燃料电池系统及其控制方法技术方案

技术编号:20946664 阅读:34 留言:0更新日期:2019-04-24 03:18
本发明专利技术提供一种燃料电池系统及其控制方法。该控制方法包括获取与起动前即刻的阳极压力对应的第一压力,并基于所获取的第一压力的强度确定与在起动该系统时因供应给阳极的氢气而在阳极中升高的压力值对应的氢气供应目标压差值。然后调整连接到阳极的氢气供应阀的开度以供应充足的氢气,从而升高与氢气供应目标压差值对应的阳极压力。

Fuel cell system and its control method

The invention provides a fuel cell system and a control method thereof. The control method includes obtaining the first pressure corresponding to the anode pressure immediately before starting, and determining the target pressure difference of hydrogen supply corresponding to the pressure rising in the anode due to the hydrogen supplied to the anode during starting the system based on the strength of the first pressure obtained. The opening of the hydrogen supply valve connected to the anode is then adjusted to supply sufficient hydrogen, thereby increasing the anode pressure corresponding to the target pressure difference of the hydrogen supply.

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统及其控制方法相关申请的交叉引用本申请基于并要求2017年10月17日提交的韩国专利申请第10-2017-0134761号的优先权权益,该申请的公开内容全部并入本文以供参考。
本公开内容涉及一种燃料电池系统及其控制方法,并且更特别地,涉及一种在起动燃料电池系统时能够减少氢气的消耗量的燃料电池系统及其控制方法。
技术介绍
燃料电池通过从阳极引入的氢气和从阴极引入的氧气的反应而产生动力(power)。在如上所述的燃料电池系统中,应该确保在起动的早期阶段中阳极中的氢气浓度以及燃料电池的性能,以防止内部催化剂损坏。随着阳极中的氢气在燃料电池的操作期间通过氧气和氢气在燃料电池堆中的电化学反应而朝向阴极移动,阳极压力减小变成负压。另外,在燃料电池关闭之后,处于形成负压状态下的阳极压力缓慢地恢复到常压。作为根据相关技术的起动氢气到燃料电池的供应方法,应用了将氢气目标压力设置为绝对压力以满足氢气浓度的方法。图1是示出根据现有技术的起动氢气的供应方法的图。在图1的图中,X轴指示燃料电池的操作停止时间,并且Y轴指示阳极压力。此外,A是在起动之前即刻的阳极压力,并且B1是与绝对压力相对应的氢气目标压力。D1是在阳极中升高以达到氢气目标压力的压力,并且C1是在起动之后的阳极压力。如图1中所示,由于将绝对压力应用于氢气目标压力(B1),氢气经供应使压力达到固定目标压力,而不管起动之前即刻的阳极压力(A)。因此,当起动之前即刻的阳极压力(A)是负压时,过度地供应不必要的氢气(参见图1中的斜线部分)。根据现有技术的起动氢气的供应方法是一种基于起动之前即刻的阳极压力是常压这一假设的方法,并且在现有的燃料电池车辆中,阴极压力在关闭或停车之后即刻恢复到常压,并且因此,阳极压力也在短时间内恢复到常压。然而,随着燃料电池系统的设计和每个组件的密封改善成增强阴极的密封,与其中阳极压力在若干分钟至最多约20分钟内达到常压的现有技术不同,负压保持约100小时或更多,起动之前即刻的阳极压力大多处于负压状态。因此,当使用根据现有技术的方法供应起动氢气时,在起动时可能过度地供应氢气的消耗量。因此,一直需要一种能够在起动系统时使燃料电池中的氢气的消耗量最小化而不影响燃料电池的耐久性的氢气供应方法。
技术实现思路
本公开内容提供一种燃料电池系统及其控制方法,其通过反映阳极中的负压形成和到常压的恢复模式基于燃料电池的操作状态或操作停止时间或阴极的密封状态和该系统的配置而不同这一事实,能够使在起动之前即刻的阳极压力状态下,特别是负压状态下的起动氢气的消耗量最小化。本公开内容的一方面还提供一种燃料电池系统及其控制方法,其通过在车辆中使用燃料电池时使由起动之前的负压引起的氢气的额外消耗最小化而能够与现有技术相比增加实际驱动燃料效率。本公开内容的一方面还提供一种燃料电池系统及其控制方法,其通过防止起动氢气的超压而能够保护燃料电池堆并改善燃料电池的操作的安全性。根据本公开内容的示例性实施方式,燃料电池系统的控制方法可以包括:获取第一压力,所述第一压力对应于起动之前即刻的阳极压力;基于所获取的第一压力的强度确定氢气供应目标压差值,所述氢气供应目标压差值对应于在起动期间因供应给阳极的氢气而在阳极中升高的压力值;以及调整连接到阳极的氢气供应阀的开度,从而供应充足的氢气以升高与氢气供应目标压差值对应的阳极压力。根据本公开内容的另一示例性实施方式,燃料电池系统可以包括:压力获取器,其配置成获取与起动之前即刻的阳极压力对应的第一压力;氢气供应器,其包括连接到阳极的氢气供应阀并配置成基于氢气供应阀的开度升高阳极压力;和控制器,其配置成基于所获取的第一压力的强度确定与在起动时因供应给阳极的氢气而在阳极中升高的压力值对应的氢气供应目标压差值并调整氢气供应阀的开度从而向阳极供应充足的氢气,以升高与氢气供应目标压差值对应的阳极压力。附图说明本公开内容的上述及其他目的、特征和优点将根据与附图结合的下列详细描述变得更明显。图1是应用根据现有技术的起动氢气的供应方法的图;图2是根据本公开内容的示例性实施方式的燃料电池系统的控制方法的流程图;图3是根据本公开内容的另一个示例性实施方式的燃料电池系统的控制方法的流程图;图4是根据本公开内容的另一个示例性实施方式的燃料电池系统的控制方法的流程图;且图5是在使用根据本公开内容的示例性实施方式的燃料电池系统的控制方法供应起动氢气的情况下的图。附图中的每个元件的符号A:第一压力B2:氢气供应目标压差值C2:起动系统之后的阳极压力D2:阳极中升高的压力具体实施方式应理解,本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车,例如,包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车,包括各种船只和船舶的水运工具,飞行器等等,并且包括混合动力车、电动车、插入式混合动力电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如,来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的,混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆,例如,具有汽油动力和电动力的车辆。虽然示例性实施方式描述为使用多个单元执行示例性过程,但是应理解的是示例性过程也可以由一个或多个模块执行。此外,应理解的是术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件装置。该存储器配置成存储模块,并且该处理器具体地配置成执行所述模块,以执行在下面进一步描述的一个或多个过程。此外,本公开内容的控制逻辑可实施为含有通过处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的例子包括但不限于,ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、优盘、智能卡和光学数据存储装置。还能够在网络耦合的计算机系统中分布计算机可读记录介质,使得例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN)以分散的方式存储并且执行计算机可读介质。本文所用的术语仅是为了描述具体实施方式的目的,并不意在限制本公开内容。如本文所用,单数形式“一”、“一个”和“该”意在也包括复数形式,除非上下文另有明确说明。还将理解的是,术语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件,但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文所使用的,术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。除非特别说明或从上下文明显得到,否则本文所用的术语“约”理解为在本领域的正常容许范围内,例如在均值的2个标准偏差内。“约”可以理解为在所述数值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%或0.01%内。除非另外从上下文清楚得到,本文提供的所有数值都由术语“约”修饰。在下文中,本公开内容的示例性实施方式将参照附图详细描述。首先,下面描述的以下示例性实施方式是适合于理解根据本公开内容的燃料电池系统及其控制方法的技术特征的示例性实施方式。然而,本公开内容不限制用于将要在下面描述的示例性实施方式,或者本公开内容的技术特征不受将要在下面描述的示例性实施方式的限制,并且可以在不背离本公开内容的范围或精神的情况下做出各种修改。参照图2至图4,根据本公开内容的示例性实施方式的燃料电池系统的控制方法可以包括:阳极压本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种燃料电池系统的控制方法,所述方法包括:由控制器获取第一压力,所述第一压力对应于起动所述系统之前即刻的阳极压力;由所述控制器基于所获取的第一压力的强度确定氢气供应目标压差值,所述氢气供应目标压差值对应于在起动期间因供应给所述阳极的氢气而在所述阳极中升高的压力值;以及由所述控制器调整连接到所述阳极的氢气供应阀的开度,从而供应充足的氢气以升高与所述氢气供应目标压差值对应的阳极压力。

【技术特征摘要】
2017.10.17 KR 10-2017-01347611.一种燃料电池系统的控制方法,所述方法包括:由控制器获取第一压力,所述第一压力对应于起动所述系统之前即刻的阳极压力;由所述控制器基于所获取的第一压力的强度确定氢气供应目标压差值,所述氢气供应目标压差值对应于在起动期间因供应给所述阳极的氢气而在所述阳极中升高的压力值;以及由所述控制器调整连接到所述阳极的氢气供应阀的开度,从而供应充足的氢气以升高与所述氢气供应目标压差值对应的阳极压力。2.根据权利要求1所述的控制方法,其中当所述第一压力小于预设参考压力时,将对应于预设目标压差值的第一设定压力确定为所述氢气供应目标压差值,并且当所述第一压力等于或大于所述参考压力时,将通过从与所述阳极的预设目标压力值对应的第二设定压力减去所述第一压力而计算的值确定为所述氢气供应目标压差值。3.根据权利要求1所述的控制方法,其中当所述第一压力小于预设参考压力时,将通过从所述预设参考压力减去所述第一压力而计算的值确定为所述氢气供应目标压差值,并且当所述第一压力等于或大于所述参考压力时,将通过从与所述阳极的预设目标压力值对应的第二设定压力减去所述第一压力而计算的值确定为所述氢气供应目标压差值。4.根据权利要求1所述的控制方法,其中当所述第一压力小于预设参考压力时,通过比较所述第一压力和所述参考压力之间的差值与对应于预设目标压差值的第一设定压力,确定所述氢气供应目标压差值。5.根据权利要求4所述的控制方法,其中当所述第一压力小于所述参考压力并且所述第一压力和所述参考压力之间的差值等于或大于所述第一设定压力时,将所述氢气供应目标压差值确定为通过从所述参考压力减去所述第一压力而计算的值。...

【专利技术属性】
技术研发人员:李贤宰金大钟
申请(专利权)人:现代自动车株式会社起亚自动车株式会社
类型:发明
国别省市:韩国,KR

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