[发明专利]燃料电池的冷却控制系统和控制方法

说明书

本申请涉及燃料电池的冷却控制系统和控制方法。冷却控制系统包括：燃料电池堆，形成有冷却流路，氢和氧分别进入燃料电池堆中并且进行反应，并且冷却剂在隔板之间流动；冷却剂循环管路，与燃料电池堆的冷却流路连接，并且具有冷却剂在其中流动；冷却泵，连接至冷却剂循环管路以使冷却剂循环从而冷却燃料电池堆；发热量估计器，用于估计燃料电池堆的发热量；冷却剂估计器，用于基于燃料电池堆的发热量来估计用于冷却燃料电池堆的冷却剂的量；以及驱动控制器，用于基于所估计的冷却剂的量来控制冷却泵的运转。

技术领域

本公开涉及一种估计燃料电池堆的发热量，并基于燃料电池堆的发热量来控制冷却泵的技术。

背景技术

本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可以不构成现有技术。

燃料电池通过使用分别从氢供应装置和空气供应装置供应的氢和氧的氧化还原反应将化学能转换成电能，并且包括产生电能的燃料电池堆、冷却燃料电池堆的冷却系统等。

也就是说，将氢供应至燃料电池堆的阳极侧，并且在阳极处进行氢的氧化反应以产生质子和电子，并且此时产生的质子和电子分别通过电解质膜和隔板移动至阴极。在阴极处，通过其中涉及从阳极移动的质子、电子和空气中的氧的电化学反应产生水，并且从电子流中产生电能。

在燃料电池堆中通过化学反应一起产生热能和电能。燃料电池堆包括冷却系统，以防止燃料电池堆因热能而过热和劣化。具体地，主要使用水冷式冷却系统，该水冷式冷却系统通过形成冷却剂在燃料电池堆中所包括的单元电池之间流动而穿过的冷却流路来冷却燃料电池堆。

在这种冷却系统中，由于难以直接测量燃料电池堆的温度，因此可以通过使用通过燃料电池堆排出的冷却剂出口温度来间接地估计。进一步，根据所估计的燃料电池堆或使冷却剂流动的泵的温度，由恒温器控制流过散热器的冷却剂与绕开(bypassed)散热器的冷却剂之间的比率来控制冷却燃料电池堆。

也就是说，通过混合流入恒温器的流经散热器的冷却剂和绕开散热器的冷却剂来冷却燃料电池堆。然而，我们发现当流过散热器的低温冷却剂流入燃料电池堆时，在燃料电池堆中会发生热冲击。

进一步，我们发现，在燃料电池堆中产生的热量相对较少并且所需散热量较低的状态下，散热器不保持散热性能，并且因此，如果燃料电池堆的所需散热量再次增加，则发挥冷却系统的冷却性能所需时间滞后。

作为背景技术解释的上述内容仅旨在帮助理解本公开的背景技术，而并非旨在表示本公开落在本领域技术人员已知的相关技术的范围内。

发明内容

本公开提供了一种基于燃料电池堆的发热量和燃料电池堆的冷却流路的入口和出口的冷却剂温度来控制冷却泵的控制系统和控制方法。

在本公开的一种形式中，燃料电池的冷却控制系统包括：燃料电池堆，形成有冷却流路，氢和氧分别流入冷却流路中并进行反应，并且冷却剂在隔板之间流动。冷却剂循环管路，与燃料电池堆的冷却流路连接，并且具有冷却剂在其中流动；冷却泵，连接至冷却剂循环管路，并且被配置为使冷却剂循环以冷却燃料电池堆；发热量估计器，被配置为估计燃料电池堆的发热量；冷却剂估计器，被配置为基于所估计的燃料电池堆的发热量来估计用于冷却燃料电池堆的冷却剂的量；以及驱动控制器，被配置为基于所估计的冷却剂的量来控制冷却泵的运转。

在一种形式中，冷却控制系统进一步包括：第一温度感测传感器，安装在燃料电池堆的冷却流路的入口处，以及第二温度感测传感器，安装在燃料电池堆的冷却流路的出口处。

发热量估计器可以通过使用燃料电池堆的理论电压与平均电池电压之间的比率以及燃料电池堆的输出来估计燃料电池堆的发热量。