用于燃料電池車輛應用的效率和耐用性的優化的待機模式制造技術

本發明專利技術涉及用于燃料電池車輛應用的效率和耐用性的優化的待機模式。一種用于使燃料電池車輛進入待機模式的系統的方法，在該模式中很少或不消耗功率，燃料使用量最小化，并且所述燃料電池系統能夠從該模式快速恢復。所述方法包括確定預定的待機模式車輛水平進入標準是否已經被滿足在一個車輛控制水平，以及確定待機模式燃料電池水平進入標準是否已經被滿足于一個燃料電池系統控制水平，并且如果所述車輛水平進入標準和所述燃料電池水平進入標準都已經被滿足，則車輛進入所述待機模式。如果預定的車輛水平退出標準已經被滿足或者預定的燃料電池水平退出標準已經被滿足，所述方法退出所述待機模式。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術總的來說涉及一種使燃料電池系統進入待機模式的系統和方法，尤其涉及 一種使燃料電池系統進入如下待機模式的系統和方法，其中該待機模式很少或不消耗功 率，使燃料的使用量最小化，并且所述燃料電池系統可以快速從該待機模式恢復。
技術介紹
氫是一種非常具有吸引力的燃料，因為它清潔并且可以用來在燃料電池中高效地 發電。氫燃料電池是一種電化學裝置，該裝置包括一個正極和一個負極，以及正極和負極之 間的電解質。所述正極接收氫氣，所述負極接收氧或空氣。所述氫氣在正極分解以生成自 由質子和電子，所述質子通過電解質到達負極。所述質子與所述氧和所述電子在負極反應 生成水。來自的正極的所述電子不能通過電解質，因此在被送到負極之前使其通過負載完 成做功。質子交換膜燃料電池(PEMFC)是一種受歡迎的車輛用燃料電池，所述PEMFC通常 包括一個固體聚合物電解質質子傳導膜，例如全氟磺酸膜。所述正極和負極通常包括細 微地研磨的催化顆粒，該催化顆粒通過碳粒支撐并與離聚物混合，所述催化顆粒通常為鉬 (Pt)。所述催化混合物設置在所述膜的相對兩側。所述正極催化混合物、所述負極催化混 合物以及所述膜的組合確定了薄膜電極裝置(MEA)。MEA的制造相對昂貴，并且需要一定的 條件以有效的運行。幾個燃料電池通常組合在燃料電池堆中產生所需功率。例如，一種典型的車輛用 燃料電池堆可能有200或更多個堆疊的燃料電池。該燃料電池堆接收負極輸入反應物氣 體，通常是通過壓縮機被強迫通過所述堆的空氣流。并不是所有的氧都被所述燃料電池堆 消耗，并且部分空氣作為負極排放氣體被輸出，所述負極排放氣體可能包含作為堆的副產 品的水。所述燃料電池堆也接收正極氫反應氣體，該氣體流入所述堆的正極側，所述堆還包 括冷卻流體流過的流動通道。所述燃料電池堆包括一系列安置在所述堆中幾個MEA之間的兩極板，在所述燃料 電池堆里所述兩極板和所述MEAs安置在兩個端板之間。所述兩極板包括用于相鄰的所述 燃料電池堆里的燃料電池的正極側和負極側。在兩極板的正極側提供正極氣體流動通道， 該通道允許所述正極反應物氣體流到相應的MEA。在兩極板的負極側提供負極氣體流動通 道，該通道允許所述負極反應物氣體流到相應的MEA。一個端板包括正極氣體流動通道，另 一個端板包括負極氣體流動通道。所述兩極板和端板由導電材料制成，例如不銹鋼或者導 電復合材料。所述端板將由所述燃料電池產生的電傳導出所述燃料電池堆。所述兩極板還 包括流通冷卻流體的流動通道。在某些燃料電池系統運行條件下，可能希望使所述系統進入待機模式，在該模式 中所述系統消耗很少或不消耗功率，燃料使用量最小化，并且所述系統可以快速從該待機 模式恢復，從而提高系統效率并減慢系統惡化。在一個實施例中，當所述燃料電池系統處于 空轉模式時，依然向所述燃料電池堆提供負極空氣和氫氣，并且所述燃料電池堆仍產生輸 出功率，所述空轉模式是例如燃料電池汽車在停止交通燈處停止，在這種模式下所述燃料 電池堆不產生用來運行系統裝置的功率。在燃料電池堆處于所述空轉模式時向燃料電池堆 提供氫氣通常是浪費的，因為在這些條件下運行所述燃料電池堆是做無用功。因此，處于這 些空轉工況時通常希望減少堆輸出功率和電流消耗，從而提高系統燃料效率。
技術實現思路
根據本專利技術的教導，公開了一種用于使燃料電池汽車系統進入待機模式的系統和 方法，在上述待機模式中很少或不消耗功率，燃料使用量最小，并且所述系統可以快速從上 述待機模式恢復。所述方法包括確定車輛控制水平是否滿足預定的待機模式車輛水平進入 標準，以及燃料電池系統控制水平是否已經滿足預定的待機模式燃料電池水平進入標準， 當所述車輛水平進入標準和所述燃料電池水平進入標準都已滿足時，使車輛進入所述待機 模式；如果已經滿足預定車輛水平退出標準或者已經滿足燃料電池水平退出標準，所述方 法退出所述待機模式。通過下面的描述和隨附權利要求，并結合附圖，本專利技術的附加特征將變得明顯。本申請還提供如下所述的解決方案方案1 一種使燃料電池車輛進入待機模式和使所述燃料電池車輛從所述待機模 式脫離的方法，所述方法包括確定車輛控制水平是否已經滿足了預定的待機模式車輛水平進入標準；確定燃料電池系統控制水平是否已經滿足了預定的待機模式燃料電池水平進入 標準；以及如果所述車輛水平進入標準和所述燃料電池水平進入標準都已經被滿足，使所述 車輛進入所述待機模式。方案2 如方案1所述的方法，其中所述車輛水平進入標準包括車輛鑰匙處于運行 位置，所述燃料電池系統進入標準包括所述燃料電池系統處于運行狀態以及預定的燃料電 池運行時間比預定的閾值長。方案3 如方案1所述的方法，其中所述車輛水平進入標準包括所述車輛處于停車 或者車輛功率水平處于低的或者經濟的狀態。方案4 如方案1所述的方法，其中所述車輛水平進入標準包括所述車輛的制動器 已經被關閉了預定的時間，高壓蓄電池的充電狀態在預定的閾值之上，車輛駕駛室的暖氣 設備和空調不被需求，以及那些任何可能阻止隨后的啟動或者成功的熄火的車輛水平故障 都被關閉。方案5 如方案1所述的方法，其中所述燃料電池系統水平進入標準包括待機位是 1，其指示待機模式是可行的，燃料電池系統冷卻液出口溫度比預定的溫度值高，環境溫度 比預定的溫度值高，如果車輛處于停車，當運行待機模式的時間比預定的時間長時，維修指 示燈被關閉并且所述環境溫度比所述預定的溫度低。方案6 如方案1所述的方法，還包括如果預定的車輛水平待機模式退出標準已經 被滿足或者預定的燃料電池水平待機模式退出標準已經被滿足則退出所述待機模式。方案7 如方案6所述的方法，其中所述車輛水平退出標準包括所述車輛鑰匙是否 在運行位置，PRNDL位置是否為停車或者PRNDL位置是否為低的。方案8 如方案6所述的方法，其中所述車輛水平退出標準包括所述蓄電池充電狀 態是否在預定的閾值之下，所述駕駛室暖氣設備正在被需求，制動器應用狀態不是關閉，所 述環境溫度在預定的溫度之下并且所述車輛的速度不低于預定的速度閾值。方案9 如方案6所述的方法，其中所述燃料電池水平退出標準包括堆冷卻液溫度 在預定的溫度值之下，并且已經達到了預定的最高待機模式時限。方案10 如方案1所述的方法，還包括確定在車輛退出所述待機模式后，將執行冷 熄火還是正常熄火。方案11 一種使燃料電池車輛進入待機模式和使所述燃料電池車輛從所述待機 模式脫離的方法，所述方法包括確定車輛的控制水平是否已經滿足了預定的待機模式車輛水平進入標準，所述車 輛水平進入標準包括車輛鑰匙處于運行位置，所述車輛處于停車或者車輛功率水平處于低 功率或者經濟狀況；確定燃料電池系統控制水平是否已經滿足了預定的待機模式燃料電池水平進入 標準，所述燃料電池水平進入標準包括所述燃料車輛處于運行狀態并且預定的燃料電池運 行時間比預定的閾值長；如果所述車輛水平進入標準和所述燃料電池水平進入標準都已經得到滿足，使所 述車輛進入所述待機模式；以及如果預定的待機模式車輛水平退出標準已經被滿足或者預定的待機模式燃料電 池水平退出標準已經被滿足則退出所述待機模式，所述車輛水平退出標準包括蓄電池充電 狀態在預定的閾值之下，所述車輛不處于停車并且所述車輛不處于低功率或者經濟狀況。方案12 如方案11所述的方本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種使燃料電池車輛進入待機模式和使所述燃料電池車輛從所述待機模式脫離的方法，所述方法包括：確定車輛控制水平是否已經滿足了預定的待機模式車輛水平進入標準；確定燃料電池系統控制水平是否已經滿足了預定的待機模式燃料電池水平進入標準；以及如果所述車輛水平進入標準和所述燃料電池水平進入標準都已經被滿足，使所述車輛進入所述待機模式。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：DW布萊格，DA阿圖爾，AB阿普，SE勒納，A喬德胡里，DR薩瓦格，
申請(專利權)人：通用汽車環球科技運作公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]