專利名稱：：燃料電池系統(tǒng)中所用的排放觸發(fā)監(jiān)控的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明一般涉及用于監(jiān)控燃料電池系統(tǒng)的陽極排放過程的系統(tǒng)和方法，更具體地，涉及用于監(jiān)控燃料電池系統(tǒng)的主動排放和反應(yīng)性排放的系統(tǒng)和方法，其包括確定何時應(yīng)當(dāng)改變主動排放計(jì)劃，以便基于因老化系統(tǒng)通常在燃料電池組陽極側(cè)積累的氮的不希望增加而導(dǎo)致的已經(jīng)發(fā)生的反應(yīng)性排放的次數(shù)來優(yōu)化燃料電池系統(tǒng)的操作。
背景技術(shù)：
：氫由于清潔并可用于在燃料電池中有效地產(chǎn)生電而是一種非常有吸引力的燃料。氫燃料電池是一種包括有陽極、陰極、以及位于陽極和陰極之間的電解質(zhì)的電化學(xué)裝置。陽極接收氫氣，陰極接收氧或空氣。氫氣在陽極中分解，以產(chǎn)生自由的質(zhì)子和電子。質(zhì)子穿過電解質(zhì)到達(dá)陰極。質(zhì)子與陰極中的氧和電子發(fā)生反應(yīng)而生成水。來自陽極的電子不能穿過電解質(zhì)，因而在被傳送至陰極之前被引導(dǎo)通過負(fù)載從而做功。質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)是一種普遍使用的車用燃料電池。PEMFC—般包括固體聚合物電解質(zhì)質(zhì)子導(dǎo)電膜，例如全氟磺酸膜。陽極和陰極通常包括細(xì)碎的催化劑顆粒，通常為鉬(Pt)，該細(xì)碎的催化劑顆粒被支撐在碳顆粒上并與離子聚合物混合。催化劑混合物被沉積在膜的相對兩側(cè)。陽極催化劑混合物、陰極催化劑混合物以及膜的組合限定了膜電極組件(MEA)。MEA制造起來相對昂貴，并需要特定條件來進(jìn)行有效操作。通常將若干燃料電池組合成燃料電池組以產(chǎn)生期望功率。例如，典型的車用燃料電池組可具有兩百個或者更多的堆疊在一起的燃料電池。燃料電池組接收陰極輸入的反應(yīng)氣體，通常是由壓縮機(jī)強(qiáng)行通過電池組的空氣流。不是所有氧氣都被電池組消耗掉，一部分空氣作為陰極排氣輸出，陰極排氣可包括作為電池組副產(chǎn)物的水。燃料電池組還接收流入電池組陽極側(cè)的陽極氫反應(yīng)氣體。電池組還包括供冷卻流體流過的流道。燃料電池組包括位于該電池組中若干MEA之間的一系列雙極板，其中雙極板和MEA定位成位于兩個端板之間。雙極板包括用于電池組中的相鄰電池的陽極側(cè)和陰極側(cè)。陽極氣體流道設(shè)置在雙極板的陽極側(cè)，允許陽極反應(yīng)氣體流向相應(yīng)的MEA。陰極氣體流道設(shè)置在雙極板的陰極側(cè)，其允許陰極反應(yīng)氣體流向相應(yīng)的MEA。一個端板包括陽極氣體流道，而另一端板包括陰極氣體流道。雙極板和端板都由導(dǎo)電材料制成，例如不銹鋼或?qū)щ姾铣晌?。端板將燃料電池產(chǎn)生的電傳導(dǎo)出電池組。雙極板還包括供冷卻流體流過的流道。MEA是可滲透的，因而允許空氣中的氮?dú)鈴碾姵亟M的陰極側(cè)透過并收集在該電池組的陽極側(cè)，這在工業(yè)上稱為氮?dú)獯┰健１M管陽極側(cè)壓力可高于陰極側(cè)壓力，但是陰極側(cè)局部壓力會致使空氣透過膜。燃料電池組陽極側(cè)的氮?dú)庀♂屃藲?，使得若氮?dú)鉂舛仍龃蟛⒊^一定百分比(例如50%)時，則燃料電池組會變得不穩(wěn)定并有可能失效。本領(lǐng)域公知的是，在燃料電池組的陽極排氣出口處設(shè)置排放閥，以從電池組的陽極側(cè)去除氮?dú)?。一些燃料電池系統(tǒng)采用了陽極流變換(anodeflowshifting)，其中將燃料電池組分為子組，陽極反應(yīng)氣體沿交替方向流過分開的子組。在這些設(shè)計(jì)型式中，有時要在分開的子組之間設(shè)置排放歧管單元(BMU)，其包括用于提供陽極排氣排放的閥門。可采用一種算法以便在電池組操作期間提供對陽極排氣中氮?dú)鉂舛鹊脑诰€估計(jì)，以確定何時觸發(fā)陽極排氣的排放。該算法可基于從陰極側(cè)至陽極側(cè)的滲透率以及陽極排氣的周期性排放來跟蹤電池組陽極側(cè)中隨時間變化的氮?dú)鉂舛?。?dāng)該算法計(jì)算出氮?dú)鉂舛仍龃蟮筋A(yù)定閾值(例如，10%)之上時，可觸發(fā)排放。該排放(有時稱為主動排放)通常執(zhí)行一定的持續(xù)時間，允許多個電池組的陽極容量被排放，從而使氮?dú)鉂舛冉档椭灵撝狄韵?。公知的另一類型排放稱為反應(yīng)性排放。在反應(yīng)性排放中，算法計(jì)算電池電壓，并在超過電池電壓的電池組壓差閾值(stackspreadthreshold)或跳動閾值(bouncethreshold)時觸發(fā)排放。電池組壓差是指每一分開的子組中最大的電池電壓與最小的電池電壓之差。電池組跳動是指兩個子組的平均電池電壓之差的絕對值。燃料電壓損耗的主要原因是積累在電池組中的氮?dú)?。因而，反?yīng)性排放的典型目的是排出電池組的陽極側(cè)中積累的氮?dú)?，以提高分開的電池組系統(tǒng)的最小電池電壓，并且減小分開的電池組系統(tǒng)的電池組壓差。反應(yīng)性排放的其它不太普遍的原因也是公知的，例如膜變得干燥或陽極中存在過量水。如在本領(lǐng)域中充分理解的那樣，燃料電池膜以受控的相對濕度(RH)操作，使得穿過膜的離子電阻足夠低，以便有效地傳導(dǎo)質(zhì)子。燃料電池系統(tǒng)能夠利用確定燃料電池的高頻電阻的傳感器來確定膜是否太干或太濕。高頻電阻(HFR)是膜的歐姆電阻，其隨著膜的水合作用而改變。HFR越高，則電池組越干燥，HFR越低，則陽極中的過量水越有可能引起反應(yīng)性排放。一種公知的陽極排氣排放的控制算法是基于消除期望氮?dú)饬康墓潭〞r間來確定排放的持續(xù)時間。然而，隨著燃料電池組的老化，電池性能下降，需要更頻繁地排放氮?dú)?。因此，采用固定排放持續(xù)時間的那些系統(tǒng)通常選擇用于中間壽命的電池組的排放持續(xù)時間來作為用于整個電池組壽命的合適的平均值。然而，這樣的陽極排放策略對于電池組的整個壽命來說顯然是沒有效率的，其中所述排放持續(xù)時間在電池組是新的時通常太長且太頻繁，而當(dāng)電池組接近其壽命結(jié)束時又通常太短且太稀少。當(dāng)排放持續(xù)時間太長時，由于大量氫氣被從陽極排氣排出，所以系統(tǒng)操作沒有效率。當(dāng)排放持續(xù)時間太短時，燃料電池開始衰弱從而觸發(fā)正常情況下可能不必要的陽極排放。通常，針對電池組的不同電流密度范圍來確定排放的持續(xù)時間，但是該排放持續(xù)時間在電池組的整個壽命期間為固定值。由于排放觸發(fā)表是靜態(tài)的，因此標(biāo)定值傾向于有利于電池穩(wěn)定性，以對電池的劣化負(fù)責(zé)。因而，在電池組壽命期間維持電池穩(wěn)定性的努力中使用固定的表會導(dǎo)致犧牲氫氣。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，公開了一種系統(tǒng)和方法，其用于監(jiān)控陽極排放觸發(fā)事件并確定何時調(diào)節(jié)在燃料電池系統(tǒng)中的主動排放計(jì)劃。所述系統(tǒng)采用了用于監(jiān)控主動排放和反應(yīng)性排放的排放觸發(fā)監(jiān)控算法，該算法確定反應(yīng)性排放是否由陽極中的過量氮?dú)庖?。所述算法對由燃料電池組的陽極側(cè)中的氮?dú)夥e累所引起的反應(yīng)性排放次數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，并在必要時響應(yīng)于此改變主動排放計(jì)劃。具體地，提供了一種用于確定燃料電池系統(tǒng)中燃料電池組的排放事件的方法，所述方法包括為主動排放預(yù)測所述燃料電池組陽極側(cè)的氮?dú)夥e累；若所述燃料電池組陽極側(cè)的氮?dú)夥e累超過主動排放閾值，則觸發(fā)主動排放；響應(yīng)于預(yù)定系統(tǒng)條件觸發(fā)所述燃料電池組的反應(yīng)性排放；確定所述預(yù)定系統(tǒng)條件是否為所述燃料電池組陽極側(cè)的過量氮?dú)夥e累的結(jié)果；確定作為所述燃料電池組陽極側(cè)過量氮?dú)夥e累的結(jié)果的反應(yīng)性排放的速率；以及若由氮?dú)夥e累引起的反應(yīng)性排放速率超過反應(yīng)性排放閾值，則改變所述主動排放的主動排放閾值。優(yōu)選地，所述為所述主動排放預(yù)測所述燃料電池組陽極側(cè)的氮?dú)夥e累包括利用氮?dú)饽Ｐ?。?yōu)選地，所述主動排放閾值針對不同的電池組電流密度而改變。優(yōu)選地，所述確定所述預(yù)定系統(tǒng)條件是否為所述燃料電池組陽極側(cè)的過量氮?dú)夥e累的結(jié)果包括利用接收多種系統(tǒng)輸入的排放觸發(fā)監(jiān)控算法。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)輸入包括電池高頻電阻、弱燃料電池估計(jì)位置、排出事件的級別指示、電池組電流密度、主動排放觸發(fā)事件、排放事件次數(shù)以及成功的排放事件次數(shù)。優(yōu)選地，所述改變所述主動排放閾值包括，利用電池高頻電阻值、具有最小電壓的電池在燃料電池組中的位置、以及預(yù)定時限來改變主動排放閾值。優(yōu)選地，所述改變所述主動排放閾值包括，若所述燃料電池組中電池的電池高頻電阻值大于預(yù)定高頻電阻值，并且所述具有最小電壓的燃料電池的位置在相同時限內(nèi)大于預(yù)定的最小電池電壓，則改變所述主動排放閾值。優(yōu)選地，所述響應(yīng)于預(yù)定系統(tǒng)條件觸發(fā)所述燃料電池組的反應(yīng)性排放還包括，確定所述燃料電池組的反應(yīng)性排放不是由于所述燃料電池組陽極側(cè)的氮?dú)夥e累。還提供了一種用于確定燃料電池系統(tǒng)中燃料電池組的排放事件的方法，所述方法包括利用氮?dú)饽Ｐ蜑橹鲃优欧蓬A(yù)測所述燃料電池組陽極側(cè)的氮?dú)夥e累；若所述燃料電池組陽極側(cè)的氮?dú)夥e累超過主動排放閾值則觸發(fā)所述主動排放；響應(yīng)于表明所述燃料電池組陽極側(cè)積累了過量氮?dú)獾念A(yù)定系統(tǒng)條件來觸發(fā)所述燃料電池組的反應(yīng)性排放；以及若由所述燃料電池組陽極側(cè)的氮?dú)夥e累引起的反應(yīng)性排放的速率超過反應(yīng)性排放閾值，則改變所述主動排放的主動排放閾值，其中通過預(yù)定時限內(nèi)的電池高頻電阻以及最小電池電壓來確定所述反應(yīng)性排放閾值。優(yōu)選地，所述主動排放閾值針對不同的電池組電流密度而改變。優(yōu)選地，所述確定響應(yīng)于預(yù)定系統(tǒng)條件來觸發(fā)所述燃料電池組的反應(yīng)性排放包括利用接收多種系統(tǒng)輸入的排放觸發(fā)監(jiān)控算法。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)輸入包括，電池高頻電阻、弱燃料電池估計(jì)位置、排出事件的級別指示、電池組電流密度、主動排放觸發(fā)事件、排放事件次數(shù)以及成功的排放事件次數(shù)。優(yōu)選地，所述改變所述主動排放閾值包括，若所述燃料電池組中電池的電池高頻電阻值大于預(yù)定高頻電阻值，并且在相同時間取樣內(nèi)具有最小電壓的燃料電池位置大于預(yù)定的最小電池電壓，則改變所述主動排放閾值。根據(jù)本發(fā)明，提供一種燃料電池系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括包括陽極側(cè)的燃料電池組；用于從燃料電池組陽極側(cè)排放陽極排氣的排放閥；以及控制器，所述控制器操作排放監(jiān)控算法以控制所述排放閥，從而進(jìn)行所述燃料電池組的陽極側(cè)排放，所述排放監(jiān)控算法為主動排放預(yù)測所述燃料電池組陽極側(cè)的氮?dú)夥e累，若所述燃料電池組陽極側(cè)的氮?dú)夥e累超過主動排放閾值則觸發(fā)所述主動排放，響應(yīng)于預(yù)定系統(tǒng)條件觸發(fā)所述燃料電池組的反應(yīng)性排放，確定所述預(yù)定系統(tǒng)條件是否為所述燃料電池組陽極側(cè)的過量氮?dú)夥e累的結(jié)果，確定作為所述燃料電池組陽極側(cè)過量氮?dú)夥e累的結(jié)果的反應(yīng)性排放的速率，以及若由氮?dú)夥e累引起的反應(yīng)性排放的速率超過反應(yīng)性排放閾值則改變所述主動排放的主動排放閾值。優(yōu)選地，所述控制器利用氮?dú)饽Ｐ蛠頌樗鲋鲃优欧疟O(jiān)測所述燃料電池組陽極側(cè)的氮?dú)夥e累。優(yōu)選地，所述控制器針對不同的電池組電流密度來改變所述主動排放閾值。優(yōu)選地，所述控制器利用接收多個系統(tǒng)輸入的排放觸發(fā)監(jiān)控算法來確定所述預(yù)定系統(tǒng)條件是否為所述燃料電池組陽極側(cè)的氮?dú)夥e累的結(jié)果，所述算法接收的多個系統(tǒng)輸入包括電池高頻電阻、弱燃料電池的估計(jì)位置、電池組電流密度、主動排放觸發(fā)事件、排放事件次數(shù)、以及成功的排放事件次數(shù)。優(yōu)選地，所述控制器響應(yīng)于預(yù)定時限內(nèi)在最小電池電壓位置處的電池高頻電阻值來改變所述主動排放閾值。結(jié)合附圖，從以下說明和所附權(quán)利要求將會清楚本發(fā)明的其它特征。圖1是燃料電池系統(tǒng)的示意框圖；圖2是表示排放觸發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)的過程的流程圖；圖3是排放觸發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)的更詳細(xì)的流程圖；圖4是表示了圖2和圖3的排放觸發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)的計(jì)算的流程圖；以及圖5是開環(huán)基表修改器(openloopbasetablemodifier)功能的流程圖。具體實(shí)施例方式關(guān)于對燃料電池系統(tǒng)中在燃料電池組陽極側(cè)進(jìn)行排放的排放事件進(jìn)行監(jiān)控的系統(tǒng)和方法的本發(fā)明實(shí)施方式的以下描述在本質(zhì)上僅是示例性的，且絕不意圖限制本發(fā)明或其應(yīng)用或使用。圖1是燃料電池系統(tǒng)10的示意框圖，該系統(tǒng)包括分開的燃料電池子組12和14，子組12和14操作在陽極流變換下。當(dāng)該流沿一個方向時，噴射器組(injectorbank)16通過陽極輸入管線24將新鮮氫氣噴射到子組12的陽極側(cè)中。從子組12輸出的陽極氣體通過連接管線20被送到子組14。當(dāng)該流沿相反方向時，噴射器組18通過陽極輸入管線26將新鮮氫氣噴射到子組14的陽極側(cè)中，其從子組14的陽極側(cè)輸出并通過管線20送到子組12。在管線20上設(shè)置排出閥22，其可用于中央排放。高頻電阻傳感器44測量膜的歐姆電阻，并被排出閥22容納。BMU30設(shè)置在至分開的子組12和14的陽極輸入處，并在一定時間內(nèi)提供陽極排氣排放，以便基于任何合適的排放計(jì)劃從子組12和14的陽極側(cè)去除氮?dú)?。BMU30包括連接陽極輸入管線24和26的管線32，以及將管線32與系統(tǒng)10的排氣裝置(通常是子組12和14陰極側(cè)的排氣裝置)相連的排氣管線34。在管線32中靠近子組12設(shè)置第一排放閥36。在管線34中設(shè)置排氣閥40，其在陽極排放期間以及可能需要的其它時間打開。控制器48控制噴射器組16和18以及閥36、38和40，并監(jiān)控高頻電阻傳感器44和將在以下詳述的排放觸發(fā)監(jiān)控器46。當(dāng)系統(tǒng)10在陽極流變換下操作并且未指令排放時，排放閥36和38均關(guān)閉，使得根據(jù)陽極氣體流動的方向，第二子組是閉塞不通的。若指令了進(jìn)行排放，并且流變換是沿從子組12至子組14的方向通過管線20，則排放閥38打開而排放閥36關(guān)閉。同樣，若指令了進(jìn)行排放，并且流是沿從子組14至子組12的方向通過管線20，則第一排放閥36打開而第二排放閥38關(guān)閉。因而，陽極排氣通過排氣閥40被排放出排氣管線34。本發(fā)明公開了一種用于控制子組12和14的排放事件的排放監(jiān)控算法。主動排放表明系統(tǒng)10可正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而反應(yīng)性排放則表明系統(tǒng)10可能正經(jīng)受電池不穩(wěn)定，并會在必需快速停止以保護(hù)系統(tǒng)之前試圖從低的電池電壓恢復(fù)。因此，采用排放觸發(fā)監(jiān)控算法確定發(fā)生了多少次反應(yīng)性排放，以怎樣的速率發(fā)生，以及哪些反應(yīng)性排放是由于基于氮?dú)獾娜狈?，哪些反?yīng)性泄漏由其它事件引起，例如陽極中的過量水或膜的干燥。若排放監(jiān)控算法確定了基于氮?dú)獾姆磻?yīng)性排放太頻繁，則系統(tǒng)會通過提高主動排放的頻率和/或持續(xù)時間來改變主動觸發(fā)，從而減少保護(hù)系統(tǒng)所必需的反應(yīng)性排放的次數(shù)?？商鎿Q地，可實(shí)現(xiàn)其它系統(tǒng)改變以優(yōu)化系統(tǒng)效率和穩(wěn)定性。監(jiān)控系統(tǒng)還可監(jiān)控與反應(yīng)性排放觸發(fā)相伴的其它輸入，例如排出事件、電池電壓、弱電池位置或高頻電阻，以確定何時實(shí)現(xiàn)對燃料電池系統(tǒng)的基表標(biāo)定的改變。通過監(jiān)控排放觸發(fā)，尤其是反應(yīng)性排放觸發(fā)，燃料電池系統(tǒng)10能夠確定這些反應(yīng)性排放是否成功以及引起反應(yīng)性排放觸發(fā)的原因。燃料電池系統(tǒng)10可評價(jià)該信息并在必要時調(diào)整主動排放計(jì)劃，以便優(yōu)化排放效率以及在子組12和14的壽命期間電池的穩(wěn)定性。這會引起較少的氫氣損耗、提高壽命末期電池性能和穩(wěn)定性，并考慮系統(tǒng)或硬件變更。額外的優(yōu)點(diǎn)包括監(jiān)控器所提供的診斷信息，例如硬件提前劣化、電池過量浸水或膜干燥。圖2是示出了用于以上述方式在排放觸發(fā)監(jiān)控器46中操作的主動排放和反應(yīng)性排放觸發(fā)算法的過程的流程圖50。框52處的氮?dú)饽Ｐ痛_定子組12和14的陽極側(cè)中的氮?dú)鉂舛??？商鎿Q地，可利用如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知那樣的陽極氫氣濃度模型。該算法監(jiān)控陽極中的氮?dú)鉂舛?，并在決策菱形58處確定氮?dú)獍俜直群螘r超過預(yù)定閾值。決策菱形58處的閾值由基表修改器102設(shè)定?；硇薷钠?02響應(yīng)于過量的反應(yīng)性陽極排放而由表修改框100進(jìn)行改變，正如以下將更詳細(xì)地論述那樣。當(dāng)應(yīng)用到框56處的百分比氮?dú)忾撝祷砩蠒r，框54處這些閾值關(guān)于不同的電池組電流密度而改變。因此，若所述閾值基于氮?dú)饽Ｐ褪怪鲃优欧庞?jì)劃關(guān)于某一個電池組電流密度以一定間隔發(fā)生，并且該間隔由于氮?dú)夥e累而導(dǎo)致反應(yīng)性排放的發(fā)生太頻繁，則該算法會識別出該主動排放計(jì)劃不太令人滿意，并因此調(diào)節(jié)閾值。不同的系統(tǒng)參數(shù)可對子組12和14中的氮?dú)夥e累變化負(fù)責(zé)。因而，隨著子組12和14的老化，關(guān)于電池組參數(shù)的變化來調(diào)節(jié)主動排放計(jì)劃。在決策菱形塊58處若氮?dú)獍俜直瘸^閾值，則在框60處啟動主動排放觸發(fā)。一旦主動排放觸發(fā)被啟動，則算法必需確保在框62處各種邏輯參數(shù)的正確定向(oriented)，使得系統(tǒng)10可正確打開主動排放觸發(fā)所需要的排放閥36或38。合適邏輯的示例包括但不限于護(hù)軌(guardrail)、瞬態(tài)檢測、排出事件以及排氣中的高氫氣濃度。本領(lǐng)域技術(shù)人員將很容易清楚類似邏輯。若邏輯被正確定向，則算法在決策菱形塊64處確定是否所有條件都良好；如果是，則排放閥36或38在硬件排放觸發(fā)框66處打開。若在決策菱形塊64處邏輯未正確定向，則算法必須在框62處等待邏輯被正確定向，以確定何時所有條件都良好并可打開排放閥36或38。決策菱形68確定排放的時長是否已經(jīng)滿足；如果是，則在框70處停止排放。當(dāng)在框70處去除主動排放觸發(fā)時，在框52處將氮?dú)饽Ｐ椭卦O(shè)為零(或者其它基準(zhǔn)值)，并且算法再次監(jiān)測陽極的氮?dú)鉂舛?。若在決策菱形68處算法確定排放的時長還未滿足，則在框60處主動排放觸發(fā)繼續(xù)保持打開。還為反應(yīng)性排放提供了高級的排放觸發(fā)算法。算法在框74處利用監(jiān)控器/估計(jì)器來監(jiān)控電池電壓。若在框76處檢測到低電池電壓，則決策菱形78確定電池電壓是否太低，從而是否需要補(bǔ)救措施。若電池電壓太低，則在框80處請求反應(yīng)性排放觸發(fā)。在排放閥36或38可打開之前，算法必須首先在框62處確定系統(tǒng)邏輯是否正確定向，以便在請求時允許排放閥36或38打開。若算法在決策菱形64處確定了邏輯被正確定向并且所有條件都良好，則在框66處硬件排放觸發(fā)允許排放閥36或38打開并允許發(fā)生反應(yīng)性排放。若算法確定邏輯未被正確定向，則算法必須在框62處等待邏輯，以確定何時所有條件都良好并可打開排放閥。決策菱形82確定電池電壓是否已經(jīng)恢復(fù)。若電池電壓已恢復(fù)，則算法在框74處重新開始利用電池電壓監(jiān)控器/估計(jì)器來監(jiān)控電池電壓。若電池電壓還未恢復(fù)，則在框84處利用第二反應(yīng)性排放策略。在某些系統(tǒng)中，可能沒有第二級排放策略，而是系統(tǒng)將在框80處簡單地重復(fù)反應(yīng)性排放觸發(fā)或進(jìn)入快速停機(jī)。在框86處由排放觸發(fā)監(jiān)控器來監(jiān)控排放。排放觸發(fā)監(jiān)控器跟蹤主動排放次數(shù)和反應(yīng)性排放次數(shù)，以及在框88處跟蹤反應(yīng)性排放是否成功。在框86處排放觸發(fā)監(jiān)控器還監(jiān)控框90至98處的各種系統(tǒng)輸入和信息。排放觸發(fā)監(jiān)控器可跟蹤的一些信息包括框90處的主動排放、框92處的經(jīng)受最小電池電壓的電池的估計(jì)位置、框94處的高頻電阻(HFR)、框96處的級別指示排出事件、以及框98處的電池組電流密度。這些輸入以獨(dú)立或組合方式表明排放事件是由陽極中的氮?dú)夥e累引起還是由于其它某些原因(例如陽極中的水積累或膜的過度干燥)引起?；谶@些輸入，在框86處的排放觸發(fā)監(jiān)控器確定是否應(yīng)當(dāng)啟用框100處的表修改器。若從框90至98所接收到的輸入表明當(dāng)前主動排放計(jì)劃不適于足夠快地從子組12和14中去除氮?dú)庖员３制谕碾姵亟M穩(wěn)定性，則在框86處排放觸發(fā)監(jiān)控器啟用框100處的表修改器。因此，通過監(jiān)測系統(tǒng)的各種參數(shù)，可調(diào)節(jié)主動排放計(jì)劃，并可減少反應(yīng)性排放，從而使系統(tǒng)以更優(yōu)化的方式操作。因而，在框102處的基表修改器將發(fā)生改變，并會在決策菱形58處設(shè)立新的氮?dú)忾撝?，以用于更好地進(jìn)行系統(tǒng)操作。圖3是示出排放觸發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)的更詳細(xì)操作的流程圖108。排放觸發(fā)監(jiān)控器的輸入包括框Iio處的反應(yīng)性排放觸發(fā)、框112處的反應(yīng)性排放是否成功、框114處的主動排放觸發(fā)、框116處的具有最小電壓的電池的估計(jì)位置、框118處的HFR、框120處的級別指示排出事件、以及框122處的電池組電流密度。其它輸入包括圓圈124處的排放事件次數(shù)以及圓圈126處的反應(yīng)性排放事件次數(shù)。當(dāng)框130處的排放觸發(fā)監(jiān)控器確定是否啟用框140處的表修改器時，排放觸發(fā)監(jiān)控器130執(zhí)行邏輯操作。例如，當(dāng)監(jiān)控所有反應(yīng)性排放時，若在決策菱形132處排放觸發(fā)監(jiān)控器的邏輯確定在反應(yīng)性排放期間框118處的高頻電阻大于值X，并且在決策菱形134處確定框116處的具有最小電壓的電池位置大于值Y電池?cái)?shù)，并且若在框136處在硬時限T之前反應(yīng)性排放恢復(fù)電池穩(wěn)定性，則確定該反應(yīng)性排放基于氮?dú)獠⒂煽?30處的排放觸發(fā)監(jiān)控器對其進(jìn)行監(jiān)控。本質(zhì)上，框130處的排放觸發(fā)監(jiān)控器保持比率跟蹤，例如<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>其中PB為主動排放次數(shù)，RBlotal為反應(yīng)性排放總次數(shù)，RBn2為氮?dú)獾姆磻?yīng)性排放次數(shù)。若在決策菱形132或134處這些比率超過預(yù)定閾值，則在框132處排放觸發(fā)監(jiān)控器會繼續(xù)監(jiān)測這些比率，或者在框140處啟用表修改器。一旦啟用表修改器，則在框142處重置排放觸發(fā)監(jiān)控器130。因而，在實(shí)現(xiàn)主動排放頻率改變之后，監(jiān)控器開始從零對排放事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。圖4是示出了上述排放觸發(fā)監(jiān)控器系統(tǒng)的計(jì)算的更多細(xì)節(jié)的流程圖148。輸入框150提供上述輸入，這些輸入在框152處存儲在排放事件箱中，該排放事件箱在控制器48正在操作時是RAM中的表。在控制器關(guān)閉時，將表寫入NVM位置，以在下一系統(tǒng)操作中重新獲取。在框154處關(guān)于樣本大小計(jì)算反應(yīng)性排放與主動排放的比率，并且在框156處計(jì)算基于氮?dú)獾姆磻?yīng)性排放與主動排放的比率。這兩個計(jì)算結(jié)果都在框152處存儲在排放事件箱中。若這些比率中任一個超過對應(yīng)閾值，則在框158處設(shè)置標(biāo)志，并決定是否需要改變操作參數(shù)。此外，若發(fā)生反應(yīng)性觸發(fā)，則算法會確定如果反應(yīng)性排放期間HFR大于X，以及具有最小電池電壓的電池如果小于Y電池?cái)?shù)但是大于Z電池?cái)?shù)，并且在框160處如果在硬時限T之前反應(yīng)性泄漏恢復(fù)穩(wěn)定，則該反應(yīng)性排放是基于氮?dú)猓⒃诳?52處將其存儲在排放事件箱中。圖5是開環(huán)基表修改器功能的流程圖162，其中利用查找表來基于電流密度和電池組壽命調(diào)節(jié)氮?dú)庥|發(fā)器。因而，當(dāng)在框174處啟用表修改器時，控制器48在框164處確定燃料電池組的電流密度并在框166處將其與基于氮?dú)忾撝档谋磉M(jìn)行比較?？刂破?8還在框168處確定燃料電池系統(tǒng)的電池組小時數(shù)。在框170處將該信息供應(yīng)到開環(huán)基表修改器中，在該處該信息變?yōu)樵鲆??；谠撛鲆娲_定作為新閾值的修改后的陽極氮?dú)獍俜直?。因而，在?72處將該新閾值供送至流程圖50的基表修改器框104。這樣按照需要改變主動排放觸發(fā)，以確保燃料電池系統(tǒng)有效運(yùn)行。這樣，由于系統(tǒng)能夠適應(yīng)性改變條件而不是以某一保守固定的速率來強(qiáng)制進(jìn)行主動排放，因而減少了浪費(fèi)的氫氣量。以上論述僅公開并描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員從這些論述并從附圖和權(quán)利要求中，將很容易意識到在不背離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可做出各種改變、修改和變型。權(quán)利要求一種用于確定燃料電池系統(tǒng)中燃料電池組的排放事件的方法，所述方法包括為主動排放預(yù)測所述燃料電池組陽極側(cè)的氮?dú)夥e累；若所述燃料電池組陽極側(cè)的氮?dú)夥e累超過主動排放閾值，則觸發(fā)主動排放；響應(yīng)于預(yù)定系統(tǒng)條件觸發(fā)所述燃料電池組的反應(yīng)性排放；確定所述預(yù)定系統(tǒng)條件是否為所述燃料電池組陽極側(cè)的過量氮?dú)夥e累的結(jié)果；確定作為所述燃料電池組陽極側(cè)過量氮?dú)夥e累的結(jié)果的反應(yīng)性排放的速率；以及若由氮?dú)夥e累引起的反應(yīng)性排放速率超過反應(yīng)性排放閾值，則改變所述主動排放的主動排放閾值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述為所述主動排放預(yù)測所述燃料電池組陽極側(cè)的氮?dú)夥e累包括利用氮?dú)饽Ｐ汀?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述主動排放閾值針對不同的電池組電流密度而改變。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述確定所述預(yù)定系統(tǒng)條件是否為所述燃料電池組陽極側(cè)的過量氮?dú)夥e累的結(jié)果包括利用接收多種系統(tǒng)輸入的排放觸發(fā)監(jiān)控算法。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述系統(tǒng)輸入包括電池高頻電阻、弱燃料電池估計(jì)位置、排出事件的級別指示、電池組電流密度、主動排放觸發(fā)事件、排放事件次數(shù)以及成功的排放事件次數(shù)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述改變所述主動排放閾值包括，利用電池高頻電阻值、具有最小電壓的電池在燃料電池組中的位置、以及預(yù)定時限來改變主動排放閾值。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述改變所述主動排放閾值包括，若所述燃料電池組中電池的電池高頻電阻值大于預(yù)定高頻電阻值，并且所述具有最小電壓的燃料電池的位置在相同時限內(nèi)大于預(yù)定的最小電池電壓，則改變所述主動排放閾值。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述響應(yīng)于預(yù)定系統(tǒng)條件觸發(fā)所述燃料電池組的反應(yīng)性排放還包括，確定所述燃料電池組的反應(yīng)性排放不是由于所述燃料電池組陽極側(cè)的氮?dú)夥e累。9.一種用于確定燃料電池系統(tǒng)中燃料電池組的排放事件的方法，所述方法包括利用氮?dú)饽Ｐ蜑橹鲃优欧蓬A(yù)測所述燃料電池組陽極側(cè)的氮?dú)夥e累；若所述燃料電池組陽極側(cè)的氮?dú)夥e累超過主動排放閾值則觸發(fā)所述主動排放；響應(yīng)于表明所述燃料電池組陽極側(cè)積累了過量氮?dú)獾念A(yù)定系統(tǒng)條件來觸發(fā)所述燃料電池組的反應(yīng)性排放；以及若由所述燃料電池組陽極側(cè)的氮?dú)夥e累引起的反應(yīng)性排放的速率超過反應(yīng)性排放閾值，則改變所述主動排放的主動排放閾值，其中通過預(yù)定時限內(nèi)的電池高頻電阻以及最小電池電壓來確定所述反應(yīng)性排放閾值。10.一種燃料電池系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括包括陽極側(cè)的燃料電池組；用于從燃料電池組陽極側(cè)排放陽極排氣的排放閥；以及控制器，所述控制器操作排放監(jiān)控算法以控制所述排放閥，從而進(jìn)行所述燃料電池組的陽極側(cè)排放，所述排放監(jiān)控算法為主動排放預(yù)測所述燃料電池組陽極側(cè)的氮?dú)夥e累，若所述燃料電池組陽極側(cè)的氮?dú)夥e累超過主動排放閾值則觸發(fā)所述主動排放，響應(yīng)于預(yù)定系統(tǒng)條件觸發(fā)所述燃料電池組的反應(yīng)性排放，確定所述預(yù)定系統(tǒng)條件是否為所述燃料電池組陽極側(cè)的過量氮?dú)夥e累的結(jié)果，確定作為所述燃料電池組陽極側(cè)過量氮?dú)夥e累的結(jié)果的反應(yīng)性排放的速率，以及若由氮?dú)夥e累引起的反應(yīng)性排放的速率超過反應(yīng)性排放閾值則改變所述主動排放的主動排放閾值。全文摘要本發(fā)明涉及一種燃料電池系統(tǒng)中所用的排放觸發(fā)監(jiān)控。具體地，提供了一種用于在燃料電池系統(tǒng)中監(jiān)測陽極排放觸發(fā)事件并確定何時調(diào)節(jié)主動排放計(jì)劃的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)采用了用于監(jiān)測主動排放和反應(yīng)性排放的排放觸發(fā)監(jiān)控算法，該算法確定反應(yīng)性排放是否由陽極中的過量氮?dú)庖?。該算法監(jiān)控由燃料電池組陽極側(cè)的氮?dú)夥e累引起的反應(yīng)性排放的次數(shù)并且必要時響應(yīng)于此改變主動排放計(jì)劃。文檔編號H01M8/04GK101820069SQ20101010930公開日2010年9月1日申請日期2010年1月22日優(yōu)先權(quán)日2009年1月23日發(fā)明者D·W·伯利,S·E·萊爾納申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司