CN107640032B - 用于燃料电池车辆的再起动系统、控制器和再起动方法 - Google Patents

用于燃料电池车辆的再起动系统、控制器和再起动方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107640032B
CN107640032B CN201610999000.6A CN201610999000A CN107640032B CN 107640032 B CN107640032 B CN 107640032B CN 201610999000 A CN201610999000 A CN 201610999000A CN 107640032 B CN107640032 B CN 107640032B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
controller
vehicle
voltage
relay
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610999000.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107640032A (zh
Inventor
李圭一
朴建炯
尹圣坤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hyundai Motor Co
Kia Corp
Original Assignee
Hyundai Motor Co
Kia Motors Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hyundai Motor Co, Kia Motors Corp filed Critical Hyundai Motor Co
Publication of CN107640032A publication Critical patent/CN107640032A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107640032B publication Critical patent/CN107640032B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04544—Voltage
    • H01M8/04552—Voltage of the individual fuel cell
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0053—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M16/00—Structural combinations of different types of electrochemical generators
    • H01M16/003—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers
    • H01M16/006—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers of fuel cells with rechargeable batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04225—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during start-up
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • H01M8/04303—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during shut-down
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04865—Voltage
    • H01M8/04873—Voltage of the individual fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04955—Shut-off or shut-down of fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04992—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the implementation of mathematical or computational algorithms, e.g. feedback control loops, fuzzy logic, neural networks or artificial intelligence
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B60L2210/12—Buck converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/54—Fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明提供了一种用于燃料电池车辆的再起动系统、控制器和再起动方法。再起动系统包括：消耗电阻器，其并联地连接至高压线路，所述高压线路连接在燃料电池和高压电池之间；以及继电器，其调节在消耗电阻器和高压线路之间的连接。控制器操作继电器，而当车辆的关闭请求信号输入时，利用燃料电池剩余的产生电力对高压电池充电，或者将继电器连接至消耗电阻器，以通过消耗电阻来消耗剩余的产生电力。在车辆的起动请求信号输入的情况下，当燃料电池的输出电压降低至等于或小于所要求的电压时，控制器复位，并随后输出车辆的起动允许信号。

Description

用于燃料电池车辆的再起动系统、控制器和再起动方法
技术领域
本发明涉及用于燃料电池车辆的再起动系统、控制器和再起动方法，其通过对堆叠的主继电器和变流器进行电压调节以及燃料电池控制器的复位程序进行整体控制来提升继电器的寿命并防止在再起动时发生故障，从而提升消耗电阻器的继电器的寿命而不会延迟再起动时间，并且防止故障发生。
背景技术
如本领域所已知的，应当在车辆的起动完成时从燃料电池车辆中将留存在燃料电池堆中的空气去除，以防止燃料电池的劣化。为此目的，一种当前应用于燃料电池车辆的技术使用这样的方法：当起动完成时将燃料电池连接至消耗电阻器，以消耗在燃料电池堆中留存的能量，并由此去除留存在燃料电池堆中的空气。
当燃料电池车辆的起动完成时，用于关闭程序所需的时间很长，并且因此在驾驶员执行熄火操作之后尝试迅速地起动车辆的再起动将消耗电阻器连接至燃料电池，以在燃料电池消耗电压的同时复位燃料电池控制器，从而尝试再次起动。在再起动中，消耗电阻器的继电器附接在燃料电池电压(例如，约300V或更大)中，并随后不附接燃料电池电压。当消耗电阻器的继电器暴露在高电压状态中时，消耗电阻器的继电器的寿命很短，并且继电器可能会发生故障或失灵。
提供作为相关技术而描述在此的内容仅用于帮助理解本发明的背景，并且不应该被认为对应于本领域的技术人员的公知技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于燃料电池车辆的再起动系统、控制器和再起动方法，其通过对堆叠的主继电器和变流器进行电压控制以及对燃料电池控制器的复位程序进行整体控制，来提升继电器的寿命并防止在再起动时发生故障，从而能够提升消耗电阻器的继电器的寿命，而不会延迟再起动时间，并且防止故障发生。
根据本发明的示例性实施方案，用于燃料电池车辆的再起动系统可以包括：消耗电阻器，其并联地连接至高压线路，所述高压线路连接在燃料电池与高压电池之间；继电器，其配置为调节消耗电阻器与高压线路之间的连接；以及控制器，其配置为操作继电器，当车辆的关闭请求信号输入时，利用燃料电池剩余的产生电力来对高压电池充电，或者将继电器连接至消耗电阻器以通过消耗电阻来消耗剩余的产生电力，而在车辆的起动请求信号输入的情况下，当燃料电池的输出电压降低至等于或小于所要求的电压时，控制器可以复位，并且随后输出车辆的起动允许信号。
消耗电阻器可以并联地连接在燃料电池与高压电池之间。继电器可以由大容量开关和小容量开关配置。大容量开关可以是常开开关，而小容量开关可以是常闭开关。控制器可以配置为在车辆的起动状态下，将大容量开关和小容量开关都维持在断开状态，而当终止信号输入时，将大容量开关操作为处于闭合状态，将小容量开关操作为处于打开状态。在断开状态的小容量开关在控制器的复位期间可以闭合，并随后再次断开。
当在车辆的起动请求信号输入的情况下，燃料电池中的空气量降低至等于或小于所要求的空气量时，控制器可以复位，并随后可以配置为输出车辆的起动允许信号。当在车辆的起动请求信号输入的情况下，燃料电池中的能量的量降低至等于或小于所要求的能量的量时，控制器可以复位，并随后可以配置为输出车辆的起动允许信号。高压电池可以经由变流器而连接至高压线路，控制器可以配置为当车辆的关闭请求信号输入时，按照降压模式操作变流器，以利用燃料电池剩余的产生电力来对高压电池充电，从而执行燃料电池的输出电压的减小控制。
根据本发明的另一示例性实施方案，通过如上所述的用于燃料电池车辆的再起动系统的控制器所执行的再起动方法可以包括：当车辆的关闭请求信号输入时，通过控制器利用燃料电池剩余的产生电力来对高压电池充电，或者将继电器连接至消耗电阻器以通过消耗电阻器来消耗剩余的产生电力；通过控制器来识别燃料电池车辆的起动请求信号；并且当燃料电池的输出电压降低至等于或小于所要求的电压时，复位控制器，并且通过控制器来输出燃料电池车辆的起动允许信号。
根据本发明的另一示例性实施方案，通过如上所述的用于燃料电池车辆的再起动系统的控制器所执行的再起动方法可以包括：当燃料电池车辆的关闭请求信号输入时，通过经由控制器按照降压模式操作变流器以利用燃料电池剩余的产生电力对高压电池充电，从而执行对燃料电池的输出电压的减小控制；通过控制器来识别燃料电池车辆的起动请求信号；当燃料电池车辆的输出电压大于所要求的电压或关闭请求信号输入并且随后在预定时间内起动请求信号输入时，通过控制器将继电器连接至消耗电阻器，以通过消耗电阻来消耗燃料电池剩余的产生电力；而当燃料电池的输出电压降低至等于或小于所要求的电压时，复位控制器并且通过控制器来输出燃料电池车辆的起动允许信号。
根据本发明的另一示例性实施方案，提供了一种用于燃料电池车辆的再起动系统的控制器，在所述再起动系统中，继电器和消耗电阻器并联连接至高压线路，所述高压线路连接在燃料电池和高压电池之间，其中，控制器可以控制继电器的操作，当车辆的关闭请求信号输入时，利用燃料电池剩余的产生电力对高压电池充电，或者将继电器连接至消耗电阻器以通过消耗电阻来消耗剩余的产生电力，而当车辆的起动请求信号输入时，如果燃料电池的输出电压间隙降低至等于或小于所要求的电压，则控制器复位，并随后输出车辆的起动允许信号。
附图说明
通过下述结合附图所呈现的具体实施方式，本申请的以上和其它目的、特征以及优点将会更加明显。
图1为图示了根据本发明的示例性实施方案的用于燃料电池车辆的再起动系统的图。
图2是根据本发明的示例性实施方案的用于燃料电池车辆的再起动方法的流程图；以及
图3为图示了根据本发明的示例性实施方案的用于燃料电池车辆的再起动方法的过程的图。
具体实施方式
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括一般机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、大货车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
尽管示例性实施方案描述为使用多个单元以执行示例性过程，但是应当理解，该示例性过程也可以通过一个或多个模块来执行。此外，应当理解的是，术语控制器/控制单元指示包括存储器和处理器的硬件设备。存储器配置为存储模块，而处理器具体地配置为执行所述模块，以进行在下文进一步描述的一个或多个过程。
此外，本发明的控制逻辑可以实现为下述形式：在包含通过处理器、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易失性计算机可读介质。计算机可读介质包括但不限于：ROM、 RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质还可以分布在网络联接的计算机系统中，使得计算机可读介质以分布式方式存储和执行，例如，通过远程信息处理服务器或控制器局域网络(CAN)。
本文所使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，并非旨在限制本发明。正如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清楚地说明。将进一步理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，指明所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除存在或加入一个或多个其他的特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其集合。如在本文所使用的，术语“和/或”包括相关的列出项的一个或多个的任意和全部组合。
除非特别声明或者从上下文显而易见的，如本文所使用的，术语“大约”应理解为在本领域的正常容许的范围内，例如在平均值的2 个标准差之内。“大约”可被理解为在指定值的10％、9％、8％、7％、 6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％之内。除非另外在上下文中有明确的说明，本文提供的所有数值均受到术语“大约”修饰。
图1为图示了根据本发明的示例性实施方案的用于燃料电池车辆的再起动系统的图，图2为根据本发明的示例性实施方案的用于燃料电池车辆的再起动方法的流程图，而图3为图示了根据本发明的示例性实施方案的用于燃料电池车辆的再起动方法的过程的图。
根据本发明的示例性实施方案的用于燃料电池车辆的再起动系统可以包括：消耗电阻器200，其并联地连接至在燃料电池100和高压电池300之间连接的高压线路；继电器220，其配置为调节在消耗电阻器 200和高压线路之间的连接；以及控制器600，其配置为操作继电器 220，当车辆的关闭请求信号输入时，利用燃料电池100的剩余的产生电力来对高压电池300充电，或者将继电器220连接至消耗电阻器200 以通过消耗电阻来消耗剩余的产生电力，而当车辆的起动请求信号输入时，在燃料电池100的输出电压降低至等于或小于所要求的电压时，控制器可以复位，并且随后控制器可以配置为输出车辆的起动允许信号。
如图1所示，在燃料电池车辆中，空气或氧气和氢气被供应至燃料电池100，并且产生水和电流。空气管路的入口和出口可以各自包括阀140和阀160。此外，空气管路可以包括鼓风机120，所述鼓风机120 配置为将空气循环进入燃料电池中，以基于供应的空气的量来调节燃料电池的输出。从燃料电池100产生的电力可以通过高压线路充入高压电池中，或者可以供应至驱动电机500以驱动车辆。高压线路可以包括变流器400，所述变流器(converter)400配置为基于增压(例如，增压模式)来驱动驱动电机500，或者基于降压(buck)(降压模式) 来对高压电池300充电。此外，变流器400可以有独立的燃料电池控制器600来操作，所述燃料电池控制器600可以集成嵌入变流器400 中。
在燃料电池100中，为了防止在车辆起动完成时燃料电池100的劣化，需要去除留存在燃料电池堆中的空气。应用至当前的燃料电池车辆的技术使用这样的方法：当起动完成时，将燃料电池100连接至消耗电阻器200以消耗留存在燃料电池堆中的能量，由此去除留存在燃料电池堆中的空气，所述消耗电阻器200并联地连接至高压线路。由此，当燃料电池车辆的起动完成时，用于关闭程序所需的时间较长，并且因此，在驾驶员执行切断操作之后尝试经过1至2秒即起动的再起动将消耗电阻器200连接至燃料电池，以在燃料电池消耗电压的同时将燃料电池控制器600复位，从而尝试再次起动。然而，在再起动中，当燃料电池100的电压是高电压(例如，约300V或更大)时，消耗电阻器200的继电器220接合并随后脱离。相应地，当在高压状态下重复地执行继电器的接通/关断时，消耗电阻器200的继电器220的寿命减小，并且继电器220可能会发生故障或失灵。
提供本发明是为了通过对堆叠的主继电器620和变流器400进行电压控制以及对燃料电池控制器600的复位程序进行整体控制来提升消耗电阻的继电器220的寿命并且防止在再起动时发生故障，从而提升消耗电阻器的继电器220的寿命而不会延迟再起动时间，并且防止故障发生。首先，可以将消耗电阻器200并联地连接在燃料电池100 与高压电池300之间。消耗电阻器200也可以是纯电阻的形式，并且可以包括消耗各种类型的电力的配件。此外，连接在消耗电阻器200 与高压线路之间的继电器220可以由大容量开关(large-capacity switch) 222和小容量开关(low-capacity switch)224配置。
与此同时，大容量开关222可以是常开开关，并且可以通常维持在断开状态，特别地，当由控制器600来操作时，大容量开关222可以是闭合的类型，而小容量开关224可以是常闭开关，并且可以通常维持在闭合状态，特别地，当由控制器600来操作时，小容量开关可以是常开类型。因此，当控制器600复位时，被操作为断开的小容量开关224可以迅速地转换为闭合状态。当控制器600的复位完成时，小容量开关224可以再次被操作为断开，但是不能避免在复位时的瞬时断开/闭合操作。
控制器600可以配置为在车辆的起动状态下，将大容量开关222 和小容量开关224都维持为断开状态，从而防止通过消耗电阻器200 的不必要的电力的浪费。当关闭请求信号输入时，控制器可以配置为将大容量开关222操作为闭合状态，以允许消耗电阻消耗在起动完成之后留存的燃料电池100的剩余电力，从而防止燃料电池100的劣化并确保燃料电池100的耐久性。此外，小容量开关224可以先被操作为断开状态。在所有的电力消耗终止并且控制器可以被关闭之后，小容量开关224通常可以是闭合的，且因此可以在车辆停车时连接，从而有助于在很长一段时间内完全去除燃料电池的剩余电力。
另外，控制器600可以配置为操作继电器220，并在车辆的关闭请求信号输入时利用燃料电池100剩余的产生的电力来对高压电池300 充电，或者将继电器220连接至燃料电池100以通过消耗电阻200将剩余的产生电力消耗。在控制器600执行起动终止程序的情况下，车辆的起动请求信号输入，当燃料电池100的输出电压降低至等于或小于所要求的电压时，控制器600可以复位，并且随后可以配置为输出车辆的起动允许信号并正常地再起动车辆。
考虑到继电器220的小容量开关224的类型的特性，在小容量开关224处于断开状态的情况下，当控制器600复位时，可能不会执行控制，并且因此，在小容量开关224闭合并且在复位终止之后，当控制器再起动时，小容量开关224会再次断开。换句话说，在控制器600 复位时，闭合/断开会重复发生。此外，当在高电压状态下重复这种状态时，开关可能会迅速地遭到损坏。因此，即便需要再起动，也会在燃料电池100的输出电压较低时进行控制器600的复位，从而确保了开关的耐久性。
换句话说，根据本发明，为了在起动完成时迅速地去除燃料电池 100的电压，可以通过高压电池300来执行充电，当在过程中请求再起动时，可以通过连接至大容量开关222而消耗电力，当电压降低至等于或小于预定电平时，控制器600可以复位，并且可以执行再起动，从而即使在小容量开关224闭合/断开时也防止开关遭到损坏。
与此同时，当内部空气量降低至等于或小于所要求的空气量时，控制器600可以复位，并且随后可以输出车辆的起动允许信号。本来，电压应当降低以保护开关，然而，燃料电池的输出电压和燃料电池中的空气量彼此具有接近比例的关系，并且因此能够基于燃料电池中的空气量来检测从燃料电池输出的电压的电平。如图1所示，燃料电池 100的空气管路的入口和出口可以各自包括阀140和阀160。因此，当在起动完成时输入阀140和输出阀160都关闭时，可以检测燃料电池中的空气量，其可以通过空气传感器180来测量。因此，当通过空气传感器180来测量空气的留存量时，从燃料电池100输出的电压的大小可以得到近似的检测，并且因此可以基于检测到的电压的大小来确定复位时间。
类似地，参照整个燃料电池堆的电压，燃料电池100的输出电压可以设定为约260V，但是复位时间可以参照约0.6V(其是单元电池的输出电压)来确定，燃料电池中的能量可以基于燃料电池中的空气量来推算，并且复位时间可以基于推算的能量来确定。换句话说，基于燃料电池100的输出电压，控制器可以在燃料电池100的输出电压降低至约260V时进行复位，基于单元电池的输出电压，控制器可以在约平均0.6V处进行复位，而基于空气量或整体能量，控制器可以在输出电压降低至小于约5％时的复位时间时被操作。
与此同时，高压电池300可以经由变流器400而连接至高压线路，控制器600可以首先配置为当车辆的关闭请求信号输入时，以降压模式操作变流器400，从而利用燃料电池100剩余的产生电力来对高压电池300充电，以执行燃料电池100的输出电压的减小控制。具体而言，降压模式下的变流器100的电流限制值可以调整为高压电池的充电电力的值，但是在降压模式下的电流最大值可以被限制为约150A，而电流最小值可以限制为约20A。此外，当燃料电池100的电压足够低，并且因此控制器600可以复位时，则首先，当主继电器620关断时控制器可以复位，以保护系统。特别地，可以基于电池电压、空气量或能量等而执行的复位控制已在上文进行描述。
图2是根据本发明的示例性实施方案的用于燃料电池车辆的再起动方法的流程图。用于燃料电池车辆的由再起动系统的控制器执行的再起动方法可以包括：当燃料电池车辆的关闭请求信号输入时(步骤 S100)，通过控制器利用燃料电池剩余的产生电力来对高压电池充电，或者将继电器连接至消耗电阻器以通过消耗电阻来消耗剩余的产生电力(步骤S200)，通过控制器来识别燃料电池车辆的起动请求信号(步骤S400)，并且当燃料电池的输出电压降低至等于或小于所要求的电压时，复位控制器(步骤S700)，并且通过控制器输出燃料电池车辆的起动允许信号(步骤S800)。
根据本发明的另一示例性实施方案的用于燃料电池车辆的由再起动系统的控制器执行的再起动方法可以包括：当燃料电池车辆的关闭请求信号输入时(步骤S100)，通过经由控制器以降压模式操作变流器，以利用燃料电池剩余的产生电力对高压电池充电，从而执行燃料电池的输出电压的减小调节(步骤S200和步骤S300)；通过控制器来识别燃料电池车辆的起动请求信号(步骤S400)；当燃料电池的输出电压大于所要求的电压或关闭请求信号输入并且随后在预定时间内起动请求信号输入时(步骤S400)，通过控制器将继电器连接至消耗电阻器，以通过消耗电阻来消耗燃料电池剩余的产生电力(步骤S500)；并且当燃料电池的输出电压降低至等于或小于所要求的电压时，复位控制器(步骤S700)并且通过控制器输出燃料电池车辆的起动允许信号(步骤S800)。
换句话说，当控制器接收关闭请求信号时，控制器可以配置为对高压电池充电以消耗燃料电池剩余的产生电力，并且减小输出电压。当在起动终止未完成的情况下输入起动请求信号时，可以利用嵌入在变流器中的电压传感器来检测燃料电池的输出电压。当燃料电池的输出电压降低至例如约260V时，控制器可以复位，并且可以迅速地执行再起动，而即使执行再起动也不会损坏继电器。然而，当燃料电池的输出电压超过约260V时，常开型大容量开关可以额外地闭合，以额外地将燃料电池的电压降低至消耗电力，从而迅速地减小燃料电池的电压，并将控制器的复位时间和再起动时间提前。通过该过程，能够防止燃料电池的劣化，能够最大化地提前再起动时间，特别地，能够防止继电器的损坏，并且能够保护继电器。
图3是图示了根据本发明的示例性实施方案的用于燃料电池车辆的再起动方法的过程的图，其中A表示关闭请求信号，B表示高压电池充电开始，C表示起动请求信号，D表示大容量开关闭合，E表示控制器复位允许，F表示控制器复位状态，而G表示起动允许信号的各自的时间。
如图3所示，当车辆的起动完成时，燃料电池的输出电压通过高压电池而降低。此外，当输入起动请求时，当燃料电池的电压未充分地降低时，大容量开关(N/O SW)可以闭合，以额外地减小电压。特别地，小容量开关(N/C SW)可以维持在断开状态。当燃料电池的输出电压充分地降低时，可以输出复位允许信号，并且控制器可以配置为执行复位。特别地，小容量开关可以配置为通过控制器的复位而执行闭合/断开。燃料电池的输出电压可以降低，从而防止发生任何耐久性的问题。此外，在误差内复位之后，在控制器可以配置为执行燃料电池的再起动。
根据本发明的示例性实施方案的用于燃料电池车辆的再起动系统、控制器和再起动方法，通过对堆叠的主继电器和变流器进行电压控制以及对燃料电池控制器的复位程序进行整体控制以提升继电器的寿命并且防止在再起动时发生故障，能够提升消耗电阻器的继电器的寿命而无需延迟再起动时间，并且防止发生故障。由此，当燃料电池控制器复位时，燃料电池电压维持低电压，并且因此消耗电阻器的继电器的耐久性寿命能够增大超过10倍。
尽管本发明已经参考具体实施方案显示并描述，本领域技术人显然理解的是，在不脱离由所附权利要求书所限定的本发明的精神范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和改变。

Claims (12)

1.一种用于燃料电池车辆的再起动系统，其包括：
消耗电阻器，其并联地连接至高压线路，所述高压线路连接在燃料电池与高压电池之间；
继电器，其配置为调节消耗电阻器与高压线路之间的连接；
控制器，其配置为操作继电器，当车辆的关闭请求信号输入时，利用燃料电池剩余的产生电力来对高压电池充电，或者将继电器连接至消耗电阻器以通过消耗电阻来消耗剩余的产生电力，而当车辆的起动请求信号输入时，在燃料电池的输出电压降低至等于或小于所要求的电压的情况下执行复位，并且输出车辆的起动允许信号。
2.根据权利要求1所述的用于燃料电池车辆的再起动系统，其中，消耗电阻器并联地连接在燃料电池与高压电池之间。
3.根据权利要求1所述的用于燃料电池车辆的再起动系统，其中，继电器由大容量开关和小容量开关配置。
4.根据权利要求3所述的用于燃料电池车辆的再起动系统，其中，大容量开关是常开开关，而小容量开关是常闭开关。
5.根据权利要求4所述的用于燃料电池车辆的再起动系统，其中，控制器配置为在车辆的起动状态下，将大容量开关和小容量开关都维持在断开状态，并且当终止信号输入时，将大容量开关操作为处于闭合状态，而将小容量开关操作为处于断开状态。
6.根据权利要求5所述的用于燃料电池车辆的再起动系统，其中，在断开状态的小容量开关在控制器的复位期间闭合，并随后再次回到断开状态。
7.根据权利要求1所述的用于燃料电池车辆的再起动系统，其中，当在车辆的起动请求信号输入的情况下，燃料电池中的空气量降低至等于或小于所要求的空气量时，控制器复位，并随后配置为输出车辆的起动允许信号。
8.根据权利要求1所述的用于燃料电池车辆的再起动系统，其中，当在车辆的起动请求信号输入的情况下，燃料电池中的能量的量降低至等于或小于所要求的能量的量时，控制器复位，并随后配置为输出车辆的起动允许信号。
9.根据权利要求1所述的用于燃料电池车辆的再起动系统，其中，高压电池经由变流器而连接至高压线路，控制器配置为当车辆的关闭请求信号输入时，以降压模式操作变流器，以利用燃料电池剩余的产生电力来对高压电池充电，从而降低燃料电池的输出电压。
10.一种用于燃料电池车辆的再起动系统的再起动方法，其包括：
当车辆的关闭请求信号输入时，通过控制器利用燃料电池剩余的产生电力对高压电池充电，或者将继电器连接至消耗电阻器，以通过消耗电阻来消耗剩余的产生电力；
通过控制器来识别燃料电池车辆的起动请求信号；
当燃料电池的输出电压降低至等于或小于所要求的电压时，复位控制器，并且通过控制器输出燃料电池车辆的起动允许信号。
11.一种用于燃料电池车辆的再起动系统的再起动方法，其包括：
当燃料电池车辆的关闭请求信号输入时，通过控制器经由以降压模式操作变流器而利用燃料电池剩余的产生电力来对高压电池充电，从而减小燃料电池的输出电压；
通过控制器来识别燃料电池车辆的起动请求信号；
当燃料电池的输出电压大于所要求的电压，或者关闭请求信号输入并且随后起动请求信号在预定时间内输入时，通过控制器将继电器连接至消耗电阻器，以通过消耗电阻来消耗燃料电池剩余的产生电力；
当燃料电池的输出电压降低至等于或小于所要求的电压时，复位控制器，并且通过控制器来输出燃料电池车辆的起动允许信号。
12.一种用于燃料电池车辆的再起动系统的控制器，其中，继电器和消耗电阻器并联地连接至高压线路，所述高压线路连接在燃料电池与高压电池之间，其中，所述控制器配置为：
当车辆的关闭请求信号输入时，操作继电器；
利用燃料电池剩余的产生电力来对高压电池充电，或者将继电器连接至消耗电阻器，以通过消耗电阻来消耗剩余的产生电力；
在车辆的起动请求信号输入的情况下，当燃料电池的输出电压降低至等于或小于所要求的电压时复位，并随后输出车辆的起动允许信号。
CN201610999000.6A 2016-07-21 2016-11-14 用于燃料电池车辆的再起动系统、控制器和再起动方法 Active CN107640032B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2016-0092412 2016-07-21
KR1020160092412A KR101846687B1 (ko) 2016-07-21 2016-07-21 연료전지 차량의 재시동 시스템과 제어기 및 재시동 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107640032A CN107640032A (zh) 2018-01-30
CN107640032B true CN107640032B (zh) 2021-10-01

Family

ID=60988905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610999000.6A Active CN107640032B (zh) 2016-07-21 2016-11-14 用于燃料电池车辆的再起动系统、控制器和再起动方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10938043B2 (zh)
KR (1) KR101846687B1 (zh)
CN (1) CN107640032B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102554937B1 (ko) * 2018-03-14 2023-07-11 현대자동차주식회사 연료전지 차량용 운전 정지방법
KR102496657B1 (ko) * 2018-06-08 2023-02-06 현대자동차주식회사 비상 상황 시 잔류 전원 소진을 위한 연료 전지 시스템
KR102692341B1 (ko) * 2019-10-31 2024-08-07 현대자동차주식회사 연료전지 제어 방법
CN110729794A (zh) * 2019-11-06 2020-01-24 武汉雄韬氢雄燃料电池科技有限公司 一种用于限制车载燃料电池高电位的系统及方法
CN114074552B (zh) * 2020-08-21 2023-08-08 广州汽车集团股份有限公司 一种燃料电池汽车绝缘检测方法及整车控制器
CN112952153B (zh) * 2021-01-28 2022-09-20 华中科技大学 一种装载冷启动系统的质子交换膜燃料电池
CN113954698A (zh) * 2021-12-07 2022-01-21 上海捷氢科技有限公司 一种燃料电池汽车、燃料电池的加氢控制系统及方法
CN117673400B (zh) * 2022-08-24 2024-07-23 中联重科股份有限公司 用于燃料电池系统的控制方法、处理器、装置及系统

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5883491A (en) 1997-03-06 1999-03-16 Silverman; Martin S. Method and apparatus for depositing an electrical charge to an electrical storage cell used in an automobile
ATE298291T1 (de) 1998-04-17 2005-07-15 Siemens Ag Verfahren zum starten einer brennstoffzellenanlage sowie brennstoffzellenanlage
KR100461320B1 (ko) 2002-07-03 2004-12-14 현대자동차주식회사 자동차용 연료전지 시스템의 공기 공급장치 및 그 제어방법
JP4613694B2 (ja) 2005-05-25 2011-01-19 トヨタ自動車株式会社 燃料電池自動車及びその制御方法
JP2007280755A (ja) 2006-04-06 2007-10-25 Toyota Motor Corp 燃料電池システム及びその運転方法並びに移動体
JP4893127B2 (ja) 2006-07-05 2012-03-07 日産自動車株式会社 燃料電池車両の制御装置
JP2008017593A (ja) 2006-07-05 2008-01-24 Nissan Motor Co Ltd 車両用電源システム
KR100867825B1 (ko) 2006-12-12 2008-11-10 현대자동차주식회사 연료전지 하이브리드 전기차량의 비상시동제어방법
KR100872646B1 (ko) 2006-12-12 2008-12-09 현대자동차주식회사 연료전지 하이브리드 전기차량의 운행모드제어방법
JP5109362B2 (ja) * 2006-12-15 2012-12-26 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム及び燃料電池システムの起動方法
KR101459769B1 (ko) 2008-04-30 2014-11-07 현대자동차주식회사 연료전지 하이브리드 차량용 수퍼캡 초기충전장치
KR101000703B1 (ko) 2008-07-08 2010-12-10 현대자동차주식회사 연료전지 하이브리드 차량의 아이들 스탑/해제 제어 방법
JP5353377B2 (ja) 2009-03-31 2013-11-27 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよび燃料電池システムを搭載した電動車両
JP2010238538A (ja) 2009-03-31 2010-10-21 Toyota Motor Corp 燃料電池システムおよび燃料電池システムを搭載した電動車両
JP5434197B2 (ja) 2009-03-31 2014-03-05 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよび燃料電池システムを搭載した電動車両
KR101054757B1 (ko) 2009-11-16 2011-08-05 현대자동차주식회사 연료전지 스택의 아이스 블로킹 감지 방법 및 이를 이용한 연료전지 차량의 제어 방법
US9912025B2 (en) * 2010-06-16 2018-03-06 GM Global Technology Operations LLC Usage of regenerative brake power for system restart in start-stop operation of fuel cell hybrid vehicles
KR20120012610A (ko) 2010-08-02 2012-02-10 현대자동차주식회사 연료전지 차량
KR101261927B1 (ko) 2011-10-19 2013-05-08 현대자동차주식회사 연료전지의 재시동 제어 방법
KR20140025035A (ko) 2012-08-21 2014-03-04 현대자동차주식회사 연료전지 시동 장치 및 방법
KR101405213B1 (ko) 2012-10-29 2014-06-10 현대자동차 주식회사 연료 전지 시스템 및 그 운전 방법
KR101427946B1 (ko) * 2012-12-13 2014-08-11 현대자동차 주식회사 연료전지 차량의 공기 블로워 제어방법
US10164273B2 (en) 2013-03-15 2018-12-25 Ford Global Technologies, Llc Apparatus and method for heating a fuel cell stack
KR101449299B1 (ko) 2013-06-13 2014-10-13 현대자동차주식회사 연료전지차량의 비상시동 시스템 및 방법
KR101534920B1 (ko) 2013-09-05 2015-07-07 현대자동차주식회사 연료전지 시동 장치 및 방법
KR101567695B1 (ko) 2014-05-21 2015-11-10 현대자동차주식회사 연료전지 차량의 비상시동 방법 및 시스템
CN105313709B (zh) * 2015-04-15 2017-11-28 西南交通大学 一种用于混合动力有轨电车的能量管理系统

Also Published As

Publication number Publication date
US10938043B2 (en) 2021-03-02
CN107640032A (zh) 2018-01-30
US20180026282A1 (en) 2018-01-25
KR101846687B1 (ko) 2018-04-09
KR20180011374A (ko) 2018-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107640032B (zh) 用于燃料电池车辆的再起动系统、控制器和再起动方法
CN106864280B (zh) 在燃料电池车辆的停止模式下控制电压的方法及系统
US9821664B2 (en) System and method for emergency starting of fuel cell vehicle
CN106876747B (zh) 用于控制燃料电池车辆的启动的方法
CN106159294B (zh) 控制燃料电池堆的温度的系统和方法
CN106207229B (zh) 燃料电池系统的控制方法和系统
CN107791856B (zh) 燃料电池车辆的关闭系统及控制方法
US9379568B2 (en) Method and apparatus for controlling charge of a low-voltage battery
US10807499B2 (en) External power supply system and supply method of fuel cell vehicle
US9931958B2 (en) Auxiliary battery recharging control method and apparatus
CN108933268B (zh) 用于控制燃料电池的启动的方法和系统
US9242575B2 (en) Method and system for controlling a fuel cell vehicle
US9831515B2 (en) System and method for recovering output of fuel cell
US20170162924A1 (en) Method for controlling emergency driving of fuel cell vehicle and apparatus for the same
US10923747B2 (en) Stop control method for fuel cell system
CN106329611B (zh) 用于车辆的充电控制方法和系统
US10179513B2 (en) Power net system of fuel cell vehicle and method for controlling the same
US11135926B2 (en) System and method for controlling charging of plug-in vehicle
US10272797B2 (en) Method and system for controlling charging of low-voltage battery
US11233259B2 (en) Fuel cell system and control method
US10770740B2 (en) Method of shutting down operation of fuel cell vehicle
CN106208178B (zh) 电动车辆的电池充电装置和方法
US10622648B2 (en) Constant voltage control method and system of fuel cell vehicle
US20200185735A1 (en) System and method of controlling operation of fuel cell
US20140176081A1 (en) Boost control method and system for boost converter

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant