[发明专利]燃料电池堆的退化检测装置、燃料电池系统和其管理方法

说明书

本发明涉及用于燃料电池堆的退化检测装置、燃料电池系统和其管理方法。具体而言，一种用于燃料电池堆的退化检测装置包括一个或多个传感器、第一检测模块、第二检测模块和检测融合模块。该一个或多个传感器测量两个相邻燃料电池组的信号以获得两个相邻燃料电池组中的每一个的测量结果。第一检测模块检测两个测量结果之间的偏差的变化率且基于检测到的偏差的变化率生成第一检测结果。第二检测模块检测两个测量结果之间的趋势分歧且基于检测到的趋势分歧生成第二检测结果。检测融合模块融合第一检测结果和第二检测结果以生成燃料电池堆的最终检测结果。还公开了具有退化检测装置的燃料电池系统和其管理方法。

技术领域

该公开内容大体上涉及燃料电池领域，且更具体地涉及用于燃料电池堆的退化检测装置、具有退化检测装置的燃料电池系统和其管理方法。

背景技术

燃料电池是电化学装置，其可通过燃料(诸如，氢)与氧化剂(诸如，大气空气中包含的氧)的电化学反应使来自燃料的化学能转换成电能。因为燃料电池在环境上优异且高效，燃料电池系统被广泛地开发为能量供应系统。由于单个燃料电池仅可生成大约1V的电压，因此通常将多个燃料电池堆叠在一起(通常称为燃料电池堆)来得到期望的电压。

较高或较大的燃料电池堆由于其紧凑集成和易于安装而是有利的。为了较高的热效率，多个燃料电池堆通常位于共用的热盒中。由于热/机械应力、热疲劳、Ni/NiO反应、催化剂中毒、交叉/机外泄漏和/或电池/堆缺陷，燃料电池堆将不可避免地退化。如果不能及时检测到退化，燃料电池堆可能快速地导致不可逆的失效结果，诸如，热失控或甚至爆炸。

因此，如何尽可能早地检测到燃料电池堆的退化将变得日益紧迫。

发明内容

在本公开内容的实施例的一个方面，提供了一种用于燃料电池堆的退化检测装置，其中燃料电池堆包括串联连接的燃料电池组。退化检测装置包括一个或多个传感器、第一检测模块、第二检测模块和检测融合模块。该一个或多个传感器配置成用于测量两个相邻燃料电池组的信号以获得两个相邻燃料电池组中的每一个的测量结果。第一检测模块配置成用于检测两个相邻燃料电池组的测量结果之间的偏差的变化率且基于检测到的偏差的变化率生成燃料电池堆的第一检测结果。第二检测模块配置成用于检测两个相邻燃料电池组的测量结果之间的趋势分歧且基于检测到的趋势分歧生成燃料电池堆的第二检测结果。检测融合模块配置成用于融合第一检测结果和第二检测结果以生成燃料电池堆的最终检测结果。燃料电池堆的最终检测结果指示燃料电池堆是否退化。

在本公开内容的实施例的另一个方面，提供了一种燃料电池系统。燃料电池系统包括并行连接的一个或多个燃料电池堆、用于检测该一个或多个燃料电池堆的退化的退化检测装置，以及控制器。每个燃料电池堆包括串联连接的燃料电池组。退化检测装置包括一个或多个传感器、第一检测模块、第二检测模块和检测融合模块。该一个或多个传感器配置成用于测量一个燃料电池堆中的两个相邻燃料电池组的信号以获得两个相邻燃料电池组中的每一个的测量结果。第一检测模块配置成用于检测两个相邻燃料电池组的测量结果之间的偏差的变化率且基于检测到的偏差的变化率生成一个燃料电池堆的第一检测结果。第二检测模块配置成用于检测两个相邻燃料电池组的测量结果之间的趋势分歧且基于检测到的趋势分歧生成一个燃料电池堆的第二检测结果。检测融合模块配置成用于融合第一检测结果和第二检测结果以生成一个燃料电池堆的最终检测结果。控制器配置成用于在一个燃料电池堆被检测到退化时控制一个退化的燃料电池堆。

在本公开内容的实施例的又一个方面，提供了一种用于管理燃料电池系统的方法。该方法包括：检测燃料电池系统中的并行连接的燃料电池堆的退化，其包括测量一个燃料电池堆中的两个相邻的串行连接的燃料电池组的信号以获得两个相邻燃料电池组中的每一个的测量结果；检测两个相邻燃料电池组的测量结果之间的偏差的变化率且基于检测到的偏差的变化率生成这一个燃料电池堆的第一检测结果；检测两个相邻燃料电池组的测量结果之间的趋势分歧且基于检测到的趋势分歧生成这一个燃料电池堆的第二检测结果；以及融合第一检测结果和第二检测结果以生成这一个燃料电池堆的最终检测结果且在检测到这一个燃料电池堆退化时控制这一个退化的燃料电池堆。