用于燃料电池的空气供给系统及其控制方法与流程

本发明涉及一种用于燃料电池的空气供给系统以及空气供给系统的控制方法，该系统具有配置成控制燃料电池的阴极的压力的气压传感器，并且当燃料电池的发电停止时，通过在燃料电池的空闲状态下执行燃料电池的电压降低控制来执行对气压传感器的校正。

背景技术：

1、一般而言，燃料电池系统包括通过化学反应产生电能的燃料电池、向燃料电池的阴极(cathode)供给空气的空气供给系统以及向燃料电池的阳极(anode)供给氢气的氢气供给系统。

2、用于燃料电池的空气供给系统包括连接到燃料电池的阴极的空气供给管线、设置在空气供给管线上并且配置成向燃料电池供给空气的空气压缩机以及配置成控制供给到燃料电池的空气的控制阀。此外，该控制阀包括空气截止阀和气压控制阀。气压控制阀用于在燃料电池发电的状态下控制供给到燃料电池的空气的压力。在燃料电池的正常运行期间，根据燃料电池的目标空气流量或运行温度，通过固定气压控制阀的开度来控制供给到燃料电池的空气压力。

3、然而，由于使用了根据特定条件而固定的气压控制阀的开度，所以当外部温度或燃料电池的运行环境从特定条件改变时，压力控制会发生误差。为了使误差最小化，需要通过对燃料电池的阴极进行气压反馈控制来调整气压控制值的开度。因此，需要提供测量燃料电池阴极压力的气压传感器。气压传感器检测燃料电池阴极的压力，基于检测到的压力进行反馈控制，调整气压控制阀的开度。

4、然而，取决于气压传感器的安装位置，气压传感器导致检测值出现误差，并且由于检测值的误差，向燃料电池供给过量或不足的空气量。因此，燃料电池中可能发生压力反转，燃料电池可能劣化，或者可能无法满足燃料电池的需求输出。

5、此外，为了减小气压传感器的检测误差，在燃料电池的运行已经终止之后执行对气压传感器的检测值的误差校正。然而，气压传感器在燃料电池运行期间检测供给到燃料电池的空气压力，并且在燃料电池运行已经终止之后使用导出的校正值对气压传感器进行校正导致一致性低。

6、包括在本发明背景中的信息仅用于增强对本发明的一般背景的理解，不得视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员已知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的各个方面旨在提供一种用于燃料电池的空气供给系统和一种用于控制空气供给系统的方法，该空气供给系统通过在燃料电池停止发电时在燃料电池的空闲状态下执行燃料电池的电压降低控制来对气压传感器进行校正。

2、根据本发明的一方面，上述和其他目的可通过提供用于燃料电池的空气供给系统来实现，其包括燃料电池、连接到燃料电池的阴极以将外部空气供给到燃料电池的阴极的空气供给管线、设置在空气供给管线上并且配置成测量空气供给管线中的压力的气压传感器、配置成确定是否需要对气压传感器进行校正的确定器以及控制器，其连接到确定器并且配置成当确定器断定需要对气压传感器进行校正时通过执行燃料电池的电压控制来执行气压传感器的校正。

3、确定器可在燃料电池停止发电之后在燃料电池的空闲状态下确定是否需要对气压传感器进行校正。

4、用于燃料电池的空气供给系统还可包括设置在空气供给管线上并且配置成向燃料电池供给空气的空气压缩机以及设置在空气供给管线上并且位于燃料电池和空气压缩机之间的空气截止阀，气压传感器可设置在燃料电池和空气供给管线上的空气截止阀之间。

5、当气压传感器检测到压力的时间超过参考时间时，确定器可确定需要对气压传感器进行校正。

6、当测量气压传感器的检测时间的时间测量功能出现故障时，确定器可确定需要对气压传感器进行校正。

7、当确定需要对气压传感器进行校正时，控制器可在空闲状态下执行燃料电池的电压降低控制，并且当燃料电池的电压降低已经完成时，控制器可执行对气压传感器的校正。

8、控制器可执行燃料电池的电压降低控制，直到空气截止阀打开并且空气压缩机的操作停止。

9、燃料电池空气共供给系统还可包括气压控制阀，该气压控制阀设置在空气供给管线上，连接到控制器并且位于燃料电池阴极的出口侧，控制器可通过关闭气压控制阀来执行燃料电池的电压降低控制。

10、控制器可配置成当空气压缩机的操作停止时确定燃料电池的电压的降低已经完成，并且可执行对气压传感器的校正。

11、控制器可在已经执行了气压传感器的校正之后执行燃料电池的电压维持控制，使得燃料电池维持空闲状态。

12、控制器可通过将空气压缩机的每分钟转数(rpm)固定为参考rpm并且控制设置在空气供给管线上的空气截止阀来执行电压维持控制。

13、根据本发明的另一方面，提供了一种用于控制燃料电池的空气供给系统的方法，该方法包括由确定器确定是否需要对气压传感器进行校正，以及当确定需要对气压传感器进行校正时，由控制器通过执行燃料电池的电压控制来执行对气压传感器的校正。

14、在确定是否需要对所述气压传感器进行校正时，确定器可在气压传感器操作的时间超过参考时间时确定需要对气压传感器进行校正。

15、在确定是否需要对所述气压传感器进行校正时，确定器可在时间测量功能发生故障时确定需要对气压传感器进行校正。

16、在执行对气压传感器的校正时，控制器可执行燃料电池的电压降低控制以打开空气截止阀、停止空气压缩机的操作和关闭气压控制阀。

17、在执行对气压传感器的校正时，当通过燃料电池的电压降低控制使得空气压缩机完全停止时，控制器可执行对气压传感器的校正。

18、本发明的方法和设备具有其他特征和优点，这些特征和优点将从并入本文的附图和以下详细描述中显而易见或更详细地阐述，附图和以下详细描述一起用于解释本发明的某些原理。

技术特征：

1.一种用于燃料电池的空气供给系统，所述空气供给系统包括：

2.根据权利要求1所述的空气供给系统，其中所述确定器配置成在所述燃料电池停止发电之后在所述燃料电池的空闲状态下确定是否需要对所述气压传感器进行校正。

3.根据权利要求1所述的空气供给系统，还包括：

4.根据权利要求1所述的空气供给系统，其中所述确定器配置成当所述气压传感器检测到所述压力的时间超过参考时间时，断定需要对所述气压传感器进行校正。

5.根据权利要求1所述的空气供给系统，其中所述确定器配置成当用于测量所述气压传感器的检测时间的时间测量功能出现故障时，断定需要对所述气压传感器进行校正。

6.根据权利要求1所述的空气供给系统，其中所述控制器配置成当需要对所述气压传感器进行校正时，在空闲状态下执行所述燃料电池的电压降低控制，并且当所述燃料电池的电压降低已经完成时，执行对所述气压传感器的校正。

7.根据权利要求6所述的空气供给系统，其中所述控制器配置成执行所述燃料电池的电压降低控制，直到设置在所述空气供给管线上的空气截止阀打开并且空气压缩机的操作停止。

8.根据权利要求6所述的空气供给系统，还包括气压控制阀，所述气压控制阀设置在所述空气供给管线上，连接到所述控制器并且位于所述燃料电池的阴极的出口侧，

9.根据权利要求6所述的空气供给系统，其中所述控制器配置成当空气压缩机的操作停止时，断定所述燃料电池的电压的降低已经完成，并且执行对所述气压传感器的校正。

10.根据权利要求1所述的空气供给系统，其中所述控制器配置成在已经执行了对所述气压传感器的校正之后，执行所述燃料电池的电压维持控制，使得所述燃料电池维持空闲状态。

11.根据权利要求10所述的空气供给系统，其中所述控制器配置成通过将空气压缩机的每分钟转数rpm固定为参考rpm并且控制设置在所述空气供给管线上的空气截止阀来执行所述电压维持控制。

12.一种用于控制燃料电池的空气供给系统的方法，所述方法包括：

13.根据权利要求12所述的方法，其中，在确定是否需要对所述气压传感器进行校正时，所述确定器配置成当所述气压传感器操作的时间超过参考时间时，断定需要对所述气压传感器进行校正。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，在确定是否需要对所述气压传感器进行校正时，所述确定器配置成当用于测量所述气压传感器的检测时间的时间测量功能出现故障时，断定需要对所气压传感器进行校正。

15.根据权利要求12所述的方法，其中所述控制器配置成当需要对所述气压传感器进行校正时，在空闲状态下执行所述燃料电池的电压降低控制，并且当所述燃料电池的电压降低已经完成时，执行对所述气压传感器的校正。

16.根据权利要求12所述的方法，

17.根据权利要求16所述的方法，其中，在执行对所述气压传感器的校正时，所述控制器配置成执行所述燃料电池的电压降低控制以打开所述空气截止阀，停止所述空气压缩机的操作，并且关闭气压控制阀，所述气压控制阀设置在所述空气供给管线上，连接到所述控制器并且位于所述燃料电池的阴极的出口侧。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，在执行对所述气压传感器的校正时，所述控制器配置成当通过所述燃料电池的电压降低控制使得所述空气压缩机完全停止时，执行对所述气压传感器的校正。

19.根据权利要求12所述的方法，其中所述控制器配置成在已经执行了对所述气压传感器的校正之后，执行所述燃料电池的电压维持控制，使得所述燃料电池维持空闲状态。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述控制器配置成通过将空气压缩机的每分钟转数rpm固定到参考rpm并且控制设置在所述空气供给管线上的空气截止阀来执行所述电压维持控制。

技术总结
提出了用于燃料电池的空气供给系统及其控制方法。一种用于燃料电池的空气供给系统，其包括燃料电池、连接到燃料电池的阴极以向燃料电池的阴极供给外部空气的空气供给管线、设置在空气供给管线上并且配置成测量空气供给管线中的压力的气压传感器、配置成确定是否需要校正气压传感器的确定器，以及控制器，其连接到确定器并且配置成在确定需要对气压传感器进行校正时通过执行燃料电池的电压控制来执行对气压传感器的校正。

技术研发人员：河在玉,金大钟,郑载元
受保护的技术使用者：现代自动车株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15