CN116505019A - 车辆燃料电池单元抽取系统 - Google Patents

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C·W·彼得森
A·戈斯塔斯比
王昊
程鸣
小威廉·弗雷德里克·桑德森
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Abstract

本公开提供了“车辆燃料电池单元抽取系统”。一种车辆包括燃料电池单元、入口阀、抽取阀和控制器。所述燃料电池单元具有被配置成接收氢的阳极侧。所述入口阀被配置成打开以将所述氢递送到所述阳极侧。所述抽取阀被配置成打开以从所述阳极侧抽取水和氮。所述控制器被编程以经由打开所述入口阀然后关闭所述入口阀来操作所述入口阀以将氢喷射到所述阳极侧中。所述控制器还被编程以响应于所述阳极侧中的所述氢的浓度小于阈值，而打开所述抽取阀以从所述阳极侧抽取水和氮。

Description

车辆燃料电池单元抽取系统
技术领域
本公开总体上涉及具有燃料电池单元的车辆。
背景技术
车辆可包括生成电力的燃料电池单元系统。
发明内容
一种车辆包括燃料电池单元、喷射阀、抽取阀和控制器。所述燃料电池单元具有被配置成生成电力的电池堆。所述电池堆具有被配置成接收氢的阳极侧和被配置成接收空气的阴极侧。所述喷射阀被配置成打开以将氢递送到阳极侧。所述抽取阀被配置成打开以从阳极侧抽取水和氮。所述控制器被编程以经由打开喷射阀然后关闭喷射阀来根据脉冲递送方法操作所述喷射阀以将氢递送到阳极侧，其中所述脉冲递送方法的单个脉冲对应于喷射阀的每次打开之间的时间。所述控制器还被编程以响应于在至少一个脉冲期间阳极侧中的氢的浓度小于阈值，而打开所述抽取阀以从所述阳极侧抽取水和氮。所述阳极侧中的氢的浓度基于在每个脉冲期间关闭喷射阀时(i)电池堆的电压的变化以及(ii)阳极侧的压力的变化。所述控制器还被编程以响应于在每个脉冲期间阳极侧中的氢的浓度不小于阈值，而维持抽取阀的关闭状况。
一种车辆包括燃料电池单元堆、入口阀、抽取阀和控制器。所述燃料电池单元堆具有被配置成接收氢的阳极侧。所述入口阀被配置成打开以将氢递送到阳极侧。所述抽取阀被配置成打开以从阳极侧抽取水和氮。所述控制器被编程以经由打开入口阀然后关闭入口阀来操作入口阀以将氢喷射到阳极侧中。所述控制器还被编程以响应于阳极侧中的氢的浓度小于阈值，而打开抽取阀以从所述阳极侧抽取水和氮。所述阳极侧中的氢的浓度基于在关闭入口阀时(i)燃料电池单元堆的电压的变化以及(ii)阳极侧的压力的变化。
一种车辆包括燃料电池单元堆、入口阀、抽取阀和控制器。所述燃料电池单元堆具有被配置成接收氢的阳极侧。所述入口阀被配置成打开以将氢递送到阳极侧。所述抽取阀被配置成打开以从阳极侧抽取水和氮。所述控制器被编程以在第一实例处打开入口阀以将氢喷射到阳极侧中，在第一实例处打开所述入口阀之后关闭所述入口阀，并且在关闭所述入口阀之后在第二实例处打开所述入口阀，以将氢喷射到阳极侧中。所述控制器还被编程以响应于阳极侧中的氢的浓度小于阈值，而打开抽取阀以从所述阳极侧抽取水和氮。所述阳极侧中的氢的浓度基于(i)在对应于入口阀被关闭的时间段内燃料电池单元堆的电压的变化以及(ii)在所述时间段内阳极侧的压力的变化。
附图说明
图1是表示燃料电池单元系统的示意图；
图2是表示包括燃料电池单元系统的车辆的示意图；并且
图3是示出抽取燃料电池单元的方法的流程图。
具体实施方式
本文描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅是示例并且其他实施例可采用各种形式和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中所公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为限制性的，而仅应解释为用于教导本领域技术人员以不同方式采用实施例的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解，参考附图中的任何一个示出和描述的各种特征可与一个或多个其他附图中示出的特征进行组合，以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，对于特定的应用或实现方式，可能期望与本公开的教示一致的对特征的各种组合和校正。
应认识到，本文公开的任何电路或其他电气装置可包括任何数量的微处理器、集成电路、存储器装置(例如，快闪存储器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或它们的其他合适变型)以及软件，它们彼此协作以执行本文公开的操作。另外，如本文所公开的电气装置中的任何一个或多个可被配置成执行体现在非暂时性计算机可读介质中的计算机程序，所述计算机程序被编程以执行如本文所公开的任何数量的功能。
图1将燃料电池单元系统(“系统”)10示意性地示出为根据至少一个实施例的过程流程图。例如，系统10可在车辆中用于提供电力来操作电动马达，以推进车辆或执行其他车辆功能。系统10可在基于燃料电池单元的电动车辆或基于燃料电池单元的混合动力车辆或使用电流来驱动各种装置的任何其他此类设备中实现。
系统10具有燃料电池单元堆(“电池堆”)12。电池堆12包括多个电池单元，其中每个电池单元13具有阳极侧14(包括阳极催化剂)、阴极侧16(包括阴极催化剂)以及在阳极与阴极催化剂之间的膜18。图1中示出了燃料电池单元堆12中的仅一个燃料电池单元13，尽管电池堆12包含任何数量的电池单元。电池堆12例如与高压总线或牵引用电池20电通信并向其提供能量。电池堆12响应于以电化学的方式转换氢和氧而生成电池堆电流。电池堆12还可具有冷却回路(未示出)。
各种电气装置可耦接到电池20以消耗此种电力以便进行操作。如果系统10与车辆结合使用，则装置可包括马达或多个车辆电气部件，每个车辆电气部件消耗电力以用于特定目的。例如，此类装置可与车辆动力传动系统、车厢加热和冷却、内部/外部照明、娱乐装置和电动锁定车窗相关联，但不限于此。在车辆中实现的特定类型的装置可基于车辆内容、所使用的马达的类型以及所实现的特定类型的燃料电池单元堆而变化。
在系统10的操作期间，产物水、诸如氢等残余燃料和诸如氮等副产物可积聚在电池堆12的阳极侧14处。已经尝试移除液体产物水和副产物并再利用残余氢和至少一部分水蒸气。一种方法是在电池堆12下游的抽取总成36中收集这些成分，分离至少一部分液态水，并将剩余的成分经由再循环回路中的返回通道返回到电池堆12。
主燃料源22(诸如主氢源)连接到电池堆12的阳极侧14，以提供供应燃料流(或阳极流)。主氢源22的非限制性示例是高压氢储罐或氢化物存储装置。例如，可使用液态氢、储存在诸如硼氢化钠或铝氢化物等各种化学品中的氢或存储在金属氢化物中的氢来代替压缩气体。罐阀23控制供应氢的流动。可包括压力调节器25以调节供应氢的流动。罐阀23也可被称为入口阀或喷射阀。罐阀23被配置成打开以将氢递送到阳极侧14并且关闭以约束氢流入阳极侧14。
氢源22连接到一个或多个排出器24。排出器可能是可变或多级排出器或其他合适的排出器。排出器24被配置成将供应氢(例如，从源22接收到的氢)与未使用的氢(例如，从燃料电池单元堆12再循环)组合以生成输入燃料流。排出器24控制到电池堆12的输入燃料流的流动。排出器24具有喷嘴26，所述喷嘴将氢供应到缩扩喷嘴28的收缩区段中。喷嘴28的扩散区段连接到阳极侧14的输入30。
阳极侧14的输出32连接到再循环回路34。再循环回路34可能是被动再循环回路，如图所示，或者可能是根据另一实施例的主动再循环回路。通常，向阳极侧14提供过量的氢气，以确保电池堆12中的所有电池单元都可获得足够的氢。换句话说，在正常工况下，以高于一的化学计量比(即，以相对于准确的电化学需求的富燃比)将氢提供到燃料电池单元堆12。在阳极输出32处的未使用的燃料流或再循环的燃料流除了氢之外可包括各种杂质，诸如氮以及液态和蒸气形式的水。提供再循环回路34，以使得阳极侧14未使用的过量氢返回到输入30，因此它可被使用而不致浪费。
积聚的液相水和气相水是阳极侧14的输出。阳极侧14需要加湿以进行有效的化学转化并延长隔膜寿命。再循环回路34可用于提供水以在阳极侧14的输入30之前加湿供应氢气。替代地，可提供加湿器以将水蒸气添加到输入燃料流。
再循环回路34包含抽取总成36，以从再循环流中移除杂质或副产物，诸如过量的氮、液态水和/或水蒸气。抽取总成36包括水分离器或分水装置38、排水管线40和控制阀42(诸如，抽取阀)。分离器38接收来自阳极侧14的输出32的氢气、氮气和水的流或流体混合物。水可能是混合相并包含液相水和气相水两者。分离器38移除液相水的至少一部分，所述液相水通过排水管线40离开分离器。氮气、氢气和气相水的至少一部分例如在燃料电池单元堆12的抽取过程期间也可离开排水管线40，并且穿过控制阀42。控制阀42可能是电磁阀或其他合适的阀。分离器38中的流体的剩余部分通过再循环回路34中的通道44离开，所述通道连接到如图所示的排出器24或主动阳极再循环旋转装置。与排水管线40中的流相比，通道44中的流可包含大量的氢。通道44中的流体被馈送到缩扩喷嘴28的收缩区段中，所述流体在所述收缩区段中与来自喷嘴26和来自氢源22的进入的氢混合。
电池堆12的阴极侧16接收阴极流中的氧，例如作为诸如大气等空气源46中的成分。在一个实施例中，压缩机48由马达50驱动以对进入的空气进行加压。加压空气或阴极流在进入阴极侧16之前可由加湿器52在入口54处进行加湿。可能需要水以确保每个电池单元13的隔膜18保持潮湿，以提供电池堆12的最佳操作。阴极侧16的输出56被配置成排放过量空气并连接到阀58。来自抽取总成36的排水管线60可连接到阀58下游的出口62。在其他实施例中，排水管线可铺设到系统10中的其他位置。
可使用本领域已知的冷却剂回路64来冷却电池堆12。冷却剂回路64具有通向电池堆12的入口66和出口68以冷却电池堆。冷却剂回路64可具有温度传感器70，以确定冷却剂温度。冷却剂温度可对应于电池堆12的温度，或者可使用单独的传感器来确定电池堆12的温度，所述温度可被传达到控制器(74)。
电池堆12还可具有湿度传感器72，所述湿度传感器定位在电池堆12的阴极侧16的入口54处。传感器72还可包括温度感测模块。压力传感器73可用于确定电池堆12的阳极侧14和电池堆12的阴极侧16内的相应压力。温度传感器(未示出)还可用于确定电池堆12的阳极侧14和电池堆12的阴极侧16内的相应温度。
控制器74接收来自传感器70、72、73和可与燃料电池单元系统10相关联的任何其他传感器的信号。控制器74可能是单个控制器或彼此通信的多个控制器。控制器74还可与阀23、调节器25、阀42、阀58、压缩机48和马达50通信。
在操作期间，可基于燃料电池单元操作状态、环境状况等而控制燃料电池单元系统的两种反应物在电化学上所需的每种反应物的总反应物化学计量比。可通过在阳极侧14上使用阀23和调节器25来控制化学计量法，以控制燃料或氢到电池堆12的流速，并且通过在阴极侧16上使用压缩机48和马达50来控制空气到电池堆12的流速。系统10可在一定范围的燃料和空气化学计量比内操作。当系统10在较低功率水平下操作时，当从电池堆12汲取的电流量减少时，水副产物的量将减少。
图2示出了根据实施例的具有燃料电池单元系统(“系统”)102的车辆100。系统102可以是如关于图1所描述的燃料电池单元系统。系统102从储罐104接收氢并从周围环境接收空气以进行操作，并且向电池106提供电能以进行存储。电池106连接到逆变器108，所述逆变器继而为电机110供电。电机110可充当马达以推进车辆100，并且在一些实施例中，充当发电机以对电池106充电。电机110连接到变速器112。变速器112连接到车辆100的车轮114。
车辆具有控制系统116。控制系统116可包括任何数量的控制器，并且可被集成到单个控制器中，或者具有各种模块。控制器中的一些或全部可通过控制器局域网(CAN)或其他系统来连接。控制系统116可连接到随机存取存储器118或另一数据存储系统。在一些实施例中，车辆具有与控制系统116通信的用户界面120。用户界面120可包括车载车辆系统，并且还可包括接收器，所述接收器被配置成使用蜂窝电话、计算机等接收来自远程用户的信息和输入。用户界面还可包括导航系统。
控制系统116进行通信并且被配置成控制系统102、电池106、逆变器108、电机110和变速器112。控制系统116还被配置成从这些车辆部件接收与其状态和车辆状态有关的信号。
控制系统116具有接收器121，所述接收器可包括一个或多个天线。每个天线可被配置成从各种源无线地接收信号，所述各种源包括但不限于蜂窝塔122、卫星124、无线网络服务器等。
本文描述的控制器74、116可能是较大控制系统的一部分，并且可由整个车辆100或燃料电池单元系统10中的各种其他控制器(诸如，车辆系统控制器(VSC))控制。因此，应理解，控制器74、116和一个或多个其他控制器可统称为“控制器”，所述控制器响应于来自各种传感器的信号而控制各种致动器，以控制车辆100或燃料电池单元系统10的各种功能。控制器74可包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质通信的微处理器或中央处理单元(CPU)。计算机可读存储装置或介质可包括例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)中的易失性和非易失性存储装置。KAM是可用于在CPU断电时存储各种操作变量的持久性或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可使用许多若干存储器装置中的任何一种来实现，所述存储器装置诸如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)、快闪存储器或能够存储数据的任何其他电、磁性、光学或组合存储器装置，所述数据中的一些表示由控制器用于控制车辆100或燃料电池单元系统10的可执行指令。
质子交换膜燃料电池单元是一种电化学装置，所述电化学装置将氢(H2)和氧(O2)中的化学能转换成电能，其中水作为其副产物。H2和O2分别被递送到阳极侧和阴极侧。存在两种类型的H2递送：连续流和脉冲喷射递送。可使用泵来供应H2的连续流。然而，对于脉冲喷射递送，使用喷射阀(例如，阀23)来调节阳极压力。当阳极压力低时，喷射阀打开，并且快速的H2流冲入阳极回路。当阳极压力高时，喷射阀关闭，并且没有H2流入系统。
在系统操作期间，水和氮(N2)两者可从阴极侧渗透通过膜(例如，膜18)。当H2供应在喷射阀的入口处具有高浓度水平时，水和N2可能积聚在阳极侧，从而降低阳极回路中的H2浓度水平。如果H2浓度太低，则一些电池单元可能会经历H2缺乏，这可能致使电池单元电压反转并导致电池单元损坏。
抽取阀(例如，阀42)可从阳极回路中移除水和N2。然而，当H2浓度太高时，打开抽取阀可能将H2释放到大气中，这降低了系统效率。总的来说，我们需要通过适当的抽取阀控制来确保H2浓度维持在一定范围内，以用于维持安全操作和系统效率。
然而，H2浓度传感器对于批量生产的车辆仪表来说是昂贵的。因此，用于估计H2浓度的算法对于达成期望的抽取阀控制至关重要。此种估计可用作抽取阀控制的反馈，以实现电池堆安全性和系统效率，而无需花费H2浓度传感器。
当根据脉冲喷射递送方法操作燃料电池单元时，喷射阀(例如，阀23)打开，阳极压力(例如，阳极侧14上的压力)增加到p阳极，最大，并且然后喷射阀关闭，并且电池堆电压增加到Vst，最大。当喷射阀关闭时，如果存在电流汲取，则阳极压力随着H2被消耗而降低到p阳极，最小直到喷射阀再次打开为止，并且电池堆电压降低到Vst，最小。燃料电池单元堆12的电压可由电压传感器测量并传达到控制器74。根据脉冲递送方法的单个脉冲(例如，一个喷射循环)可对应于喷射阀的每次打开之间的时间。可基于在每个脉冲或喷射循环期间关闭喷射阀时的电池堆电压ΔVst＝Vst，最大-Vst，最小Δp阳极＝p阳极，最大-p阳极，最小的增量或变化以及阳极压力的增量或变化而估计H2浓度。
燃料电池单元堆电压可基于阳极侧上的ΔVst与H2浓度水平之间的关系的模型。燃料电池单元堆是几个燃料电池单元的串联连接。因此，电池堆电压是所有电池单元电压的总和。我们假设每个电池单元具有相同的电池单元电压V电池单元，并且可通过开路电压(OCV)减去欧姆损耗、活化损耗和浓度损耗来对V电池单元建模。这些损耗涉及许多变量的相互作用，包括膜湿度水平、阴极压力、O2浓度、电池堆电流、冷却剂温度、电池堆寿命等。在一个脉冲内，如果电池堆电流Ist不变，则可假设这些损耗是恒定的。应注意，这是合理的假设，因为每个脉冲通常持续不到一秒。在N电池单元的情况下，在每个脉冲或喷射循环期间关闭喷射阀时的电池堆电压的增量或变化可由等式(1)确定：
ΔVst＝Vst，最大-Vst，最小＝N*(v电池单元，最大-v电池单元，最小)＝N*(E最大-E最小) (1)
其中是燃料电池单元的OCV；E最大是在每个脉冲期间经历的最大OCV(例如，在每个脉冲期间恰好在喷射阀关闭之后的OCV)；E最小是在每个脉冲期间经历的最小OCV(例如，在每个脉冲期间恰好在喷射阀打开之前的OCV)；Tfc是燃料电池单元温度(例如，电池堆12的温度)；pH2是阳极侧上的H2的分压；并且pO2是阴极侧上的O2的分压。如果我们假设Tfc和pO2在一个脉冲内是恒定的，则等式(1)可重写为等式(2)：
其中pH2，最大-p阳极，最大*αH2，αH2是阳极压力为p阳极，最大时的氢浓度；pH2，最小＝pH2，最大-ΔpH2＝p阳极，最大*αH2-ΔpH2；并且ΔpH2＝pH2，最大-pH2，最小是脉冲内的H2分压的增量或变化。如果我们忽略水和N2渗透，并且如果抽取阀在一个脉冲内保持关闭，则ΔpH2＝Δp阳极。基于此种假设，等式(2)可重写为等式(3)：
等式(3)还可被重新排列为等式(4)：
等式(4)可能足以估计H2浓度估计值。然而，这种估计可能会产生误差，所述误差取决于燃料电池单元的电池堆电流Ist。在电池堆电流Ist增加时，脉冲周期变得更短，并且由于传感器读数动态和数据采样，Δp阳极中的误差可能增加。因此，等式(4)可通过误差校正系数进行调整并重写为等式(5)：
其中f(Ist)是误差校正系数。误差校正系数可能是电池堆电流Ist的函数。更具体地，误差校正系数的值可基于存储在控制器74中的查找表，所述查找表对应于误差校正系数的值与电池堆电流Ist的值。查找表的值可基于记录的数据(例如，来自实验的数据)，并且可基于反馈控制而进行更新。
等式(1)至(5)可存储在控制器74内。控制器74可计算电池堆12的阳极侧14的H2浓度估计值αH2。控制器74然后可存储电池堆12的阳极侧14的H2浓度估计的当前值和先前值αH2。
参看图3，示出了抽取燃料电池单元系统(例如，燃料电池单元系统10)的方法200的流程图。方法200可由本文描述的控制器中的任何一个(例如，控制器74)实现。方法200可作为控制器内的控制逻辑和/或算法存储在控制器内。控制器可被配置成响应于燃料电池单元系统10和/或车辆100的各种状况而控制燃料电池单元系统10和/或车辆100的各种部件的操作。方法200在开始框202处开始。在根据脉冲喷射递送方法操作燃料电池单元时，可在每个脉冲或喷射循环期间在开始框202处发起方法200。
接下来，方法200前进到框204，其中确定抽取阀(例如，阀42)是否关闭以及电池堆电流Ist的变化是否小于阈值。如果抽取阀(例如，阀42)未关闭或者如果电池堆电流Ist的变化不小于阈值，则方法200再循环回到框204的开头。如果抽取阀(例如，阀42)关闭并且如果电池堆电流Ist的变化小于阈值，则方法200前进到框206。
在框206处，确定燃料电池单元堆的阳极侧(例如，电池堆12的阳极侧14)的H2浓度估计值αH2。更具体地，在喷射阀或入口阀(例如，阀23)关闭时，在脉冲或喷射循环期间根据上述等式(1)至(5)来确定燃料电池单元堆的阳极侧的H2浓度估计值αH2(即，在喷射阀关闭的时间段期间，在每个脉冲或喷射循环期间基于以上等式来确定燃料电池单元堆的阳极侧的H2浓度估计值αH2)。然后，方法200前进到框208，其中对在框206处确定的燃料电池单元堆的阳极侧的H2浓度估计值αH2进行滤波，以减少来自燃料电池单元堆的电压测量结果和电池堆的阳极侧的压力测量结果的噪音。框208处的滤波器可能是递归最小二乘滤波器、最小均方滤波器、卡尔曼滤波器等。
接下来，方法200前进到框210，其中确定燃料电池单元堆的阳极侧的H2浓度估计值αH2是否小于阈值。如果在框210处燃料电池单元堆的阳极侧的H2浓度估计值αH2小于阈值，则方法200前进到框212，其中打开抽取阀(例如，阀42)以从燃料电池单元堆的阳极侧抽取水和氮。在一段时间(可能是指定时间段)之后，然后抽取阀212关闭，并且方法200可返回到开始框202。如果在框210处燃料电池单元堆的阳极侧的H2浓度估计值αH2不小于阈值，则方法200前进到框214，其中使抽取阀维持在关闭状况。
方法200被描述为在单个脉冲或喷射循环内应用(例如，在对应于在第一实例处打开喷射阀或入口阀，在第一实例处打开喷射阀或入口阀之后关闭入口阀，以及在关闭所述入口阀之后在第二实例处打开所述入口阀的时间段内)。然而，据说，方法200可适用于几种脉冲或喷射循环。在此种情况下，方法200将(i)响应于在每个脉冲或喷射循环期间燃料电池单元堆的阳极侧的H2浓度估计值αH2不小于阈值而转变到框214，或者(ii)响应于在至少一个脉冲或喷射循环期间燃料电池单元堆的阳极侧的H2浓度估计值αH2小于阈值而转变到框212。
应理解，图3中的流程图仅用于说明目的，并且方法200不应被解释为限于图3中的流程图。方法200的步骤中的一些可被重新布置，而其他步骤可完全被省略。
应理解，对于本文所描述的任何部件、状态或状况的第一、第二、第三、第四等的标注可在权利要求中重新布置，以使得它们关于权利要求是按时间次序布置。此外，应理解，如果具体部件、状态或状况中的一个或多个被要求保护，则本文描述的没有数字名称的任何部件、状态或状况可在权利要求中被赋予第一、第二、第三、第四等名称。
在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应理解，可在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。如前所述，各种实施例的特征可被组合以形成可能未明确描述或示出的另外的实施例。虽然各种实施例可能已经被描述为就一个或多个期望的特性而言相较其他实施例或现有技术实现方式提供了优点或是优选的，但是本领域普通技术人员应认识到，一个或多个特征或特性可被折衷以达成期望的总体系统属性，这取决于具体的应用和实现方式。为此，就一个或多个特性而言被描述为不如其他实施例或现有技术实现方式期望的实施例处在本公开的范围内，并且对于特定应用来说可能是期望的。
根据本发明，提供了一种车辆，其具有：燃料电池单元，所述燃料电池单元具有用于生成电力的电池堆，所述电池堆具有被配置成接收氢的阳极侧和被配置成接收空气的阴极侧；喷射阀，所述喷射阀被配置成打开以将氢递送到阳极侧；抽取阀，所述抽取阀被配置成打开以从阳极侧抽取水和氮；以及控制器，所述控制器被编程以经由打开喷射阀然后关闭喷射阀来根据脉冲递送方法操作喷射阀以将氢递送到阳极侧，其中脉冲递送方法的单个脉冲对应于喷射阀的每次打开之间的时间，响应于在至少一个脉冲期间阳极侧中的氢的浓度小于阈值，而打开抽取阀以从阳极侧抽取水和氮，其中阳极侧中的氢的浓度是基于在每个脉冲期间关闭喷射阀时(i)电池堆的电压的变化和(ii)阳极侧的压力的变化，并且响应于在每个脉冲期间阳极侧中的氢的浓度不小于阈值，而维持抽取阀的关闭状况。
根据实施例，阳极侧中的氢的浓度还基于误差校正系数。
根据实施例，误差校正系数是电池堆的电流的函数。
根据实施例，误差校正系数基于相对于电池堆的电流的查找表。
根据实施例，阳极侧中的氢的浓度还基于电池堆的温度。
根据实施例，阳极侧中的氢的浓度被滤波以减少来自电池堆的电压测量结果和阳极侧的压力测量结果的噪声。
根据本发明，提供了一种车辆，其具有：燃料电池单元堆，所述燃料电池单元堆具有被配置成接收氢的阳极侧；入口阀，所述入口阀被配置成打开以将氢递送到阳极侧；抽取阀，所述抽取阀被配置成打开以从阳极侧抽取水和氮；以及控制器，所述控制器被编程以经由打开入口阀然后关闭入口阀来操作入口阀以将氢喷射到阳极侧中，并且响应于阳极侧中的氢的浓度小于阈值，而打开抽取阀以从阳极侧抽取水和氮，其中阳极侧中的氢的浓度是基于在关闭入口阀时(i)燃料电池单元堆的电压的变化和(ii)阳极侧的压力的变化。
根据实施例，所述控制器还被编程以响应于阳极侧中的氢的浓度不小于阈值，而维持抽取阀的关闭状况。
根据实施例，阳极侧中的氢的浓度还基于误差校正系数。
根据实施例，误差校正系数是燃料电池单元堆的电流的函数。
根据实施例，误差校正系数基于相对于燃料电池单元堆的电流的查找表。
根据实施例，阳极侧中的氢的浓度还基于燃料电池单元堆的温度。
根据实施例，阳极侧中的氢的浓度被滤波以减少来自燃料电池单元堆的电压测量结果和阳极侧的压力测量结果的噪声。
根据本发明，提供了一种车辆，其具有：燃料电池单元堆，所述燃料电池单元堆具有被配置成接收氢的阳极侧；入口阀，所述入口阀被配置成打开以将氢递送到阳极侧；抽取阀，所述抽取阀被配置成打开以从阳极侧抽取水和氮；以及控制器，所述控制器被编程以在第一实例处打开入口阀以将氢喷射到阳极侧中，在第一实例处打开入口阀之后关闭入口阀，关闭入口阀之后在第二实例处打开入口阀，以将氢喷射到阳极侧，并且响应于阳极侧中的氢的浓度小于阈值，而打开抽取阀以从阳极侧抽取水和氮，其中阳极侧中的氢的浓度是基于(i)在对应于入口阀被关闭的时间段内燃料电池单元堆的电压的变化和(ii)在所述时间段内阳极侧的压力的变化。
根据实施例，所述控制器还被编程以响应于阳极侧中的氢的浓度不小于阈值，而维持抽取阀的关闭状况。
根据实施例，阳极侧中的氢的浓度还基于误差校正系数。
根据实施例，误差校正系数是燃料电池单元堆的电流的函数。
根据实施例，误差校正系数基于相对于燃料电池单元堆的电流的查找表。
根据实施例，阳极侧中的氢的浓度还基于燃料电池单元堆的温度。
根据实施例，阳极侧中的氢的浓度被滤波以减少来自燃料电池单元堆的电压测量结果和阳极侧的压力测量结果的噪声。

Claims (15)

1.一种车辆，其包括：
燃料电池单元，所述燃料电池单元具有用于生成电力的电池堆，所述电池堆具有被配置成接收氢的阳极侧和被配置成接收空气的阴极侧；
喷射阀，所述喷射阀被配置成打开以将所述氢递送到所述阳极侧；
抽取阀，所述抽取阀被配置成打开以从所述阳极侧抽取水和氮；以及
控制器，所述控制器被编程以，
经由打开所述喷射阀然后关闭所述喷射阀来根据脉冲递送方法操作所述喷射阀以将氢递送到所述阳极侧，其中所述脉冲递送方法的单个脉冲对应于所述喷射阀的每次打开之间的时间，
响应于在至少一个脉冲期间所述阳极侧中的所述氢的浓度小于阈值，而打开所述抽取阀以从所述阳极侧抽取水和氮，其中所述阳极侧中的所述氢的所述浓度是基于在每个脉冲期间关闭所述喷射阀时(i)所述电池堆的电压的变化和(ii)所述阳极侧的压力的变化，并且
响应于在每个脉冲期间所述阳极侧中的所述氢的所述浓度不小于所述阈值，而维持所述抽取阀的关闭状况。
2.如权利要求1所述的车辆，其中所述阳极侧中的所述氢的所述浓度还基于误差校正系数。
3.如权利要求2所述的车辆，其中所述误差校正系数是所述电池堆的电流的函数。
4.如权利要求2所述的车辆，其中所述误差校正系数基于相对于所述电池堆的电流的查找表。
5.如权利要求1所述的车辆，其中所述阳极侧中的所述氢的所述浓度还基于所述电池堆的温度。
6.如权利要求1所述的车辆，其中所述阳极侧中的所述氢的所述浓度被滤波以减少来自所述电池堆的电压测量结果和所述阳极侧的压力测量结果的噪声。
7.一种车辆，其包括：
燃料电池单元堆，所述燃料电池单元堆具有被配置成接收氢的阳极侧；
入口阀，所述入口阀被配置成打开以将所述氢递送到所述阳极侧；
抽取阀，所述抽取阀被配置成打开以从所述阳极侧抽取水和氮；以及
控制器，所述控制器被编程以，
经由打开所述入口阀然后关闭所述入口阀来操作所述入口阀以将氢喷射到所述阳极侧中，并且
响应于所述阳极侧中的所述氢的浓度小于阈值，而打开所述抽取阀以从所述阳极侧抽取水和氮，其中所述阳极侧中的所述氢的所述浓度是基于在关闭所述入口阀时(i)所述燃料电池单元堆的电压的变化和(ii)所述阳极侧的压力的变化。
8.如权利要求7所述的车辆，其中所述控制器还被编程以响应于所述阳极侧中的所述氢的所述浓度不小于所述阈值，而维持所述抽取阀的关闭状况。
9.如权利要求7所述的车辆，其中所述阳极侧中的所述氢的所述浓度还基于误差校正系数。
10.如权利要求9所述的车辆，其中所述误差校正系数是所述燃料电池单元堆的电流的函数。
11.如权利要求9所述的车辆，其中所述误差校正系数基于相对于所述燃料电池单元堆的电流的查找表。
12.如权利要求7所述的车辆，其中所述阳极侧中的所述氢的所述浓度被滤波以减少来自所述燃料电池单元堆的电压测量结果和所述阳极侧的压力测量结果的噪声。
13.一种车辆，其包括：
燃料电池单元堆，所述燃料电池单元堆具有被配置成接收氢的阳极侧；
入口阀，所述入口阀被配置成打开以将所述氢递送到所述阳极侧；
抽取阀，所述抽取阀被配置成打开以从所述阳极侧抽取水和氮；以及
控制器，所述控制器被编程以，
在第一实例处打开所述入口阀以将氢喷射到所述阳极侧中，
在所述第一实例处打开所述入口阀之后关闭所述入口阀，
在关闭所述入口阀之后在第二实例处打开所述入口阀，以将氢喷射到所述阳极侧中，并且
响应于所述阳极侧中的所述氢的浓度小于阈值，而打开所述抽取阀以从所述阳极侧抽取水和氮，其中所述阳极侧中的所述氢的所述浓度是基于(i)在对应于所述入口阀被关闭的时间段内所述燃料电池单元堆的电压的变化和(ii)在所述时间段内所述阳极侧的压力的变化。
14.如权利要求13所述的车辆，其中所述控制器还被编程以响应于所述阳极侧中的所述氢的所述浓度不小于所述阈值，而维持所述抽取阀的关闭状况。
15.如权利要求13所述的车辆，其中所述阳极侧中的所述氢的所述浓度还基于误差校正系数。
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