燃料电池系统及其操作方法技术方案

本发明专利技术涉及燃料电池系统及其操作方法。该燃料电池系统包括冷却冷却剂的冷却风扇、泵送冷却剂的泵以及与冷却风扇和泵通信连接的控制器。该控制器获取预设的冷却风扇RPM和预设的泵RPM，通过降低冷却风扇RPM和增加泵RPM来优化冷却风扇RPM和泵RPM，使得在燃料电池组的入口处的冷却剂温度满足指定的温度条件并且使总功耗最小化，总功耗是与冷却风扇RPM相对应的功耗和与泵RPM相对应的功耗的总和，并且控制器存储优化的冷却风扇RPM和优化的泵RPM。此外，可允许制备通过说明书给出的各种其他实施方案。施方案。施方案。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统及其操作方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年1月20日在韩国知识产权局提交的第10
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2021
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0008345号韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。


[0003]本专利技术涉及用于优化燃料电池系统性能的技术。

技术介绍

[0004]燃料电池系统可以使用燃料电池组(fuel cell stack)产生电能。例如当氢用作燃料电池组的燃料时，它可以是解决全球环境问题的替代方案，因此燃料电池系统的研究和开发一直在进行。燃料电池系统可包括产生电能的燃料电池组、向燃料电池组供应燃料(氢)的燃料供应装置、向燃料电池组供应作为电化学反应所需的氧化剂的空气中的氧的空气供应装置，和将燃料电池组的反应热释放到系统外部、控制燃料电池组的工作温度并执行水管理功能的热管理系统(thermal management system)(TMS)。
[0005]该热管理系统可以是一种冷却装置，该冷却装置使用作冷却剂的防冻剂循环通过该燃料电池组，以将该燃料电池组维持在适当的温度(例如60℃至70℃)。该热管理系统可以包括使冷却剂循环通过的TMS线、储存冷却剂的储存器、使冷却剂循环的泵、去除包含在冷却剂中的离子的离子过滤器，以及将冷却剂的热量辐射到外部的散热器(radiator)。另外，热管理系统可以包括加热冷却剂的加热器和通过使用冷却剂来冷却和加热包括燃料电池系统的装置(例如汽车)的内部的HAVC单元(例如用于加热的加热器)。该热管理系统可以维持车辆的电力电子部件以及该燃料电池组的适当温度。

技术实现思路

[0006]燃料电池系统可以控制冷却风扇和泵以改善冷却性能。随着冷却风扇和泵的RPM增加，燃料电池系统中的冷却能力可能增加。然而，冷却风扇和泵的功耗也可能由于RPM增加而增加。特别地，因为取决于RPM增加的功耗增加具有二次函数的形式，所以保证冷却性能可能导致燃料电池系统效率的恶化。
[0007]本专利技术解决了现有技术中出现的上述问题，同时保持了现有技术所实现的优点不受影响。
[0008]本专利技术要解决的技术问题不限于上述问题，并且本专利技术所属领域的技术人员将从以下描述中清楚地理解本文未提及的任何其他技术问题。
[0009]根据本专利技术的一个方面，燃料电池系统包括冷却冷却剂的冷却风扇、泵送冷却剂的泵以及与冷却风扇和泵通信连接的控制器。该控制器获取预设的冷却风扇RPM和预设的泵RPM，通过冷却风扇RPM的降低和泵RPM的增加来优化冷却风扇RPM和泵RPM，使得在燃料电池组的入口处的冷却剂温度满足规定的温度条件并且使总功耗最小化，总功耗是与所述冷却风扇RPM对应的功耗和与所述泵RPM对应的功耗的总和，并且该控制器存储优化的冷却风
扇RPM和优化的泵RPM。
[0010]根据本专利技术的另一方面，一种用于操作燃料电池系统的方法包括获取预设的冷却风扇RPM和预设的泵RPM，通过冷却风扇RPM的降低和泵RPM的增加来优化冷却风扇RPM和泵RPM，使得冷却剂温度满足规定的温度条件并且使总功耗最小化，所述总功耗是与所述冷却风扇RPM对应的功耗和与所述泵RPM对应的功耗的总和，并且包括存储所述优化的冷却风扇RPM和所述优化的泵RPM。
附图说明
[0011]通过以下结合附图的详细描述，本专利技术的上述和其他目的、特征和优点将变得更加明显。
[0012]图1示出了根据各种实施例的燃料电池系统；
[0013]图2示出了根据各种实施例的燃料电池系统；
[0014]图3示出了根据各种实施例的燃料电池系统的另一实例；
[0015]图4示出了根据各种实施例的燃料电池系统的另一实例；
[0016]图5是根据各种实施例的控制冷却风扇的燃料电池系统的框图；
[0017]图6是描绘RPM和功耗之间的关系的曲线图；
[0018]图7是根据各种实施例的用于优化冷却风扇RPM和泵RPM的操作流程图；
[0019]图8是根据各种实施例的用于优化冷却风扇RPM和泵RPM的操作流程图；
[0020]图9是根据各种实施例的用于优化冷却风扇RPM和泵RPM的操作流程图；
[0021]图10是根据各种实施例的用于优化冷却风扇RPM和泵RPM的操作流程图；和
[0022]图11是根据各种实施例的用于优化冷却风扇RPM和泵RPM的操作流程图。
[0023]关于附图的描述，相同或相似的附图标记可以用于表示相同或相似的部件。
具体实施方式
[0024]在下文中，可以参考附图描述本专利技术的各种实施例。因此，所属领域的技术人员将认识到，可在不脱离本专利技术的范围和精神的情况下对本文所述的各种实施例作出各种修改、等效物替换和/或方案替代。
[0025]应当理解，本专利技术的各种实施例和其中使用的术语不旨在将本文阐述的技术特征限制为特定实施例，并且包括对相应实施例的各种改变、等效物或替换。关于附图的描述，相似的附图标记可以用于表示相似或相关的元件。应理解，除非相关上下文另外明确指出，否则对应于项目的名词的单数形式可包括一个或多个事物。如本文所用，诸如“A或B”、“A和B中的至少一个”、“A或B中的至少一个”、“A、B或C”、“A、B和C中的至少一个”以及“A、B或C中的至少一个”这样的短语中的每一个可包括相应的一个短语中一起列举的项目的任一个或所有可能的组合。如本文所用，诸如“第一(1st)”和“第二(2nd)”或“第一(first)”和“第二(second)”等术语可用于简单地将对应部件与另一部件区分开，且不限制其他方面(例如重要性或次序)中的部件。应当理解，如果提及元件(例如第一元件)，在具有或不具有术语“可操作地”或“可通信地”的情况下，如与另一元件(例如第二元件)“联接”、“联接到”另一元件(例如第二元件)、与另一元件(例如第二元件)“连接”或“连接到”另一元件(例如第二元件)，这意味着该元件可以直接地(例如有线地)、无线地或经由第三元件与另一元件联接。
[0026]如在此所使用的，术语“模块”可以包括以硬件、软件或固件实现的单元，并且可以与其他术语互换地使用，例如“逻辑”、“逻辑块”、“部件”或“电路”。模块可以是适于执行一个或多个功能的单个整体部件或最小单元或其部分。例如根据实施例，模块可以以专用集成电路(application
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specific integrated circuit)(ASIC)的形式实现。
[0027]本文阐述的各种实施例可以实现为包括存储在机器可读的存储介质(例如内部记忆体或外部记忆体)中的一个或多个指令的软件(例如程序)。例如机器可调用存储在存储介质中的一个或多个指令中的至少一个，并在处理器的控制下使用或不使用一个或多个其他部件来执行它。这允许机器被操作以根据所调用的至少一个指令来执行至少一个功能。该一个或多个指令可以包括由编译器生成的代码或可由解释器执行的代码。所述机器可读存储介质可以非暂时性存储介质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统，包括：冷却风扇，所述冷却风扇配置为冷却冷却剂；泵，所述泵配置为泵送所述冷却剂；和控制器，所述控制器与所述冷却风扇和所述泵通信连接，其中，所述控制器配置为：获取预设的冷却风扇RPM和预设的泵RPM，通过降低冷却风扇RPM和增加泵RPM来优化所述冷却风扇RPM和所述泵RPM，使得在燃料电池组的入口处的冷却剂温度满足指定的温度条件并且使总功耗最小化，其中所述总功耗是与所述冷却风扇RPM对应的功耗和与所述泵RPM对应的功耗的总和，并且存储优化的冷却风扇RPM和优化的泵RPM。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述控制器包括：冷却风扇控制器，所述冷却风扇控制器配置为控制所述冷却风扇RPM；和泵控制器，所述泵控制器配置为控制所述泵RPM。3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，所述冷却风扇控制器和所述泵控制器集成到单个模块中。4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述控制器还配置为：确定在所获取的冷却风扇RPM和所获取的泵RPM下的冷却剂温度是否超过目标温度，当所述冷却剂温度超过所述目标温度时，优化所述冷却风扇RPM和所述泵RPM，以便将所述冷却剂温度降低至所述目标温度或更低，并且当所述冷却剂温度低于或等于所述目标温度时，优化所述冷却风扇RPM和所述泵RPM，使得所述冷却剂温度和所述目标温度之间的差小于或等于阈值，并且将所述总功耗最小化。5.根据权利要求4所述的燃料电池系统，其中，所述控制器还配置为：当所述冷却剂温度低于或等于目标温度时，降低所述冷却风扇RPM和增加所述泵RPM，将与降低的所述冷却风扇RPM和增加的所述泵RPM相对应的第一总功耗和与所获取的冷却风扇RPM和所获取的泵RPM相对应的第二总功耗进行比较，当所述第一总功耗小于所述第二总功耗时，降低所述冷却风扇RPM和增加所述泵RPM，以及当所述第一总功耗大于或等于所述第二总功耗时，将所获取的冷却风扇RPM和所获取的泵RPM确定为优化值。6.根据权利要求4所述的燃料电池系统，其中，所述控制器还配置为：当所述冷却剂温度超过所述目标温度时，确定所述冷却风扇RPM是否等于指定的最大RPM，并且当所述冷却风扇RPM等于所述指定的最大RPM时，通过增加所述泵RPM来优化泵RPM，使得所述冷却剂温度满足所述目标温度。7.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其中，所述控制器还配置为当所述冷却风扇RPM和所述泵RPM最大时输出冷却负荷限制通知。8.根据权利要求1所述的燃料电池系统，还包括：第一冷却管线，第一冷却剂循环通过所述第一冷却管线，所述第一冷却管线配置为通
过所述燃料电池组；第一散热器，所述第一散热器布置在所述第一冷却管线上并且配置为冷却所述第一冷却剂；第二冷却管线，第二冷却剂循环通过所述第二冷却管线，所述第二冷却管线配置为通过电力电子部件；第二散热器，所述第二散热器布置在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔诚景，元钟普，
申请(专利权)人：现代摩比斯株式会社，
类型：发明
国别省市：