用于在燃料电池车辆操作期间测试阳极完整性的方法_3

文档序号:9617761阅读:来源:国知局
荷的阈值时的时间周期。
[0046] 在车辆操作期间,示出的FC电流廓线302说明了具有瞬变轨迹的示例驱动廓线, 其中用于给车辆提供电力的燃料电池电流与车辆操作者要求的电力需求成比例地增加和 减小。当要求的电力下降至低于燃料电池阈值310时,可以执行阳极泄漏测试。为此,在底 部图中示出的ALT状态320说明了当已经开启ALT状态时低怠速负荷的区域。现有实施的 方法的一个缺点是它们缺少替代能量源。因此,如上所述,缺少替代能量源限制了阳极泄漏 测试的性能,因为窗口往往短且因而不支持执行可以包括减小燃料电池的电力的阳极泄漏 测试。为此,往往仅在像当车辆已经停在交通信号灯处时的车辆怠速条件期间执行阳极泄 漏测试,这可以导致不常见的检查燃料电池堆的阳极中的氢泄漏。
[0047] 相反地,图4示出了根据该方法的第一实施例的示例性车辆操作顺序,其中替代 电源被包括以用于在操作期间增补车辆电力。因为车辆上存在两个能量源,所以顶部图示 出了总电流廓线,而第二个图示意性示出了用于在操作期间给车辆提供电力的燃料电池电 流。然后,第三个图说明了替代能量源的廓线,同时底部图描述了 ALT状态以说明测量窗口 可以如何被引进和/或增加以实现附加可能的测试时间,其中能够根据描述的方法进行泄 漏检测测试。时间从左侧到右侧增加,同时电流从底部到顶部增加。
[0048] 比较图3,在顶部图中示出的总电流廓线402遵循了类似的瞬变轨迹,但是是对于 总车辆电流而不是燃料电池电流。然后,燃料电池阈值310被包括以指示低燃料电池怠速 负荷。稳定区域404被进一步确认以确认控制器214可以做出调整以执行阳极泄漏测试的 区域。由于该区域中的工况是稳定的,并由于车辆由FC电流分布410指示的燃料电池堆106 提供电力,所以控制器124可以做出一个或更多个调整以在车辆操作期间执行泄漏检测测 试。
[0049] 例如,如上面关于图2的程序200所述,控制器124可以将燃料电池电力设置为如 在区域412处所示的怠速。即,示出的廓线说明了当电池供应具有存储的足够的能量荷电 以在该时间周期期间提供用于车辆操作和测试程序时,车辆电力如何能够从燃料电池再分 布至第三个图中的电池。到电池的电力分布然后允许从在414处指示的相同区域中的电池 供应电力。为简单起见,图4示出了电池电流以说明在阳极泄漏测试期间来自电池的电力。 虽然未示出在图中,但电池使用可以降低在能量存储设备内存储的荷电量。底部图说明了 ALT状态420和特别地经配置以执行该方法的车辆如何产生用于确认阳极完整性的额外测 试机会。这样,在422处,ALT状态被设置为开启以适应额外测试周期。虽然ALT状态已经 被设置为开启,但控制器124可以确定阳极泄漏测试是否在该额外测试周期期间被执行。 换言之,ALT状态420指示其中可以执行泄漏检测测试的窗口,但不必须指示泄漏测试被实 际执行。以此方式,泄漏检测测试可以在一些窗口中执行,但不可以在其它窗口中执行,或 可以在示出的驱动廓线的早期且然后安排其用于将来的时间周期的窗口期间执行,从而允 许更频繁的泄漏检测测试。
[0050] 图5示出了说明为根据该方法的第二实施例的程序的方法500的示例流程图。在 第二实施例中,控制器124可以经配置以监测车辆条件,以确定是否执行泄漏测试。例如, 系统100可以经配置以监测用于(例如,基于驱动廓线计算电力需求)计算在车辆操作期 间的电力需求的驱动廓线。然后,响应于附加测试机会,该方法进一步包括:在车辆操作期 间,将阳极泄漏测试传达至车辆操作者。如上面更详细描述的,阳极泄漏测试被执行以确定 阳极完整性,当车辆被驱动时,执行阳极泄漏测试。该方法进一步包括:例如通过给能量存 储设备再充电而在车辆操作期间增加电池的荷电状态。
[0051] 在502处,方法500包括:在车辆操作期间监测发动机工况。然后,在操作期间, 在504处,该方法包括:基于当前驱动条件,产生驱动廓线。例如,控制器124可以经配置以 在操作期间产生图4中示出的廓线中的一个或更多个。然后,基于产生的驱动廓线,控制器 124可以进一步经配置以基于产生的驱动廓线和确认的发动机条件而计算车辆电力需求, 如在框506处所示。如果要求的电力需求降低到低于由S0C阈值指示的电池的荷电状态, 则在510处,方法500包括确定当前工况是否支持执行除了操作车辆之外的阳极泄漏测试。 换言之,基于用于确定电池的荷电状态是否超过电力需求或要求的车辆电力的驱动廓线, 执行阳极泄漏测试的性能。如果阳极泄漏测试被执行,则该方法继续,同时做出调整以支持 进行测试。否则,车辆操作继续,同时在操作期间监测一种或更多种发动机条件。
[0052] 根据第二实施例,通过设置将ALT测试传达至车辆操作者的指示器灯而开始泄漏 测试,如在522处所示。然后,在524处,燃料电池电力被减小到低于计算的电力需求,该计 算的电力需求是由车辆操作者要求的电力量。在526处,以电池电力增补减小的燃料电池 电力,以满足计算的电力需求,从而允许阳极泄漏测试被执行,如在528处所指示的。如上 面关于第一实施例所描述的,在530处,控制器124可以经配置以监测测试进程,以确定是 否已经完成了阳极泄漏测试。在完成了阳极泄漏测试的情况下,在532处,可以通过将燃料 电池电力设置为车辆要求的电力而作出调整以将车辆操作恢复到燃料电池堆。以此方式, 增加要求的燃料电池电力以满足阳极泄漏测试后的操作需求,燃料电池电力提供至少一部 分车辆电力。此后,随着车辆操作继续,可以关闭将阳极泄漏测试传达至车辆操作者的指示 器灯,如在534处所示。虽然关于与传递进行的测试的灯描述了第二实施例,但该方法可以 可替代地或额外地经由另一种通信工具传达泄漏检测测试和/或测试结果。例如,控制器 124可以经配置以将探测泄漏检测的测试结果无线地发送到与车辆或车辆操作者关联的账 户。这可以使燃料电池再循环系统的性能廓线能够被产生和/或监测以确定是否已经发生 阳极劣化。虽然电池电力随后可以用于在混合动力车辆操作期间增补燃料电池电力,但在 536处,系统100可以经配置以在操作期间再充电或增加电池的存储的能量。换言之,方法 500进一步包含:增加混合动力电池的荷电状态,同时通过燃料电池电力提供车辆电力,例 如,使用车辆上的发电机(未示出)。利用这种布置。所描述的系统被持续准备以在车辆操 作期间执行泄漏检测测试。
[0053] 如上所述,该方法允许在驱动车辆时检测氢燃料电池车辆中的泄漏。该方法可以 包含:将要求的燃料电池电力减小至燃料电池怠速,同时从混合动力电池提供电力,并执行 阳极泄漏测试以确认泄漏。该方法进一步包含:将混合动力电池的能量荷电状态与荷电阈 值比较,其中能量荷电状态超过荷电阈值指示存在足够的电池电力以执行阳极泄漏测试, 电池电力将增补电力提供至减小的燃料电池电力,并且混合动力电池为车辆驱动提供电 力,同时执行阳极泄漏检测。如下面更详细描述的,该方法可以进一步包含:将阳极泄漏测 试的持续时间与时间阈值比较以确认泄漏存在。即,在增补电力由替代能量源供应以给车 辆提供电力期间的时间可以基于在系统内加压而足够长。当这发生且在泄漏检测测试期间 达到压力设置值的时间基本足够长到电池不能在整个周期供应电力至车辆时,该系统可以 改为触发报警指示器,该报警指示器传达测试持续时间已经被超过并且由经过培训的技术 人员评估车辆以确认系统内存在的泄漏或劣化。该系统可以替代地经配置以监测混合动力 电池的荷电状态,并当荷电状态降低到低于用于指示电池电力不足以继续测试程序的阈值 时,触发报警。因为,该方法进一步包含:基于在一些情况下的驱动廓线而计算电力需求,将 驱动廓线可以与混合动力电池的能量荷电状态比较,以便仅当电力需求降到低于混合动力 电池的能量荷电状态时才执行阳极泄漏测试,因为电池电力可以包含在测试期间被供应以 操作车辆的基本所有电力。
[0054] 转至根据该方法执行的阳极泄漏测试的描述,题为"阳极泄漏测试实施方式 (ANODE LEAK TEST頂PLEMENTATI0N)"的美国专利US7942035通过参考在此被并入,该专利 被进一步包括以说明可以被执行以确定阳极完整性的示例性泄漏检测方法。如该专利所描 述和本文所复述的,系统100利用通常当燃料电池堆106上的负荷稳定时执行的一系列阳 极泄漏测试。然而,因为所描述的方法包括增补燃料电池电力的替代能量源,所以测试可以 在车辆操作期间在系统100上执行,而不是在低燃料电池怠速负荷下执行,与当驾驶员需 求低时进行测试的现有阳极泄漏检测系统相比,这扩展了实用性。
[0055] 在第一水平阳极泄漏测试中,控制器124确定燃料电池堆106是否已经降低到低 于要求的电力,在一个示例中,该要求的电力是基于由燃料电池堆106产生的电流量的燃 料电池怠速状态。响应于确定燃料电池堆106处于怠速状态,控制器124控制压力调节器 设备112以响应于各个控制值,控制输入阳极流的压力处于第一预选压力水平。如上所述, 一个或多个此类控制值可以是基于PWM的、模拟的或数字的。压力传感器125将信号压力 上的实际压力量传送回控制器124以确定实际压力量是否等于第一预选压力水平。控制器 124测量和记录与驱动压力调节器设备112关联的值以确定此类值是否等于一个或多个预 定的控制值。在控制值不等于第一预定控制值的情况中,控制器124可以响应于燃料电池 堆106处于怠速状态而进行第二水平阳极测试。
[0056] 第二水平阳极测试可以类似于第一水平阳极测试,除了使用的第二预选压力水平 被用来替代第一预选压力水平以外。此外,建立对应于第二预选压力水平的一个或多个第 二预定值。第二预选压力水平可以对应于比第一预选压力水平更高的压力水平
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