本发明专利技术涉及燃料电池车辆的脚尖和脚后跟控制行驶，提供了用于在燃料电池车辆中提供准瞬时功率的系统和方法。该方法包括监测车辆的制动踏板角度和加速踏板角度，且如果车辆驾驶员同时按压制动踏板和加速踏板，且车辆处于行驶挡，则激活脚尖和脚后跟控制模式。当脚尖和脚后跟模式被激活，则阴极压缩机的速度增大至预定的速度设定点，该预定的速度设定点高于踏板位置的正常压缩机速度。因此，当取消车辆制动时，压缩机速度足够高以给阴极提供足够的空气，以便电池堆能产生几乎立即的功率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术大体上涉及用于提供燃料电池车辆中的增加功率响应时间的系统和方法， 且尤其涉及这样的系统和方法，该系统和方法用于通过在施加车辆制动的同时保持高压缩机速度来提供燃料电池车辆中的增加功率响应时间。
技术介绍
氢由于其干净且能被用来在燃料电池中高效地发电，因而是一种非常有吸引力的燃料。氢燃料电池是电化学装置，其包括阳极和阴极，且阳极和阴极之间具有电解质。阳极接收氢气，而阴极接收氧或空气。氢气在阳极分离以产生自由的质子和电子。质子通过电解质到达阴极。质子与阴极中的氧和电子反应以生成水。阳极的电子不能通过电解质，因此被弓I导通过负载以在被传送至阴极之前做功。质子交换膜燃料电池(PEMFC)为广泛用于车辆的燃料电池。PEMFC通常包括固体聚合物电解质质子导电膜，诸如全氟磺酸膜。阳极和阴极通常包括支撑在碳颗粒上并与离聚物混合的细分催化剂颗粒，通常是钼(Pt)。催化混合物沉积在膜的相对侧上。阳极催化混合物、阴极催化混合物以及膜的组合限定了膜电极组件(MEA)。制造MEA相对昂贵且MEA 需要特定条件来进行有效操作。燃料电池堆中通常组合有若干燃料电池以产生所需的功率。例如，用于车辆的典型燃料电池堆可具有两百个或更多堆叠的燃料电池。燃料电池堆接收阴极输入反应气体， 通常为由压缩机迫使通过电池堆的空气流。氧并不全部由电池堆消耗掉，一部分空气作为阴极排气输出，阴极排气可包括作为电池堆副产物的水。燃料电池堆还接收流入电池堆阳极侧的阳极氢反应气体。该电池堆还包括冷却流体流经的流道。燃料电池堆包括位于电池堆中的若干MEA之间的一系列双极板，其中双极板和 MEA位于两个端板之间。双极板包括用于电池堆中相邻燃料电池的阳极侧和阴极侧。阳极气体流道设置于双极板的阳极侧，允许阳极反应气体流向相应的MEA。阴极气体流道设置于双极板的阴极侧，允许阴极反应气体流向相应的MEA。一个端板包括阳极气体流道，且另一端板包括阴极气体流道。双极板和端板由导电材料制成，诸如不锈钢或导电复合物。端板将燃料电池产生的电力导出电池堆。双极板还包括冷却流体流经的流道。对于某些车辆操作，需要通过最小化节气门响应时间，即最小化车辆操作员从燃料电池堆请求功率的时间至燃料电池堆能够传送该功率的时间，来使得车辆提供高性能。 如本领域所公知的，在从燃料电池系统中的燃料电池堆请求功率的时间直至燃料电池堆能够传送该功率的时间之间存在一定的时滞。例如，给燃料电池堆的阴极侧提供阴极空气的压缩机在其能力上被限制为当从燃料电池堆被指令高功率时立即提供足够的空气。燃料电池系统中通常采用的离心空气压缩机具有比用于阳极侧的氢喷射器更慢的瞬态特性。对于 93kW净功率燃料电池堆来说，需要约1. 2秒来使压缩机的速度从怠速(20，000RPM)至全功率操作(80，000RPM)。在压缩机上升到希望速度时不仅存在固有的滞后时间，来自燃料电池堆的功率还选择性地在车辆的牵引系统与压缩机之间分配以提供阴极空气。熟悉内燃机车辆的驾驶员可能在等待交通信号的同时按压车辆加速器或者在车辆拐弯减速的同时不断按压车辆加速踏板。但是，根据燃料电池车辆的电流控制策略，空气压缩机的速度设定点将降低。结果，在驾驶员松开车辆制动踏板之后，燃料电池发电系统不能立刻传送高功率。
技术实现思路
根据本专利技术的教导，公开了用于在燃料电池车辆中提供准瞬时功率的系统和方法。该方法包括监测车辆的制动踏板角度和加速踏板角度，且如果车辆驾驶员同时按压制动踏板和加速踏板，且车辆处于行驶挡，激活脚尖和脚后跟控制模式。当脚尖和脚后跟模式被激活，阴极压缩机的速度增大至预定的速度设定点，该预定的速度设定点高于踏板位置的正常压缩机速度。因此，当取消车辆制动时，压缩机速度足够高以提供足够的空气给阴极，使得电池堆能产生几乎立即的功率。 本专利技术提供下列技术方案。技术方案1 一种用于在燃料电池车辆中激活脚尖和脚后跟控制模式的方法，所述方法包括确定所述车辆是否处于行驶挡；确定所述车辆的制动踏板的制动踏板角度是否大于预定的制动踏板角度阈值； 确定所述车辆的加速踏板的加速踏板角度是否大于预定的加速踏板角度阈值；以及如果所述车辆处于行驶模式，所述制动踏板大于所述制动踏板角度阈值且所述加速踏板大于所述加速踏板角度阈值，则激活所述脚尖和脚后跟控制模式，其中所述脚尖和脚后跟控制模式使压缩机的速度增大至预定的设定点，该压缩机提供阴极空气给所述燃料电池堆的阴极侧。技术方案2 如技术方案1所述的方法，还包括当所述车辆处于所述脚尖和脚后跟控制模式时，使所述阴极空气绕过所述电池堆。技术方案3 如技术方案2所述的方法，其中如果电池的荷电状态大于荷电阈值， 则所述阴极空气绕过所述燃料电池堆。技术方案4 如技术方案1所述的方法，还包括当所述系统处于所述脚尖和脚后跟控制模式时，如果所述电池的荷电状态低于荷电阈值，则利用所述阴极空气和氢气提供电池堆功率以对电池进行充电。技术方案5 如技术方案1所述的方法，其中所述压缩机设定点速度在40000和 80000RPM 之间。技术方案6 如技术方案1所述的方法，还包括当所述脚尖和脚后跟控制模式被激活且所述制动踏板被松开时，提供准瞬时电池堆功率。技术方案7 —种用于在燃料电池车辆中激活脚尖和脚后跟控制模式的方法，所5述方法包括确定所述车辆是否处于行驶挡；确定所述车辆的制动踏板的制动踏板角度是否大于预定的制动踏板角度阈值； 确定所述车辆的加速踏板的加速踏板角度是否大于预定的加速踏板角度阈值； 如果所述车辆处于行驶模式，所述制动踏板大于所述制动踏板角度阈值且所述加速踏板大于所述加速踏板角度阈值，则激活所述脚尖和脚后跟控制模式，其中所述脚尖和脚后跟控制模式使压缩机的速度增大至预定的设定点，该压缩机提供阴极空气给所述燃料电池堆的阴极侧，其中当所述车辆处于所述脚尖和脚后跟控制模式时，所述阴极空气绕过所述电池堆；和当所述脚尖和脚后跟控制模式被激活且所述制动踏板被松开时，提供准瞬时电池堆功率。技术方案8 如技术方案7所述的方法，其中如果电池的荷电状态大于荷电阈值， 则所述阴极空气仅绕过所述燃料电池堆。技术方案9 如技术方案8所述的方法，还包括如果所述电池的荷电状态低于荷电阈值，则当所述系统处于所述脚尖和脚后跟控制模式时，利用所述阴极空气和氢气提供电池堆功率以对所述电池进行充电。技术方案10 如技术方案7所述的方法，其中所述压缩机设定点速度在40000和 80000RPM 之间。技术方案11 一种用于车辆的燃料电池系统，所述系统包括 燃料电池堆；提供阴极空气给所述燃料电池堆阴极侧的压缩机；状态机器，其对识别所述车辆的制动踏板的制动踏板角度是否大于预定的制动踏板角度阈值的信号，识别所述车辆的加速踏板的加速踏板角度是否大于预定的加速踏板角度阈值的信号以及识别所述车辆是否处于行驶挡的信号作出响应，如果所述车辆处于行驶模式，所述制动踏板大于所述制动踏板角度阈值且所述加速踏板大于所述加速踏板角度阈值，则所述状态机器激活脚尖和脚后跟控制模式；和阴极控制器，其对来自所述状态机器的脚尖和脚后跟控制模式激活信号以及压缩机速度设定点作出响应，所述阴极控制器响应于所述激活信号使所述压缩机的速度增大至所述压缩机速度设定点。技术方案12 如技术方案11所述的系统，还包括阴极旁通阀，当所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于在燃料电池车辆中激活脚尖和脚后跟控制模式的方法，所述方法包括：确定所述车辆是否处于行驶挡；确定所述车辆的制动踏板的制动踏板角度是否大于预定的制动踏板角度阈值；确定所述车辆的加速踏板的加速踏板角度是否大于预定的加速踏板角度阈值；以及如果所述车辆处于行驶模式，所述制动踏板大于所述制动踏板角度阈值且所述加速踏板大于所述加速踏板角度阈值，则激活所述脚尖和脚后跟控制模式，其中所述脚尖和脚后跟控制模式使压缩机的速度增大至预定的设定点，该压缩机提供阴极空气给所述燃料电池堆的阴极侧。
【技术特征摘要】
2010.02.26 US 12/7137221.一种用于在燃料电池车辆中激活脚尖和脚后跟控制模式的方法，所述方法包括 确定所述车辆是否处于行驶挡；确定所述车辆的制动踏板的制动踏板角度是否大于预定的制动踏板角度阈值； 确定所述车辆的加速踏板的加速踏板角度是否大于预定的加速踏板角度阈值；以及如果所述车辆处于行驶模式，所述制动踏板大于所述制动踏板角度阈值且所述加速踏板大于所述加速踏板角度阈值，则激活所述脚尖和脚后跟控制模式，其中所述脚尖和脚后跟控制模式使压缩机的速度增大至预定的设定点，该压缩机提供阴极空气给所述燃料电池堆的阴极侧。2.如权利要求1所述的方法，还包括当所述车辆处于所述脚尖和脚后跟控制模式时， 使所述阴极空气绕过所述电池堆。3.如权利要求2所述的方法，其中如果电池的荷电状态大于荷电阈值，则所述阴极空气绕过所述燃料电池堆。4.如权利要求1所述的方法，还包括当所述系统处于所述脚尖和脚后跟控制模式时， 如果所述电池的荷电状态低于荷电阈值，则利用所述阴极空气和氢气提供电池堆功率以对电池进行充电。5.如权利要求1所述的方法，其中所述压缩机设定点速度在40000和80000RPM之间。6.如权利要求1所述的方法，还包括当所述脚尖和脚后跟控制模式被激活且所述制动踏板被松开时，提供准瞬时电池堆功率。7.一种用于在燃料电池车辆中激活脚尖和脚后跟控制模式的方法，所述方法包括 确定所述车辆是否处于行驶挡；确定所述车辆的制动踏板的制动踏板角度是否大于预定的制动踏板角度阈值； 确定所述车辆的加速...
【专利技术属性】
技术研发人员：T·蔡，D·陈，
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：US
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