于温度函数的环境温度Tanib和辅助设备温度T 一的可能组合值给出了唤醒时间T w-。
[0053]当控制器32在Twake已经逝去之后唤醒时，算法在决策菱形106处确定用于环境温度Tanib和辅助设备温度Tbcip的组合的函数f (T-，Tbop)是否在存在堆冻结风险的预定温度例如5°C以下。如果在决策菱形106处温度函数不小于预定温度，则算法在框102处使用查询表基于新的环境温度Tanib和辅助设备温度T bcip来重新设定唤醒时间T wake,并继续此循环，直到存在下面讨论的曲轴请求或者在决策菱形106处温度函数已经降至预定温度以下为止。算法使用环境温度Tanb和辅助设备温度T 一的组合，因为这些温度的不同组合可以使控制做不同的事情。例如，如果辅助设备温度Tbcip为2°C，但环境温度Tanib为6°C，则算法可以不涉及阴极子系统辅助设备温度，因为环境温度正在变暖，并且辅助设备温度将相应地跟从。如果环境温度Tanb高于辅助设备温度Tbcip，则一个可能的函数可以总是利用新计算的唤醒时间将控制器32设置回至休眠模式下。
[0054]如果在决策菱形106处温度函数在预定温度以下，以指示可能的冻结条件，则算法在框108处开始系统10的自动启动，以增加阴极子系统辅助设备的温度。自动启动是燃料电池堆12的最小操作，此时各种辅助源例如灯、雨刷、广播、AC等保持关闭。在自动启动之后，预期到冻结吹扫，系统10在框110处被加热，并随后在框112处被停用。加热过程可以在任何合适的堆电流密度下被执行至任何合适的温度。在一个非限制性示例中，压缩机20在30kW下操作，12%氢气被提供到阴极，执行加热至70°C的堆温度并在此温度下保持30秒，其中，30秒是基于测试和实验的非限制性的可校准时间。将加热过程保持校准的时间段，从而包括端电池和阴极子系统辅助设备组件例如阀和管道的所有系统组件已经达到期望的温度，这里为70°C。然后，在框112处执行冻结吹扫，并且控制器32在框114处进入休眠而未对唤醒给予过多关注以确定冻结吹扫是否必要。
[0055]如果算法在决策菱形96处确定出环境温度Tanib在校准温度-15°C以下，则算法直接前进至在框110处的停用加热过程，以准备在框112处的冻结吹扫。如上讨论的，如果在决策菱形96处环境温度Tanib在可校准温度以下，则堆12和阴极子系统辅助设备组件几乎确信地将在下一次系统启动时被冻结，如果在框100处执行正常的停用，则这将需要在框110处的加热过程。因为堆12和阴极辅助设备组件有可能已经处于或接近当其停用时在框110处加热所需的70°C温度，所以算法直接前进至框110，以在这种情况下在框112处执行冻结停用。
[0056]如果在决策菱形94处λ值小于4，则算法在决策菱形116处确定最后的系统停用是否为冻结停用，如果否，则直接前进至框102，以确控制器32的下一唤醒时间，从而确定在框108处自动启动是否必要。如果在决策菱形116处最后的停用是冻结停用，则算法直接前进至框114，直到曲轴请求为止。
[0057]上面讨论的停用顺序和切断可以在任何时间由对车辆启动顺序的曲轴请求所中断。本发明认识到这一点，并允许停用顺序在任何时间被中断以响应于曲轴请求。具体地，在框98、100、104、110、112和114中的每个处，如果接收到曲轴请求，则算法将前进至框118，在此处算法将随后停止其当前所处的停用步骤，并直接前进至在框120处的正常启动顺序。
[0058]如本领域技术人员将很好地理解的，本文用于描述本发明所讨论的若干个和不同的步骤和方法可以参考由利用电现象操纵和/或转变数据的计算机、处理器或其它电子计算装置执行的操作。这些计算机和电子装置可以采用各种易失性和/或非易失性存储器，包括具有存储在其上的可执行程序的非临时性计算机可读介质，可执行程序包括能够由计算机或处理器执行的各种代码和可执行指令，其中，存储器和/或计算机可读介质可以包括所有形式和类型的存储器和其它计算机可读媒介。
[0059]前面的讨论仅公开并描述了本发明的示例性实施例。本领域技术人员根据这样的讨论并根据附图和权利要求将容易地认识到，在不脱离如在下面的权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在此做出各种改变、修改和变形。
【主权项】
1.一种具有阴极子系统的燃料电池系统，所述阴极子系统包括: 燃料电池堆； 向所述燃料电池堆提供阴极空气的阴极进口线； 将阴极废气从所述燃料电池堆排出的阴极排气线；以及 在所述阴极排气线中的背压阀，所述背压阀位于所述阴极排气线的滴槽的下游，其中，所述滴槽包括防止冷凝水在所述背压阀附近累积的突出，所述滴槽还包括收集来自所述滴槽的所述突出的冷凝水滴的集槽。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括被编程为确定所述背压阀的温度并估计所述背压阀附近的液态水的控制器，所述控制器在所述温度和所述背压阀附近的液态水达到预定门限值时执行冻结吹扫策略。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括使用旁通阀将阴极进口空气选择性地引导至所述阴极排气线的旁通线，所述旁通阀在所述旁通线中位于所述阴极进口线附近，所述旁通线包括位于所述旁通阀的下游的至少一个转弯，所述至少一个转弯防止所述阴极排气线中的水回溅到所述旁通阀。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括在所述阴极进口线中的增压空气冷却器和水蒸气输送单元，其中，所述增压空气冷却器位于所述阴极进口线中并供给到所述阴极进口线中的所述水蒸气输送单元中，所述增压空气冷却器由冷却剂循环来冷却，其中，压力传感器设置在所述增压空气冷却器上，从而在空气被所述增压空气冷却器冷却之后测量所述阴极进口空气的压力，并在所述水蒸气输送单元将水加入到所述阴极进口空气之前测量所述阴极进口空气的压力。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括直接在所述水蒸气输送单元下方的泄放装置，所述泄放装置包括集槽，所述集槽通过孔将来自所述水蒸气输送单元的液态水泄放到所述阴极排气线中。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括直接在所述孔上方的位于所述泄放装置中的筛网，其中，所述泄放装置的包括所述孔和所述筛网的部分延伸到所述阴极排气线中，从而来自所述阴极排气线的热能够使可能在所述泄放装置的所述孔处累积的冰融化。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述泄放装置的在所述筛网和所述孔附近的部分由导热材料制成。8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述背压阀是位于所述阴极排气线的山丘形区域中的倒置P型阀。9.一种具有阴极子系统的燃料电池系统，所述阴极子系统包括: 燃料电池堆； 将阴极进口空气提供到所述燃料电池堆的阴极进口线； 将阴极废气从所述燃料电池堆排出的阴极排气线； 将来自所述阴极废气的湿度传递到所述阴极进口空气的水蒸气输送单元；以及 位于所述阴极进口线中并供给到所述水蒸气输送单元中的增压空气冷却器，所述增压空气冷却器由冷却剂循环来冷却，其中，压力传感器设置在所述增压空气冷却器上，从而在空气被所述增压空气冷却器冷却之后测量所述阴极进口空气的压力，并在所述水蒸气输送单元将水加入到所述阴极进口空气之前测量所述阴极进口空气的压力。10.一种具有阴极子系统的燃料电池系统，所述阴极子系统包括: 燃料电池堆； 将阴极进口空气提供到所述燃料电池堆的阴极进口线； 将阴极废气从所述燃料电池堆排出的阴极排气线；以及 使用旁通阀将阴极进口空气选择性地引导至所述阴极排气线的旁通线，所述旁通阀在所述旁通线中位于所述阴极进口线附近，所述旁通线包括位于所述旁通阀的下游的至少一个转弯，所述至少一个转弯防止所述阴极排气线中的水回溅到所述旁通阀。
【专利摘要】本发明涉及燃料电池阴极辅助设备冻结策略，具体地，用于燃料电池系统中的阴极子系统的系统和方法。所述系统包括燃料电池堆、向所述燃料电池堆提供阴极空气的阴极进口线以及将阴极废气从所述燃料电池堆排出的阴极排气线。还包括在所述阴极排气线中的背压阀，所述背压阀位于所述阴极排气线的滴槽的下游，其中，所述滴槽包括防止冷凝水在所述背压阀附近累积的突出。所述滴槽还包括收集来自所述滴槽的所述突出的冷凝水滴的集槽。所述系统还包括在水蒸气输送单元下方的泄放装置，所述泄放装置包括在所述泄放装置的位于所述阴极排气线内的部分中的孔。
【IPC分类】H01M8/24, H01M8/04
【公开号】CN105047979
【申请号】CN201510196756
【发明人】B.J.克林格曼, A.罗加恩, S.D.伯奇, M.卡特赖特
【申请人】通用汽车环球科技运作有限责任公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年4月23日
【公告号】DE102015105724A1, US20150311547