用于控制燃料电池功率的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种用于控制燃料电池功率的系统和方法。上述方法包括：测量燃料电池的温度；当燃料电池的所测温度在高温范围内，其中在上述高温范围内随着燃料电池温度的升高该燃料电池的功率阈值降低，并且当燃料电池的所测温度升高且随后等于或高于预定温度时，从上述预定温度对应的功率值降低功率阈值。所述高温范围是第三温度和第四温度之间的范围，在上述第三温度随着燃料电池温度的升高该功率阈值开始降低，在上述第四温度该功率阈值降低并随后达到最小功率阈值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于控制燃料电池功率的系统和方法，以防止燃料电池的性能恶化和下降，并且更具体地，涉及一种用于控制燃料电池功率的系统和方法，以防止功率被突然改变。
技术介绍
为了防止燃料电池堆性能的恶化，应该避免高温区域操作。但是，虽然通过燃料电池的冷却控制可以使得温度维持在一个适当的范围内，但由于冷却性能的限制使得燃料电池可能升高到高温操作区域。特别是，用于限制功率的方法可能无法使用。本专利技术提供了一种优化功率限制的方法以使操作特性的损坏达到最小化，以及在高温时限制功率的方法中，很好地保持电池堆性能。除了涉及功率限制与操作温度相映射，也会涉及防止功率限制震荡、保持功率限制开始参考一致性、基于环境和运行状态改变功率限制参考等。一种燃料电池系统被配置为包括氢气供给系统、空气供给系统和冷却系统，且还包括单独的燃料电池负载装置。冷却系统配置为包括：水泵，用于供给冷却水；散热器和散热器风扇，用于冷却水的热量辐射；恒温器，用于调节散热器环路的水量和旁通环路的水量。燃料电池负载装置用来在燃料电池的预热期或起动/关闭时防止燃料电池堆的电压升高。燃料电池负载装置可以是电阻器、可充电的高电压电池或其他负载装置。为了调节燃料电池的温度，散热器风扇和水泵被操控以防止电池堆上升到高温(例如，预定的温度)，以及使用燃料电池负载装置执行预热控制以防止电池堆下降到特定的低温。因此，即使执行了防止高温/低温的操作控制，但由于冷却和预热性能的限制，温度也可能不被保持在可接受的范围内。因此，基于温度进行功率限制，以及防止电池堆的恶化(例如，防止低温泛洪、预防高温干涸、防止高温劣化等)。<br>
然而，基于温度调节电池堆的功率时，功率可能是短暂的，驾驶性能可能会降低，并且可能不会有效地预防燃料电池的劣化。已提供的根据现有技术描述的事项仅用于协助理解本专利技术的
技术介绍
，而不应被视为对应于本领域技术人员所熟知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于控制燃料电池功率的系统和方法，以防止燃料电池的性能恶化和下降，并且更具体地，提供一种用于控制燃料电池功率的系统和方法，以防止功率被突然改变。根据本专利技术示例性实施例，用于控制燃料电池功率的方法可以包括：测量燃料电池的温度；当燃料电池的所测温度在预定高温范围内，其中在上述高温范围内随着燃料电池温度的升高该燃料电池的功率阈值降低，以及当燃料电池的所测温度升高且随后等于或高于预定温度时，从预定温度对应的功率值开始降低功率阈值。预定高温范围可以是第三温度和第四温度之间的范围，其中在第三温度随着燃料电池温度的升高该功率阈值开始降低，在第四温度该功率阈值降低并随后达到最小功率阈值。降低功率阈值的步骤还可以包括当燃料电池的所测温度从第五温度开始时，在最大功率阈值与第五温度对应的功率值之间随着燃料电池温度的升高而降低燃料电池的功率阈值，其中上述第五温度被预置为高于第三温度且低于第四温度。降低功率阈值的步骤还可以包括当燃料电池的所测温度高于第五温度时，在第五温度对应的功率值和最小功率阈值之间降低燃料电池的功率阈值，其中上述第五温度被预置为高于第三温度且低于第四温度。上述方法还可以包括：当燃料电池的所测温度高于高温范围时，将燃料电池的功率阈值固定为一个最小值。另外，上述方法可以包括：当燃料电池的所测温度在预定低温范围内时，随着燃料电池温度的升高增加燃料电池的功率阈值。低温范围可以是第一温度和第二温度之间的范围，其中在第一温度该燃料电池的功率阈值基本保持恒定且随后开始增加，在第二温度该功率阈值增加且随后达到最大功率阈值。上述方法还可以包括：当燃料电池的所测温度低于预定低温范围时，
将燃料电池的功率阈值固定为第一输出阈值，上述第一输出阈值高于上述高温范围内的最小输出阈值。当燃料电池的所测温度在一段参考时间内保持等于或高于参考值时，第一输出阈值可以被向上调节(例如，调节为增加)。上述方法还可以包括：虽然当燃料电池的所测温度在高温范围内，但是当燃料电池的所测温度在预置限制温度范围内时，调节上述燃料电池的功率阈值使其基本保持恒定。上述调节步骤可以包括：当燃料电池的所测温度在高温范围内且在预置限制温度范围内时，并且在燃料电池的所测温度降低期间当燃料电池的功率阈值基本保持恒定时且随后从上述限制温度范围偏离时，增加功率阈值；以及当燃料电池的所测温度升高时，并且当燃料电池的功率阈值基本上保持恒定且随后从上述限制温度范围偏离时，降低燃料电池的功率阈值。另外，上述方法还可以包括：虽然当燃料电池的所测温度在低温范围内，但当上述燃料电池的所测温度在预置限制温度范围内时，调节上述燃料电池的功率阈值使其基本保持恒定。上述调节步骤可以包括：当燃料电池的所测温度在低温范围内且在预置限制温度范围内时，并且在燃料电池的所测温度升高期间当燃料电池的功率阈值基本保持恒定且随后从上述限制温度范围偏离时，增加功率阈值，以及当燃料电池的所测温度降低时，并且当燃料电池的功率阈值基本上保持恒定且随后从上述限制温度范围偏离时，降低功率阈值。高温范围可以根据室外温度、爬坡角度(例如，车辆行驶道路的道路倾斜度)或车辆燃料电池的运行速度而改变。当车辆速度减小、室外温度升高或者爬坡角增加时，第三温度或第五温度可以向下调节(例如，调节为降低)，其中第五温度被预置为高于第三温度且低于第四温度。当车辆速度减小、室外温度升高或者爬坡角增加时，且在预定的时间周期内当燃料电池的所测温度等于或高于第三温度时，第三温度或第五温度可以向下调节(例如，调节为降低)，其中第五温度被预置为高于第三温度且低于第四温度。低温范围可以根据燃料电池堆在驱动之前是否被预热而进行改变。当燃料电池的所测温度保持等于或高于第二温度的时间周期超过
了预定时间，上述第一温度或者第二温度可以向下调节，或者高于高温范围内的最小功率阈值的第一功率阈值可以向上调节。目标操作温度可以基于高温范围内的变化而进行改变，上述目标操作温度是调节冷却水泵的每分钟转数(RPM)、散热器风扇的RPM或恒温器开启的参考温度。附图说明在下面与附图相结合的详细描述中可以更清楚地理解本专利技术中上述的和其它的目的、特征及优点，其中：图1是根据现有技术比较例描述一种用于控制燃料电池功率的方法的示例性曲线图。图2是根据本专利技术示例性实施例描述一种用于控制燃料电池功率的方法的示例性曲线图；图3和图4是根据本专利技术示例性实施例用于控制燃料电池功率的方法的示例性流程图；图5是根据现有技术比较例的燃料电池功率控制方法的使用结果示例性曲线图；图6是根据本专利技术示例性实施例的燃料电池功率控制方法的使用结果示例性曲线图；图7和图8根据本专利技术示例性实施例和现有技术比较例的燃料电池功率控制方法的比较结果示例性曲线图；图9是根据本专利技术示例性实施例描述与功率控制有关的冷却控制的示例性图；图10A和10B是根据本专利技术示例性实施例控制功率方法中由车辆速度和外部温度决定的电流限制参考温度偏差的示例性曲线图；图11是根据现有技术的车辆燃料电池系统的示例性图；以及图12是说明目标操作温度基于高温范围内的变化而进行改变的示例性曲线图，其中目标操作温度是调节冷却水泵的每分钟转数(RPM)、散热器风扇的RPM或恒温器开启的参考温度。具体实施方式应该理解的是，本文中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制燃料电池功率的方法，所述方法包括以下步骤：通过控制器测量燃料电池的温度；以及当燃料电池的所测温度在高温范围内，其中在所述高温范围内随着燃料电池温度的升高该燃料电池的功率阈值降低，并且当燃料电池的所测温度升高且随后等于或高于预定温度时，通过所述控制器从所述预定温度对应的功率值降低功率阈值；其中所述高温范围是第三温度和第四温度之间的范围，在所述第三温度随着燃料电池温度的升高该功率阈值开始降低，在所述第四温度该功率阈值降低并随后达到最小功率阈值。

【技术特征摘要】
2014.12.15 KR 10-2014-01801901.一种用于控制燃料电池功率的方法，所述方法包括以下步骤：通过控制器测量燃料电池的温度；以及当燃料电池的所测温度在高温范围内，其中在所述高温范围内随着燃料电池温度的升高该燃料电池的功率阈值降低，并且当燃料电池的所测温度升高且随后等于或高于预定温度时，通过所述控制器从所述预定温度对应的功率值降低功率阈值；其中所述高温范围是第三温度和第四温度之间的范围，在所述第三温度随着燃料电池温度的升高该功率阈值开始降低，在所述第四温度该功率阈值降低并随后达到最小功率阈值。2.如权利要求1所述的方法，所述降低功率阈值的步骤还包括：当燃料电池的所测温度从第五温度开始变化时，在最大功率阈值与第五温度对应的功率值之间随着燃料电池的所测温度的升高，通过所述控制器降低燃料电池的功率阈值，其中第五温度被预置为高于第三温度且低于第四温度。3.如权利要求1所述的方法，所述降低功率阈值的步骤还包括：当燃料电池的所测温度高于第五温度时，在第五温度对应的功率值和最小功率阈值之间通过所述控制器降低燃料电池的功率阈值，其中所述第五温度被预置为高于第三温度且低于第四温度。4.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：当燃料电池的所测温度高于高温范围时，通过所述控制器将燃料电池的功率阈值固定为一个最小值。5.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：当燃料电池的所测温度在低温范围内时，随着燃料电池温度的升高，通过所述控制器增加燃料电池的功率阈值；其中低温范围是第一温度和第二温度之间的范围，在所述第一温
\t度燃料电池的功率阈值基本保持恒定且随后开始增加，在所述第二温度功率阈值增加且随后达到最大功率阈值。6.如权利要求5所述的方法，还包括以下步骤：当燃料电池的所测温度低于所述低温范围时，通过所述控制器将燃料电池的功率阈值固定为第一输出阈值，该第一输出阈值高于所述高温范围内的最小输出阈值。7.如权利要求6所述的方法，其中当燃料电池的所测温度在一段参考时间内保持等于或高于参考值时，第一输出阈值增加。8.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：当燃料电池的所测温度在高温范围内且燃料电池的所测温度在预置限制温度范围内时，通过所述控制器调节燃料电池的功率阈值使其基本保持恒定。9.如权利要求8所述的方法，其中调节的步骤包括：当燃料电池的所测温度在高温范围内且在预置限制温度范围内时，并且在燃料电池的所测温度降低期间当燃料电池的功率阈值基本保持恒定且随后从所述限制温度范围偏离时，通过所述控制器增加功率阈值；以及当燃料电池的所测温度升高，并且当燃料电池的功率阈值基本保持恒定且随后从所述限制温度范围偏离时，通过所述控制器降低燃料电池的功率阈值。10.如权利要求5所述的方法，还包括以下步骤：当燃料电池的所测温度在所述低温范围内且...

【专利技术属性】
技术研发人员：权相旭，尹圣坤，
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