[发明专利]用于控制燃料电池的冷却剂温度的系统和方法

说明书

本发明提供了用于控制燃料电池的冷却剂温度的系统和方法。用于车辆中的燃料电池堆的冷却剂温度控制系统包括：控制器，用于确定燃料电池堆冷却剂的实时目标出口温度；以及通信设备，用于检测从燃料电池堆输出的燃料电池电压和燃料电池电流。燃料电池堆冷却剂的实时目标出口温度通过从燃料电池堆产生的输入燃料电池热量与燃料电池功率比确定，用于补偿由于燃料电池堆随时间推移劣化导致的目标出口温度。另外，当车辆的出行距离大于预定行驶距离时，冷却剂温度控制系统确定以激活用于评估燃料电池堆冷却剂的实时目标出口温度。

技术领域

本公开内容涉及用于控制车辆中的冷却剂温度的系统和方法，并且更具体地涉及用于控制车辆中的燃料电池堆(燃料电池组，fuel cell stack)的冷却剂出口温度的系统和方法。

背景技术

本部分中的陈述仅提供与本公开内容相关的背景信息并且可能不构成现有技术。

由于零有害废气排放、高效率和从可再生方法产生氢的可能性，氢燃料电池是用于车辆的内燃机的替代动力源。用作动力源的多个燃料电池堆叠在车辆中。车辆进一步包括：向燃料电池堆供应氢或类似燃料的燃料供应系统；供应氧的空气供应系统，该氧是电化学反应所需的氧化剂；以及水和热管理系统，其调节燃料电池堆的温度等。

当氢被供应到燃料电池堆的阳极并且氧被供应到燃料电池堆的阴极时，氢离子通过阳极中的催化反应而被分离。分离的氢离子通过电解质膜被转移到作为阴极的氧化电极，并且在阳极中分离的氢离子与电子和氧化电极中的氧一起产生电化学反应，使得可以获得电能。因此，在氢燃料电池车辆中，由于通过上述过程产生的电子的移动而产生电力和热量。

通过该过程，燃料电池堆产生来自作为反应气体的氢和氧的电化学反应的电能，并且排出作为反应副产物的热量和水。因此，车辆中的燃料电池系统包括用于控制燃料电池堆的温度的装置。通常，在用于车辆的燃料电池系统中用于将燃料电池堆保持在期望温度的冷却系统广泛采用冷却剂类型，该冷却剂类型通过使冷却剂循环通过燃料电池堆中的冷却通道来冷却燃料电池堆。

在该背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本公开内容的背景的理解，并且因此其可能包含不构成现有技术的信息。

发明内容

本公开内容提供了一种用于控制车辆中的燃料电池(FC)堆的温度的冷却剂温度控制系统和方法。

根据本公开内容的一个方面，冷却剂温度控制系统包括控制器，该控制器可操作为确定FC冷却剂的实时目标出口温度(real time target exit temperature)。控制器被配置用于补偿由于FC堆随时间推移劣化(降级，degradation)而导致的目标出口温度。控制器确定从FC堆产生的输入FC热量与FC功率比(input FC Heat to FC Power ratio)。冷却剂温度控制系统进一步包括通信设备(communicating device)，该通信设备可操作为检测从FC堆输出的FC电压和FC电流。此外，控制器确定用于映射实时目标FC冷却剂出口温度的在FC堆的寿命开始和结束时恒定的FC热量与功率比(constant FC Heat to Power ratio)和目标FC冷却剂出口温度。

根据本公开内容的另一个方面，当车辆的出行距离(trip distance)大于预定行驶距离(predetermined travel distance)时，控制器确定以激活温度控制系统用于评估FC冷却剂的实时目标出口温度。控制器将30km设定为用于激活以评估FC冷却剂的实时目标出口温度的预定行驶距离。

根据本公开内容的另一个方面，通过评估所检测的FC电压和FC电流来确定FC热量和FC功率(FC Power)中的每一个。控制器通过以下公式评估FC热量：FC热量＝[1.25×(FC的#)-FC电压]×FC电流，并且通过以下公式评估FC功率：FC功率＝FC电压×FC电流。