CN101794898A - 阳极反应性排放及喷射器变换控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阳极反应性排放及喷射器变换控制方法。一种用于矫正分裂式子电池堆燃料电池系统的大燃料电池电压差的系统和方法。该系统包括将氢气供给到每个分裂式子电池堆的氢气源和用于使子电池堆的阳极侧进行排放的排放阀。该系统还包括用于测量分裂式子电池堆中的每个电池的电压的电压测量装置。该系统提供了矫正大的电池电压差问题的两个阶段。第一阶段包括在正常的反应排放进行之前将纯净的氢气送到弱的子电池堆，第二阶段包括在电池电压差接近电池堆失效水平时将纯净的氢气送到弱的子电池堆并打开另一个子电池堆的排放阀。

Description

阳极反应性排放及喷射器变换控制方法

美国政府可能拥有本发明的已付费许可证，并且在某些情况下有权要求专利权人按照美国能源部颁布的政府契约/工程中规定的合理条件许可其他人使用本发明。

技术领域

本发明总体上涉及一种矫正由于缺氢引起的电池电压不稳定的燃料电池系统，更具体地涉及一种包括分裂式子电池堆的燃料电池系统，该燃料电池系统在执行反应性阳极排放之前将纯净的氢气喷射到弱的子电池堆中，以尽力从较低的电池电压中恢复过来并提高系统稳定性。

背景技术

氢气是非常有吸引力的燃料，因为它是清洁的并可用于在燃料电池中有效地产生电。氢燃料电池是包括阳极和阴极以及介于它们之间的电解质的电化学装置。阳极接收氢气，而阴极接收氧气或空气。氢气在阳极分解，以产生自由的质子和电子。质子经由电解质流到阴极。质子与阴极中的氧气和电子反应以产生水。来自阳极的电子不能通过电解质，并由此被引导通过负载以便在被送到阴极之前做功。

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是用于车辆的常见燃料电池。PEMFC通常包括固态的聚合物电解质质子传导膜，例如全氟磺酸膜。阳极和阴极通常包括承载于碳颗粒上并与离聚物混合的细碎的催化剂颗粒，通常为铂(Pt)。催化剂混合物沉积在隔膜的相对侧。阳极催化剂混合物、阴极催化剂混合物以及膜的结合物限定了膜电极组件(MEA)。MEA的制造成本相对较高，并且需要特定条件以便有效工作。

通常，在燃料电池堆中结合多个燃料电池来产生期望的电能。例如，用于车辆的典型燃料电池堆可具有两百或者更多个堆叠的燃料电池。燃料电池堆接收阴极输入反应气体，该反应气体通常为通过压缩机强制通入电池堆的空气流。并非所有氧气都被电池堆消耗，一些空气作为阴极废气输出，阴极废气可能包括作为电池堆副产物的水。燃料电池堆还接收流入电池堆的阳极侧的阳极氢气反应气体。电池堆还包括冷却流体流经其中的流动通道。

燃料电池堆包括位于电池堆中的多个MEA之间的一系列双极板，其中双极板和MEA位于两个端板之间。对于电池堆中的相邻燃料电池而言，双极板包括阳极侧和阴极侧。阳极气体流动通道设置在双极板的阳极侧，其允许阳极反应气体流到相应的MEA。阴极气体流动通道设置在双极板的阴极侧，其允许阴极反应气体流到相应的MEA。一个端板包括阳极气体流动通道，而另一个端板包括阴极气体流动通道。双极板和端板都由导电材料制成，例如不锈钢或导电复合物。端板将燃料电池所产生的电引导到电池堆外。双极板还包括冷却流体流经其中的流动通道。

MEA是可渗透的，并由此允许来自电池堆阴极侧的空气中的氮气经由其渗透并积聚在电池堆的阳极侧，在本领域中称作氮气穿越(nitrogen cross-over)。即使阳极侧压力可能高于阴极侧压力，阴极侧的分压也会使空气透过膜。燃料电池堆的阳极侧中的氮气稀释氢气，因此，如果氮气浓度增大超过一定比例，例如50％，燃料电池堆会变得不稳定并可能失效。在本领域中公知的是，在燃料电池堆的废气输出处设置排放阀，以从电池堆的阳极侧移除氮气。

一些燃料电池系统利用阳极流动变换，其中，燃料电池堆被分为多个子电池堆，并且阳极反应气体沿交替变换的方向流经分裂式子电池堆。在这些类型的设计中，排放歧管单元(BMU)有时设置在分裂式子电池堆之间，排放歧管单元包括用于实现阳极废气排放的阀。

可利用一种算法，该算法在电池堆工作的过程中提供对阳极废气中的氮气浓度的在线估测，从而确定何时该进行阳极废气排放。该算法可基于从阴极侧到阳极侧的渗透速率及阳极废气的周期排放在一段时间内跟踪电池堆的阳极侧的氮气浓度。当算法计算出氮气浓度的增长高于预定的阈值时，例如增长10％，其可触发排放操作。通常，在允许多个电池堆阳极容量进行排放的时间段内执行这种排放，该排放有时称作主动排放，由此使氮气浓度降至阈值以下。

另一种已知的阳极废气排放被称为反应性排放。在反应性排放中，算法计算出燃料电池电压，并在电池电压超过电池堆的电池压差阈值时进行排放。电池压差是分裂式子电池堆的最大电池电压与最小电池电压之间的差。反应性排放的目的是使因电池缺氢而导致的电池压差减小。通常，缺氢是因为在电池堆的阳极侧的流动区域中氮气积聚过度或者液态水泛滥引起的。

当分裂式子电池堆系统中发出反应性排放指令时，系统控制器通常基于阳极流动的当前移动方向决定打开哪个排放阀。在一个已知的系统中，利用锯齿指令信号来决定在任一具体的时间点时哪个分裂式子电池堆接收氢气。锯齿指令信号基于从0到1的数值范围，其中，如果锯齿指令信号在0与0.5之间，则氢气被送到第一子电池堆，而当锯齿指令信号在0.5与1之间时，流动反向，并且氢气被送到第二分裂式子电池堆。在排放指令期间，在接收纯净氢气的子电池堆下游的子电池堆的排放阀被打开，其中流动变换保持该配置直到排放请求终止。当排放请求终止时，指令信号重置为0，使得第一子电池堆始终是在排放请求终止之后首先接收纯净氢气的子电池堆。

这种阳极流动变换和排放请求的指令控制可能存在两个问题。第一，如果任一分裂式子电池堆的电池压差超过压差阈值并发出了反应性排放指令，流动变换的方向可能使得：具有最大电池压差的弱的子电池堆可能不是当前正接收氢气的子电池堆，因而将是发生排放的子电池堆。换言之，如果其中一个子电池堆具有表现不佳的电池并且该子电池堆是具有当前流动变换方向的子电池堆下游的子电池堆，则将要执行的反应性排放将纯净氢气喷射到另一个子电池堆中并通过表现不佳的子电池堆的输出端的排放阀实施排放。因此，两个子电池堆中更稳定的子电池堆是在排放事件期间接收纯净氢气的子电池堆，这将使弱的子电池堆的压差增大。

此外，在排放请求终止之后，锯齿指令信号被重置为0，使得同一子电池堆始终是首先接收氢气的子电池堆。这使得通过锯齿指令信号在0-0.5之间接收氢气的子电池堆接收比另一子电池堆多50％的氢气。该状况可表示如下。假设排放请求持续时间为τ且锯齿指令信号周期为T。在最差的情况下，由于在排放请求终止之后锯齿指令信号被重置为0，所以第二子电池堆接收氢气的持续时间为τ+T/2，而第一子电池堆接收氢气的持续时间为τ+T。因此，得到每个子电池堆接收纯净氢气的持续时间的比率： $a_{\mathrm{AtoB}=\frac{\mathrm{\τ}+T}{\mathrm{\τ}+T/2}=\frac{\mathrm{\τ}+T/2+T/2}{\mathrm{\τ}+T/2}=1+\frac{T/2}{\mathrm{\τ}+T/2}=1+\frac{1}{\frac{2\mathrm{\τ}}{T}+1}---\left(1\right)}$

对于低电流密度，排放请求持续时间τ通常小于锯齿指令信号周期T，因此，R_AtoB较大。例如，对于电流密度J＝0.1的电池堆，锯齿指令信号变换周期T＝6.09秒，排放周期τ＝3s。因此： $R_{\mathrm{AtoB}=1+\frac{1}{\frac{2\mathrm{\τ}}{T}+1}=1+\frac{1}{\frac{2\×3}{6.09}+1}\≈1.5---\left(2\right)}$

这意味着在相同的排放请求条件下第一子电池堆将接收比第二子电池堆多50％的氢气。该计算还说明了在低电流密度条件下电池堆电压更容易发生下降，并且第二子电池堆更容易成为弱电池堆。

发明内容

根据本发明的教导，公开了用于矫正分裂式子电池堆燃料电池系统的大的燃料电池电压差的系统和方法。该系统包括将氢气供给到每个分裂式子电池堆的氢气源和用于使子电池堆的阳极侧进行排放的排放阀。该系统还包括用于测量分裂式子电池堆中的每个电池的电压的电压测量装置。该系统提供了矫正大的燃料电池电压差问题的两个阶段。第一阶段包括在正常的反应排放进行之前将纯净的氢气送到弱的子电池堆，第二阶段包括在电池压差接近电池堆失效水平时将纯净的氢气送到弱的子电池堆并打开另一个子电池堆的排放阀。

根据另一个实施方式，在排放请求终止之后，决定系统流动方向的锯齿指令信号被重置，从而使得在排放请求开始时未接收纯净氢气的子电池堆是在排放请求终止之后首先接收纯净氢气的子电池堆。

通过下面的描述和所附权利要求并结合附图，本发明的附加特征将变得明显。

附图说明

图1是分裂堆燃料电池系统的示意性框图；

图2是横轴为时间纵轴为量值的曲线图，示出了用于确定分裂堆燃料电池系统的分裂式子电池堆的阳极流动变换顺序的锯齿指令信号；以及

图3是示出矫正低电池压差的过程的流程图。

具体实施方式

下面对本发明的用于矫正分裂式子电池堆及燃料电池系统的大电池压差的系统和方法的实施方式进行的描述本身仅是示例性的，并非旨在限制本发明或本发明的应用或用途。

图1是包括在阳极流动变换模式下工作的分裂式燃料电池子堆12和14的燃料电池系统10的示意性框图。当流动沿某一方向进行时，喷射器组16将纯净的氢气喷射到阳极输入管线24上的子电池堆12的阳极侧。从子电池堆12输出的阳极气体在连接管线20上被送到子电池堆14。当流动沿相反的方向进行时，喷射器组18将纯净的氢气喷射到阳极输入管线26上的子电池堆14的阳极侧，该气体从子电池堆14输出，并在连接管线20上被送到子电池堆12。

BMU30设置在分裂式子电池堆12和14的阳极输入端处，并在确定的时间阶段内提供阳极废气排放以基于任何合适的排放计划从子电池堆12和14的阳极侧移除氮气。BMU 30包括使阳极输入管线24和26相连的管线32及将管线32连接到系统10的排气端的排气管线34，系统10的排出端通常为子电池堆12和14的阴极侧排气端。第一排放阀36靠近子电池堆12设置在管线32中，而第二排放阀38靠近子电池堆14设置在管线32中。排气阀40设置在管线34中，排气阀40在阳极排放过程中以及其它可能需要打开的时间段打开。

系统10还包括测量分裂堆燃料电池系统的子电池堆12和14中的每个电池的电压的电池电压监测器(CVM)46。控制器48控制喷射器组16和18以及阀36、38和40。控制器48从CVM46接收电压测量信号，并确定每个子电池堆12和14的最小电池电压、最大电池电压以及电压差。

当系统10在阳极流动变换模式下工作并且未发出排放指令时，排放阀36和38均关闭，因此，依据阳极气体流动的方向，第二子电池堆的输出端是封闭的。如果发出排放指令且流动沿着从子电池堆12经由管线20到子电池堆14的方向进行，则排放阀38打开而排放阀36关闭。同样地，如果发出排放指令且流动沿着从子电池堆14经由管线20到子电池堆12的方向进行，则第一排放阀36打开而第二排放阀38关闭。因此，阳极废气经由排气阀40从排气管线34排出。

图2是横轴为时间纵轴为量值的曲线图，示出了用于确定如上所述的阳极流动变换时间顺序的锯齿指令信号。指令线的坡度表示流动变换的频率，而指令线的数值是在0与0.5之间还是在0.5与1之间决定了子电池堆12或14中哪一个正在接收纯净的氢气。具体地说，如果指令线在0与0.5之间，其中一个子电池堆将接收纯净的氢气，而当指令线在0.5与1之间时，流动反向，另一个子电池堆将接收纯净的氢气。指令线中的平坦部分表示进行排放的时间，在平坦部分，流动变换暂停，并且正在接收氢气的子电池堆12或14决定了将要进行排放的是另一个子电池堆12或14。当排放请求终止时-此时平坦部分结束，明显的是，流动变换指令信号被重置为0，从而使同一子电池堆12或14成为在排放请求终止之后首先接收纯净氢气的子电池堆。

根据本发明的一个实施方式，不是每当排放请求终止时都将锯齿指令信号重置为0，而是将锯齿指令信号设置给与最后接收氢气的电池堆不同的电池堆。因此，如果在子电池堆12接收氢气时发出排放请求指令-此时从子电池堆14进行排放，则锯齿指令信号将被重置到0或0.5(对应于子电池堆14)，使得当排放请求终止时子电池堆14首先接收氢气。类似地，如果发出排放请求指令时子电池堆14正在接收氢气，则在排放请求终止时锯齿指令信号将被重置到0或0.5(对应于子电池堆12)，使得当排放请求终止时子电池堆12首先接收氢气。

当分裂式子电池堆系统经受低电池电压时，有利的是确定哪个子电池堆性能不佳以便充分地对问题作出反应。本发明认识到，在阳极排放之前通过向性能不佳的电池堆中注入纯净的氢气能够改善电压恢复的结果。因此，提供一种算法，该算法确定每个子电池堆的电池电压是否在期望的最小电池电压级别内以及电压差是否在可接受的范围内，如果不在，则采取合适的补救措施。

图3是示出矫正大的电池压差的过程的流程图60。流程图60用于分裂式子电池堆12和14中的一个，应该认识到对另一个子电池堆12或14执行相同的操作，该操作同时进行或以交替方式进行。周期性地，在方框62处，系统10启动用于监测分裂式子电池堆的电压差的程序。在方框64处，控制器48判断子电池堆12或14的电压差是否大于第一压差阀值。在一个非限制性的实施方式中，第一压差阀值是150mV，该阈值是比需要进行电池堆快速停机的值小很多、但表明子电池堆12或14中的一个电池可能出现故障的合适电压。如果电池压差不大于第一压差阀值，则算法返回到开始方框62处。

如果在判断菱形框64处子电池堆12或14中的电池压差大于第一压差阀值，意味着子电池堆12或14中的至少一个电池的电压开始下降，则在方框66处算法将氢气喷射到那个子电池堆12或14中。在某一预定的时间段-例如5秒之后，算法将接着在判断菱形框68处判断将纯净的氢气喷射到子电池堆12或14中是否矫正了高电压差问题，如果是，则算法进行到方框70，以等待下一次阳极废气排放。

如果在判断菱形框68处将氢气喷射到子电池堆12或14中没有使电池压差降至第一压差阀值以下，则算法在判断菱形框72处判断子电池堆12或14的电池压差是否大于第二压差阀值。第二压差阀值是表明子电池堆具有比较严重的问题的压差，此时子电池堆可能接近于失效，可能需要进行快速停机。在一个非限制性实施方式中，第二压差大约为250mV。如果在判断菱形框72处子电池堆12或14的电池压差未达到第二压差阀值，则算法返回到方框66以继续将纯净的氢气喷射到子电池堆12或14中，并希望该过程将最终矫正问题并且电池压差将降到第一压差阀值以下。另外，必须非常谨慎，以确保在通过使纯净的氢气在无限制的时间段内流到弱的子电池堆中来照料弱的子电池堆时，两个子电池堆中的较强的子电池堆不会变得不稳定。因此，必须以预定的周期速率进行强制转换，以便迅速将纯净的氢气供给到较强的子电池堆，从而主动防止较强的子电池堆变得缺少氢气。

如果在判断菱形框72处子电池堆12或14的电池压差大于第二压差阀值，这意味着将纯净的氢气喷射到子电池堆中未能矫正导致低电池电压的问题，则算法在方框74处继续将纯净的氢气喷射到该子电池堆12或14中，并打开另一个子电池堆12或14的排放阀，以继续尽力矫正电池压差的问题。算法随后在判断菱形框76处判断排放请求是否终止，排放请求可能因电池压差降至第一压差阈值以下而终止，这意味着通过喷射纯净的氢气和打开排放阀已经解决了电池压差问题。如果在判断菱形框76处排放请求终止，则算法返回到方框70以等待下一次规则性阳极排放。然而，如果纯净的氢气和排放未能矫正电池压差问题，则算法将在方框82处返回到方框74以尝试继续补救弱的子电池堆。如果在预定的时间段之后该子电池堆的状况仍未改善，则在返回到方框74之前的短暂时间段内将进行供给较强子电池堆的强制转换。该系统将一直重复这种控制循环，直到弱的子电池堆恢复正常，或者直到在方框80处最小电池电压持续降至大约0mV的绝对最小电压阈值以下，从而导致在方框78处决定快速停机。

因此，上述过程提供了矫正电池压差大的问题的两个阶段。矫正该问题的第一阶段包括在进行正常的反应性排放之前将纯净的氢气喷射到发生故障的子电池堆池中，而第二阶段包括当电池压差接近电池堆失效水平时将纯净的氢气喷射到发生故障的子电池堆中并打开另一个子电池堆的排放阀。

前面的说明仅公开和描述了本发明的示例性实施方式。通过这些说明和附图以及权利要求书，本领域技术人员将很容易认识到，可在不偏离所附权利要求限定的本发明的原理和范围的情况下对本发明进行各种变化、改型以及变型。

Claims (21)

1.一种燃料电池系统，包括：

第一分裂式子电池堆；

第二分裂式子电池堆；

将纯净的氢气供给到所述第一子电池堆和所述第二子电池堆的第一氢气源和第二氢气源；

靠近所述第一分裂式子电池堆的阳极输入端定位的第一阳极排放阀和靠近所述第二分裂式子电池堆的阳极输入端定位的第二阳极排放阀；

用于测量所述第一分裂式子电池堆和所述第二分裂式子电池堆中的燃料电池的电压的电压测量电路；以及

响应来自所述电压测量电路的电压信号的控制器，所述控制器确定所述第一子电池堆和所述第二子电池堆的燃料电池电压差，如果所述第一子电池堆或所述第二子电池堆的燃料电池电压差大于第一预定阈值，则所述控制器使纯净的氢气被送到所述第一子电池堆或所述第二子电池堆，如果燃料电池电压差大于比所述第一预定阈值大的第二预定阈值，则所述控制器使纯净的氢气被送到所述第一子电池堆或所述第二子电池堆，并从所述第一子电池堆或所述第二子电池堆中的另一个进行阳极排放。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制器在所述第一子电池堆的燃料电池电压差或所述第二子电池堆的燃料电池电压差大于所述第一阈值之后等待大约5秒的时间段，以判断所述第一子电池堆或所述第二子电池堆的燃料电池电压差是降至所述第一阈值以下还是大于所述第二阈值。

3.如权利要求1所述的系统，其中，如果所述第一子电池堆或所述第二子电池堆的燃料电池电压差介于所述第一阈值与所述第二阈值之间，则所述控制器继续将纯净的氢气送到所述第一子电池堆或所述第二子电池堆。

4.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一阈值大约为150mV。

5.如权利要求1所述的系统，其中，所述第二阈值大约为250mV。

6.如权利要求1所述的系统，其中，如果在所述控制器使纯净的氢气被送到所述第一子电池堆或所述第二子电池堆并从所述第一子电池堆或所述第二子电池堆中的另一个进行阳极排放之后，所述第一子电池堆或所述第二子电池堆的燃料电池电压差在一定时间段内保持大于第三最小极限阈值，则所述控制器使系统快速停机。

7.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制器使用锯齿指令信号设定所述第一子电池堆和所述第二子电池堆的阳极流动变换频率，在所述锯齿指令信号中，数值为0到0.5的信号量值使纯净的氢气被送到所述第一子电池堆，数值为0.5到1的信号量值使纯净的氢气被送到所述第二子电池堆，并且其中，所述控制器在阳极排放终止之后将所述锯齿指令信号重置到0或0.5，从而使所述第一子电池堆或所述第二子电池堆中的在阳极排放开始时未接收纯净氢气的另一个子电池堆首先接收纯净的氢气。

8.一种燃料电池系统，包括：

第一分裂式子电池堆；

第二分裂式子电池堆；

将纯净的氢气供给到所述第一子电池堆和所述第二子电池堆的第一氢气源和第二氢气源；

靠近所述第一分裂式子电池堆的阳极输入端定位的第一阳极排放阀和靠近所述第二分裂式子电池堆的阳极输入端定位的第二阳极排放阀；

用于测量所述第一分裂式子电池堆和所述第二分裂式子电池堆中的燃料电池的电压的电压测量电路；以及

控制所述氢气源、所述第一阳极排放阀以及所述第二阳极排放阀的控制器，所述控制器使用锯齿指令信号设定所述第一子电池堆和所述第二子电池堆的阳极流动变换频率，在所述锯齿指令信号中，数值为0到0.5的信号量值使纯净的氢气被送到所述第一子电池堆，数值为0.5到1的信号量值使纯净的氢气被送到所述第二子电池堆，所述控制器在阳极排放终止之后将所述锯齿指令信号重置到0或0.5，从而使所述第一子电池堆或所述第二子电池堆中的在阳极排放开始时未接收纯净氢气的另一个子电池堆首先接收纯净的氢气。

9.如权利要求8所述的系统，其中，所述控制器从所述电压测量电路接收电压信号，并确定所述第一子电池堆和所述第二子电池堆的燃料电池电压差，如果所述第一子电池堆或所述第二子电池堆的燃料电池电压差大于第一预定阈值，则所述控制器使纯净的氢气被送到所述第一子电池堆或所述第二子电池堆。

10.如权利要求9所述的系统，其中，所述第一阈值大约为150mV。

11.如权利要求9所述的系统，其中，如果燃料电池电压差大于比所述第一预定阈值大的第二预定阈值，则所述控制器使纯净的氢气被送到所述第一子电池堆或所述第二子电池堆，并从所述第一子电池堆或所述第二子电池堆中的另一个进行阳极排放。

12.如权利要求11所述的系统，其中，所述第二阈值大约为250mV。

13.如权利要求11所述的系统，其中，所述控制器在所述第一子电池堆的燃料电池电压差或所述第二子电池堆的燃料电池电压差大于所述第一阈值之后等待大约5秒的时间段，以判断所述第一子电池堆或所述第二子电池堆的燃料电池电压差是降至所述第一阈值以下还是大于所述第二阈值。

14.如权利要求11所述的系统，其中，如果所述第一子电池堆或所述第二子电池堆的燃料电池电压差介于所述第一阈值与所述第二阈值之间，则所述控制器继续将纯净的氢气送到所述第一子电池堆或所述第二子电池堆。

15.一种用于矫正燃料电池系统的第一分裂式子电池堆或第二分裂式子电池堆的大的燃料电池电压差的方法，所述燃料电池系统在阳极流动变换模式下工作，所述方法包括：

确定所述第一子电池堆和所述第二子电池堆的燃料电池电压差；

如果所述第一子电池堆或所述第二子电池堆的燃料电池电压差大于第一预定阈值，则将纯净的氢气送到所述第一子电池堆或所述第二子电池堆，

如果燃料电池电压差大于比所述第一预定阈值大的第二预定阈值，则将纯净的氢气送到所述第一子电池堆或所述第二子电池堆，并使所述第一子电池堆或所述第二子电池堆中的另一个的阳极进行排放。

16.如权利要求15所述的方法，还包括使用锯齿指令信号设定所述第一子电池堆和所述第二子电池堆的阳极流动变换频率，在所述锯齿指令信号中，数值为0到0.5的信号量值使纯净的氢气被送到所述第一子电池堆，数值为0.5到1的信号量值使纯净的氢气被送到所述第二子电池堆，所述方法还包括在阳极排放终止之后将所述锯齿指令信号重置到0或0.5，从而使得所述第一子电池堆或所述第二子电池堆中的在阳极排放开始时未接收纯净氢气的另一个子电池堆首先接收纯净的氢气。

17.如权利要求15所述的方法，还包括：在所述第一子电池堆的燃料电池电压差或所述第二子电池堆的燃料电池电压差大于所述第一阈值之后等待大约5秒的时间段，以判断所述第一子电池堆或所述第二子电池堆的燃料电池电压差是降至所述第一阈值以下还是大于所述第二阈值。

18.如权利要求15所述的方法，还包括：如果所述第一子电池堆或所述第二子电池堆的燃料电池电压差介于所述第一阈值与所述第二阈值之间，则继续将纯净的氢气送到所述第一子电池堆或所述第二子电池堆。

19.如权利要求15所述的方法，还包括：如果所述第一子电池堆或所述第二子电池堆的燃料电池电压差大于第二预定阈值的持续时间超过了预定的时间段，则进行所述第一子电池堆或所述第二子电池堆的强制氢气流变换和排放切换。

20.如权利要求15所述的方法，还包括：如果在喷射纯净的氢气到一个子电池堆并从另一个子电池堆进行阳极排放之后燃料电池电压差持续大于第三最小极限阈值一段时间，则使系统进行快速停机。

21.如权利要求15所述的方法，其中，所述第一阈值大约为150mV，所述第二阈值大约为250mV，用于快速停机的最小绝对阈值小于0mV。

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