当前运行量的空气流量的估计值，确定空气通道被堵塞的空气通道堵塞状态；以及

当当前状态被确定为所述空气通道堵塞状态时，通过所述控制器，将所存储的所述鼓风机的最大运行范围降低至安全旋转计数。

15.根据权利要求14所述的控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法，其中通过比较由空气流量估计器导出的所述估计值和所述空气流量的测量值，当由所述空气流量估计器导出的所述估计值与当前实际空气流量的测量值之间的差等于或大于第一参考值时，所述当前状态被确定为所述空气通道堵塞状态。

16.一种控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法，其包括如下步骤：

通过控制器，确定鼓风机的运行量以满足在当前运行条件下所需的足够的空气流量；

当所述鼓风机的运行量为初始条件下的最大运行范围时，通过所述控制器，比较燃料电池堆的参考最大输出限制值与在所述当前运行条件下在当前空气流量下的所述燃料电池堆的最大输出限制值；以及

通过所述控制器，将所述鼓风机的最大运行范围增加至所存储的校正旋转计数。

17.根据权利要求16所述的控制用于燃料电池车辆的鼓风机的方法，其还包括如下步骤：

当所述参考最大输出限制值与所述当前空气流量下的最大输出限制值之间的差等于或大于第二参考值时，通过所述控制器，确定发生背压增大状态。

18.一种控制用于燃料电池车辆的鼓风机的系统，其包括：

配置成存储程序指令的存储器；以及

配置成执行所述程序指令的处理器，所述程序指令在被执行时配置成：

确定所需的鼓风机的运行量，以满足在当前运行条件下所需的足够的空气流量；

当所述鼓风机以所确定的当前运行量运行时，通过比较当前空气流量的测量值与针对所述鼓风机的当前运行量的空气流量的估计值，确定空气通道被堵塞的空气通道堵塞状态；以及

当当前状态被确定为所述空气通道堵塞状态时，将所存储的所述鼓风机的最大运行范围降低至安全旋转计数。

19.根据权利要求18所述的控制用于燃料电池车辆的鼓风机的系统，其中通过比较由空气流量估计器导出的所述估计值和所述空气流量的测量值，当由所述空气流量估计器导出的所述估计值与当前实际空气流量的测量值之间的差等于或大于第一参考值时，所述当前状态被确定为所述空气通道堵塞状态。