燃料电池系统中的冷却剂流脉动的制作方法
【专利摘要】本发明涉及燃料电池系统中的冷却剂流脉动，提供了用于控制冷却剂向燃料电池系统内的冷却剂回路的输送的系统和方法。在从一个或多个燃料电池堆输出的低功率期间，用于使冷却剂循环通过回路的泵的操作是间歇的，从而在这样的时间期间减少泵的使用。由泵打开/关闭（即脉动的）周期测量的泵的操作频率可被调整以使一个或多个堆内的局部温升保持至高于整体堆温度不超过小的量。
【专利说明】燃料电池系统中的冷却剂流脉动
【技术领域】
[0001]本发明整体涉及控制燃料电池系统中的泵，并且更具体地涉及用于将冷却剂流脉动到燃料电池堆以便降低寄生功耗同时在低堆功率水平下限制堆温度差的系统和方法。
【背景技术】
[0002]作为使用汽油或相关的石油基源作为车辆推进系统中的主要能量源的替代形式的燃料电池通过电化学混合反应物来工作。在代表性的燃料电池中，反应物中的一个通常是氢基的并被提供至燃料电池的阳极，在这里反应物被催化地分解成电子和带正电的离子。质子传导性电解质膜将阳极与阴极分开并允许离子传送到阴极。所产生的电子形成通过导电电路围绕电解质层传送的电流，该导电电路包括马达或相关负载以便产生有用功。离子、电子和提供的氧气(经常以环境空气的形式)在阴极处结合以产生水和热量。在一个汽车形式中，由电流提供动力的马达可单独或与石油基燃烧发动机结合来推进车辆。各个燃料电池可作为燃料电池堆串联或并联布置以便产生更高的电压或电流产量。此外，通过结合多于一个堆可获得更高的产量。
[0003]必须调节由燃料电池系统中的反应所产生的热量以便提供有效的系统运行，同时使系统部件的温度保持在其设计限值内。为了实现热量调节，冷却剂流场邻近反应物流场设置使得通过冷却剂流场泵送的冷却剂输送走反应中存在的过多热量。从那里，冷却剂被传送到散热器或其它合适的散热片以允许热量被耗散。
[0004]更有挑战性的是控制用于在低功率状态期间使冷却剂循环的泵的速度。例如，在低负载堆条件下的连续泵操作需要大量消耗由燃料电池产生的电流，从而显著地影响系统总效率。冷却剂泵相对于燃料电池系统调低的有限能力(其中，例如，燃料电池系统将调低大于100比1，而泵将仅调低5比I)进一步妨碍冷却剂系统在这样低的功率水平下控制通过堆的温度差的能力。在本文的背景中，设备调低的能力(本文中也称之为“调低比(turndown ratio)”)是对泵的最大冷却剂流量相对于其最小冷却剂流量的比率的量度。相似地，燃料电池系统的调低比可定义为其额定最大功率相对于其最小功率而言。由于燃料电池堆的废热具有与系统功率的稍微超线性比，系统可调低超过冷却剂泵的事实意味着冷却剂泵提供比充分地冷却堆并保持堆的入口和出口的合理的冷却剂温度差所需的冷却剂流高得多的冷却剂流。遗憾的是，这样过高的泵容量导致燃料电池系统的操作无效率。
【发明内容】
[0005]在本发明的第一实施例中，公开了一种控制燃料电池系统中的冷却剂泵的方法。在一个特定形式中，本发明允许大于5比I的有效的调低比以更好响应于堆或燃料电池系统的其它部件的调低比。虽然该方法特别适合用于车辆应用，但本领域的技术人员将会理解采用本发明的非车辆燃料电池应用也在本发明的范围内。该方法包括确定燃料电池堆的堆功率请求是否低于第一阈值。这样，该方法被特别地构造用于低功率操作条件。该方法还包括利用堆功率请求(当其低于第一阈值时)确定向燃料电池堆提供冷却剂的冷却剂泵的关闭时间值。该方法进一步包括由处理器生成冷却剂泵控制命令，该命令引起冷却剂泵向燃料电池堆选择性地提供冷却剂，使得在关闭时间期间泵停止向燃料电池堆提供冷却齐U，而在打开时间期间泵工作以提供冷却剂。这样，冷却剂的输送以脉冲的方式发生。特别重要的是本发明的泵脉动基于脉动频率的确定，该频率将燃料电池堆内的任何部件的局部温升限制到高于燃料电池堆内的平均系统温度的较少的量。在一种形式中，最大可允许的局部温升为几度，例如，约3°c。显著地，在泵的脉冲操作期间，存在当处于“打开”条件时冷却剂泵必须运行以便去除在泵关闭期间由燃料电池堆产生的热量的最小时间。在一种形式中，典型的时间在约3秒和10秒之间，并且取决于堆的热质量和流场设计。同样，以上所提及的最大可允许的局部温升可根据其它因素(诸如潮湿)改变。这样(并且根据此类因素中的变化)，可存在更宽范围的可接受温度，例如从1° C到7° C。
[0006]在另一个实施例中，公开了用于燃料电池系统的控制器。该控制器包括一个或多个处理器和与该一个或多个处理器通信的非易失性存储器。存储器存储指令，该指令在由一个或多个处理器执行时引起一个或多个处理器确定燃料电池堆的堆功率请求是否低于第一阈值。该指令进一步引起一个或多个处理器利用堆功率请求来确定向燃料电池堆提供冷却剂的冷却剂泵的关闭时间值。如果堆功率请求低于第一阈值，则该指令另外引起一个或多个处理器生成冷却剂泵控制命令，该命令引起冷却剂泵在关闭时间期间停止向燃料电池堆提供冷却剂并在打开时间期间向燃料电池堆提供冷却剂。
[0007]在另一个实施例中，公开了一种燃料电池系统，该系统包括燃料电池堆、用于输送冷却剂通过燃料电池堆的泵和泵控制器，该泵控制器包括一个或多个处理器和与该一个或多个处理器通信的非易失性存储器。存储器存储指令，该指令在由一个或多个处理器执行时引起一个或多个处理器确定燃料电池堆的堆功率请求是否低于第一阈值。该指令还引起一个或多个处理器利用堆功率请求来确定向燃料电池堆提供冷却剂的冷却剂泵的关闭时间值。如果堆功率请求低于第一阈值，则该指令进一步引起一个或多个处理器生成冷却剂泵控制命令，该命令引起冷却剂泵在关闭时间期间停止向燃料电池堆提供冷却剂并在打开时间期间向燃料电池堆提供冷却剂。
[0008]本发明提供下列技术方案。
[0009]技术方案1.一种用于控制燃料电池系统中的冷却剂泵的方法，所述方法包括: 确定燃料电池堆的堆功率请求是否低于第一阈值；
利用所述堆功率请求确定向所述燃料电池堆提供冷却剂的所述冷却剂泵的关闭时间值；以及
由处理器生成冷却剂泵控制命令，所述冷却剂泵控制命令引起所述冷却剂泵在所述关闭时间期间停止向所述燃料电池堆提供冷却剂并且在打开时间期间向所述燃料电池堆提供冷却剂，只要所述堆功率请求低于所述第一阈值，所述冷却剂泵控制命令就继续。
[0010]技术方案2.根据技术方案I所述的方法,其中,所述第一阈值为等于0.1安培/平方厘米的电流密度。
[0011]技术方案3.根据技术方案2所述的方法，其中，所述打开时间为约5秒。
[0012]技术方案4.根据技术方案I所述的方法，其中，所述打开时间包括所述冷却剂泵必须运行以去除在所述冷却剂泵关闭时间期间由所述燃料电池堆产生的热量的最小时间。
[0013]技术方案5.根据技术方案I所述的方法，还包括确定所述燃料电池堆的所述堆功率请求是否低于第二阈值，其中在所述堆功率请求低于所述第二阈值且高于所述第一阈值时生成所述冷却剂泵控制命令。
[0014]技术方案6.根据技术方案5所述的方法，其中所述第二阈值为等于约0.2安培/平方厘米的电流密度。
[0015]技术方案7.根据技术方案I所述的方法，其中所述第一阈值为功率值、电流值或电流密度值。
[0016]技术方案8.根据技术方案I所述的方法，其中所述冷却剂泵控制命令对应于限定高于平均系统温度的局部温升所需的最小泵脉动频率。
[0017]技术方案9.根据技术方案8所述的方法，其中高于平均系统温度的所述局部温升不超过约:TC。
[0018]技术方案10.—种用于燃料电池系统的泵控制器,包括:
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信的非易失性存储器，其中所述存储器存储指令，所述指令在由所述至少一个处理器执行时引起所述至少一个处理器进行如下步骤:
确定燃料电池堆的堆功率请求是否低于第一阈值；
利用所述堆功率请求确定向所述燃料电池堆提供冷却剂的冷却剂泵的关闭时间值；以
及
生成冷却剂泵控制命令，所述冷却剂泵控制命令引起所述冷却剂泵在所述关闭时间期间停止向所述燃料电池堆提供冷却剂并且在打开时间期间向所述燃料电池堆提供冷却剂，只要所述堆功率请求低于所述第一阈值，所述冷却剂泵控制命令就继续。
[0019]技术方案11.根据技术方案10所述的泵控制器，其中所述第一阈值为等于0.1安培/平方厘米的电流密度。
[0020]技术方案12.根据技术方案10所述的泵控制器，其中所述生成的控制命令还包括确保所述打开时间包括所述冷却剂泵必须运行以去除在所述冷却剂泵关闭时间期间由所述燃料电池堆产生的热量的最小时间。
[0021]技术方案13.根据技术方案10所述的泵控制器，其中所述指令进一步引起所述至少一个处理器确定所述燃料电池堆的所述堆功率请求是否低于第二阈值，其中在所述堆功率请求低于所述第二阈值且高于所述第一阈值时生成所述冷却剂泵控制命令。
[0022]技术方案14.根据技术方案13所述的泵控制器，其中所述第二阈值为等于约0.2安培/平方厘米的电流密度。
[0023]技术方案15.根据技术方案10所述的泵控制器，其中所述第一阈值为功率值、电流值或电流密度值。
[0024]技术方案16.根据技术方案10所述的泵控制器，其中所述冷却剂泵控制命令对应于限定高于平均系统温度的局部温升所需的最小泵脉动频率。
[0025]技术方案17.根据技术方案16所述的泵控制器，其中高于平均系统温度的所述局部温升不超过约:TC。
[0026]技术方案18.—种燃料电池系统,包括:
燃料电池堆；
泵，所述泵控制通过所述燃料电池堆的冷却剂的供应；以及 泵控制器，所述泵控制器包括至少一个处理器和与所述至少一个处理器通信的非易失性存储器，其中所述存储器存储指令，所述指令在被所述至少一个处理器执行时引起所述至少一个处理器进行如下步骤:确定燃料电池堆的堆功率请求是否低于第一阈值、利用所述堆功率请求确定向所述燃料电池堆提供冷却剂的冷却剂泵的关闭时间值、以及生成冷却剂泵控制命令，所述冷却剂泵控制命令引起所述冷却剂泵在所述关闭时间期间停止向所述燃料电池堆提供冷却剂并且在打开时间期间向所述燃料电池堆提供冷却剂，只要所述堆功率请求低于所述第一阈值，所述冷却剂泵控制命令就继续。
[0027]技术方案19.根据技术方案18所述的燃料电池系统，其中所述打开时间包括所述冷却剂泵必须运行以去除在所述冷却剂泵关闭时间期间由所述燃料电池堆产生的热量的最小时间。
[0028]技术方案20.根据技术方案18所述的燃料电池系统，其中所述冷却剂泵控制命令对应于限定高于平均系统温度的局部温升所需的最小泵脉动频率。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]当结合以下附图阅读时，可以最好地理解以下的具体实施例的详细描述，其中类似的结构用类似的附图标记表示，并且在附图中:
图1是具有燃料电池系统的车辆的图示；
图2是图1所示燃料电池系统的示意图；
图3示出用于图2的燃料电池系统的冷却剂泵的脉动和脉动频率；以及 图4是示出为了确定图2的冷却剂泵的脉动操作而做出决策的流程图。
[0030]附图中所示出的实施例本质上是示例性的而并非意图限制由权利要求限定的实施例。此外，根据以下的详细描述，将更加全面地清楚和理解附图和实施例的各个方面。
【具体实施方式】
[0031]首先参见图1，根据本文所示出和描述的实施例示出车辆10。本领域的技术人员将会理解，虽然车辆10目前示出为构造成轿车，但是它还可包括公共汽车、卡车、摩托车或相关构造。车辆10包括发动机50，发动机50可以是全电动或混合动力电动发动机(例如，为了推进目的而使用电力和石油基燃烧两者的发动机)。包括单独的燃料电池的至少一个堆105的燃料电池系统100可用于提供发动机50的电能需求的至少一部分。在优选的形式中，燃料电池系统100是氢基系统,该氢基系统可包括一个或多个储氢罐(未不出)、以及任意数量的阀门、压缩机、配管、温度调节器、电储存装置(例如，电池、超电容器等)和提供对其操作的控制的控制器。
[0032]可使用任何数量的不同类型的燃料电池来构成燃料电池系统100的堆105 ;这些电池可以是金属氢化物电池、碱性电池、电化学电池或其它变型。在一个优选(但非必要)的形式中，燃料电池是聚合物电解质膜(也称为质子交换膜，在这两种情况中均为PEM)燃料电池。堆105包括多个串联和/或并联组合的这样的燃料电池105A-N，以便产生更高的电压和/或电流产量。产生的电能可然后直接提供到发动机50或存储在电储存装置内以便车辆10随后使用。
[0033]现在参见图2，根据本文所示出和描述的实施例，示出燃料电池系统100的示意图。燃料电池系统100包括燃料电池堆105，燃料电池堆105包括通过冷却流体流动通道120流体联接到彼此的入口冷却流体歧管110和出口冷却流体歧管115。冷却剂泵125使冷却流体循环通过基本上闭环的冷却剂回路130，其中，散热器135通过与合适的散热片交换热量(由箭头所示)来从冷却流体去除热量。控制器140调节泵125的速度以及一个或多个阀门145的打开和关闭，使得在燃料电池堆105的正常操作期间其保持在所需的操作温度(例如，大约80°C)。一个或多个温度传感器150可用于测量在冷却剂回路130内的各种位置中的冷却流体的温度。测量的信号可发送到控制器140以用于后续处理或决策制定。冷却剂回路130使用阀门145 (目前示出为三通阀)来包括具有散热器135的并联回路，使得阀门145控制进入散热器135的冷却剂和旁通的冷却剂同时决不阻止冷却剂流进入堆105中。显著地，因为冷却剂泵125是变速泵，所以不需要单独的阀门来控制冷却剂流量。
[0034]燃料电池系统100的其它部件包括阴极压缩机155，阴极压缩机155被构造成对反应剂空气加压并将其输送到堆105的阴极侧160，而反应剂燃料(例如氢)则被输送到堆105的阳极侧165。排气和/或排液然后从堆105被去除以便排放。可包括诸如旁路阀170、再循环阀175和背压阀180的多个其它阀门以用于其它系统特征。例如，旁路阀170可用于稀释堆105的阴极中剩余的氢，该氢被引入用于催化加热。这样，不但可以降低氢浓度(诸如在堆预热期间)，而且电压抑制可以使压缩机155降低堆负载。更具体地讲，旁路阀170可通过将新鲜空气引入到堆105的阴极侧160的出口而实现对源自堆105的过量氢的这种稀释。如以上所提及的，可能存在这样的过量氢的一个场景与从上一操作关闭后相关联的场景，其中穿过各种燃料电池膜的氢保留在堆中直到后续启动(其中燃料电池系统100然后将打开旁路阀170以允许氢扩散)。在堆105不将所有氢转化成水并且出口流需要新鲜空气来稀释氢的情况下，旁路阀170还可用于催化加热。同样，在太多空气否则可能穿过堆105从而会引起燃料电池膜过度干燥的情况下，旁路阀170可由燃料电池系统100用来旁通空气。为了简单起见，图2仅示出阴极和冷却剂回路，但是本领域的技术人员将会理解还可存在相当的阳极回路，该阳极回路可被构造成同样以大体上相当的方式操作。
[0035]不同于其中可使用冷却剂泵125的脉动来清除反应剂或冷却剂流路(诸如冷却剂回路130)中的气泡以防止局部过热点的系统，本发明(其重点是冷却剂回路而不是反应剂回路操作)本身不关心气泡的存在，而是关注通过有意识减少冷却剂流产生局部过热点的控制策略。更具体地讲，本文详细讨论的控制确定冷却剂泵125脉动频率/使得产生不大于预定最大值的有意的局部温升。在一个甚至更特定的形式中(并且对于给定的系统功率水平来说)，局部的过热点温升通过合适的冷却剂泵125脉动频率/保持至高于平均系统(SP，堆105)温度约3°C内。在本发明的上下文中，局部或局部化的过热点是具有离散(而不是系统)性质的过热点。因此，代替成为燃料电池堆105温度水平的显著部分(或基本上全部)的指示，局部过热点会最多覆盖堆105中单独尺寸的位置，使得温度测量部件或相关的热量感测部件(如果存在，例如温度传感器150)能够识别差异。
[0036]就已知技术中可能已采用冷却流脉动而言，利用作为产生冷却剂的伴随标称流的方式的常规泵操作来实现这一点。这样的方法涉及尝试使流量在两个非零流量之间脉动(例如，在围绕标称设定点X的x+y和χ-y的条件下操作)以便在相应的流路中形成非定常流状态。相比之下，本发明包括在标称设定点和泵125能提供的最小流量(对于非常低的系统功率水平来说，该流量为零)之间脉动，从而最小化泵125的寄生功耗。[0037]接下来结合图2来参见图3和4，在堆105的功率要求相对低(诸如在车辆怠速期间)的一种操作形式中，对通过冷却剂回路130的冷却剂流的需求减小。在这种情况下，并且以不同于常规方法的方式，控制器140可发送信号到泵125以使其输送冷却剂的脉冲流通过回路130。在发生脉动流(而不是连续流)的操作模式中，优选的是使阀门145保持在与其在脉动的开始所处相同的位置处并使其保持不变直到流脉动停止，因为在流脉动条件期间试图控制阀门反而会增加另一层复杂性。在优选的形式中，控制器140控制泵125的打开/关闭循环使得冷却流体的周期性脉冲被注入入口歧管110中。此外，从控制器140发送到泵125的脉冲信号指示泵125打开和关闭泵125的频率；该频率/为提供该间歇冷却流体流所需的速度使得在堆105内的局部温升保持低于超出堆105的其余部分(或平均)温度的阈值差值。许多变量可用来基于诸如下列的操作参数确定打开/关闭(即，脉动的)操作的频率/(也称为占空比):堆105上的负载、冷却剂回路130中的冷却流体的体积和温度、环境温度、乘客舱供暖请求、从阳极排出到排气口的氢，等等。此外，泵125可在最小量的时间内保持打开以便恢复初始的冷却剂温度和从流场去除气泡。因此，例如增加冷却流体的温度以及穿过冷却剂回路130的冷却剂的量可引起脉冲信号的占空比或频率增加，直到泵125处于连续操作为止。
[0038]在一种形式中，泵在“关闭”(即，非操作)条件下花费的时间可为约3至10秒，并且更特别地为约5秒，而用于确定阈值的堆功率请求可为约0.1安培/平方厘米。在另一种形式中，泵在“关闭”条件下花费的时间在堆功率请求低于约0.05安培/平方厘米时可为约10至30秒，并且更特别地为约15秒，同时“关闭”条件的时间在堆功率请求为约0.02安培/平方厘米时可为约30至80秒，并且更特别地为约50秒，并且在堆功率请求为约0.01安培/平方厘米时为约50至200秒，并且更特别地为约100秒。此外，在较低的电流密度下，由于系统中较低的蓄热速度，可允许甚至更长的“关闭”时间；根据上述内容，本领域的技术人员将会理解泵占空比取决于系统尺寸和构造，并且这些和其它特定值在本发明的范围内。同样，优选的是使泵125的“打开”时间对应于最小运行时间以确保在泵“关闭”时间期间去除仍由堆105产生的热量。在一种形式中，典型的时间可在约3和10秒之间，但是这样的值取决于堆105的热质量和流场设计。
[0039]在更具体的形式中，算法所考虑的操作参数包括堆105电负载、车厢供暖请求、阳极放气和冷却剂温度。诸如非脉冲泵速度请求的其它因素可通过不同算法而确定。当这些参数中的一个或多个超出预定阈值时，控制器140产生可用于使泵125反复打开和关闭的信号，以便在不泵送太多的情况下实现通过回路130的必要的冷却剂流。重要的是认识到控制一个装置(例如泵125)经常影响燃料电池系统100的其它部件。这样，由控制器140使用的公式、算法或相关策略可利用考虑部件设定点以及以上所讨论的操作参数的反馈或前馈项。
[0040]控制器140包括可通信地联接到存储器和接口(例如输入/输出接口)的一个或多个处理器(例如，微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列等)。这些接口可接收测量数据并将控制命令传输到各种阀门(例如阀门145)、泵125和其它装置。接口还可包括构造成对诸如从温度传感器150接收的温度数据的已接收测量数据进行数字采样或滤波的电路，该数据可被构造成在离散的时间(例如，k、k+l、k+2等)被连续地或间歇地传送以产生离散温度值(例如，T (k)、T (k+1)、T (k+2)等)。存储器可以是能够存储在被处理器执行时实施本文公开的一个或多个功能的机器可执行指令的任何形式。例如，存储器可以是RAM、ROM、闪存、硬盘驱动器、EEPROM, CD-ROM、DVD或其它形式的非易失性装置以及不同存储器装置的任意组合。
[0041]此外，在控制器140与燃料电池系统100的各种部件之间的接口和相关连接可以是硬连线或无线类型的任何组合。在一些实施例中，连接可以是将测量的数据传输到控制器140和将控制命令传输到装置的共用数据线的一部分，而在其它实施例中，连接可包括一个或多个中间电路(例如，其它微控制器、信号滤波器等)并且在控制器140和各种系统部件之间提供间接连接。在一种形式中，使用一个或多个运算单元处理器、输入、输出、存储器和控制赋予控制器140允许其用作冯诺依曼计算机的属性。
[0042]控制器140的存储器可被构造成存储程序或相关算法，该程序或相关算法使用测量数据、操作条件或相关参数以及图表、公式或查找表，以便提供对诸如泵125的各种部件的控制。控制器140可包括比例积分(PI)或比例积分数字(PID)属性，其基于诸如燃料电池堆105所需的反应剂流量的操作参数利用反馈回路。此外，控制器140可利用基于前馈的控制回路。在任一种情况下，控制器140可生成基于算法的控制命令，该控制命令引起泵125改变其诸如其速度或脉冲频率的操作状态。同样可提供数据以控制阀门145 (以及其它阀门)的打开和关闭。在一种形式中，查找表、公式或图表可包括从泵或压缩机图导出的信息以及从压降模型导出的信息，该压降模型又可利用来自控制器140的设定点和/或反馈数据。在一些实施例中，一些或所有操作参数可预加载到存储器中(例如由控制器140、车辆I等的制造商)。在其它情况下，一些或所有参数可经由接口装置或其它计算系统提供到控制器140。此外，一些或所有参数可经由接口装置或其它计算系统更新或删除。
[0043]结合图2特别地参见图4，嵌入控制器140中的算法包括各种决策点，这些决策点用于确定冷却剂泵125是否应该被脉动，并且如果是，应脉动至多少脉动频率八首先，在步骤300处，控制器140查看由电流传感器(未示出)确定的堆105上的测量负载。在步骤302中，控制器140将来自步骤300的测量负载与阈值比较，其中这样的阈值可存储在查找表或其它存储器装置中。控制器140还检查另外的标准。例如，其检验或检查与车厢供暖请求、阳极放气和冷却剂温度有关的问题(例如，该最后一项与温度是否低于上限有关)。如果这些条件中的任一个为假，那么正常流控制继续，如步骤306中所示。如果另一方面满足流脉动的条件，那么定时器在步骤304处启动并且冷却剂流脉动在步骤308处开始。在一种优选形式中，算法使用在堆105上测量的负载以确定用于使温升保持约3°C的脉动频率，并且向冷却剂泵125发送对应的速度命令。如果堆105负载低于下阈值，那么速度命令在O转/分钟(rpm)和最小泵125速度(其通常可以为约1800rpm)之间脉动。如果堆105负载在上阈值和下阈值之间，那么速度命令在IOOOrpm和泵125的最小速度之间脉动。启用标准被连续地监控并且如果参数中的任一个跌出范围，那么恢复正常流控制，如步骤310和306中所示。否则，流脉动继续。
[0044]根据上面的描述，本发明的实施例的许多修改和变型是可能的。在不脱离本发明的范围的情况下，各种系统和方法的上述实施例可以单独或以它们的任何组合使用。虽然描述和附图可能示出步骤的特定次序，但应当理解，在本公开中还可想到步骤的不同次序。同样，可以同时地或部分同时地执行一个或多个步骤。
【权利要求】
1.一种用于控制燃料电池系统中的冷却剂泵的方法，所述方法包括: 确定燃料电池堆的堆功率请求是否低于第一阈值； 利用所述堆功率请求确定向所述燃料电池堆提供冷却剂的所述冷却剂泵的关闭时间值；以及 由处理器生成冷却剂泵控制命令，所述冷却剂泵控制命令引起所述冷却剂泵在所述关闭时间期间停止向所述燃料电池堆提供冷却剂并且在打开时间期间向所述燃料电池堆提供冷却剂，只要所述堆功率请求低于所述第一阈值，所述冷却剂泵控制命令就继续。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一阈值为等于0.1安培/平方厘米的电流密度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述打开时间为约5秒。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述打开时间包括所述冷却剂泵必须运行以去除在所述冷却剂泵关闭时间期间由所述燃料电池堆产生的热量的最小时间。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括确定所述燃料电池堆的所述堆功率请求是否低于第二阈值，其中在所述堆功率请求低于所述第二阈值且高于所述第一阈值时生成所述冷却剂栗控制命令。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第二阈值为等于约0.2安培/平方厘米的电流密度。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一阈值为功率值、电流值或电流密度值。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述冷却剂泵控制命令对应于限定高于平均系统温度的局部温升所需的最小泵脉动频率。
9.一种用于燃料电池系统的泵控制器，包括: 至少一个处理器；以及 与所述至少一个处理器通信的非易失性存储器，其中所述存储器存储指令，所述指令在由所述至少一个处理器执行时引起所述至少一个处理器进行如下步骤: 确定燃料电池堆的堆功率请求是否低于第一阈值； 利用所述堆功率请求确定向所述燃料电池堆提供冷却剂的冷却剂泵的关闭时间值；以及 生成冷却剂泵控制命令，所述冷却剂泵控制命令引起所述冷却剂泵在所述关闭时间期间停止向所述燃料电池堆提供冷却剂并且在打开时间期间向所述燃料电池堆提供冷却剂，只要所述堆功率请求低于所述第一阈值，所述冷却剂泵控制命令就继续。
10.一种燃料电池系统，包括: 燃料电池堆； 泵，所述泵控制通过所述燃料电池堆的冷却剂的供应；以及 泵控制器，所述泵控制器包括至少一个处理器和与所述至少一个处理器通信的非易失性存储器，其中所述存储器存储指令，所述指令在被所述至少一个处理器执行时引起所述至少一个处理器进行如下步骤:确定燃料电池堆的堆功率请求是否低于第一阈值、利用所述堆功率请求确定向所述燃料电池堆提供冷却剂的冷却剂泵的关闭时间值、以及生成冷却剂泵控制命令，所述冷却剂泵控制命令引起所述冷却剂泵在所述关闭时间期间停止向所述燃料电池堆提供冷却剂并且在打开时间期间向所述燃料电池堆提供冷却剂，只要所述堆功率请求 低于所述第一阈值，所述冷却剂泵控制命令就继续。
【文档编号】H01M8/04GK103779591SQ201310509848
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2012年10月25日
【发明者】J.P.诺兰, S.R.法尔塔, D.R.勒布泽尔特, S.E.勒纳 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司