專利名稱：估算燃料電池的最小電壓的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及的領(lǐng)域包括燃料電池及相關(guān)操作方法。
背景技術(shù)：
燃料電池是使用輸入氫氣和氧氣進(jìn)行催化反應(yīng)以產(chǎn)生副產(chǎn)物水和有用的電能輸 出的電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換裝置。分立的燃料電池通常電串聯(lián)地連接以形成堆。例如，200個(gè)燃料 電池的堆(其中每個(gè)產(chǎn)生約0.75伏)可輸出約150伏。堆電壓被監(jiān)測(cè)以確保良好的堆操 作，且分立的燃料電池電壓可被監(jiān)測(cè)以估定低電壓狀況，該低電壓狀況可能引起該堆或包 括該堆的整個(gè)燃料電池系統(tǒng)的操作性能降低或甚至關(guān)閉。但是直接測(cè)量每個(gè)分立燃料電池的電壓會(huì)是復(fù)雜且成本昂貴的。為了使得電壓測(cè) 量最小化，鄰近的燃料電池通常被聚集成組，監(jiān)測(cè)每組的電壓并經(jīng)由組來(lái)估算最小電池電 壓。但是典型的最小電壓估算方法會(huì)假定在每組中僅有一個(gè)性能最低的電池并假定每組中 的其它電池處于整個(gè)堆的平均電池電壓。

發(fā)明內(nèi)容
一個(gè)示例性實(shí)施例可包括一種方法，該方法包括測(cè)量燃料電池堆的堆電壓；計(jì) 算該堆的平均電池電壓(Vf)；測(cè)量該堆的多個(gè)燃料電池組的組電壓；識(shí)別所述多個(gè)組中 具有最小組電壓(\,min)的組，最小組電壓(ve,min)低于所述多個(gè)組中其余組的測(cè)量組電壓； 通過(guò)將所識(shí)別組的燃料電池?cái)?shù)量(Nm)乘以所計(jì)算的平均電池電壓，再減去所識(shí)別組的測(cè)量 組電壓，來(lái)計(jì)算所識(shí)別組的組電壓偏差(Y)；和根據(jù)關(guān)系式來(lái)估算所識(shí)別組的最小電池電 壓(U，在所述關(guān)系式中如果Y小于或等于某值，則Veamin等于Ve,min減去(Nm-I)* (Vc, ave)；和如果Y大于該值，則等于ve,min乘以某常值或ve,min加上某變量中的至少一個(gè)。另一個(gè)示例性實(shí)施例可包括一種方法，所述方法包括a)識(shí)別燃料電池堆的多個(gè) 燃料電池組中具有最小組電壓(ve,min)的組，最小組電壓(ve,min)低于所述多個(gè)組中其余組 的任何組電壓；b)通過(guò)將所識(shí)別組的燃料電池?cái)?shù)量(Nm)乘以燃料電池堆的平均電池電壓 (VaaJ，再減去該最小組電壓，來(lái)計(jì)算所識(shí)別組的組電壓偏差(Y)；和c)根據(jù)關(guān)系式來(lái)估算 所識(shí)別組的最小電池電壓(Vec,min)，所述關(guān)系式包括步驟如果Y小于或等于某值，則V工min 等于 Ve,min 減去(NM-l)*(Vc,ave)。又一個(gè)示例性實(shí)施例可包括一種產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括包含有多個(gè)燃料電池的燃料電 池堆，所述燃料電池中的至少一些被聚集成多個(gè)組。產(chǎn)品還包括聯(lián)接到該燃料電池堆的電 壓監(jiān)測(cè)裝置，用來(lái)測(cè)量燃料電池堆的堆電壓和所述多個(gè)組中的至少一些的組電壓。所述產(chǎn) 品可進(jìn)一步包括聯(lián)接到電壓監(jiān)測(cè)裝置的控制器，用來(lái)計(jì)算該堆的平均電池電壓(yc,aj ； 識(shí)別所述多個(gè)組中具有最小組電壓(ve,min)的組，最小組電壓(ve,min)低于所述多個(gè)組中其 余組的測(cè)量組電壓；通過(guò)將所識(shí)別組的燃料電池?cái)?shù)量(nm)乘以所計(jì)算的平均電池電壓，再 減去所識(shí)別組的測(cè)量組電壓，來(lái)計(jì)算所識(shí)別組的組電壓偏差(Y)；和根據(jù)關(guān)系式來(lái)估算所 識(shí)別組的最小電池電壓，在所述關(guān)系式中如果υ小于或等于某值，則ve。,min等于Ve,min減去(Nm-I) * (Vc, ave)；和如果Y大于該值，則\c’ min等于min乘以某常值或min加上某 變量中的至少一個(gè)。附加的示例性實(shí)施例可包括一種產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括用于識(shí)別燃料電池堆的多個(gè)燃 料電池組中具有最小組電壓(Ve,min)的組的裝置，最小組電壓(Ve,min)低于所述多個(gè)組中其 余組的任何組電壓。該產(chǎn)品還包括用于計(jì)算所識(shí)別組的組電壓偏差(Y)的裝置，通過(guò)將所 識(shí)別組的燃料電池?cái)?shù)量(Nm)乘以燃料電池堆的平均電池電壓(Vc,aJ，再減去最小電池電壓
min)。該產(chǎn)品還包括根據(jù)關(guān)系式來(lái)估算所識(shí)別組的最小電池電壓(U的裝置，所述 關(guān)系式包括步驟如果Y小于或等于某值，則\。,min等于Ve,min減去(NM_l)*(V。,aJ。其它的示例性實(shí)施例將從后文提供的詳細(xì)說(shuō)明顯而易見(jiàn)。應(yīng)當(dāng)理解的是，詳細(xì)說(shuō) 明和具體的示例雖然公開(kāi)了示例性實(shí)施例，但是僅旨在用于描述目的且不旨在限定權(quán)利要 求的范圍。


從詳細(xì)說(shuō)明和附圖將能更完整地理解示例性實(shí)施例，在附圖中圖1是包括分立燃料電池的燃料電池堆的燃料電池系統(tǒng)的示例性實(shí)施例的示意 圖；圖2是圖1中燃料電池堆的燃料電池的示例性實(shí)施例的部分示意圖；圖3是估算燃料電池的最小電壓的方法的示例性實(shí)施例的流程圖；圖4是將現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)果與圖3的示例性實(shí)施例的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比的表格。圖5是作為采用常規(guī)電壓估算技術(shù)的結(jié)果的最小電壓估算值誤差的現(xiàn)有技術(shù)直 方圖；和圖6是作為采用圖3的示例性方法的結(jié)果的最小電壓估算值誤差的描述性直方 圖。
具體實(shí)施例方式對(duì)示例性實(shí)施例的下述描述在本質(zhì)上僅是描述性的，且不旨在以任何方式限定權(quán) 利要求、其應(yīng)用或用途。在圖1中示出了示例性的操作環(huán)境，且可用于實(shí)施一種或多種本文公開(kāi)的估算燃 料電池的最小電壓的方法。該方法可使用任何合適的系統(tǒng)來(lái)實(shí)施，且更具體地，可與燃料電 池系統(tǒng)(例如系統(tǒng)10)相結(jié)合來(lái)實(shí)施。以下系統(tǒng)描述簡(jiǎn)單地提供一個(gè)示例性燃料電池系統(tǒng) 的簡(jiǎn)要概述，但是本文未示出的其它系統(tǒng)和部件也可支持本文公開(kāi)的方法。大體而言，燃料電池系統(tǒng)10可包括燃料源12、氧化劑源14和聯(lián)接到燃料源12及 氧化劑源14的燃料電池堆16。燃料源12可為氫氣源，而氧化劑源14可為氧氣源，例如空氣中的氧氣。源12、14 可包括任何合適的存儲(chǔ)罐、泵、壓縮機(jī)、管道或任何其它合適的部件和/或裝置。堆16可包括端板18、20和介于端板18、20之間的多個(gè)分立燃料電池22，從而由從 燃料源12及氧化劑源14接收的燃料和氧化劑的反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生電功率。燃料電池22可聚集 成多個(gè)燃料電池組G1至Gn。在從組G1至Gn中可配置任何合適數(shù)量的分立燃料電池。燃料電池系統(tǒng)10也可包括聯(lián)接到堆16的電壓監(jiān)測(cè)裝置24，用于監(jiān)測(cè)一個(gè)或多個(gè)組的電壓和/或堆電壓(以符號(hào)Vs例示)。在一個(gè)描述性實(shí)施例中，裝置24可為電池電壓 監(jiān)測(cè)器(VCM)。在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，裝置24可為燃料電池控制器的一部分。系統(tǒng)10還可包括控制器26，控制器26可包括例如電路、電子電路或芯片、和/或 計(jì)算裝置。在計(jì)算裝置的實(shí)施例中，控制器26通?？砂ㄓ糜诳刂葡到y(tǒng)10的操作的一個(gè) 或多個(gè)接口 28、處理器30和存儲(chǔ)裝置32。通常，控制器26可按照所存儲(chǔ)指令和/或數(shù)據(jù) 來(lái)接收并處理至少來(lái)自電壓監(jiān)測(cè)裝置24的輸入，并將輸出信號(hào)至少傳輸給例如燃料源12 及氧化劑源14，從而增加或減少堆16的輸出。處理器30可執(zhí)行指令，所述指令提供至少一些功能給系統(tǒng)10。在本文所使用的 術(shù)語(yǔ)“指令”可包括例如控制邏輯、計(jì)算機(jī)軟件和/或固件、可編程指令或其它合適的指令。 處理器30可包括例如一個(gè)或多個(gè)微處理器、微控制器、專用集成電路、和/或任何其它合適 類型的處理裝置。存儲(chǔ)裝置32可構(gòu)造成提供對(duì)由系統(tǒng)10接收或加載到系統(tǒng)10的數(shù)據(jù)和/或處理 器可執(zhí)行指令的存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)和/或指令可存儲(chǔ)為例如查詢表、公式、算法、映射圖、模型和/ 或任何其它合適的格式。存儲(chǔ)裝置32可包括例如RAM、ROM、EPROM和/或任何其它合適類 型的存儲(chǔ)裝置。接口 28可包括例如模/數(shù)或數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、信號(hào)調(diào)節(jié)器、放大器、濾波器、其它電 子裝置或軟件模塊、和/或任何其它合適的接口。接口 28可符合例如RS-232、并行、小型計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng)接口、通用串行總線、CAN、MOST、LIN、FlexRay、和/或任何其它合適的協(xié)議。 接口 28可包括電路、軟件、固件或任何其它裝置，以便輔助或允許控制器26與其它裝置進(jìn) 行通信。最后，雖然未示出，系統(tǒng)10還可包括各種管道、閥、泵、壓縮機(jī)、冷卻劑源、溫度傳 感器和任何其它合適的部件和/或裝置。本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知燃料電池系統(tǒng)的這些元件 的一般結(jié)構(gòu)和功能，因而本文沒(méi)必要對(duì)其進(jìn)行更全面的描述。如圖2所示，燃料電池22的示例性燃料電池可包括陰極側(cè)34、陽(yáng)極側(cè)36、夾在陰 極側(cè)34和陽(yáng)極側(cè)36之間的電解質(zhì)部分38、和跨過(guò)陰極側(cè)34和陽(yáng)極側(cè)36的電路40。加壓 氫氣供給至陽(yáng)極側(cè)36而加壓氧氣(空氣中的)供給至陰極側(cè)34。陽(yáng)極側(cè)36可包括陽(yáng)極擴(kuò)散介質(zhì)42和陽(yáng)極催化劑44，陽(yáng)極催化劑44將氫氣分離 成電子和質(zhì)子。過(guò)量的氫氣則從陽(yáng)極側(cè)36流走并可再循環(huán)通過(guò)堆16或回到燃料源12 (圖 1)。由于電解質(zhì)部分是H+離子導(dǎo)體，因而質(zhì)子從陽(yáng)極側(cè)36移動(dòng)，通過(guò)電解質(zhì)部分38到達(dá) 陰極側(cè)34。但是由于電解質(zhì)部分38也是電絕緣體，故其促使電子流動(dòng)通過(guò)電路40而在到 達(dá)燃料電池22的陰極側(cè)34的途中作有用功。陰極側(cè)34可包括陰極擴(kuò)散介質(zhì)46和陰極催化劑48，陰極催化劑48將加壓氧氣 (空氣中的)電催化，用于與從陽(yáng)極側(cè)36流動(dòng)通過(guò)電解質(zhì)部分38的質(zhì)子以及流動(dòng)通過(guò)電路 40的電子相結(jié)合，藉此產(chǎn)生水作為反應(yīng)副產(chǎn)物。電負(fù)載50可跨過(guò)導(dǎo)電板連接到電路40中，導(dǎo)電板可包括在陰極側(cè)34上的陰極板 52和在陽(yáng)極側(cè)36上的陽(yáng)極板54。在板52、54鄰近另一個(gè)燃料電池(未示出)時(shí)板52、54 可為雙極板，或在板52、54處于燃料電池堆16的端部(圖1)時(shí)板52、54可為端板18、20。另一個(gè)實(shí)施例可包括估算燃料電池的最小電壓的方法，該方法可至少部分地作為 上述系統(tǒng)10的操作環(huán)境中的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序來(lái)實(shí)施。本領(lǐng)域的技術(shù)人員也將認(rèn)識(shí)到，根據(jù)任何數(shù)量的實(shí)施例的方法可采用其它操作環(huán)境中的其它燃料電池系統(tǒng)來(lái)實(shí)施?，F(xiàn) 參考圖3，以流程圖的形式描述了示例性方法300。在進(jìn)行方法300的描述時(shí)，將參考圖1 中的示例性系統(tǒng)10。在步驟310，可用任何合適的方式開(kāi)始該方法，例如，在燃料電池堆的啟動(dòng)時(shí)開(kāi)始。在步驟320，可測(cè)量燃料電池堆的堆電壓。例如，電壓監(jiān)測(cè)裝置24可用作測(cè)量堆 16的堆電壓(Vs)的裝置。在步驟330，可計(jì)算燃料電池堆的平均電池電壓。例如，控制器26可用作將所測(cè)量 堆電壓除以堆16中的分立燃料電池22的數(shù)量而得到平均電池電壓(VaaJ的裝置。在步驟340，可測(cè)量燃料電池堆中多個(gè)燃料電池組的一個(gè)或多個(gè)組電壓。例如，電 壓監(jiān)測(cè)裝置24可用作測(cè)量燃料電池組G1至Gn中的一個(gè)或多個(gè)的電壓的裝置。在步驟350，多個(gè)燃料電池組中的一組可被識(shí)別為具有最小組電壓(Ve,min)，最小組 電壓(Imin)低于所述多個(gè)組中其余組的測(cè)量組電壓。例如，控制器26可用作將所述多個(gè) 組的所有測(cè)量組電壓進(jìn)行比較并識(shí)別其中的最小值來(lái)作為最小組電壓(\,min)的裝置。在步驟360，可計(jì)算被識(shí)別為具有最小組電壓(Ve,min)的組的組電壓偏差(Y)。例 如，控制器26可用作計(jì)算偏差(Y)的裝置，通過(guò)將所識(shí)別組的燃料電池?cái)?shù)量(Nm)乘以步驟 330中所計(jì)算的平均電池電壓，從該乘積再減去步驟350中所識(shí)別組的測(cè)量組電壓。換句話 說(shuō)，Y = Nm*Vc,ave-VG,min。在步驟370，可根據(jù)關(guān)系式來(lái)計(jì)算被識(shí)別為具有最小組電壓(Ve,min)的組的最小電 池電壓min)。例如，控制器26可用作按關(guān)系式的下述步驟來(lái)計(jì)算最小電池電壓(Ve。,min) 的裝置。在關(guān)系式的第一步驟中，如果γ小于或等于某值，例如第一值，則Ve。，min等于Ve, min 減去(Nm-I) * (Vaave)。該第一值可為約700mV士 100mV。貫穿本說(shuō)明書所使用的用語(yǔ)“約”包 括正負(fù)15%。在關(guān)系式的第二步驟中，根據(jù)第一實(shí)施例，如果Y大于該第一值，則Veamin等于Ve,min 乘以某常值。該常值可為約1/3。根據(jù)第二步驟的另一個(gè)實(shí)施例，如果Y大于或等于該第一值，則Veamin等 于ve,min加上某變量。該變量可基于電流密度而定，且可在查詢表中提供，該查 詢表可存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器32中并由控制器26的處理器30執(zhí)行。例如，查詢表的輸 入?yún)?shù)可包括Y和作為陽(yáng)極電勢(shì)損耗的指示的電流密度。下面，表1示出了使 用Y的范圍作為一個(gè)輸入以及電流密度的范圍作為另一輸入的示例性輸出變量。 根據(jù)第二步驟的又一個(gè)實(shí)施例，如果Y大于該第一值但是小于第二值，則等 于\，min乘以第一常值，該第一常值與上述的常值相同。第二值可為約1400mV。在關(guān)系式的第三步驟中，如果γ大于或等于該第二值，則Ve。，min等于Ve, min乘以第 二常值。第二常值可為約2/3。方法步驟370的關(guān)系式包括可包括比本文所闡述的步驟更少或更多的步驟。關(guān) 系式的步驟數(shù)量可基于本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的任何合適堆和/或系統(tǒng)參數(shù)(例如，堆可 用狀態(tài)、堆中水的量和堆溫度)而確定。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，可對(duì)關(guān)系式 以任何合適的方式進(jìn)行平滑處理以便解決步驟之間的任何不連續(xù)性。同樣地，常值可基于 本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的任何合適堆和/或系統(tǒng)參數(shù)(例如，平均堆電壓、堆可用狀態(tài)和壽 命、堆和/或系統(tǒng)的模式(啟動(dòng)、關(guān)閉、凍結(jié)、運(yùn)行、待機(jī))和濕度或溫度設(shè)定點(diǎn))而確定。在步驟380，可用任何合適的方式結(jié)束該方法，例如，在燃料電池堆關(guān)閉時(shí)結(jié)束。該方法可作為計(jì)算機(jī)程序來(lái)執(zhí)行，且各種電壓、常值、值和任何其它參數(shù)可作為查 詢表等存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。計(jì)算機(jī)程序可以活動(dòng)的和非活動(dòng)的多種形式存在。例如，計(jì)算機(jī) 程序可作為軟件程序(包括源代碼、目標(biāo)代碼、可執(zhí)行代碼或其它格式的程序指令)；固件 程序；或硬件描述語(yǔ)言(HDL)文件。在計(jì)算機(jī)可讀或可用介質(zhì)中可實(shí)施上述任何一種，該介 質(zhì)包括壓縮或非壓縮形式的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)裝置和/或信號(hào)。示例性計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)裝置 包括常規(guī)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)、R0M(只讀存儲(chǔ)器)、EPR0M(可擦除、可編程 的R0M)、EEPR0M(電可擦除、可編程的ROM)以及磁盤或光盤或磁帶。因此，應(yīng)當(dāng)理解該方法 可由能夠執(zhí)行上述功能的任何裝置來(lái)至少部分地執(zhí)行。圖4示出了將現(xiàn)有技術(shù)估算最小電池電壓的結(jié)果與本文估算最小電池電壓的方 法的示例性實(shí)施例的結(jié)果的對(duì)比。為了評(píng)價(jià)根據(jù)本文的技術(shù)教導(dǎo)所獲得的最小電壓估算的 改進(jìn)，采用燃料電池堆進(jìn)行測(cè)試。燃料電池堆通常包括301個(gè)分立燃料電池和每組具有兩個(gè)電池的149個(gè)燃料電池 組。為了進(jìn)行測(cè)試，使用電池電壓監(jiān)測(cè)器來(lái)測(cè)量所有分立電池的電壓，且通過(guò)將組中兩個(gè)電 池電壓相加來(lái)模擬電池組電壓，從而確定電池組的最小電壓。同樣，堆中的電流密度(電流 /電池面積)在從0. ΙΑ/CM2至0. 9A/CM2的范圍內(nèi)變化。多個(gè)測(cè)量值A(chǔ)至K是從相同的燃料電池堆中得到的，包括堆范圍的平均電池電壓 (通過(guò)將總計(jì)堆電壓除以堆中分立燃料電池的數(shù)量而計(jì)算出)。組M表示對(duì)于給定的測(cè)量 值樣本堆中具有最低電壓的燃料電池組。在不同的樣本中，組M可能是或可能不是同樣的 實(shí)際電池組。為了校驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，組M的分立燃料電池(電池1和電池2)的電壓被測(cè) 量。如圖所示，其它電壓被確定并計(jì)算，包括組M的實(shí)際最小電池電壓、組M的總計(jì)電壓和 組M的平均電池電壓。根據(jù)原有的現(xiàn)有技術(shù)，所估算的最小電壓等于組M的總計(jì)電壓減去堆范圍的平均 電池電壓。通過(guò)從組M的測(cè)量實(shí)際最小電壓減去組M的估算最小電壓來(lái)計(jì)算現(xiàn)有技術(shù)中的 誤差。確定絕對(duì)誤差值，并確定從該絕對(duì)誤差值計(jì)算的平均誤差為352毫伏。根據(jù)本文公開(kāi)方法的示例性實(shí)施例，用圖4所示的關(guān)系式來(lái)計(jì)算所估算的最小電 壓。通過(guò)從組M的測(cè)量實(shí)際最小電壓減去組M的估算最小電壓來(lái)計(jì)算該示例性實(shí)施例中的 誤差。確定絕對(duì)誤差值，并確定從該絕對(duì)誤差值計(jì)算的平均誤差為193毫伏，至少在該示例 中該值幾乎為現(xiàn)有技術(shù)的一半。
現(xiàn)有技術(shù)的圖5和圖6演示了用現(xiàn)有技術(shù)估算最小電池電壓的示例性結(jié)果與本文 估算最小電池電壓的方法的示例性實(shí)施例的結(jié)果的對(duì)比。為了評(píng)價(jià)根據(jù)本文的技術(shù)教導(dǎo)所 獲得的最小電壓估算值的改進(jìn)，采用燃料電池堆進(jìn)行測(cè)試。使用與前文參考圖4所述相同的測(cè)試設(shè)置。現(xiàn)有技術(shù)的圖5是作為使用另一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)估算最小電池電壓的結(jié)果的估算電 壓的誤差的直方圖，單位是mV，其中所估算最小電壓僅等于組M的總計(jì)電壓減去，組M中 的電池?cái)?shù)減去1乘以堆范圍的平均電池電壓。換句話說(shuō)，Imin = V^in-(Nm-I)*(Vc,aJ。誤 差的范圍確定為約1280mV，其中平均誤差為約1317mV及標(biāo)準(zhǔn)差為約239mV。圖6是作為使用本文公開(kāi)方法的示例性實(shí)施例的結(jié)果的估算電壓的誤差的直方 圖，單位是mV。誤差的范圍確定為約700mV，以及平均誤差為約156mV和標(biāo)準(zhǔn)差為約197mV。上文描述的實(shí)施例本質(zhì)上僅為示例性的，故因此，對(duì)其的變型不應(yīng)認(rèn)為脫離所附 權(quán)利要求的精神和范圍。
權(quán)利要求
一種方法，包括測(cè)量燃料電池堆的堆電壓(VS)；計(jì)算所述堆的平均電池電壓(VC，ave)；測(cè)量所述堆的多個(gè)燃料電池組的組電壓；識(shí)別所述多個(gè)組中具有最小組電壓(VG，min)的組，最小組電壓(VG，min)低于所述多個(gè)組中其余組的測(cè)量組電壓；通過(guò)將所識(shí)別組的燃料電池?cái)?shù)量(NM)乘以所計(jì)算的平均電池電壓，再減去所識(shí)別組的測(cè)量組電壓，來(lái)計(jì)算所識(shí)別組的組電壓偏差(Y)；和根據(jù)關(guān)系式來(lái)估算所識(shí)別組的最小電池電壓(VGC，min)，在所述關(guān)系式中如果Y小于或等于某值，則VGC，min等于VG，min減去(NM 1)*(VC，ave)；和如果Y大于所述值，則VGC，min等于VG，min乘以某常值或VG，min加上某變量中的至少一個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中如果Y大于所述值但是小于第二值，則Vre,min等于Ve,min乘以所述常值；和 如果Y大于或等于第二值，則Vre,min等于Ve,min乘以第二常值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述常值為約1/3。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述第二常值為約2/3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述值為約700mV。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述第二值為約1400mV。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述常值為約1/3且所述第二常值為約2/3。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述值為約700mV且所述第二值為約1400mV。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述變量基于電流密度而定。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述變量由查詢表提供。
11.一種方法，包括識(shí)別燃料電池堆的多個(gè)燃料電池組中具有最小組電壓(\,min)的組，最小組電壓(Ve, min)低于所述多個(gè)組中其余組的任何組電壓；通過(guò)將所識(shí)別組的燃料電池?cái)?shù)量(Nm)乘以燃料電池堆的平均電池電壓(Vc,aJ，再減去 所述最小組電壓，來(lái)計(jì)算所識(shí)別組的組電壓偏差(Y)；和根據(jù)關(guān)系式來(lái)估算所識(shí)別組的最小電池電壓(Veamin)，所述關(guān)系式包括步驟如果Y小 于或等于某值，則VGC,fflin等于VG,fflin減去(Nm-I) * (Vc, ave)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述關(guān)系式包括第二步驟，其中如果Y大于所 述值，則Veamin等于Ve,min乘以某常值。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述第二步驟還包括如果Y大于所述值但是 小于第二值，則Veamin等于Ve,min乘以所述常值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述常值為約1/3。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述值為約700mV。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述關(guān)系式包括第三步驟，其中如果Y大于或 等于第二值，則Veamin等于Ve,min乘以第二常值。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述第二常值為約2/3。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述第二值為約1400mV。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述關(guān)系式包括第二步驟，其中如果Y大于所 述值，則VGC, min 等于Vg ，min 加上某變量。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述變量基于電流密度而定。
21.—種產(chǎn)品，包括燃料電池堆，所述燃料電池堆包括多個(gè)燃料電池，所述多個(gè)燃料電池中的至少一些被 聚集成多個(gè)組；聯(lián)接到所述燃料電池堆的電壓監(jiān)測(cè)裝置，用于測(cè)量所述燃料電池堆的堆電壓和所述多 個(gè)組中的至少一些的組電壓；和聯(lián)接到所述電壓監(jiān)測(cè)裝置的控制器，用于 計(jì)算所述堆的平均電池電壓(VaaJ ；識(shí)別所述多個(gè)組中具有最小組電壓(\,min)的組，最小組電壓(Ve,min)低于所述多個(gè)組 中其余組的測(cè)量組電壓；通過(guò)將所識(shí)別組的燃料電池?cái)?shù)量(Nm)乘以所計(jì)算的平均電池電壓，再減去所識(shí)別組的 測(cè)量組電壓，來(lái)計(jì)算所識(shí)別組的組電壓偏差(Y)；和根據(jù)關(guān)系式來(lái)估算所識(shí)別組的最小電池電壓(Veamin),在所述關(guān)系式中如果Y小于或等于某值，則Ve。,min等于Ve,min減去(NM-l)*(V。,aJ ；和如果Y大于該值，則Ve。，min等于Ve,min乘以某常值或Ve,min加上某變量中的至少一個(gè)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的產(chǎn)品，其中，根據(jù)所述關(guān)系式，如果Y大于所述值但是小于第二值，則Vre,min等于Ve,min乘以所述常值；和 如果Y大于或等于第二值，則Vre,min等于Ve,min乘以第二常值。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的產(chǎn)品，其中，所述變量基于電流密度而定。
24.—種產(chǎn)品，包括用于識(shí)別燃料電池堆的多個(gè)燃料電池組中具有最小組電壓(Ve,min)的組的裝置，最小組 電壓(Imin)低于所述多個(gè)組中其余組的任何組電壓；用于計(jì)算所識(shí)別組的組電壓偏差(Y)的裝置，通過(guò)將所識(shí)別組的燃料電池?cái)?shù)量(Nm)乘 以燃料電池堆的平均電池電壓aJ，再減去最小電池電壓(Vec,min)；根據(jù)關(guān)系式來(lái)估算所識(shí)別組的最小電池電壓(Vec,min)的裝置，所述關(guān)系式包括步驟如 果Y小于或等于某值，則\。,min等于Ve,min減去(Nm-I) * (Vc, ave)。
全文摘要
本發(fā)明涉及估算燃料電池的最小電壓。提供了估算燃料電池的最小電壓的方法，以及使用該方法的產(chǎn)品。所述方法包括測(cè)量燃料電池堆的堆電壓(V8)；計(jì)算所述堆的平均電池電壓(VC，ave)；測(cè)量所述堆的多個(gè)燃料電池組的組電壓；識(shí)別所述多個(gè)組中具有最小組電壓(VG，min)的組，最小組電壓(VG，min)低于所述多個(gè)組中其余組的測(cè)量組電壓；通過(guò)將所識(shí)別組的燃料電池?cái)?shù)量(NM)乘以所計(jì)算的平均電池電壓，再減去所識(shí)別組的測(cè)量組電壓，來(lái)計(jì)算所識(shí)別組的組電壓偏差(Y)；和根據(jù)關(guān)系式來(lái)估算所識(shí)別組的最小電池電壓(VGC，min)，在所述關(guān)系式中如果Y小于或等于某值，則VGC，min等于VG，min減去(NM-1)*(VC，ave)；和如果Y大于所述值，則VGC，min等于VG，min乘以某常值或VG，min加上某變量中的至少一個(gè)。
文檔編號(hào)G01R19/00GK101923143SQ20091020906
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者B·拉可什馬南, K·馬拉瓦拉普, M·F·扎維薩, S·斯?fàn)柤?羅夫里婭 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司