CN101399359A - 用低电压源起动燃料电池系统的闭环方法 - Google Patents

用低电压源起动燃料电池系统的闭环方法 Download PDF

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Abstract

用低电压源起动燃料电池系统的闭环方法：提供了一种燃料电池系统，其包括：燃料电池堆、与阴极入口连通的空气压缩器、与阳极入口连通的氢气源和适于为空气压缩器供电的起动电池。起动电池为低电压电池和高电压电池中的至少一个。压力传感器与空气压缩器连通并适于测量压缩器出口压力。功率转换模块与起动电池和空气压缩器电连通。控制器与功率转换模块连通并适于基于可用电能而设置空气压缩器速度。还提供了一种在起动时操作燃料电池系统的闭环方法，其中，基于通过压缩器出口压力和实际速度计算出的空气流速来安排阳极清理。

Description

用低电压源起动燃料电池系统的闭环方法
技术领域
[0001]本发明涉及燃料电池系统，且更具体地涉及一种起动系统和用于启动燃料电池堆的闭环方法。
背景技术
[0002]燃料电池已被认为是一种清洁、高效且无害于环境的能源，用于电力车辆和各种其他应用。特别地，燃料电池已被确认是一种用于当前车辆中的传统内燃机的潜在替代物。
[0003]一种已知的燃料电池为质子交换膜(PEM)燃料电池。PEM燃料电池通常包括三个基本部件：阴极、阳极和电解质膜。阴极和阳极通常包括支撑在碳颗粒上并混合以离子交联聚合物的精细催化剂，例如铂。电解质膜夹在阴极与阳极之间以形成膜电极组件(MEA)。MEA经常设置在多孔扩散介质(DM)之间，DM有助于传输气态反应物，通常为氢气和来自空气中的氧气，用于电化学燃料电池反应。
[0004]独立的燃料电池可串联堆叠在一起以形成燃料电池堆。燃料电池堆能够供应足以为车辆供电的电量。在采用燃料电池堆的车辆动力系统中，氢气从诸如加压氢气箱之类的氢气储存源供应到阳极。空气通过空气压缩器单元供应到阴极。在高电压电池不可操作的非混合动力燃料电池车辆或混合动力车辆中，在燃料电池堆工作之前通常采用低电压电池为车辆部件和空气压缩器单元供电。在混合动力燃料电池车辆中，在燃料电池堆可工作之前，适于从之前的车辆操作中储存电能的高电压混合动力电池也可用作电能源。通过低电压电池的起动在燃料电池车辆处于冻结状态时也常常是必要的。
[0005]在燃料电池系统起动过程中，氢气用于清理在关断过程中积聚在阳极的空气。所希望的是，快速进行清理(purge)以使当氢气-空气锋(hydrogen-air front)经过阳极时已知发生的碳退化最小化。在起动过程中，空气还绕至燃料电池堆的排放部以稀释所排放的清理氢气。车辆排放标准通常需要所排放的氢气浓度小于4％的体积百分量。不过，由于在关断阶段之后燃料电池系统的状态不稳定，包括电池荷电状态(SOC)和阳极上积聚空气的可变量，因此，已知的燃料电池系统在起动过程中对于氢气排放优化和碳侵蚀最小化不是特别有效。
[0006]仍然需要一种燃料电池系统和方法，在满足排放和燃料电池性能需要的情况下，例如在冻结状态下，提供高效起动。所希望的是，燃料电池系统和方法提供一种具有电压不稳定性最低的稳妥的系统起动，并通过优化在起动过程中的氢气-空气交锋时间(front time)而使堆退化最小化。
发明内容
[0007]相应地在本公开内容中，令人惊讶地发现了一种燃料电池系统和方法，其提供低电压起动而同时满足排放和燃料电池性能的需要，并且提供电压不稳定性最小的稳妥的系统起动，而且使起动过程中的氢气-空气交锋时间最小化。
[0008]在一个实施例中，提供一种燃料电池系统。此燃料电池系统包括具有多个燃料电池的燃料电池堆、阳极入口和阴极入口。空气压缩器与阴极入口流体连通。氢气源与阳极入口流体连通。起动电池与空气压缩器电连通。功率转换模块与起动电池和空气压缩器电连通。功率转换模块适于选择性地升高起动电池的电压并向空气压缩器供电。控制器与功率转换模块连通，并进一步适于基于可用电能设置空气压缩器速度。压力传感器与控制器电连通，并适于测量空气压缩器的压缩器压力。
[0009]在另一实施例中，还提供一种在起动时操作燃料电池系统的方法。所述方法首先包括以下步骤：接收启动请求；使功率转换模块能够升高低电压电池的电能。然后，确定升压的低电压电池的可用电能，并基于可用电能确定空气压缩器的估算速度。空气压缩器被启动并被设置为估算速度。测量空气压缩器的实际速度和压缩器出口压力。根据压缩器出口压力和实际速度估算空气压缩器的空气流速。当实际速度大于所希望的速度时基于空气流速安排阳极清理。
[0010]在另一实施例中，所提供的方法包括以下步骤：根据以下中的至少一种确定可用电能：a)具有电压升高的低电压电池，b)具有电压升高的高电压电池，和c)不具有电压升高的高电压电池。然后，起动电池选自在电压升高或未升高状态下的具有最大可用电能的低电压电池和高电压电池中的一种。当a)所述实际速度大于所希望的速度，或者b)已经经过了压缩器增速时间时，根据实际速度和压缩器出口压力计算空气流速。
附图说明
[0011]本公开内容的以上以及其他优点，根据以下详细描述特别是结合以下描述的附图，对于本领域技术人员而言将变得显而易见。
[0012]图1例示了现有技术的PEM燃料电池堆的示意分解立体图，其中仅显示出两个电池；
[0013]图2是根据本公开内容的实施例的具有低电压电池的燃料电池系统的示意图；
[0014]图3是图2所示燃料电池系统的示意图，其中进一步包括高电压电池；
[0015]图4是显示出没有可操作高电压电池的起动方法的示意流程图；和
[0016]图5是显示出具有可操作高电压电池的起动方法的示意流程图。
具体实施方式
[0017]以下描述实际上仅为示例性的，而并非用于限制本公开内容、其应用或使用。还应理解的是，在各附图中对应的附图标记指示相同的或对应的部件和特征。对于所公开的方法，所描述的步骤实际上是示例性的，因而不一定是必要的或必须的。
[0018]图1图示出燃料电池堆2，其具有通过导电双极板8相互分离的一对MEA4、6。为了简单显示，仅由两个电池的堆(即，一个双极板)在图1中例示和描述，应理解的是，典型堆燃料电池堆将具有更多这样的电池和双极板。
[0019]MEA4、6和双极板8在一对夹板10、12之间和一对单极端板14、16之间堆叠在一起。夹板10、12通过衬垫或介电涂层(未示出)与端板14、16电绝缘。单极端板14、双极板8的两个工作面、和单极端板16包括流场18、20、22、24。流场(flow fields)18、20、22、24将氢气和空气分别分配到MEA 4、6的阳极和阴极上。
[0020]不导电衬垫26、28、30、32在燃料电池堆2的多个部件之间提供密封和电绝缘。可使气体透过的扩散介质34、36、38、40邻接MEA 4、6的阳极和阴极。端板14、16分别与扩散介质34、36相邻设置，而双极板8与MEA 4的阳极面上的扩散介质36相邻设置。双极板8进一步与MEA 6的阴极面上的扩散介质38相邻设置。
[0021]双极板8、单极端板14、16和衬垫26、28、30、32均包括阴极供应孔72和阴极排放孔74，冷却剂供应孔75和冷却剂排放孔77，以及阳极供应孔76和阳极排放孔78。通过使双极板8、单极端板14、16和衬垫26、28、30、32中的相应的孔72、74、75、77、76、78对准，形成燃料电池堆2的供应歧管和排放歧管。氢气通过阳极入口导管80被供应到阳极供应歧管。空气通过阴极入口导管82被供应到燃料电池堆2的阴极供应歧管。阳极出口导管84和阴极出口导管86也分别设置用于阳极排放歧管和阴极排放歧管。冷却剂入口导管88设置用于将液态冷却剂供应到冷却剂供应歧管。冷却剂出口导管90设置用于从冷却剂排放歧管中去除冷却剂。应理解的是，图1中的各种入口80、82、88和出口84、86、90用于例示目的，根据需要也可选择其他结构。
[0022]图2显示根据本发明实施例的燃料电池系统200。燃料电池系统200包括具有多个燃料电池的燃料电池堆2。燃料电池堆2包括阳极入口80、阴极入口82、阳极出口84和阴极出口86，每一入口或出口与燃料电池堆2的相应的阳极和阴极流体连通。在特别的实施例中，燃料电池堆2连接到电负载，例如非混合动力或混合动力的燃料电池车辆的电动马达(未示出)。
[0023]燃料电池系统200包括与阴极入口82流体连通的空气压缩器202。空气压缩器202适于接收空气，例如从周边大气中接收空气，并将空气供应到燃料电池堆2的阴极。在特定的实施例中，空气压缩器202的速度可基于用于操作空气压缩器202的电力进行调节。作为非限制性示例，特别适合的空气压缩器202可具有大约80,000rpm的最大操作速度。本领域技术人员应理解的是，空气压缩器202的速度可通过在现有技术中已知的适合的可替代方式进行调节，从而为燃料电池堆2提供所希望的空气流速。
[0024]燃料电池系统200进一步包括设置在空气压缩器202与燃料电池堆2之间的旁路阀204。旁路阀204适于引导来自空气压缩器202的空气流根据需要而绕过燃料电池堆2或到达燃料电池堆2。在一个实施例中，旁路阀204引导来自空气压缩器202的空气流至排放部。空气与从燃料电池堆2中排放的残余反应物和产物相互混合并将其稀释。
[0025]在特定实施例中，燃料电池系统200包括现有技术中已知的水汽传送(WVT)单元206。本领域技术人员应理解的是，WVT单元206与空气压缩器202和燃料电池堆2的阴极入口82均流体连通。WVT单元206适于将由空气压缩器202提供的空气加湿至所希望的水平以使燃料电池堆2高效操作。
[0026]燃料电池系统200进一步包括氢气源208，例如，用于储存压缩氢气的高压储存容器。氢气源208与燃料电池堆2的阳极入口80流体连通，并适于将氢气供应到燃料电池堆2的阳极。例如，燃料电池系统200可包括与氢气源208和燃料电池堆2流体连通的调节阀210。调节阀210用于控制来自氢气源208的氢气的流速。应认识到的是，氢气流到燃料电池堆2的时间调配(timing)也可通过调节阀210安排。
[0027]在特别的示例性实施例中，燃料电池系统200包括低电压电池212。低电压电池212用于燃料电池系统200的起动过程中，用于向诸如空气压缩器202之类的燃料电池系统200的部件供电。应认识到的是，在用于非混合动力车辆操作中燃料电池系统200中，低电压电池可能是为空气压缩器202供电的仅有的可用能源，直到燃料电池堆2进行操作。低电压电池212的非限制性示例包括12V电池、36V电池和48V电池。可根据需要选择其他适合的低电压类型和电压。
[0028]燃料电池系统200进一步包括功率转换模块(PCM)214。PCM 214例如将低电压升高至可在起动过程中用于燃料电池系统200的高电压。PCM214与低电压电池212和空气压缩器202电连通。PCM 214设置为在生效时升高低电压电池212的电压输出，从而提供足以操作空气压缩器202并且将空气流供应到燃料电池堆2的排放部的功率。在特定实施例中，PCM 214是双向转换器。本领域技术人员应理解的是，可根据需要采用适于增大或减小电池电压或功率输出的适合装置。
[0029]控制器也可用于本公开内容的燃料电池系统200中。控制器216可例如与旁路阀204电连通，并选择性地引导空气流。在特别的示例性实施例中，控制器216与PCM 214连通，并适于基于可用电能设定空气压缩器202的速度。控制器206也可例如适于通过在阳极清理过程中安排流向燃料电池堆2的氢气流速的时间调配而控制调节阀210。在此进一步描述的是，阳极清理的安排可基于燃料电池系统200的闭环反馈，例如，对于从空气压缩器202流出的空气的压力和空气压缩器202的实际速度的反馈。
[0030]关于控制器216，燃料电池系统200可包括适于提供系统输入的不同传感器。来自传感器的系统输入可提供到控制器216。燃料电池系统200包括例如适于测量低电压电池212的电压的至少一个电压传感器。燃料电池系统200还可具有适于测量起动电池可用电能的至少一个传感器，例如用于测量起动电池的电力或荷电状态(SOC)。应认识到的是，起动电池可用电能可通过在现有技术中已知的任何传统方式确定。例如，可用电能可根据起动电池的一个或多个传统电测量值计算或估算。燃料电池系统200进一步包括速度传感器220。速度传感器220可例如适于测量空气压缩器202在操作中的实际速度。实际速度可为空气压缩器202的转速。
[0031]在特别的示例性实施例中，燃料电池系统包括压力传感器222。压力传感器222可与空气压缩器202连通，并适于测量空气压缩器202出口处的空气压力。在进一步的实施例中，压力传感器可适于测量出口压力相对于入口压力的压缩器压力比，据此可易于计算出压缩器出口压力。压力传感器220可进一步与控制器202电连通，因而控制器接收来自压力传感器222的信号，这有利于响应压缩器出口压力而操作燃料电池系统200中的部件，例如调节阀210。
[0032]如图3中所示，本公开内容的燃料电池系统200可以进一步包括高电压电池300。高电压电池300选择性地与PCM 214和空气压缩器202电连通。高电压电池300当充分充电时具有的电能足以在燃料电池系统200的起动过程中操作空气压缩器202。作为非限制性示例，高电压电池300具有的电压可高达大约500V。在特定实施例中，高电压电池300具有的电压可从大约250V至大约400V。在一个实施例中，高电压电池300是混合动力电池，适于储存之前车辆操作中的电能，例如刹车操作中的电能。作为示例，至少一个电压传感器218可设置为测量高电压电池300的电压。测量到的高电压电池300的电压可由此提供到控制器216。
[0033]本公开内容进一步包括用于启动燃料电池系统200的燃料电池堆2的方法。图4中所示的第一方法可用于在起动时仅可使用低电压电池212作为起动电池的车辆。这样的车辆可为非混合动力燃料电池车辆。所述方法首先包括以下步骤：接收来自操作者的启动请求400。PCM 214然后在致动步骤402中被致动。PCM 214的致动步骤402通过将低电压增大到可用于为空气压缩器202供电的高电压而升高低电压电池的电压。
[0034]在致动步骤402之后，确定低电压电池212增压后的可用电能。可用电能可例如通过直接测量PCM 214的可用电能而确定。可用电能可通过起动电池或PCM 214的其他电测量值进行估算。在其他实施例中，可用电能可通过测量低电压电池212的电压并由此计算出可用电能而确定。基于可用电能而选择空气压缩器202的估算速度(步骤404)。在一个实施例中，估算速度通过将可用电能与空气压缩器202速度相关联的查询表而预定。应认识到的是，估算速度也可基于将估算速度与可用电能相关联的计算。空气压缩器202然后启动，而且空气压缩器202被设置为估算速度。在一个示例中，空气压缩器202被设置到大约40,000rpm。在另一示例中，空气压缩器202被设置到大约60,000rpm。本领域技术人员应理解的是，也可采用其他适合的估算速度。
[0035]本公开内容的方法进一步包括步骤406：测量空气压缩器202的实际速度并将测量到的实际速度与所希望的速度相比。
[0036]所述方法还包括压力测量步骤408，其中，测量空气压缩器202的出口压力。在非限制性示例中，压缩器出口压力可通过测量出口压力相对于入口压力的压缩器压力比而进行测量。在特定实施例中，入口压力为周边或大气压力，则应理解的是，可易于通过压缩器压力比计算压缩器出口压力。压力测量步骤408可进一步包括以下步骤：使用压缩器出口压力和实际速度估算空气流速。
[0037]当实际速度大于所希望的速度时，在安排步骤410中，安排基于空气流速的阳极清理。压力测量步骤408也可在实际速度大于所希望的速度时执行。所希望的速度通过估算速度被计算出，并被选择而以时间优化方式提供流向燃料电池系统排放部的足够空气流。所希望的速度可为估算速度与预先选择的“差值速度(delta speed)”之差。例如，差值速度可大约为2000rpm，而估算速度大约为60,000rpm，则所希望的速度大约为58,000rpm。在另一非限制性示例中，所希望的速度为估算速度的百分量。例如，其中，估算速度大约为40,000rpm，所希望的速度为估算速度的大约75％的百分量，当实际速度超过30,000rpm时，安排阳极清理。阳极清理因而可在实际速度接近于估算速度时通过所希望的速度触发。应理解的是，可根据需要选择其他适合的所希望的速度。
[0038]可替代地，当空气压缩器202经过了增速至估算速度的时间之后，可执行基于空气流速的压力测量步骤408和阳极清理步骤410。在特定实施例中，所述时间可足以使空气压缩器202将足够的估算空气流提供到排放部。当在所希望的时间长度中估算速度保持大于实际速度时，经过时间对于触发安排步骤410可能特别有用。在非限制性示例中，空气压缩器的增速时间(time for the air compressor to ramp up)可大约为5秒。在另一非限制性示例中，可基于起动电池可用电能和希望空气压缩器202增速达到的估算速度而估算所述经过时间。可根据需要选择适合的时间限制以执行安排步骤410。
[0039]在特定实施例中，阳极清理安排步骤410包括至少一个以下步骤：a)设定阳极清理的时间，和b)设定阳极清理的流速。作为非限制性示例，通过查询表计算出估算速度和阳极清理流速中的至少一个。查询表提供了与空气流速的关系。应认识到的是，特别地，适合的阳极清理流速可根据测量到的压缩器出口压力和测量到的实际速度而实时计算出。在一个实施例中，阳极清理流速适于将所排放的氢气的浓度保持为小于所希望的量。所排放的氢气的优选浓度小于大约4％的体积百分量，不过也可设置其他浓度目标。阳极清理步骤410之后，进行以下步骤：将受控的氢气流提供到阳极，和将空气流转向阴极，其中，燃料电池堆2处于操作模式。
[0040]如图5中所示，本公开内容的方法可用于在起动时可同时使用低电压电池212和高电压电池300的车辆。这样的车辆可为混合动力燃料电池车辆。在一个实施例中，在接收启动请求400之后，所述方法包括能源选择步骤500。能源选择步骤500包括：通过以下中的至少一种确定可用电能：a)具有电压升高的低电压电池212，b)具有电压升高的高电压电池300，和c)不具有电压升高的高电压电池300。
[0041]在本公开内容的方法中，特别可用于燃料电池堆2的起动操作中的起动电池从最强的能源中选择。作为非限制性示例，如果低电压电池212的可用电能大于高电压电池300的可用电能，则选择低电压电池212。在另一示例中，如果低电压电池的可用电能小于高电压电池300的可用电能，则选择高电压电池300作为起动电池。
[0042]在进一步的实施例中，如果高电压电池300的可用电能在所希望的起动电能范围内，则选择不具有电压升高的高电压电池300。例如，所希望的起动电能范围可为大于约1.5kW的功率。在特定示例中，所希望的起动电能范围为大于约1.8kW的功率。在特别的示例性示例中，所希望的起动电能范围为大于约2.0kW的功率。可根据需要选择适合的起动电能范围以选择起动电池。
[0043]在另一实施例中，所选择的起动电池可在低电压电池212与高电压电池300之间交替。作为非限制性示例，如果高电压电池300最初被选择为起动电池，但高电压电池300的SOC在起动操作过程中降至所希望的范围以下，则燃料电池系统200可切换到低电压电池212以完成起动操作。由此实现在起动操作过程中采用最强能源。
[0044]应认识到的是，在采用混合动力的高功率电池300的车辆中，在选择起动电池时采用可用电能可能特别有用。例如，当混合动力电池的荷电状态(SOC)充足时，混合动力电池在起动操作过程中直接为空气压缩器202供电。不过，如果混合动力电池的SOC不足，则可采用低电压电池212起动燃料电池堆2。可替代地，如果混合动力电池所具有的电能在所希望的电能范围内，则可采用PCM 214将低SOC混合动力电池的电压升高，并将提供比低电压电池212更大的电能。这样，本方法有利于在启动燃料电池堆2时使用最强能源。本方法还提供了在燃料电池起动时的系统冗余，以抵御由于一个或多个车辆电池SOC不足或无法操作所致的起动失败。
[0045]本领域技术人员应认识到的是，本发明的方法是“闭环”方法而不是“开环”方法，其中，基于可用电池电力的初始确定情况安排阳极清理。闭环方法采用系统反馈以确定氢气进给到燃料电池堆2的量和时间。特别地，闭环反馈采用通过测量到的压缩器出口压力和测量到的空气压缩器202实际速度所计算出的空气流速。基于流向排放部的空气流速，可相应地安排阳极清理，使得在排放部中的氢气浓度不超过所希望的水平。阳极清理也可安排为适当地快速进行，从而抵御燃料电池堆2的退化。
[0046]在燃料电池堆2的起动过程中采用最强能源，通过优化氢气被进给到燃料电池堆2的速率来抵御碳侵蚀。还应理解的是，所估算的压缩器速度和阳极清理的安排适于将足够的空气流提供到排放部。将足够的空气流提供到排放部可防止形成不希望出现的氢气排放水平，例如大于大约4％的水平。这样，令人惊讶地发现，采用本公开内容的闭环系统和方法，抵御了燃料电池堆2的退化，并将车辆排放控制在所希望的限度内。可以通过确定氢气进给到燃料电池堆2的量和时间而控制排放，特别是在起动时进行阳极清理的过程中。
[0047]虽然为了例示本发明而已经显示了特定的代表性实施例和细节，不过对于本领域技术人员显而易见的是，在不背离本公开内容的范围的情况下，可进行各种修改，本发明的范围在所附权利要求书中进一步描述。

Claims (20)

1.一种燃料电池系统，包括：
燃料电池堆，其具有多个燃料电池并具有阳极入口和阴极入口；
空气压缩器，其与所述阴极入口流体连通；
氢气源，其与所述阳极入口流体连通；
起动电池，其与所述空气压缩器电连通；
功率转换模块，其与所述起动电池和所述空气压缩器电连通，该功率转换模块适于选择性地升高供应到所述空气压缩器的所述起动电池的电压；
控制器，其与所述功率转换模块连通，并适于基于可用电能设置空气压缩器速度；和
压力传感器，其与所述控制器电连通，并适于测量所述空气压缩器处的压缩器压力。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述起动电池包括低电压电池和高电压电池中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，所述高电压电池是混合动力电池。
4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，进一步包括：适于测量所述起动电池的电压的电压传感器。
5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，进一步包括：设置在所述空气压缩器与所述阴极入口之间的旁路阀，所述旁路阀适于选择性地使空气流绕过所述燃料电池堆至排放部。
6.根据权利要求1所述的燃料电池系统，进一步包括：设置在所述氢气源与所述燃料电池堆之间的调节阀，所述调节阀适于选择性地对所述燃料电池堆提供阳极清理。
7.根据权利要求1所述的燃料电池系统，进一步包括：适于测量所述空气压缩器的实际速度的至少一个速度传感器。
8.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其中，所述控制器适于基于由所述压力传感器测量到的压缩器压力和由所述速度传感器测量到的实际速度而安排阳极清理。
9.一种用低电压电池启动燃料电池堆的方法，包括以下步骤：
接收启动请求；
使功率转换模块能够升高所述低电压电池的电能；
确定升压的低电压电池的可用电能；
基于所述可用电能确定空气压缩器的估算速度；
启动空气压缩器，其中所述空气压缩器被设置为所述估算速度；
测量所述空气压缩器的实际速度；
测量压缩器出口压力；
当a)所述实际速度大于所希望的速度或者b)已经经过了压缩器增速时间时，根据所述实际速度和所述压缩器出口压力计算空气流速；和
基于所述空气流速安排阳极清理。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括以下步骤：使来自所述空气压缩器的空气绕过所述燃料电池堆至排放部。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述确定可用电能的步骤包括：根据测量到的所述低电压电池的电压计算可用电能。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述所希望的速度通过所述估算速度而计算出。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述所希望的速度等于所述估算速度减去差值速度。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述安排阳极清理的步骤包括以下步骤中的至少一个：a)为所述阳极清理设置时间；和b)为所述阳极清理设置流速。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述阳极清理流速通过基于所述空气流速的查询表计算。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，优化所述阳极清理流速以使排放的氢气浓度保持小于大约4％的体积百分量。
17.一种通过低电压电池和高电压电池之一启动燃料电池堆的方法，包括以下步骤：
接收启动请求；
根据以下中的至少一种确定可用电能：a)具有电压升高的低电压电池，b)具有电压升高的高电压电池，和c)不具有电压升高的高电压电池；
从所述低电压电池和所述高电压电池之一选择起动电池；
使功率转换模块能够在所述可用电能小于起动电能范围时升高所述起动电池的电能；
基于所述可用电能确定空气压缩器的估算速度；
启动空气压缩器，其中所述空气压缩器被设置为所述估算速度；
测量所述空气压缩器的实际速度；
测量压缩器出口压力；
当a)所述实际速度大于所希望的速度或者b)已经经过了压缩器增速时间时，根据所述实际速度和所述压缩器出口压力计算空气流速；和
基于所述空气流速安排阳极清理。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述起动电池选自下列一种：
a)如果所述低电压电池的可用电能大于所述高电压电池的可用电能，则选择低电压电池；
b)如果所述低电压电池的可用电能小于所述高电压电池的可用电能，则选择高电压电池；和
c)如果没有电压升高的所述高电压电池的可用电能在所希望的起动电能范围内，则选择没有电压升高的高电压电池。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述起动电能范围是大于约1.5kW的功率。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述压缩器增速时间大约为5秒。
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