專利名稱：用于處于怠速-停止模式的燃料電池系統(tǒng)的反應(yīng)物控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及在燃料電池堆處于待命或怠速-停止模式時控制在該燃料電池堆內(nèi)的反應(yīng)物的系統(tǒng)和方法，并且更具體地涉及用于在燃料電池堆處于待命或怠速-停止模式時控制該燃料電池堆內(nèi)的反應(yīng)物的系統(tǒng)和方法，其中該方法進行通過提供氫氣到燃料電池堆的陽極室來控制陽極室壓力或控制到燃料電池堆的陰極室的陰極空氣流中的一者或兩者。
背景技術(shù)：
氫氣是非常有吸引力的燃料，因為其清潔并且能被用于在燃料電池內(nèi)高效地產(chǎn)生電能。氫氣燃料電池是電化學(xué)設(shè)備，其包括陽極和陰極以及它們之間的電解質(zhì)。陽極接收氫氣氣體而陰極接收氧氣或空氣。氫氣氣體在陽極內(nèi)被分解以產(chǎn)生自由質(zhì)子和電子。質(zhì)子穿過電解質(zhì)到達陰極。質(zhì)子在陰極中與氧和電子反應(yīng)以生成水。來自陽極的電子不能穿過電解質(zhì)，并且因此被引導(dǎo)通過負載以在被發(fā)送到陰極之前做功。質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)是流行的用于車輛的燃料電池。PEMFC通常包括固體聚合物電解質(zhì)質(zhì)子傳導(dǎo)膜，例如全氟磺酸膜。陽極和陰極通常包括細分的催化劑顆粒，通常是鉬(Pt)，其被支撐在 碳顆粒上并與離聚物混合。催化劑混合物被沉積在膜的相對側(cè)上。陽極催化劑混合物、陰極催化劑混合物和膜的組合定義了膜電極組件(MEA)。MEA制造起來相對昂貴并且要求一定條件才能有效操作。若干燃料電池通常被組合到燃料電池堆中以生成期望的功率。例如，典型的用于車輛的燃料電池堆可具有兩百或更多的被堆疊的燃料電池。燃料電池堆接收陰極輸入反應(yīng)物氣體，通常是由壓縮機強迫通過燃料電池堆的空氣流。不是所有的氧氣都被燃料電池堆消耗并且一些空氣被作為陰極廢氣輸出，該陰極廢氣可能包括作為燃料電池堆副產(chǎn)品的水。燃料電池堆還接收陽極氫氣反應(yīng)物氣體，其流入燃料電池堆的陽極室。燃料電池堆還包括流動通道，冷卻流體流過該流動通道。燃料電池堆包括一系列的雙極板，這些雙極板在燃料電池堆中被定位在若干MEA之間，其中雙極板和MEA被定位在兩個端板之間。雙極板包括用于堆中的鄰近的燃料電池的陽極室和陰極室。陽極氣體流動通道被設(shè)置在雙擊板的陽極室上，其允許陽極反應(yīng)物氣體流到相應(yīng)的MEA。陰極氣體流動通道被設(shè)置在雙擊板的陰極室上，其允許陰極反應(yīng)物氣體流到相應(yīng)的MEA。一個端板包括陽極氣體流動通道，而另一端板包括陰極氣體流動通道。雙極板和端板都由導(dǎo)電材料制成，例如不銹鋼或?qū)щ姀?fù)合材料。端板將由燃料電池產(chǎn)生的電能導(dǎo)出燃料電池堆。雙極板還包括流動通道，冷卻流體流過該流動通道。在燃料電池系統(tǒng)(FCS)的正常操作期間，發(fā)生一些寄生損失，其減少了系統(tǒng)的效率。這些損失包括氫氣從燃料電池堆的陽極室擴散到燃料電池堆的陰極室、電流短路和來自例如泵、壓縮機等的附屬功率消耗。當(dāng)不期望從燃料電池堆提供電功率時，可通過減少到燃料電池系統(tǒng)的反應(yīng)物流來減少寄生損失。
有時燃料電池車輛要求非常少的功率，例如當(dāng)燃料電池車輛在停止燈停止時。提供正常的反應(yīng)物流到燃料電池堆在這些情況下通常是浪費的，因為反應(yīng)物滲透和設(shè)備部件平衡的電負載可能是非常顯著的。在這些怠速狀況期間通常期望減少堆輸出功率和電流汲取以改善系統(tǒng)燃料效率。對于這些和可能的其它的燃料電池系統(tǒng)操作狀態(tài)，可能期望使該系統(tǒng)處于待命或怠速-停止模式，在該模式中系統(tǒng)消耗很少功率或不消耗功率，被使用的燃料的量是最小的并且系統(tǒng)能快速地從待命模式恢復(fù)，從而增加系統(tǒng)效率并減少系統(tǒng)降級。2010年3月12日提交的、名稱為“Standby Mode for Optiminazation of Efficiency in Durability ofa Fuel Cell Vehicle Application”的US專利申請12/723261公開了一種已知的用于使車輛上的燃料電池系統(tǒng)處于待命模式以節(jié)省燃料，該申請已被轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人并通過引用并入本文。由于在待命或怠速-停止模式期間減少了反應(yīng)物流并且在陽極室和陰極室中的反應(yīng)物的濃度降低，所以可能出現(xiàn)燃料電池堆中不期望的狀況。例如，在沒有空氣流流到燃料電池堆的陰極室的情況下，氫氣滲透通過膜并聚集在陰極室內(nèi)，在那里它形成了氫氣/氮氣/水混合物。接下來，當(dāng)要求燃料電池系統(tǒng)提供功率時，陰極室內(nèi)的富含氫氣的氣體可能需要與稀釋劑混合以防止車輛廢氣中有過量的氫。這種稀釋過程減慢了燃料電池系統(tǒng)的重啟并可能引起不期望的性能滯后。而且，在待命模式中維持陽極室內(nèi)的富氫濃度也是重要的。在沒有足夠的氫被供應(yīng)到陽極室的情況下，出現(xiàn)在陰極室內(nèi)的氧氣可能滲透到陽極室。氧氣和氫氣在陽極室的不同區(qū)域內(nèi)的顯著的局部濃度可能引起氫氣-空氣峰，這可能引起陰極電極的顯著的碳蝕，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠熟知的。為了控制氧氣在陽極室 內(nèi)的聚集或者氫氣在陰極室內(nèi)的聚集，關(guān)鍵是精確控制到達燃料電池堆的空氣和氫氣反應(yīng)物。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，公開了一種系統(tǒng)和方法，其用于在燃料電池堆處于待命或怠速-停止模式時控制燃料電池堆的陽極室和陰極室內(nèi)的反應(yīng)物。方法包括確定燃料電池堆中的燃料電池的平均電壓或整體堆電壓的電壓設(shè)置點是怠速-停止模式可接受的最小電壓。實際的電池電壓平均或堆電壓與電壓設(shè)置點相比較以生成電壓誤差。電壓誤差被提供給控制器，該控制器執(zhí)行(I)提供氫氣到燃料電池堆的陽極室以增加陽極室壓力，這在電壓高于電壓設(shè)置點時降低電壓誤差；和/或(2)如果電壓誤差低于電壓設(shè)置點提供更多的陰極空氣到燃料電池堆的陰極室。本申請還提供了如下方案:
方案1.一種用于在燃料電池堆處于待命或怠速-停止模式時控制燃料電池堆內(nèi)的一個或多個反應(yīng)物的方法，所述方法包括:
確定在燃料電池堆的操作過程中變化的堆參數(shù)；
確定對于待命或怠速-停止模式的所述參數(shù)的期望設(shè)置點；
在燃料電池堆處于待命或怠速-停止模式時監(jiān)測該參數(shù)；
在燃料電池堆的待命或怠速模式期間比較所述設(shè)置點和所述參數(shù)以生成它們之間的誤差；以及通過提供氫氣到燃料電池堆的陽極室和/或提供空氣到燃料電池堆的陰極室來減少所述誤差。方案2.如方案I所述的方法，其中確定堆參數(shù)和確定期望設(shè)置點包括確定堆電壓和堆電壓設(shè)置點。方案3.如方案I所述的方法，其中確定堆參數(shù)和確定期望設(shè)置點包括確定燃料電池堆內(nèi)燃料電池的平均電池電壓和平均電池電壓設(shè)置點。方案4.如方案I所述的方法，其中通過提供氫氣到燃料電池堆的陽極室和/或提供空氣到燃料電池堆的陰極室來減少所述誤差包括提供氫氣到燃料電池堆的陽極室。方案5.如方案4所述的方法，其中提供氫氣到燃料電池堆的陽極室包括使用噴射器噴射氫氣到燃料電池堆的陽極室內(nèi)。方案6.如方案I所述的方法，其中通過提供氫氣到燃料電池堆的陽極室和/或提供空氣到燃料電池堆的陰極室來減少所述誤差包括控制提供空氣到燃料電池堆的陰極室的壓縮機的速度。方案7.如方案I所述的方法，其中通過提供氫氣到燃料電池堆的陽極室和/或提供空氣到燃料電池堆的陰極室來減少所述誤差包括控制引導(dǎo)空氣繞過燃料電池堆的旁通線中的旁通閥的位置。方案8.如方案I所述的方法，其中通過提供氫氣到燃料電池堆的陽極室和/或提供空氣到燃料電池堆的陰極室來減少所述誤差包括控制從燃料電池堆引出的陰極室廢氣線中的背壓閥的位置。方案9.如方案I所述的方法，其中燃料電池堆位于車輛上并且在車輛停止時啟動所述待命或怠速-停止模式。方案10.—種用于在燃料電池堆處于待命或怠速-停止模式時控制燃料電池堆內(nèi)的一個或多個反應(yīng)物的方法，所述方法包括:
確定針對所述待命或怠速-停止模式的堆電壓或燃料電池堆內(nèi)燃料電池的平均電池電壓的期望設(shè)置點；
在燃料電池堆處于待命或怠速-停止模式時監(jiān)測堆電壓或燃料電池堆內(nèi)燃料電池的平均電池電壓；
在燃料電池堆的待命或怠速-停止模式期間將設(shè)置點與堆電壓或燃料電池堆中燃料電池的平均電池電壓比較以生成它們之間的誤差；以及通過提供氫氣到燃料電池堆的陽極室來減少所述誤差。方案11.如方案10所述的方法，其中通過提供氫氣到燃料電池堆的陽極室來減少所述誤差包括使用噴射器噴射氫氣到燃料電池堆的陽極室內(nèi)。方案12.如方案10所述的方法，其中燃料電池堆位于車輛上并且在車輛停止時啟動所述待命或怠速-停止模式。方案13.—種用于在燃料電池堆處于待命或怠速-停止模式時控制燃料電池堆內(nèi)的一個或多個反應(yīng)物的方法，所述方法包括:
確定針對所述待命或怠速-停止模式的堆電壓或燃料電池堆內(nèi)燃料電池的平均電池電壓的期望設(shè)置點； 在燃料電池堆處于待命或怠速-停止模式時監(jiān)測堆電壓或燃料電池堆內(nèi)燃料電池的平均電池電壓；
在燃料電池堆的待命或怠速-停止模式期間將設(shè)置點與堆電壓或燃料電池堆中燃料電池的平均電池電壓比較以生成它們之間的誤差；以及通過提供額外空氣到燃料電池堆的陰極室來減少所述誤差。方案14.如方案13所述的方法，其中通過提供額外空氣到燃料電池堆的陰極室來減少所述誤差包括控制提供空氣到燃料電池堆的陰極室的壓縮機的速度。方案15.如方案13所述的方法，其中通過提供額外空氣到燃料電池堆的陰極室來減少所述誤差包括控制弓I導(dǎo)空氣繞過燃料電池堆的旁通線中的旁通閥的位置。方案16.如方案13所述的方法，其中通過提供額外空氣到燃料電池堆的陰極室來減少所述誤差包括控制從燃料電池堆引出的陰極室廢氣線中的背壓閥的位置。方案17.如方案13所述的方法，其中燃料電池堆位于車輛上并且在車輛停止時啟動所述待命或怠速-停止模式。通過結(jié)合附圖理解下面的描述和所附的權(quán)利要求能夠容易理解本發(fā)明的另外的特征。


圖1是燃料電池系統(tǒng)的簡單的示意框圖； 圖2是曲線圖，水平軸是時間，豎直軸是不同位置處的電壓誤差和陽極壓力，示出了陽極壓力和電壓誤差之間的關(guān)系；
圖3是閉環(huán)控制系統(tǒng)，其在燃料電池堆處于怠速-停止模式時控制陽極室壓力或者陰極室空氣流；以及
圖4是曲線圖，水平軸是時間，豎直軸是不同位置處的電壓誤差和陰極流，示出了電壓誤差和陰極流之間的關(guān)系。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例涉及用于在燃料電池堆處于待命或怠速-停止模式時控制燃料電池堆內(nèi)的反應(yīng)物的系統(tǒng)和方法，下面對這些實施例的討論本質(zhì)上僅是示例性的，并且決不是意在限制本發(fā)明或其應(yīng)用或使用。例如，本發(fā)明具有用于車輛上的燃料電池系統(tǒng)的特定應(yīng)用。不過，如本領(lǐng)域技術(shù)人員意識到的，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可具有其它的應(yīng)用。圖1是包括燃料電池堆12的燃料電池系統(tǒng)10的示意框圖。壓縮機14在陰極輸入線16上提供空氣流到燃料電池堆12的陰極室，陰極輸入線16例如通過水蒸氣傳輸(WVT)單元18，該單元潤濕該陰極輸入空氣。陰極廢氣在陰極廢氣線20上從燃料電池堆12輸出，陰極廢氣線20將陰極廢氣引導(dǎo)到WVT單元18以提供濕度從而潤濕陰極輸入空氣。背壓閥38被設(shè)置在廢氣線20中，其被控制以控制在燃料電池堆12的陰極室內(nèi)的壓力。旁通線22被設(shè)置成圍繞WVT單元18以引導(dǎo)陰極廢氣的一些或全部繞過WVT單元18。在其它的實施例中，旁通線22可以是入口旁通。旁通閥24被設(shè)置在旁通線22內(nèi)并且被控制以選擇性地引導(dǎo)陰極廢氣通過或繞過WVT單元18從而提供期望量的濕度給陰極輸入空氣。旁通線42被設(shè)置在燃料電池堆12周圍并且比例閥40被設(shè)置在旁通線42內(nèi)以控制來自壓縮機14的空氣流中有多少被引導(dǎo)通過燃料電池堆12并且有多少被引導(dǎo)繞過燃料電池堆12。
燃料電池堆12從氫氣源26接收氫氣,氫氣源26通過噴射器30在陽極輸入線28上將氫氣噴射到燃料電池堆12的陽極室內(nèi)。陽極廢氣在再循環(huán)線32上從燃料電池堆12被輸出，再循環(huán)線32通過將陽極廢氣提供到噴射器30而將陽極廢氣再循環(huán)回到陽極輸入，噴射器30可操作為噴射器/排出器(ejector)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是熟知的。噴射器/排出器的一個合適的不例在名稱為“Combination of Injector-Ejector for Fuel CellSystems”的US專利7，320, 840中被描述,該專利被轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人并通過引用并入本文。如本領(lǐng)域中熟知的，氮氣在燃料電池堆12的陽極室內(nèi)聚集，其減少了其內(nèi)的氫氣的濃度，并且影響燃料電池系統(tǒng)10的性能。泄放閥34被設(shè)置在再循環(huán)線32中以周期地泄放廢氣以從陽極子系統(tǒng)移除氮氣。被泄放的陽極廢氣在泄放線36上被提供到陰極廢氣線20。當(dāng)燃料電池堆12進入待命或怠速-停止模式時，反應(yīng)物出現(xiàn)在燃料電池堆12的陽極室和陰極室內(nèi)。通常，陰極中的大多數(shù)氧氣要么通過小堆負載要么通過膜滲透被慢慢地消耗掉，再加上有限的陰極空氣傳送或沒有陰極空氣傳送。不過，如上所述，只要待命或怠速-停止模式一開始，氫氣和氧氣就繼續(xù)擴散通過MEA和管道。由燃料電池堆12中的燃料電池產(chǎn)生的電壓暗示著在燃料電池堆12的陰極室內(nèi)存在氧氣并且在燃料電池堆12的陽極室內(nèi)存在氫氣，其中氧氣在陰極室內(nèi)的存在限制了氫氣在陰極室內(nèi)的聚集。電壓過高可能指示在陰極室內(nèi)存在足夠的氧氣以擴散到陽極室并造成對耐用性的擔(dān)心。期望的電壓可因此被確定為指示在待命或怠速-停止模式期間在燃料電池堆12的陽極室和陰極室內(nèi)有最優(yōu)的反應(yīng)物濃度。通過添加氫氣到陽極室以增加陽極室壓力將增加氫氣到陰極室的滲透速率。已經(jīng)滲透到陰極室的氫氣將與陰極室內(nèi)的氧氣反應(yīng)并減低電壓。本發(fā)明的一個實施例提出了定義電壓設(shè)置點(VSP)，其確定了解決了在燃料電池堆12處于待命或怠速-停止模式時的上面討論的擔(dān)心的期望堆或燃料電池電壓。該電壓設(shè)置點可以是適合燃料電 池的待命模式電壓的任何低電壓水平，例如100mV。在一個實施例中，用作VSP的是燃料電池的平均電壓。在另一實施例中，整體堆電壓被用作VSP。圖2是曲線圖，水平軸是時間，豎直軸的底部是電壓誤差，而豎直軸的頂部是陽極電壓。圖線50代表了電壓設(shè)置點，而圖線52代表了計算的或測量的電壓，例如平均電池電壓。圖線54示出了燃料電池堆12的陽極室內(nèi)的陽極電壓變化，其被用于通過噴射氫氣到燃料電池堆12的陽極室內(nèi)來控制電壓誤差，下面將更具體描述。滲透到燃料電池堆12的陰極室的氫氣將與氧氣反應(yīng)并減少電池電壓，這引起陽極室壓力下降，并且增加電壓誤差。添加氫氣到燃料電池堆12的陽極室引起陽極室壓力增加，這引起氫氣橫渡到陰極室，這減少電壓誤差。因此，其可被示出為通過控制陽極室壓力，這例如通過噴射氫氣到陽極室內(nèi)，來獲得對電壓誤差的修正。圖3是控制系統(tǒng)60的框圖，控制系統(tǒng)可被用于在怠速-停止模式期間控制堆電壓或平均電池電壓。電壓設(shè)置點被從框62提供給比較器64并且平均電池電壓或堆電壓由電壓測量設(shè)備66或其它合適電路提供給比較器64。典型的燃料電池系統(tǒng)將監(jiān)測堆電壓和平均電池電壓以用于各種目的并且本領(lǐng)域中已知許多用于此目的的電路和算法。電壓設(shè)置點和實際電壓之間的差是電壓誤差，由圖線52代表，其被提供給控制器68。依賴于電壓誤差是高于設(shè)置點還是低于設(shè)置點，設(shè)置點由線50代表，確定控制器68是否將引起噴射器30噴射氫氣到燃料電池堆12內(nèi)，由框70代表。如上所述，如果電壓誤差正增加并高過設(shè)置點線50，那么控制器68將引起氫氣被噴射到燃料電池堆12內(nèi)，這引起電壓誤差以滯后的方式降低?？刂破?8將在某一點停止氫氣的噴射，這可能引起電壓誤差超越設(shè)置點線50。燃料電池堆12內(nèi)氫氣的消耗將再一次引起電壓誤差朝著設(shè)置點線50向回移動，其中控制器68將再一次引起噴射器30噴射氫氣到燃料電池堆12內(nèi)。在另一實施例中，控制系統(tǒng)60可被用于控制到燃料電池堆12的陰極室的空氣流以控制并減少電壓誤差。添加空氣到燃料電池堆12的陰極室將移開和/或消耗陰極室內(nèi)的氫氣。由于氧氣被吸在陰極電極表面上，所以電池電壓將增加。換句話說，當(dāng)電壓低于設(shè)置點時，沒有足夠的氧氣存在于燃料電池堆12的陰極室中，其中來自陽極室的氫氣擴散到陰極室的速率大于氧氣進入陰極室的速率。上面描述的狀況可在圖4中示出，圖4是曲線圖，水平軸是時間，豎直軸是電壓誤差，分別示出了如圖2中的相同的電壓誤差線50和設(shè)置點線52。豎直軸還包括陰極流圖線72，其代表響應(yīng)于電壓誤差的對燃料電池堆12的陰極室內(nèi)的陰極空氣的調(diào)節(jié)。如通過圖線52和72的比較清楚可知的，如果電壓誤差是低的，或者向著設(shè)置點線50移動，那么控制器68就增加燃料電池堆12的陰極室內(nèi)的空氣，并且當(dāng)電壓誤差高于設(shè)置點線50，那么控制器68就減少或者允許減少燃料電池堆12的陰極室內(nèi)的陰極空氣。在這是實施例中，控制器68將執(zhí)行下面中的一者或多者:增加壓縮機14速度以提供更多的空氣，調(diào)節(jié)旁通閥40的位置以減少空氣旁通和調(diào)節(jié)背壓閥38的位置以減少流出燃料電池堆12的空氣流。替換地，控制系統(tǒng)60可同時或作為同一控制的一部分來控制陽極內(nèi)的氫氣量和到陰極的空氣流。在替換的實施例中，電壓之外的其它參數(shù)可被用于生成誤差信號。例如，濃度傳感器可被用于生成濃度誤差，其中控制系統(tǒng)60將提供更多氣體到陽極室和/或更多陰極空氣到陰極室以引起濃度朝著期望的濃度設(shè)置點移動。如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，本文討論的用于描述本發(fā)明的若干且各種步驟和過程可被稱為由計算機、處理器或其它電子計算設(shè)備執(zhí)行的操作，這些設(shè)備使用電現(xiàn)象操縱和/或變換數(shù)據(jù)。那些計算機和電子設(shè)備可采用各種易失性和/或非易失性存儲器，包括非瞬態(tài)計算機可讀介質(zhì)，其上帶有所存儲的可執(zhí)行的程序，包括各種代碼或者可執(zhí)行的指令，其能夠由計算機或處理器執(zhí)行，其中存儲器和/或計算機可讀介質(zhì)可包括所有形式和類型的存儲器和其它的計算機可讀介質(zhì)。前面的討論僅公開和描述了本發(fā)明的示例性實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將從這種描述和附圖以及權(quán)利要求中認識到，可對其進行各種改變、改進和變型，而不脫離在下面的權(quán)利要求中定義的本發(fā)明的精神和范圍 。
權(quán)利要求
1.一種用于在燃料電池堆處于待命或怠速-停止模式時控制燃料電池堆內(nèi)的一個或多個反應(yīng)物的方法，所述方法包括: 確定在燃料電池堆的操作過程中變化的堆參數(shù)； 確定對于待命或怠速-停止模式的所述參數(shù)的期望設(shè)置點； 在燃料電池堆處于待命或怠速-停止模式時監(jiān)測該參數(shù)； 在燃料電池堆的待命或怠速模式期間比較所述設(shè)置點和所述參數(shù)以生成它們之間的誤差；以及通過提供氫氣到燃料電池堆的陽極室和/或提供空氣到燃料電池堆的陰極室來減少所述誤差。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中確定堆參數(shù)和確定期望設(shè)置點包括確定堆電壓和堆電壓設(shè)置點。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中確定堆參數(shù)和確定期望設(shè)置點包括確定燃料電池堆內(nèi)燃料電池的平均電池電壓和平均電池電壓設(shè)置點。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中通過提供氫氣到燃料電池堆的陽極室和/或提供空氣到燃料電池堆的陰極室來減少所述誤差包括提供氫氣到燃料電池堆的陽極室。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中提供氫氣到燃料電池堆的陽極室包括使用噴射器噴射氫氣到燃料電池堆的陽極室內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法 ，其中通過提供氫氣到燃料電池堆的陽極室和/或提供空氣到燃料電池堆的陰極室來減少所述誤差包括控制提供空氣到燃料電池堆的陰極室的壓縮機的速度。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中通過提供氫氣到燃料電池堆的陽極室和/或提供空氣到燃料電池堆的陰極室來減少所述誤差包括控制引導(dǎo)空氣繞過燃料電池堆的旁通線中的旁通閥的位置。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中通過提供氫氣到燃料電池堆的陽極室和/或提供空氣到燃料電池堆的陰極室來減少所述誤差包括控制從燃料電池堆引出的陰極室廢氣線中的背壓閥的位置。
9.一種用于在燃料電池堆處于待命或怠速-停止模式時控制燃料電池堆內(nèi)的一個或多個反應(yīng)物的方法，所述方法包括: 確定針對所述待命或怠速-停止模式的堆電壓或燃料電池堆內(nèi)燃料電池的平均電池電壓的期望設(shè)置點； 在燃料電池堆處于待命或怠速-停止模式時監(jiān)測堆電壓或燃料電池堆內(nèi)燃料電池的平均電池電壓； 在燃料電池堆的待命或怠速-停止模式期間將設(shè)置點與堆電壓或燃料電池堆中燃料電池的平均電池電壓比較以生成它們之間的誤差；以及通過提供氫氣到燃料電池堆的陽極室來減少所述誤差。
10.一種用于在燃料電池堆處于待命或怠速-停止模式時控制燃料電池堆內(nèi)的一個或多個反應(yīng)物的方法，所述方法包括: 確定針對所述待命或怠速-停止模式的堆電壓或燃料電池堆內(nèi)燃料電池的平均電池電壓的期望設(shè)置點； 在燃料電池堆處于待命或怠速-停止模式時監(jiān)測堆電壓或燃料電池堆內(nèi)燃料電池的平均電池電壓； 在燃料電池堆的待命或怠速-停止模式期間將設(shè)置點與堆電壓或燃料電池堆中燃料電池的平均電池電壓比較以生成它們之間的誤差；以及通過提供額外空氣到燃料電池堆的陰極室來減少所述誤 差。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于處于怠速-停止模式的燃料電池系統(tǒng)的反應(yīng)物控制方法。一種用于在燃料電池堆處于待命或怠速-停止模式時控制燃料電池堆的陽極室和陰極室內(nèi)的反應(yīng)物的系統(tǒng)和方法。方法包括確定燃料電池堆中的燃料電池的平均電壓或整體堆電壓的電壓設(shè)置點是怠速-停止模式可接受的最小電壓。實際的電池電壓平均或堆電壓與電壓設(shè)置點相比較以生成電壓誤差。電壓誤差被提供給控制器，該控制器執(zhí)行(1)提供氫氣到燃料電池堆的陽極室以增加陽極室壓力，這在電壓高于電壓設(shè)置點時降低電壓誤差；和/或(2)如果電壓誤差低于電壓設(shè)置點提供更多的陰極空氣到燃料電池堆的陰極室。
文檔編號H01M8/04GK103247812SQ20131005015
公開日2013年8月14日 申請日期2013年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月13日
發(fā)明者D.I.哈里斯, J.P.薩爾瓦多 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司