燃料电池组及其控制方法技术

本发明专利技术公开了燃料电池组及其控制方法。燃料电池系统，包括：被配置为包括阴极和阳极的燃料电池组，被配置为向阴极提供空气的空气供给器，以及被配置为将空气供给器的出口和阴极的入口彼此连接并且具有设置在其上的开度可调节阀的进气管。控制器被配置为根据空气的供给量来调节阀的开度，以控制提供至阴极的空气的流速。从而，防止了所述燃料电池组干燥，并且提高了燃料电池的耐久性。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池组及其控制方法
本公开涉及燃料电池组及其控制方法，并且更具体地，涉及能够提高燃料电池的耐久性的燃料电池组及其控制方法。
技术介绍
燃料电池车辆包括其中堆叠了用作电源的多个燃料电池的燃料电池组，以及向该燃料电池组提供作为燃料的氢等的燃料供给器。空气供给器提供氧气，氧气是用于电化学反应所必需的氧化剂。水和热管理器控制燃料电池组的温度。燃料供给器对氢气罐中的压缩氢气进行降压，并且将其提供到组的阳极，并且空气供给器将通过致动鼓风机吸入的外部空气提供到组的阴极。当将氢气提供至阳极，以及将氧气提供至阴极时，通过催化剂反应氢离子与阳极分离。经由电解质膜将分离的氢离子传输到阴极，阴极是空气电极。在阴极，从阳极分离的氢离子、电子以及氧一起发生电化学反应，从而产生电能。具体地，氢的电化学氧化是从阳极发生的，并且氧的电化学还原是从阴极发生的。由于在这种情况下产生的电子的移动，产生了电和热，并且由于其中氢和氧结合的化学操作，产生了蒸汽或者水。排放装置被设置用于排放在燃料电池组产生电能的过程期间产生的诸如蒸汽、水以及热的副产品，以及未反应的氢、氧等，并且诸如蒸汽、氢气以及氧气的气体经由排气通道被排出到大气中。用于驱动燃料电池的鼓风机、氢循环风机、水泵等被连接到主总线终端，以促进燃料电池的启动。主总线终端可以连接至用于促进电力阻断与连接的各种继电器，以及防止反向电流流动到燃料电池里的二极管。通过加湿器来加湿经由鼓风机提供的干燥空气，并且然后将所加湿的空气提供至燃料电池组的阴极。可以将阴极的加湿状态的废气传输到加湿器，通过在加湿器中产生的水成分来加湿将提供至阴极的干燥空气。在燃料电池车辆轻踩油门或减速时，驱动电动机变为低负载/无负载状态或者再生制动状态，从而使用少量驱动电流或者不使用驱动电流。由于鼓风机的响应速度慢，驱动电动机处于临时性无限空气增压状态，使得燃料电池组可以变干。
技术实现思路
本公开的一方面提供能够在燃料电池停止发电时调节提供至燃料电池组的空气的一种燃料电池系统及其控制方法。根据本公开的示例性实施方式，燃料电池系统包括：具有阴极和阳极的燃料电池组。空气供给器向阴极提供空气。进气管将空气供给器的出口和阴极的入口彼此连接，并且具有设置在进气管上的开度可调节阀。控制器根据空气的供给量调节阀的开度，从而控制供给到阴极的空气的流速。控制器可以根据燃料电池组需要的目标空气流速和当前供给到燃料电池组的空气流速的比率调节阀的开度。控制器可以调节阀的开度，从而控制在以下情形中的所供给的空气的流速：操作信号的电平和从燃料电池组输出的电流的电平低于预定值，并且空气供给器的转速指示值和对应于指示值的实际转速之间的误差大于预定误差。阀可以包括基于轴旋转的多个臂，并且控制单元可以旋转轴，从而经由所述多个臂调节阀的开度。控制器可以调节由所述多个臂与进气管的穿透横截面形成的角，从而调节其中所供应的空气在管道中流动的横截面面积，并且横截面面积可与提供至阴极的空气的流速成比例。角可以是其中m空气可以是空气的流速，(Δm空气/Δt)目标可以是燃料电池组所需的目标空气流速，并且(Δm空气/Δt)传感器可以是当前提供至燃料电池组的空气的流速。根据本公开的另一示例性实施方式，一种燃料电池系统的控制方法包括：接收加速踏板的操作信号，以及基于所接收的操作信号调节阀的开度，其中阀设置在连接至燃料电池组的进气口的管道中。调节的步骤可以根据燃料电池组根据接收的操作信号而所需的目标空气流速与当前提供至燃料电池组的空气的流速的比率来调节阀的开度。所述方法可以进一步包括：检测从燃料电池组输出的电流，其中，调节的步骤可以在以下情形下执行：输出电流值小于预定值，并且被配置为向燃料电池组供给空气的空气供给器的转速指示值和对应于该指示值的实际转速之间的误差大于预定误差。附图说明图1示出根据本公开示例性实施方式的燃料电池系统的电力网配置。图2描述了根据重复轻踩油门与轻松油门的空气增压的曲线图。图3是示出由燃料电池组的干燥所引起的伏安曲线的偏转以及输出性能的劣化的曲线图。图4是根据本公开示例性实施方式的燃料电池系统的方框图。图5是根据本公开示例性实施方式的包括开度可调节阀的进气管的放大概念图。图6示出了根据本公开示例性实施方式的根据燃料电池系统及其控制方法的加速踏板传感器信号、以及阀角度、以及进气管中的空气的流速的曲线图。图7是示出根据本公开示例性实施方式的燃料电池系统的控制方法的流程图。具体实施方式对本文中所描述的本公开的实施方式的结构和功能的具体描述仅仅是说明性的，并不应被解释为对本专利技术的限制。由于本公开内容可以进行各种修改并且具有几个示例性实施方式，所以在附图中将示出并且在下面将详细地描述特定示例性实施方式。然而，应当理解，本
技术实现思路
不旨在限定于该特定示例性实施方式，而是包括包含在本专利技术的精神和范围内的所有变形、等同以及替代。尽管诸如“第一”、“第二”等术语可以用于描述各种组件，但是这些组件并不被解释为受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个组件与另一个组件相区分。例如，在不偏离本专利技术的范围的情况下，“第一”组件可以被称为“第二”组件。类似地，“第二”组件也可被称为“第一”组件。应当理解，当一个元件被称为“耦接”或“连接”至另一个元件时，其可以直接耦接或直接连接至另一个元件或者其间可以具有其他元件。另一方面，应理解，当一个元件被称为“直接耦接”或“直接连接”至另一元件时，则其间不存在其他元件。描述组件之间的关系的其他表述，诸如“在…之间”、“直接在…之间”、“相邻”或“直接相邻”等应当作相同地解释。本说明书所用的术语仅是为了描述特定实施方式的目的，而不是限制本专利技术。除非上下文另有明确说明，否则如本文所用的单数形式也旨在也包括复数形式。应进一步理解，本说明书中使用的术语“包括”或“具有”指定所述特征、步骤、操作、组件、部件和/或其组合的存在，但并不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、组件、部件和/或其组合的存在或附加。应当理解，除非另外有指示，包括技术术语和科学术语等本文使用的所有术语具有与本领域的普通技术人员所理解的含义相同的含义。应当理解，由词典所定义的术语是与现有技术的上下文中的含义一致的含义，并且除非本文中明确进行如此限定，否则不应解释为理想的或过于正式的意义。在下文中，将参照附图详细地描述本专利技术的优选实施方式。贯穿附图，相同的参考标号表示相同组件。图1是根据本公开示例性实施方式的燃料电池系统的电力网配置视图。参考图1，燃料电池系统100可包括：作为主电源的燃料电池10，以及作为辅助电源的高电压电池(主电池)20，燃料电池10和高电压电池20经由主总线终端(mainbusterminal)11彼此并联连接。双向高电压DC/DC转换器(BHDC)21连接至高电压电池20，从而控制高电压电池20的输出，并且反相器31连接至燃料电池10和主总线终端11，主总线终端11是高电压电池20的输出侧。驱动电动机32连接至反相器31、高电压电子负载33以及低电压电池(辅助电池)40。除反相器31和驱动电动机32之外，在车辆中的低电压电子负载41和低电压DC/DC转换器(LDC)42连接在低电压电池40和主总线终端11之间，从而将高电压转换为低电压。作为车辆的主电源的燃料电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池系统，包括：燃料电池组，包括：阴极和阳极；空气供给器，被配置为向所述阴极供给空气；进气管，将所述空气供给器的出口和所述阴极的入口彼此连接并且所述进气管具有设置到所述进气管上的开度可调节阀；以及控制器，被配置为根据空气的供给量来调节所述阀的开度，以控制供给到所述阴极的空气流速。

【技术特征摘要】
2013.11.29 KR 10-2013-01472761.一种燃料电池系统，包括：燃料电池组，包括：阴极和阳极；空气供给器，被配置为向所述阴极供给空气；进气管，将所述空气供给器的出口和所述阴极的入口彼此连接并且所述进气管具有设置到所述进气管上的开度可调节阀；以及控制器，被配置为根据空气的供给量来调节所述阀的开度，以控制供给到所述阴极的空气流速，其中，所述控制器在操作信号的电平和从所述燃料电池组输出的电流的电平低于预定值，以及用于所述空气供给器的转速指示值与对应于所述指示值的实际转速之间的误差大于预定误差的情况下，调节所述阀的所述开度以控制所供给的所述空气的流速。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述控制器根据所述燃料电池组所必需的目标空气流速与供给到所述燃料电池组的所述空气流速的比率来调节所述阀的所述开度。3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述阀包括基于轴旋转的多个臂，以及所述控制器通过所述多个臂旋转所述轴，以调节所述阀的所述开度。4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其中，所述控制器调节由所述多个臂与所述进气管的穿透横截面形成的角，以调节所述进气管中的所供给的所述空气流动的横截面面积，所述横截面面积与供给到所述阴极的所述空气的所述流速成比例。5.根据权利要求4所述的燃料电池系统，其中，所述角为m空气是空气的流速，(Δm空气/Δt)目标是所述燃料电池组需要的目标空气...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑载元，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR