【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开通常涉及用于控制采用组合燃料电池排放系统的燃料电池系统的排气稀释方法和系统。
技术介绍
1、燃料电池系统放泄的氢气量与输送给燃料电池系统的空气量之比，会直接影响此燃料电池系统的效率和性能。当排氢系统与排气系统在单个排放装置中结合在一起(称为组合排放燃料电池系统)时，必须小心地控制氢气与空气之比，以尽量减小或消除排气容积内的氢气与空气混合物变成易燃气体的可能性。
2、氢气的可燃下限(lfl)为容积的4％。在正常工作条件下，氢气的大致浓度小于或等于lfl的50％。换句话说，在正常工作条件下，组合排放混合物内的氢气浓度小于或等于容积的2％。在故障场景中，当放泄阀一直处于打开状态，要求浓度将始终低于lfl。故障场景浓度与lfl之差将由特定于应用的调节器决定。
3、无论是在正常工作场景还是故障场景中，这样都要求确保组合排放系统中先存在充足的气流，才能将氢气放泄到组合排放容积中。在替代解决方案的一个示例中，有一个专用的稀释风扇或鼓风机和一个专用的氢气传感器在排气容积或排气管内工作。但是，如果添加稀释风扇或鼓风机，就会增加燃料电池车辆排放系统的体积和成本。此外，稀释鼓风机或风扇子系统通常包含一个电机，用于驱动鼓风机或风扇。任何此类电机连同稀释鼓风机或风扇都位于排气流中，需要使用电机才能符合危险区域等级，这样会进一步提高其复杂程度和成本。
4、氢气传感器的存在也会导致排放系统的体积和成本增加。根据实施情况，氢气传感器的可靠性可能会受到湿度的影响。燃料电池系统的排气流会非常潮湿(包含水蒸气)，此类传感器的
5、如果同时添加了这两种部件，就会出现额外的故障点，从而对燃料电池系统的可靠性和可用性产生不利影响。燃料电池系统的可靠性和可用性至关重要，因为这些系统将更广泛地纳入日常使用的技术当中。
6、对于这一问题，另一个潜在解决方案将是在放泄阀上安装一个位置反馈系统。在这种情况下，需要利用软件进行查找，以确保鼓风机或压缩机输送的气流超过现有放泄阀位置所需要的量。这一策略有两个问题。首先，这将要求燃料电池系统提供商将其软件纳入安全范围内，但这可能并不尽如人意，因为这会影响对进一步更改软件的限制。其次，放泄阀不仅会将过量的氢气和惰性气体放泄到排放系统中，还会积聚过程中产生的水，如果无法排出，这些水可能会使燃料电池堆发生水淹。通过对放泄阀进行二进制控制，该系统可以利用水锤效应消除过多的放泄气体和过量的水。
技术实现思路
0、概述
1、为了满足这些以及其他需求，本文包括了本公开的实施例。
2、在本公开的一个方面，如本文所述，燃料电池堆的排放系统包含一个阀门、一个气流传感器和一个稀释比较器电路。气流传感器从放泄阀处与上游流体相联。稀释比较器电路与气流传感器和放泄阀进行通信联接。稀释比较器电路的输入电压值由稀释比较器电路的一个电阻器设定。该稀释比较器电路配置为：将气流传感器的输出信号数字化；在锁定状态期间，利用排放气流禁用与气流传感器的数字化输出信号相对应的放泄阀；在锁定状态期间，确定排放气流中的氢气浓度；以及在氢气浓度小于一个阈值时，根据气流传感器的数字化输出信号，使用排放系统的至少一个鼓风机来稀释气流传感器感应到的气流。
3、在一些实施例中，气流传感器的数字化输出信号可以是气流传感器第一最低工作电压和气流传感器第二最低工作电压其中之一。第二最低工作电压可以大于第一最低工作电压。
4、在一些实施例中，当处于打开位置时，放泄阀可以在燃料电池堆的一个出口处排放排气输出。在一些实施例中，当处于关闭位置时，放泄阀可以禁止排放排气输出。在一些实施例中，放泄阀的打开位置可以是一个全开位置。
5、在本公开的第二方面，燃料电池系统包含一个燃料电池堆、一个气流传感器、一个鼓风机、一个放泄阀和一个控制逻辑电路。燃料电池堆包含一个入口和一个出口。气流传感器和鼓风机与入口流体相联。放泄阀配置为当处于打开位置时，在燃料电池堆的出口处排放排气输出，并配置为当处于关闭位置时，禁止排放排气输出。控制逻辑电路配置为：确定第一最低工作功率或电流；根据所确定的第一最低工作功率或电流来确定第一最小气流；当放泄阀处于打开位置时，将所确定的第一最小气流与氢气的流速进行比较，从而计算氢气的浓度；以及在通过所确定的第一最小气流得出的氢气浓度小于一个阈值时，根据所确定的第一最低工作功率或电流和所确定的第一最小气流，运行气流传感器和鼓风机。
6、在一些实施例中，控制逻辑电路可以配置为在通过所确定的第一最小气流得出的氢气浓度大于一个阈值时，确定第二最低工作功率或电流。在一些实施例中，第二最低工作功率或电流大于第一最低工作功率或电流。在一些实施例中，控制逻辑电路可以配置为：根据所确定的第二最低功率或电流，确定第二最小气流；当放泄阀处于打开位置时，将所确定的第二最小气流与氢气的流速进行比较，从而计算氢气的浓度；以及在通过所确定的第二最小气流得出的氢气浓度小于一个阈值时，根据所确定的第二最低工作功率或电流和所确定的第二最小气流，运行气流传感器和鼓风机。
7、在一些实施例中，放泄阀的打开位置可以是一个全开位置。
8、在一些实施例中，所确定的第一最小气流可以对应于气流传感器一条特征曲线的所确定的第一最低工作功率或电流。
9、在一些实施例中，一条特征曲线的每个工作功率或电流值都可以对应于一个预定义的气流。
10、在本公开的第三方面，一种操作燃料电池堆的方法包括以下步骤：利用控制逻辑电路来确定气流传感器的第一最低工作功率或电流；根据所确定的第一最低工作功率或电流来确定第一最小气流；当放泄阀处于打开位置时，将所确定的第一最小气流与氢气的流速进行比较，从而计算氢气的浓度；以及在通过所确定的第一最小气流得出的氢气浓度小于一个阈值时，根据所确定的第一最低工作功率或电流和所确定的第一最小气流，运行燃料电池排放系统的气流传感器和鼓风机。该气流传感器联接到燃料电池堆的一个入口。放泄阀配置为当处于打开位置时，在燃料电池堆的出口处排放排气输出，并配置为当处于关闭位置时，禁止排放排气输出。
11、在一些实施例中，气流传感器和鼓风机可以与燃料电池堆的入口流体相联。
12、在一些实施例中，该方法可以进一步包括在通过所确定的第一最小气流得出的氢气浓度大于一个阈值时，确定第二最低工作功率或电流。在一些实施例中，第二最低工作功率或电流可以大于第一最低工作功率或电流。在一些实施例中，该方法可以进一步包括：根据所确定的第二最低功率或电流，确定第二最小气流；当放泄阀处于打开位置时，将所确定的第二最小气流与氢气的流速进行比较，从而计算氢气的浓度；以及在通过所确定的第二最小气流得出的氢气浓度小于一个阈值时，根据所确定的第二最低工作功率或电流和所确定的第二最小气流，运行气流传感器和鼓风机。
13、在一些实施例中，放泄阀的打开位置可以是一个全开位置。
14、在一些实施例中，所确定的第一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一个用于燃料电池堆的排放系统，该排放系统包括：一个放泄阀；一个气流传感器，从放泄阀处与上游流体相联；以及一个稀释比较器电路，与气流传感器和放泄阀进行通信联接，其中，电路的输入电压值由稀释比较器电路的电阻器设定，并且其中，稀释比较器电路配置为将气流传感器的输出信号数字化；在锁定状态期间，利用排放气流禁用与数字化输出信号相对应的放泄阀；在锁定状态期间，确定排放气流中的氢气浓度；以及在氢气浓度小于一个阈值时，根据数字化输出信号，使用排放系统的至少一个鼓风机来稀释气流传感器感应到的气流。
2.权利要求1所述的排放系统，其中，气流传感器的数字化输出信号是气流传感器第一最低工作电压和气流传感器第二最低工作电压其中之一，并且其中，第二最低工作电压大于第一最低工作电压。
3.权利要求1所述的排放系统，其中，当处于打开位置时，放泄阀在燃料电池堆的一个出口处排放排气输出。
4.权利要求3所述的排放系统，其中，当处于关闭位置时，放泄阀禁止排放排气输出。
5.权利要求3所述的排放系统，其中，放泄阀的打开位置是一个全开位置。
6.一种燃料电池
7.权利要求6所述的燃料电池系统，其中，控制逻辑电路配置为在通过所确定的第一最小气流得出的氢气浓度大于一个阈值时，确定第二最低工作功率或电流。
8.权利要求7所述的燃料电池系统，其中，第二最低工作功率或电流大于第一最低工作功率或电流。
9.权利要求7所述的燃料电池系统，其中，控制逻辑电路配置为：根据所确定的第二最低功率或电流来确定第二最小气流；当放泄阀处于打开位置时，将所确定的第二最小气流与氢气的流速进行比较，从而计算氢气的浓度；以及在通过所确定的第二最小气流得出的氢气浓度小于一个阈值时，根据所确定的第二最低工作功率或电流和所确定的第二最小气流，运行气流传感器和鼓风机。
10.权利要求6所述的燃料电池系统，其中，放泄阀的打开位置是一个全开位置。
11.权利要求6所述的燃料电池系统，其中，所确定的第一最小气流对应于气流传感器一条特征曲线的所确定的第一最低工作功率或电流。
12.权利要求6所述的燃料电池系统，其中，一条特征曲线的每个工作功率或电流值都对应于一个预定义的气流。
13.一种用于操作燃料电池堆的方法，该方法包括：利用控制逻辑电路来确定气流传感器的第一最低工作功率或电流，其中，气流传感器联接到燃料电池堆的一个入口，其中，放泄阀联接到燃料电池堆的一个出口，并且其中，放泄阀配置为当处于打开位置时，在燃料电池堆的出口处排放排气输出，当处于关闭位置时，禁止排放排气输出；根据所确定的第一最低工作功率或电流来确定第一最小气流；当放泄阀处于打开位置时，将所确定的第一最小气流与氢气的流速进行比较，从而计算氢气的浓度；以及在通过所确定的第一最小气流得出的氢气浓度小于一个阈值时，根据所确定的第一最低工作功率或电流和所确定的第一最小气流，运行燃料电池排放系统的气流传感器和鼓风机。
14.权利要求13所述的方法，其中，气流传感器和鼓风机与燃料电池堆的入口流体相联。
15.权利要求13所述的方法，进一步包括在通过所确定的第一最小气流得出的氢气浓度大于一个阈值时，确定第二最低工作功率或电流。
16.权利要求15所述的方法，其中，第二最低工作功率或电流大于第一最低工作功率或电流。
17.权利要求15所述的方法，还包括：根据所确定的第二最低功率或电流来确定第二最小气流；当放泄阀处于打开位置时，将所确定的第二最小气流与氢气的流速进行比较，从而计算氢气的浓度；以及在通过所确定的第二最小气流得出的氢气浓度小于一个阈值时，根据所确定的第二最低工作功率或电流和所确定的第二最小气流，运行气流传感器和鼓风机。
18.权利要求13所述的方法，其中，放泄阀的打开位置是一个全开位置。
19.权利要求13所述的方法，其中，所确定的第一最小气流对应于气流传感器一条特征曲线的所确定的第一最低工作...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一个用于燃料电池堆的排放系统，该排放系统包括：一个放泄阀；一个气流传感器，从放泄阀处与上游流体相联；以及一个稀释比较器电路，与气流传感器和放泄阀进行通信联接，其中，电路的输入电压值由稀释比较器电路的电阻器设定，并且其中，稀释比较器电路配置为将气流传感器的输出信号数字化；在锁定状态期间，利用排放气流禁用与数字化输出信号相对应的放泄阀；在锁定状态期间，确定排放气流中的氢气浓度；以及在氢气浓度小于一个阈值时，根据数字化输出信号，使用排放系统的至少一个鼓风机来稀释气流传感器感应到的气流。
2.权利要求1所述的排放系统，其中，气流传感器的数字化输出信号是气流传感器第一最低工作电压和气流传感器第二最低工作电压其中之一，并且其中，第二最低工作电压大于第一最低工作电压。
3.权利要求1所述的排放系统，其中，当处于打开位置时，放泄阀在燃料电池堆的一个出口处排放排气输出。
4.权利要求3所述的排放系统，其中，当处于关闭位置时，放泄阀禁止排放排气输出。
5.权利要求3所述的排放系统，其中，放泄阀的打开位置是一个全开位置。
6.一种燃料电池系统，包括：一个燃料电池堆，包含一个入口和一个出口；一个气流传感器，与入口流体相联；一个鼓风机，与入口流体相联；一个放泄阀，配置为当处于打开位置时，在燃料电池堆的出口处排放排气输出，当处于关闭位置时，禁止排放排气输出；以及一个控制逻辑电路，配置为：确定第一最低工作功率或电流；根据所确定的第一最低工作功率或电流来确定第一最小气流；当放泄阀处于打开位置时，将所确定的第一最小气流与氢气的流速进行比较，从而计算氢气的浓度；以及在通过所确定的第一最小气流得出的氢气浓度小于一个阈值时，根据所确定的第一最低工作功率或电流和所确定的第一最小气流，运行气流传感器和鼓风机。
7.权利要求6所述的燃料电池系统，其中，控制逻辑电路配置为在通过所确定的第一最小气流得出的氢气浓度大于一个阈值时，确定第二最低工作功率或电流。
8.权利要求7所述的燃料电池系统，其中，第二最低工作功率或电流大于第一最低工作功率或电流。
9.权利要求7所述的燃料电池系统，其中，控制逻辑电路配置为：根据所确定的第二最低功率或电流来确定第二最小气流；当放泄阀处于打开位置时，将所确定的第二最小气流与氢气的流速进行比较，从而计算氢气的浓度；以及在通过所确定的第二最小气流得...
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