用于间接监视一个或多个燃料电池的隔离电阻的系统和方法技术方案

本申请涉及用于间接监视一个或多个燃料电池的隔离电阻的系统和方法。本文描述了用于监视一个或多个燃料电池的隔离电阻的系统和方法。在一个示例中，一种系统包括具有中空芯的电流互感器。来自燃料电池的负载线的第一部分和第二部分位于中空芯内。负载线的第一部分电连接在燃料电池的阳极和电负载之间，而负载线的第二部分电连接在燃料电池的阴极和电负载之间。电流互感器被配置为输出与通过中空芯的电流成比例的电信号。这个电信号随后能够被用于确定燃料电池的隔离电阻。用于确定燃料电池的隔离电阻。用于确定燃料电池的隔离电阻。

【技术实现步骤摘要】
用于间接监视一个或多个燃料电池的隔离电阻的系统和方法


[0001]本文描述的主题一般而言涉及用于监视燃料电池的隔离电阻的系统和方法。

技术介绍

[0002]所提供的背景描述是为了概括地呈现本公开的上下文。专利技术人的工作，在本背景部分中可能描述的范围内，以及在提交时可能不符合现有技术的描述的方面，既不明确也不暗示地承认为反对本技术的现有技术。
[0003]燃料电池是通过一对氧化还原反应将燃料和氧化剂的化学能转化为电能的电化学电池。燃料电池一般包括阳极、阴极和允许离子(常常是带正电的氢离子)在燃料电池的两侧之间移动的电解质。在阳极处，催化剂使燃料发生生成离子和电子的氧化反应。离子通过电解质从阳极移动到阴极。同时，电子通过外部电路从阳极流向阴极，从而产生直流电。另一种催化剂使得离子、电子和氧气在阴极处反应，从而形成水和可能的其它产物。
[0004]一些燃料电池要求使用冷却剂来适当地冷却燃料电池。冷却剂通过燃料电池然后被提供给热交换器。但是，在这个过程期间，来自燃料电池的腐蚀和其它污染物会积聚在冷却剂中。这种积聚增加冷却剂的导电性，这会导致短路、诱发电偶腐蚀和电解冷却剂，从而降低效率并可能造成安全隐患。燃料电池冷却剂系统可以采用离子交换器，其有效地从电流中过滤掉离子，以防止这些缺点的发生。
[0005]但是，离子交换器必须例行维护才能正常运行。目前，维护计划(maintenance schedule)是基于时间的，其中离子交换器的一个或多个零件在一段时间(或者运行或者静态)到期后被更换。这导致可能对离子交换器进行不必要的维修，从而导致不必要的维护成本。更令人担忧的是离子交换器要求维修但基于维护计划不被进行维修的情况。在这些情况下，会严重损坏燃料电池或可能出现安全问题。

技术实现思路

[0006]本节一般性地总结了本公开并且没有全面解释其全部范围或其所有特征。
[0007]在一个实施例中，一种系统包括具有中空芯的电流互感器。来自燃料电池的负载线的第一部分和第二部分位于中空芯内。负载线的第一部分电连接在燃料电池的阳极和电负载之间，而负载线的第二部分电连接在燃料电池的阴极和电负载之间。电流互感器被配置为输出与通过中空芯的电流成比例的电信号。这个电信号然后可以被用于确定燃料电池的隔离电阻和/或何时应当更换或以其它方式维修离子交换器。
[0008]该系统还可以被用于确定多个燃料电池的整体隔离电阻和/或何时应当更换或以其它方式维修多个燃料电池的离子交换器。在此，与之前一样，该系统包括具有中空芯的电流互感器。来自多个燃料电池的多条负载线的第一部分和第二部分位于中空芯内。负载线的第一部分电连接在多个燃料电池的阳极和至少一个电负载之间，而负载线的第二部分电连接在燃料电池的阴极和至少一个电负载之间。电流互感器被配置为输出与通过中空芯的电流成比例的电信号。这个电信号然后可以被用于确定多个燃料电池的整体隔离电阻和/
或何时应当更换或以其它方式维修多个燃料电池的离子交换器。
[0009]在另一个实施例中，一种方法包括以下步骤：从具有中空芯的电流互感器接收电信号，并基于由电流互感器输出的电信号确定燃料电池的隔离电阻。像以前一样，来自燃料电池的负载线的第一部分和第二部分位于中空芯内。负载线的第一部分电连接在燃料电池的阳极和电负载之间，而负载线的第二部分电连接在燃料电池的阴极和电负载之间。电流互感器被配置为输出与流经该方法所使用的中空芯的不同电流成比例的电信号以确定燃料电池的隔离电阻。
[0010]作为替代，该方法还可以确定多个燃料电池的整体隔离电阻和/或多个燃料电池的离子交换器何时应当更换或以其它方式维修。在那种情况下，来自多个燃料电池的多条负载线的第一部分和第二部分位于中空芯内。
[0011]根据所提供的描述，进一步的应用领域和增强所公开技术的各种方法将变得显而易见。本
技术实现思路
中的描述和具体示例仅用于说明，并不限制本公开的范围。
附图说明
[0012]结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图图示了本公开的各种系统、方法和其它实施例。将认识到的是，图中所示的元件边界(例如，框、框的组或其它形状)表示边界的一个实施例。在一些实施例中，一个元件可以被设计为多个元件，或者多个元件可以被设计为一个元件。在一些实施例中，被示为另一个元件的内部组件的元件可以被实现为外部组件，反之亦然。此外，元件可能未按比例绘制。
[0013]图1图示了具有燃料电池和用于确定燃料电池的隔离电阻的隔离电阻确定系统的燃料电池系统的一个示例。
[0014]图2图示了由隔离电阻确定系统使用的电流互感器的一个示例。
[0015]图3图示了多个燃料电池和用于确定多个燃料电池的整体隔离电阻的隔离电阻确定系统。
[0016]图4图示了隔离电阻确定系统的更详细视图。
[0017]图5图示了用于确定一个或多个燃料电池的隔离电阻的方法。
具体实施方式
[0018]描述了用于间接确定一个或多个燃料电池的隔离电阻的系统和方法。一般而言，燃料电池的隔离电阻测量燃料电池的冷却剂回路内各点之间的电阻。测得的电阻的变化可能与冷却剂的劣化有关。本质上，随着时间的推移，燃料电池的腐蚀和其它污染物会在冷却剂中积聚。这种积聚增加冷却剂的导电性，这会导致短路、诱发电偶腐蚀并电解冷却剂，从而降低效率。
[0019]所描述的系统和方法可以通过使用电流互感器间接地确定一个或多个燃料电池的隔离电阻。如本说明书稍后将描述的，电流互感器产生代表电流沿着初级导体流过中空芯的电信号。从燃料电池的阳极和阴极到电负载的电线穿过电流互感器的中空芯，使得电流互感器实质上测量通过这些电线的电流。由于电线位于燃料电池和电负载之间，唯一的区别是其中一根电线连接到燃料电池的阳极，而另一根电线连接到燃料电池的阴极，电流互感器测得的电流应当接近于零。
[0020]随着冷却剂变得更具导电性，燃料电池将变得效率较低，导致燃料电池的阴极和电负载之间的电线中的电流将大于电负载和燃料电池的阳极之间的电线中的电流的情况。当这种情况发生时，电流互感器会输出电信号，该电信号指示电流测量大于零，指示燃料电池的隔离电阻。当来自电流互感器的测量超过阈值时，系统和方法然后可以确定应当维修离子交换器。
[0021]如在背景部分中所解释的，离子交换器的服务或其它维护通常基于服务时间表(service schedule)发生。通过基于系统和方法对隔离电阻的间接测量来确定离子交换器何时应当被维修，离子交换器可以在燃料电池实际需要维修时被维修，而不是可能导致不必要维修的维修时间表。
[0022]在其它情况下，离子交换器运行可接受，但实际循环通过离子交换器的冷却剂的量无法跟上整个冷却剂回路正在电离的速率。在这些情况下，这个信息可以被用于执行有意的去离子化。因此，隔离电阻测量可以被用作执行测试的反馈回路，由此控制器在专门被设计为迫使额外的冷却剂以更高的流速通过离子交换器以使系统去离子的预定维护操作中自动运行燃料电池。
[0023]图1图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种系统，包括：具有中空芯的电流互感器；位于中空芯内的负载线的第一部分，所述负载线的第一部分电连接在燃料电池的阳极和电负载之间；以及位于中空芯内的负载线的第二部分，所述负载线的第二部分电连接在燃料电池的阴极和电负载之间。2.如权利要求1所述的系统，其中电流互感器被配置为输出与通过中空芯的电流成比例的电信号。3.如权利要求2所述的系统，其中通过中空芯的电流是差异电流，所述差异电流指示阳极和电负载之间的第一电流与电负载和阴极之间的第二电流之间的差异。4.如权利要求2所述的系统，还包括：处理器，与由电流互感器输出的电信号通信；以及存储器，与处理器通信，所述存储器具有隔离电阻确定模块，所述隔离电阻确定模块包括在由处理器执行时使处理器基于由电流互感器输出的电信号确定燃料电池的隔离电阻的指令。5.如权利要求4所述的系统，其中隔离电阻确定模块还包括在由处理器执行时使处理器基于由电流互感器输出的电信号确定以下至少一项的指令：何时应当更换燃料电池的离子交换器，以及何时应当以更高的流速迫使额外的冷却剂通过离子交换器。6.如权利要求4所述的系统，其中隔离电阻确定模块还包括在由处理器执行时使处理器基于由电流互感器输出的电信号确定燃料电池的冷却剂的电导率的指令。7.如权利要求1所述的系统，其中燃料电池是氢燃料电池。8.一种系统，包括：具有中空芯的电流互感器；位于中空芯内的负载线的第一部分，所述负载线的第一部分电连接在多个燃料电池的阳极和至少一个电负载之间；以及位于中空芯内的负载线的第二部分，所述负载线的第二部分电连接在燃料电池的阴极和所述至少一个电负载之间。9.如权利要求8所述的系统，其中电流互感器被配置为输出与通过中空芯的电流成比例的电信号。10.如权利要求9所述的系统，其中通过中空芯的电流是差异电流，所述差异电流指示阳极和所述至少一个电负载之间的第一电流与所述至少一个电负载和阴极之间的第二电流之间的差异。11.如权利要求9所述的系统，还包括：处理器，与由电流互感器输出的电信...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：丰田自动车工程及制造北美公司，
类型：发明
国别省市：