CN102222795B - 进入和退出燃料电池系统的再生/备用模式的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及进入和退出燃料电池系统的再生/备用模式的方法，具体提供一种运行燃料电池堆的方法，其中来自再生制动的电能被用于运行系统负载而不是使用燃料电池堆，从而节省氢。燃料电池堆和超级电容器电连接到高压电气总线上。在阻流二极管周围设置包括旁路接触器的旁路线路。设置电池堆接触器以将所述燃料电池堆与所述电气总线断开。如果邻近所述阻流二级管的、与所述超级电容器最近的节点处的电压高于邻近所述阻流二级管的、与所述燃料电池堆最近的节点处的电压，则发出备用模式请求。然后采取步骤以便电气准备所述高压电气总线。而后，所述电池堆接触器打开，并且所述旁路接触器关闭以允许所述再生制动电能为所述系统负载提供电力。

Description

进入和退出燃料电池系统的再生/备用模式的方法
技术领域
本发明总体上涉及进入和退出燃料电池系统的备用模式的方法，更具体地涉及进入和退出燃料电池系统的再生/备用模式的方法，其中燃料电池通过阻流功率二级管与再生源分开。 
背景技术
氢是一种极具吸引力的燃料，因为它清洁并且可以用来有效地在燃料电池中产生电。氢燃料电池是一种电化学装置，其包括阳极和阴极，在二者之间是电解质。阳极接收氢气，而阴极接收氧气或空气。氢气在阳极侧催化剂中分解以产生自由质子和电子。质子通过电解质到达阴极。质子在阴极侧催化剂中与氧气和电子反应产生水。来自阳极的电子不能通过电解质，因此在被送往阴极之前被导引通过负载而做功。 
质子交换膜燃料电池（PEMFC）是用于车辆的一种流行燃料电池。质子交换膜燃料电池一般包括固体聚合物电解质质子传导膜，例如全氟磺酸膜。阳极和阴极电极（催化剂层）通常包括精细分割的催化剂颗粒，通常为铂（Pt），其被支撑在碳颗粒上并与离聚物混合。催化剂混合物被沉淀在膜的相对侧上。阳极催化剂混合物、阴极催化剂混合物以及膜的组合限定了膜电极组件（MEA）。每个膜电极组件通常夹在两片多孔材料－即气体扩散层（GDL）之间，所述气体扩散层保护膜的机械一体性，并有助于反应物的一致性和湿度分布。将阳极与阴极流分开的膜电极组件部分被称为主动区域，只有在这个区域水蒸汽才能在阳极和阴极之间自由交换。膜电极组件生产起来相对昂贵并且需要一定的有效运行条件。 
通常，几个燃料电池组合在一个燃料电池堆中以产生所需的功率。比如，用于车辆的典型燃料电池堆可以有两百或更多个堆叠的燃料电池。所述燃料电池堆接收阴极输入反应气体，通常是由压缩机强行吹过所述电池堆的空气流。并非所有氧都被所述电池堆消耗掉，一些空气作为阴极废气输出，这些废气可能包括作为反应副产品的水。所述燃料电池堆还接收阳极氢反应气体，其流入所述电池堆的阳极侧。所述电池堆还包括冷却流体通过其流动的流道。 
燃料电池堆包括一系列位于所述电池堆中的几个膜电极组件之间的双极板，其中所述双极板和所述膜电极组件位于两个端板之间。所述双极板包括用于所述电池堆中的相邻燃料电池的阳极侧和阴极侧流体分配器（流场）。在所述双极板的阳极侧设置有阳极气流道，其允许阳极反应气体流动到相应的膜电极组件。在所述双极板的阴极侧设置有阴极气体流道，其允许阴极反应气体流动到相应的膜电极组件。一个端板包括阳极气流道，而另一个端板包括阴极气流道。所述双极板和所述端板由导电材料制成，例如不锈钢或导电复合物。所述端板将由所述燃料电池产生的电力传导出所述电池堆。所述双极板还包括冷却流体通过其流动的流道。 
大部分燃料电池车辆都是混合动力车辆，其在所述燃料电池堆之外还使用备用动力源，例如高压直流电池或超级电容器。所述动力源在系统启动以及在需要高功率而所述燃料电池堆又不能提供所需电力时为各种车辆辅助负载提供备用电力。所述燃料电池堆通过直流高压电气总线向电牵引系统提供电力以用于车辆运行。所述电池或超级电容器在需要的额外电力超过所述燃料电池堆所能提供的电力时向所述电气总线提供备用电力，例如在急加速时。比如，所述燃料电池堆可以提供70千瓦的功率。然而，车辆加速可能需要100千瓦的功率。在所述燃料电池堆能够满足所述系统的电力需求时，所述燃料电池堆用来对所述电池或超级电容器进行充电。在再生制动期间可从电牵引系统获得的发电机功率也可以用来对所述电池或超级电容器进行充电，但是，所述燃料电池系统必须继续运行以维持辅助负载，例如统称为寄生负载的压缩机、冷却剂泵和功率转换器模块（PCM）。 
本领域需要一种方法，该方法使所述燃料电池系统在再生制动时进入备用模式，以使所述系统在所述电池或超级电容器被充分充电时能够利用可获得的再生制动电力来维持寄生负载，从而通过减少氢使用量来增加车辆的里程。通常，这种对再生制动电力的利用由于所述燃料电池系统与所述电牵引系统之间的阻流二极管的存在而被阻止。所以，当所述电牵引系统产生多于所述能量存储装置和电力分配模块（PDM）所能消耗的能量时，使用机械制动，这会增加制动器磨损而且浪废氢。因此，需要一种利用所述阻流二级管上游的再生制动电力的方法，以使燃料电池系统能够进入备用模式并减少氢消耗量。 
发明内容
根据本发明的教导，公开一种在备用模式下操作燃料电池堆的方法，其中来自再生制动的电能被用于运行系统负载，而不是使用燃料电池堆的电力，以便节省氢。燃料电池堆和超级电容器电连接到高压电气总线。在所述电气总线中设置阻流二极管以将所述燃料电池堆与所述超级电容器隔离开。所述阻流二极管周围设置有旁路线路，其包括旁路接触器。设置电池堆接触器以将所述燃料电池堆与所述电气总线断开。如果邻近阻流二级管的、与所述超级电容器最近的节点处的电压高于邻近阻流二级管的、与所述燃料电池堆最近的节点处的电压，则发出备用模式请求。然后采取步骤来进行所述高压电气总线的电气准备。而后，所述电池堆接触器打开，并且所述旁路接触器关闭以允许所述再生制动能量来为所述系统负载提供电力。 
方案1. 一种在备用模式下运行燃料电池系统的方法，所述方法包括： 
提供高压电气总线；
提供与所述高压电气总线电连接的燃料电池堆；
提供与所述高压电气总线电连接的高压直流电能存储装置；
提供与所述高压电气总线电连接的电牵引系统；
在所述高压电气总线中提供阻流二极管，所述阻流二极管防止来自所述高压电能存储装置和所述电牵引系统的电压被施加到所述燃料电池堆；
围绕所述阻流二极管提供旁路线路，所述旁路线路包括旁路接触器；
在所述燃料电池堆和所述高压电气总线之间提供燃料电池堆接触器；
确定所述电气总线中的、连接到所述阻流二极管并与所述燃料电池堆相对的第一节点处的电压高于所述电气总线中的、连接到所述阻流二极管且更靠近所述燃料电池堆的第二节点处的电压；以及
当所述第一节点处的电压高于所述第二节点处的电压时，通过打开所述燃料电池堆接触器并关闭所述旁路接触器，使所述系统进入所述备用模式，从而使来自所述电牵引系统的电能绕过所述阻流二极管。
方案2. 根据方案1的方法，其中使所述系统进入所述备用模式包括：当所述第一节点处的电压高于所述第二节点处的电压时，将功率转换器模块电连接至所述高压电气总线，并且将所述功率转换器模块的电压设置成与所述燃料电池堆的电压相等。 
方案3. 根据方案2的方法，其中使所述系统进入所述备用模式包括：在打开所述燃料电池堆接触器之前、所述功率转换器模块的电压已被设置成所述燃料电池堆的电压之后，等待一预定时间段。 
方案4. 根据方案3的方法，其中使所述系统进入所述备用模式包括：在所述燃料电池堆接触器打开之后，将所述功率转换器模块的电压设置成等于所述电能存储装置的电压减去预定电压。 
方案5. 根据方案4的方法，其中在所述功率转换器模块的电压被设置为所述电能存储装置的电压减去所述预定电压之后一预定时间段，所述旁路接触器被关闭。 
方案6. 根据方案2的方法，还包括将12伏特的电池电连接至所述功率转换器模块以提供高电压来为所述高压电气总线充电。 
方案7. 根据方案1的方法，其中所述电牵引系统通过再生制动产生电能。 
方案8. 根据方案1的方法，其中提供高压直流电能存储装置包括提供超级电容器。 
方案9. 根据方案1的方法，其中来自所述电牵引系统的电能使系统空气压缩机和辅助负载运行。 
方案10. 根据方案1的方法，还包括如果所述电能存储装置的电压下降至低于预定电压，则使所述系统退出所述备用模式。 
方案11. 一种运行车辆上的燃料电池系统的方法，所述方法包括： 
确定车辆上的电牵引系统正在通过再生制动产生电能；
将燃料电池堆与高压总线断开；以及
为将所述燃料电池堆与高功率源电隔离的阻流二极管建立旁路，以允许所述再生制动电能流动到与所述高压总线电连接的系统负载。
方案12. 根据方案11的方法，其中确定车辆上的电牵引系统正在通过再生制动产生电能包括：确定高压总线中的阻流二极管一侧的电压高于所述阻流二极管另一侧的电压。 
方案13. 一种使混合动力燃料电池系统的燃料电池堆进入和退出备用模式的方法，所述方法包括： 
提供高压电气总线；
提供与所述高压电气总线电连接的燃料电池堆；
提供与所述高压电气总线电连接的高压直流电能存储装置；
提供与所述高压电气总线电连接的电牵引系统；
在所述高压电气总线中提供阻流二极管，所述阻流二极管阻止来自所述高压电能存储装置和所述电牵引系统的电压进入所述燃料电池堆，其中所述阻流二极管下游的总线上的电压在电气总线中的、靠近所述电牵引系统和所述高压直流电能存储装置的第一节点处测量，并且其中所述阻流二极管上游的电压在电气总线中的靠近所述燃料电池堆的第二节点处测量；
在所述阻流二极管周围提供带有旁路接触器的旁路线路；
在所述燃料电池堆和所述高压电气总线之间提供燃料电池堆接触器；
确定所述电气总线中的第一节点处的电压高于所述第二节点处的电压；
当第一节点处的所述阻流二极管下游的电压高于所述阻流二极管上游的第二节点处的电压时，打开所述燃料电池堆接触器并使所述燃料电池堆进入备用模式；
当所述阻流二极管下游存在较高电压时，关闭所述旁路线路中的所述旁路接触器，以便来自所述电牵引系统或高压直流电能存储装置的电能绕过所述阻流二极管，使得来自所述电牵引系统或高压直流电能存储装置的高压能够运行系统负载；
确定何时使所述燃料电池堆从所述备用模式退出；
使所述燃料电池堆从所述备用模式退出并且打开所述旁路接触器；以及
关闭所述燃料电池堆接触器以将所述燃料电池堆连接至所述高压电气总线。
方案14. 根据方案13的方法，其中使所述系统进入所述备用模式包括：当所述第一节点处的电压高于所述第二节点处的电压时，将功率转换器模块电连接至所述高压电气总线，并且将所述功率转换器模块的电压设置成与所述燃料电池堆的电压相等。 
方案15. 根据方案13的方法，其中使所述系统进入所述备用模式包括：在所述燃料电池堆接触器打开之后，将所述功率转换器模块的电压设置成等于所述电能存储装置的电压减去预定电压。 
方案16. 根据方案15的方法，其中在所述功率转换器模块的电压被设置为所述电能存储装置的电压减去所述预定电压之后一预定时间段，所述旁路接触器被关闭。 
方案17. 根据方案13的方法，其中使所述燃料电池堆从所述备用模式退出包括：将所述功率转换器模块的电压设置成所述燃料电池堆的电压减去预定电压并且打开所述旁路接触器。 
方案18. 根据方案17的方法，其中一旦获得了所述燃料电池堆的期望输出电压，则所述燃料电池堆接触器被关闭。 
方案19. 根据方案14的方法，还包括将12伏特的电池电连接至所述功率转换器模块以提供高电压来为所述高压电气总线充电。 
方案20. 根据方案13的方法，其中使所述燃料电池堆从所述备用模式退出包括：如果所述电能存储装置的电压下降至低于预定电压，则使所述燃料电池堆从所述备用模式退出。 
本发明的附加特征将通过下面结合附图进行的说明及所附权利要求而变得明显。 
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的使用燃料电池堆、电牵引系统以及超级电容器的混合动力燃料电池系统的示意性框图； 
图2是流程图，示出了使燃料电池堆进入备用模式的启动过程；和
图3是流程图，示出了使燃料电池堆退出备用模式的退出步骤。
具体实施方式
下面针对进入和退出燃料电池系统的再生/备用模式的方法的本发明实施例的讨论本质上仅是示例性的，绝非旨在限制本发明或其应用或运用。 
图1是车辆系统10的示意性框图，其包括电连接到高压电气总线16上的燃料电池堆12、电牵引系统22、以及超级电容器14。虽然在这个非限制性的实施例中采用了超级电容器作为辅助电源，可以采用其它高压直流存储装置代替所述超级电容器14，例如高压电池。燃料电池堆接触器18选择性地将所述燃料电池堆12与所述高压电气总线16连接或断开。各种电气部件都电连接至所述高压电气总线16，例如功率分配模块（PDM）20。此外，用于向所述燃料电池堆12的阴极侧提供空气的空气压缩机24以及辅助负载26电连接至所述电气总线16。 
所述燃料电池堆12和所述超级电容器14可以具有不同的输出电压，其中所述超级电容器14的电压比较高并且可能损坏所述燃料电池堆12。比如，所述超级电容器14上的较高电压可能是通过所述电牵引系统22捕获到的再生制动能量的结果。通常，高压阻流二极管28设置在高压电气总线16中以保护所述燃料电池堆12免受所述高压直流电源14的电压的损坏。此外，在所述阻流二极管28的上游设置有系统电压（SYSVLT）节点38，而在所述阻流二极管28的下游设置有电牵引系统电压（ETSVLT）节点40以监控所述阻流二极管28上游和下游的电压差。然而，在系统启动时，当所述燃料电池堆12不运行时，来自超级电容器14的能量对于操作例如空气压缩机24的各种系统负载是必要的。同样，在例如再生制动期间的特定时间，利用这一能量是有利的，如下面将要详细讨论的一样。 
燃料电池系统（FCS）控制器70控制所述系统10的燃料电池部件，而主控制器42控制如虚线框所示的系统10的车辆部件，其中所述控制器70和42通过控制器局域网（CAN）总线相互通信。 
为允许来自所述超级电容器14的直流电压或来自所述电牵引系统22的再生制动为所述空气压缩机24和所述辅助负载26提供电力，有必要为所述阻流二极管28设置旁路。因此，在所述阻流二极管28周围设置旁路线路30，并且在所述旁路线路30中设置旁路接触器32从而有选择地允许所述阻流二极管28被旁通。在系统启动时，所述PDM20打开所述燃料电池堆接触器18并关闭所述旁路接触器32，以便来自所述超级电容器14的电能能够绕过所述阻流二极管28并为所述空气压缩机24及所述辅助负载26供电，而不损坏所述燃料电池堆12。此外，在所述阻流二极管28下游的电压高于上游电压时，例如在再生制动期间，所述FCS控制器70可以打开所述燃料电池堆接触器18并且关闭所述旁路接触器32，以在主控制器42要求时允许电流绕过所述阻流二极管28，这将在下面进行更加详细的描述。 
所述车辆系统10还包括低压电池34，例如12伏特汽车电池。所述电池34能够向不需要高压的各种系统和车辆部件提供电力。然而在特定时间里，理想的是将来自所述电池34的12伏特直流电势转换成高压低功率电势，以为特定的系统部件提供电力。为提供这种转换，设置12伏特至高压转换器，或功率转换器模块(PCM)36。当所述超级电容器14可能失效或没有足够电力驱动所述空气压缩机24时，来自所述PCM36的高压能够被用于驱动所述空气压缩机24以启动所述燃料电池堆12，并且该操作通过使所述PCM36进入“升压模式”来实现。同样，在所述阻流二极管28下游的电压高于上游电压时，所述旁路线路30可以允许高压由所述PCM36转换成12伏特直流电势，以为所述电池34充电。这叫做“降压模式”，其同样将在后面更加详细地讨论。 
在特定的制动期间，例如在下坡驾驶的延长制动期间，所述电牵引系统22能够通过再生制动产生电力。所产生的电力能够用来为所述超级电容器14充电，并且使所述空气压缩机24和所述辅助负载26运行，以及为所述电池34充电。在再生制动期间，一旦所述空气压缩机24和所述辅助负载26由来自所述电牵引系统22的电力供电，所述燃料电池堆12就进入备用模式。这允许经由旁路线路将来自所述阻流二级管上游的再生制动事件的电力进行导引以节省氢，从而在所述燃料电池堆12处于备用模式时利用所述电力来运行所述空气压缩机24及所述辅助负载26。这同样会减少由于机械制动所致的磨损。 
图2是流程图，示出了使所述燃料电池堆12进入备用模式的启动过程。在启动框46处，所述燃料电池堆12正在根据需要为所述超级电容器14充电。一旦所述FCS控制器70识别到存在所述燃料电池堆12的备用请求，它会在框48处将所述PCM36设置为“升压模式”并将其电压设置成与所述燃料电池堆的电压相等。备用请求可能有多种触发事件，其中一个这样的触发事件可以是当所述PDM20识别到所述阻流二极管28下游的ETSVLT节点40处的电压高于所述阻流二极管28上游的SYSTVLT节点38处的电压时，例如再生制动期间。 
一旦在框48处识别到备用请求时将所述PCM36设置到“升压模式”并将其电压设置成与所述燃料电池堆电压相等，此操作的原因是为所述总线16充电。这必须在所述电池堆接触器18被打开之前完成以确保所述空气压缩机24及所述辅助负载26不会失去电力。在框48处将所述PCM36设置到升压模式之后，在框50处开始等待期间。这一等待期间将确保所述PCM36被设置以及所述总线16被正确充电。所述等待期间结束后，在框52处所述燃料电池堆接触器18被打开。作为系统检查，所述FCS控制器70进行检查以确保所述燃料电池堆接触器18在框54处被打开。如果所述燃料电池堆接触器18打开，在框56处所述主控制器42将所述PCM电压设置成等于所述超级电容器14电压减去预定电压，例如10伏特。这确保所述阻流二极管28上游的电压近似但不高于所述阻流二极管28下游的电压。如果所述电压高，则会存在正向流，因此所述PCM36被设置成略低以确保反向偏置电压。此外，如果电压差太高，所述接触器会被损坏。因此，在该非限制的实施例中选择10伏特压差的电压变化范围。也可以采用其它合理的电压变化范围。 
一旦所述PCM36在框56处被设置为所述超级电容器电压减去10伏特，在框58处开始一等待期间。这一等待期间确保在关闭所述旁路接触器32之前获得所述阻流二极管28上游的正确电压。在所述等待期间结束之后，通常是0.15秒后，所述旁路接触器32在框60处关闭。一旦所述旁路接触器32关闭，从所述再生制动捕获的能量能够通过所述旁路线路30移动并用来为所述空气压缩机24以及所述辅助负载26提供电力。 
系统在框62处进行检查以确保所述旁路接触器32已被关闭。这一步骤是选择性系统检查，其可能不需要。一旦所述FCS控制器70在框62处确定所述旁路控制器32已被关闭，在框64处所述FCS控制器70将所述PCM36设置到“降压模式”，从而允许来自所述电牵引系统22的再生制动或所述超级电容器14的能量为所述低压电池34充电。在框66处，使所述燃料电池堆12进入备用模式的程序结束，并且所述主控制器42计算所述燃料电池－包括所述空气压缩机24和所述辅助负载26，消耗了多少再生电流，其结果随后被传递到所述FCS控制器70。这允许所述系统使所述燃料电池堆12停止产生电流，并由此停止消耗氢。来自所述再生制动的能量因此被用来为通常由所述燃料电池堆12供电的设备－如所述空气压缩机24和所述辅助负载26，提供电力。这样不仅节省氢，还允许所述车辆继续使用再生制动－即机械制动，并且减少与之相关的磨损。 
一旦所述再生制动或任何其它被确定为触发器的事件结束，所述备用期间便结束并且退出所述备用模式的步骤开始。图3是流程图，示出了退出所述备用模式的退出过程。使所述燃料电池堆12从所述备用模式退出的步骤在框74处开始。一个触发从备用模式退出程序的事件的例子是当所述超级电容器14的充电水平下降到低于某一特定水平时，然而还存在很多不同的触发事件。在框76处，所述PCM电压被设置为等于所述超级电容器的电压减去10伏特，如在框56处所做的一样。这使得所述PCM36再一次在所述“升压模式”下运行，从而仅允许能量从所述电池34流出（而不是为所述电池34充电）去为所述总线16充电。 
接下来，所述旁路接触器32在框78处被打开。这就终止了电流在所述旁路线路30上向上游的流动，从而只允许电流向所述阻流二极管28的下游流动。在框80处进行检查以确保所述旁路接触器32已经打开。一旦所述系统确定所述旁路接触器32已经打开，在框82处所述PCM36被设置成所述电池堆电压减去10伏特和240伏特中的最大值。这允许所述PCM36具有足够的电力以运行所述空气压缩机24以及所述辅助负载26，同时所述燃料电池堆12退出所述备用模式并且电压输出升高，然而阻止了通过所述总线16的可能会损坏燃料电池堆接触器18的电压差。 
接下来，在框84处有一个等待期间，其允许所述燃料电池堆12有时间产生足够电压以运行所述系统。在框84处的等待期间之后，所述电池堆接触器18在框86处关闭。所述系统然后将在框88处进行检查以确保所述电池堆接触器18关闭。一旦所述系统在框88处核实所述电池堆接触器18已经关闭，所述PCM36便再一次进入所述“降压模式“，从而在框90处允许所述燃料电池堆12为所述低压电池34充电。最后，在框92处考虑结束所述备用模式，其中所述系统10再一次以正常方式运行。 
上述讨论仅仅公开和描述了本发明的示例性实施例。本领域技术人员从这种讨论以及附图和权利要求中容易认识到，在不偏离所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种变化、修改和变型。 

Claims (18)

1.一种在备用模式下运行燃料电池系统的方法，所述方法包括：
提供高压电气总线；
提供与所述高压电气总线电连接的燃料电池堆；
提供与所述高压电气总线电连接的高压直流电能存储装置；
提供与所述高压电气总线电连接的电牵引系统；
在所述高压电气总线中提供阻流二极管，所述阻流二极管防止来自所述高压直流电能存储装置和所述电牵引系统的电压被施加到所述燃料电池堆；
围绕所述阻流二极管提供旁路线路，所述旁路线路包括旁路接触器；
在所述燃料电池堆和所述高压电气总线之间提供燃料电池堆接触器；
确定所述高压电气总线中的、连接到所述阻流二极管并与所述燃料电池堆相对的第一节点处的电压高于所述高压电气总线中的、连接到所述阻流二极管且更靠近所述燃料电池堆的第二节点处的电压；以及
当所述第一节点处的电压高于所述第二节点处的电压时，通过打开所述燃料电池堆接触器并关闭所述旁路接触器，使所述系统进入所述备用模式，从而使来自所述电牵引系统的电能绕过所述阻流二极管。
2.根据权利要求1的方法，其中使所述系统进入所述备用模式包括：当所述第一节点处的电压高于所述第二节点处的电压时，将功率转换器模块电连接至所述高压电气总线，并且将所述功率转换器模块的电压设置成与所述燃料电池堆的电压相等。
3.根据权利要求2的方法，其中使所述系统进入所述备用模式包括：在打开所述燃料电池堆接触器之前、所述功率转换器模块的电压已被设置成所述燃料电池堆的电压之后，等待一预定时间段。
4.根据权利要求3的方法，其中使所述系统进入所述备用模式包括：在所述燃料电池堆接触器打开之后，将所述功率转换器模块的电压设置成等于所述高压直流电能存储装置的电压减去预定电压。
5.根据权利要求4的方法，其中在所述功率转换器模块的电压被设置为所述高压直流电能存储装置的电压减去所述预定电压之后一预定时间段，所述旁路接触器被关闭。
6.根据权利要求2的方法，还包括将12伏特的电池电连接至所述功率转换器模块以提供高电压来为所述高压电气总线充电。
7.根据权利要求1的方法，其中所述电牵引系统通过再生制动产生电能。
8.根据权利要求1的方法，其中提供高压直流电能存储装置包括提供超级电容器。
9.根据权利要求1的方法，其中来自所述电牵引系统的电能使系统空气压缩机和辅助负载运行。
10.根据权利要求1的方法，还包括如果所述高压直流电能存储装置的电压下降至低于预定电压，则使所述系统退出所述备用模式。
11.一种使混合动力燃料电池系统的燃料电池堆进入和退出备用模式的方法，所述方法包括：
提供高压电气总线；
提供与所述高压电气总线电连接的燃料电池堆；
提供与所述高压电气总线电连接的高压直流电能存储装置；
提供与所述高压电气总线电连接的电牵引系统；
在所述高压电气总线中提供阻流二极管，所述阻流二极管阻止来自所述高压直流电能存储装置和所述电牵引系统的电压进入所述燃料电池堆，其中所述阻流二极管下游的总线上的电压在高压电气总线中的、靠近所述电牵引系统和所述高压直流电能存储装置的第一节点处测量，并且其中所述阻流二极管上游的电压在高压电气总线中的靠近所述燃料电池堆的第二节点处测量；
在所述阻流二极管周围提供带有旁路接触器的旁路线路；
在所述燃料电池堆和所述高压电气总线之间提供燃料电池堆接触器；
确定所述高压电气总线中的第一节点处的电压高于所述第二节点处的电压；
当第一节点处的所述阻流二极管下游的电压高于所述阻流二极管上游的第二节点处的电压时，打开所述燃料电池堆接触器并使所述燃料电池堆进入备用模式；
当所述阻流二极管下游的电压高于所述阻流二极管上游的电压时，关闭所述旁路线路中的所述旁路接触器，以便来自所述电牵引系统或高压直流电能存储装置的电能绕过所述阻流二极管，使得来自所述电牵引系统或高压直流电能存储装置的高压能够运行系统负载；
确定何时使所述燃料电池堆从所述备用模式退出；
使所述燃料电池堆从所述备用模式退出并且打开所述旁路接触器；以及
关闭所述燃料电池堆接触器以将所述燃料电池堆连接至所述高压电气总线。
12.根据权利要求11的方法，其中使所述系统进入所述备用模式包括：当所述第一节点处的电压高于所述第二节点处的电压时，将功率转换器模块电连接至所述高压电气总线，并且将所述功率转换器模块的电压设置成与所述燃料电池堆的电压相等。
13.根据权利要求12的方法，其中使所述系统进入所述备用模式包括：在所述燃料电池堆接触器打开之后，将所述功率转换器模块的电压设置成等于所述高压直流电能存储装置的电压减去预定电压。
14.根据权利要求13的方法，其中在所述功率转换器模块的电压被设置为所述高压直流电能存储装置的电压减去所述预定电压之后一预定时间段，所述旁路接触器被关闭。
15.根据权利要求12的方法，其中使所述燃料电池堆从所述备用模式退出包括：将所述功率转换器模块的电压设置成所述燃料电池堆的电压减去预定电压并且打开所述旁路接触器。
16.根据权利要求15的方法，其中一旦获得了所述燃料电池堆的期望输出电压，则所述燃料电池堆接触器被关闭。
17.根据权利要求12的方法，还包括将12伏特的电池电连接至所述功率转换器模块以提供高电压来为所述高压电气总线充电。
18.根据权利要求11的方法，其中使所述燃料电池堆从所述备用模式退出包括：如果所述高压直流电能存储装置的电压下降至低于预定电压，则使所述燃料电池堆从所述备用模式退出。  
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