CN111048807B - 用于去除燃料电池堆中的残留水的方法和系统 - Google Patents

用于去除燃料电池堆中的残留水的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本公开涉及用于去除燃料电池堆中的残留水的系统和方法，该方法包括：在关闭燃料电池的状态下，阻断通过空气压缩机向燃料电池堆的空气供应；当阻断空气供应时，测量燃料电池堆的电池电压；基于燃料电池堆的测量电池电压来估计燃料电池堆中的残留水量；以及通过驱动控制器基于所估计的水量驱动空气压缩机来去除燃料电池堆中的残留水。

Description

用于去除燃料电池堆中的残留水的方法和系统
技术领域
本公开涉及一种用于去除燃料电池堆中的残留水的方法和系统，并且更具体地，涉及一种用于在关闭燃料电池时去除燃料电池堆中的残留水以防止结冰的技术。
背景技术
燃料电池为一种发电设备，作为用于将通过燃料的氧化而产生的化学能直接转换成电能的电池。燃料电池与化学电池基本上相同的地方在于其使用氧化还原反应，但是不同于在封闭系统中执行电池反应的化学电池，不同之处在于持续地从外面提供反应物并且因此持续地将反应生成物移除到系统的外面。
近些年，燃料电池发电系统被商业化，并且燃料电池的反应产物为纯水，使得已经主动进行了使用其作为环境友好型车辆的能源的开发。
然而，当燃料电池在外部温度极低的状态下保持关闭时，存在的问题在于由于燃料电池堆中残留的所产生的水结冰而引起的体积膨胀破坏了气体扩散层(GDL)。
为了防止这样的问题，传统上，已经应用了用于在关闭燃料电池时去除燃料电池堆中的残留水的冷停(CSD)控制，但是不测量燃料电池堆中的残留水量，而是进行控制以简单地在预定时间内排放残留水。
根据这样的控制，燃料电池堆中的残留水没有充分排放，或者当过量地供应空气时，提供到燃料电池堆的氢电极的氧气的量增加或者过度地驱动空气压缩机，从而降低了燃料电池的燃料效率等。
前述内容仅仅意在帮助理解本公开的背景，并且不意图表明本公开落入本领域技术人员已知的相关技术的范围内。
发明内容
本公开旨在解决上述问题，并且本公开的目的在于提供一种用于通过基于驱动空气压缩机的燃料电池堆的电池电压估计燃料电池堆中的残留水量来去除燃料电池堆中的残留水的方法和系统。
用于实现该目的的根据本公开的去除燃料电池堆中的残留水的方法包括：在关闭燃料电池的状态下，阻断通过空气压缩机向燃料电池堆的空气供应；当阻断空气供应时，通过电池电压传感器测量燃料电池堆的电池电压；通过水量估计处理器基于燃料电池堆的测量电池电压来估计燃料电池堆中的残留水量；以及通过驱动控制器基于所估计的水量驱动空气压缩机来去除燃料电池堆中的残留水。
测量燃料电池堆的电池电压的步骤可以从阻断空气供应时起测量燃料电池堆中包括的多个电池中的一些或全部电池的电压。
估计燃料电池堆中的残留水量的步骤可以基于电池电压减小时间的当前值或电池电压偏差的当前值来估计燃料电池堆中的残留水量，其中，电池电压减小时间为从阻断空气供应到燃料电池堆的测量电池电压中的最小值等于或小于预定电池电压的时间，并且电池电压偏差为当从阻断空气供应时起经过预定时间时燃料电池堆的测量电池电压中的最大值与最小值之间的差值。
估计燃料电池堆中的残留水量的步骤可以在电池电压减小时间的当前值越小时估计出燃料电池堆中的残留水量越多。
估计燃料电池堆中的残留水量的步骤可以在电池电压偏差的当前值越大时估计出燃料电池堆中的残留水量越多。
去除燃料电池堆中的残留水的步骤可以基于所估计的水量在预定持续时间期间根据预定RPM命令来控制驱动空气压缩机。
用于去除燃料电池堆中的残留水的方法可以进一步包括：在阻断空气供应之前，测量燃料电池堆的外部空气温度，并且基于所测量的外部空气温度来确定燃料电池堆中的残留水结冰的可能性。
用于去除燃料电池堆中的残留水的方法可以进一步包括：在阻断空气供应之前，分别计算燃料电池的FC停止模式下电池电压减小时间的参考值和电池电压偏差的参考值，并且估计燃料电池堆中的残留水量的步骤可以基于所计算的电池电压减小时间的参考值和所计算的电池电压偏差的参考值，分别使用电池电压减小时间的当前值和电池电压偏差的当前值来估计燃料电池堆中的残留水量。
分别计算电池电压减小时间的参考值和电池电压偏差的参考值的步骤可以分别计算在启动之后燃料电池的第一FC停止模式下电池电压减小时间的参考值和电池电压偏差的参考值。
用于去除燃料电池堆中的残留水的方法可以进一步包括：去除燃料电池堆中的残留水之后，在阻断向燃料电池堆的空气供应的情况下，再次估计燃料电池堆中的残留水量；并且基于所再次估计的燃料电池堆中的残留水量来去除燃料电池堆中的残留水，或者完成关闭。
用于去除燃料电池堆中的残留水的方法可以进一步包括：去除燃料电池堆中的残留水之后，在阻断向燃料电池堆的空气供应的情况下，分别计算电池电压减小时间的再次估计值和电池电压偏差的再次估计值；并且根据电池电压减小时间的再次估计值和电池电压偏差的再次估计值是否分别包括在具有电池电压减小时间的参考值的电池电压减小时间的正常范围和具有电池电压偏差的参考值的电池电压偏差的正常范围中来去除燃料电池堆中的残留水，或者完成关闭。
去除燃料电池堆中的残留水或者完成关闭的步骤可以在电池电压减小时间的再次估计值不包括在电池电压减小时间的正常范围中或电池电压偏差的再次估计值不包括在电池电压偏差的正常范围中时，通过基于电池电压减小时间的再次估计值和电池电压偏差的再次估计值驱动空气压缩机来去除燃料电池堆中的残留水。
用于实现该目的的根据本公开的用于去除燃料电池堆中的残留水的系统包括：燃料电池堆；空气压缩机，用于向燃料电池堆供应空气；电池电压传感器，用于测量燃料电池堆中包括的多个电池的电压；水量估计处理器，用于基于在关闭燃料电池的状态下通过电池电压传感器测量的电池电压来估计燃料电池堆中的残留水量；以及驱动控制器，用于通过基于水量估计处理器估计的水量驱动空气压缩机来去除燃料电池堆中的残留水。
用于去除燃料电池堆中的残留水的系统可以进一步包括：结冰确定处理器，用于基于通过使用温度传感器测量的燃料电池堆的外部空气温度来确定燃料电池堆中的残留水结冰的可能性。
水量估计处理器可以基于电池电压减小时间的当前值或电池电压偏差的当前值来估计燃料电池堆中的残留水量，其中，电池电压减小时间为从阻断空气供应到燃料电池堆的测量电池电压中的最小值等于或小于预定电池电压的时间，并且电池电压偏差为当从阻断空气供应时起经过预定时间时燃料电池堆的测量电池电压中的最大值与最小值之间的差值。
用于去除燃料电池堆中的残留水的系统可以进一步包括：参考值设定处理器，用于基于在燃料电池的FC停止模式下由电池电压传感器测量的燃料电池堆的电池电压来设定电池电压减小时间的参考值或电池电压偏差的参考值。
根据本公开的用于去除燃料电池堆中的残留水的方法和系统，能够去除燃料电池堆中的残留水，从而在外部空气温度极低时防止其结冰。
另外，能够测量和去除燃料电池堆中的残留水量，从而防止过量空气供应到空气压缩机。
另外，能够减少提供给燃料电池堆的氢电极的氧气的量，从而提高燃料电池堆的耐久性。
另外，能够防止燃料电池堆的不必要的发电以及减少空气压缩机中不必要地消耗的电力，从而提高燃料电池的燃料效率。
附图说明
将在结合所附附图时从以下详述中更清楚地理解本公开的以上以及其他目的、特征和其他优点，其中：
图1是根据本公开的实施例的用于去除燃料电池堆中的残留水的方法的流程图。
图2和图3是示出根据燃料电池堆中的残留水量的燃料电池堆的电池电压变化的曲线图。
图4是根据本公开的实施例的用于去除燃料电池堆中的残留水的系统的框图。
具体实施方式
说明书或本申请中所公开的本公开的实施例的具体结构和功能描述仅仅用于阐述本公开的实施例的目的，并且根据本公开的实施例能够具体化为各种形式，而不应该解释为限于说明书或本申请中所给出的实施例。
在根据本公开的实施例中，能够实现各种修改和各种形式，使得在说明书或本申请的附图中图示并且详细描述具体实施例。然而，应该理解，这并不意图将根据本公开的构思的实施例限制到所公开的特定形式，而是包括落入本公开的精神和技术范围之内的所有修改、等价物、以及替代。
词语“第一”和/或“第二”等用于阐述各种组件，但这些组件不应受到这些词语限制。这些词语用于将一个元件与另一元件区分开，例如，第一组件可以被称为第二组件，并且类似地，第二组件也可以被称为第一组件，而不脱离根据本公开的构思的权利要求。
应当理解，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，其可以“直接连接”或“耦合”到另一元件或者可以存在中间元件。另一方面，应该理解，当记载为“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，任何配置元件不存在中间元件。用于描述元件之间的关系的其他表达应该以类似的方式解释(诸如，“在......之间”与“直接在......之间”，或者，“与......相邻”与“直接与......相邻”)。
说明书中所用的术语仅是为了描述特定实施例的目的，而非意图限制本公开。除非上下文清楚地指示，否则单数形式同时意图包括复数形式。在说明书中，将进一步理解，词语“包括”或“包含”等指定所记载的特征、整体、步骤、操作、元件、组件或其组合的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件、或其组合的存在或增加。
除非另有定义，否则本文所使用的包括技术和科学术语的所有的术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。将进一步理解，诸如词典中通常定义的术语应该附加地解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义相一致的含义，并且，除非在说明书中明确定义，否则，将不被解释为理想化或过于正式的含义。
此后，将参照所附附图来详细描述本公开的优选实施例。各附图中，相同的附图标记表示相同的构件。
图1是根据本公开的实施例的用于去除燃料电池堆中的残留水的方法的流程图。
参考图1，根据本公开的用于去除燃料电池堆中的残留水的方法包括：在关闭(S200)的状态下，阻断向燃料电池堆的空气供应(S400)；在阻断空气供应的情况下测量燃料电池堆的电池电压(S500)；基于燃料电池堆的测量电池电压来估计燃料电池堆中的残留水量(S600)；以及通过基于所估计的水量驱动空气压缩机来去除燃料电池堆中的残留水(S700)。
燃料电池系统的关闭可以全部包括根据用户的点火关闭信号来终止启动或者根据具体条件从控制器发送关闭命令的情况(S200)。
当请求关闭燃料电池系统(S200)时，可以首先阻断向燃料电池堆的空气供应(S400)。可以进行控制以使得用于向燃料电池堆供应空气的空气供应系统中包括的空气压缩机关闭，并且可以进行控制以使得阻断置于空气压缩机与燃料电池堆的阴极之间的空气供应阀。
测量燃料电池堆的电池电压的步骤(S500)可以测量阻断向燃料电池堆的空气供应时燃料电池堆的电池电压。具体地，当阻断空气供应时，燃料电池堆的电池电压将逐渐减小，使得可以周期性地测量电池电压以测量电池电压的变化。
估计燃料电池堆中的残留水量的步骤(S600)可以使用燃料电池堆的测量电池电压来测量燃料电池堆中的残留水量。
去除燃料电池堆中的残留水的步骤(S700)基于所估计的水量来驱动空气压缩机并且可以根据所估计的残留水量来控制空气压缩机，从而去除燃料电池堆中的残留水。
因此，能够通过估计燃料电池堆中的残留水量以控制空气压缩机来防止不必要地驱动空气压缩机并且去除燃料电池堆中的残留水，从而有效地驱动空气压缩机。
测量燃料电池堆的电池电压的步骤(S500)可以从阻断空气供应时起测量燃料电池堆中包括的多个电池中的一些或所有电池的电压。
燃料电池堆中可以包括几十至几百个电池。燃料电池堆的电池电压可以是测量燃料电池堆中包括的所有电池的电压或者测量其中的一些电池的电压。
图2和图3是示出根据燃料电池堆中的残留水量的燃料电池堆的电池电压变化的曲线图。具体地，图2示出当燃料电池堆中没有残留水时燃料电池堆的电池电压的变化，并且图3示出当燃料电池堆中的残留水量较大时燃料电池堆的电池电压的变化。
参考图2和图3，估计燃料电池堆中的残留水量的步骤(S600)可以基于电池电压减小时间(TV_MIN)的当前值或电池电压偏差(△VMIN/MAX)的当前值来测量燃料电池堆中的残留水量，其中，电池电压减小时间为从阻断空气供应到燃料电池堆的测量电池电压中的最小值等于或小于预定电池电压的时间，并且电池电压偏差为当从阻断空气供应时起经过预定时间时燃料电池堆的测量电池电压中的最大值与最小值之间的差值。当进入FC停止模式时，阻断空气供应，使得可以将FC停止模式的进入时间作为阻断空气供应的时间。
具体地，如在图2和图3中所示，当燃料电池堆中的残留水量较大时，水不均匀地分布在燃料电池堆的电池之间。具体地，在电池中存在残留水的区域中，氢气和氧气难以彼此反应，使得电池的反应区域减小以快速减小电池电压。相反，包含更少的水的电池具有相对大的反应区域，使得电池电压相对并且平滑地减小。
因此，多个电池之间出现反应差异，并且因此，电池电压的变化不同。本公开通过阻断空气供应之后的电池电压的变化来估计燃料电池堆中的残留水量。具体地，电池电压减小时间(TV_MIN)和电池电压偏差(△VMIN/MAX)可以用作用于估计燃料电池堆中的残留水量的因子。
电池电压减小时间(TV_MIN)为从阻断空气供应到燃料电池堆的测量电池电压中的最小值等于或小于预定电池电压的时间。当阻断向燃料电池堆的空气供应时，电池电压逐渐减小。可以测量从阻断空气供应到多个电池的测量电池电压中的最小值等于或小于预定电池电压所用的时间。可以考虑在燃料电池运行期间的电池电压和电池电压下降速率来适当地预设预定电池电压。
另外，电池电压偏差(△VMIN/MAX)为当从阻断空气供应时起经过预定时间时的燃料电池堆的测量电池电压中的最大值与最小值之间的差值。偏差发生在燃料电池堆中包括的电池电压之间，并且作为电池电压中的最大值与最小值之间的差值的最大偏差可以计算为电池电压偏差(△VMIN/MAX)。
在另一实施例中，电池电压偏差(△VMIN/MAX)还可以通过电池电压中的最大值与电池电压中的最小值的比率来计算。
估计燃料电池堆中的残留水量的步骤(S600)可以分别计算电池电压减小时间(TV_MIN)的当前值和电池电压偏差(△VMIN/MAX)的当前值，并且可以使用所计算的电压减小时间(TV_MIN)的当前值和所计算的电池电压偏差(△VMIN/MAX)的当前值来估计燃料电池堆中的残留水量。
估计燃料电池堆中的残留水量的步骤(S600)可以在电池电压减小时间(TV_MIN)的当前值越小时估计出燃料电池堆中的残留水量越多。
另外，估计燃料电池堆中的残留水量的步骤可以在电池电压偏差(△VMIN/MAX)的当前值越大时估计出燃料电池堆中的残留水量越多。
另外，使用电池电压减小时间(TV_MIN)和电池电压偏差(△VMIN/MAX)两者来估计燃料电池堆中的残留水量的方法可以通过在电池电压减小时间(TV_MIN)较小并且电池电压偏差(△VMIN/MAX)较大时残留水增多的原理或者通过预映射的图来估计残留水量。
去除燃料电池堆中的残留水的步骤(S700)可以进行控制以使得基于所估计的水量在预定持续时间期间根据预定RPM命令来驱动空气压缩机。
也就是，可以恒定地预设空气压缩机的RPM命令(ωcmd)，并且可以根据所估计的水量来设定持续时间。可以设定持续时间以随着所估计的水量增加而增加。例如，空气压缩机的RPM命令(ωcmd)可以被预设为最大RPM。
因此，能够通过空气压缩机来快速去除燃料电池堆中的残留水。
在阻断空气供应的步骤(S400)之前，本公开可以进一步包括：测量燃料电池堆的外部空气温度，并且基于所测量的外部空气温度来确定燃料电池堆中的残留水结冰的可能性(S300)。
也就是，可以通过使用温度传感器测量燃料电池堆的外部空气温度来确定在保持燃料电池关闭的情况下，当温度极低时，水能够结冰。当通过将外部空气温度与预定结冰温度相比而确定外部空气温度低于预定结冰温度时，可以确定水能够结冰。例如，预定结冰温度可以被预设为0℃。
当外部空气温度低于预定结冰温度时，可以阻断空气供应并且可以测量电池电压。当外部空气温度等于或大于预定结冰温度时，可以通过确定水不可能结冰来终止冷关闭(CSD)控制。
因此，能够提前确定外部空气温度以确定是否执行冷关闭(CSD)控制并且仅在必要的情形下驱动空气压缩机，从而提高燃料效率及其耐久性。
在阻断空气供应的步骤(S400)之前，本公开可以进一步包括分别计算燃料电池的FC停止模式下电池电压减小时间(TV_MIN)的参考值和电池电压偏差(△VMIN/MAX)的参考值，并且估计燃料电池堆中的残留水量的步骤(S600)可以基于所计算的电池电压减小时间(TV_MIN)的参考值和所计算的电池电压偏差(△VMIN/MAX)的参考值，分别使用电池电压减小时间(TV_MIN)的当前值和电池电压偏差(△VMIN/MAX)的当前值来估计燃料电池堆中的残留水量。
燃料电池的FC停止模式为在燃料电池启动的状态下燃料电池堆停止发电、并且具有较大负载波动的燃料电池车辆频繁进入的模式。在燃料电池的FC停止模式中，阻断向燃料电池堆的空气供应。
也就是，可以计算在FC停止模式下阻断空气供应时电池电压减小时间(TV_MIN)的参考值和电池电压偏差(△VMIN/MAX)的参考值。另外，可以基于电池电压减小时间(TV_MIN)的参考值和电池电压偏差(△VMIN/MAX)的参考值，分别使用所计算的电池电压减小时间(TV_MIN)的当前值和所计算的电池电压偏差(△VMIN/MAX)的当前值来估计燃料电池堆中的残留水量。
具体地，可以通过使用电池电压减小时间(TV_MIN)的参考值与电池电压减小时间(TV_MIN)的当前值的比率或差值、或者电池电压偏差(△VMIN/MAX)的参考值与电池电压偏差(△VMIN/MAX)的当前值的比率或差值来估计燃料电池堆中的残留水量。这里，还可以通过预映射的图或者通过将比率或差值应用于预定函数来估计水量。
燃料电池堆的电池电压减小时间(TV_MIN)和电池电压偏差(△VMIN/MAX)不仅可以由于燃料电池堆中的残留水量而改变，还可以由于不可逆的退化而改变。也就是，随着燃料电池堆由于持续发电而不可逆地退化，电池电压减小时间(TV_MIN)可以减小，并且电池电压偏差(△VMIN/MAX)可以增大。
因此，能够新测量电池电压减小时间(TV_MIN)和电池电压偏差(△VMIN/MAX)以设定各参考值，并且将其与关闭时的各当前值进行比较，从而更精确地估计燃料电池堆中的残留水量。
具体地，计算电池电压减小时间(TV_MIN)的参考值和电池电压偏差(△VMIN/MAX)的参考值的步骤可以在启动之后的燃料电池的第一FC停止模式(S110)下分别计算电池电压减小时间(TV_MIN)的参考值和电池电压偏差(△VMIN/MAX)的参考值(S120)。
由于在没有水时燃料电池堆不可逆地退化，因此在燃料电池启动之后的第一FC停止模式下，燃料电池堆中的残留水最少，使得最适合设定电池电压减小时间(TV_MIN)的参考值和电池电压偏差(△VMIN/MAX)的参考值。因此，能够精确地估计燃料电池堆中的残留水量。
在去除燃料电池堆中的残留水的步骤(S700)之后，本公开可以包括：在阻断向燃料电池堆的空气供应的情况下，再次估计燃料电池堆中的残留水量；并且基于再次估计的燃料电池堆中的残留水量来去除燃料电池堆中的残留水或者完成关闭(S900)。
在通过驱动空气压缩机来去除燃料电池堆中的残留水之后，再次估计燃料电池堆中的残留水量，并且当再次估计的燃料电池堆中的残留水量等于或小于一定水平时，则可以完成关闭。当再次估计的燃料电池堆中的残留水量超过一定水平时，确定燃料电池堆中的残留水没有充分去除，使得可以通过再次驱动空气压缩机来去除燃料电池堆中的残留水。
也就是，在通过驱动空气压缩机来去除燃料电池堆中的残留水之后，能够通过附加地估计和去除水量来可靠地去除燃料电池堆中的残留水。
在去除燃料电池堆中的残留水的步骤(S700)之后，本公开可以包括：在阻断向燃料电池堆的空气供应的情况下，分别计算电池电压减小时间(TV_MIN)的再次估计值和电池电压偏差(△VMIN/MAX)的再次估计值(S810)；并且根据电池电压减小时间(TV_MIN)的再次估计值和电池电压偏差(△VMIN/MAX)的再次估计值是否分别包括在具有电池电压减小时间(TV_MIN)的参考值的电池电压减小时间(TV_MIN)的正常范围中和具有电池电压偏差(△VMIN/MAX)的参考值的电池电压偏差(△VMIN/MAX)的正常范围中(S820、S830)，去除燃料电池堆中的残留水，或者完成关闭(S900)。
也就是，类似于提前估计残留水，再次估计燃料电池堆中的残留水量的步骤(S810)可以在阻断向燃料电池堆的空气供应的情况下，分别计算电池电压减小时间(TV_MIN)的再次估计值和电池电压偏差(△VMIN/MAX)的再次估计值，并且可以使用所计算的电池电压减小时间(TV_MIN)的再次估计值和所计算的电池电压偏差(△VMIN/MAX)的再次估计值来再次估计燃料电池堆中的残留水量。
具体地，去除燃料电池堆中的残留水或者完成关闭(S900)的步骤可以根据电池电压减小时间(TV_MIN)的再次估计值和电池电压偏差(△VMIN/MAX)的再次估计值是否分别包括在具有电池电压减小时间(TV_MIN)的参考值的电池电压减小时间(TV_MIN)的正常范围中和具有电池电压偏差(△VMIN/MAX)的参考值的电池电压偏差(△VMIN/MAX)的正常范围中(S820、S830)来再次确定是否去除燃料电池堆中的残留水。
电池电压减小时间(TV_MIN)的正常范围可以被设定为具有在所计算的电池电压减小时间(TV_MIN)的参考值之前和之后的一定范围(S820)，并且电池电压偏差(△VMIN/MAX)的正常范围可以被设定为具有在所计算的电池电压偏差(△VMIN/MAX)的参考值之前和之后的一定范围(S830)。
去除燃料电池堆中的残留水或者完成关闭(S900)的步骤可以在电池电压减小时间(TV_MIN)的再次估计值不包括在电池电压减小时间(TV_MIN)的正常范围中或者电池电压偏差(△VMIN/MAX)的再次估计值不包括在电池电压偏差(△VMIN/MAX)的正常范围中时，通过基于电池电压减小时间(TV_MIN)的再次估计值和电池电压偏差(△VMIN/MAX)的再次估计值驱动空气压缩机(S700)来去除燃料电池堆中的残留水。
也就是，当电池电压减小时间(TV_MIN)的再次估计值和电池电压偏差(△VMIN/MAX)的再次估计值中的任一者在其正常范围之外时，可以确定燃料电池堆中的残留水没有充分去除。因此，可以通过使用电池电压减小时间(TV_MIN)的再次估计值和电池电压偏差(△VMIN/MAX)的再次估计值再次驱动空气压缩机来去除燃料电池堆中的残留水。
相反，当电池电压减小时间(TV_MIN)的再次估计值包括在电池电压减小时间(TV_MIN)的正常范围中、并且电池电压偏差(△VMIN/MAX)的再次估计值包括在电池电压偏差(△VMIN/MAX)的正常范围中时，可以确定再次估计的燃料电池堆中的残留水量等于或小于一定水平，从而完成关闭。
因此，能够可靠地去除燃料电池堆中的残留水，并且当水没有充分去除时，基于再次估计的水量来再次去除水，从而提前阻止水结冰的可能性。
图4是根据本公开的实施例的用于去除燃料电池堆中的残留水的系统的框图。
参考图4，根据本公开的实施例的用于去除燃料电池堆10中的残留水的系统包括：燃料电池堆10；空气压缩机20，用于向燃料电池堆10供应空气；电池电压传感器30，用于测量燃料电池堆10中包括的多个电池的电压；水量估计处理器40，用于当关闭时基于电池电压传感器30测量的电池电压来估计燃料电池堆10中的残留水量；以及驱动控制器50，用于通过基于水量估计处理器40估计的水量驱动空气压缩机20来去除燃料电池堆10中的残留水。
燃料电池堆10分别接收氢气和氧气，并且在其中引起化学反应以发电。在该过程中，产生水，并且可以在燃料电池运行期间控制所产生的水以将其排放到外面。
然而，当燃料电池保持关闭时，在外部空气温度极低的情况下，存在结冰的可能性。
空气压缩机20为用于向燃料电池堆10的阴极供应空气的设备。其中可以包括诸如鼓风机的所有用于供应空气的设备。
电池电压传感器30测量燃料电池堆10中包括的多个电池中的全部或一些电池的电压。电池电压传感器30可以包括在多个电池的每个电池中的电压传感器。
在关闭的状态下，水量估计处理器40可以基于由电池电压传感器30测量的电池电压来估计燃料电池堆10中的残留水量。具体地，在关闭时，水量估计处理器40可以通过在阻断向燃料电池堆10的空气供应的情况下由电池电压传感器30测量的电池电压的变化来估计燃料电池堆10中的残留水量。
驱动控制器50为用于控制空气压缩机20的控制器，并且可以通过基于水量估计处理器40估计的水量驱动空气压缩机20来去除燃料电池堆10中的残留水。具体地，驱动控制器50可以进行控制以使得基于预定估计水量在预定持续时间期间根据预定RPM命令来驱动空气压缩机20。
另外，本公开可以进一步包括：结冰确定处理器80，用于基于使用温度传感器70测量的燃料电池堆10的外部空气温度来确定燃料电池堆10中的残留水是否结冰。温度传感器70可以安装在燃料电池堆10外面以测量外部空气温度，并且结冰确定处理器80可以通过将外部空气温度与预定结冰温度进行比较来确定结冰的可能性。
水量估计处理器40可以基于电池电压减小时间的当前值或电池电压偏差的当前值来估计燃料电池堆10中的残留水量，其中，电池电压减小时间为从阻断空气供应到燃料电池堆10的测量电池电压中的最小值等于或小于预定电池电压的时间，并且电池电压偏差为当从阻断空气供应时起经过预定时间时的燃料电池堆10的测量电池电压中的最大值与最小值之间的差值。
另外，本公开可以进一步包括：参考值设定处理器60，用于基于在燃料电池的FC停止模式下由电池电压传感器30测量的燃料电池堆10的电池电压来设定电池电压减小时间的参考值或电池电压偏差的参考值。
在描述用于去除燃料电池堆10中的残留水的方法的情况下描述用于去除燃料电池堆10中的残留水的系统是多余的，以致将省略其详细描述。
在本公开的各种实施例中，水量估计处理器40、驱动控制器50、参考值设定处理器60以及结冰确定处理器80中的每一个都可以为计算机内的作为电子电路的中央处理单元(CPU)，其通过执行由程序的指令所指定的基本算法、逻辑、控制以及输入/输出(I/O)操作来执行指令。这些元件可以为单独的处理器或者实现在一个处理器中，或者实现在控制水量估计处理器40、驱动控制器50、参考值设定处理器60以及结冰确定处理器80以执行相应的功能的电子控制单元(ECU)中。
尽管已经结合具体实施例示出和描述了本公开，但是，本领域技术人员将意识到，本公开可以进行各种修改和改变，而不脱离如所附权利要求中所公开的本公开的技术范围。

Claims (16)

1.一种用于去除燃料电池堆中的残留水的方法，所述方法包括以下步骤：
在关闭燃料电池的状态下，阻断通过空气压缩机向所述燃料电池堆的空气供应；
当阻断所述空气供应时，通过电池电压传感器来测量所述燃料电池堆的电池电压；
通过水量估计处理器基于所述燃料电池堆的测量电池电压来估计所述燃料电池堆中的残留水量；以及
通过驱动控制器基于所估计的水量驱动所述空气压缩机来去除所述燃料电池堆中的残留水，
其中，估计步骤基于电池电压减小时间的当前时间值或电池电压偏差的当前偏差值来估计所述燃料电池堆中的残留水量，其中，所述电池电压减小时间是从阻断所述空气供应到所述燃料电池堆的测量电池电压中的最小值等于或小于预定电池电压的时间，并且所述电池电压偏差是当从阻断所述空气供应时起经过预定时间时所述燃料电池堆的测量电池电压中的最大值与最小值之间的差值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，测量步骤测量阻断所述空气供应时所述燃料电池堆中包括的多个电池中的一些或全部电池的电压。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，估计步骤在所述当前时间值越小时估计出所述燃料电池堆中的残留水量越多。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，估计步骤在所述当前偏差值越大时估计出所述燃料电池堆中的残留水量越多。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，去除步骤基于所估计的水量在预定持续时间期间根据预定每分钟转数命令来控制所述空气压缩机。
6.根据权利要求1所述的方法，在阻断所述空气供应之前，还包括：
通过温度传感器测量所述燃料电池堆的外部空气温度；并且
通过结冰确定处理器基于所测量的外部空气温度来确定所述燃料电池堆中的残留水是否结冰。
7.根据权利要求1所述的方法，在阻断所述空气供应之前，还包括以下步骤：
通过参考值设定处理器在燃料电池的燃料电池停止模式下分别计算所述电池电压减小时间的参考值和所述电池电压偏差的参考值；
其中，估计步骤基于所计算的电池电压减小时间的参考值和所计算的电池电压偏差的参考值来分别使用所述当前时间值和所述当前偏差值来估计所述燃料电池堆中的残留水量。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，计算步骤分别计算在启动所述燃料电池之后的燃料电池停止模式下所述电池电压减小时间的参考值和所述电池电压偏差的参考值。
9.根据权利要求1所述的方法，在去除所述燃料电池堆中的残留水之后，还包括以下步骤：
当阻断向所述燃料电池堆的空气供应时，再次估计所述燃料电池堆中的残留水量；并且
基于再次估计的燃料电池堆中的残留水量来去除所述燃料电池堆中的残留水。
10.根据权利要求1所述的方法，在去除所述燃料电池堆中的残留水之后，还包括以下步骤：
当阻断向所述燃料电池堆的空气供应时，再次估计所述燃料电池堆中的残留水量；并且
完成关闭。
11.根据权利要求7所述的方法，在去除所述燃料电池堆中的残留水之后，还包括以下步骤：
当阻断向所述燃料电池堆的空气供应时，分别计算电池电压减小时间的再次估计值和电池电压偏差的再次估计值；并且
根据所述电池电压减小时间的再次估计值和所述电池电压偏差的再次估计值是否分别包括在具有所述电池电压减小时间的参考值的电池电压减小时间的阈值范围内和具有所述电池电压偏差的参考值的电池电压偏差的阈值范围内来去除所述燃料电池堆中的残留水，或者完成关闭。
12.根据权利要求7所述的方法，在去除所述燃料电池堆中的残留水之后，还包括以下步骤：
当阻断向所述燃料电池堆的空气供应时，分别计算所述电池电压减小时间的再次估计值和所述电池电压偏差的再次估计值；并且
完成关闭。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，去除所述燃料电池堆中的残留水或者完成关闭的步骤在所述电池电压减小时间的再次估计值不包括在所述电池电压减小时间的正常范围中或所述电池电压偏差的再次估计值不包括在所述电池电压偏差的正常范围中时，通过基于所述电池电压减小时间的再次估计值和所述电池电压偏差的再次估计值驱动所述空气压缩机来去除所述燃料电池堆中的残留水。
14.一种用于去除燃料电池堆中的残留水的系统，包括：
所述燃料电池堆；
空气压缩机，用于向所述燃料电池堆供应空气；
电池电压传感器，用于测量所述燃料电池堆中包括的多个电池的电压；
水量估计处理器，用于基于在关闭燃料电池的状态下由所述电池电压传感器测量的多个电池的电压来估计所述燃料电池堆中的残留水量；以及
驱动控制器，用于通过基于所述水量估计处理器估计的水量驱动所述空气压缩机来去除所述燃料电池堆中的残留水，
其中，所述水量估计处理器基于电池电压减小时间的当前时间值或电池电压偏差的当前偏差值来估计所述燃料电池堆中的残留水量，其中，所述电池电压减小时间是从阻断所述空气供应到所述燃料电池堆的测量电池电压中的最小值等于或小于预定电池电压的时间，并且所述电池电压偏差是当从阻断所述空气供应时起经过预定时间时所述燃料电池堆的测量电池电压中的最大值与最小值之间的差值。
15.根据权利要求14所述的系统，还包括：
结冰确定处理器，用于基于使用温度传感器测量的外部空气温度来确定所述燃料电池堆中的残留水是否结冰。
16.根据权利要求15所述的系统，还包括：参考值设定处理器，用于基于在燃料电池的燃料电池停止模式下测量的电池电压来设定所述电池电压减小时间的参考值或所述电池电压偏差的参考值。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112909300B (zh) * 2021-01-26 2022-02-15 新源动力股份有限公司 一种燃料电池停机吹扫的判定方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002208421A (ja) * 2001-01-09 2002-07-26 Denso Corp 燃料電池システム
JP2008021479A (ja) * 2006-07-12 2008-01-31 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2008123980A (ja) * 2006-10-20 2008-05-29 Toyota Motor Corp 燃料電池システム及び燃料電池の起動方法
JP2009070574A (ja) * 2007-09-10 2009-04-02 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム及びその制御方法
JP2011204519A (ja) * 2010-03-26 2011-10-13 Honda Motor Co Ltd 燃料電池用液絡検出装置
JP2015201408A (ja) * 2014-04-10 2015-11-12 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
CN105280934A (zh) * 2014-07-15 2016-01-27 现代自动车株式会社 燃料电池系统的驱动控制方法和系统
CN108390083A (zh) * 2018-01-10 2018-08-10 江苏乾景新能源产业技术研究院有限公司 一种组合再生式燃料电池系统放电工作模式启动方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007035389A (ja) * 2005-07-26 2007-02-08 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システムおよびその制御方法
KR100835306B1 (ko) 2006-11-28 2008-06-09 (주)퓨얼셀 파워 연료전지 시스템의 수분제거장치
JP5309603B2 (ja) * 2007-06-20 2013-10-09 日産自動車株式会社 燃料電池システム及びその運転方法
EP2383826B1 (en) * 2008-12-26 2018-05-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Device for estimating the water content of a fuel cell and fuel cell system
US9269974B2 (en) * 2009-09-25 2016-02-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system
JP5003792B2 (ja) * 2010-05-07 2012-08-15 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
KR101293961B1 (ko) * 2010-12-09 2013-08-07 기아자동차주식회사 연료전지용 상대습도 및 응축수 추정기
JP6172120B2 (ja) * 2014-11-14 2017-08-02 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002208421A (ja) * 2001-01-09 2002-07-26 Denso Corp 燃料電池システム
JP2008021479A (ja) * 2006-07-12 2008-01-31 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2008123980A (ja) * 2006-10-20 2008-05-29 Toyota Motor Corp 燃料電池システム及び燃料電池の起動方法
JP2009070574A (ja) * 2007-09-10 2009-04-02 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム及びその制御方法
JP2011204519A (ja) * 2010-03-26 2011-10-13 Honda Motor Co Ltd 燃料電池用液絡検出装置
JP2015201408A (ja) * 2014-04-10 2015-11-12 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
CN105280934A (zh) * 2014-07-15 2016-01-27 现代自动车株式会社 燃料电池系统的驱动控制方法和系统
CN108390083A (zh) * 2018-01-10 2018-08-10 江苏乾景新能源产业技术研究院有限公司 一种组合再生式燃料电池系统放电工作模式启动方法

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