用于控制氢排放的装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于控制氢排放的装置和方法，并且更具体地涉及通过改变电流容量 改变氢排放的时间段的一种用于氢排放的装置和方法。
【背景技术】
[0002] 燃料电池车辆包括：其中多个单独的燃料电池堆叠的燃料电池堆，向燃料电池堆 供给操作为燃料的氢气等的燃料供给系统，供给操作为发生电化学反应所需要的氧化剂的 氧气的供气系统，以及调节燃料电池的温度的水和热量管理系统。
[0003] 燃料供给系统通过降低存储于氢气罐中的压缩氢气的压力来向燃料电池堆的燃 料电极（例如，阳极）提供氢气，并且供气系统使用鼓风机向燃料电池堆的空气电极（例 如，阴极）提供外部空气。当氧气被提供给燃料电池堆的燃料电极时并且当空气被提供给 空气电极时，燃料电极上通过催化反应产生氢离子。所产生的氢离子通过电解质膜迁移并 且到达操作为氧化电极的空气电极。在氧化电极中，氢离子与电子和氧发生电化学反应产 生能量。具体地，在燃料电极上发生与氢的电化学氧化反应并且在空气电极上发生与氧的 电化学还原反应。因此，由于通过氢气和氧气之间的化学反应产生的电子移动和蒸汽或水， 产生了电力和热量。
[0004] 燃料电池车辆还包括排放副产物的排放装置，诸如在能量的产生过程中产生的蒸 汽、水、和热量以及未使用的气体，诸如氢气和氧气。蒸汽和诸如氢气和氧气的气体通过排 气管排出。鼓风机、氢气循环风机、以及水泵被连接到主总线以便于启动燃料电池。主总线 也连接到便于电力的中断和供给的各种继电器（relay),并连接到防止反向电流流动到燃 料电池的二极管。加湿器使鼓风机提供的干燥空气潮湿，并且然后将潮湿空气提供给燃料 电池堆的空气电极（阴极）。阴极产生的废气是潮湿气体并被提供给加湿器，以便其被用于 使被鼓风机提供给阴极的干燥空气变潮湿。
[0005] 上述内容仅旨在帮助对本发明的【背景技术】进行理解，而并非旨在表示本发明落入 已为本领域中技术人员所知的现有技术的范围内。
【发明内容】
[0006] 因此，本发明提供一种通过改变电流容量改变氢排放（hydrogenpurging)的时间 段的用于控制氢排放的装置和方法。
[0007] 根据一个方面，一种用于控制氢排放的装置可包括：排放阀，为接近（例如，邻 近）燃料电池堆的阳极布置的出口而设置，并被配置为调节来自燃料电池堆的水的流出； 以及控制器，被配置为基于通过对燃料电池堆的电流容量积分获得的电荷容量（charge capacity)调节排放阀的开度（opening),其中当燃料电池堆的输出电流的负载小于预先 设定的第一参考负载时，控制器被配置为通过燃料电池堆的电流容量与比例因子相乘计算 电荷容量。
[0008] 当所计算的电荷容量大于预先设定的电荷容量时，控制器也可以被配置为打开排 放阀。当燃料电池堆的输出电流的负载大于预先设定的第二参考负载时，控制器可被配置 为将比例因子设置为1。当负载大于第一参考负载且小于第二参考负载时，控制器可被配置 为从负载变为大于第一参考负载的时间点利用预定梯度减小比例因子。
[0009] 根据本发明的另一方面，用于控制氢排放的方法可包括将燃料电池堆的输出电流 的负载与预先设定的第一参考负载进行比较，并且当该负载小于预先设定的第一参考负载 时，通过燃料电池堆的输出电流容量与比例因子相乘计算电荷容量。
[0010] 该方法进一步可以包括当计算的电荷容量大于预先设定的电荷容量时打开连接 到燃料电池堆的阳极的输出端的排放阀；以及当负载大于预先设定的第二参考负载时将比 例因子设置为1。该方法可以进一步包括当负载大于第一参考负载并小于第二参考负载时 从负载变成大于第一参考负载的时间点利用预定梯度减小比例因子。
【附图说明】
[0011] 通过以下结合附图的详细描述，将更清楚地理解本发明的上述以及其他目的、特 征以及其他优点，附图中：
[0012] 图1是示出根据本发明一个示例性实施方式的燃料电池系统的示例性方框图；
[0013] 图2A是示出根据现有技术的电流容量的积分值的示例性柱状图；
[0014] 图2B是示出根据本发明一个示例性实施方式的用于控制氢排放的方法中所用的 电流容量的积分值的示例性柱状图；以及
[0015] 图3是示出根据本发明一个示例性实施方式的用于控制氢排放的方法中所用的 比例因子a_le的变化的示例性折线图。
【具体实施方式】
[0016] 应当理解，本文中所使用的术语"车辆（vehicle)"或"车辆的（vehicular)"或其 他类似术语包括广义的机动车辆，诸如包括运动型多用途车辆（SUV)、公共汽车、卡车、各种 商用车辆的载客车辆；包括各种小船、海船的船只；航天器等；并且包括混合动力车辆、电 动车辆、燃油车、插电混合动力车、燃料电池车辆和其他替代燃料车辆（例如，燃料来源于 非汽油能源）。如本文所指，混合动力车辆是具有两个以上动力源的车辆，例如，汽油动力和 电动力的车辆。
[0017] 尽管示例性实施方式被描述为使用多个单元来执行示例性处理，但是应当理解， 也可由一个或者多个模块执行该示例性处理。此外，应当理解，术语控制器/控制单元指代 包括存储器和处理器的硬件设备。存储器被配置为对模块进行存储，并且处理器具体地被 配置为执行所述模块以执行下面进一步描述的一个或多个处理。
[0018] 进一步地，本发明的控制逻辑可体现为非暂存性计算机可读介质，在计算机可读 介质上包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的实 例包括但并不限于：ROM、RAM、光盘（CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动、智能卡和光学数据内 存设备。计算机可读介质也可分布在网络耦合的计算机系统中，从而以分布式方式存储并 且例如由远程信息处理服务器（telematicsserver)或控制器局域网络（CAN)执行该计算 机可读介质。
[0019] 本文中所使用的措辞仅是为了描述特定实施方式而并不旨在对本发明进行限制。 除非上下文另有明确说明，否则如本文中所使用的单数形式"一（a)"、"一（an)"及"该"也 旨在包括复数形式。还应当理解，当术语"包括"和/或"包含"用于本说明书时，其描述了 存在所述特征、整体、步骤、操作、元件及/或组件，但并不排除存在或附加有一个或多个其 它特征、整体、步骤、操作、元件、组件及/或其组合。作为本文中所用的术语"和/或"包括 一个或多个相关的所列项的任何及所有组合。
[0020] 本文所公开的本发明的示例性实施方式的特定结构和功能的说明仅用于本发明 实施方式的说明性目的。在不脱离本发明的精神和显著特征的情况下，本发明可以以很多 不同的形式来实施。因此，所公开的本发明的实施方式仅用于说明性目的，并不应被解释为 对本发明的限制。
[0021] 由于本发明的示例性实施方式可以以多种不同的形式进行各种修改，所以以下将 详细地作出本发明的各种示例性实施方式的参考，其各种实施方式的实例在附图中示出并 在下面进行描述。尽管将结合其示例性实施方式描述本发明，但将理解，本说明书不旨在将 本发明限定于那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不仅覆盖示例性实施方式，而且覆盖 可包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各种替代、变形、等价物以及其 他实施方式。
[0022] 应当理解，尽管本文中可以使用术语"第一"、"第二"等来于描述各种元件，但是这 些元件并不受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个相区分。例如，在不 偏离本发明的教导的情况下，以下讨论的第一元件可以被称为第二元件。类似地，第二元件 也可被称为第一元件。
[0023] 应当理解，当元件被称为被"耦接"或"连接"至另一个元件时，其可以直接耦接或 连接至另一个元件或者其间可以存在中间元件。相反，应理解，当元件被称为被"直接耦接" 或"直接连接"至另一元件时，则不存在中间元件。解释元件之间的关系的其他表述，诸如 "在…之间"、"直接在…之间"、"相邻"或"直接相邻"应当以相同的方式解释。
[0024] 除非另外有定义，包括技术术语和科学术语等本文使用的所有术语具有与本发明 所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。应当进一步理解，诸如通常使用 词典中所定义的那些术语应当解释为具有与它们在现有技术和本发明的上下文中的含义 一致的含义，并且除非本文中明确进行如此限定，否则不应解释为理想的或过于正式的意 义。
[0025] 在下文中，将参照附图详细地描述本发明的示例性实施方式。贯穿附图，相同的参 考标号指代相同或者相似的部件。图1是示出根据本发明一个示例性实施方式的燃料电池 系统100的示例性方框图。
[0026] 参考图1，根据本发明一个示例性实施方式的燃料电池系统100可以包括：燃料电 池堆10、喷射