[发明专利]用于估计燃料电池的可用输出的方法和系统

说明书

本发明提供一种估计燃料电池的可用输出的方法，其包括：监视燃料电池堆的当前状态；基于所述所监视当前状态而确定所述燃料电池堆的当前性能；以及基于所述燃料电池堆的所确定当前性能而估计在特定电压条件下的所述燃料电池堆的可用输出。

技术领域

本公开涉及一种用于估计燃料电池的可用输出的方法和系统，且更确切地说，涉及用于估计燃料电池堆的可用输出以确定燃料电池的低温启动的方法和系统。

背景技术

燃料电池是使用燃料电池堆中的电化学反应将燃料的化学能转换成电能的一种发电装置，所述燃料电池可以用于为工业用途、家庭用途和驱动车辆提供电力，并且还可以用于为小型电气/电子设备，具体来说，移动设备提供电力。

燃料电池车辆使用燃料电池中的氢气和氧气的反应来产生电能。所产生的电能用作通过驱动燃料电池车辆中的电机来操作燃料电池车辆的电力，或电能可以用于产生将通过连接到外部供电网络而供应到家庭、办公室和/或工厂的电力。

未反应氢气和由来自阴极的水产生的冷凝水在燃料电池的阳极排出。未反应氢气通过氢气再循环装置供应到燃料电池堆，并且冷凝水存储在聚水器中并随后排放到外部。

然而，不可能完全排出冷凝水，因此当启动在零下温度下保管的燃料电池车辆的发动机时，由于燃料电池中剩余的冷凝水的冷却，电压产生性能可能比室温启动差。这是因为当燃料电池被冷却时，燃料电池中剩余的冷凝水也被冷却，因此燃料气体被冰阻挡且无法达到反应部分。

此外，燃料电池中的氢气和氧气的反应在特定温度范围中是活泼的，因此可以在该温度范围中实现高发电效率。因此，当在特定温度下启动燃料电池系统时，执行用于增加燃料电池系统的温度的工作。

然而，难以检查燃料电池系统的温度增加程度并且在增加燃料电池系统的温度时难以检查燃料电池的可用输出状态。因此，直至燃料电池系统的温度充分升高为止，相对于燃料电池的可用输出状态，启动被过度延迟。

以上作为本公开的相关技术提供的描述仅用于帮助理解本公开的背景技术，且不应被解释为包含在本领域技术人员已知的现有技术中。

发明内容

为了解决这些问题，本公开提供一种通过在低温下启动燃料电池系统时估计燃料电池的可用输出来确定低温启动的完成的技术。

根据本公开的一个方面，提供一种估计燃料电池的可用输出的方法，所述方法包含以下步骤：通过监视器监视燃料电池堆的当前状态；通过性能确定器基于所监视当前状态而确定燃料电池堆的当前性能；以及通过可用输出估计器基于燃料电池堆的所确定当前性能而估计在特定电压条件下的燃料电池堆的可用输出。

所述方法可以进一步包括：在监视步骤之前，确定是否满足燃料电池的低温启动条件；以及当满足低温启动条件时对燃料电池堆执行升温控制。

可以在监视步骤中监视燃料电池堆的电压或电流，并且可以在确定步骤中确定根据燃料电池堆的所监视电压或电流的燃料电池堆的当前电流-电压性能。

在估计可用输出的步骤中，可以通过基于所确定的当前电流-电压性能而估计在特定电压条件下的电流来估计燃料电池堆的可用输出。

可以在监视步骤中监视构成燃料电池堆的电池的电压，并且所述方法可以进一步包含：在估计可用输出的步骤之后，通过将基于所监视电池电压确定的可用输出校正量与燃料电池的所估计可用输出相加来确定燃料电池的最终可用输出。

在确定最终可用输出的步骤中，可以基于所监视电池电压计算作为最小电压和平均电压的比率的电池电压比，并且可以基于电池电压比确定可用输出校正量。

当电池电压比是预定第一比率或更高时，可用输出校正量可以确定为正值。

当电池电压比是预定第二比率或更低时，可用输出校正量可以确定为负值。