用于控制燃料电池启动的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种控制燃料电池启动的系统和方法。该方法包括：当接收到燃料电池启动的接通信号时比较所导出的电池堆的内部温度和预定的参考温度值，并确定电池堆的内部温度是否低于参考温度值。然后，当所导出的电池堆的内部温度低于参考温度值时，使用电池堆的内部温度导出所需的热值。增加燃料电池的电池堆的温度直到由燃料电池的电池堆的温度增加所形成的累积热值等于所需热值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于控制燃料电池启动的方法和系统，其即使不驱动冷却剂泵也能使用燃料电池的累积热值控制冷启动驱动模式。
技术介绍
在一般情况下，燃料电池利用作为燃料的氢气与空气中的氧气的电化学反应来产生电力，并且排出热量和水作为反应副产物。此外，当车辆在冬季或寒冷天气停放较长时间时在零下温度的大气条件下，在包括燃料电池如质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为动力源的燃料电池车辆中残留在燃料电池的电池堆中的水可冻结，从而显著降低冷启动性能。因此，当车辆在低大气温度下熄火时，当残留在电池堆中的水不被去除或排出时，由于水的冻结，在下一次冷启动时存在困难。换句话说，当在电池堆中形成的冰未熔化时启动燃料电池时，冰阻碍氢气和空气供给路径，从而造成启动不良并扰乱燃料电池的正常运行。因此，已经提出控制燃料电池的冷启动的各种方法以防止溢流(flooding)现象。例如，现有技术中的一个方法包括：仅以防止在燃料电池中形成的水被冻结的量供应电流，并且因此保证冷启动期间燃料电池的启动可靠性。然而，在现有技术中，设置在电池堆的空气出口处的温度传感器用于检测电池堆的内部温度。当空气流量高因而空气的热容量大时，电池堆的内部温度可以使用空气出口处的空气温度传感器来间接反映，但当空气的流量低或严重改变时，间接反映电池堆的内部温度是困难的，并且在空气从电池堆排出之后空气可在共同分布结构中被快速冷却，因此，没有反映出内部温度的增加。前述内容仅仅旨在帮助理解本专利技术的
技术介绍
，并且并不旨在意指本专利技术落入本领域技术人员已知的现有技术的范围内。
技术实现思路
因此，本专利技术提供用于控制燃料电池启动的方法和系统，其即使不使用燃料电池的电池堆的温度传感器也可使用燃料电池的累积热值适当控制燃料电池的冷启动驱动模式。根据一个方面，控制燃料电池启动的方法可包括：当接收到燃料电池启动的接通信号时，由控制器比较由温度感测单元导出的电池堆的内部温度和预定的参考温度值，并确定电池堆的内部温度是否低于参考温度值；当所导出的电池堆的内部温度低于参考温度值时，由控制器使用由温度感测单元所导出的电池堆的内部温度导出所需热值；以及在控制器中增加燃料电池的电池堆的温度直到由燃料电池的电池堆的温度增加所形成的累积热值等于在所需热值导出操作中所导出的所需热值。在所需热值导出中，电池堆的内部温度可通过根据燃料电池的启动关断状态保持时间补偿在控制器中使用温度感测单元所计算的燃料电池的电池堆的冷却剂的温度来导出。该方法还包括：在所需热值导出操作之后，通过在控制器中将燃料电池的电池堆的电压和电流值相乘来导出瞬时热值；以及由控制器通过根据时间变化从温度开始增加的时刻起对所导出的瞬时热值进行积分来导出累积热值。此外，该方法可包括在所需热值导出操作之后在控制器中使用以下公式计算累积热值：其中T1：温度增加起始时间，T2：当前时间，V2：理论电压，V1：实际电压，I：电池堆电流。该方法可进一步包括：在温度增加过程之后，在控制器中将车辆输出限制到预定的输出极限值；随着燃料电池的电池堆的累积热值增加，由控制器改变输出极限值；以及当所增加的燃料电池的电池堆的累积热值为预定参考累积热值或更大时，在控制器中驱动燃料电池的电池堆的冷却剂泵。在改变输出极限值时，随着燃料电池的电池堆的累积热值增加，输出极限值可逐渐增加。此外，控制器可配置成当所增加的燃料电池的电池堆的累积热值大于预定的最小累积热值时，改变输出极限值。最小累积热值可小于参考累积热值。在输出极限改变中，随着燃料电池的电池堆的累积热值增加，输出极限值可改变为逐渐增加。该方法还包括在冷却剂泵驱动操作之后在控制器中根据累积热值完成对车辆输出的限制。根据另一个方面，用于控制燃料电池启动的系统可包括：温度感测单元，其配置成感测或导出燃料电池的电池堆的内部温度；温度比较单元，其配置成比较所导出的燃料电池的电池堆的内部温度与预定的参考温度值；以及控制器，其配置成当燃料电池的电池堆的内部温度小于参考温度值时使用电池堆的内部温度导出所需热值，以及增加燃料电池的电池堆的温度直到由温度增加所产生的累积热值等于所导出的热值。附图说明本专利技术的上述和其它目的、特征和其它有益效果将通过下面参照附图的详细描述而被更加清晰地理解，其中：图1是示出根据本专利技术的示例性实施例控制燃料电池启动的方法的流程图；以及图2是示出根据本专利技术的示例性实施例控制燃料电池启动的系统的框图。具体实施方式应当理解，如本文所用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括机动车辆，通常如乘用车，包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车，各种商用车，水运工具，包括各种船舶，飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、燃烧插入式混合动力电动车辆、氢为动力的车辆和其它替代燃料的车辆(例如，来自非石油来源的衍生燃料)。如本文所指，混合型车辆为具有两种或更多种动力源的车辆，例如汽油动力和电动力车辆。尽管示例性实施例被描述为使用多个单元以执行示例性过程，但是应当理解示例性过程也可通过多个模块来执行。另外，应当理解术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件设备。存储器配置成存储模块，并且处理器经特别配置为执行所述模块以进行以下进一步描述的一个或多个过程。此外，本专利技术的控制逻辑部件可经实施为在包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂态计算机可读介质。计算机可读介质的示例包括(但不限于)ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质也可分布在联网计算机系统中，使得计算机可读介质被存储并且(例如)通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN)以分布方式执行。本文所用术语仅用于描述具体实施例的目的，而不旨在限制本专利技术。除非上下文另外明确致命，否则如本文所用，单数形式“一”和“所述”旨在还包括复数形式。应当理解，术语“包括(comprises)”和/或“包含(comprising)”当用于本说明书中时，指定规定的特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目中的任何和所有组合。除非上下文明确指出或显而易见，否则如本文所用术语“约”被理解为在本领域的标准公差的范围内，例如平均值的2个标准偏差的范围内。“约”可被理解为在指定值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％的范围内。除非上下文明确指出，否则本文所提供的所有数值均被术语“约”修饰。在下文中，将参照附图描述本专利技术的示例性实施例。如本文所述的方法可通过具有处理器和存储器的控制器100来执行。如图1所示，根据本专利技术的控制燃料电池启动的方法可包括：当在控制器100中接收到燃料电池启动的接通信号时比较由温度感测单元(例如，传感器)导出的电池堆的内部温度和预定的参考温度值，以检测电池堆的内部温度是否低于参考温度值(S100)；当所导出的电池堆的内部温度低于参考温度值时，使用由在控制器100中的温度感测单元所导出的电池堆的内部温度导出温度增加所需的热值(下文称为“所需热值”)(S200)；以及增加燃料电池的电池堆的温度直到由燃料电池的电池堆的温度增加所形成的累积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制燃料电池启动的方法，包括以下步骤：当接收到所述燃料电池启动的接通信号时，由控制器比较由温度感测单元导出的电池堆的内部温度和预定的参考温度值，并确定所述电池堆的内部温度是否低于所述参考温度值；当所导出的电池堆的内部温度低于所述参考温度值时，由所述控制器使用所导出的电池堆的内部温度导出温度增加所需的热值；以及由所述控制器增加所述燃料电池的电池堆的温度直到由所述燃料电池的电池堆的温度增加所形成的累积热值等于所导出的所需热值。

【技术特征摘要】
2015.07.29 KR 10-2015-01070391.一种控制燃料电池启动的方法，包括以下步骤：当接收到所述燃料电池启动的接通信号时，由控制器比较由温度感测单元导出的电池堆的内部温度和预定的参考温度值，并确定所述电池堆的内部温度是否低于所述参考温度值；当所导出的电池堆的内部温度低于所述参考温度值时，由所述控制器使用所导出的电池堆的内部温度导出温度增加所需的热值；以及由所述控制器增加所述燃料电池的电池堆的温度直到由所述燃料电池的电池堆的温度增加所形成的累积热值等于所导出的所需热值。2.根据权利要求1所述的方法，其中在导出所需热值时，所述电池堆的内部温度通过根据所述燃料电池的启动关断状态保持时间补偿使用所述温度感测单元计算的燃料电池的电池堆的冷却剂的温度来导出。3.根据权利要求1所述的方法，在所需热值导出操作之后还包括以下步骤：由所述控制器通过将所述燃料电池的电池堆的电压和电流值相乘来导出瞬时热值；以及由所述控制器通过根据时间变化从所述温度开始增加的时刻起对所导出的瞬时热值进行积分来导出累积热值。4.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：在所需热值导出操作之后由所述控制器使用以下公式计算所述累积热值：其中T1：温度增加起始时间，T2：当前时间，V2：理论电压，V1：实际电压，I：电池堆电流。5.根据权利要求1所述的方法，在温度增加操作之后还包括以下步骤：由所述控制器将车辆输出限制到预定的输出极限值；随着所述燃料电池的电池堆的累积热值增加，由所述控制器改变所述输出极限值；以及当所增加的所述燃料电池的电池堆的累积热值为预定参考累积热值或更大时，由所述控制器驱动所述燃料电池的电池堆的冷却剂泵。6.根据权利要求5所述的方法，其中随着所述燃料电池的电池堆的累积热值增加，所述输出极限值逐渐增加。7.根据权利要求5所述的方法，还包括以下步骤：...

【专利技术属性】
技术研发人员：金大钟，
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