用于监测燃料电池的方法和设备技术

描述了一种扭矩产生系统，并且该扭矩产生系统包括燃料电池功率装置、高压电池、电驱动单元和控制器。燃料电池功率装置具有非线性功率

【技术实现步骤摘要】
用于监测燃料电池的方法和设备


[0001]本专利技术涉及用于监测燃料电池的方法和设备。

技术介绍

[0002]燃料电池是通过电化学反应将燃料（例如，氢气）的化学能转换成电功率的电化学装置。可组合多个燃料电池以形成燃料电池堆，从而产生期望的燃料电池功率输出。一种类型的燃料电池包括聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）。由燃料电池堆产生的电功率可用于为电机供电，诸如车载牵引马达或固定式发电机。
[0003]燃料电池堆的操作温度可与耐久性和服务寿命负相关，其中随时间推移的较高平均操作温度具有降低燃料电池堆的服务寿命的可能性。可能影响燃料电池堆的服务寿命的其他因素可包括电压循环、峰值电压、燃料污染物的存在等。
[0004]燃料电池堆的设计、材料选择和集成旨在优化影响性能、耐久性和稳健性的权衡以实现电功率目标。需要实现电功率目标同时改进其性能、服务寿命和稳健性的燃料电池堆的操作。

技术实现思路

[0005]描述了一种扭矩产生系统，其包括一个或多个燃料电池功率装置、一个或多个高压电池、一个或多个电驱动单元、和控制器。控制器与所述一个或多个燃料电池功率装置、所述一个或多个高压电池、以及所述一个或多个电驱动单元通信，以监测和控制扭矩产生装置的操作以实现响应于功率请求的目标扭矩输出。
[0006]在一个实施例中，扭矩产生系统包括燃料电池功率装置、高压电池、电驱动单元和控制器。燃料电池功率装置和高压电池电连接到高压总线，并且电功率经由高压总线供应给电驱动单元。燃料电池功率装置具有非线性功率
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温度关系，该非线性功率
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温度关系具有在第一电功率水平的局部温度最大值和在第二电功率水平的局部温度最小值。燃料电池功率装置的第一操作点小于第一电功率水平，并且燃料电池功率装置的第二操作点设定在大于第一电功率水平的第三电功率水平，其中，第三电功率水平产生小于局部温度最大值的燃料电池温度。燃料电池功率装置被控制到第一操作点或第二操作点中的一个以将电功率传递到电驱动单元，并且高压电池和燃料电池功率装置协作以将电功率传递到电驱动单元，从而产生响应于功率请求的机械扭矩。
[0007]本公开的方面包括燃料电池功率装置的第二操作点对应于与局部温度最小值相关联的第二电功率水平。
[0008]本公开的另一个方面包括电驱动单元是联接到车辆传动系的电机，其中，高压电池和燃料电池功率装置协作以将电功率传递到电机，从而产生响应于功率请求的牵引扭矩。
[0009]本公开的另一个方面包括高压电池和燃料电池功率装置协作以将电功率传递到电机，从而产生响应于功率请求的正牵引扭矩，该功率请求包括车辆加速度。
[0010]本公开的另一个方面包括高压电池和燃料电池功率装置协作以对扭矩作出反应，从而通过电机产生电功率以产生响应于功率请求的负牵引扭矩，该功率请求包括车辆制动。
[0011]本公开的另一个方面包括电驱动单元是联接到固定式电动马达的电机，其中，高压电池和燃料电池功率装置协作以将电功率传递到电机，从而产生响应于功率请求的机械扭矩。
[0012]本公开的另一个方面包括燃料电池功率装置被控制为在第一操作点和第二操作点之间周期性地交替以将电功率传递到扭矩产生系统的电驱动单元，从而产生响应于功率请求的机械扭矩。
[0013]本公开的另一个方面包括燃料电池功率装置被控制为以响应于功率请求的频率和占空比在第一操作点和第二操作点之间交替。
[0014]本公开的另一个方面包括燃料电池功率装置在第一操作点和第二操作点之间被周期性地控制以实现随时间推移的平均功率，该平均功率实现燃料电池功率装置的小于目标操作温度的平均操作温度。
[0015]本公开的另一个方面包括燃料电池功率装置被控制为传递电功率以对高压电池充电。
[0016]本公开的另一个方面包括一种扭矩产生系统，该扭矩产生系统包括第一燃料电池功率装置、第二燃料电池功率装置、高压电池、电驱动单元和控制器，其中，第一燃料电池功率装置和第二燃料电池功率装置以及高压电池电连接到高压总线，并且其中，电功率经由高压总线供应给电驱动单元。第一燃料电池功率装置和第二燃料电池功率装置中的每一个具有非线性功率
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温度关系，该非线性功率
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温度关系具有在第一电功率水平的局部温度最大值和在第二电功率水平的局部温度最小值，其中，第一燃料电池功率装置和第二燃料电池功率装置中的每一个的第一操作点小于第一电功率水平，其中，这些燃料电池功率装置中的每一个的第二操作点设定在大于第一电功率水平的第三电功率水平，并且其中，第三电功率水平对应于燃料电池功率装置的产生小于局部温度最大值的燃料电池温度的操作。第一燃料电池功率装置被控制到第一操作点或第二操作点中的一个以将电功率传递到电驱动单元。第二燃料电池功率装置被控制到第一操作点或第二操作点中的一个以将电功率传递到电驱动单元。高压电池以及第一燃料电池功率装置和第二燃料电池功率装置协作以将电功率传递到电驱动单元，从而产生响应于功率请求的机械扭矩。
[0017]本公开的另一个方面包括：第一燃料电池功率装置被控制到第二操作点，同时第二燃料电池功率装置被控制到第一操作点，以将电功率传递到电驱动单元。
[0018]本公开的另一个方面包括第一燃料电池功率装置被控制到第一操作点或第二操作点中的一个，并且第二燃料电池功率装置被停用。
[0019]本公开的另一个方面包括第一燃料电池功率装置和第二燃料电池功率装置被控制为在第一操作点和第二操作点之间周期性地交替以将电功率传递到扭矩产生系统的电驱动单元，从而产生响应于功率请求的机械扭矩。
[0020]本公开的另一个方面包括第一燃料电池功率装置被控制为以第一频率和第一占空比在第一操作点和第二操作点之间交替，并且第二燃料电池功率装置被控制为以第二频率和第二占空比在第一操作点和第二操作点之间交替。
[0021]本公开的另一个方面包括第一频率等于第二频率；并且第一频率和第二频率之间的相位差为180度。
[0022]本公开的另一个方面包括第一频率等于第二频率，其中，第一频率和第二频率同相。
[0023]本公开的另一个方面包括第一频率不同于第二频率。
[0024]本公开的另一个方面包括一种用于控制燃料电池功率装置的方法，其中，燃料电池功率装置电联接到扭矩产生系统。该方法包括确定燃料电池功率装置的非线性功率
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温度关系，包括确定在第一电功率水平的局部温度最大值和确定在第二电功率水平的局部温度最小值。确定燃料电池功率装置的小于第一电功率水平的第一操作点，并且燃料电池功率装置的第二操作点设定在大于第一电功率水平的第三电功率水平。第三电功率水平产生小于局部温度最大值的燃料电池温度。燃料电池功率装置被控制为在第一操作点和第二操作点之间交替以将电功率传递到扭矩产生系统的电驱动单元，从而产生机械扭矩。
[0025]本公开的另一个方面包括：确定对于扭矩产生系统的功率请求；确定在扭矩产生系统和高压电池之间传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扭矩产生系统，其包括：燃料电池功率装置、高压电池、电驱动单元和控制器；其中，所述燃料电池功率装置和所述高压电池电连接到高压总线，并且其中，电功率经由所述高压总线供应给所述电驱动单元；其中，所述燃料电池功率装置具有非线性功率
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温度关系，所述非线性功率
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温度关系具有在第一电功率水平下的局部温度最大值和在第二电功率水平下的局部温度最小值；其中，所述燃料电池功率装置的第一操作点小于所述第一电功率水平；其中，所述燃料电池功率装置的第二操作点大于所述第一电功率水平且小于第三电功率水平，其中，所述第三电功率水平对应于所述燃料电池功率装置的产生小于所述局部温度最大值的燃料电池温度的操作；其中，所述燃料电池功率装置被控制到所述第一操作点或所述第二操作点中的一个以将电功率传递到所述电驱动单元；并且其中，所述高压电池和所述燃料电池功率装置协作以将电功率传递到所述电驱动单元，从而产生响应于功率请求的机械扭矩。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述燃料电池功率装置的所述第二操作点对应于与所述局部温度最小值相关联的所述第二电功率水平。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电驱动单元包括联接到车辆传动系的电机；并且其中，所述高压电池和所述燃料电池功率装置协作以将电功率传递到所述电机，从而产生响应于所述功率请求的牵引扭矩。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述高压电池和所述燃料电池功率装置协作以将电功率传递到所述电机，从而产生响应于所述功率请求的正牵引扭矩，其中，所述功率请求包括对于车辆加速度的请求。5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述高压电池和所述燃料电池功率装置协作以对扭矩作出反应，从而通过所述电机产生电功率以产生响应于所述功率请求的负牵引扭矩，其中，所述功率请求包括对于制动的请求。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电驱动单元包括联接到固定式电动马达的电机；并且其中，所述高压电池和所述燃料电池功率装置协作以将电功率传递到所述电机，从而产生响应于所述功率请求的机械扭矩。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述燃料电池功率装置被控制到所述第一操作点或所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：W，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：