在備用期間為燃料電池堆提供功率的製作方法
2023-12-02 20:38:16 2
在備用期間為燃料電池堆提供功率的製作方法
【專利摘要】本發明涉及在備用模式期間為燃料電池堆提供功率，具體提供通過在電池堆關閉時從蓄電池向電池堆提供功率來限制備用模式期間燃料電池堆的電壓循環的系統和方法。所述方法包括監控燃料電池堆中的每個燃料電池的電壓和確定燃料電池堆中的燃料電池的平均電池電壓。所述方法還確定燃料電池堆中的燃料電池的平均電池電壓是否降低到預定電壓值以下，並且如果是，則向燃料電池堆供應電壓以使平均電池電壓增大到該預定電壓值以上。
【專利說明】在備用期間為燃料電池堆提供功率
【技術領域】
[0001]本發明總體涉及用於延長燃料電池堆中的電極催化劑的壽命的系統和方法，更具體地涉及通過在系統備用模式期間保持電池堆勢能在一定值以上以防止或限制電池堆電壓循環來延長燃料電池堆中的電極催化劑的壽命的系統和方法。
【背景技術】
[0002]氫是很有吸引力的燃料，因為它清潔並且可以用於在燃料電池中有效地產生電。氫燃料電池是包括陽極、陰極和它們之間的電解質的電化學設備。陽極接收氫氣，陰極接收氧氣或空氣。氫氣在陽極催化劑的作用下離解產生自由的質子和電子。質子穿過電解質到達陰極。質子在陰極催化劑的作用下與氧和電子反應產生水。來自陽極的電子不能穿過電解質，因此被導引穿過負載以在被傳送到陰極之前做功。
[0003]質子交換膜燃料電池(PEMFC)是用於車輛的常見燃料電池。PEMFC通常包括固態聚合物電解質質子導電膜，諸如全氟磺酸膜。陽極和陰極通常但不總是包括精細的催化劑微粒，通常是諸如鉬(Pt)(通常附著在碳粒子上並且與離聚物混合)的高度活躍的催化劑。催化劑混合物被沉積在膜的相反側面上。陽極催化劑混合物、陰極催化劑混合物和膜的結合限定膜電極組件(MEA)。MEA的製造相對昂貴並且其有效操作需要特定的條件。
[0004]在燃料電池堆中通常組合若干燃料電池以產生所需的功率。例如，用於車輛的典型燃料電池可具有兩百個或更多堆疊的燃料電池。燃料電池堆接收陰極反應輸入氣體一通常是通過壓縮機壓入電池堆中的空氣流。並不是所有氧都被電池堆消耗，一些空氣作為陰極廢氣(可以包括作為電池堆副產物的水)被輸出。燃料電池堆還接收流入電池堆的陽極側的陽極氫反應輸入氣體。
[0005]燃料電池堆通常包括位於電池堆中的若干MEA之間的一系列雙極板，雙極板和MEA位於兩個端板之間。雙極板包括電池堆中相鄰燃料電池的陽極側和陰極側。陽極氣體流場被設置在允許陽極反應氣體流到各自的MEA的雙極板陽極側。陰極氣體流場被設置在允許陰極反應氣體流到各自的MEA的雙極板陰極側。一個端板包括陽極氣體流道，而另一個端板包括陰極氣體流道。雙極板和端板由導電材料製成，諸如不鏽鋼或導電複合材料。端板將燃料電池產生的電傳導到電池堆外部。雙極板還包括流過冷卻流體流的流道。
[0006]已經發現在電池堆使用期間典型的燃料電池堆將存在電壓損失或下降。相信燃料電池堆退化的原因之一是電池堆的電壓循環。當用於增強電化學反應的鉬催化劑微粒在氧化狀態和非氧化狀態之間轉變(這致使微粒分解)時，發生電壓循環。當鉬微粒在非氧化或金屬狀態和氧化狀態之間轉變時，鉬中氧化的離子能夠從MEA的表面朝向膜移動並且可能進入膜內。當微粒轉換回到金屬狀態時，它們不能輔助電化學反應、減小有效的催化劑表面並且導致電池堆電壓下降。
[0007]由電壓循環導致的燃料電池中鉬微粒的氧化在電池電極中產生鈍化層，該鈍化層阻止微粒進入溶液和被膜吸收。換言之，燃料電池中鉬微粒的氧化降低了催化劑表面區域的還原(這降低電池的退化)可能性。儘管這裡的討論涉及鉬作為催化劑，但是本領域技術人員容易理解，可以使用其它金屬作為催化劑並且催化劑可以具有各種濃度、微粒大小、附
著材料等。
[0008]如果燃料電池堆的電壓小於約0.9伏，則鉬微粒未被氧化並保持為金屬。當燃料電池堆的電壓大於約0.9伏，則鉬催化劑開始氧化。電池堆上的低負載可以導致燃料電池堆的電壓輸出大於0.9伏。根據MEA的功率密度，0.9伏對應於約0.2 A/cm2的電流密度，大於該值的電流密度不會改變鉬的氧化狀態。對於不同的電池堆和不同的催化劑，氧化電壓閾值可以不同。
[0009]許多因素影響與電壓循環相關的鉬微粒表面區域的相對損失，包括峰值電池堆電壓、溫度、電池堆溼度、電壓循環動態等。較低的電池堆電壓設定值提供針對退化的較大保護，但是較高的電池堆電壓設定值提供增大的系統效率。因此，對各種燃料電池系統的控制通常需要電池堆至少在最小功率水平操作，從而使得在至少一種情形中防止電池電壓上升過高，因為如上所述頻繁的升至高壓的電壓循環可以導致陰極和陽極的有效鉬表面減小。
[0010]通常，在已知的燃料電池系統中，固定的電壓極限被用來設定電池堆的最小功率水平，以防止不期望的電壓循環。例如，典型的電壓抑制策略可以使用固定的電壓設定點，諸如850-900mV，並且防止電池堆電壓上升到該值以上。如果燃料電池功率控制器不要求功率，或者要求最小功率，則電池堆產生的維持電池電壓水平處於或小於固定設定值所必需的功率被提供到存儲或消耗能量的某些源。例如，過多的功率可以用於對燃料電池系統車輛中的高壓蓄電池進行充電。
[0011]2006年7月6日公布的名稱為通過使用可充電的電存儲設備來降低由電壓循環導致的電壓損失的美國專利申請公報US2006/0147770A1公開了對車輛蓄電池進行充電以保持電池電壓處於預定的固定電壓設定值以下的燃料電池系統，該美國申請被轉讓給了本申請的 申請人:，且通過引用合併於此。
[0012]當車輛上的燃料電池系統處於空閒模式時，諸如當車輛在紅燈處停止時，此時燃料電池堆不產生作業系統設備的功率，空氣和氫氣通常仍被提供到燃料電池堆，並且電池堆產生輸出功率。該功率通常用於對蓄電池進行再次充電直至達到蓄電池的SOC上限，其中如果蓄電池被充電至超過該上限，則蓄電池會被損壞。當達到該SOC極限時，電池堆上的蓄電池負載會被移除，這會增大電池堆電壓，但是導致降低電池堆壽命的上述電壓循環。如果在空閒情況下關閉燃料電池系統，則不需要處理當蓄電池達到其最大SOC時在電池堆上設置負載的問題。此外，當燃料電池堆處於空閒模式時向其提供氫氣通常是浪費的，因為在此情況下操作電池堆不會產生很多有用功，即使有也很少。
[0013]對於這些和其它燃料電池系統操作情況，可能需要使系統處於備用模式，以便增加系統效率和減緩系統退化，在該模式中，系統消耗很少功率或不消耗功率，使用的氫燃料量相當少，並且系統可以從備用模式快速恢復。2010年3月12日提交的名稱為用於優化燃料電池車輛應用的效率和耐用性的備用模式的美國專利申請序列號N0.12/723，261公開了用於使車輛上的燃料電池系統處於備用模式以節約燃料的過程，該美國申請被轉讓給本申請的 申請人:且通過引用合併於此。
[0014]當燃料電池堆進入備用模式並且被關閉時，電池堆上的電壓降至零，並且當備用模式結束且電池堆被重啟時，電池堆上的電壓增加。因此，基於備用模式開始和結束的次數發生會降低催化劑性能的上述電壓循環。可以在電池堆處於備用模式的早期限制電池堆上的負載以限制電壓循環。然而，可以採用額外的步驟來限制催化劑損失。
【發明內容】
[0015]根據本發明的教導，公開了通過在電池堆關閉時從蓄電池向電池堆提供功率來限制備用模式期間燃料電池堆的電壓循環的系統和方法。所述方法包括監控燃料電池堆中的每個燃料電池或一組燃料電池的電壓和確定燃料電池堆中的燃料電池的平均電池電壓。所述方法還確定燃料電池堆中的燃料電池的平均電池電壓是否已降低到預定電壓值以下，並且如果是，則向燃料電池堆供應電壓以使平均電池電壓增大到該預定電壓值以上。
[0016]方案1.一種用於保持燃料電池系統中的燃料電池堆的電壓在期望電壓值以上的方法，所述燃料電池堆包括多個燃料電池，所述方法包括:
監控燃料電池堆中的每個燃料電池的電壓；
確定燃料電池堆中的每個燃料電池的電壓的平均電池電壓；
確定燃料電池堆中的燃料電池的平均電壓是否降低到第一預定電壓值以下；以及如果平均電池電壓已降低到第一預定電壓值以下，則向燃料電池堆供應電壓以使平均電池電壓增大到第一預定電壓值以上。
[0017]方案2.根據方案I所述的方法，其中，向燃料電池堆供應電壓包括從蓄電池供應電壓。
[0018]方案3.根據方案2所述的方法，其中，從蓄電池向燃料電池堆提供電壓包括通過電轉換器從蓄電池向燃料電池堆供應電壓。
[0019]方案4.根據方案I所述的方法，進一步包括確定具有最大電池電壓的燃料電池的電壓是否在第二預定電壓值以上，其中，向燃料電池堆供應電壓包括僅當最大電池電壓在第二預定電壓值以下時向燃料電池堆供應電壓，而不管平均電池電壓是否在第一預定電壓值以下。
[0020]方案5.根據方案I所述的方法，進一步包括確定具有最小電池電壓的燃料電池的電壓是否在第三預定電壓值以下，其中，向燃料電池堆供應電壓包括當最小電池電壓在第三預定電壓值以下時向燃料電池堆供應電壓，而不管平均電池電壓是否在第一預定電壓值以上。
[0021]方案6.根據方案I所述的方法，進一步包括確定燃料電池堆中的反應物濃度是否處於預定可接受水平，並且如果否，則阻止向燃料電池堆供應電壓，而不管平均電池電壓是否在第一預定電壓值以下。
[0022]方案7.根據方案6所述的方法，進一步包括當確定反應物未處於預定可接受水平時確定反應物是否能夠被添加到燃料電池堆中。
[0023]方案8.根據方案6所述的方法，其中，確定燃料電池堆中的反應物濃度是否處於預定可接受水平包括確定陰極空氣和陽極氫氣兩者是否處於預定可接受水平。
[0024]方案9.根據方案I所述的方法，其中，當燃料電池系統進入備用模式時執行所述方法。
[0025]方案10.根據方案I所述的方法，其中，所述第一預定電壓值為大約0.9伏。
[0026]方案11.一種當燃料電池系統進入備用模式時保持燃料電池系統中的燃料電池堆的電壓在期望電壓值以上的方法，所述燃料電池堆包括多個燃料電池，所述燃料電池系統包括蓄電池，所述方法包括:
監控燃料電池堆中的每個燃料電池的電壓；
確定燃料電池堆中的每個燃料電池的電壓的平均電池電壓；
確定具有最高電壓的燃料電池電壓的最大電池電壓；
確定具有最低電壓的燃料電池的最小電壓；
確定燃料電池堆中的燃料電池的平均電池電壓是否降低到第一預定電壓值以下；
確定最大電池電壓是否大於第二預定電壓值；
確定最小電池電壓是否小於第三預定電壓值；以及
當平均電池電壓已降低到第一預定電壓值以下時，向燃料電池堆供應電壓以使平均電池電壓增大到第一預定電壓值以上，其中，向燃料電池堆供應電壓包括僅當最大電池電壓在第二預定電壓值以下時向燃料電池堆供應電壓，而不管平均電池電壓是否在第一預定電壓值以下，以及當最小電池電壓在第三預定電壓值以下時向燃料電池堆供應電壓，而不管平均電池電壓是否在第一預定電壓值以上。
[0027]方案12.根據方案11所述的方法，進一步包括確定燃料電池堆中的反應物濃度是否處於預定可接受水平，並且如果否，則阻止向燃料電池堆供應電壓，而不管平均電池電壓是否在第一預定電壓值以下。
[0028]方案13.根據方案12所述的方法，進一步包括當確定反應物未處於預定可接受水平時確定反應物是否能夠被添加到燃料電池堆中。
[0029]方案14.一種用於保持燃料電池系統中的燃料電池堆的電壓在期望電壓值以上的方法，所述燃料電池堆包括多個燃料電池，所述系統包括:
用於監控燃料電池堆中的每個燃料電池的電壓的裝置；
用於確定燃料電池堆中的每個燃料電池的電壓的平均電池電壓的裝置；
用於確定燃料電池堆中的燃料電池的平均電壓是否降低到第一預定電壓值以下的裝置；以及
用於當平均電池電壓已降低到第一預定電壓值以下時向燃料電池堆供應電壓以使平均電池電壓增大到第一預定電壓值以上的裝置。
[0030]方案15.根據方案14所述的控制系統，其中，用於向燃料電池堆供應電壓的裝置從蓄電池供應電壓。
[0031]方案16.根據方案14所述的控制系統，進一步包括用於確定具有最大電池電壓的燃料電池的電壓是否在第二預定電壓值以上的裝置，其中，用於向燃料電池堆供應電壓的裝置僅當最大電池電壓在第二預定電壓值以下時向燃料電池堆供應電壓，而不管平均電池電壓是否在第一預定電壓值以下。
[0032]方案17.根據方案14所述的控制系統，進一步包括用於確定具有最小電池電壓的燃料電池的電壓是否在第三預定電壓值以下的裝置，其中，用於向燃料電池堆供應電壓的裝置當最小電池電壓在第三預定電壓值以下時向燃料電池堆供應電壓，而不管平均電池電壓是否在第一預定電壓值以上。
[0033]方案18.根據方案14所述的控制系統，進一步包括用於確定燃料電池堆中的反應物濃度是否處於預定可接受水平的裝置，並且如果否，則阻止用於供應電壓的裝置向燃料電池堆供應電壓，而不管平均電池電壓是否在第一預定電壓值以下。[0034]方案19.根據方案18所述的控制系統，進一步包括用於當確定反應物未處於預定可接受水平時確定反應物是否能夠被添加到燃料電池堆中的裝置。
[0035]方案20.根據方案14所述的控制系統，其中，當燃料電池系統進入備用模式時，所述控制系統保持燃料電池堆的電壓。
[0036]通過結合附圖的以下描述和所附權利要求，本發明的其它特徵將變得顯而易見。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]圖1是示出平均電池電壓和蓄電池提供到燃料電池堆的功率之間的關係的曲線圖，橫坐標是時間，左側縱坐標是平均電池電壓，而右側縱坐標是電池堆功率；
圖2是燃料電池系統的方塊圖，該燃料電池系統包括在備用模式期間向燃料電池堆提供電壓的蓄電池；以及
圖3是示出用於在備用模式期間向燃料電池堆提供功率以防止電池堆電壓下降到預定水平以下的過程的流程圖。
【具體實施方式】
[0038]針對用於限制備用模式期間燃料電池的電壓循環的系統和方法的本發明的實施例的下述討論僅是示例性的，並且決非意在限制本發明或其應用或用途。例如，這裡描述的本發明的系統和方法具體應用於車輛的燃料電池系統。然而，本領域技術人員應該理解，本發明的系統和方法可以具有其它應用。
[0039]本發明提出用於在備用模式期間向燃料電池堆提供功率以防止電池堆電壓下降到預定閾值電壓以下(此時會發生電壓循環)的技術。圖1是曲線圖，橫坐標是時間，左側縱坐標是平均電池電壓，而右側縱坐標是電池堆功率。線60代表備用模式開始的時刻並且來自陰極壓縮機的空氣流停止或壓縮機空氣流繞過電池堆。當移除電池堆上的負載時，線62所代表的平均電池電壓首先隨著電池堆內反應物的消耗而增大。在開始備用模式且已經消耗反應物不久之後，平均電池電壓開始下降。一旦平均電池電壓達到電壓循環閾值，例如
0.9伏，來自例如蓄電池的功率被應用於燃料電池堆，由線64代表，以使得平均電池電壓隨時間增加到閾值以上。0.9伏的閾值電壓是已被證明如果電池堆電壓保持在該電壓以上就可以防止電池堆上的電壓循環的電壓。然而，其它燃料電池堆和燃料電池系統可能需要不同的電壓循環閾值。
[0040]圖2是具體應用作為車輛燃料電池系統的包括燃料電池堆12的燃料電池系統的簡化方塊圖。燃料電池堆12包括適用於預期目的的一些燃料電池14，其中陽極和陰極電極16被設置在燃料電池14的相對側。氫源46通過陽極輸入管道66將氫氣提供到燃料電池堆12的陽極側，並且陽極廢物通過陽極排放管道68從電池堆12輸出。空氣壓縮機50通過陰極輸入管道52將空氣提供到燃料電池堆12的陰極側，並且陰極廢物通過陰極排放管道54從燃料電池堆12輸出。陰極旁路管道56被設置在電池堆12附近並且包括旁路閥58，該閥用於控制來自壓縮機50的陰極空氣是否前進繞過或通過電池堆12。燃料電池系統10中的陰極子系統和陽極子系統可包括各種閥、注射器、軟管等，其被設置為這裡未示出的各種配置，並且對於適當理解本發明並非是必須的。
[0041]電壓監控電路48監控電池堆電壓，測量燃料電池14的最小和最大電池電壓並且計算平均電池電壓。電壓監控電路48可以是適用於這裡所討論的目的的任何設備，其中許多設備是本領域技術人員已知的。系統控制器44控制燃料電池系統10的操作並且接收來自電壓監控電路48的不同電壓值。
[0042]燃料電池系統10還包括在此分別由電耦接到燃料電池堆12的正電壓線18和負電壓線20表示的高壓電總線。燃料電池系統10包括同樣電耦接到總線18和20的高壓蓄電池22，其以本領域技術人員公知的方式補充燃料電池堆12所提供的功率。系統10還包括DC/DC升壓轉換器24，其電耦接到燃料電池堆12和高壓蓄電池22之間的高壓總線18和20，以本領域技術人員公知的方式提供DC電壓匹配。轉換器26電耦接到高壓總線18和20以將提供到其上的DC電流轉換為適於操作AC牽引電動機28以驅動車輛的AC信號。為此目的的轉換器操作也是本領域技術人員公知的。接觸器開關30和32被分別設置在總線18和20上，以斷開燃料電池堆與燃料電池系統10的其它電系統的連接。
[0043]燃料電池系統10還包括電耦接到接觸器開關30和32與燃料電池堆12之間的高壓總線18和20的電轉換器34。控制器44以本文討論的方式控制轉換器34。當燃料電池系統10進入備用模式時，燃料電池12被關閉並且電池堆電壓開始下降，如上所述。由於期望使電池電壓保持在要求的氧化閾值電壓以上(這裡是0.9伏)，因此電轉換器34用於向總線18和20提供電勢，使得電池堆12上的電壓不會降低到最小要求電壓以下。二極體36和38可以被設置在將總線18和20連接到轉換器34的線路上，以防止電流從總線18和20流到轉換器34。當電池堆接觸器開關30和32打開並且通過例如開關網絡42開啟電轉換器34時，電勢被添加到總線18和20並且徑直到達電池堆12。當系統10處於備用模式並且電轉換器34開啟時，因為總線18和20上的負載可能未大到足以抑制蓄電池電勢至電池堆電勢以下，可以不必打開接觸器開關30和32，其中當通過轉換器34升高電壓時，升壓轉換器24可以電連接到電池堆12。
[0044]在一個實施例中，電轉換器34是將來自蓄電池22的高壓蓄電池功率轉換為適於在此討論的過程的電壓的功率轉換器。在替代實施例中，電轉換器34可以是將來自12伏蓄電池40的低電壓(通常為12伏)轉換為足以提供氧化的足夠高的電壓的升壓轉換器。低電壓蓄電池40驅動車輛上的輔助低功率負載，諸如燈、溫度控制設備、無線電等。適於此目的的功率轉換器和升壓轉換器是本領域技術人員公知的並且容易獲取。
[0045]儘管在該實施例中基於平均電池電壓來確定何時從蓄電池22提供功率，但是其它因素也可用於確定何時提供蓄電池功率及何時不提供。例如，可取的是，可以監控最大電池電壓，從而當蓄電池功率被提供到電池堆12時使最大電池電壓不超過某一預定最大值，否則會導致該電池受損。類似地，最小電池電壓可以降低到小於閾值電壓的某一值以下，其中，當最小電池電壓達到某一低電壓閾值但是平均電池電壓尚未達到閾值電壓時，適合向電池堆12提供蓄電池功率。此外，可取的是，監控燃料電池堆中的反應物濃度以確定何時提供蓄電池功率。例如，如果燃料電池堆12中的反應物(諸如氧氣)分布不均勻，則從蓄電池22供應功率會導致較高氧水平的電池的氧水平增加到某一高閾值以上，可能導致電池受損。如本領域技術人員應該充分理解的，本領域已知確定燃料電池堆12中的陰極空氣和氫氣的濃度的各種技術，包括但不限於各種反應物濃度模型和濃度傳感器。
[0046]圖3是示出如上所述的用於保持燃料電池堆12的電壓在要求電壓閾值以上以防止或減小電壓循環的過程的流程圖70。用於保持電池堆電壓的算法開始於方框72，其響應於任意合適的車輛操作條件，諸如進入備用模式，如上所述，其中燃料電池堆12被關閉並且壓縮機50停止。一旦開始此順序，算法就在決定方塊74確定平均電池電壓或最小電池電壓是否在設定電壓閾值以下，並且如果否，則電池堆電壓未低到需要加入額外的電池堆電勢並且允許電壓在方框76下降。可選擇地，確定平均電池電壓或最小電池電壓是否在設定電壓閾值以下的決定可以是單獨的決定。在決定方塊74，如果平均電池電壓已經下降到電壓閾值以下，則算法在決定方塊78確定最大電池電壓是否在預定最大電壓以下。如上所述，即使平均電池電壓在電壓閾值以下(此時會發生電壓循環)，如果電池14之一的電壓在預定最大電壓以上(此時會損壞電池)，那麼對於燃料電池堆12來說還是不向電池堆12提供來自蓄電池22的額外功率更好。因此，如果最大電池電壓過高，則算法在方框76再次允許電池堆電壓下降，因為當最大電池電壓過高時向電池堆12增加電壓是有害的。
[0047]如果在決定方塊78最大電池電壓在最大電壓以下，則算法在決定方塊80確定電池堆12中的反應物濃度是否可接受。如上所述，如果電池堆12中的反應物(包括陰極空氣和氫氣)的分布使得反應物在一些電池上產生較高的電壓，那麼即使平均電池電壓在閾值電壓以下也不適合從蓄電池22提供額外的功率。如果算法在決定方塊80確定反應物濃度不可接受，則算法在決定方塊82確定是否適合或可能加入陰極空氣或氫氣燃料。如果在決定方塊82不適合加入反應物，則算法在方框76再次使電池堆電壓下降。如果在決定方塊82適合加入反應物，則算法在方框84加入反應物。如果算法在決定方塊80確定反應物濃度可接受，則算法在方框86以上述方式向電池堆12提供電壓。
[0048]如本領域技術人員將充分理解的，在此討論的描述本發明的若干和各種步驟和過程可能涉及通過計算機、處理器或利用電氣現象操縱和/或變換數據的其它電子計算設備執行的操作。這些計算機和電子設備可以採用各種易失性和/或非易失性存儲器，包括其上存儲有可執行程序的非臨時性計算機可讀介質，該可執行程序包括計算機或處理器能夠執行的各種代碼或可執行指令，其中，存儲器和/或計算機可讀介質可以包括所有形式和類型的存儲器和其它計算機可讀介質。
[0049]前述討論僅公開和描述了本發明的示例性實施例。通過這種討論和附圖，本領域技術人員將容易地認識到，在不脫離所附權利要求所限定的本發明的精神和範圍的情況下可以對本發明進行各種改變、改型和變型。
【權利要求】
1.一種用於保持燃料電池系統中的燃料電池堆的電壓在期望電壓值以上的方法，所述燃料電池堆包括多個燃料電池，所述方法包括: 監控燃料電池堆中的每個燃料電池的電壓； 確定燃料電池堆中的每個燃料電池的電壓的平均電池電壓； 確定燃料電池堆中的燃料電池的平均電壓是否降低到第一預定電壓值以下；以及如果平均電池電壓已降低到第一預定電壓值以下，則向燃料電池堆供應電壓以使平均電池電壓增大到第一預定電壓值以上。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，向燃料電池堆供應電壓包括從蓄電池供應電壓。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，從蓄電池向燃料電池堆提供電壓包括通過電轉換器從蓄電池向燃料電池堆供應電壓。
4.根據權利要求1所述的方法，進一步包括確定具有最大電池電壓的燃料電池的電壓是否在第二預定電壓值以上，其中，向燃料電池堆供應電壓包括僅當最大電池電壓在第二預定電壓值以下時向燃料電池堆供應電壓，而不管平均電池電壓是否在第一預定電壓值以下。
5.根據權利要求1所述的方法，進一步包括確定具有最小電池電壓的燃料電池的電壓是否在第三預定電壓值以下，其中，向燃料電池堆供應電壓包括當最小電池電壓在第三預定電壓值以下時向燃料電池堆供應電壓，而不管平均電池電壓是否在第一預定電壓值以上。
6.根據權利要求1所述的方法，進一步包括確定燃料電池堆中的反應物濃度是否處於預定可接受水平，並且如果否，則阻止向燃料電池堆供應電壓，而不管平均電池電壓是否在第一預定電壓值以下。
7.根據權利要求6所述的方法，進一步包括當確定反應物未處於預定可接受水平時確定反應物是否能夠被添加到燃料電池堆中。
8.根據權利要求6所述的方法，其中，確定燃料電池堆中的反應物濃度是否處於預定可接受水平包括確定陰極空氣和陽極氫氣兩者是否處於預定可接受水平。
9.一種當燃料電池系統進入備用模式時保持燃料電池系統中的燃料電池堆的電壓在期望電壓值以上的方法，所述燃料電池堆包括多個燃料電池，所述燃料電池系統包括蓄電池，所述方法包括: 監控燃料電池堆中的每個燃料電池的電壓； 確定燃料電池堆中的每個燃料電池的電壓的平均電池電壓； 確定具有最高電壓的燃料電池電壓的最大電池電壓； 確定具有最低電壓的燃料電池的最小電壓； 確定燃料電池堆中的燃料電池的平均電池電壓是否降低到第一預定電壓值以下； 確定最大電池電壓是否大於第二預定電壓值； 確定最小電池電壓是否小於第三預定電壓值；以及 當平均電池電壓已降低到第一預定電壓值以下時，向燃料電池堆供應電壓以使平均電池電壓增大到第一預定電壓值以上，其中，向燃料電池堆供應電壓包括僅當最大電池電壓在第二預定電壓值以下時向燃料電池堆供應電壓，而不管平均電池電壓是否在第一預定電壓值以下，以及當最小電池電壓在第三預定電壓值以下時向燃料電池堆供應電壓，而不管平均電池電壓是否在第一預定電壓值以上。
10.一種用於保持燃料電池系統中的燃料電池堆的電壓在期望電壓值以上的方法，所述燃料電池堆包括多個燃料電池，所述系統包括: 用於監控燃料電池堆中的每個燃料電池的電壓的裝置； 用於確定燃料電池堆中的每個燃料電池的電壓的平均電池電壓的裝置； 用於確定燃料電池堆中的燃料電池的平均電壓是否降低到第一預定電壓值以下的裝置；以及 用於當平均電池電壓已降低到第一預定電壓值以下時向燃料電池堆供應電壓以使平均電池電壓增大到第一預定電 壓值以上的裝置。
【文檔編號】H01M8/04GK103682401SQ201310414331
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月12日 優先權日:2012年9月12日
【發明者】R.J.摩西, B.拉克什馬南, D.T.富爾姆斯比, D.I.哈裡斯, S.P.庫馬拉古魯 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司