控制燃料電池車的鼓風(fēng)機的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種控制燃料電池車的鼓風(fēng)機的系統(tǒng)和方法，該方法包括：通過控制器檢測鑰匙旋轉(zhuǎn)至車輛的停止位置；響應(yīng)于檢測到停止位置，通過控制器檢測高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器和高壓電池是否處于正常工作；以及基于高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器和高壓電池是否處于正常工作，通過控制器經(jīng)由兩條路徑傳送由鼓風(fēng)機的再生制動操作產(chǎn)生的再生能量。該鼓風(fēng)機控制系統(tǒng)包括：控制器，其被配置為：檢測鑰匙旋轉(zhuǎn)至車輛的停止位置；響應(yīng)于檢測到停止位置，檢測高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器和高壓電池是否正常工作；以及基于高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器和高壓電池是否處于正常工作，經(jīng)由兩條路徑傳送由鼓風(fēng)機的再生制動操作產(chǎn)生的再生能量。
【專利說明】控制燃料電池車的鼓風(fēng)機的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種控制燃料電池車的鼓風(fēng)機的系統(tǒng)和方法，更特別涉及這樣一種控制燃料電池車的鼓風(fēng)機的系統(tǒng)和方法，其能夠在將鑰匙旋轉(zhuǎn)至燃料電池車的停止位置時，縮短用于停止鼓風(fēng)機操作的時間。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，燃料電池是指一種不是通過燃燒將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能，而是在燃料電池組中通過電化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化電能的電力發(fā)生器。燃料電池被廣泛用于供應(yīng)電能來驅(qū)動電力和電子產(chǎn)品以及工業(yè)和家用電器和車輛。
[0003]燃料電池中的聚合電解質(zhì)膜燃料電池用作驅(qū)動車輛的能源，其包括具有氫離子穿過的電解質(zhì)膜的膜電極組件(MEA);催化劑電極層，其中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，并連接于電解質(zhì)膜的兩側(cè)；氣體擴散層，其平均分配反應(yīng)氣體并傳送所產(chǎn)生的電能；墊圈和緊固裝置，其保持反應(yīng)氣體和冷卻液的氣密性和適當(dāng)?shù)木o固壓力；以及隔板，其移動反應(yīng)氣體和冷卻液。
[0004]在聚合電解質(zhì)膜燃料電池中，作為燃料的氫和作為氧化劑的氧(例如，空氣)分別通過隔板的流動路徑而被供給膜電極的陽極和陰極，并且氧(例如，空氣)被供給陰極，同時氫被供給陽極。
[0005]被供給陽極的氫通過位于電解質(zhì)膜兩側(cè)上的電極層的催化劑而被分解為氫離子和電子，并且僅有氫離子可選擇地穿過負離子交換膜的電解質(zhì)膜而被傳送至陰極，同時，電子穿過作為導(dǎo)體的氣體擴散層和隔板而被傳送至陰極。
[0006]在陰極，通過電解質(zhì)膜被供給的氫離子和通過隔板被傳送的電子與來自空氣的通過空氣供給裝置而供給至陰極的氧氣接觸，產(chǎn)生反應(yīng)從而生成水。此外，由氫離子的移動而產(chǎn)生的電子通過外部導(dǎo)線的流動產(chǎn)生了電流。
[0007]空氣供給裝置包括空氣清潔器，其過濾在空氣中發(fā)現(xiàn)的外部物質(zhì)；鼓風(fēng)機，其壓縮并供給由空氣清潔器過濾的空氣；以及控制器(例如，鼓風(fēng)機泵控制單元，BP⑶)，其操作鼓風(fēng)機。
[0008]在具有上述空氣供給裝置的燃料電池車中，需要防止由于快速減小鼓風(fēng)機的旋轉(zhuǎn)速度來切斷對燃料電池組的空氣供給而使膜電極組件(MEA)干燥，在車輛通過再生制動操作而關(guān)斷時鼓風(fēng)機在以相當(dāng)高的速度運轉(zhuǎn)。
[0009]然而，盡管當(dāng)燃料電池車的全部高壓組件處于正常時，高壓電池可被充入由鼓風(fēng)機的再生制動操作產(chǎn)生的再生能量，然而當(dāng)高壓電池或高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器(HDC)失效時，有可能不能利用再生制動操作快速地使鼓風(fēng)機停止。
[0010]在【背景技術(shù)】部分中公開的上述信息僅僅用于增強對本發(fā)明背景的理解，因此可能包含不構(gòu)成在本國中本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明提供了一種用于控制燃料電池車的鼓風(fēng)機(例如，送風(fēng)機)的方法，其具有以相當(dāng)短的時間使鼓風(fēng)機停止的優(yōu)點，在將鑰匙旋轉(zhuǎn)到燃料電池車的停止位置時，通過利用電動機的定子電阻來消除由鼓風(fēng)機的再生制動操作而產(chǎn)生的電壓。
[0012]本發(fā)明的一個【具體實施方式】提供一種控制燃料電池車的鼓風(fēng)機的方法，其可包括:檢測鑰匙旋轉(zhuǎn)至燃料電池車的停止位置；當(dāng)檢測到鑰匙旋轉(zhuǎn)至停止位置時，檢測高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器和高壓電池是否處于正常工作(例如，沒有錯誤)；以及基于檢測到高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器和高壓電池是否處于正常工作，消耗經(jīng)由兩條路徑傳送的由鼓風(fēng)機的再生制動操作產(chǎn)生的再生能量。
[0013]再生能量的消耗可以包括:當(dāng)高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器和高壓電池處于正常工作時，通過高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器的電壓控制，將再生能量傳送至高壓電池，從而為高壓電池充電。此夕卜，再生能量的消耗可以包括:當(dāng)高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器和高壓電池沒有處于正常工作(例如，發(fā)生錯誤)時，利用電動機/逆變器的定子電阻而消耗再生能量。
[0014]根據(jù)本發(fā)明一個【具體實施方式】的燃料電池車的鼓風(fēng)機的控制方法，當(dāng)燃料電池車將鑰匙旋轉(zhuǎn)至停止位置時，被配置成向燃料電池組供給空氣的鼓風(fēng)機，可通過再生制動操作在極短的時間內(nèi)被停止，因而可有效地防止燃料電池組干燥。
[0015]當(dāng)高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器(HDC)或高壓電池失效時，為了防止高壓電池沒有被充入由鼓風(fēng)機的再生制動操作產(chǎn)生的再生能量，可以通過電動機控制單元(MCU)將再生能量傳送到電動機，從而利用電動機的定子電阻來消除再生能量，因而即使在高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器或高壓電池失效時，也能夠在相當(dāng)短的時間內(nèi)使鼓風(fēng)機的操作停止。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施方式的燃料電池車的動力系統(tǒng)的示例圖，該動力系統(tǒng)在高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器(HDC)和高壓電池正常(例如，沒有發(fā)生故障)時通過再生制動操作使鼓風(fēng)機制動；
[0017]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施方式的燃料電池車的動力系統(tǒng)的示例圖，該動力系統(tǒng)在高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器(HDC)和高壓電池失效時傳送再生能量來消除再生能量；以及
[0018]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施方式的燃料電池車的鼓風(fēng)機的控制方法的示例性流程圖。
[0019]附圖標(biāo)記說明:
[0020]10:燃料電池 20:電動機/逆變器[0021 ] 30:高壓電池 40:高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器
[0022]50:鼓風(fēng)機 60:鼓風(fēng)機泵控制單元
【具體實施方式】
[0023]可以理解的是，本文中所使用的術(shù)語“車輛”或“車輛的”或其它類似的術(shù)語包括一般而言的機動車輛，比如包含運動型多用途車輛(SUV)、公共汽車、貨車，各種商用車輛的客車、包含各種輪船和艦船的船只、飛行器等等，并且包括混合動力車輛、電動汽車、混合動力電動汽車、氫動力汽車和其它替代燃料汽車(例如，從除了石油以外的資源中取得的燃料)。如在本文中所引用的，混合動力車輛是具有兩種或多種動力來源的車輛，例如汽油動力車輛和電動動力車輛二者。[0024]盡管【具體實施方式】被描述為利用多個單元來執(zhí)行典型程序，但是應(yīng)該理解的是，該典型程序也可以由一個或多個模塊執(zhí)行。此外，應(yīng)該理解的是，術(shù)語控制器/控制單元表示一種硬件裝置，包括存儲器和處理器。存儲器被配置成儲存模塊，處理器特別被配置成執(zhí)行所述模塊以執(zhí)行一個或多個，這些將在下文進一步描述的程序。
[0025]此外，本發(fā)明的控制邏輯可被實施為包含由處理器、控制器等執(zhí)行的可執(zhí)行程序指令的計算機可讀介質(zhì)上的非短暫計算機可讀介質(zhì)。計算機可讀介質(zhì)的例子包括，但不局限于，R0M、RAM、光盤(CD)-ROM、磁帶、閃存盤、智能卡和光數(shù)據(jù)存儲裝置。計算機可讀記錄介質(zhì)也可以分布在連接計算機系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中，以使計算機可讀介質(zhì)可以以分布式方式，例如，通過電信息通信服務(wù)器或控制器區(qū)域網(wǎng)(CAN)，被存儲和執(zhí)行。
[0026]本文所用的術(shù)語僅用于描述特定實施例的目的，而并非旨在限制本發(fā)明。除非上下文明確指出，否則如本文中所使用的單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”等意圖也包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)該理解的是，在本說明書中使用“包括”和/或“包含”等術(shù)語時，是意圖說明存在該特征、整數(shù)、步驟、操作、元素和/或組件，而不排除一個或多個其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元素、組件、和/或其組合的存在或增加。如本文中所使用的，術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)列出項目的任何和所有組合。
[0027]下面將參考附圖詳細描述本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0028]參考圖1，其示出燃料電池車的動力系統(tǒng)的構(gòu)造，其執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施方式的鼓風(fēng)機(例如，送風(fēng)機)的控制方法。具體地，電動機/逆變器20可以包括由被供給電能而驅(qū)動的電動機以及控制電動機的逆變器，其可被連接到通過燃料的電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電能的燃料電池10。此外，可被充入電能的高壓電池30可通過高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器(HDC)40被連接到燃料電池10。
[0029]高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器(HDC)40可并聯(lián)連接在燃料電池10和驅(qū)動力產(chǎn)生裝置20之間，以允許供給電動機/逆變器20的電動機的電壓被安全地保持。此外，HDC可被配置成匹配燃料電池10和高壓電池30彼此不同的輸出電壓的平衡，并允許剩余電壓和燃料電池10的再生制動能量作為充電電壓被提供到高壓電池30。
[0030]電動機/逆變器20還可包括被配置成操控電動機驅(qū)動的電動機控制單元(MCU)。此外，鼓風(fēng)機50，壓縮并為燃料電池10提供空氣，同時利用從燃料電池10或高壓電池30供給的電能來工作，其可經(jīng)由鼓風(fēng)機50的控制器60被連接到高壓電池30?？刂破?0可以包括鼓風(fēng)機泵控制單元(BPCU)，其被配置成操作用來壓縮并將空氣泵入鼓風(fēng)機中的泵。
[0031]因此，當(dāng)燃料電池車在驅(qū)動之后被關(guān)閉時，可能有必要相當(dāng)迅速地停止鼓風(fēng)機50的操作以防止燃料電池組干燥。作為在相當(dāng)短時間內(nèi)停止鼓風(fēng)機50的方法，鼓風(fēng)機50可通過再生制動操作而被停止。
[0032]當(dāng)鼓風(fēng)機50通過再生制動操作而被停止時，高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器40和高壓電池30正常操作而沒有失效，在鼓風(fēng)機50通過再生制動操作而被停止時產(chǎn)生的再生能量可通過高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器40而被傳送至高壓電池30，從而為高壓電池30充電，如圖1中的箭頭所
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[0033]然而，當(dāng)鼓風(fēng)機50通過再生制動操作而停止時高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器40或高壓電池30失效時，高壓電池30不會被充入在鼓風(fēng)機50經(jīng)由再生制動操作而停止時產(chǎn)生的再生能量。[0034]如上所述，當(dāng)高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器40或高壓電池30失效時，再生能量可通過鼓風(fēng)機泵控制單元60被傳送至電動機/逆變器20，如圖2中的箭頭所示，并且電動機/逆變器20利用電動機的定子電阻而消耗和去除再生能量，因而利用再生制動操作快速地停止鼓風(fēng)機50的操作。
[0035]電動機/逆變器20的電動機可以是感應(yīng)電動機，其中，可以僅當(dāng)滑差頻率(slipfrequency)被加到轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率上時才產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，并且當(dāng)滑差頻率為零時可以不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。因此，再生電能可通過應(yīng)用利用鼓風(fēng)機50的再生制動操作產(chǎn)生的再生電能而被消耗掉。
[0036]參考圖3，其示出根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施方式的鼓風(fēng)機的控制方法的示例性流程圖。在開始步驟，可以檢測將鑰匙旋轉(zhuǎn)到燃料電池車的停止位置。在步驟S100，當(dāng)檢測到鑰匙處于停止位置時，可檢測高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器(HDC)和高壓電池30是否處于正常操作(SllO)。
[0037]基于高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器(HDC)和高壓電池30是否處于正常工作，由鼓風(fēng)機的再生制動操作產(chǎn)生的制動能量可通過兩個不同的路徑被消耗。換句話說，當(dāng)高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器(HDC)和高壓電池30處于正常工作時，由鼓風(fēng)機50的再生制動操作(S130)產(chǎn)生的電能可通過高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器(HDC)的電壓控制(S120)被傳送到高壓電池30，從而為高壓電池30 充電(S140)。
[0038]當(dāng)高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器(HDC)和高壓電池30沒有正常工作時，通過利用電動機/逆變器20的定子電阻來準(zhǔn)備消耗再生能量的功能(S150)，鼓風(fēng)機50可通過再生制動操作而被停止(S160)，隨后，在鼓風(fēng)機50停止時產(chǎn)生的再生電能可以通過定子電阻而被消除。
[0039]盡管已經(jīng)結(jié)合當(dāng)前被認為是實際的示例性實施方式對本發(fā)明進行了描述，然而應(yīng)該理解的是，本發(fā)明并不被限制于所公開的實施方式中，相反地，本發(fā)明意圖涵蓋包含在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等同布置。
【權(quán)利要求】
1.一種控制車輛的鼓風(fēng)機的方法，包括: 通過控制器檢測鑰匙旋轉(zhuǎn)至車輛的停止位置； 響應(yīng)于檢測到停止位置，通過所述控制器檢測高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器和高壓電池是否處于正常工作；以及 基于所述高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器和所述高壓電池是否處于正常工作，通過所述控制器經(jīng)由兩條路徑傳送由所述鼓風(fēng)機的再生制動操作產(chǎn)生的再生能量。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中: 響應(yīng)于檢測到所述高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器和所述高壓電池處于正常工作，利用所述高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器的電壓控制，通過所述控制器將所述再生能量傳送到所述高壓電池，從而為所述高壓電池充電。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中: 響應(yīng)于檢測到所述高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器和所述高壓電池處于異常工作，通過所述控制器利用電動機和逆變器的定子電阻來傳送所述再生能量。
4.一種鼓風(fēng)機控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 控制器，其被配置為: 檢測鑰匙旋轉(zhuǎn)至車輛的停止位置； 響應(yīng)于檢測到停止位置，檢測高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器和高壓電池是否正常工作；以及 基于所述高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器 和所述高壓電池是否處于正常工作，經(jīng)由兩條路徑傳送由所述鼓風(fēng)機的再生制動操作產(chǎn)生的再生能量。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述控制器還被配置為: 響應(yīng)于檢測到所述高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器和所述高壓電池處于正常工作，通過所述高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器的電壓控制，將所述再生能量傳送到所述高壓電池，從而為所述高壓電池充電。
6.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述控制器還被配置成: 響應(yīng)于檢測到所述高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器和所述高壓電池處于異常工作，利用電動機和逆變器的定子電阻來傳送所述再生能量。
7.一種非短暫計算機可讀介質(zhì)，包含由控制器執(zhí)行的程序指令，所述計算機可讀介質(zhì)包括: 檢測鑰匙旋轉(zhuǎn)至車輛的停止位置的程序指令； 響應(yīng)于檢測到所述停止位置，檢測高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器和高壓電池是否處于正常工作的程序指令；以及 基于所述高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器和所述高壓電池是否處于正常工作，經(jīng)由兩條路徑傳送由鼓風(fēng)機的再生制動操作產(chǎn)生的再生能量的程序指令。
8.如權(quán)利要求7所述的非短暫計算機可讀介質(zhì)，還包括: 響應(yīng)于檢測到所述高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器和所述高壓電池處于正常工作，通過所述高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器的電壓控制，將所述再生能量傳送到所述高壓電池，從而為所述高壓電池充電的程序指令。
9.如權(quán)利要求7所述的非短暫計算機可讀介質(zhì)，還包括: 響應(yīng)于檢測到所述高壓DC-DC 轉(zhuǎn)換器和所述高壓電池處于異常工作，利用電動機和逆變器的定子電阻來傳送所述再生能`量`的程序指令。
【文檔編號】G05B19/042GK103869730SQ201310757045
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月13日
【發(fā)明者】權(quán)純祐, 李準(zhǔn)庸 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社