用于恢复燃料电池输出的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于恢复燃料电池输出的系统和方法，更具体地说，涉及一种能够恢复燃料电池堆的性能的用于恢复燃料电池的输出的系统和方法。
【背景技术】
[0002]燃料电池车辆是通过燃料电池堆提供动力的车辆，在燃料电池车辆中，多个燃料电池被堆叠在一起，向车辆供应适量的动力。这些燃料电池系统通常包括向燃料电池堆供应氢(即，燃料等)的燃料供应系统，供应氧(即，电化学反应所需的氧化剂)的空气供应系统，控制燃料电池堆的温度的水和热管理系统，以及本领域中众所周知的其他组件。
[0003]具体说，燃料供应系统减少氢罐中压缩氢的压力并将压力降低的压缩氢供应给燃料电池堆的阳极，空气供应系统向燃料电池堆的阴极供应通过操作鼓风机而吸入的外部空气。
[0004]当氢被供应给燃料电池堆的阳极并且氧被供应给燃料电池堆的阴极时，氢离子在该阳极通过催化反应被分离。分离出的氢离子通过电解质膜转移到作为阴极的氧化电极，并且在阳极分离出的氢离子与电子及氧化电极中的氧一起，产生电化学反应，从而产生可以获得的电能。详细地说，氢的电化学氧化发生在阳极，氧的电化学还原发生在阴极。由于通过上述过程产生的电子运动而产生电能和热能，而水蒸汽或水通过氢与氧彼此键合的化学作用而产生。
[0005]为了释放出不发生反应的氢和氧，提供了排放装置，所述氢和氧的反应会产生副产物:例如在燃料电池堆产生电能的过程中产生的水蒸汽、水以及热能。因此，例如水蒸汽、氢气、氧气等的气体通过排放通道排放到大气中。
[0006]用于驱动燃料电池的组件，例如鼓风机、氢再循环风机、水泵等连接到主总线端，以便于燃料电池的启动，并且便于功率阻断和连接的各种继电器和防止反向电流到达燃料电池的二极管可以连接到主总线端。
[0007]通过鼓风机供应的干燥空气通过加湿器加湿，然后提供给燃料电池堆的阴极。阴极排出的气体可以被转移到加湿器，以便通过内部产生的水分加湿，然后被用于加湿要通过鼓风机供应给阴极的干燥空气。
[0008]在使用燃料电池作为驱动源，特别是使用燃料电池作为主动力源的燃料电池车辆中，车辆行驶的越远，燃料电池堆的性能恶化的越严重。在某些情况下，其结果是燃料电池堆的输出减少。为了使燃料电池车辆能稳定地行驶，燃料电池堆的输出应当保持在一定的水平或以上。然而，当燃料电池堆恶化时，燃料电池堆的输出减少。在这种情况下，燃料电池堆必须从汽车上取下并维修。
[0009]然而，从燃料电池车辆上取下燃料电池堆需要有熟练技工、维修场所、专用工具等等，并且将燃料电池堆与燃料电池车辆分离并将燃料电池堆装回到燃料电池车辆中需要很大的成本。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是提供一种不必将燃料电池堆从车辆分离而通过使用燃料电池堆的输出恢复装置恢复燃料电池堆输出的系统和方法。
[0011]根据本发明的示例性实施例，提供一种用于恢复燃料电池输出的系统，该系统包括:通过至少一个冷却剂加热器管线连接到燃料电池堆的输出恢复装置；以及被配置为与该输出恢复装置通信并控制向燃料电池堆的冷却剂、空气和氢的供应的车辆控制器。该输出恢复装置可以包括被配置为并被连接向燃料电池堆供应电流的电流供给器，以及被配置为与车辆控制器通信并控制从该电流供给器供应的电流的控制器。
[0012]在示例性实施例中，当输出恢复装置被连接到车辆控制器时，该车辆控制器可以将燃料电池车辆的电动机转矩限制为O。当冷却剂的温度低于预设的基准温度时，该车辆控制器还可以加热该冷却剂并停止向燃料电池堆的空气供应，以便将燃料电池堆的湿度增加到预设的基准湿度。此外，当冷却剂的温度是基准温度或更高并且燃料电池堆的湿度是基准湿度或更高时，该车辆控制器可以进一步向燃料电池堆的阳极供应氢，以保持预定的氢压力。该车辆控制器还可以打开排气阀，将燃料电池堆的阴极中产生的氢排出。
[0013]此外，一旦向阳极的氢供应已完成，电流供给器就可以向燃料电池堆供应电流，并且一旦预设的时间流逝，该控制器可以允许该电流供给器停止电流的供应。
[0014]根据本发明的另一个示例性实施例，提供一种用于恢复燃料电池输出的方法，该方法包括:通过至少一个冷却剂加热器管线将输出恢复装置连接到燃料电池堆；一旦该输出恢复装置被连接，即停止燃料电池车辆的电动机的驱动；一旦电动机的驱动停止，即向燃料电池堆供应氢；并且在预定氢压力通过供应氢被保持时，通过该输出恢复装置向燃料电池堆供应电流。
[0015]向燃料电池堆供应氢可以包括:当冷却剂的温度小于预设的基准温度时，加热该冷却剂并停止向燃料电池堆的空气供应，以增加燃料电池堆的湿度；并且当该冷却剂的温度是基准温度或更高并且燃料电池堆的湿度是基准湿度或更高时，向燃料电池堆的阳极供应氢。
[0016]用于恢复燃料电池输出的方法还可以包括:一旦已向燃料电池堆供应电流一段预设的时间，即停止该电流的供应。
[0017]用于恢复燃料电池输出的方法还可以包括:在向燃料电池堆供应氢之前，排出燃料电池堆的阴极中所产生的氢。
[0018]根据本发明的又一个示例性实施例，提供一种用于恢复燃料电池输出的系统，该系统包括:冷却单元，该冷却单元中具有调整燃料电池堆的温度的冷却剂和加热该冷却剂的多个冷却剂加热器；以及被连接到至少一个连接器用以向燃料电池堆供应电流的输出恢复装置，其中所述多个冷却剂加热器被连接到所述至少一个连接器。
【附图说明】
[0019]图1是示意性地示出根据本发明示例性实施例的燃料电池系统的框图；
[0020]图2是示意性地示出根据本发明示例性实施例的用于恢复燃料电池输出的系统的框图；
[0021]图3是总体示出根据本发明示例性实施例的用于恢复燃料电池输出的方法的流程图；以及
[0022]图4和图5是详细示出根据本发明示例性实施例的用于恢复燃料电池输出的方法的一部分的流程图。
【具体实施方式】
[0023]以下仅出于描述本说明书所公开的本发明的各个示例性实施例的目的，提供特定结构和功能描述。因此，本发明的示例性实施例可以以各种形式实施，并且本发明不应被解释为局限于本说明书或公开中描述的示例性实施例。
[0024]由于本发明的示例性实施例可以进行各种更改并且具有多种形式，特定示例性实施例将在附图中示出并在本说明书或公开中详细描述。不过，应当理解，本发明并不局限于特定的示例性实施例，而是包括包含在本发明的精神和范围内的所有更改、等同物和替换。
[0025]诸如“第一”、“第二”等的术语可用于描述多个组件，但是该多个组件不应被解释为局限于所述术语。所述术语仅用于将一个组件与另一个组件区分开。例如，在不偏离本发明的范围的情况下，“第一”组件可以被称为“第二”组件，并且“第二”也可以同样被称为“第一”组件。
[0026]应当理解，当一个元件被称为“连接到”或“联结到”另一个元件时，其可以直接连接到或直接联结到另一个元件，或者可以通过在这两个元件之间插入其他元件而进行连接或联结。另一方面，应当理解，当一个元件被称为“直接连接到”或“直接联结到”另一个元件时，其可以不在这两个元件之间插入其他元件而进行连接或联结。描述组件之间关系的其他表达方式，即“在...之间”、“直接在...之间”、“相邻于”、“直接相邻于”等，应作同样解释。
[0027]在本说明书中使用的术语仅用于描述特定的示例性实施例而不是起限制本发明的作用。除非上下文另有明确说明，单数形式也意图包括复数形式。应当进一步理解，本说明书中所用的术语“包括”或“具有”指存在所述特征、步骤、数字、操作、组件、部件或其组合，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、数字、步骤、操作、组件、部件或其组合。
[0028]此外，应当理解，下列方法由至少一个控制器执行。术语控制器指的是包括存储器和处理器的硬件装置，其中所述处理器配置成执行应当被解释为