用于控制氫排放的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于控制氫排放的裝置和方法，并且更具體地涉及通過改變電流容量 改變氫排放的時(shí)間段的一種用于氫排放的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 燃料電池車輛包括：其中多個(gè)單獨(dú)的燃料電池堆疊的燃料電池堆，向燃料電池堆 供給操作為燃料的氫氣等的燃料供給系統(tǒng)，供給操作為發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)所需要的氧化劑的 氧氣的供氣系統(tǒng)，以及調(diào)節(jié)燃料電池的溫度的水和熱量管理系統(tǒng)。
[0003] 燃料供給系統(tǒng)通過降低存儲(chǔ)于氫氣罐中的壓縮氫氣的壓力來(lái)向燃料電池堆的燃 料電極（例如，陽(yáng)極）提供氫氣，并且供氣系統(tǒng)使用鼓風(fēng)機(jī)向燃料電池堆的空氣電極（例 如，陰極）提供外部空氣。當(dāng)氧氣被提供給燃料電池堆的燃料電極時(shí)并且當(dāng)空氣被提供給 空氣電極時(shí)，燃料電極上通過催化反應(yīng)產(chǎn)生氫離子。所產(chǎn)生的氫離子通過電解質(zhì)膜遷移并 且到達(dá)操作為氧化電極的空氣電極。在氧化電極中，氫離子與電子和氧發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn) 生能量。具體地，在燃料電極上發(fā)生與氫的電化學(xué)氧化反應(yīng)并且在空氣電極上發(fā)生與氧的 電化學(xué)還原反應(yīng)。因此，由于通過氫氣和氧氣之間的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電子移動(dòng)和蒸汽或水， 產(chǎn)生了電力和熱量。
[0004] 燃料電池車輛還包括排放副產(chǎn)物的排放裝置，諸如在能量的產(chǎn)生過程中產(chǎn)生的蒸 汽、水、和熱量以及未使用的氣體，諸如氫氣和氧氣。蒸汽和諸如氫氣和氧氣的氣體通過排 氣管排出。鼓風(fēng)機(jī)、氫氣循環(huán)風(fēng)機(jī)、以及水泵被連接到主總線以便于啟動(dòng)燃料電池。主總線 也連接到便于電力的中斷和供給的各種繼電器（relay),并連接到防止反向電流流動(dòng)到燃 料電池的二極管。加濕器使鼓風(fēng)機(jī)提供的干燥空氣潮濕，并且然后將潮濕空氣提供給燃料 電池堆的空氣電極（陰極）。陰極產(chǎn)生的廢氣是潮濕氣體并被提供給加濕器，以便其被用于 使被鼓風(fēng)機(jī)提供給陰極的干燥空氣變潮濕。
[0005] 上述內(nèi)容僅旨在幫助對(duì)本發(fā)明的【背景技術(shù)】進(jìn)行理解，而并非旨在表示本發(fā)明落入 已為本領(lǐng)域中技術(shù)人員所知的現(xiàn)有技術(shù)的范圍內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 因此，本發(fā)明提供一種通過改變電流容量改變氫排放（hydrogenpurging)的時(shí)間 段的用于控制氫排放的裝置和方法。
[0007] 根據(jù)一個(gè)方面，一種用于控制氫排放的裝置可包括：排放閥，為接近（例如，鄰 近）燃料電池堆的陽(yáng)極布置的出口而設(shè)置，并被配置為調(diào)節(jié)來(lái)自燃料電池堆的水的流出； 以及控制器，被配置為基于通過對(duì)燃料電池堆的電流容量積分獲得的電荷容量（charge capacity)調(diào)節(jié)排放閥的開度（opening),其中當(dāng)燃料電池堆的輸出電流的負(fù)載小于預(yù)先 設(shè)定的第一參考負(fù)載時(shí)，控制器被配置為通過燃料電池堆的電流容量與比例因子相乘計(jì)算 電荷容量。
[0008] 當(dāng)所計(jì)算的電荷容量大于預(yù)先設(shè)定的電荷容量時(shí)，控制器也可以被配置為打開排 放閥。當(dāng)燃料電池堆的輸出電流的負(fù)載大于預(yù)先設(shè)定的第二參考負(fù)載時(shí)，控制器可被配置 為將比例因子設(shè)置為1。當(dāng)負(fù)載大于第一參考負(fù)載且小于第二參考負(fù)載時(shí)，控制器可被配置 為從負(fù)載變?yōu)榇笥诘谝粎⒖钾?fù)載的時(shí)間點(diǎn)利用預(yù)定梯度減小比例因子。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用于控制氫排放的方法可包括將燃料電池堆的輸出電流 的負(fù)載與預(yù)先設(shè)定的第一參考負(fù)載進(jìn)行比較，并且當(dāng)該負(fù)載小于預(yù)先設(shè)定的第一參考負(fù)載 時(shí)，通過燃料電池堆的輸出電流容量與比例因子相乘計(jì)算電荷容量。
[0010] 該方法進(jìn)一步可以包括當(dāng)計(jì)算的電荷容量大于預(yù)先設(shè)定的電荷容量時(shí)打開連接 到燃料電池堆的陽(yáng)極的輸出端的排放閥；以及當(dāng)負(fù)載大于預(yù)先設(shè)定的第二參考負(fù)載時(shí)將比 例因子設(shè)置為1。該方法可以進(jìn)一步包括當(dāng)負(fù)載大于第一參考負(fù)載并小于第二參考負(fù)載時(shí) 從負(fù)載變成大于第一參考負(fù)載的時(shí)間點(diǎn)利用預(yù)定梯度減小比例因子。
【附圖說明】
[0011] 通過以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，將更清楚地理解本發(fā)明的上述以及其他目的、特 征以及其他優(yōu)點(diǎn)，附圖中：
[0012] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的示例性方框圖；
[0013] 圖2A是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電流容量的積分值的示例性柱狀圖；
[0014] 圖2B是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施方式的用于控制氫排放的方法中所用的 電流容量的積分值的示例性柱狀圖；以及
[0015] 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施方式的用于控制氫排放的方法中所用的 比例因子a_le的變化的示例性折線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 應(yīng)當(dāng)理解，本文中所使用的術(shù)語(yǔ)"車輛（vehicle)"或"車輛的（vehicular)"或其 他類似術(shù)語(yǔ)包括廣義的機(jī)動(dòng)車輛，諸如包括運(yùn)動(dòng)型多用途車輛（SUV)、公共汽車、卡車、各種 商用車輛的載客車輛；包括各種小船、海船的船只；航天器等；并且包括混合動(dòng)力車輛、電 動(dòng)車輛、燃油車、插電混合動(dòng)力車、燃料電池車輛和其他替代燃料車輛（例如，燃料來(lái)源于 非汽油能源）。如本文所指，混合動(dòng)力車輛是具有兩個(gè)以上動(dòng)力源的車輛，例如，汽油動(dòng)力和 電動(dòng)力的車輛。
[0017] 盡管示例性實(shí)施方式被描述為使用多個(gè)單元來(lái)執(zhí)行示例性處理，但是應(yīng)當(dāng)理解， 也可由一個(gè)或者多個(gè)模塊執(zhí)行該示例性處理。此外，應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語(yǔ)控制器/控制單元指代 包括存儲(chǔ)器和處理器的硬件設(shè)備。存儲(chǔ)器被配置為對(duì)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)，并且處理器具體地被 配置為執(zhí)行所述模塊以執(zhí)行下面進(jìn)一步描述的一個(gè)或多個(gè)處理。
[0018] 進(jìn)一步地，本發(fā)明的控制邏輯可體現(xiàn)為非暫存性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，在計(jì)算機(jī)可讀 介質(zhì)上包含由處理器、控制器/控制單元等執(zhí)行的可執(zhí)行程序指令。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的實(shí) 例包括但并不限于：ROM、RAM、光盤（CD)-ROM、磁帶、軟盤、閃存驅(qū)動(dòng)、智能卡和光學(xué)數(shù)據(jù)內(nèi) 存設(shè)備。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)也可分布在網(wǎng)絡(luò)耦合的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，從而以分布式方式存儲(chǔ)并 且例如由遠(yuǎn)程信息處理服務(wù)器（telematicsserver)或控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN)執(zhí)行該計(jì)算 機(jī)可讀介質(zhì)。
[0019] 本文中所使用的措辭僅是為了描述特定實(shí)施方式而并不旨在對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制。 除非上下文另有明確說明，否則如本文中所使用的單數(shù)形式"一（a)"、"一（an)"及"該"也 旨在包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)術(shù)語(yǔ)"包括"和/或"包含"用于本說明書時(shí)，其描述了 存在所述特征、整體、步驟、操作、元件及/或組件，但并不排除存在或附加有一個(gè)或多個(gè)其 它特征、整體、步驟、操作、元件、組件及/或其組合。作為本文中所用的術(shù)語(yǔ)"和/或"包括 一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)的任何及所有組合。
[0020] 本文所公開的本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的特定結(jié)構(gòu)和功能的說明僅用于本發(fā)明 實(shí)施方式的說明性目的。在不脫離本發(fā)明的精神和顯著特征的情況下，本發(fā)明可以以很多 不同的形式來(lái)實(shí)施。因此，所公開的本發(fā)明的實(shí)施方式僅用于說明性目的，并不應(yīng)被解釋為 對(duì)本發(fā)明的限制。
[0021] 由于本發(fā)明的示例性實(shí)施方式可以以多種不同的形式進(jìn)行各種修改，所以以下將 詳細(xì)地作出本發(fā)明的各種示例性實(shí)施方式的參考，其各種實(shí)施方式的實(shí)例在附圖中示出并 在下面進(jìn)行描述。盡管將結(jié)合其示例性實(shí)施方式描述本發(fā)明，但將理解，本說明書不旨在將 本發(fā)明限定于那些示例性實(shí)施方式。相反，本發(fā)明旨在不僅覆蓋示例性實(shí)施方式，而且覆蓋 可包括在由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種替代、變形、等價(jià)物以及其 他實(shí)施方式。
[0022] 應(yīng)當(dāng)理解，盡管本文中可以使用術(shù)語(yǔ)"第一"、"第二"等來(lái)于描述各種元件，但是這 些元件并不受這些術(shù)語(yǔ)的限制。這些術(shù)語(yǔ)僅用于將一個(gè)元件與另一個(gè)相區(qū)分。例如，在不 偏離本發(fā)明的教導(dǎo)的情況下，以下討論的第一元件可以被稱為第二元件。類似地，第二元件 也可被稱為第一元件。
[0023] 應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)元件被稱為被"耦接"或"連接"至另一個(gè)元件時(shí)，其可以直接耦接或 連接至另一個(gè)元件或者其間可以存在中間元件。相反，應(yīng)理解，當(dāng)元件被稱為被"直接耦接" 或"直接連接"至另一元件時(shí)，則不存在中間元件。解釋元件之間的關(guān)系的其他表述，諸如 "在…之間"、"直接在…之間"、"相鄰"或"直接相鄰"應(yīng)當(dāng)以相同的方式解釋。
[0024] 除非另外有定義，包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)等本文使用的所有術(shù)語(yǔ)具有與本發(fā)明 所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常所理解的含義相同的含義。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解，諸如通常使用 詞典中所定義的那些術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)解釋為具有與它們?cè)诂F(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明的上下文中的含義 一致的含義，并且除非本文中明確進(jìn)行如此限定，否則不應(yīng)解釋為理想的或過于正式的意 義。
[0025] 在下文中，將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。貫穿附圖，相同的參 考標(biāo)號(hào)指代相同或者相似的部件。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施方式的燃料電池 系統(tǒng)100的示例性方框圖。
[0026] 參考圖1，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)100可以包括：燃料電 池堆10、噴射