用于診斷燃料電池堆的方法及系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種用于診斷燃料電池堆的系統及方法，該方法包括以下步驟：基于多個因素，由控制器確定需要診斷燃料電池堆的時間；從診斷確定的時間開始，在預定第一參考時間周期內，由上述控制器驅動電動機以第一效率值運行；在上述第一參考時間周期過去之后，由上述控制器驅動上述電動機以第二效率值運行；以及基于驅動電動機以上述第一效率值運行時和以第二效率值運行時的燃料電池堆的電壓變化幅度，由上述控制器診斷上述燃料電池堆的狀態。
【專利說明】
用于診斷燃料電池堆的方法及系統
技術領域
[0001]本發明大體上涉及一種用于診斷燃料電池堆的方法及系統，更具體的，本發明涉及這樣一種方法及系統，其基于控制設備之間的控制邏輯，更準確地診斷燃料電池堆的狀
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【背景技術】
[0002]燃料電池車輛是一種包括燃料電池堆的車輛，其層疊(laminate)多個燃料電池作為動力源；燃料供應系統，其供應氫作為上述燃料電池堆的燃料；空氣供應系統，其供應氧氣作為電化學反應必需的氧化劑；以及水熱管理系統，其調整上述燃料電池堆的溫度。上述燃料供應系統對氫罐內的壓縮氫降壓，并為上述電池堆的燃料電極(陽極)提供氫燃料。此外，空氣供應系統將利用空氣鼓風機從外面吸入的空氣供應給上述電池堆的空氣電極(陰極)。
[0003]當氫和空氣分別被供應給上述電池堆的燃料電極和空氣電極時，在上述燃料電極通過催化反應抽取氫離子。分離的氫離子通過電極質薄膜被輸送到上述陽極，并且在陽極，來自上述燃料電極的上述氫離子和電子與氧氣發生電化學反應以產生電能。具體來說，在上述燃料電極發生的氫的電化學氧化反應和在上述空氣電極發生的氧的電化學還原反應引起電子移動，從而電子的移動產生電流和熱量。此外，氫<與氧結合的化學反應產生水蒸氣或水。
[0004]排放裝置被設置為散發未反應的氧氣和氫氣以及在發電過程中產生的諸如水蒸氣、水和熱等副產物。另外，諸如水蒸氣、氫氣和氧氣等氣體通過通風罩被散發到空氣中。用于操作燃料電池的元件諸如空氣鼓風機、氫氣循環機、水泵等被連接到主總線端子上，以幫助燃料電池的運行。上述主總線端子可以連接到各種繼電器上以便于電力中斷和連接，以及連接到二極管用于防止反向電流產生。
[0005]由上述空氣鼓風機供應的干燥空氣采用加濕器加濕，然后供應給上述燃料電池堆的陰極。由于陰極產生的水使得上述陰極的廢氣具有較高的濕度，該廢氣被輸送到上述加濕器，用于加濕上述空氣鼓風機提供的干燥空氣并被供應給上述陰極。此外，燃料電池堆的狀態和性能是通過對諸如空氣溫度、冷卻液溫度以及電流等操作條件的高精度響應而確定的。惡劣條件下的連續駕駛可導致上述燃料電池的性能下降，以及導致未能在短期內產生駕駛者所需要的足夠輸出功率。而且從長期來看，上述情況可能導致上述燃料電池的耐用性衰退和生命周期的降低。
[0006]此外，上述電池堆的干涸(dry-out)現象主要由兩個原因造成的，包括主要在高溫和高輸出階段發生的干涸現象和主要在低輸出階段發生的另一干涸現象。在高溫和高輸出階段發生的干涸是由于上述電池堆內部的熱平衡失衡造成的；然而在低輸出階段發生的干涸是由于空氣供應過剩造成的。當上述燃料電池堆的干涸現象發生時，燃料電池堆的輸出降低，同時恢復到正常輸出需要的時間增加。因此，需要探測上述燃料電池堆的干涸想象是否發生，以調整條件使得該燃料電池堆通過電池堆恢復驅動(stack recovery driving)快速從干涸狀態恢復到正常。
[0007]為了診斷上述燃料電池堆的狀態，可以應用歐姆值來確定由于燃料電池的長期劣化以及膜電極組內的水含量短缺造成的干涸狀態。為了測量上述歐姆值，可以使用被設置在上述燃料電池堆和外部能源消耗設備之間的阻斷器(interrupter)。上述歐姆值可以基于在上述燃料電池堆內由于短暫的電流中斷導致的電壓突然升高來測量。然而，應用阻斷器可能在上述外部能源消耗設備內產生散熱問題，以及可能導致上述阻斷器或外部能源消耗設備缺乏耐用性。

【發明內容】

[0008]因此，本發明是基于上述問題而做出的，本發明的目的是提供這樣一種方法和系統，其在沒有外部能源消耗裝置和電阻分析儀的情況下，通過控制器之間協作控制邏輯來診斷燃料電池堆的狀態。
[0009]根據本發明的示例性實施例，一種用于診斷燃料電池堆的方法，可以包括以下步驟:基于多個因素，確定需要診斷燃料電池堆的時間；從診斷確定的時間開始，在預定第一參考時間周期內，驅動電動機以第一效率值運行；在上述第一參考時間周期過去之后，驅動上述電動機以第二效率值運行；以及基于驅動電動機以上述第一效率值運行時和以第二效率值運行時的燃料電池堆的電壓變化幅度，診斷上述燃料電池堆的狀態。
[0010]確定需要診斷燃料電池堆的時間的處理可以包括以下步驟:確定上述燃料電池堆的輸出電流的變化幅度是否小于預定變化幅度。響應于確定需要上述燃料電池堆診斷并且輸出電流的變化幅度小于預定變化幅度，可以執行驅動電動機以第一效率值運行的處理。特別的，上述第一效率值可以小于上述第二效率值。驅動上述電動機以上述第一效率值運行時的上述電動機的輸出可以與驅動上述電動機以上述第二效率值運行時的上述電動機的輸出相等。
[0011]診斷上述燃料電池堆的狀態的處理可以包括以下步驟:通過測量預定第二參考時間周期內的電壓變化幅度，收集關于電壓變化幅度的數據；以及基于所收集到的數據，通過分析電阻值，診斷上述燃料電池堆的狀態。在驅動上述電動機以上述第一效率值運行之前，上述方法還可以包括以下步驟:中斷用于在高電壓電池和燃料電池堆之間調整上述高電壓電池的充電和放電的電力轉換控制器的運行。上述方法可以包括以下步驟:當第一參考時間周期和第二參考時間周期過去之后，恢復上述電力轉換控制器的運行。
[0012]另外，根據本發明的示例性實施例，一種用于診斷燃料電池堆的方法可以包括以下步驟:確定上述燃料電池堆的輸出電流的變化幅度是否小于預定變化幅度、上述燃料電池堆的診斷是否需要以及電動機控制器和電力轉換控制器是否處于正常狀態；基于診斷確定，將用于開始燃料電池堆診斷的指令傳送至上述電動機控制器，并中斷上述電力轉換控制器的運行，上述指令用于驅動電動機在預定第一參考時間周期內以第一效率值運行；當上述預定第一參考時間周期過去之后，將用于終止燃料電池堆診斷的指令傳送至上述電動機控制器來驅動上述電動機以第二效率值運行，并恢復上述電力轉換控制器的運行；以及基于驅動上述電動機以上述第一效率值運行時和以第二效率值運行時的燃料電池堆的電壓變化幅度，診斷上述燃料電池堆的狀態。
[0013]另外，根據本發明的示例性實施例，一種用于診斷燃料電池堆的系統，包括:燃料電池控制器，其被配置為基于多個因素通過確定需要診斷燃料電池堆的時間來診斷上述燃料電池堆的狀態；以及電動機控制器，其被配置為基于診斷確定結果在預定第一參考時間周期內驅動電動機以第一效率值運行；當上述第一參考時間周期過去之后，驅動上述電動機以第二效率值運行；以及將基于驅動電動機以上述第一效率值運行時和以上述第二效率值運行時的燃料電池堆的電壓變化幅度分析得到的電阻值傳送至上述燃料電池控制器。
[0014]上述燃料電池控制器可以被配置為基于傳送來的電阻值診斷上述燃料電池堆的狀態。上述燃料電池控制器可以被配置為確定上述燃料電池堆的輸出電流的變化幅度是否小于預定變化幅度。另外，上述燃料電池控制器被配置為當需要診斷上述燃料電池堆并且上述燃料電池堆的輸出電流的變化幅度小于上述預定變化幅度時，操作上述電動機控制器來驅動上述電動機以上述第一效率值運行。
[0015]上述系統還可以包括:電力轉換控制器，其被配置為在高電壓電池和上述燃料電池堆之間調整上述高電壓電池的充電和放電，并且上述燃料電池控制器可以被配置為確定上述電力轉換控制器和上述電動機控制器是否處于正常狀態。上述燃料電池控制器可以被配置為，響應于確定上述電力轉換控制器和上述電動機控制器處于正常狀態，中斷上述電力轉換控制器的運行并操作上述電動機控制器來驅動上述電動機以上述第一效率值運行。
[0016]上述第一效率值可以小于上述第二效率值。驅動電動機以上述第一效率值運行時的上述電動機的輸出可以與當驅動上述電動機以上述第二效率值運行時的上述電動機的輸出相等。上述燃料電池控制器可以被配置為當上述診斷完成時，恢復上述電力轉換控制器的運行。
[0017]根據本發明的示例性實施例，用于診斷燃料電池的方法具有下列效果:無需配備獨立的能源消耗設備和歐姆值分析儀，而通過燃料電池控制器、電動機控制器和電力轉換控制器之間的協同控制邏輯，就能夠分析歐姆值。因此，能夠解決與上述外部能源消耗設備相關的耐用問題。此外，即使當上述燃料電池堆輸出電流的變化幅度非常低時，也無需附加的硬件設備，利用上述燃料電池系統的當前配置就能夠連續并更準確的診斷燃料電池堆。
【附圖說明】
[0018]根據以下結合附圖進行的詳細描述，本發明的上述及其他目的、特征和優點將更加顯而易見，這些附圖中:
[0019]圖1是根據本發明的示例性實施例示出一種用于診斷燃料電池堆的方法的示例性流程圖；
[0020]圖2是根據本發明的示例性實施例示出燃料電池堆診斷系統的元件的示例性簡化框圖；
[0021]圖3A和圖3B是根據本發明的示例性實施例示出一種用于診斷燃料電池堆的方法的示例性流程圖；
[0022]圖4A和圖4B是根據本發明的示例性實施例示出一種用于診斷燃料電池的方法的示例性流程圖。
【具體實施方式】
[0023]可以理解的是，本文所使用的術語“車輛”或“車輛的”或者其他相似術語包括一般的機動車輛，例如客運汽車，包括運動型多用車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車輛、包括各種船和艇在內的水運工具、航空器，等等，并且包括混合動力交通車輛、電動車輛、插電式混合電動車輛、氫動力車輛和其他替代燃料車輛(例如，從石油以外的資源取得的燃料)。本文所提到的混合動力車輛是指使用一種或多種能源的車輛，例如汽油和電力混合動力車輛。
[0024]雖然示例性實施例被描述為使用多個單元來執行示例性處理，但是可以理解，也可由一個或多個模塊來執行示例性處理，另外，可以理解，數據控制器/控制單元是指包括存儲器和處理器的硬件設備。存儲器配置為模塊存儲器，且處理器具體配置為執行所述模塊從而執行以下進一步說明的一個或多個處理過程。
[0025]此外，本發明的控制邏輯可體現為包括由處理器、控制器/控制單元等執行的可執行程序指令的計算機可讀介質上的非暫時性計算機可讀介質。計算機可讀介質的示例包括但不限于ROM、RAM、光盤(CD)-ROM、磁帶、軟盤、閃存盤、智能卡和光數據存儲設備。計算機可讀記錄介質也可分布在網絡連接的計算機系統中，使得計算機可讀介質例如遠程信息處理服務器或控制局域網(CAN Controller Area Network)以分布式方式存儲和執行。
[0026]在說明書或申請文件中公開的本發明的示例性實施例中的具體結構的或功能的描述僅僅用于描述本發明的實施例。該描述可包括在各種表現形式中，而不應認為限于說明書或申請文件中所描述的示例性實施例。
[0027]盡管在附圖中示出以及在說明書或申請文件中詳細描述了特定示例性實施例，由于本發明的示例性實施例可以有各種不同的形式和變型。因而，可以理解，本發明的實施例并不限于上述特定示例性實施例，而是意指包括在本發明范圍內的所有改型、等效形式以及替代形式。
[0028]盡管“第一”、“第二”等用在文中的術語描述不同的元素，這些元素不應被這些術語所限制。這些術語用于區分一個元素和另一個元素。例如，在沒有背離本發明范圍的情況下，第一元素能被稱為第二元素，同樣的，第二元素也能被稱為第一元素。
[0029]可以理解，當一元素被描述為“被連接”(connected)或“被連結”(coupled)到另一元素，可能是采用直接連接或連結到另一元素或存在中介元素。相反，當一元素被描述為“被直接連接”(directly connected)或“被直接連結”(directly coupled)到另一元素,這時不存在中介元素。用于描述元素之間的其他詞語應采用相似的方式進行解釋(例如，“在兩者之間”與“直接在兩者之間” (directly between)，“相鄰的”與“直接相鄰的”(directlyadjacent),等等)
[0030]本文所使用的術語是僅為了說明特定實施例的目的，而無意限制本發明。如本文所使用的單數形式“一個”、“一種”和“該”也用來包括其復數形式，除非上下文中另外明確指出。還可理解的是，當在本說明書中使用時，術語“包括”和/或“包含”指明所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但不排除一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其集合的存在或添加。如本文所使用的術語“和/或”包括一個或多個相關列出項的任何和所有組合。
[0031]除非另外定義，文中所使用的所有的術語(包括技術術語和科學術語)具有與本發明所屬技術領域的一般技術人員通常理解的意義相同。還應該理解，除非文中特別定義，諸如在通用的字典里所定義的那些術語應該用與相關文獻的上下文語境中的意義一致的意思進行解釋，而不能采用理想化的或過于形式化的意義來解釋。
[0032]現在參考附圖，其中被用在不同附圖中的相同的參考標記意指相同或相似的元素。
[0033]圖1是根據本發明的示例性實施例示出一種用于診斷燃料電池堆的方法的示例性流程圖，圖2是根據本發明的示例性實施例示出燃料電池堆診斷系統的元件的示例性簡化框圖。根據本發明的示例性實施例，燃料電池堆診斷系統200可包括:燃料電池控制器210、電動機控制器220和電力轉換控制器230。燃料電池控制器210可被配置為與上述電動機控制器220和電力轉換控制器230進行通信，并可操作整個燃料電池系統。電動機控制器220可被配置為利用逆變器(未示出)來操作電動機(未示出)。設置在燃料電池堆和高電壓電池之間的電力轉換控制器230可被配置為執行上述高電壓電池的充電和放電操作。
[0034]此外，燃料電池控制器210可被配置為基于多個因素確定燃料電池堆需要診斷的時間(SlOl)。上述多個因素可包括溫度、電池電壓分布、總電壓和所經過的燃料電池堆的運行時間，但是并不限于上述提到的因素。也就是說，為了確定需要燃料電池堆診斷的時間(例如，需要診斷的時候)，燃料電池控制器可被配置為確定當特定條件滿足時用于具體確定干涸現象是否出現的時間，特定條件可以根據包括所經過的燃料電池堆運行時間、燃料電池堆溫度等在內的多個因素來預定。
[0035]具體地，燃料電池控制器210可被配置為監測上述燃料電池車輛的輸出電流的變化幅度是否合適。也就是說，上述燃料電池控制器210可被配置為確定燃料電池車輛的輸出電流的變化幅度是否小于預定變化幅度，這是因為在上述輸出電流的變化幅度非常高的暫態階段(transient sect1n)時,要測量的電壓變化范圍內可能存在誤差,所以確定輸出電流變化幅度。另外，燃料電池控制器210可被配置為確定電極控制器220和電力轉換控制器230是否處于正常狀態。也就是說，當燃料電池控制器210將指令分別傳送至電動機控制器220和電力轉換控制器230時，可以確定電動機控制器220和電力轉換控制器230能否通過正確接收指令根據上述指令運行。也就是說，上述正常狀態是指上述控制器基于接收到的指令運行且沒有故障或錯誤發生。
[0036]響應于確定:需要燃料電池堆的診斷；輸出電流的變化幅度小于預定變化幅度；以及電動機控制器220和電力轉換控制器230處于正常狀態，燃料電池控制器210可被配置為啟動對燃料電池堆的診斷(S103)。也就是說，燃料電池控制器210可被配置為將用于開始燃料電池堆診斷的指令傳送至電動機控制器220。
[0037]另一方面，響應于確定:不需要燃料電池堆的診斷；燃料電池堆輸出電流的變化幅度可能等于或大于預定變化幅度；或電動機控制器220和電力轉換控制器230沒有處于正常狀態(例如，處于錯誤或故障的狀態)，燃料電池控制器210可被配置為確定燃料電池堆診斷是否正在進行中(S121)。響應于確定燃料電池堆診斷正在進行中，燃料電池控制器210可被配置為終止上述燃料電池堆診斷(S123)。
[0038]電動機控制器220可被配置為基于用于開始燃料電池堆診斷的指令，在預定第一參考時間周期內，驅動電動機以第一效率值運行(S105)。此外，對于混合動力驅動模式，燃料電池控制器210可被配置為通過將用于中斷電力轉換控制器230運行的指令傳送至電力轉換控制器230來中斷電力轉換控制器230的運行。電力轉換控制器230運行的中斷可以通過電力轉換控制器230中斷高壓電池和燃料電池堆之間流過的的電流，因為只需要中斷到燃料電池堆的電流。另外，對于使用燃料電池的驅動模式來說，燃料電池控制器210可能不需要操作電力轉換控制器230。
[0039]電動機控制器220可被配置為在預定第一參考時間周期內，操作驅動電動機以第一效率值運行(S105)。當上述預定第一參考時間過去之后，燃料電池控制器210可被配置為傳送用于終止燃料電池堆診斷的指令給電動機控制器220(S107)，電動機控制器220可被配置為接收來自燃料電池控制器210的指令，并驅動電動機以第二效率值運行(S109)。特別的，第一效率值可小于第二效率值。在第一參考時間周期內，驅動電動機以第一效率值運行的目的是有意使燃料電池堆非效率運轉。燃料電池堆210可被配置為將用于開始燃料電池堆診斷的指令給電動機控制器220。當預定第一參考時間周期過去之后，燃料電池控制器210可被配置為將用于終止燃料電池堆診斷的指令傳送至電動機控制器220。
[0040]驅動電動機以第一效率值運行時的電動機輸出可能與驅動電動機以第二效率值運行時的電動機輸出相等。燃料電池控制器210可被配置為有意降低電動機驅動效率，但是電動機輸出可被基本保持在常量以實現穩定驅動質量。第二效率值可以是電動機控制器220的正常效率值。正常效率可以是在操作燃料電池堆診斷系統200時可利用的電動機控制器220(或逆變器)的最大效率運行點。另外，驅動電動機以可能小于第二效率值的第一效率值運行可能有意降低了電動機控制器220的效率。
[0041]具體地，隨著從燃料電池堆移向電動機的輸出的增加，燃料電池堆的能源消耗可能也增加，并且燃料電池堆的電壓可能急劇降低。也就是說，在預定第一參考時間周期內電動機被驅動到第一效率值之后，當電動機被驅動到第二效率值即正常效率值時，電流可能被中斷與第一和第二效率值之間的差值相等的量。因此，燃料電池堆的電壓可能急劇增加，并且，利用該電壓變化幅度可以測量歐姆值。當測量電壓變化時，電動機控制器220可被配置為測量電壓增長的斜率并以為單位對電壓進行采樣。因此，可以去除獨立(separate)的高速數據分析儀。
[0042]電動機控制器220可被配置為通過測量在驅動電動機以第一效率值運行時和以第二效率值運行時的電壓變化幅度，來收集關于在預定第二參考時間周期過去之前的電壓變化幅度數據(Slll);基于所收集的數據來分析歐姆值(SI 13);以及將上述分析的電阻值傳送給燃料電池控制器210。在第一參考時間周期內，電動機被驅動到第一效率值，在第一參考時間周期過去之前開始電壓變化幅度的測量；在第二參考時間周期內，電動機被驅動到第二效率值，在第二參考時間周期過去之前電壓變化幅度的測量被終止。當第一參考時間周期之前開始測量電壓變化幅度時，驅動電動機以第一效率值運行時和以第二效率值運行時的燃料電池堆的電壓變化幅度能夠被測量。燃料電池控制器210還可被配置為接收分析的電阻值，并診斷燃料電池堆的狀態(S115)。燃料電池控制器210可被配置為確定當前的燃料電池堆是否處于干涸狀態，如果處于干涸狀態，則執行干涸恢復驅動程序。
[0043]圖3A和圖3B是根據本發明示例性實施例具體示出一種用于診斷燃料電池堆的方法的示例性流程圖。參考圖3A和圖3B，分別示出了燃料電池控制器210的邏輯與電動機控制器220和電力轉換控制器230的邏輯，以及通過圖示可以理解控制器之間的關系。圖3A和圖3B示出一種用于診斷混合動力車輛燃料電池的方法。對于使用燃料電池作為動力源的燃料電池車輛來說，與電力轉換控制器230相關的控制過程可以排除，其相應的流程圖如圖4A和圖4B所示。
[0044]考察燃料電池控制器210中的邏輯，燃料電池控制器210可被配置為確定是否需要燃料電池堆診斷、燃料電池堆的輸出電流的變化幅度是否小于預定變化幅度以及電動機控制器220和電力轉換控制器230是否處于正常狀態(S301)。響應于確定:需要燃料電池堆診斷、燃料電池堆的輸出電流的變化幅度小于預定變化幅度以及電動機控制器220和電力轉換控制器230處于正常狀態，燃料電池控制器210可被配置為將用于開始燃料電池堆診斷的指令傳送至電動機控制器220，以及將用于中斷電力轉換控制器的運行的指令傳送至電力轉換控制器230(S303)。
[0045]當第一參考時間周期過去之后，燃料電池控制器210可被配置為將用于終止燃料電池堆診斷的指令傳送至電動機控制器220(S307)，并且將用于恢復電力轉換控制器230的運行的指令傳送至電力轉換控制器230 (S309)。另外，燃料電池控制器210可被配置為基于從電動機控制器220接收到的分析的歐姆值來診斷燃料電池堆是否處于干涸狀態(S311)。響應于確定燃料電池堆處于干涸狀態(S313)，燃料電池控制器210可被配置為運行燃料電池堆的干涸恢復驅動(S315)。
[0046]此外，響應于確定:不需要燃料電池堆診斷、燃料電池堆的輸出電流的變化幅度大于或等于預定變化幅度或電動機控制器220或電力轉換控制器230沒有處于正常狀態，燃料電池控制器210可被配置為確定燃料電池堆診斷是否處于進行中(S317)。響應于確定燃料電池堆診斷處于進行中，燃料電池控制器210可被配置為終止燃料電池堆診斷(S319)。
[0047]另外，考察電動機控制器220中的邏輯，當電動機控制器220處于正常狀態時，電動機控制器220可被配置為從燃料電池控制器210接收用于開始燃料電池堆診斷的指令(S321)。當接收到用于開始燃料電池堆診斷的指令時，電動機控制器220可被配置為在預定第一參考時間周期(Tl)內驅動電動機以第一效率值運行(S323)。第一參考時間周期過去之后，電動機控制器220可被配置為接收用于終止燃料電池堆診斷的指令(S325)。當接收到用于終止燃料電池堆診斷的指令時，電動機控制器220可被配置為驅動電動機以第二效率值運行(S327)。電動機控制器220還可配置為測量驅動電動機以第一效率值運行時和以第二效率值運行時的燃料電池堆的電壓變化幅度，并且收集關于電壓變化幅度的數據(S329)。電動機控制器220還可配置為基于收集到的數據分析歐姆值(S331)，并且將分析的電阻值傳送至燃料電池控制器210。
[0048]此外，考察電力轉換控制器230中的邏輯，電力轉換控制器230可被配置為從燃料電池控制器210接收用于中斷電力轉換控制器230的運行的指令(S341)。當接收到用于中斷電力轉換控制器的運行(關閉(off))的指令時，電力轉換控制器可被配置為中斷其運行。中斷其運行的處理可包括中斷(stopping)高電壓電池的能量流。當接收到恢復電力轉換控制器的運行(開啟(on))時，電力轉換控制器230可被配置為恢復其運行。
[0049]本發明公開的示例性實施例是為了示例性目的，本領域技術人員應該理解，不偏離本發明所附權利要求的范圍和精神的各種改型、變化、替代、增添形式是可能的。因此本發明所保護的實質技術配置由所附權利要求所限定。
【主權項】
1.一種用于診斷燃料電池堆的方法，包括以下步驟: 基于多個因素，由控制器確定需要診斷燃料電池堆的時間； 從診斷確定的時間開始，在預定第一參考時間周期內，由所述控制器驅動電動機以第一效率值運行； 在所述第一參考時間周期過去之后，由所述控制器驅動所述電動機以第二效率值運行；以及 基于驅動電動機以所述第一效率值運行時和以第二效率值運行時的燃料電池堆的電壓變化幅度，由所述控制器診斷所述燃料電池堆的狀態。2.根據權利要求1所述的方法，還包括以下步驟: 由所述控制器確定所述燃料電池堆的輸出電流的變化幅度是否小于預定變化幅度。3.根據權利要求1所述的方法，其中所述第一效率值小于所述第二效率值。4.根據權利要求1所述的方法，其中驅動所述電動機以所述第一效率值運行時的所述電動機的輸出與驅動所述電動機以所述第二效率值運行時的所述電動機的輸出相等。5.根據權利要求1所述的方法，還包括以下步驟: 由所述控制器通過測量預定第二參考時間周期內的電壓變化幅度，收集關于電壓變化幅度的數據；以及 由所述控制器基于所收集到的數據，通過分析電阻值，診斷所述燃料電池堆的狀態。6.根據權利要求1所述的方法，還包括以下步驟: 在驅動所述電動機以所述第一效率值運行之前，由所述控制器中斷用于在高電壓電池和燃料電池堆之間調整所述高電壓電池的充電和放電的電力轉換控制器的運行。7.根據權利要求6所述的方法，還包括以下步驟: 當所述診斷被終止時，由所述控制器恢復所述電力轉換控制器的運行。8.一種用于診斷燃料電池堆的方法，包括以下步驟: 由控制器確定所述燃料電池堆的輸出電流的變化幅度是否小于預定變化幅度、所述燃料電池堆的診斷是否需要以及電動機控制器和電力轉換控制器是否處于正常狀態； 基于診斷確定結果，由所述控制器將用于開始燃料電池堆診斷的指令傳送至所述電動機控制器，并中斷所述電力轉換控制器的運行，所述指令用于驅動電動機在預定第一參考時間周期內以第一效率值運行； 當所述預定第一參考時間周期過去之后，由所述控制器將用于終止燃料電池堆診斷的指令傳送至所述電動機控制器來驅動所述電動機以第二效率值運行，并恢復所述電力轉換控制器的運行；以及 基于驅動所述電動機以所述第一效率值運行時和以第二效率值運行時的燃料電池堆的電壓變化幅度，由所述控制器診斷所述燃料電池堆的狀態。9.一種用于診斷燃料電池堆的系統，包括: 燃料電池控制器，其被配置為基于多個因素通過確定需要診斷燃料電池堆的時間來診斷所述燃料電池堆的狀態；以及 電動機控制器，其被配置為基于診斷確定結果在預定第一參考時間周期內驅動電動機以第一效率值運行；當所述第一參考時間周期過去之后，驅動所述電動機以第二效率值運行；以及將基于驅動電動機以所述第一效率值運行時和以所述第二效率值運行時的燃料電池堆的電壓變化幅度分析得到的電阻值傳送至所述燃料電池控制器， 其中所述燃料電池控制器被配置為基于傳送來的電阻值診斷所述燃料電池堆的狀態。10.根據權利要求9所述的系統，其中所述燃料電池控制器被配置為確定所述燃料電池堆的輸出電流的變化幅度是否小于預定變化幅度。11.根據權利要求10所述的系統，其中所述燃料電池控制器被配置為當需要診斷所述燃料電池堆并且所述燃料電池堆的輸出電流的變化幅度小于所述預定變化幅度時，操作所述電動機控制器來驅動所述電動機以所述第一效率值運行。12.根據權利要求9所述的系統，還包括: 電力轉換控制器，其被配置為在高電壓電池和所述燃料電池堆之間調整所述高電壓電池的充電和放電， 其中所述燃料電池控制器被配置為確定所述電力轉換控制器和所述電動機控制器是否處于正常狀態。13.根據權利要求12所述的系統，其中所述燃料電池控制器被配置為，響應于確定所述電力轉換控制器和所述電動機控制器處于正常狀態，中斷所述電力轉換控制器的運行并操作所述電動機控制器來驅動所述電動機以所述第一效率值運行。14.根據權利要求9所述的系統，其中所述第一效率值小于所述第二效率值。15.根據權利要求9所述的系統，其中驅動電動機以所述第一效率值運行時的所述電動機的輸出與當驅動所述電動機以所述第二效率值運行時的所述電動機的輸出相等。16.根據權利要求13所述的系統，其中所述燃料電池控制器被配置為當所述診斷完成時，恢復所述電力轉換控制器的運行。17.一種包含由控制器執行的程序指令的非暫時性計算機可讀介質，所述計算機可讀介質包括: 基于多個因素確定需要燃料電池堆診斷的時間的程序指令； 從診斷確定的時間開始，在預定第一參考時間周期內，驅動電動機以第一效率值運行的程序指令； 在所述第一參考時間周期過去之后，驅動所述電動機以第二效率值運行的程序指令；以及 基于驅動電動機以所述第一效率值運行時和以第二效率值運行時的燃料電池堆的電壓變化幅度，診斷所述燃料電池堆的狀態的程序指令。18.根據權利要求17所述的非暫時性計算機可讀介質，還包括: 確定所述燃料電池堆的輸出電流的變化幅度是否小于預定變化幅度的程序指令。19.根據權利要求17所述的非暫時性計算機可讀介質，其中所述第一效率值小于所述第二效率值。20.根據權利要求17所述的非暫時性計算機可讀介質，其中驅動所述電動機以所述第一效率值運行時的所述電動機的輸出與驅動所述電動機以所述第二效率值運行時的所述電動機的輸出相等。
【文檔編號】H01M8/04GK105990590SQ201510092471
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年3月2日
【發明人】鄭盛振, 具滋厚, 李準庸, 權純祐
【申請人】現代自動車株式會社