用于燃料电池的低流量控制方法和系统技术方案

一种用于燃料电池的低流量控制方法包括：确定燃料电池是否进入低流量控制模式；当确定燃料电池进入低流量控制模式时，将低流量控制操作划分为多个低流量控制阶段；以及根据低流量控制阶段来控制燃料电池的发电量。

Low Flow Control Method and System for Fuel Cells

A low flow control method for fuel cell includes: determining whether the fuel cell enters the low flow control mode; dividing the low flow control operation into several low flow control stages when the fuel cell enters the low flow control mode; and controlling the power generation of fuel cell according to the low flow control stage.

【技术实现步骤摘要】
用于燃料电池的低流量控制方法和系统
本专利技术涉及一种用于燃料电池的低流量控制方法和系统，并且更具体地，涉及一种如果燃料电池的电流要求量较低，则控制燃料电池的发电的方法和系统。
技术介绍
应用于燃料电池电动车辆的燃料电池系统包括：燃料电池组，用于通过反应气体的电化学反应来生成电能；氢气供应装置，用于向燃料电池组供应用作燃料的氢气；空气供应装置，用于向燃料电池组供应包括用作电化学反应所必需的氧化剂的氧气的空气；以及热管理系统，将热量(即，燃料电池组的电化学反应的副产物)排出到外部，以最佳地控制燃料电池组的操作温度并且执行水管理功能。通常，燃料电池系统包括：燃料电池组，用于通过从氢气与氧气之间的电化学反应生成的电力来供电；以及高压蓄电池，其可以利用由燃料电池组产生的电力进行充电，或者进行放电以向电动机供电。图1(相关技术)是示出在正常状态下控制燃料电池的常规方法的流程图。参考图1，燃料电池电动车辆通常根据加速器等的输入来计算驾驶员要求的扭矩(步骤S110)，并且计算电动机所需功率(步骤S120)。可以通过从电动机所需电流中减去高压蓄电池的辅助电流来计算燃料电池的电流要求量(步骤S130)。由于电动机所需功率是通过将电动机所需电流乘以主总线端子的电压而获得的值，因此可以通过将电动机所需功率除以主总线端子的电压来计算电动机所需电流。特别地，由于高压蓄电池的辅助电流是在假设高压蓄电池放电以补充电动机所需功率的状态下定义的，因此，在高压蓄电池具有不足的荷电状态(SOC)并且进行充电的状态下，高压蓄电池的辅助电流为负值，并且因此可以通过将高压蓄电池的充电电流与电动机所需电流相加来计算燃料电池的电流要求量。根据计算出的燃料电池的电流要求量，计算供应到燃料电池组的空气的流量(步骤S140)。特别地，为了向燃料电池组供应计算出的空气流量，可以向设置在向燃料电池组供应空气的空气供应管线上的鼓风机发出指令，使得控制鼓风机的RPM。由此，根据供应到燃料电池组的空气的流量来计算燃料电池组的可用功率(步骤S150)，并且通过将蓄电池的可用功率与燃料电池组的可用功率相加来计算电动机的可用功率(步骤S160)。然而，如果由燃料电池组生成的燃料电池的电流要求量是指定水平以上，则恰当地执行这种控制。如果燃料电池的电流要求量低于指定水平，则燃料电池组暴露于接近开路电压(OCV)的高电压，并且因此燃料电池组的耐久性可能降低，并且当鼓风机被控制为供应少量空气时，发电的功耗增加，因此燃料效率可能降低。此外，没有恰当地实现驾驶员要求扭矩，并且因此驾驶性能可能降低。已经提供了以上描述以帮助理解本专利技术的背景，并且不应将其解释为本领域技术人员已知的常规技术。
技术实现思路
本专利技术提供一种通过在供应到燃料电池的空气的低流量状态下的最优控制来控制空气供应和功率分配的方法和系统。根据本专利技术的方面，上述和其它目的可以通过提供一种用于燃料电池的低流量控制方法来实现，该方法包括：确定燃料电池是否进入低流量控制模式；当确定燃料电池进入低流量控制模式时，将低流量控制操作划分为多个低流量控制阶段；以及根据低流量控制阶段来控制燃料电池的发电量。确定燃料电池是否进入低流量控制模式可以包括计算燃料电池的电流要求量，并且如果计算出的燃料电池的电流要求量低于预定电流量，则可以确定燃料电池进入低流量控制模式。确定燃料电池是否进入低流量控制模式还可以包括监测高压蓄电池的荷电状态(SOC)，并且如果监测到的高压蓄电池的SOC大于预定第一SOC，则可以确定燃料电池进入低流量控制模式。在燃料电池进入低流量控制模式之后，如果高压蓄电池的SOC为预定第一SOC以下，并且因此燃料电池从低流量控制模式解除，则当高压蓄电池的SOC高于预定第二SOC时，燃料电池可以重新进入低流量控制模式。低流量控制操作的划分可以包括计算电动机所需功率，并且可以根据计算出的电动机所需功率来将低流量控制操作划分为多个阶段。低流量控制操作的划分可以包括监测燃料电池电动车辆的速度，并且可以根据监测到的燃料电池电动车辆的速度来将低流量控制操作划分为多个阶段。在燃料电池的发电量的控制中，可以控制供应到燃料电池的空气量。在低流量控制操作的划分中，根据燃料电池电动车辆的行驶状态，低流量控制操作可以划分为三个阶段，并且在燃料电池的发电量的控制中，可以控制设置在向燃料电池供应空气的空气供应管线上的鼓风机的RPM。如果低流量控制操作对应于低流量控制操作的划分中的第一阶段，则在燃料电池的发电量的控制中，可以控制鼓风机在取决于高压蓄电池的SOC的预定RPM下操作。如果由高电压配件消耗的功率是预定功率以上，则可以控制鼓风机在通过将规定值与取决于高压蓄电池的SOC的预定RPM相加而获得的RPM下操作。如果低流量控制操作对应于低流量控制操作的划分中的第二阶段，则在燃料电池的发电量的控制中，可以控制鼓风机在取决于燃料电池的电流要求量的预定RPM下操作。可以准备取决于燃料电池的电流要求量的多个预定RPM，并且可以控制鼓风机在根据高压蓄电池的SOC从预定RPM中选择的一个RPM下操作。如果低流量控制操作对应于低流量控制操作的划分中的第三阶段，则在燃料电池的发电量的控制中，可以控制鼓风机在取决于电动机所需电流的预定RPM下操作。可以准备取决于电动机所需电流的多个预定RPM，并且可以控制鼓风机在根据高压蓄电池的SOC从预定RPM中选择的一个RPM下操作。在燃料电池的发电量的控制中，以预定周期，燃料电池可以进入恢复模式并持续预定时间，然后可以再次根据低流量控制阶段控制燃料电池的发电量。在恢复模式中，可以控制设置在向燃料电池供应空气的空气供应管线上的鼓风机，以在取决于高压蓄电池的SOC的预定RPM下操作。用于燃料电池的低流量控制方法还可以包括在燃料电池的发电量的控制之后，控制高压蓄电池的充电/放电功率，并且在高压蓄电池的充电/放电功率的控制中，用于计算高压蓄电池的充电/放电功率的增益值可以根据高压蓄电池的SOC而改变。在燃料电池的发电量的控制中，如果电动机所需功率大于燃料电池生成的功率与高压蓄电池的限制功率之和，则可以将高压蓄电池的限制功率增加预定值。根据本专利技术的另一方面，提供一种用于燃料电池的低流量控制系统，包括：燃料电池；鼓风机，设置在向燃料电池供应空气的空气供应管线上；以及控制器，被配置为确定燃料电池是否进入低流量控制模式，在确定燃料电池进入低流量控制模式时将低流量控制操作划分为多个低流量控制阶段，并且根据低流量控制阶段来控制鼓风机的RPM。根据本专利技术的另一方面，提供一种包含由处理器执行的程序指令的非瞬时性计算机可读介质，该计算机可读介质包括：确定燃料电池是否进入低流量控制模式的程序指令；在确定燃料电池进入低流量控制模式时，将低流量控制操作划分为多个低流量控制阶段并确定低流量控制阶段的程序指令；以及根据确定的低流量控制阶段来控制燃料电池的发电量的程序指令。附图说明结合附图，根据以下详细描述，可以更清楚地理解本专利技术的上述和其他目的、特征和其他优点，其中：图1(相关技术)是示出在正常状态下控制燃料电池的常规方法的流程图；图2是示出根据本专利技术的一个实施例的公开的低流量控制方法的流程图；图3是根据本专利技术的一个实施例的燃料电池的低流量控制操作对应于第一阶段时的鼓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于燃料电池的低流量控制方法，包括以下步骤：由控制器确定所述燃料电池是否进入低流量控制模式；在确定所述燃料电池进入所述低流量控制模式时，由所述控制器将低流量控制操作划分为多个低流量控制阶段，并且确定所述低流量控制阶段；以及根据所确定的低流量控制阶段，由所述控制器控制所述燃料电池的发电量。

【技术特征摘要】
2017.10.16 KR 10-2017-01338591.一种用于燃料电池的低流量控制方法，包括以下步骤：由控制器确定所述燃料电池是否进入低流量控制模式；在确定所述燃料电池进入所述低流量控制模式时，由所述控制器将低流量控制操作划分为多个低流量控制阶段，并且确定所述低流量控制阶段；以及根据所确定的低流量控制阶段，由所述控制器控制所述燃料电池的发电量。2.根据权利要求1所述的低流量控制方法，其中，确定所述燃料电池是否进入所述低流量控制模式的步骤包括：计算所述燃料电池的电流要求量，其中，如果计算出的所述燃料电池的电流要求量低于预定电流量，则确定所述燃料电池进入所述低流量控制模式。3.根据权利要求2所述的低流量控制方法，其中，确定所述燃料电池是否进入所述低流量控制模式的步骤还包括：监测高压蓄电池的荷电状态(SOC)，其中，如果监测到的高压蓄电池的SOC大于预定第一SOC，则确定所述燃料电池进入所述低流量控制模式。4.根据权利要求3所述的低流量控制方法，其中，在所述燃料电池进入所述低流量控制模式之后，如果所述高压蓄电池的SOC为所述预定第一SOC以下，并且因此所述燃料电池从所述低流量控制模式解除，则当所述高压蓄电池的SOC高于预定第二SOC时，所述燃料电池重新进入所述低流量控制模式。5.根据权利要求1所述的低流量控制方法，其中：所述低流量控制操作的划分包括：计算电动机所需功率；并且所述低流量控制操作根据计算出的电动机所需功率而被划分为多个阶段。6.根据权利要求1所述的低流量控制方法，其中：所述低流量控制操作的划分包括：监测燃料电池电动车辆的速度；所述低流量控制操作根据监测到的所述燃料电池电动车辆的速度而被划分为多个阶段。7.根据权利要求1所述的低流量控制方法，其中，在所述燃料电池的发电量的控制中，控制供应到所述燃料电池的空气量。8.根据权利要求1所述的低流量控制方法，其中：在所述低流量控制操作的划分中，所述低流量控制操作根据燃料电池电动车辆的行驶状态而被划分为三个阶段；并且在所述燃料电池的发电量的控制中，控制设置在向所述燃料电池供应空气的空气供应管线上的鼓风机的RPM。9.根据权利要求8所述的低流量控制方法，其中，如果所述低流量控制操作对应于所述低流量控制操作的划分中的第一阶段，则在所述燃料电池的发电量的控制中，控制所述鼓风机在取决于高压蓄电池的SOC的预定RPM下操作。10.根据权利要求9所述的低流量控制方法，其中，如果由高电压配件消耗的功率是预定功率以上，则控制所述鼓风机在通过将规定值与取决于所述高压蓄电池的SOC的预定RPM相加而获得的RPM下操作。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李圭一，郑圣哲，闵丙昊，
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