在燃料電池車輛的停止模式下控制電壓的方法及系統(tǒng)與流程

本發(fā)明涉及用于在燃料電池車輛的停止模式下控制燃料電池的電壓的方法和系統(tǒng)，當(dāng)燃料電池車輛的燃料電池停止時(shí)，該方法和系統(tǒng)通過(guò)主動(dòng)減小電壓能夠確保燃料電池的耐久性并且防止燃料效率降低。

背景技術(shù)：

在燃料電池車輛中，當(dāng)滿足燃料電池的停止進(jìn)入條件時(shí)，執(zhí)行停止模式處理。停止模式處理經(jīng)歷發(fā)電停止處理，發(fā)電停止處理停止鼓風(fēng)機(jī)以確認(rèn)空氣流動(dòng)速率是否降低。當(dāng)空氣流動(dòng)速率降低時(shí)，發(fā)電停止處理完成并且燃料電池車輛進(jìn)入停止模式。

即使在燃料電池進(jìn)入停止模式之后，燃料電池堆的電壓并不立刻降低。當(dāng)引入沖壓空氣或者不存在氫跨越(hydrogen cross over)時(shí)，電壓持續(xù)保持在開(kāi)路電壓(OCV)附近，這導(dǎo)致堆的耐久性劣化。此外，需要強(qiáng)行降低堆電壓，但是當(dāng)堆電壓保持為過(guò)低時(shí)，當(dāng)燃料電池重新啟動(dòng)時(shí)由于電壓增加需要的時(shí)間，因此再加速劣化。因此，需要將電壓降低控制在其中車輛的再加速不劣化的范圍內(nèi)，以防止堆電壓保持在OCV附近。

同時(shí)，可以連接電阻器以減小電壓，這導(dǎo)致燃料效率降低。因此，使用以下方法：(例如當(dāng)停止空氣的供應(yīng)時(shí))通過(guò)使用電力轉(zhuǎn)換器控制總線終端的電壓降低來(lái)生成燃料電池的輸出以降低燃料電池的電壓，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)或者高壓輔助設(shè)備消耗燃料電池的輸出，并且利用高壓電池強(qiáng)行充入額外電力。

可通過(guò)使用車輛的高壓電池的電力轉(zhuǎn)換器控制總線終端的電壓降低，來(lái)生成燃料電池的輸出，并且由于限制了用于對(duì)電池充電的可用輸出，當(dāng)再生制動(dòng)量顯著時(shí)，再生制動(dòng)能量降低，這會(huì)引起燃料效率的損耗。此外，當(dāng)沒(méi)有降低再生制動(dòng)的輸出和燃料電池的輸出的生成時(shí)，電池可能過(guò)度充電。

因此，現(xiàn)有技術(shù)僅當(dāng)沒(méi)有車輛速度或電流再生制動(dòng)量不大于再生制動(dòng)的限制值時(shí)，通過(guò)防止電池過(guò)度充電并且考慮燃料效率，使用電力轉(zhuǎn)換器控制總線終端的電壓降低。進(jìn)一步，可以增加確定高壓電池是否處于可充電狀態(tài)的處理。換言之，通過(guò)預(yù)先理解執(zhí)行總線終端的電壓降低控制以生成燃料電池的輸出并且降低燃料電池的電壓，可以防止燃料效率的損耗和電池的過(guò)度充電的情況。

然而，當(dāng)通過(guò)基于車輛速度、再生制動(dòng)的余量以及電池是否處于可充電狀態(tài)等預(yù)先確定不能通過(guò)控制總線終端的電壓降低來(lái)生成燃料電池的輸出時(shí)，即使當(dāng)可以生成燃料電池的少量輸出時(shí)，也可能不能執(zhí)行總線終端的電壓降低的控制。然而，再生制動(dòng)的余量是不充分的，可以生成與不充分余量一樣多的燃料電池的少量輸出，并且因此燃料電池的電壓甚至?xí)缘退俳档汀Ｒ虼?，根?jù)現(xiàn)有技術(shù)，燃料電池的電壓以低速降低或者不能充分降低，并且因此不能充分確保燃料電池的耐久性。

提供作為現(xiàn)有技術(shù)描述的內(nèi)容僅用于幫助理解本發(fā)明的背景，并且不應(yīng)將其認(rèn)為與本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)相對(duì)應(yīng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供用于在燃料電池車輛的停止模式下控制燃料電池的電壓的方法和系統(tǒng)，當(dāng)燃料電池車輛的燃料電池停止時(shí)，該方法和系統(tǒng)通過(guò)主動(dòng)降低電壓能夠確保燃料電池的耐久性并且防止燃料效率降低。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，用于在燃料電池車輛的停止模式下控制電壓的方法可以包括：通過(guò)控制器檢測(cè)燃料電池是否進(jìn)入停止模式；當(dāng)燃料電池進(jìn)入停止模式時(shí)，基于電池的可用充電功率通過(guò)控制器計(jì)算總線終端的電壓指令值，電池的可用充電功率表示在高壓電池中能夠充入的電力水平；通過(guò)控制器操作連接在高壓電池和總線終端之間的轉(zhuǎn)換器，以將總線終端的電壓調(diào)節(jié)為總線終端的電壓指令值；以及當(dāng)調(diào)節(jié)電壓并且然后通過(guò)電壓傳感器測(cè)量的燃料電池的電壓可以大于或等于存儲(chǔ)器中預(yù)設(shè)的參考電壓時(shí)通過(guò)控制器增加車輛的電場(chǎng)負(fù)載的功耗。

在檢測(cè)處理中，當(dāng)電池的充電狀態(tài)(SOC)大于或等于第一參考或者車輛需要的扭矩小于或等于第二參考時(shí)，控制器可以被配置為操作燃料電池進(jìn)入停止模式?？梢允褂迷诳刂破鞯拇鎯?chǔ)器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)圖(data map)獲得電池的可用充電功率。數(shù)據(jù)圖可以使用高壓電池是否故障(例如失效或不起作用)、高壓電池的溫度以及高壓電池的SOC作為輸入值，并且使用電池的可用充電功率作為輸出值。

在計(jì)算處理中，在總線終端的電壓中可以反映高壓電池的可用充電功率和實(shí)際充電功率之間的差異，以計(jì)算總線終端的電壓指令值。此外，可以基于下面的等式計(jì)算總線終端的電壓指令值。

等式1：

總線終端的電壓指令值＝總線終端的電壓–K1×(電池的可用充電功率–電池的充電電壓×電池的充電電流)

在等式1中，K1是預(yù)定常數(shù)值，諸如1[v/w]，因此，K1用于將功率單位改變?yōu)殡妷簡(jiǎn)挝?。在電壓調(diào)節(jié)中，控制器可以被配置為基于總線終端的電壓指令值計(jì)算高壓電池的目標(biāo)充電電流，并且基于目標(biāo)充電電流操作轉(zhuǎn)換器以對(duì)高壓電池充電，以將總線終端的電壓調(diào)節(jié)為總線終端的電壓指令值。在功耗的增加中，可以通過(guò)將總線終端的電壓指令值改變?yōu)榇鎯?chǔ)器 中預(yù)設(shè)的參考電壓同時(shí)增加車輛的電場(chǎng)負(fù)載的功耗，來(lái)操作轉(zhuǎn)換器。

在計(jì)算處理中，控制器可以被配置為基于存儲(chǔ)器中預(yù)設(shè)的斜率，計(jì)算逐漸下降的總線終端的電壓指令值；并且在電壓調(diào)節(jié)中，控制器可以被配置為基于總線終端的電壓指令值計(jì)算高壓電池的目標(biāo)充電電流，基于目標(biāo)充電電流操作轉(zhuǎn)換器，并且基于電池的可用充電功率，將目標(biāo)充電電流限制為電池充電限制電流的最大值?？梢酝ㄟ^(guò)將電池的可用充電功率除以電池的充電電壓來(lái)計(jì)算電池充電限制電流。在功耗的增加中，可以基于高壓輔助設(shè)備(包括鼓風(fēng)機(jī)、氫再循環(huán)鼓風(fēng)機(jī)(hydrogen recirculation blower)或者冷卻水泵)的低效率操作和驅(qū)動(dòng)增加，來(lái)增加車輛的電場(chǎng)負(fù)載的功耗。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在將參考在附圖中示出的示例性實(shí)施方式詳細(xì)描述本發(fā)明的以上和其他特征，在下文中僅以圖示的形式給出示例性實(shí)施方式，因此并不限制本發(fā)明，并且其中：

圖1是示出用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的在燃料電池車輛的停止模式下控制燃料電池的電壓的方法的燃料電池車輛的系統(tǒng)的示圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的用于在燃料電池車輛的停止模式下控制燃料電池的電壓的方法的流程圖；以及

圖3和圖4是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的用于在燃料電池車輛的停止模式下控制燃料電池的電壓的方法的框圖。

具體實(shí)施方式

應(yīng)理解，如本文中使用的術(shù)語(yǔ)“車輛”或者“車輛的”或者其他類似術(shù)語(yǔ)包括廣義的機(jī)動(dòng)車輛，諸如包括運(yùn)動(dòng)型多用途車輛(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車輛的載客車輛、包括各種船只和艦船的船舶、航天 器等，并且包括混合動(dòng)力車輛、電動(dòng)車輛、插電式混合電動(dòng)車輛、氫動(dòng)力車輛以及其他可替替代燃料車輛(例如源于除石油以外的資源的燃料)。如本文中所指代的，混合動(dòng)力車輛是具有兩種或更多種動(dòng)力源的車輛，例如汽油動(dòng)力車輛和電動(dòng)車輛兩者。

盡管示例性實(shí)施方式被描述為使用多個(gè)單元來(lái)執(zhí)行示例性處理，但是應(yīng)理解，示例性處理也可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)模塊執(zhí)行。另外，應(yīng)理解術(shù)語(yǔ)控制器/控制單元指包括存儲(chǔ)器和處理器的硬件裝置。存儲(chǔ)器被配置為存儲(chǔ)模塊并且處理器被特定配置為執(zhí)行所述模塊以執(zhí)行下面進(jìn)一步描述的一個(gè)或多個(gè)處理。

此外，本發(fā)明的控制邏輯可被體現(xiàn)為包含由處理器、控制器/控制單元等執(zhí)行的可執(zhí)行程序指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的非瞬時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的實(shí)例包括但不限于ROM、RAM、光盤(CD)-ROM、磁帶、軟盤、閃存驅(qū)動(dòng)、智能卡以及光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)還可以分布在耦接網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，使得以分布形式(例如，通過(guò)遠(yuǎn)程信息處理服務(wù)器或控制器局域網(wǎng)(CAN))存儲(chǔ)和執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。

本文中所用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述具體實(shí)施方式的目的，并不旨在限制本發(fā)明。除非上下文另外明確指示，否則如本文中使用的單數(shù)形式“一(a)”、“一個(gè)(an)”以及“該(the)”旨在也包括復(fù)數(shù)形式。將進(jìn)一步理解，當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用術(shù)語(yǔ)“包含(comprises)”和/或“包括(comprising)”時(shí)，指定陳述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組合的存在或添加。如本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括相關(guān)列出項(xiàng)中的一個(gè)或多個(gè)的任何和所有的組合。

除非特別陳述或從上下文明顯可見(jiàn)，否則如本文中使用的術(shù)語(yǔ)“約”被理解為在本領(lǐng)域中域的正常公差的范圍內(nèi)，例如，在平均值的2個(gè)標(biāo) 準(zhǔn)偏差內(nèi)。“約”可以被理解為在陳述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％內(nèi)。除非從上下文中另外明確，否則本文中提供的所有數(shù)值由術(shù)語(yǔ)“約”修飾。

圖1是示出用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的在燃料電池車輛的停止模式下控制燃料電池的電壓的方法的燃料電池車輛的系統(tǒng)的示圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的用于在燃料電池車輛的停止模式下控制燃料電池的電壓的方法的流程圖；以及圖3和圖4是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的用于在燃料電池車輛的停止模式下控制燃料電池的電壓的方法的框圖。

本發(fā)明提出在驅(qū)動(dòng)的同時(shí)控制停止燃料電池的發(fā)電，并且在發(fā)電停止之后基于總線終端的電壓控制，使用電力轉(zhuǎn)換器減小燃料電池的電壓。不同于現(xiàn)有技術(shù)，使用在執(zhí)行總線終端的電壓控制中通過(guò)考慮電池的可用充電功率和實(shí)際充電功率來(lái)修正電壓的方法或限制電力轉(zhuǎn)換器的電流的方法，以有效防止燃料效率的損耗和電池的過(guò)度充電，并且擴(kuò)展燃料電池的電壓降低控制進(jìn)入(voltage decreasing control entry)。進(jìn)一步，當(dāng)上述方法不能控制燃料電池的電壓降低時(shí)，使用暫時(shí)增加高壓輔助設(shè)備的消耗的方法來(lái)執(zhí)行控制以擴(kuò)展燃料電池的高壓回避。因此，可以提高燃料電池的耐久性。

圖1是示出用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的在燃料電池車輛的停止模式下控制燃料電池的電壓的方法的燃料電池車輛的系統(tǒng)的示圖，并且圖1示出燃料電池100和高壓電池(high voltage battery)200的混合系統(tǒng)。高壓電池200可以包括轉(zhuǎn)換器300，其是被配置為調(diào)節(jié)高壓電池的輸出的雙向電力轉(zhuǎn)換器。除了電機(jī)/逆變器以外，還存在電場(chǎng)負(fù)載(例如，高壓電子負(fù)載、低壓電池、低壓電子負(fù)載、將高電壓轉(zhuǎn)換為低壓的低壓電力轉(zhuǎn)換器)。另外，燃料電池可以包括防止反向電流流入燃料電池的二極管和將燃料電池100連接到主總線終端500的繼電器。在車輛被驅(qū)動(dòng)時(shí)以及在啟動(dòng)/停止期間繼電器可以持續(xù)連接(其是本技術(shù))，并且在車輛鑰匙 關(guān)閉或者緊急關(guān)斷期間繼電器可以斷開(kāi)連接。進(jìn)一步，控制器600可以被配置為操作裝置，并且控制器還包括處理器620和存儲(chǔ)器640，存儲(chǔ)器640被配置為預(yù)先存儲(chǔ)或者收集各種類型的信息。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的用于在燃料電池車輛的停止模式下控制燃料電池的電壓的方法的流程圖，并且用于在燃料電池車輛的停止模式下控制電壓的方法可以包括：通過(guò)控制器檢測(cè)燃料電池是否進(jìn)入停止模式(S100)；當(dāng)燃料電池進(jìn)入停止模式時(shí)，基于電池的可用充電功率通過(guò)控制器計(jì)算總線終端的電壓指令值，電池的可用充電功率表示在高壓電池中可充入的電力水平(S200)；通過(guò)控制器操作連接在高壓電池和總線終端之間的轉(zhuǎn)換器，以將總線終端的電壓調(diào)節(jié)為總線終端的電壓指令值(S300)；以及當(dāng)調(diào)節(jié)了電壓并且然后通過(guò)電壓傳感器測(cè)量的燃料電池的電壓大于或等于存儲(chǔ)器中預(yù)設(shè)的參考電壓時(shí)，通過(guò)控制器增加車輛的電場(chǎng)負(fù)載的功耗(S400和S500)。

本發(fā)明使用以下方法：在不預(yù)先確定總線終端的電壓的降低控制抑制條件的情況下，基于高壓電池的可用充電功率修正電壓指令值。當(dāng)調(diào)節(jié)了或修正了電壓指令值時(shí)，高壓電池的可用充電功率會(huì)被降低(例如，電池的故障、溫度的突然增加、溫度的突然降低、過(guò)多的SOC)，或者當(dāng)再生制動(dòng)量顯著時(shí)，總線終端的電壓指令可以被保持為大于在預(yù)設(shè)OCV附近的參考電壓，并且因此也可將燃料電池的電壓保持為較高。具體地，在不修正總線終端的電壓降低控制的電壓指令值而是增加工作高壓輔助設(shè)備的數(shù)量等的情況下利用初始參考電壓執(zhí)行燃料電池的電壓降低控制的方法隨著工作輔助設(shè)備的數(shù)量增加，可以應(yīng)用于補(bǔ)充燃料電池的輸出，從而執(zhí)行控制以減小燃料電池的電壓。

工作輔助設(shè)備的數(shù)量的增加會(huì)引起燃料效率的損耗，并且因此，可僅當(dāng)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)燃料電池的高電壓保持時(shí)(例如，當(dāng)高電壓可能劣化時(shí))才執(zhí)行工作輔助設(shè)備的增加。當(dāng)燃料電池的電壓小于或等于設(shè)定電壓時(shí)，可以執(zhí)行控制以停止輔助設(shè)備的數(shù)量的增加、正常驅(qū)動(dòng)輔助設(shè)備以及維持 總線終端的電壓指令值。具體地，可以通過(guò)在運(yùn)行鼓風(fēng)機(jī)的同時(shí)切斷或關(guān)閉空氣截止閥來(lái)防止沖壓空氣的引入，以防止燃料電池的電壓再次增加。

首先，控制器可以被配置為檢測(cè)燃料電池是否進(jìn)入停止模式(S100)。當(dāng)電池的SOC大于或等于第一參考或者車輛需要的扭矩小于或等于第二參考時(shí)，控制器可以被配置為識(shí)別不必進(jìn)行燃料電池的發(fā)電，以操作燃料電池進(jìn)入停止模式。另外，當(dāng)燃料電池進(jìn)入停止模式時(shí)，控制器可以被配置為基于電池的可用充電功率計(jì)算總線終端的電壓指令值，電池的可用充電功率表示在高壓電池中能夠充入的電力水平(S200)。換言之，與高壓電池的SOC或再生制動(dòng)量相對(duì)地，可以僅基于高壓電池的可充電水平執(zhí)行電壓下降控制(例如電壓調(diào)節(jié))，并且因此可執(zhí)行直接的和精密的控制。

具體地，可以從存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)圖獲得電池的可用充電功率。數(shù)據(jù)圖可以使用高壓電池是否故障、高壓電池的溫度以及高壓電池的SOC作為輸入值，并且使用高壓電池的可用充電功率作為輸出值。這些值可以基于等式或傳感器數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地計(jì)算，并且可以被配置為通過(guò)實(shí)驗(yàn)、分析等預(yù)設(shè)的一組數(shù)據(jù)值。

進(jìn)一步，在計(jì)算處理中，可以在總線終端的電壓中反映高壓電池的可用充電功率和實(shí)際充電功率之間的差異，以計(jì)算總線終端的電壓指令值。具體地，可以基于下面的等式1計(jì)算總線終端的電壓指令值。

等式1

總線終端的電壓指令值＝總線終端的電壓–K1×(電池的可用充電功率–電池的充電電壓×電池的充電電流)

在等式1中，K1是預(yù)定常數(shù)值，諸如1[v/w]，因此，K1用于將功率單位改變?yōu)殡妷簡(jiǎn)挝?。控制器可以進(jìn)一步被配置為操作連接在高壓電池和總線終端之間的轉(zhuǎn)換器，以將總線終端的電壓調(diào)節(jié)為總線終端的電壓指令 值。在電壓調(diào)節(jié)中，控制器可以被配置為基于總線終端的電壓指令值計(jì)算高壓電池的目標(biāo)充電電流，并且基于目標(biāo)充電電流操作轉(zhuǎn)換器以對(duì)高壓電池進(jìn)行充電，以將總線終端的電壓調(diào)節(jié)為總線終端的電壓指令值。

另外，當(dāng)調(diào)節(jié)了電壓并且然后通過(guò)電壓傳感器測(cè)量的燃料電池的電壓大于或等于存儲(chǔ)器中預(yù)設(shè)的參考電壓(S400)時(shí)，控制器可以被配置為增加車輛的電場(chǎng)負(fù)載的功耗(S500)。在功耗增加中，可以通過(guò)增加車輛的電場(chǎng)負(fù)載的功耗并且將總線終端的電壓指令值改變?yōu)榇鎯?chǔ)器中預(yù)設(shè)的參考電壓，來(lái)操作轉(zhuǎn)換器。

將參考圖3更詳細(xì)地描述處理。如圖3所示，可以基于如在以上等式1中的電池的可用充電功率修正電壓指令。換言之，可以修正在總線終端的實(shí)際的電壓中反映的高壓電池的可用充電功率和實(shí)際充電功率之間的差異。通過(guò)等式1的以上計(jì)算，當(dāng)實(shí)際充電功率大于可用充電功率時(shí)，電壓指令值可以大于總線終端的當(dāng)前電壓，并且當(dāng)實(shí)際充電功率小于可用充電功率時(shí)，電壓指令值可以小于總線終端的當(dāng)前電壓，但是可以將其最小值設(shè)為參考電壓，并且因此電壓指令值僅可降低至參考電壓。具體地，可以通過(guò)限制電壓指令值的上升斜率和下降斜率防止電壓指令值的突然改變。當(dāng)設(shè)定了電壓指令值時(shí)，可以計(jì)算用于跟隨(例如到達(dá))電壓指令的電池的目標(biāo)充電電流，并且可以使用電池的電流傳感器反饋，通過(guò)轉(zhuǎn)換器的絕緣柵極雙極晶體管(IGBT)占空比控制生成電池的充電電流。

使用數(shù)據(jù)圖基于電池的特性來(lái)設(shè)定高壓電池的電壓指令值的方法并沒(méi)有充分考慮車輛負(fù)載特性，并且因此，即使當(dāng)燃料電池的電壓會(huì)降低時(shí)，也可能沒(méi)實(shí)現(xiàn)電壓降低。如在本發(fā)明中，考慮總線終端的實(shí)際電壓、電池的實(shí)際充電和放電電力以及電池的可用電力圖來(lái)修正電壓指令值的方法對(duì)于增加防止燃料效率的損耗或者電池的過(guò)度充電的頻率、以及降低燃料電池的電壓以提高燃料電池的耐久性的方法是更加精確的和高效的。

此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施方式，在計(jì)算處理中，控制器可以被配置為基于存儲(chǔ)器中預(yù)設(shè)的斜率計(jì)算逐漸降低的總線終端的電壓指令值；并且在電壓調(diào)節(jié)中，控制器可以被配置為基于總線終端的電壓指令值計(jì)算高壓電池的目標(biāo)充電電流、基于目標(biāo)充電電流操作轉(zhuǎn)換器、并且基于電池的可用充電功率將目標(biāo)充電電流限制為電池的充電限制電流的最大值。進(jìn)一步，可以通過(guò)將電池的可用充電功率除以電池的充電電壓來(lái)計(jì)算電池的充電限制電流。

這在圖4中詳細(xì)示出了。參考圖4，替代基于電池的可用充電功率來(lái)修正電壓指令值的方法，使用設(shè)定轉(zhuǎn)換器的控制的充電電流限制值的方法。當(dāng)高壓電池的可用充電功率降低或者再生制動(dòng)量顯著時(shí)，可以將電壓指令值固定為參考電壓并且可以設(shè)定轉(zhuǎn)換器的充電電流限制，其中實(shí)際電壓(等于燃料電池的電壓)可被保持為大于總線終端的設(shè)定電壓指令值(參考電壓)。當(dāng)總線終端的電壓(燃料電池的電壓)被保持為大于參考電壓時(shí)，用于增加高壓輔助設(shè)備的數(shù)量以將燃料電池的電壓減小為參考電壓或更小的方法如上所述。

具體地，通過(guò)以恒定斜率降低電壓指令值而不修正電壓指令值，可以生成電壓指令值作為最終參考電壓，并且還可以使用數(shù)據(jù)圖生成充電電流限制值的指令。如圖4所示，可以通過(guò)將電池的可用充電功率除以電池的充電電壓來(lái)計(jì)算電池的充電限制電流。使用最終電壓指令值和充電限制電流指令，可以執(zhí)行用于跟隨目標(biāo)電流的電流控制。

此外，可以基于充電電流限制指令執(zhí)行控制以限制電池的實(shí)際充電/放電電流。不同于以上描述的方法，用于控制電流限制的方法可以修正電壓指令值。換言之，當(dāng)即使總線終端的電壓降低指令被設(shè)為參考電壓也可能不生成燃料電池的輸出時(shí)，基于高壓電池的狀態(tài)或者車輛的負(fù)載狀態(tài)，通過(guò)限制電池的充電電流和放電電流，總線終端的實(shí)際電壓可以自動(dòng)增至大于參考電壓。

此外，使用轉(zhuǎn)換器的總線終端的電壓的控制可以計(jì)算目標(biāo)充電電流以跟隨總線終端的設(shè)定的電壓指令值，并且控制器可以使用用于通過(guò)被反饋實(shí)際電流傳感器值I來(lái)控制轉(zhuǎn)換器IGBT占空比的方法來(lái)生成目標(biāo)充電電流?？梢詫⒒跍囟然騍OC的與電池的可用充電功率有關(guān)的信息存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器中，并且可以基于溫度或SOC實(shí)時(shí)地計(jì)算該信息。電路中還可以包括被配置為測(cè)量總線終端的實(shí)際電壓的電壓傳感器和被配置為測(cè)量電池的電壓的電壓傳感器。

作為高壓電場(chǎng)負(fù)載的代表性實(shí)例，可以是燃料電池的輔助設(shè)備。輔助設(shè)備可以是鼓風(fēng)機(jī)、水泵、氫再循環(huán)鼓風(fēng)機(jī)等。由于高壓輔助設(shè)備的輸出增加，燃料電池系統(tǒng)的工作狀態(tài)不應(yīng)該被改變。例如，可以增加鼓風(fēng)機(jī)的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)同時(shí)防止空氣引入到燃料電池系統(tǒng)中并且防止從燃料電池系統(tǒng)排出空氣，或者可以增加水泵的RPM同時(shí)防止燃料電池系統(tǒng)被冷卻。因此，當(dāng)提供了堆的空氣、冷卻水或氫旁路閥時(shí)，可以增加輔助設(shè)備的驅(qū)動(dòng)同時(shí)可以防止空氣、氫或冷卻水引入到堆中。

堆旁路閥(stack bypass valve)是被配置為選擇性地將冷卻水引入到堆或負(fù)載裝置的閥，并且可以使用操作堆旁路閥以防止將冷卻水引入到堆并且增加冷卻泵的RPM的方法。這可以按類似方式應(yīng)用于鼓風(fēng)機(jī)或者氫再循環(huán)鼓風(fēng)機(jī)。因此，可以將旁路閥布置在空氣供應(yīng)系統(tǒng)或氫再循環(huán)系統(tǒng)中。

進(jìn)一步，也可以使用如下方法：在不供應(yīng)空氣/氫/冷卻水的狀態(tài)下，在一個(gè)方向上運(yùn)行高壓輔助設(shè)備，以通過(guò)高壓輔助設(shè)備的低效率運(yùn)行增加高壓輔助設(shè)備的熱損耗，以增加輔助設(shè)備的消耗輸出。除了用于驅(qū)動(dòng)燃料電池系統(tǒng)的高壓輔助設(shè)備，可以增加在車輛中需要的高壓輔助設(shè)備(例如，與車輛中的空氣條件相關(guān)聯(lián)的空氣壓縮機(jī)或熱加熱器、用于對(duì)低壓12V電池充電的低壓電力轉(zhuǎn)換器)的消耗。一個(gè)實(shí)例可以是增加低壓電力轉(zhuǎn)換器的目標(biāo)充電電壓，以將低壓電池充電到大于12V的約14V至15V。

在如上所述的電壓控制方法中，當(dāng)在燃料電池的停止模式進(jìn)入狀態(tài)下生成車輛的驅(qū)動(dòng)輸出時(shí)，可將通過(guò)總線終端的電壓降低控制生成的燃料電池的輸出作為車輛的驅(qū)動(dòng)輸出來(lái)消耗，以在沒(méi)有車輛的驅(qū)動(dòng)輸出的狀態(tài)下去除燃料電池和終端的電壓；通過(guò)總線終端的電壓降低控制生成的燃料電池的輸出可被消耗用于電池的充電，以去除燃料電池的電壓。

進(jìn)一步，當(dāng)燃料電池進(jìn)入停止模式時(shí)，當(dāng)再生制動(dòng)量顯著時(shí)，通過(guò)控制另外增加輔助設(shè)備可以補(bǔ)充通過(guò)總線終端的電壓降低控制生成的燃料電池的輸出，從而降低燃料電池的電壓。

與限制總線終端的電壓上限值以防止在保持燃料電池的發(fā)電的狀態(tài)下燃料電池的電壓增加至高壓區(qū)域的方法相比，由于暫時(shí)地生成燃料電池的輸出，在燃料電池的發(fā)電停止之后執(zhí)行總線終端的電壓降低控制的方法在燃料效率上是更有優(yōu)勢(shì)的。當(dāng)保持發(fā)電時(shí)，為了降低總線終端的電壓，可以持續(xù)生成燃料電池的輸出，并且因此電池可能被過(guò)度充電，因此引起燃料效率的損耗。進(jìn)一步，在發(fā)電停止之后，由于氫跨越，燃料電池可以自然地放電以降低電壓；并且由于氫跨越，通過(guò)總線終端的電壓降低控制，廢棄的氫生成燃料電池的輸出；并且因此，輸出對(duì)電池進(jìn)行充電或者可以被車輛輔助設(shè)備消耗，從而提高燃料效率。

根據(jù)本發(fā)明的用于在燃料電池車輛的停止模式下控制燃料電池的電壓的方法，通過(guò)在燃料電池車輛的燃料電池停止時(shí)主動(dòng)降低電壓，可以確保燃料電池的耐久性并且防止燃料效率降低。進(jìn)一步，在防止燃料效率降低和高壓電池的過(guò)度充電的同時(shí)，通過(guò)更快速并且更確定地降低燃料電池的電壓，可以充分地保護(hù)燃料電池的耐久性。

盡管已經(jīng)相對(duì)于示例性實(shí)施方式示出并且描述了本發(fā)明，但對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，在不背離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和改變。