CN113258098A - 用于检测燃料电池系统中的低水平燃料喷射器泄漏的过程和系统 - Google Patents

用于检测燃料电池系统中的低水平燃料喷射器泄漏的过程和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113258098A
CN113258098A CN202110186692.3A CN202110186692A CN113258098A CN 113258098 A CN113258098 A CN 113258098A CN 202110186692 A CN202110186692 A CN 202110186692A CN 113258098 A CN113258098 A CN 113258098A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
anode gas
hydrogen
cell system
pressure
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.)
Pending
Application number
CN202110186692.3A
Other languages
English (en)
Inventor
J·寇
C·迪波瓦
X·王
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.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
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 GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of CN113258098A publication Critical patent/CN113258098A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • H01M8/04664—Failure or abnormal function
    • H01M8/04671—Failure or abnormal function 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
    • H01M8/04313—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
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04388—Pressure; Ambient pressure; Flow of anode reactants at the inlet or inside the 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • 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
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
    • 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
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • 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
    • H01M8/04664—Failure or abnormal function
    • H01M8/04679—Failure or abnormal function of fuel cell stacks
    • 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
    • H01M8/04664—Failure or abnormal function
    • H01M8/04686—Failure or abnormal function of auxiliary devices, e.g. batteries, capacitors
    • 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
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
    • 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
    • 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
    • Y02E60/30—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 Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

提供了一种用于检测燃料电池系统中的低水平泄漏的过程。该过程包括在计算机化燃料电池控制器内操作编程以：监测燃料电池系统的操作；基于所监测的操作来确定燃料电池系统的阳极气体回路内的期望的压力降低；基于期望的压力降低和裕度来确定校准阈值压力变化，该裕度被选择成指示阳极气体回路内的过量氢气，所述过量氢气指示燃料喷射器泄漏；当燃料电池系统的燃料喷射器被命令为关闭状态时，监测经过一时间段的阳极气体回路内的压力；将经过该时间段的阳极气体回路内的所监测的压力与校准阈值压力变化进行比较；以及当该比较指示存在过量氢气时，采取补救行动。

Description

用于检测燃料电池系统中的低水平燃料喷射器泄漏的过程和 系统
技术领域
引言
本公开总体上涉及用于检测燃料电池系统中的低水平燃料喷射器泄漏的过程和系统。
背景技术
当前生产的机动车辆（诸如，现代汽车）最初配备有动力系，该动力系操作以推进车辆并为车辆的车载电子设备供电。在汽车应用中，例如，车辆动力系通常以原动机为代表，该原动机通过自动或手动换挡动力变速器将驱动扭矩递送到车辆的最终驱动系统（例如，差速器、车轴、行走轮等）。历史上汽车一直由往复活塞式内燃发动机（ICE）组件供以动力，这是由于其随时可用性以及相对便宜的成本、轻便的重量和整体的效率所致。另一方面，混合动力电动车辆和纯电动车辆利用替代性动力源来推进车辆，诸如电动马达发电机单元（MGU），且因此最小化或消除了对基于化石燃料的发动机获得牵引动力的依赖。
混合动力电动和纯电动（统称为“电驱动”）动力系采用各种架构，其中一些利用燃料电池系统为一个或多个电动牵引马达供应动力。燃料电池是电化学装置，其通常包括接收氢气（H2）的多个阳极电极、接收氧气（O2）的多个阴极电极以及介于每个阳极和阴极之间的多种电解质。在阳极处引发电化学反应来使氢分子氧化以生成自由质子（H+），然后自由质子穿过电解质以在阴极处用氧化剂（诸如，氧气）还原。该反应在阳极处产生电子，其中一些电子在发送到阴极之前通过负载（诸如，车辆的牵引马达或需要驻车发电（stationarypower generation）的非车辆负载）被重新引导。这种燃料电池可与其他燃料电池结合使用以形成燃料电池堆。燃料电池的这种堆或燃料电池堆能够例如串联地彼此电连接，使得由每个燃料电池供应的电压被加到下一个燃料电池，从而使得由燃料电池堆供应的总电压是所堆叠的燃料电池中的每个的电压之和。
氢气通过一个或多个燃料喷射器被供应到阳极，喷射器是机电操作装置，其选择性地打开以提供氢气且选择性地关闭以停止氢气到阳极的流动。
发明内容
提供了一种用于检测燃料电池系统中的低水平泄漏的过程。该过程包括在计算机化燃料电池控制器内操作编程以：监测燃料电池系统的操作；基于所监测的操作来确定燃料电池系统的阳极气体回路内的期望的压力降低；基于期望的压力降低和裕度（margin）来确定校准阈值压力变化，该裕度被选择成指示阳极气体回路内的过量氢气，所述过量氢气指示燃料喷射器泄漏。该过程进一步包括在计算机化燃料电池控制器内操作编程以：当燃料电池系统的燃料喷射器被命令为关闭状态时，监测经过一时间段的阳极气体回路内的压力；将经过该时间段的阳极气体回路内的所监测的压力与校准阈值压力变化进行比较；以及当该比较指示存在过量氢气时，采取补救行动。
在一些实施例中，采取补救行动包括指示泄漏的喷射器故障（leaky injectorfault）。
在一些实施例中，采取补救行动包括：当燃料电池系统变得不在操作中时，减少来自连接到燃料喷射器的燃料管线的氢气。
在一些实施例中，减少来自燃料管线的氢气包括关闭截止阀以阻止氢气从氢气罐流出并通过燃料电池系统的操作来消耗掉氢气。
在一些实施例中，采取补救行动包括：基于将经过该时间段的阳极气体回路内的所监测的压力与临界阈值进行比较，来防止燃料电池系统的重启。
在一些实施例中，该过程进一步包括：当燃料电池系统在操作中时，基于燃料电池系统对氢气的消耗、氢气通过燃料电池系统的膜的泄漏、以及氢气从阳极气体回路到阳极气体回路之外的隔室的渗透，来确定阳极气体回路内的期望的压力降低。在一些实施例中，该过程进一步包括：当燃料电池系统不在操作中时，基于氢气通过燃料电池系统的膜的泄漏、以及氢气从阳极气体回路到阳极气体回路之外的隔室的渗透，来确定阳极气体回路内的期望的压力降低。
在一些实施例中，该过程进一步包括：当燃料电池系统不在操作中时，基于氢气通过燃料电池系统的膜的泄漏、以及氢气从阳极气体回路到阳极气体回路之外的隔室的渗透，来确定阳极气体回路内的期望的压力降低。
根据一个替代性实施例，提供了一种用于检测在车辆系统中的燃料电池系统中的低水平泄漏的过程。该过程包括在车辆系统的计算机化燃料电池控制器内操作编程以：监测燃料电池系统的操作；基于所监测的操作来确定燃料电池系统的阳极气体回路内的期望的压力降低；基于期望的压力降低和裕度来确定校准阈值压力变化，该裕度被选择成指示阳极气体回路内的过量氢气，所述过量氢气指示燃料喷射器泄漏。该过程进一步包括在计算机化燃料电池控制器内操作编程以：当燃料电池系统的燃料喷射器被命令为关闭状态时，监测经过一时间段的阳极气体回路内的压力；将经过该时间段的阳极气体回路内的所监测的压力与校准阈值压力变化进行比较；以及当该比较指示存在过量氢气时，采取补救行动。
在一些实施例中，采取补救行动包括向车辆系统的驾驶员指示泄漏的喷射器故障。
在一些实施例中，采取补救行动包括向车辆维护数据库指示泄漏的喷射器故障。
在一些实施例中，采取补救行动包括：当燃料电池系统变得不在操作中时，减少来自连接到燃料喷射器的燃料管线的氢气。
在一些实施例中，采取补救行动包括：基于将经过该时间段的阳极气体回路内的所监测的压力与临界阈值进行比较，来防止燃料电池系统的重启。
在一些实施例中，该过程进一步包括：当燃料电池系统在操作中时，基于燃料电池系统对氢气的消耗、氢气通过燃料电池系统的膜的泄漏、以及氢气从阳极气体回路到阳极气体回路之外的隔室的渗透，来确定阳极气体回路内的期望的压力降低。
在一些实施例中，该过程进一步包括：当燃料电池系统不在操作中时，基于氢气通过燃料电池系统的膜的泄漏、以及氢气从阳极气体回路到阳极气体回路之外的隔室的渗透，来确定阳极气体回路内的期望的压力降低。
根据一个替代性实施例，提供了一种用于检测与燃料电池堆有关的低水平泄漏的系统。该系统包括：燃料电池堆，其包括阳极；阳极气体回路，其可操作以将氢气流递送到阳极；压力传感器，其可操作以监测阳极气体回路内的压力；以及燃料喷射器，其可操作以将氢气选择性地递送到阳极气体回路。该系统进一步包括计算机化燃料电池控制器，该计算机化燃料电池控制器操作编程以：监测燃料电池堆的操作；基于所监测的操作来确定阳极气体回路内的期望的压力降低；以及基于期望的压力降低和裕度来确定校准阈值压力变化，该裕度被选择成指示阳极气体回路内的过量氢气，所述过量氢气指示燃料喷射器泄漏。计算机化燃料电池控制器进一步操作编程以：当燃料电池系统的燃料喷射器被命令为关闭状态时，监测经过一时间段的阳极气体回路内的压力；将经过该时间段的阳极气体回路内的所监测的压力与校准阈值压力变化进行比较；以及当该比较指示存在过量氢气时，采取补救行动。
在一些实施例中，该系统进一步包括多个燃料喷射器，所述多个燃料喷射器可操作以将氢气选择性地递送到阳极气体回路。
在一些实施例中，当燃料电池系统在操作中时，计算机化燃料电池控制器进一步操作编程以：基于燃料电池系统对氢气的消耗、氢气通过燃料电池系统的膜的泄漏、以及氢气从阳极气体回路到阳极气体回路之外的隔室的渗透，来确定阳极气体回路内的期望的压力降低。
在一些实施例中，当燃料电池系统不在操作中时，计算机化燃料电池控制器进一步操作编程以：基于氢气通过燃料电池系统的膜的泄漏、以及氢气从阳极气体回路到阳极气体回路之外的隔室的渗透，来确定阳极气体回路内的期望的压力降低。
当结合附图理解时，本公开的以上特征和优点以及其他特征和优点容易从用于实施本公开的最佳模式的以下详细描述显而易见。
方案1. 一种用于检测燃料电池系统中的低水平泄漏的过程，所述过程包括：
在计算机化燃料电池控制器内操作编程以：
监测所述燃料电池系统的操作；
基于所述所监测的操作来确定所述燃料电池系统的阳极气体回路内的期望的压力降低；
基于所述期望的压力降低和裕度来确定校准阈值压力变化，所述裕度被选择成指示所述阳极气体回路内的过量氢气，所述过量氢气指示燃料喷射器泄漏；
当所述燃料电池系统的燃料喷射器被命令为关闭状态时，监测经过一时间段的所述阳极气体回路内的压力；
将经过所述时间段的所述阳极气体回路内的所监测的压力与所述校准阈值压力变化进行比较；以及
当所述比较指示存在所述过量氢气时，采取补救行动。
方案2. 根据方案1所述的过程，其中，采取所述补救行动包括指示泄漏的喷射器故障。
方案3. 根据方案1所述的过程，其中，采取所述补救行动包括：当所述燃料电池系统变得不在操作中时，减少来自连接到所述燃料喷射器的燃料管线的氢气。
方案4. 根据方案3所述的过程，其中，减少来自所述燃料管线的氢气包括关闭截止阀以阻止所述氢气从氢气罐流出，并通过所述燃料电池系统的操作来消耗掉所述氢气。
方案5. 根据方案1所述的过程，其中，采取所述补救行动包括：基于将经过所述时间段的所述阳极气体回路内的所监测的压力与临界阈值进行比较，来防止所述燃料电池系统的重启。
方案6. 根据方案1所述的过程，所述过程进一步包括：当所述燃料电池系统在操作中时，基于所述燃料电池系统对氢气的消耗、所述氢气通过所述燃料电池系统的膜的泄漏、以及所述氢气从所述阳极气体回路到所述阳极气体回路之外的隔室的渗透，来确定所述阳极气体回路内的所述期望的压力降低。
方案7. 根据方案6所述的过程，所述过程进一步包括：当所述燃料电池系统不在操作中时，基于氢气通过所述燃料电池系统的膜的泄漏、以及氢气从所述阳极气体回路到所述阳极气体回路之外的隔室的渗透，来确定所述阳极气体回路内的期望的压力降低。
方案8. 根据方案1所述的过程，所述过程进一步包括：当所述燃料电池系统不在操作中时，基于氢气通过所述燃料电池系统的膜的泄漏、以及氢气从所述阳极气体回路到所述阳极气体回路之外的隔室的渗透，来确定所述阳极气体回路内的期望的压力降低。
方案9. 一种用于检测在车辆系统中的燃料电池系统中的低水平泄漏的过程，所述过程包括：
在所述车辆系统的计算机化燃料电池控制器内操作编程以：
监测所述燃料电池系统的操作；
基于所述所监测的操作来确定所述燃料电池系统的阳极气体回路内的期望的压力降低；
基于所述期望的压力降低和裕度来确定校准阈值压力变化，所述裕度被选择成指示所述阳极气体回路内的过量氢气，所述过量氢气指示燃料喷射器泄漏；
当所述燃料电池系统的燃料喷射器被命令为关闭状态时，监测经过一时间段的所述阳极气体回路内的压力；
将经过所述时间段的所述阳极气体回路内的所监测的压力与所述校准阈值压力变化进行比较；以及
当所述比较指示存在所述过量氢气时，采取补救行动。
方案10. 根据方案9所述的过程，其中，采取所述补救行动包括向所述车辆系统的驾驶员指示泄漏的喷射器故障。
方案11. 根据方案9所述的过程，其中，采取所述补救行动包括向车辆维护数据库指示泄漏的喷射器故障。
方案12. 根据方案9所述的过程，其中，采取所述补救行动包括：当所述燃料电池系统变得不在操作中时，减少来自连接到所述燃料喷射器的燃料管线的氢气。
方案13. 根据方案9所述的过程，其中，采取所述补救行动包括：基于将经过所述时间段的所述阳极气体回路内的所监测的压力与临界阈值进行比较，来防止所述燃料电池系统的重启。
方案14. 根据方案9所述的过程，所述过程进一步包括：当所述燃料电池系统在操作中时，基于所述燃料电池系统对氢气的消耗、所述氢气通过所述燃料电池系统的膜的泄漏、以及所述氢气从所述阳极气体回路到所述阳极气体回路之外的隔室的渗透，来确定所述阳极气体回路内的期望的压力降低。
方案15. 根据方案9所述的过程，所述过程进一步包括：当所述燃料电池系统不在操作中时，基于氢气通过所述燃料电池系统的膜的泄漏、以及氢气从所述阳极气体回路到所述阳极气体回路之外的隔室的渗透，来确定所述阳极气体回路内的所述期望的压力降低。
方案16. 一种用于检测与燃料电池堆有关的低水平泄漏的系统，所述系统包括：
所述燃料电池堆，所述燃料电池堆包括阳极；
阳极气体回路，所述阳极气体回路可操作以将氢气流递送到所述阳极；
压力传感器，所述压力传感器可操作以监测所述阳极气体回路内的压力；
燃料喷射器，所述燃料喷射器可操作以将所述氢气选择性地递送到所述阳极气体回路；以及
计算机化燃料电池控制器，所述计算机化燃料电池控制器操作编程以：
监测所述燃料电池堆的操作；
基于所述所监测的操作来确定所述阳极气体回路内的期望的压力降低；
基于所述期望的压力降低和裕度来确定校准阈值压力变化，所述裕度被选择成指示所述阳极气体回路内的过量氢气，所述过量氢气指示燃料喷射器泄漏；
当所述燃料电池系统的所述燃料喷射器被命令为关闭状态时，监测经过一时间段的所述阳极气体回路内的压力；
将经过所述时间段的所述阳极气体回路内的所监测的压力与所述校准阈值压力变化进行比较；以及
当所述比较指示存在过量氢气时，采取补救行动。
方案17. 根据方案16所述的系统，所述系统进一步包括：多个燃料喷射器，所述多个燃料喷射器可操作以将氢气选择性地递送到所述阳极气体回路。
方案18. 根据方案16所述的系统，其中，当所述燃料电池系统在操作中时，所述计算机化燃料电池控制器进一步操作编程以：基于所述燃料电池系统对氢气的消耗、氢气通过所述燃料电池系统的膜的泄漏、以及氢气从所述阳极气体回路到所述阳极气体回路之外的隔室的渗透，来确定所述阳极气体回路内的期望的压力降低。
方案19. 根据方案16所述的系统，其中，当所述燃料电池系统不在操作中时，所述计算机化燃料电池控制器进一步操作编程以：基于氢气通过所述燃料电池系统的膜的泄漏、以及氢气从所述阳极气体回路到所述阳极气体回路之外的隔室的渗透，来确定所述阳极气体回路内的所述期望的压力降低。
附图说明
图1示意性地图示了根据本公开的示例性燃料电池系统；
图2示意性地图示了根据本公开的系统通信架构，该系统通信架构可操作以在系统中的装置、传感器、控制器和其他电子装置之间传输数据；
图3以图形方式图示了根据本公开的在阳极气体回路内的压力测量结果，其中，可利用在喷射器被命令关闭时随时间的压力变化来诊断出喷射器泄漏；
图4是图示根据本公开的用于检测燃料电池系统中的燃料喷射器泄漏的过程的流程图；以及
图5示意性地图示了根据本公开的利用图1的燃料电池系统的示例性车辆系统。
具体实施方式
在燃料电池应用中，燃料喷射器将加压氢气流递送到阳极。储氢系统（HSS）是包括以下各者的系统：至少一个氢气罐、控制氢气流的至少一个阀、以及将加压氢气流递送到燃料电池堆的气体管线。在氧气稀缺的一些应用中，将类似地需要供应氧气罐，然而，由于环境大气的可用性，利用加压空气来供应反应所需的氧气。尽管本文中所图示的实施例利用了加压空气，应了解的是，在具有这种氧气罐的情况下，可在水下或大气之外利用类似的系统和过程。
气体供应管线内的压力可显著高于环境空气压力，以在需要时递送期望量的氢气。在一个示例性实施例中，高压气体管线中的压力可超过50,000 kPa。经常，使用压力调节器来从高压管线产生中压管线，该中压管线接收高压氢气流并容许封顶（capped）或有限压力的氢气离开压力调节器。附接到压力调节器的输出的这种气体管线能够被描述为中压管线。在正常操作下，喷射器在打开状态和关闭状态之间变化，以在阳极处递送期望的阳极压力或氢气压力。
作为机电装置的喷射器可能会经历故障并于打开状态中被卡住，或者可能会发生泄漏。为应对卡住成打开的喷射器，本领域中的一个过程是命令燃料电池堆和HSS的快速停止，从而关闭HSS中的氢气阀并卸下堆负载。
被卡住于开路状态中的喷射器可能会导致气体管线内的高压氢气流动通过卡住成打开的喷射器，从而在阳极处导致超压状态，这可能会损坏燃料电池堆或阳极配管（plumbing），燃料电池堆或阳极配管中的每者均未被设计成容纳处于存在于气体管线内的高压的氢气压力。具有泄漏的喷射器可能会允许氢气流动通过喷射器。喷射器中大的或迅速的泄漏可与被卡住于打开状态中的喷射器类似地操作，其中阳极气体回路中和阳极处的压力增加到失控并损坏燃料电池堆或阳极配管。喷射器中小的或缓慢的泄漏可包括低水平泄漏，该低水平泄漏仅基于氢气的压力就可在阳极处造成相同的超压状态，从而带来损坏燃料电池堆或阳极配管的风险。然而，氢气具有反应性和可燃性。阳极气体回路中氢气的不受控制的存在可对设备产生有害影响和/或导致燃料电池堆的不可预测的操作。
由于许多种因素，阳极气体回路内的氢气压力可降低或减小。如果燃料电池堆是活性（active）的，则可由燃料电池堆消耗氢气。根据一个实施例，当燃料电池堆所具有的电流密度大于零时，可将其描述为活性的。可基于燃料电池堆的电流密度或输出水平来预测消耗速率。氢气可附加地通过渗透或泄漏从阳极气体回路逸出到阳极气体回路之外的隔室。氢气可附加地通过阳极泄漏而从阳极气体回路逸出，从而越过燃料电池膜而泄漏，该燃料电池膜将阳极与邻近配对的阴极划分开。作为可预测的消耗速率、渗透和阳极泄漏的组合，可预测阳极气体回路内的零喷射器泄漏下的压力变化速率。
根据一个定义，可定义高水平燃料喷射器泄漏，其中当燃料电池堆是活性时，尽管存在消耗、渗透和阳极泄漏，阳极气体回路内的压力依然增加。根据该定义，可定义低水平燃料喷射器泄漏，其中当燃料电池堆是活性时，阳极气体回路内的压力随时间而减小，并且阳极气体回路内的压力以比所预测的零喷射器泄漏下的压力变化速率更慢的速率而减小。根据一个实施例，能够定义阳极气体回路内的与所预测的零喷射器泄漏下的压力变化速率相比的压力减小的阈值变化速率，使得如果阳极气体回路内的所监测的压力变化以比所预测的零喷射器泄漏下的压力变化速率慢了超过阳极气体回路内的压力减小的阈值变化速率的速率而减小，则可诊断出泄漏的喷射器。
提供了一种用于检测燃料电池系统中的低水平燃料喷射器泄漏的过程和系统。监测一个或多个燃料喷射器的状态。监测燃料电池堆的电流密度。基于所监测的电流密度来确定燃料电池系统的状态。当燃料电池系统处于操作状态时，基于所监测的电流密度来预测燃料电池堆的阳极气体回路内的所预测的零喷射器泄漏下的压力变化速率。当燃料喷射器处于关闭状态时，监测在一时间段内阳极气体回路内的压力，并且确定阳极气体回路内的压力变化速率。当阳极气体回路内的压力随时间减小并且阳极气体回路内的压力变化速率与所预测的零喷射器泄漏下的压力变化速率相差超过阈值压力变化速率时，诊断出低水平燃料喷射器泄漏。
可基于所诊断的低水平燃料喷射器泄漏来执行许多与补救和维护相关的选项。可生成泄漏的喷射器故障，其指示对喷射器进行维修是适当的。在系统停机时，氢气可从燃料管线被消耗掉，以防止氢气积聚并导致损坏。在某些情况下，可防止系统重启，以避免过量的泄漏或不受控制的操作。
贯穿本公开，氢气作为由燃料电池系统利用的示例性燃料被提供。在其他实施例中，其他燃料可被利用作为燃料电池反应中的反应物，并且贯穿本公开对氢和氢气的引用可由可用作燃料电池中的反应物的另一种燃料替换。
现在参考附图，其中，贯穿若干视图，相似的附图标记指代相似的特征。图1示意性地图示了示例性燃料电池系统。燃料电池系统10被图示为包括燃料电池堆50、储氢罐20、燃料喷射器32和燃料喷射器34，该燃料喷射器将氢气流供应到引射器（ejector）装置30。为简单起见，单个燃料电池被图示为包括阳极52阴极54，所述阳极和阴极通过燃料电池膜56而分离。燃料电池系统10能够包括多个燃料电池堆50，所述多个燃料电池堆包括多对阳极52和阴极54。包括氢气流的阳极气体回路70被提供给阳极52。包括压缩空气流的阴极气体子系统60被提供给阴极54。如本文中所描述的，燃料电池堆50利用阳极52处的氢气流和阴极54处的压缩空气来产生电能以供由配备有燃料电池堆50的车辆或系统使用。
氢气由处于高压的储氢罐20供应。提供了截止阀22，并且其能够选择性地容许或禁止来自储氢罐20的氢气流动到燃料电池系统10的其余部分。提供了压力调节器24，其控制氢气的压力并将其从由储氢罐20递送的高压逐步减低到要递送到燃料喷射器32和燃料喷射器34的中压。压力传感器26被提供在压力调节器24和两个燃料喷射器（燃料喷射器32和燃料喷射器34）之间。
燃料喷射器32和燃料喷射器34可操作以选择性地打开并将氢气供应到阳极气体回路70、以及选择性地关闭并禁止氢气流动到阳极气体回路70中。氢气被递送到处于中压的燃料喷射器32和燃料喷射器34。燃料喷射器32和燃料喷射器34通过在打开状态和关闭状态之间循环来将氢气供应到处于低压的阳极气体回路70：打开以将压力增加到最大期望的阳极气体回路压力、当阳极气体回路70内的压力达到最大期望的阳极气体回路压力时关闭、以及当阳极气体回路70内的压力达到最小期望的阳极气体回路压力时再次打开。通过在阳极气体回路70内的压力达到最小期望的阳极气体回路压力时打开燃料喷射器32和燃料喷射器34、以及通过在阳极气体回路70内的压力达到最大期望的阳极气体回路压力时关闭燃料喷射器32和燃料喷射器34，可使用燃料喷射器32和燃料喷射器34来将阳极气体回路70内的压力维持在期望的低压范围内。
引射器装置30是对将来自燃料喷射器32和来自燃料喷射器34的氢气提供到阳极气体回路70中有用的装置。引射器装置30包括文丘里构型。流动通过引射器装置30的氢气流动经过引射器装置30内的文丘里管。阳极气体回路70包括在阳极52上游的上游部分72和在阳极52下游的下游部分74。上游部分72包括高浓度的氢气。当氢气穿过阳极52时，氢气的很大一部分可由阳极52消耗。然而，较低浓度的氢气可留在下游部分74中。下游部分74连接到引射器装置30的文丘里管，使得氢气从燃料喷射器32和燃料喷射器34通过引射器装置30并进入上游部分72中的运动流动经过文丘里装置并将来自下游部分74的气体吸取到流动到上游部分72中的气体中。以这种方式，使来自下游部分74的气体再循环通过阳极52。压力传感器76安置成监测上游部分72内的压力。
作为燃料电池堆的化学反应的副产物的水可离开阳极52。下游部分74可包括对从下游部分74排放水有用的阳极水分离器和阳极排放阀。
空气被提供给阴极54，从而为燃料电池堆反应提供氧气。提供空气压缩机66，该空气压缩机吸入环境空气并提供通过阴极气体子系统60的加压空气流。阴极气体子系统60包括阴极反应物部分62和阴极旁通部分64。阴极反应物部分62将空气流提供给阴极54。旁通阀61连接到阴极旁通部分64，并且对旁通阀61的控制可用于控制有多少空气流动通过阴极旁通部分64以及有多少空气流动通过阴极反应物部分62。对有多少空气流动通过阴极反应物部分62的这种控制对于控制燃料电池堆50的反应而言可为重要的。空气通过空气膨胀器装置68离开。
图示了燃料电池控制器100。燃料电池控制器100是包括至少一个处理器、随机存取存储器（RAM）、耐用存储装置存储器（durable storage memory）的计算机化装置，并且可包括执行编程代码或计算机化过程或包括可执行步骤的方法的一个或多个模块。燃料电池控制器100可操作编程，所述编程对监测参数、做出确定、以及将命令指令提供给燃料电池系统10的各个部分以及系统的从燃料电池系统10接收电功率的其余部分有用。燃料电池控制器100可被编程为操作图4的过程400或类似的过程。
图2示意性地图示了系统通信架构200，该系统通信架构可操作以在燃料电池系统10中的装置、传感器、控制器和其他电子装置之间传输数据。系统通信架构200包括通信总线205，该通信总线可操作以提供使系统中的装置、传感器、控制器和其他电子装置电子地通信的能力。
燃料电池控制器100被图示为可通信地连接到通信总线205。通过通信总线205，燃料电池控制器100可监测来自各种源的数据，包括来自压力传感器26和压力传感器76的压力值。附加地，燃料电池控制器100可控制和监测燃料喷射器32和燃料喷射器34的状态。附加地，燃料电池控制器100可控制截止阀22和空气压缩机66的操作。
燃料电池补救行动控制器210被图示为可通信地连接到通信总线205。燃料电池补救行动控制器210是包括至少一个处理器、RAM、耐用存储装置存储器的计算机化装置，并且可包括执行编程代码或计算机化过程或包括可执行步骤的过程的一个或多个模块。燃料电池补救行动控制器210可操作对从燃料电池控制器100接收信息或指令有用的编程，可操作对向驾驶员或车辆维护数据库通知所诊断出的燃料喷射器泄漏有用的编程，并且可操作编程以限制或约束燃料电池系统10的使用。燃料电池控制器100和燃料电池补救行动控制器210被图示为单独的物体。在另一个实施例中，燃料电池控制器100和燃料电池补救行动控制器210可以是在单个计算机化装置内执行的功能。
图3以图形方式图示了在阳极气体回路70内的压力测量结果，其中，可利用在燃料喷射器32和燃料喷射器34被命令关闭时随时间的压力变化来诊断出喷射器泄漏。图3假定燃料电池在整个所图示的时间段内都在操作。图示了图形300，其包括纵轴，该纵轴包括图示阳极气体回路70内的压力的第一部分320以及图示用以打开或关闭燃料喷射器32和燃料喷射器34的二进制命令的第二部分330。第一部分320包括：第一压力值322，其等于最小期望的阳极气体回路压力；以及第二压力值324，其等于最大期望的阳极气体回路压力。第二部分330包括对应于燃料喷射器32和燃料喷射器34被命令关闭的值332。第二部分330进一步包括对应于燃料喷射器32和燃料喷射器34被命令打开的值334。水平轴310图示了经过的时间。时间值312对应于在压力等于第一压力值322并且命令燃料喷射器32和燃料喷射器34从关闭状态转变到打开状态的时间。结果，压力迅速增加，直到压力在时间值314达到第二压力值324为止。在时间值314处，命令燃料喷射器32和燃料喷射器34从打开状态转变到关闭状态。
线342图示了阳极气体回路70内的压力在时间值314之后迅速降低。该压力降低为以下各者的组合的共同结果：氢气由燃料电池堆50消耗、氢气通过膜56渗透或泄漏、以及从阳极气体回路70渗透或泄漏到阳极气体回路70之外的隔室。线342表示在燃料电池堆50保持在操作中的同时阳极气体回路70内的正常或期望的压力降低。如果阳极气体回路70内的压力以比由线342提供的降低速率更慢的速率降低，则可诊断出流动经过燃料喷射器32和燃料喷射器34中的一者的氢气泄漏。
线340图示了阳极气体回路70内的压力在时间值314之后保持恒定。在燃料电池堆50在操作中并且燃料喷射器32和燃料喷射器34被命令为关闭状态的情况下，阳极气体回路70内的压力保持恒定表示燃料喷射器中的一者的粗泄漏（gross leak），例如，表示燃料喷射器被卡住于打开状态或部分打开状态中。线344图示了阳极气体回路70内的压力在时间值314之后增加。如果标绘在时间值314之后的阳极气体回路70内的压力并且该压力落在线340和线344之间的区域中，则可诊断出粗泄漏或被卡住成打开的喷射器。
较小的泄漏可比粗泄漏更难以检测和诊断。如果阳极气体回路70内的压力减小，则燃料喷射器32和燃料喷射器34中的一者可能正在将氢气泄漏到阳极气体回路70中，但是燃料电池堆消耗氢气可能会比泄漏的发生更快。尽管在该示例中，氢气泄漏并未大到足以在燃料电池堆50正在操作的同时引起氢气超过最大期望的阳极气体回路压力，但是泄漏的喷射器导致对系统内的氢气失去控制仍然是一个问题，例如，当燃料电池堆50不再在操作中或不处于运行模式中时，损害了对燃料电池堆反应的控制并造成了阳极气体回路70内的压力不受控制地增加的风险。线346被图示为阳极气体回路70内的示例性校准阈值压力变化或阈值压力减小，其可用于诊断出泄漏的燃料喷射器。如果标绘在时间值314之后的阳极气体回路70内的压力并且该压力落在线342和线346之间的区域中，则可诊断出正常操作，其中所标绘的压力和线342之间的偏差可归因于系统配管和传感器误差的小变化。如果标绘在时间值314之后的阳极气体回路70内的压力并且该压力落在线346和线340之间的区域中，则可诊断出泄漏的燃料喷射器。燃料喷射器可处于关闭状态中，但是燃料喷射器内部机构内的一些损坏或污染可能会容许氢气越过所关闭的喷射器而泄漏。校准阈值压力变化可基于阳极气体回路70内的期望的压力降低，并且可通过裕度进行调节，该裕度被选择成指示阳极气体回路70内的过量氢气，所述过量氢气指示燃料喷射器泄漏。
图3的示例图示了当燃料电池堆50在操作中时诊断出燃料喷射器中的泄漏。在另一个实施例中，可当燃料电池堆50不在操作中时诊断出燃料喷射器中的泄漏。在这种示例中，线342可替换为近似于氢气通过膜56泄漏和渗透的线。线346可由提供校准阈值的在近似于氢气越过膜56泄漏和渗透的线上方的线替换，并且如果所标绘的压力指示与替换线346的线相比较高的压力或较慢的压力降低，则可诊断出在燃料电池系统10中的燃料喷射器中的泄漏。
图4是图示用于检测燃料电池系统10中的燃料喷射器泄漏的过程400的流程图。过程400在步骤402处开始。在步骤404处，在燃料喷射器内诊断出泄漏。在一个示例中，如图3中所图示的，校准阈值可用于与在一时间段内阳极气体回路70内的所标绘的压力测量结果进行比较，并且如果所标绘的压力超过校准阈值，则可诊断出泄漏。如果在其中燃料电池堆50不在操作中的燃料电池系统10中或者当燃料电池堆50的电流密度等于零时诊断出泄漏，则该过程前进到步骤406。如果在其中燃料电池堆50在操作中或燃料电池堆50的电流密度大于零的燃料电池系统10中诊断出泄漏，则该过程前进到步骤408。
在步骤406中，确定阳极气体回路70内的压力是否增加。如果阳极气体回路70内的压力没有增加，则氢气越过泄漏的燃料喷射器的泄漏与阳极气体回路70中的其他泄漏等效，并且该过程前进到步骤410。在步骤410处，指示泄漏的喷射器故障。可将这种泄漏的喷射器故障直接提供给驾驶员。在另一个实施例中，可将泄漏的喷射器故障记录在车辆维护数据库中，并通过电子通信向驾驶员指示该泄漏的喷射器故障和/或在下一次车辆维修时为维护人员保留该泄漏的喷射器故障。在指示泄漏的喷射器故障之后，该过程可容许燃料电池系统10返回到操作中状态。然后，该过程前进到步骤414，在此过程结束。
如果在步骤406处确定阳极气体回路70内的压力增加，则该过程前进到步骤412，其中，采取补救行动以从通向燃料喷射器的燃料管线中清除氢气。在一个示例性实施例中，这种补救行动可包括：第一，关闭截止阀22；以及第二，短暂地操作燃料电池堆50以消耗截止阀22和燃料电池堆50之间的氢气。该过程可附加地指示泄漏的喷射器故障。在指示泄漏的喷射器故障之后，该过程可容许燃料电池系统10返回到操作中状态。然后，该过程前进到步骤414，在此过程结束。
在步骤408中，可确定指示增加的氢气存在的增加的压力可能会在下一次燃料电池堆50不在操作中时导致设备损坏。可采取的补救行动包括：第一，容许燃料电池系统10保持在操作中，直到燃料电池堆50将不在操作中的下一次停机为止；第二，在下一次停机期间确认阳极气体回路70内的压力随时间而增加；以及第三，通过关闭截止阀22并短暂地操作燃料电池堆50以消耗截止阀22和燃料电池堆50之间的氢气，来减少或消耗掉通向燃料喷射器的燃料管线中的氢气。可选地，步骤408可包括：如果阳极气体回路70内的压力增加超过临界阈值，则禁止系统重启。然后，该过程前进到步骤414，在此过程结束。过程400可以是迭代的，例如连续地或以重复的周期运行以监测泄漏的喷射器故障并采取适当的补救行动。
可在需要生成电功率的各种类型的系统中操作燃料电池系统10。在一个实施例中，可在发电单元内利用燃料电池系统10。图5示意性地图示了利用图1的燃料电池系统10的示例性车辆系统500。车辆系统500包括可操作以在示例性道路上操作的车辆。车辆系统500包括燃料电池系统10、燃料电池控制器100和车辆推进系统510。车辆推进系统510是可利用由燃料电池系统10生成的电功率以将动力提供给车辆系统500的系统。车辆推进系统510可包括一个或多个电池存储装置，所述电池存储装置可操作以通过化学反应来接收和存储电能。车辆推进系统510可附加地包括一个或多个电动马达发电机单元，所述电动马达发电机单元可操作以将电功率转换成对将动力提供给车辆系统500有用的输出扭矩。
尽管已详细描述了用于实施本公开的最佳模式，但是熟悉本公开所涉及领域的技术人员将认识到在所附权利要求的范围内的用于实践本公开的各种替代性设计和实施例。

Claims (10)

1.一种用于检测燃料电池系统中的低水平泄漏的过程，所述过程包括：
在计算机化燃料电池控制器内操作编程以：
监测所述燃料电池系统的操作；
基于所述所监测的操作来确定所述燃料电池系统的阳极气体回路内的期望的压力降低；
基于所述期望的压力降低和裕度来确定校准阈值压力变化，所述裕度被选择成指示所述阳极气体回路内的过量氢气，所述过量氢气指示燃料喷射器泄漏；
当所述燃料电池系统的燃料喷射器被命令为关闭状态时，监测经过一时间段的所述阳极气体回路内的压力；
将经过所述时间段的所述阳极气体回路内的所监测的压力与所述校准阈值压力变化进行比较；以及
当所述比较指示存在所述过量氢气时，采取补救行动。
2.根据权利要求1所述的过程，其中，采取所述补救行动包括指示泄漏的喷射器故障。
3.根据权利要求1所述的过程，其中，采取所述补救行动包括：当所述燃料电池系统变得不在操作中时，减少来自连接到所述燃料喷射器的燃料管线的氢气。
4.根据权利要求3所述的过程，其中，减少来自所述燃料管线的氢气包括关闭截止阀以阻止所述氢气从氢气罐流出，并通过所述燃料电池系统的操作来消耗掉所述氢气。
5.根据权利要求1所述的过程，其中，采取所述补救行动包括：基于将经过所述时间段的所述阳极气体回路内的所监测的压力与临界阈值进行比较，来防止所述燃料电池系统的重启。
6.根据权利要求1所述的过程，所述过程进一步包括：当所述燃料电池系统在操作中时，基于所述燃料电池系统对氢气的消耗、所述氢气通过所述燃料电池系统的膜的泄漏、以及所述氢气从所述阳极气体回路到所述阳极气体回路之外的隔室的渗透，来确定所述阳极气体回路内的所述期望的压力降低。
7.根据权利要求6所述的过程，所述过程进一步包括：当所述燃料电池系统不在操作中时，基于氢气通过所述燃料电池系统的膜的泄漏、以及氢气从所述阳极气体回路到所述阳极气体回路之外的隔室的渗透，来确定所述阳极气体回路内的期望的压力降低。
8.根据权利要求1所述的过程，所述过程进一步包括：当所述燃料电池系统不在操作中时，基于氢气通过所述燃料电池系统的膜的泄漏、以及氢气从所述阳极气体回路到所述阳极气体回路之外的隔室的渗透，来确定所述阳极气体回路内的期望的压力降低。
9.一种用于检测在车辆系统中的燃料电池系统中的低水平泄漏的过程，所述过程包括：
在所述车辆系统的计算机化燃料电池控制器内操作编程以：
监测所述燃料电池系统的操作；
基于所述所监测的操作来确定所述燃料电池系统的阳极气体回路内的期望的压力降低；
基于所述期望的压力降低和裕度来确定校准阈值压力变化，所述裕度被选择成指示所述阳极气体回路内的过量氢气，所述过量氢气指示燃料喷射器泄漏；
当所述燃料电池系统的燃料喷射器被命令为关闭状态时，监测经过一时间段的所述阳极气体回路内的压力；
将经过所述时间段的所述阳极气体回路内的所监测的压力与所述校准阈值压力变化进行比较；以及
当所述比较指示存在所述过量氢气时，采取补救行动。
10.根据权利要求9所述的过程，其中，采取所述补救行动包括向所述车辆系统的驾驶员指示泄漏的喷射器故障。
CN202110186692.3A 2020-02-12 2021-02-10 用于检测燃料电池系统中的低水平燃料喷射器泄漏的过程和系统 Pending CN113258098A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/788833 2020-02-12
US16/788,833 US11251447B2 (en) 2020-02-12 2020-02-12 Process and system for detecting low-level fuel injector leakage in a fuel cell system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113258098A true CN113258098A (zh) 2021-08-13

Family

ID=76968791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110186692.3A Pending CN113258098A (zh) 2020-02-12 2021-02-10 用于检测燃料电池系统中的低水平燃料喷射器泄漏的过程和系统

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11251447B2 (zh)
CN (1) CN113258098A (zh)
DE (1) DE102021101286A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240079616A1 (en) * 2022-09-02 2024-03-07 Cummins Inc. Systems and methods for hydrogen leak detection
WO2024056213A1 (de) * 2022-09-15 2024-03-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum detektieren einer fehlfunktion, tanksystem, computerprogrammprodukt und speichermittel

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060072665A (ko) * 2004-12-23 2006-06-28 현대자동차주식회사 연료 전지 차량의 수소 가스 누출 검지 장치 및 방법
US20070116992A1 (en) * 2005-11-21 2007-05-24 Bradley Spare Anode loop pressure control in PEM fuel cell system
US20100151343A1 (en) * 2005-07-27 2010-06-17 Koji Katano Fuel cell system and gas leakage detection device
CN102288370A (zh) * 2010-05-20 2011-12-21 通用汽车环球科技运作有限责任公司 燃料电池系统中的轻微阳极泄露检测
US20160141678A1 (en) * 2014-11-13 2016-05-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system and a method of detecting a hydrogen gas leak
CN105609832A (zh) * 2014-11-13 2016-05-25 丰田自动车株式会社 检测燃料电池的反应气体的泄漏的方法及燃料电池系统
CN105938037A (zh) * 2015-01-05 2016-09-14 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于验证燃料电池系统中检测到的泄漏的系统和方法
CN108288717A (zh) * 2017-01-09 2018-07-17 通用汽车环球科技运作有限责任公司 检测燃料电池气体泄漏的方法
CN110197916A (zh) * 2018-02-26 2019-09-03 丰田自动车株式会社 燃料电池系统和控制燃料电池的方法
JP2019149234A (ja) * 2018-02-26 2019-09-05 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
CN110651390A (zh) * 2017-03-14 2020-01-03 罗伯特·博世有限公司 用于识别能量转换器系统中的泄露的方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080141760A1 (en) * 2006-12-19 2008-06-19 Gm Global Technology Operations, Inc. Leak detection in a fuel cell system
US8387441B2 (en) * 2009-12-11 2013-03-05 GM Global Technology Operations LLC Injector flow measurement for fuel cell applications
KR102698999B1 (ko) * 2018-10-15 2024-08-26 현대자동차주식회사 연료전지의 수소 공급 이상 진단시스템 및 진단방법

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060072665A (ko) * 2004-12-23 2006-06-28 현대자동차주식회사 연료 전지 차량의 수소 가스 누출 검지 장치 및 방법
US20100151343A1 (en) * 2005-07-27 2010-06-17 Koji Katano Fuel cell system and gas leakage detection device
US20070116992A1 (en) * 2005-11-21 2007-05-24 Bradley Spare Anode loop pressure control in PEM fuel cell system
CN102288370A (zh) * 2010-05-20 2011-12-21 通用汽车环球科技运作有限责任公司 燃料电池系统中的轻微阳极泄露检测
US20160141678A1 (en) * 2014-11-13 2016-05-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system and a method of detecting a hydrogen gas leak
CN105609832A (zh) * 2014-11-13 2016-05-25 丰田自动车株式会社 检测燃料电池的反应气体的泄漏的方法及燃料电池系统
CN105938037A (zh) * 2015-01-05 2016-09-14 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于验证燃料电池系统中检测到的泄漏的系统和方法
CN108288717A (zh) * 2017-01-09 2018-07-17 通用汽车环球科技运作有限责任公司 检测燃料电池气体泄漏的方法
CN110651390A (zh) * 2017-03-14 2020-01-03 罗伯特·博世有限公司 用于识别能量转换器系统中的泄露的方法
CN110197916A (zh) * 2018-02-26 2019-09-03 丰田自动车株式会社 燃料电池系统和控制燃料电池的方法
JP2019149234A (ja) * 2018-02-26 2019-09-05 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム

Also Published As

Publication number Publication date
US20210249672A1 (en) 2021-08-12
DE102021101286A1 (de) 2021-08-12
US11251447B2 (en) 2022-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7604884B2 (en) Fuel cell system
US11688869B2 (en) Method and control unit for conditioning a fuel cell stack
US9666887B2 (en) Method for diagnosing current sensor of fuel cell system
CN100449842C (zh) 燃料电池系统及其控制方法
KR100987739B1 (ko) 연료 전지 시스템 및 이동체
CN107123821B (zh) 压力传感器的异常检测方法及燃料电池系统
KR100845567B1 (ko) 연료전지시스템과 그 운전방법 및 연료전지 차량
US9269974B2 (en) Fuel cell system
CN110178255B (zh) 用于确定燃料电池堆的密封性的方法
US20100203411A1 (en) Fuel cell system and mobile object
CN113258098A (zh) 用于检测燃料电池系统中的低水平燃料喷射器泄漏的过程和系统
US10581100B2 (en) Method of operating a fuel cell stack having a temporarily disabled bleed valve
CN110534777B (zh) 用于燃料电池的空气供应控制方法及控制系统
CN110571460A (zh) 操作具有临时禁用的排放阀的燃料电池堆的方法
KR20170000991A (ko) 연료전지 시스템의 비상 운전 방법
JP4353296B2 (ja) 燃料電池システムおよび燃料電池の起動方法
CN115336055A (zh) 用于补偿燃料电池系统的阳极区段中由温度引起的压力升高的方法
US20120015267A1 (en) Fuel cell system, control method for the fuel cell system, and electric vehicle equipped with the fuel cell system
US20210135256A1 (en) Process and system for anode overpressure remedial action in a fuel cell system
JP5352038B2 (ja) 動力供給システム
CN105375045A (zh) 用于在燃料电池车辆操作期间测试阳极完整性的方法
US8182953B2 (en) Fuel cell system
US20240145747A1 (en) Controlling pressure in a fuel cell system
CN113169359B (zh) 用于降低在燃料电池堆中的碳腐蚀的方法以及机动车
US20230264606A1 (en) Fuel cell stack diagnostics using crowdsourcing for connected fuel cell vehicle

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