公开了防止燃料电池过热的控制系统和方法。该系统包括：燃料电池，通过燃料气体和氧化气体的反应产生电能；冷却管路，冷却介质流经该冷却管路并且在该冷却管路中与燃料电池进行热交换；冷却泵，安装在冷却管路上并且被配置为使冷却介质循环通过冷却管路；冷却控制器，基于燃料电池或冷却介质的温度控制冷却泵的运行状态；以及发电控制器，基于冷却泵的运行状态限制燃料电池的发电。行状态限制燃料电池的发电。行状态限制燃料电池的发电。
【技术实现步骤摘要】
防止燃料电池过热的控制系统和方法
[0001]本公开涉及一种用于防止燃料电池过热的控制系统和方法。更具体地，本公开涉及一种通过基于循环冷却剂的冷却泵的运行状态自适应地限制燃料电池的发电来防止燃料电池过热的技术。
技术介绍
[0002]燃料电池是一种将燃料氧化产生的化学能直接转化为电能的发电机。燃料电池与化学电池的基本相同之处在于它使用氧化和还原反应。然而，化学电池是一个封闭的反应系统，而燃料电池是一个开放的反应系统，反应物不断地供给系统，并且反应产物不断地从系统中排出。近年来，燃料电池已投入实际使用。此外，由于燃料电池的反应产物是纯水，因此已经积极进行了将这种燃料电池用作环保车辆的能源的研究。
[0003]一种燃料电池，包括通过化学反应产生电能的燃料电池堆、向燃料电池堆的空气极(阴极)供应空气的空气供应装置、以及向燃料电池堆的氢电极(阳极)供应氢的氢供应装置。即，向燃料电池堆的空气极(阴极)供应含氧的空气，向燃料电池堆的氢极(阳极)供应氢。
[0004]就热损伤而言，燃料电池堆在物理上不如传统的内燃机。由于热损伤，作为诊断和应对燃料电池堆过热的控制方法的故障安全策略，成为一个非常重要的问题。
[0005]通常，由于难以直接感测燃料电池堆的内部温度，所以基于从燃料电池堆的出口流出的冷却剂的温度来执行用于冷却燃料电池的控制。因此，当感测燃料电池堆出口处的冷却剂温度的温度传感器发生故障时，存在无法应对燃料电池堆过热的问题。
[0006]上述内容仅旨在帮助理解本公开的背景。前述并不意味着本公开落入本领域普通技术人员已知的本技术的范围内。
技术实现思路
[0007]做出本公开是为了解决本技术中出现的问题。本公开的目的是提供一种通过基于循环冷却剂以冷却燃料电池的冷却泵的运行状态限制燃料电池的发电来防止燃料电池过热的技术。
[0008]根据本公开的一个方面，提供了一种用于防止燃料电池过热的控制系统，该系统包括：通过燃料气体和氧化气体之间的反应产生电能的燃料电池；连接至燃料电池使得流经冷却管路的冷却介质与燃料电池进行热交换的冷却管路；安装在冷却管路上并配置为在驱动冷却泵时使冷却介质循环通过冷却管路的冷却泵；基于燃料电池或冷却介质的温度控制冷却泵的运行状态的冷却控制器；以及基于冷却泵的运行状态限制燃料电池的发电量的发电控制器。
[0009]冷却管路可以设置有散热器，其中，冷却介质与外部空气进行热交换。冷却管路可以连接成使得散热器与燃料电池的出口和入口连通。冷却泵可以泵送冷却介质，使得从燃料电池的出口排出的冷却介质部分或全部流向散热器，或者使得从散热器排出的冷却介质
流向燃料电池的入口。
[0010]该系统还可包括安装在冷却管路上并定位在燃料电池出口附近的温度传感器。温度传感器可以被配置为感测冷却介质的温度。冷却控制器可以基于冷却介质的温度来控制冷却泵的运行状态。
[0011]冷却控制器可以控制冷却泵，使得冷却泵的实际转速遵循基于燃料电池的温度或冷却介质的温度设定的参考转速。发电控制器可基于冷却泵的实际转速与参考转速之间的速度差自适应地限制由燃料电池产生的电量。
[0012]发电控制器可以将燃料电池产生的电量限制为等于或小于根据燃料电池或冷却介质的温度预设的参考发电量。发电控制器还可以将基于速度差设置的第一偏移值应用于燃料电池或冷却介质的温度或参考发电量。
[0013]当速度差等于或大于预设速度差值时，发电控制器可以设置第一偏移值使得随着速度差的增加，燃料电池或冷却介质的温度逐渐降低或参考发电量而逐渐减小。
[0014]发电控制器可基于根据冷却泵的转速预设的参考功耗量与冷却泵的实际功耗量之间的功耗差，来限制由燃料电池产生的电量。
[0015]仅当冷却泵的实际转速等于或高于预设参考转速时，发电控制器才基于功耗差自适应地限制燃料电池产生的电量。
[0016]发电控制器可以根据燃料电池或冷却介质的温度将燃料电池产生的电量限制为等于或小于参考发电量。当冷却泵的实际功耗量等于或小于预设的参考功耗量时，发电控制器将基于功耗差设置的第二偏移值应用于燃料电池或冷却介质的温度或应用于参考发电量。
[0017]当功耗差等于或大于预设功耗差时，发电控制器可以设置第二偏移值，使得燃料电池或冷却介质的温度随着功耗差的增加而逐渐降低或参考发电量逐渐降低。
[0018]当冷却泵的实际功耗大于参考功耗差时，冷却控制器可以基于功耗差增加冷却泵的冷却量。
[0019]根据本公开的另一方面，提供一种防止燃料电池过热的控制方法，该方法包括：估计燃料电池的温度或感测冷却介质的温度；基于燃料电池的估计温度或冷却介质的感测温度，控制通过连接到燃料电池的冷却管路循环冷却介质的冷却泵的运行状态；并且根据冷却泵的运行状态自适应地限制燃料电池的发电量。
[0020]在运行状态的控制中，可以控制冷却泵，使得其实际转速遵循基于燃料电池或冷却介质的温度设定的参考转速。该方法还包括计算冷却泵的实际转速与参考转速之间的速度差，其中，在限制电量之前执行该计算。在电量限制中，基于计算出的速度差来限制燃料电池产生的电量。
[0021]在电量限制中，燃料电池的发电量被限制为等于或小于根据燃料电池或冷却介质的温度设定的参考发电量。另外，基于速度差设置的第一偏移值被应用于燃料电池或冷却介质的温度或者被应用于参考发电量。
[0022]该方法还可以包括计算功耗差，功耗差是冷却泵的实际功耗量与根据冷却泵的转速预设的参考功耗量之间的差值，其中在限制电量之前执行计算。在限制中，可以基于计算出的功耗差来限制燃料电池产生的电量。
[0023]在限制中，由燃料电池产生的电量被限制为等于或小于根据燃料电池或冷却介质
的温度预设的参考发电量。当冷却泵的实际功耗小于参考功耗时，将根据功耗差设置的第二偏移值应用于燃料电池或冷却介质的温度或应用于参考发电量。
[0024]该方法还可包括：当冷却泵的实际功耗大于参考功耗时，基于功耗差增加冷却泵的冷却量。可以在计算功耗差之后执行冷却量的增加。
[0025]即使燃料电池的温度和冷却介质的温度之间存在差异，根据本公开的控制系统和方法可以通过根据冷却泵的运行状态执行自适应控制来防止燃料电池过热。
附图说明
[0026]从以下结合附图的详细描述中，应该更清楚地理解本公开的上述和其他目的、特征和其他优点，其中：
[0027]图1是示出根据本公开的一个实施例的用于燃料电池的过热控制系统的构造的示意图；
[0028]图2是示出根据本公开的一个实施例的速度差和第一偏移值之间的关系的曲线图；
[0029]图3是根据本公开的一个实施例的根据冷却泵的转速的功耗曲线图；
[0030]图4是示出根据本公开的一个实施例的示出功耗差和第二偏移值之间的关系的曲线图的流程图；
[0031]图5是根据本公开的一个实施例的根据冷却介质的温度而变化的电流限制的曲线图；以及
[0032]图6是示出本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种防止燃料电池过热的控制系统，所述系统包括：燃料电池，被配置为通过燃料气体和氧化气体的反应产生电能；冷却管路，冷却介质流经所述冷却管路，并且所述冷却介质在所述冷却管路中与所述燃料电池进行热交换；冷却泵，安装在所述冷却管路上并且被配置为在驱动所述冷却泵时使所述冷却介质循环通过所述冷却管路；冷却控制器，被配置为基于所述燃料电池的温度或所述冷却介质的温度来控制所述冷却泵的运行状态；以及发电控制器，被配置为根据所述冷却泵的所述运行状态限制所述燃料电池的发电。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述冷却管路设有散热器，所述散热器使沿所述冷却管路流动的所述冷却介质与外部空气进行热交换，所述冷却管路被连接成使得所述燃料电池的入口和出口与所述散热器连通，并且所述冷却泵使所述燃料电池的所述出口排出的所述冷却介质部分或全部流向所述散热器或使所述散热器排出的所述冷却介质流入所述燃料电池的所述入口。3.根据权利要求1所述的系统，还包括温度传感器，所述温度传感器被配置为感测流过所述冷却管路的所述冷却介质的温度，所述温度传感器安装在所述冷却管路上并且位于所述燃料电池的出口附近，其中，所述冷却控制器基于由所述温度传感器感测的所述冷却介质的温度，来控制所述冷却泵的所述运行状态。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述冷却控制器控制所述冷却泵，使得所述冷却泵的实际转速遵循基于所述冷却介质或所述燃料电池的温度设定的参考转速，以及所述发电控制器基于所述冷却泵的实际转速与预设的所述参考转速的速度差限制所述燃料电池的发电。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述发电控制器限制所述燃料电池的所述发电，使得所述燃料电池产生的电量等于或小于根据所述燃料电池或所述冷却介质的温度设定的参考发电量，以及其中，所述发电控制器将基于所述速度差设置的第一偏移值应用于所述燃料电池或所述冷却介质的温度或所述参考发电量。6.根据权利要求5所述的系统，其中，当所述速度差具有等于或大于预定速度差值的值时，所述发电控制器设置所述第一偏移值使得随着所述速度差的增加，限制所述燃料电池的发电的所述燃料电池或所述冷却介质的温度逐渐降低或所述参考发电量逐渐降低。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述发电控制器基于根据所述冷却泵的转速预设的参考功耗的值与所述冷却泵的实际功耗的值之间的功耗差的值，限制所述燃料电池的发电。8.根据权利要求7所述的系统，其中，仅当所述冷却泵的实际转速等于或高于预设的参考转速时，所述发电控制器基于所述功耗差限制所述燃料电池的发电。9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述发电控制器限制所述燃料电池的发电，使得所述燃料电池产生的电量等于或小于根据燃料电池或...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑圣哲，郑载元，金钟均，
申请(专利权)人：起亚株式会社，
类型：发明
国别省市：
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