本發(fā)明涉及一種用于控制燃料電池車輛的啟動(dòng)的方法，并且更具體地，涉及一種用于控制這樣的燃料電池車輛的啟動(dòng)的方法，該燃料電池車輛通過供給氫氣和空氣實(shí)現(xiàn)其啟動(dòng)。

背景技術(shù)：

基于在將氫氣供給陽極之后將空氣供給陰極的順序，來實(shí)現(xiàn)燃料電池車輛的啟動(dòng)。通常，在完成啟動(dòng)之后執(zhí)行預(yù)控制，以執(zhí)行包括以下的操作：空氣截止閥的操作、燃料電池負(fù)載裝置的連接、周期性供給氫氣等長達(dá)等待時(shí)間(standby time，待機(jī)時(shí)間)以防止氧氣殘留在電池堆中。然而，當(dāng)車輛由于例如長期停車而在一長時(shí)間段內(nèi)處于發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉的狀態(tài)中時(shí)，盡管執(zhí)行上述預(yù)控制，氧氣也會(huì)引入電池堆的陽極。因此，當(dāng)氧氣存在于電池堆的陽極處時(shí)，不可避免地執(zhí)行后續(xù)啟動(dòng)。

當(dāng)在上述情況下將氫氣供給陽極以用于啟動(dòng)時(shí)，燃料電池的電壓增大，并且因此，可能在陰極處產(chǎn)生碳腐蝕。因此，必須執(zhí)行控制以防止在啟動(dòng)期間發(fā)生陰極碳腐蝕，即，通過供給和排出氫氣快速除去存在于陽極處的氧氣，同時(shí)防止在去除氧氣期間在燃料電池處產(chǎn)生高電壓。

在該部分中公開的以上內(nèi)容僅用于增強(qiáng)對本發(fā)明的概括背景技術(shù)的理解，而不應(yīng)認(rèn)為承認(rèn)或以任何形式暗示該主題形成對本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的相關(guān)技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明提供一種燃料電池車輛的啟動(dòng)控制方法，其能夠防止啟動(dòng)期間的陰極碳腐蝕。

根據(jù)本發(fā)明，可以通過提供用于控制燃料電池車輛的啟動(dòng)的方法實(shí)現(xiàn)以上及其他目的，該方法包括：在控制器中開始檢測來自車輛的啟動(dòng)命令的產(chǎn)生；在控制器中通過打開氫氣閥而將氫氣供給至燃料電池的氫氣供給；在控制器中檢測供給氫氣之后燃料電池電壓是否增大的電壓檢測；以及第一啟動(dòng)，通過將負(fù)載裝置連接至燃料電池來消耗燃料電池所產(chǎn)生的電力；通過打開空氣閥將空氣供給至燃料電池，并且當(dāng)控制器確定在供給氫氣之后燃料電池電壓已增大時(shí)，在控制器通過調(diào)整中電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)電壓來調(diào)整燃料電池電壓以維持在預(yù)定水平以下。

在第一啟動(dòng)期間，當(dāng)控制器確定在供給氫氣之后燃料電池的電壓增大時(shí)，所述控制器可被配置為通過操作氫氣閥以供給氫氣，并且可被配置為通過氫氣吹掃裝置的操作將氫氣從燃料電池吹掃至外部。在所述第一啟動(dòng)期間，當(dāng)控制器確定在供給氫氣之后燃料電池電壓增大時(shí)，控制器可被配置為增大所供給的氫氣的壓力，并在預(yù)定時(shí)間(t1)過去之后將負(fù)載裝置連接至燃料電池。

在第一啟動(dòng)期間，當(dāng)打開空氣閥時(shí)，控制器可被配置為將燃料電池與負(fù)載裝置斷開，并且調(diào)整電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)(bus stage)電壓。在第一啟動(dòng)期間，控制器可被配置為通過調(diào)整電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)電壓，用從燃料電池產(chǎn)生的電力對連接至總線級(jí)的高電壓電池充電。

方法可以進(jìn)一步包括在控制器中檢測在氫氣供給之后，最后的氫氣吹掃之后過去的時(shí)間的吹掃檢測；以及第二啟動(dòng)，通過打開空氣閥將空氣供給至燃料電池；并在所經(jīng)過的時(shí)間等于或小于預(yù)定時(shí)間(t2)時(shí)，通過調(diào)整電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)電壓來調(diào)整燃料電池電壓以維持在預(yù)定水平以下。

在第二啟動(dòng)期間，當(dāng)控制器確定在氫氣供給之后燃料電池電壓沒有增大，并且所過去的時(shí)間等于或小于預(yù)定時(shí)間(t2)時(shí)，控制器可被配置為通過打開空氣閥來向燃料電池供給空氣一預(yù)定時(shí)間(t3)，并且可被配置為通過調(diào)整電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)電壓，調(diào)整燃料電池電壓以維持在預(yù)定水平以下。

在第二啟動(dòng)期間，當(dāng)控制器確定在供給氫氣之后燃料電池電壓沒有增大，并且所過去的時(shí)間超過預(yù)定時(shí)間(t2)時(shí)，控制器可被配置為通過打開空氣閥向燃料電池供給空氣長達(dá)預(yù)定時(shí)間(t4)，并且可被配置為通過調(diào)整電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)電壓，對燃料電池電壓進(jìn)行調(diào)整以維持在預(yù)定水平以下，并且預(yù)定時(shí)間(t4)可以大于預(yù)定時(shí)間(t3)。在第二啟動(dòng)期間，控制器可被配置為將空氣供給至燃料電池，并且可被配置為通過在預(yù)定時(shí)間(t5)過去之后操作氫氣吹掃裝置，從燃料電池吹掃氫氣。

方法可進(jìn)一步包括在吹掃檢測之后，在控制器中進(jìn)行氫氣供給的最后切斷之后所經(jīng)過的切斷時(shí)間的氫氣檢測。具體地，在第二啟動(dòng)期間，當(dāng)所經(jīng)過的時(shí)間超過預(yù)定時(shí)間(t2)，并且切斷時(shí)間等于或小于預(yù)定時(shí)間(t6)時(shí)，控制器可被配置為通過打開空氣閥將空氣供給至燃料電池長達(dá)預(yù)定時(shí)間(t4)，并且可被配置為通過調(diào)整電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)電壓來調(diào)整燃料電池電壓以維持在預(yù)定水平以下。

在第二啟動(dòng)期間，響應(yīng)于確定所經(jīng)過的時(shí)間超過預(yù)定時(shí)間(t2)，切斷時(shí)間超過預(yù)定時(shí)間(t6)，并且燃料電池電壓在氫氣供給之后沒有增大，控制器可被配置為通過打開空氣閥將空氣供給至燃料電池長達(dá)預(yù)定時(shí)間(t4)，并且可被配置為通過調(diào)整電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)電壓調(diào)整燃料電池電壓以維持在預(yù)定水平以下。響應(yīng)于確定所經(jīng)過的時(shí)間超過預(yù)定時(shí)間(t2)，切斷時(shí)間超過預(yù)定時(shí)間(t6)，并且燃料電池電壓在氫氣供給之后增大，控制器可被配置為執(zhí)行第一啟動(dòng)。

方法可以進(jìn)一步包括在開始之后在控制器中檢測供給氫氣之前燃料電池的電壓的預(yù)檢測；以及第三啟動(dòng)，在控制器中通過在氫氣供給之后調(diào)整電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)電壓來調(diào)整燃料電池電壓以維持在預(yù)定水平以下；以及當(dāng)控制器確定在氫氣供給之前燃料電池電壓高時(shí)，通過在預(yù)定時(shí)間(t7)過去之后打開空氣閥將空氣供給至燃料電池。

根據(jù)本發(fā)明的燃料電池車輛的啟動(dòng)控制方法，可以防止燃料電池車輛啟動(dòng)期間陰極的碳腐蝕。

附圖說明

通過以下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述，將更明確地理解本發(fā)明的以上和其他目標(biāo)、特征和其他優(yōu)點(diǎn)，其中：

圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的用于執(zhí)行燃料電池車輛的啟動(dòng)控制方法的燃料電池車輛的系統(tǒng)的示圖；

圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的用于執(zhí)行燃料電池車輛的啟動(dòng)控制方法的燃料電池車輛的系統(tǒng)的示圖；

圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明示出的示例性實(shí)施方式的燃料電池車輛的啟動(dòng)控制方法的流程圖；以及

圖4至圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明示出的示例性實(shí)施方式的燃料電池車輛的啟動(dòng)控制方法的詳細(xì)啟動(dòng)過程的示圖。

具體實(shí)施方式

應(yīng)當(dāng)理解，本文中所使用的術(shù)語“車輛”或“車輛的(vehicular)”或其他類似術(shù)語包括一般的機(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、插電混合動(dòng)力車輛、氫氣動(dòng)力車輛、和其他替代燃料車輛(例如，來源于除石油以外的資源的燃料)。如本文中提及，混合動(dòng)力車輛是具有兩種以上動(dòng)力源的車輛(例如，汽油動(dòng)力和電動(dòng)力車輛)。

盡管示例性實(shí)施方式被描述為使用多個(gè)單元來執(zhí)行示例性過程，然而，應(yīng)當(dāng)理解，也可通過一個(gè)或多個(gè)模塊來執(zhí)行示例性過程。此外，應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語“控制器/控制單元”是指包括存儲(chǔ)器和處理器的硬件裝置。存儲(chǔ)器被配置成存儲(chǔ)模塊，并且處理器被特定地配置成執(zhí)行所述模塊，以執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)過程，這在下文進(jìn)一步描述。

此外，本發(fā)明的控制邏輯可體現(xiàn)為在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的非暫存性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)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。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)、智能卡以及光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)還可分布在網(wǎng)絡(luò)耦接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，以便通過分布的方式儲(chǔ)存和執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，例如，通過遠(yuǎn)程信息處理服務(wù)器或控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)。

本文所用的術(shù)語僅是為了描述特定實(shí)施方式的目的，而并不旨在限制本發(fā)明。除非上下文另有明確說明，否則如本文所用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“該”也旨在包括復(fù)數(shù)形式。將進(jìn)一步理解，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包括”和/或“包含”時(shí)，規(guī)定指定特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但并不排除一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其組合的存在或添加。如本文所用的，術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)列出項(xiàng)的任何和所有的組合。

除非明確陳述或根據(jù)上下文顯而易見，否則，如在本文中使用的，術(shù)語“約”理解為在本領(lǐng)域的正常容差的范圍內(nèi)，例如，在平均值的2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差內(nèi)。“約”可被理解為在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或者0.01％內(nèi)。除非上下文另明確說明，否則本文中提供的所有數(shù)值由術(shù)語“約”修飾。

現(xiàn)將詳細(xì)參照本發(fā)明示例性實(shí)施方式，在附圖中示出了本發(fā)明示例性實(shí)施方式的實(shí)例。只要有可能，貫穿附圖將使用相同的參考標(biāo)號(hào)指代相同或相似的部件。

圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的用于執(zhí)行燃料電池車輛的啟動(dòng)控制方法的燃料電池車輛的系統(tǒng)的示圖。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的用于執(zhí)行燃料電池車輛的啟動(dòng)控制方法的燃料電池車輛的系統(tǒng)的示圖。圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式所示出的燃料電池車輛的啟動(dòng)控制方法的流程圖。圖4至圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式示出的燃料電池車輛的啟動(dòng)控制方法的詳細(xì)啟動(dòng)過程的示圖。

圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的用于執(zhí)行燃料電池車輛的啟動(dòng)控制方法的燃料電池車輛的控制系統(tǒng)的示圖。系統(tǒng)可以是燃料電池和高電壓電池的混合系統(tǒng)。在系統(tǒng)中的高電壓電池級(jí)，存在連接至高電壓電池200的雙向電力轉(zhuǎn)換器300，即，雙向直流(DC)/DC轉(zhuǎn)換器，以調(diào)整高電壓電池200的輸出電力。此外，除了逆變器800和電動(dòng)機(jī)820之外，還可以提供高電壓電子負(fù)載320，低壓電池400、諸如低壓輔助設(shè)施的低電壓電子負(fù)載420、以及低電壓電力轉(zhuǎn)換器440，即，低電壓DC/DC轉(zhuǎn)換器，被配置為將高電壓轉(zhuǎn)換為低電壓。

此外，在系統(tǒng)的燃料電池級(jí)，可以提供二極管500以防止反向電流流向燃料電池100，并且主繼電器(main relay)620可被配置為將燃料電池100連接至主總線600。此外，用于燃料電池100的高電壓負(fù)載裝置700(諸如燃料電池100的高電壓輔助設(shè)施)可以連接至燃料電池100，以在啟動(dòng)和關(guān)閉燃料電池100時(shí)消除電壓。在以下描述中，高電壓負(fù)載裝置700還可稱為“燃料電池負(fù)載裝置”。對于操作燃料電池100的燃料電池負(fù)載裝置700的繼電器，應(yīng)當(dāng)使用正常閉合的繼電器720，因?yàn)槿剂想姵刎?fù)載裝置700甚至在完成啟動(dòng)之后也應(yīng)當(dāng)一直連接至燃料電池100。

燃料電池負(fù)載裝置700還可用作被配置為從電動(dòng)機(jī)820回收再生制動(dòng)能量以在啟動(dòng)時(shí)降低高燃料電池電壓的裝置。本發(fā)明涉及在啟動(dòng)時(shí)降低燃料電池電壓的方法。當(dāng)期望使用燃料電池負(fù)載裝置700時(shí)，應(yīng)當(dāng)切斷主繼電器620。此外，當(dāng)期望對連接至主總線600的高電壓電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)執(zhí)行電壓降低控制時(shí)，應(yīng)當(dāng)接通主繼電器620。

圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的用于執(zhí)行燃料電池車輛的啟動(dòng)控制方法的燃料電池車輛的系統(tǒng)的示圖。在這個(gè)系統(tǒng)中，空氣截止閥131和132可以分別安裝在進(jìn)氣口和出氣口處，以防止在完成啟動(dòng)之后引入空氣。排出閥151可以安裝在氫氣線路的出口處，以移除聚集在陽極處的水。吹掃閥152也可以安裝在氫氣線路處，以維持陽極的期望氫氣濃度。吹掃閥152吹掃的氫氣可以排放至空氣出口(以用空氣稀釋所排放的氫氣)。

在啟動(dòng)期間和完成啟動(dòng)之后，用于去除電壓的燃料電池負(fù)載裝置700可以一直被連接以從電池堆中除去氧氣。由于電流通過燃料電池負(fù)載裝置700被消耗，可以去除引入的氧氣(例如，即使當(dāng)空氣截止閥運(yùn)行時(shí)，也可能難以完全防止引入周圍空氣)，例如，還可以消耗在陽極處剩余的氫氣。當(dāng)陽極處的氫氣量不足時(shí)，所引入的氧氣不能夠再通過燃料電池負(fù)載裝置700消耗電流來消耗。因此，喚醒技術(shù)可以用于在陽極處剩余的氫氣被完全消耗之前以預(yù)定時(shí)間間隔(例如，8小時(shí))周期性地向陽極填充氫氣。

用于供給氫氣的喚醒控制的次數(shù)受到限制，這是因?yàn)榉缮辖雇ㄟ^打開連接于氫氣罐160與電池堆120之間的閥門153將氫氣直接從氫氣罐160供給至電池堆120，這樣，可以使用連接至閥門153的出口的氫氣供應(yīng)線路的壓力執(zhí)行氫氣的供給。當(dāng)用于供給氫氣的喚醒控制不再可能時(shí)，可以在氧氣存在于電池堆120中的條件下執(zhí)行后續(xù)啟動(dòng)。因此，必須執(zhí)行控制，以防止在啟動(dòng)期間由電池堆120中剩余的氧氣引起的陰極碳腐蝕。

圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明所示出的示例性實(shí)施方式的燃料電池車輛的啟動(dòng)控制方法的流程圖。根據(jù)本發(fā)明的啟動(dòng)控制方法可以包括開始S100，在控制器900中檢測從車輛產(chǎn)生的啟動(dòng)命令；氫氣供給S300，通過在控制器900中打開氫氣閥153將氫氣供給至燃料電池100；電壓檢測S400，在控制器900中檢測供給氫氣之后燃料電池電壓是否增大；以及第一啟動(dòng)S800，通過將燃料電池負(fù)載裝置700連接至燃料電池100來消耗燃料電池100產(chǎn)生的電力，通過打開空氣閥131將空氣供給至燃料電池100，并且當(dāng)控制器900確定在氫氣供給之后燃料電池電壓增大時(shí)，通過在控制器900中調(diào)整連接至主總線600的電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)電壓，來調(diào)整燃料電池100的電壓以維持在預(yù)定水平以下(S540)。

具體地，可以通過堆電壓監(jiān)控器(SVM)920監(jiān)控并測量燃料電池100的電壓。SVM 920可被配置為測量每個(gè)電池的電壓，并將表示所測量電壓的信息傳輸至上級(jí)控制器，即，燃料電池控制器900?？梢酝ㄟ^連接至主總線600的雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器300執(zhí)行連接至主總線600的電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)電壓的調(diào)整。因此，可以操作以減小連接至主總線600的電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)電壓。此外，當(dāng)接通主繼電器620時(shí)，從燃料電池100產(chǎn)生的電力可以用于給高電壓電池200充電。

基于向陽極供給氫氣之后將空氣供給陰極的順序，實(shí)現(xiàn)燃料電池的啟動(dòng)?？梢栽谕瓿蓡?dòng)之后在等待時(shí)間內(nèi)執(zhí)行預(yù)控制，以執(zhí)行一些操作，一些操作包括空氣截至閥131的操作、燃料電池負(fù)載裝置700的連接、氫氣的周期性供給等，以防止氧氣殘留在電池堆120中。然而，當(dāng)車輛在一長時(shí)間段處于發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉的狀態(tài)中時(shí)，盡管上述預(yù)控制，氧氣可能被引入電池堆120的陽極。因此，在氧氣存在于電池堆120的陽極處的條件下，不可避免地執(zhí)行后續(xù)啟動(dòng)。

當(dāng)在上述情況下將氫氣供給至陽極以用于啟動(dòng)時(shí)，燃料電池的電壓可增大，因此，可能在陰極處產(chǎn)生碳腐蝕。因此，必須執(zhí)行控制以防止在啟動(dòng)期間陰極碳腐蝕，即，通過供給和排出氫氣快速去除存在于陽極處的氧氣，同時(shí)防止在去氧氣期間在燃料電池處產(chǎn)生高電壓。當(dāng)在供給氫氣之后燃料電池的電壓增大時(shí)，原因可能是由于車輛長期停車。因此，具體地，可能需要降低在去氧期間增大的燃料電池的電壓。因此，可以在本發(fā)明中執(zhí)行第一啟動(dòng)S800。在第一啟動(dòng)800期間，當(dāng)控制器900確定燃料電池的電壓在氫氣的供給之后增大時(shí)，控制器900可被配置為通過氫氣閥153的操作增大所供給的氫氣的壓力，并且可被配置為通過氫氣吹掃裝置的操作將氫氣從燃料電池吹掃到外部。在第一啟動(dòng)800期間，當(dāng)空氣閥打開時(shí)，控制器900可被配置為將燃料電池與燃料電池負(fù)載裝置斷開，并且調(diào)整電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)電壓。具體地，電壓增大可以表示在供給氫氣之前的燃料電池電壓與供給氫氣之后的燃料電池電壓之間的電壓差大于或等于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的預(yù)定值，或者氫氣供給之后的燃料電池電壓大于或等于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值。

為了確定在氫氣供給期間氧氣是否仍殘留在電池堆120中，可能需要確保在開始供給氫氣與在供給氫氣之后供給空氣之間大約2秒的燃料電池電壓檢測時(shí)間。當(dāng)燃料電池電壓在該時(shí)間段期間增大時(shí)，可以確定氧氣氣氛已形成在電池堆120中，并且因此，可以執(zhí)行防止陰極碳腐蝕的控制(加強(qiáng)氫氣的供給和排放并通過連接燃料電池負(fù)載裝置降低燃料電池電壓)。

由于陽極氧氣去除處理是通過氫氣再循環(huán)線路再循環(huán)所排放的氧氣的處理，因此可能需要一長時(shí)間段來從陽極去除氧氣。因此，如在圖4中示出的，本發(fā)明提出從開始供給氫氣到開始供給空氣的時(shí)間被固定作為用于檢測燃料電池電壓的等待時(shí)間，并且可以在陽極去氧時(shí)間段被劃分成供給空氣之前的時(shí)段和供給空氣之后的時(shí)段的條件下執(zhí)行陽極氧氣去除。

本發(fā)明提出一種方法，在該方法中，燃料電池負(fù)載裝置700在供給空氣之前連接至燃料電池，并且在供給空氣之后通過調(diào)整連接至主總線600的電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)電壓執(zhí)行電壓降低控制(例如，燃料電池電壓降低至大約380V，并且然后維持在降低的電壓處，以將燃料電池的每個(gè)電池電壓維持在大約0.8V)。如在圖4中示出的，在第一啟動(dòng)S800期間，從燃料電池產(chǎn)生的電力可以用于向通過調(diào)整電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)電壓而連接至總線級(jí)的高電壓電池充電。此外，可以在供給空氣之前的除氧期間以及還在供給空氣之后(例如，大約2秒或2秒以上)期間持續(xù)執(zhí)行增強(qiáng)的氫氣供給/氫氣的排放的調(diào)整。因此，可以解決執(zhí)行用于防止陰極碳腐蝕的控制所引起的延長啟動(dòng)時(shí)間的問題(延遲開始供給空氣)。

具體地，在檢測氫氣是否已均勻地供給至陽極以及檢測燃料電池電壓增大(例如，時(shí)間t1)之后，可以執(zhí)行燃料電池負(fù)載裝置700的連接。通常，在開始供給氫氣之后，氫氣可在1秒內(nèi)完全供給至每個(gè)電池的陽極。當(dāng)在氫氣不能完全供給至燃料電池的所有電池的情況下使用負(fù)載時(shí)，由于在氫氣不足的狀態(tài)下執(zhí)行電流消耗，因此電池中不足氫氣提供至的特定電池可能會(huì)退化。

根據(jù)本發(fā)明的啟動(dòng)控制方法可以進(jìn)一步包括：在氫氣供給S300之后，在控制器900中檢測最后進(jìn)行氫氣清掃之后經(jīng)過(例如，過去)的時(shí)間段的清掃檢測S400；以及通過打開空氣閥將空氣供給至燃料電池的第二啟動(dòng)S600，并且通過在控制器900中調(diào)整電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)電壓，來調(diào)整燃料電池的電壓以保持在預(yù)定水平以下。

具體地，在第二啟動(dòng)S600之后，當(dāng)控制器900確定甚至在氫氣供給之后燃料電池的電壓都沒有增大，并且所經(jīng)過的時(shí)間等于或小于預(yù)定時(shí)間t2時(shí)，控制器900可被配置為打開空氣閥長達(dá)預(yù)定時(shí)間t3，并且可被配置為通過調(diào)整電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)電壓來調(diào)整燃料電池的電壓以維持預(yù)定水平以下。

當(dāng)在燃料電池電壓檢測期間沒有發(fā)生電壓增大時(shí)，啟動(dòng)順序進(jìn)行至第二啟動(dòng)S600，而不執(zhí)行陰極碳腐蝕控制。這種情況對應(yīng)于當(dāng)車輛沒有停泊一長時(shí)間段，但已停泊一短時(shí)間段的情況，或者在長期停車與短期停車之間的一般停車情形的情況。如在圖5中示出的，當(dāng)在氫氣供給之后在電壓檢測期間中電壓沒有增大時(shí)，可以執(zhí)行空氣供給，并且在供給空氣之后可以執(zhí)行燃料電池電壓減小控制，以防止燃料電池的高電壓操作。當(dāng)在燃料電池中產(chǎn)生的電壓接近開路電壓(OCV)時(shí)，由于燃料電池暴露在高電壓下，可能出現(xiàn)燃料電池劣化。因此，也有必要執(zhí)行用于防止燃料電池的高電壓操作的控制。

使用通過減小電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)電壓的控制將來自燃料電池的輸出充入高電壓電池的方法，可以實(shí)現(xiàn)燃料電池電壓減小控制。當(dāng)使用燃料電池負(fù)載的連接時(shí)，可以通過負(fù)載裝置一直消耗燃料電池的輸出，并且因此，燃料經(jīng)濟(jì)性可能受到不利的影響。因此，通過電力轉(zhuǎn)換器進(jìn)行總線級(jí)電壓減小控制是合適的。

與第一啟動(dòng)S100相似，也可以在第二啟動(dòng)S600中執(zhí)行將氫氣排放至外部的吹掃控制以確保陽極的期望氫氣濃度。然而，在陽極處不存在氫氣的情況下，在第一啟動(dòng)S100期間只有氧氣和氮?dú)獯嬖谟陉枠O處，可以在陽極的氣氛是氧氣氛/氮?dú)夥盏那闆r下執(zhí)行第二啟動(dòng)S600。從外部引入的氧氣可以基于其與殘留在陽極處的氫氣的反應(yīng)(直接反應(yīng)或通過負(fù)載裝置消耗電流)而完全消耗，并且因此，陽極處的氫氣的量可以減少，并且氮?dú)饬靠梢噪S著發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)間段增加而增大。

一旦氫氣被完全消耗，氧氣會(huì)引入電池堆，并且因此，氧氣還可以存在于陽極處。因此，第一啟動(dòng)S100的條件成立。具體地，在確保期望氫氣濃度方面，第一啟動(dòng)S100的內(nèi)部電池堆條件是不利的。因此，在第一啟動(dòng)S100期間，氫氣吹掃的次數(shù)的數(shù)目可以至少大于或等于在第二啟動(dòng)S600期間氫氣吹掃次數(shù)的數(shù)目。還可以執(zhí)行增大氫氣供給壓力的附加控制以增大陽極氧氣去除效率。

與第一啟動(dòng)S100的氫氣吹掃控制不同，可以在空氣供給之后過去預(yù)定時(shí)間t5之后執(zhí)行在第二啟動(dòng)S600期間的氫氣吹掃控制。第二啟動(dòng)S600的條件可被認(rèn)為對應(yīng)于電池堆中不存在氧氣并且在陽極處或多或少殘留氫氣的條件。當(dāng)在上述條件下在空氣供給之前執(zhí)行氫氣吹掃時(shí)，廢氣的氫氣濃度可能增大，并且因此，可能不滿足廢氣氫氣濃度的規(guī)定。

因此，可以在空氣供給之后執(zhí)行氫氣吹掃，以在用所供給的空氣稀釋之后排出所吹掃的氫氣，并且因此，可以滿足有關(guān)廢氣氫氣濃度的規(guī)定。因此，在第一啟動(dòng)S100期間，電池堆中殘留大量的氧氣，并且陽極處可能不存在氫氣。在這種情況下，雖然在空氣供給之前出現(xiàn)電壓增大時(shí)直接執(zhí)行氫氣吹掃控制，但可能充分滿足有關(guān)廢氣氫氣濃度的規(guī)定。

在第二啟動(dòng)S700期間，如在圖6中示出的，當(dāng)控制器900確定燃料電池的電壓在氫氣供給之后不增大，并且所過去的時(shí)間超過預(yù)定時(shí)間t2(S500)時(shí)，控制器900可被配置為通過打開空氣閥向燃料電池供給空氣長達(dá)預(yù)定時(shí)間t4。同時(shí)，控制器900可被配置為通過控制電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)電壓，調(diào)整燃料電池的電壓以維持在預(yù)定水平以下。預(yù)定時(shí)間t4可以大于預(yù)定時(shí)間t3。換言之，圖6的情況是指當(dāng)在除了圖5的短期停車以外的情況下執(zhí)行一般啟動(dòng)時(shí)所執(zhí)行的控制。

根據(jù)本發(fā)明的啟動(dòng)控制方法可以進(jìn)一步包括在吹掃檢測之后，在控制器900中檢測最后切斷氫氣供給后經(jīng)過的切斷時(shí)間的氫氣檢測S400。在第二啟動(dòng)S700期間，當(dāng)所過去的時(shí)間超過預(yù)定時(shí)間t2時(shí)，并且切斷時(shí)間可能等于或小于預(yù)定時(shí)間t6，控制器900可被配置為通過打開空氣閥將空氣供給燃料電池長達(dá)預(yù)定時(shí)間t4。同時(shí)，控制器900可被配置為通過調(diào)整電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)電壓來調(diào)整燃料電池的電壓以維持在預(yù)定水平以下。

第二啟動(dòng)可以劃分成短期停車模式啟動(dòng)S600和一般啟動(dòng)S700。與短期停車模式啟動(dòng)S600相關(guān)聯(lián)的情況對應(yīng)于在陽極處殘留充分的氫氣量的情況，如在圖5的情況下，并且因此，可以在氫氣吹掃次數(shù)的數(shù)目減少或不進(jìn)行氫氣吹掃的條件下以及在啟動(dòng)的順序與一般啟動(dòng)模式的啟動(dòng)順序幾乎相同的條件下，執(zhí)行啟動(dòng)。短期停車模式啟動(dòng)情況可確定為如下。

換言之，可以記錄在燃料電池的操作期間最后的氫氣吹掃開始時(shí)的時(shí)間。此外，可以基于所記錄的最后氫氣吹掃時(shí)間和后續(xù)啟動(dòng)開始的時(shí)間之間的差異，提取最后氫氣吹掃之后直至啟動(dòng)所過去的時(shí)間的信息。當(dāng)所過去的時(shí)間最小時(shí)，即，等于或小于預(yù)定時(shí)間t2時(shí)，控制器可被配置為確定當(dāng)前情況相當(dāng)于不必執(zhí)行用于確保期望氫氣濃度的控制的情況，因此，可以省去氫氣吹掃或者可以減少氫氣吹掃次數(shù)的數(shù)目。在燃料電池的操作期間，可以以預(yù)定時(shí)間間隔執(zhí)行氫氣吹掃控制，以確保期望氫氣濃度(例如，從陽極去除氮?dú)?。

與此相結(jié)合，當(dāng)基于與最后氫氣吹掃之后所過去的時(shí)間有關(guān)的信息執(zhí)行確定時(shí)，大多可以正確地確定是否需要用于確保期望氫氣濃度的控制。為了提取這樣的信息，甚至在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉之后可能有必要使用能夠記錄時(shí)間信息的控制器。與此結(jié)合，可以使用用于在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉之后進(jìn)行喚醒控制的實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)芯片。

此外，在第二啟動(dòng)S700期間，響應(yīng)于確定過去的時(shí)間超過預(yù)定時(shí)間t2，切斷時(shí)間超過預(yù)定時(shí)間t6，并且燃料電池的電壓在氫氣供給之后不會(huì)增大，控制器900可被配置為通過打開空氣閥將空氣供給至燃料電池長達(dá)預(yù)定時(shí)間t4。同時(shí)，控制器900可被配置為通過調(diào)整電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)電壓調(diào)整燃料電池的電壓以維持在預(yù)定水平以下。此外，響應(yīng)于確定所過去的時(shí)間超過預(yù)定時(shí)間t2，切斷時(shí)間超過預(yù)定時(shí)間t6，并且在氫氣供給之后燃料電池的電壓增大，控制器900可被配置為執(zhí)行第一啟動(dòng)S800。

在供給氫氣之后至開始供給空氣的等待時(shí)間為固定的條件下，執(zhí)行傳統(tǒng)長期/一般/短期停車模式啟動(dòng)方法，以允許在氫氣供應(yīng)時(shí)段期間檢測燃料電池的電壓是否增大。然而，執(zhí)行檢測燃料電池的電壓是否增大以確定電池堆中是否不存在氫氣，并且已在電池堆中建立氧氣氣氛。因此，當(dāng)在啟動(dòng)之前提供與電池堆中還沒建立氧氣氣氛的情況有關(guān)的信息時(shí)，可能不必設(shè)置用于檢測燃料電池電壓增大的等待時(shí)間。

換言之，可以預(yù)先確定，當(dāng)在氫氣供給切斷之后經(jīng)過的時(shí)間最小時(shí)，即，等于或小于預(yù)定時(shí)間t2，在最后氫氣吹掃事件之后經(jīng)過的切斷時(shí)間最小時(shí)，即，等于或小于預(yù)定時(shí)間t6，或者在氫氣供給之前燃料電池的電壓高時(shí)，在長期停車模式啟動(dòng)期間不必執(zhí)行用于防止陰極碳腐蝕的控制。這種情況對應(yīng)于陽極處仍殘留氫氣的情況。具體地，因此，可以基于氧氣與殘留氫氣的反應(yīng)或者通過燃料電池負(fù)載裝置立即去除發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉之后引入的氧氣。盡管在氫氣供給之前燃料電池電壓高，并且因此，電池堆中存在氧氣，由于陽極處殘留氫氣，可能不必執(zhí)行陰極碳腐蝕防止控制。

具體地，可以在氫氣供給之后立即執(zhí)行空氣的供給，而不用確保檢測燃料電池電壓增大的等待時(shí)間。因此，可以減少啟動(dòng)時(shí)間。然而，在空氣供給之后，由于空氣供給之后燃料電池電壓增大，可能有必要降低電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)電壓，防止在燃料電池處產(chǎn)生高電壓。具體地，可以產(chǎn)生燃料電池負(fù)載。因此，一旦檢測到在氫氣供給之后氧氣已均勻供給至陽極，在空氣供給之后，可以通過電力轉(zhuǎn)換器的操作降低電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)電壓。與一般/短期停車模式啟動(dòng)方法相似，可以在空氣供給之后執(zhí)行氫氣吹掃控制。此外，當(dāng)最后氫氣吹掃事件過去之后的時(shí)間最小時(shí)，這種情況被確定為對應(yīng)于短期停車模式啟動(dòng)。具體地，因此，與一般的啟動(dòng)相比，可以省去氫氣吹掃或者氫氣吹掃次數(shù)的數(shù)目可以減少。

另一方面，如在圖7和圖8中示出的，根據(jù)本發(fā)明的啟動(dòng)控制方法可以進(jìn)一步包括在開始S100之后，在控制器900中檢測供給氫氣之前燃料電池的電壓的預(yù)檢測S200；以及第三啟動(dòng)(在圖7或圖8的情況下)，當(dāng)控制器900確定在氫氣供給之前燃料電池電壓高時(shí)，在控制器900中通過在氫氣供給之后調(diào)整電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)電壓，并通過在預(yù)定時(shí)間t7過去之后打開空氣閥將空氣供給至燃料電池，控制燃料電池100的電壓以維持在預(yù)定水平以下?？梢酝ㄟ^預(yù)先存儲(chǔ)參考值，并將所測量值與所存儲(chǔ)的參考值進(jìn)行比較確定燃料電池電壓。

例外地，當(dāng)在氫氣供給之前燃料電池電壓高時(shí)，啟動(dòng)順序不進(jìn)行至第一啟動(dòng)S800，而是即使當(dāng)氫氣供應(yīng)期間燃料電池電壓增大時(shí)，可以進(jìn)行至第二啟動(dòng)S700。氫氣供給之前的燃料電池電壓為高的情況表示除了氧氣之外，陽極處殘留氫氣的情況，因此，可能沒必要執(zhí)行陰極碳腐蝕防止控制以從陽極中去除氧氣。

此外，當(dāng)在空氣供給之前，針對陰極碳腐蝕防止控制執(zhí)行加強(qiáng)的氫氣供給/氫氣排放的控制時(shí)，由于在陽極處殘留氫氣，不可能滿足有關(guān)廢氣氫氣濃度的規(guī)定。具體地，因此，如在一般啟動(dòng)的情況下，可以在空氣供給之后執(zhí)行氫氣吹掃控制。當(dāng)燃料電池關(guān)閉時(shí)，通過燃料電池負(fù)載執(zhí)行從電池堆中去除氧氣的處理。當(dāng)關(guān)閉的過程中發(fā)生啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)順序在可以省去去除處理的情況下進(jìn)行，并且因此，在氫氣供給之前的燃料電池電壓可能增大。

盡管在完成啟動(dòng)之后，在車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉狀態(tài)下燃料電池負(fù)載裝置700應(yīng)當(dāng)一直連接至燃料電池100，但當(dāng)由于負(fù)載裝置的故障或繼電器的故障使得燃料電池不能夠連接至負(fù)載裝置時(shí)，電池堆中可存在氫氣和氧氣兩者。當(dāng)在這種情況下執(zhí)行燃料電池的啟動(dòng)時(shí)，氫氣供給之前的燃料電池電壓可能增大。

具體地，與一般的啟動(dòng)模式不同，可以在空氣供給之后不執(zhí)行用于防止燃料電池的高電壓操作的燃料電池電壓減小控制。響應(yīng)于確定氫氣是否已均勻供給至陽極，甚至可以在空氣供給之前立即執(zhí)行燃料電池電壓減小控制。由于燃料電池電壓在氫氣供給之前且空氣供給之后處于高狀態(tài)，當(dāng)氫氣已均勻供給至陽極時(shí)，無論在空氣供給之前/之后，可以通過降低電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)電壓執(zhí)行燃料電池電壓減小控制。此外，如在長期停車模式啟動(dòng)的情況下，可以在空氣供給之前使用燃料電池負(fù)載裝置，并且在空氣供給之后執(zhí)行降低電力轉(zhuǎn)換器的總線級(jí)電壓的控制，而通過空氣供給前后的兩個(gè)步驟執(zhí)行燃料電池電壓減小控制。

雖然出于示例性的目的描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，然而，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到在沒有脫離所附權(quán)利要求中所公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以進(jìn)行各種變形、添加以及替換。