公开了一种具有燃料电池堆组件(26)的燃料电池功率装置的调整的关闭技术，所述燃料电池堆堆组件包含有电功率并向移动车辆(12)提供电功率。所述车辆典型地以一定间隔进入站(10)，所述站包含被所述燃料电池功率装置利用的一个或多个资源(20、20A、20B、20C等)以对其进行再供应。在站处/由站提供的一种这样的资源是电能(20A)，并且通过通电模式下的操作来控制所述燃料电池功率装置(14)的辅助操作，以利用可用的所述电能(20A)在大幅延长的间隔中保持活性的保护氢气启用状态，例如很多小时到若干天或更长。所述通电模式至少保持低水平的氢气引入以及足够的循环来将在所述燃料电池堆组件(26)处的氢气保持在预定的存在例如压力下。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开一般涉及燃料电池功率系统，且更具体而言涉及适合移动使用的例如交通车辆中的燃料电池功率装置。更具体而言，本公开涉及在转成和/或在与正常操作模式不同的模式下的该燃料电池功率系统及其燃料电池功率装置的操作，以提升耐久度、经济性等。
技术介绍
用于移动/交通使用的燃料电池功率装置被越来越多地用于汽车以及更大的运输器(例如巴士)。这些功率装置典型地使用以一个或多个堆(stack)或堆组件(CSA)(stack assembly)来布置的多个PEM类型的燃料电池，以生成电能来为电机供电以直接驱动车辆，以及提供能量来存储在能量存储系统例如电池或电池堆中。PEM燃料电池使用膜类型的电解质，其中，该膜是质子交换膜或聚合物电解质膜(PEM)。该膜被分别放置在阳极和阴极之间。被催化的阴极和阳极用于引发想要的电化学反应。反应剂，典型地氧化剂(例如氧气或空气)以及燃料(例如氢气)，经各自的阴极和阳极流场流过膜的各自相对侧，以得到必要的电化学反应。已知与燃料电池堆的操作关联的启动和关闭机制对该堆的耐久度和寿命有严重且典型地不良的影响。催化剂支撑材料的氧化以及高温和高(电)势会导致燃料电池堆的退化。这种影响在燃料电池功率装置用于交通目的时更为明显，因为与静止应用中的典型的持续时间较长的操作相比，其启动和关闭的次数/频率更大，并且对大型交通车辆例如巴士中的功率装置尤其有影响。人们已经提出或使用了多种不同的技术来帮助缓解与启动/关闭周期相关的退化机制，优选的方法是氢气稳定化，有时被称为“氢气启用”(或者“H2启用(On)”)方法。在“氢气启用”方法中，从燃料电池堆的空气侧体积(包括电池中的氧化剂流场、入口和出口歧管、水管等)移除氧气，并且在阴极和阳极流场中均稳定氢气水平，由此避免或至少最小化电池中的高电压。典型的氢气稳定化在关闭过程中实现，其包括(a)阻止新鲜空气进入(电池)堆中，(b)移除工作负载并将该堆连接到抵抗辅助负载，(c)通过将阴极排放导至阴极鼓风机的入口来执行阴极再循环，在向电池继续提供新鲜氢气时，其保持燃料再循环开启且燃料净化(排放)被阻止，并且继续这样做直到提供了足够的氢气来与空气侧体积中的所有残留氧气进行反应，以及(d)在继续提供阴极和燃料再循环时封锁新鲜氢气到燃料电池的入口直到完成关闭。在2012年3月27日向Reiser等发布并且指定给本申请的所有者的美国专利号8,142,950中公开了这样的系统的代表性示例。在M.I.Perry于2011年9月15日公开的并且指定给本申请的所有者的美国专利申请公开号US2011/0223495 A1中公开了另一个类似的代表性示例。需要注意，氢气启用稳定化方法被用于关闭过程中，并且会相对快速地终止对堆的空气供应，但会继续，依赖氢气到堆的输送和/或再循环的有限间隔。尽管氢气启用状态的钝化好处可以在实际的关闭状态下持续一段间隔，该间隔典型地被限制为几个小时(例如小于16小时)。重复地启动、短暂操作并再次关闭以及为了延长H2启用钝化(H2On passivation)好处的持续时间而使燃料电池功率装置H2钝化，在后勤和耐久度的角度都被认为是不现实的。对氢气启用状态的持续时间的这种限制相应地限制了这种操作模式带来的好处，特别是功率装置被正常关闭时的延长的间隔。
技术实现思路
各种交通车辆需要时不时地进入站、车库、“棚屋”或者各种类型的存储和/或维修的终端。在这些站时，车辆可以接收各种资源例如氢气燃料的再补给，并且其燃料电池功率装置在这之前典型地处于关闭状态一段间隔，该间隔可以从若干小时到若干天。但是，在这里认识到，通过利用站的至少包含电功率在内的一种或多种相对无限制的资源，并且通过将普通的关闭过程调整为包含所谓的通电(Power On)模式，可以在大幅延长的间隔中将保护氢气启用(Hydrogen On)状态保持为活性(active)。公开了一种燃料电池功率装置的调整的关闭技术，所述燃料电池功率装置包含有电功率并向移动车辆提供电功率。车辆典型地以间隔进入站，所述站包含被所述燃料电池功率装置利用的一个或多个资源以对其进行再供应。在/由所述站提供的一种这样的资源是电能，并且通过所谓通电模式的操作来控制所述燃料电池功率装置的操作，以利用可用的电能，在大幅延长的间隔中保持活性的保护氢气启用状态，例如若干天或更长。所述通电模式直接和/或通过再循环来保持去往或者在所述燃料电池功率装置内部的钝化的氢气流，并且典型地通过对传统的关闭过程的调整来进入。尽管可以在大部分H2钝化已被保持的过程中的某个预选阶段或条件下保持传统关闭过程的初始方面，可以响应于至少外部电功率的存在而调整该过程。所述过程被调整，以直接和/或通过再循环来保持氢气流，由此保持并将氢气钝化的持续时间延长为大于16小时或30小时或甚至很多天的间隔。可以响应于例如在氢气到所述燃料电池功率装置的所述燃料电池的入口处或附近而感测到的氢气压力来调节氢气流，并且涉及在所述感测到的压力下降到某个阈值例如2kPa时提供氢气。尽管提供操作的通电模式初始依赖于在所述站处的可用的电功率以延长H2启用钝化的受限持续时间，还可以通过从所述站向所述车辆和/或所述燃料电池功率装置提供其他资源例，如补充的H2和/或补充的冷却剂和/或冷却容量，在所述通电模式期间得到其他好处。通过如附图所示的示例性实施例的下列详细描述，本公开的上述特征和优势将变得更明显。附图说明参考附图，本公开的很多方面可被更好地理解。图中的组件不需要成比例。此外，在图中，在若干个视图中，相同的参考标号表示相应的部件。图1是根据本公开的示出站或终端的一部分的简化图，在其中具有燃料电池功率装置的一个或多个车辆可连接到外部资源；图2是图1中的车辆的一般化图，以框的形式示出了燃料电池功率装置的各个一般化组件；图3是图2中的燃料电池功率装置的相关部分的示意图，更详细地示出了某些组件及其互连；图4A示出了在确定通电启用状态之前的氢气启用关闭过程的初始部分的一般化功能流程图；图4B是图4A中的一般化功能流程图的继续，可替代地示出了关闭过程的完成或者进入且保持通电过程；并且图5是确定通电启用状态的简单功能图示。具体实施方式参考下列附图，本公开的很多方面可以被更好地理解。图中的组件不需要成比例。此外，在图中，在若干个视图中，相同的参考标号表示相本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种燃料电池功率装置(24)的调整的关闭操作的方法，所述燃料电池功率装置包含有电功率并向移动车辆(12)提供电功率，所述车辆(12)以间隔进入站(10)来接收至少包含电能(20A)的一种或多种资源(20)的再供应，所述燃料电池功率装置(24)包含来调节其操作的控制器(36)，包括影响包含所述燃料电池功率装置的H2启用钝化的关闭过程，所述方法包括下列步骤：a)在所述站(10)处将所述车辆(12)操作地连接至少到所述电能资源(20A)；以及b)响应于被连接到所述电能资源(20A)的所述车辆(12)，调整所述关闭过程的控制以包含通电模式(120、122)，包括在所述燃料电池功率装置中保持足够的氢气流以将其H2启用钝化保持一段延长的间隔。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃料电池功率装置(24)的调整的关闭操作的方法，所述燃
料电池功率装置包含有电功率并向移动车辆(12)提供电功率，所述车辆
(12)以间隔进入站(10)来接收至少包含电能(20A)的一种或多种资
源(20)的再供应，所述燃料电池功率装置(24)包含来调节其操作的控
制器(36)，包括影响包含所述燃料电池功率装置的H2启用钝化的关闭过
程，所述方法包括下列步骤：
a)在所述站(10)处将所述车辆(12)操作地连接至少到所述电能
资源(20A)；以及
b)响应于被连接到所述电能资源(20A)的所述车辆(12)，调整所
述关闭过程的控制以包含通电模式(120、122)，包括在所述燃料电池功
率装置中保持足够的氢气流以将其H2启用钝化保持一段延长的间隔。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述车辆燃料电池功率装置包
括被供电的设备(36、64、58、62、48、56、71等)，以影响并调节所述
功率装置的操作，并且在所述通电模式下保持所述燃料电池功率装置中的
氢气流的步骤包括操作所述被供电的设备中的至少某一些(36、58、48等)。
3.如权利要求2所述的方法，其中，在所述通电模式期间所述燃料
电池功率装置的所述H2启用钝化被保持的所述延长的间隔大于16小时。
4.如权利要求3所述的方法，其中，在所述通电模式期间所述燃料
电池功率装置的所述H2启用钝化被保持的所述延长的间隔大于30小时。
5.如权利要求2所述的方法，其中，所述车辆另外地包括车载氢气
反应剂源(16)，所述站(10)处的所述资源(20)的一种是氢气(20B)，
并且包括这样的步骤：将所述车辆(12)操作地连接到在所述站处的...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·拉马斯瓦米，M·L·佩里，
申请(专利权)人：奥迪股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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