用于控制氫排放的裝置和方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及用于控制氫排放的裝置和方法，并且更具體地涉及通過改變電流容量 改變氫排放的時間段的一種用于氫排放的裝置和方法。
【背景技術】
[0002] 燃料電池車輛包括：其中多個單獨的燃料電池堆疊的燃料電池堆，向燃料電池堆 供給操作為燃料的氫氣等的燃料供給系統，供給操作為發生電化學反應所需要的氧化劑的 氧氣的供氣系統，以及調節燃料電池的溫度的水和熱量管理系統。
[0003] 燃料供給系統通過降低存儲于氫氣罐中的壓縮氫氣的壓力來向燃料電池堆的燃 料電極（例如，陽極）提供氫氣，并且供氣系統使用鼓風機向燃料電池堆的空氣電極（例 如，陰極）提供外部空氣。當氧氣被提供給燃料電池堆的燃料電極時并且當空氣被提供給 空氣電極時，燃料電極上通過催化反應產生氫離子。所產生的氫離子通過電解質膜遷移并 且到達操作為氧化電極的空氣電極。在氧化電極中，氫離子與電子和氧發生電化學反應產 生能量。具體地，在燃料電極上發生與氫的電化學氧化反應并且在空氣電極上發生與氧的 電化學還原反應。因此，由于通過氫氣和氧氣之間的化學反應產生的電子移動和蒸汽或水， 產生了電力和熱量。
[0004] 燃料電池車輛還包括排放副產物的排放裝置，諸如在能量的產生過程中產生的蒸 汽、水、和熱量以及未使用的氣體，諸如氫氣和氧氣。蒸汽和諸如氫氣和氧氣的氣體通過排 氣管排出。鼓風機、氫氣循環風機、以及水泵被連接到主總線以便于啟動燃料電池。主總線 也連接到便于電力的中斷和供給的各種繼電器（relay),并連接到防止反向電流流動到燃 料電池的二極管。加濕器使鼓風機提供的干燥空氣潮濕，并且然后將潮濕空氣提供給燃料 電池堆的空氣電極（陰極）。陰極產生的廢氣是潮濕氣體并被提供給加濕器，以便其被用于 使被鼓風機提供給陰極的干燥空氣變潮濕。
[0005] 上述內容僅旨在幫助對本發明的【背景技術】進行理解，而并非旨在表示本發明落入 已為本領域中技術人員所知的現有技術的范圍內。

【發明內容】

[0006] 因此，本發明提供一種通過改變電流容量改變氫排放（hydrogenpurging)的時間 段的用于控制氫排放的裝置和方法。
[0007] 根據一個方面，一種用于控制氫排放的裝置可包括：排放閥，為接近（例如，鄰 近）燃料電池堆的陽極布置的出口而設置，并被配置為調節來自燃料電池堆的水的流出； 以及控制器，被配置為基于通過對燃料電池堆的電流容量積分獲得的電荷容量（charge capacity)調節排放閥的開度（opening),其中當燃料電池堆的輸出電流的負載小于預先 設定的第一參考負載時，控制器被配置為通過燃料電池堆的電流容量與比例因子相乘計算 電荷容量。
[0008] 當所計算的電荷容量大于預先設定的電荷容量時，控制器也可以被配置為打開排 放閥。當燃料電池堆的輸出電流的負載大于預先設定的第二參考負載時，控制器可被配置 為將比例因子設置為1。當負載大于第一參考負載且小于第二參考負載時，控制器可被配置 為從負載變為大于第一參考負載的時間點利用預定梯度減小比例因子。
[0009] 根據本發明的另一方面，用于控制氫排放的方法可包括將燃料電池堆的輸出電流 的負載與預先設定的第一參考負載進行比較，并且當該負載小于預先設定的第一參考負載 時，通過燃料電池堆的輸出電流容量與比例因子相乘計算電荷容量。
[0010] 該方法進一步可以包括當計算的電荷容量大于預先設定的電荷容量時打開連接 到燃料電池堆的陽極的輸出端的排放閥；以及當負載大于預先設定的第二參考負載時將比 例因子設置為1。該方法可以進一步包括當負載大于第一參考負載并小于第二參考負載時 從負載變成大于第一參考負載的時間點利用預定梯度減小比例因子。
【附圖說明】
[0011] 通過以下結合附圖的詳細描述，將更清楚地理解本發明的上述以及其他目的、特 征以及其他優點，附圖中：
[0012] 圖1是示出根據本發明一個示例性實施方式的燃料電池系統的示例性方框圖；
[0013] 圖2A是示出根據現有技術的電流容量的積分值的示例性柱狀圖；
[0014] 圖2B是示出根據本發明一個示例性實施方式的用于控制氫排放的方法中所用的 電流容量的積分值的示例性柱狀圖；以及
[0015] 圖3是示出根據本發明一個示例性實施方式的用于控制氫排放的方法中所用的 比例因子a_le的變化的示例性折線圖。
【具體實施方式】
[0016] 應當理解，本文中所使用的術語"車輛（vehicle)"或"車輛的（vehicular)"或其 他類似術語包括廣義的機動車輛，諸如包括運動型多用途車輛（SUV)、公共汽車、卡車、各種 商用車輛的載客車輛；包括各種小船、海船的船只；航天器等；并且包括混合動力車輛、電 動車輛、燃油車、插電混合動力車、燃料電池車輛和其他替代燃料車輛（例如，燃料來源于 非汽油能源）。如本文所指，混合動力車輛是具有兩個以上動力源的車輛，例如，汽油動力和 電動力的車輛。
[0017] 盡管示例性實施方式被描述為使用多個單元來執行示例性處理，但是應當理解， 也可由一個或者多個模塊執行該示例性處理。此外，應當理解，術語控制器/控制單元指代 包括存儲器和處理器的硬件設備。存儲器被配置為對模塊進行存儲，并且處理器具體地被 配置為執行所述模塊以執行下面進一步描述的一個或多個處理。
[0018] 進一步地，本發明的控制邏輯可體現為非暫存性計算機可讀介質，在計算機可讀 介質上包含由處理器、控制器/控制單元等執行的可執行程序指令。計算機可讀介質的實 例包括但并不限于：ROM、RAM、光盤（CD)-ROM、磁帶、軟盤、閃存驅動、智能卡和光學數據內 存設備。計算機可讀介質也可分布在網絡耦合的計算機系統中，從而以分布式方式存儲并 且例如由遠程信息處理服務器（telematicsserver)或控制器局域網絡（CAN)執行該計算 機可讀介質。
[0019] 本文中所使用的措辭僅是為了描述特定實施方式而并不旨在對本發明進行限制。 除非上下文另有明確說明，否則如本文中所使用的單數形式"一（a)"、"一（an)"及"該"也 旨在包括復數形式。還應當理解，當術語"包括"和/或"包含"用于本說明書時，其描述了 存在所述特征、整體、步驟、操作、元件及/或組件，但并不排除存在或附加有一個或多個其 它特征、整體、步驟、操作、元件、組件及/或其組合。作為本文中所用的術語"和/或"包括 一個或多個相關的所列項的任何及所有組合。
[0020] 本文所公開的本發明的示例性實施方式的特定結構和功能的說明僅用于本發明 實施方式的說明性目的。在不脫離本發明的精神和顯著特征的情況下，本發明可以以很多 不同的形式來實施。因此，所公開的本發明的實施方式僅用于說明性目的，并不應被解釋為 對本發明的限制。
[0021] 由于本發明的示例性實施方式可以以多種不同的形式進行各種修改，所以以下將 詳細地作出本發明的各種示例性實施方式的參考，其各種實施方式的實例在附圖中示出并 在下面進行描述。盡管將結合其示例性實施方式描述本發明，但將理解，本說明書不旨在將 本發明限定于那些示例性實施方式。相反，本發明旨在不僅覆蓋示例性實施方式，而且覆蓋 可包括在由所附權利要求限定的本發明的精神和范圍內的各種替代、變形、等價物以及其 他實施方式。
[0022] 應當理解，盡管本文中可以使用術語"第一"、"第二"等來于描述各種元件，但是這 些元件并不受這些術語的限制。這些術語僅用于將一個元件與另一個相區分。例如，在不 偏離本發明的教導的情況下，以下討論的第一元件可以被稱為第二元件。類似地，第二元件 也可被稱為第一元件。
[0023] 應當理解，當元件被稱為被"耦接"或"連接"至另一個元件時，其可以直接耦接或 連接至另一個元件或者其間可以存在中間元件。相反，應理解，當元件被稱為被"直接耦接" 或"直接連接"至另一元件時，則不存在中間元件。解釋元件之間的關系的其他表述，諸如 "在…之間"、"直接在…之間"、"相鄰"或"直接相鄰"應當以相同的方式解釋。
[0024] 除非另外有定義，包括技術術語和科學術語等本文使用的所有術語具有與本發明 所屬領域的普通技術人員通常所理解的含義相同的含義。應當進一步理解，諸如通常使用 詞典中所定義的那些術語應當解釋為具有與它們在現有技術和本發明的上下文中的含義 一致的含義，并且除非本文中明確進行如此限定，否則不應解釋為理想的或過于正式的意 義。
[0025] 在下文中，將參照附圖詳細地描述本發明的示例性實施方式。貫穿附圖，相同的參 考標號指代相同或者相似的部件。圖1是示出根據本發明一個示例性實施方式的燃料電池 系統100的示例性方框圖。
[0026] 參考圖1，根據本發明一個示例性實施方式的燃料電池系統100可以包括：燃料電 池堆10、噴射