CN103715440A - 燃料电池系统的自动冷藏保护 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃料电池系统的自动冷藏保护，具体提供了用于选择性地确定燃料电池堆停止运转时是否应该执行冻结吹扫的系统和方法。所述方法包括确认车辆已经熄火，然后确定电池堆膜湿度值是否小于预定湿度值，该电池堆膜湿度值识别燃料电池堆的燃料电池中的膜的湿度水平。如果电池堆膜湿度值不小于预定湿度值，则所述方法确定环境温度是否低于预定环境温度，如果是，则执行冻结吹扫。如果环境温度不低于预定环境温度，则所述方法对燃料电池堆中的流道执行短时非冻结吹扫。所述方法确定控制器的下一次唤醒时间以确定是否应该执行冻结吹扫。

Description

燃料电池系统的自动冷藏保护
技术领域
本发明总体涉及选择性地提供燃料电池堆的冻结吹扫的系统和方法，更具体地涉及在系统停止运行时，在考虑电池膜的湿度、环境温度和其它因素的情况下选择性地提供燃料电池堆的冻结吹扫的系统和方法。
背景技术
氢是很有吸引力的燃料，因为它清洁并且可以用于在燃料电池中有效地产生电。氢燃料电池是包括阳极、阴极和它们之间的电解质的电化学设备。阳极接收氢气，而阴极接收氧气或空气。氢气在阳极离解以产生自由的质子和电子。质子穿过电解质到达阴极。质子在阴极与氧和电子反应产生水。来自阳极的电子不能穿过电解质，因此被导引通过负载以在被传送到阴极之前做功。
质子交换膜燃料电池（PEMFC）是用于车辆的常见燃料电池。PEMFC通常包括固态聚合物电解质质子传导膜，诸如全氟磺酸膜。阳极和阴极通常包括精细的催化剂微粒，通常是附着在碳粒子上并且与离聚物混合的铂（Pt）。催化剂混合物被沉积在膜的相反侧面上。阳极催化剂混合物、阴极催化剂混合物和膜的结合限定膜电极组件（MEA）。MEA的制造相对昂贵并且其有效操作需要特定的条件。
在燃料电池堆中通常结合若干燃料电池以产生所需的功率。例如，用于车辆的典型燃料电池堆可具有两百或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，通常是通过压缩机压入电池堆中的空气流。并不是所有的氧都被电池堆消耗，一些空气作为阴极废气（可包括作为电池堆副产物的水）被输出。燃料电池堆还接收流入电池堆的阳极侧的阳极氢反应气体。所述电池堆还包括冷却流体流过的流道。
燃料电池堆包括位于电池堆中的若干MEA之间的一系列双极板，双极板和MEA位于两个端板之间。双极板包括电池堆中相邻燃料电池的阳极侧和阴极侧。阳极气体流道被设置在双极板的阳极侧，允许阳极反应气体流到各自的MEA。阴极气体流道被设置在双极板的阴极侧，允许阴极反应气体流到各自的MEA。一个端板包括阳极气体流道，而另一个端板包括阴极气体流道。双极板和端板由导电材料制成，诸如不锈钢或导电复合材料。端板将燃料电池产生的电传导到电池堆外部。双极板还包括流过冷却流体流的流道。
如在本领域被充分理解的，燃料电池膜在受控制的水合作用水平下操作，从而使得横跨膜的离子阻力足够低以有效地传导质子。来自燃料电池堆的阴极排放气体的相对湿度（RH）通常受到控制，以通过控制若干电池堆操作参数，诸如电池堆压力、温度、阴极化学计量和进入电池堆的阴极空气的相对湿度，来控制膜的水合作用水平。在本领域已知从阴极废气流回收水并经由阴极进入空气流使其返回电池堆。许多装置可以用于执行此功能，诸如水蒸气传送（WVT）单元。通过使阴极出口相对湿度保持在特定的设定值，例如80%，可以保持合适的电池堆膜水合作用水平。
在本领域已知对燃料电池堆的膜进行高频电阻（HFR）测量，以精确测量燃料电池堆中的水或膜的水合作用。HFR测量系统在电池堆的电气负载上提供高频元件，该高频元件在电池堆的电流输出上产生高频波纹。测量高频元件的电阻值，该电阻值是电池堆中的水含量的函数。
在燃料电池系统停止运转时，期望膜具有一定的水合作用水平，从而使膜不会太湿或太干。这通常通过用干燥空气吹扫电池堆的阴极侧或电池堆的阴极和阳极侧一段时间来实现。在一种已知技术中，通过迫使空气从阴极侧通过膜来进行阳极侧吹扫。电池堆中存在太多水会在低温环境中导致问题，其中，水冻结会产生阻塞流道并且影响系统重启的冰。然而，过长时间的吹扫会导致膜变得太干，此时膜在下一次系统重启时将具有过低的质子传导率，这影响重启性能并且降低电池堆的耐用性。电池堆中水的实际目标克数随系统和某些系统参数而变化。
对于具有三百个燃料电池且每个燃料电池近400cm2的有效面积的燃料电池堆，当系统停止运转时电池堆可具有约二百克的水。期望在系统停止运转之后该尺寸的电池堆具有约二十三克水，从而使膜被适当地水合。二十三克水对应于λ等于3的电池堆，其中，λ表示膜的水合程度，其定义为每个燃料电池的膜中每个磺酸分子的水分子数。通过已知系统停止运转时燃料电池堆中实际有多少水，可以提供期望的空气吹扫流率和空气吹扫持续时间，从而可以实现λ=3的目标值。基于燃料电池系统操作期间的电池堆操作参数，可以采用模型来估算电池堆中的水含量。
如果燃料电池堆自上一次系统停止运转具有过多的水，则在长的启动期间产生的水会阻塞气体流道。通常，在启动时电池堆越冷，充分加热电池堆所花费的时间越长，并且启动期间产生的水更可能将阻塞气体流道。因此，在很低的启动温度，诸如-15℃以下，会花费较长时间将燃料电池堆加热到0℃。因此，对于燃料电池堆的成功重启，停止运转过程变得很关键，尤其是当燃料电池堆的温度为-15℃或更低时。
燃料电池系统停止运转时的电池堆吹扫过程和系统冻结启动过程需要相当多的氢气燃料，氢气燃料不用的话就会浪费。某些情况不需要对停止运转的燃料电池堆进行冻结吹扫，诸如运行时间短或在温暖环境下操作。此外，执行冻结吹扫来减少燃料电池膜中的水含量可能是冻结启动过程所期望的，但是使膜干燥到此程度对膜的耐用性具有不利影响，因为增大和减小膜的RH（被称作RH循环）导致在膜中形成针孔，这会影响膜的性能。因此，站在膜耐用性的立场上，期望限制冻结吹扫的次数。因此，如果已知燃料电池系统关闭时不会发生冻结情况，则最好不执行停运冻结吹扫和随后的冻结启动过程。
确定在系统停止运转时是否不需要冻结吹扫的一种方法是监控环境温度，并且如果该温度不在某一预定温度以下，则将不执行冻结吹扫。然而，其它条件，诸如距离上一次车辆熄火的时间，也是确定冻结吹扫是否必要的因素。
发明内容
根据本发明的教导，公开了用于选择性地确定燃料电池堆停止运转时是否应该执行冻结吹扫的系统和方法。所述方法包括确认车辆已经熄火，然后确定电池堆膜湿度值是否小于预定湿度值，这确认燃料电池堆的燃料电池中的膜的湿度。如果电池堆膜湿度值不小于预定湿度值，则所述方法确定环境温度是否低于预定环境温度，如果低于，则执行冻结吹扫。如果环境温度不低于预定环境温度，则所述方法对燃料电池堆的流道执行短时非冻结吹扫。如果执行了非冻结吹扫，则所述方法基于熄火时的当前温度确定系统控制器的下一次唤醒时间以确定是否应该执行冻结吹扫。所述方法使控制器进入休眠模式，并且当控制器经过唤醒时间后被唤醒时，所述方法确定唤醒温度是否低于预定冻结吹扫温度，如果否，则基于唤醒温度重新计算下一次唤醒控制器的唤醒时间。如果唤醒温度低于冻结吹扫温度，则所述方法开始使车辆自动启动，以将电池堆加热到预定温度，并且一旦电池堆达到上述温度，就执行冻结吹扫，之后系统返回休眠模式，并且不再被唤醒。
方案1. 一种确定是否对车辆上的燃料电池堆中的流道执行冻结吹扫及何时执行冻结吹扫的方法，所述方法包括：
确认车辆已经熄火；
确定电池堆膜湿度值是否小于预定湿度值，该电池堆膜湿度值识别燃料电池堆的燃料电池中的膜的湿度水平；
如果膜湿度值不小于预定湿度值，则确定环境温度是否小于预定环境温度；
如果环境温度不小于预定环境温度，则对燃料电池堆中的流道执行短时非冻结吹扫；
基于唤醒温度确定系统控制器的下一次唤醒时间以确定是否应该执行冻结吹扫；
在已经确定唤醒时间之后，使控制器进入休眠模式并持续唤醒时间；
当控制器在进入休眠模式并已经经过唤醒时间之后被唤醒时，确定唤醒温度是否小于预定冻结吹扫温度；
如果冻结吹扫温度不小于唤醒温度，则基于唤醒温度确定系统控制器的新唤醒时间；
如果冻结吹扫温度小于唤醒温度，则使车辆自动启动；
在车辆自动启动之后执行电池堆加热过程以使电池堆温度增加到预定电池堆温度；以及
在燃料电池堆已经被加热到预定电池堆温度之后，执行冻结吹扫。
方案2. 根据方案1所述的方法，进一步包括：如果环境温度小于预定环境温度，则直接执行电池堆加热过程，以执行冻结吹扫。
方案3. 根据方案1所述的方法，进一步包括：如果膜湿度小于预定湿度值，则确定车辆的上一次停止运行是否包括冻结吹扫，如果不包括，则进行到确定唤醒温度的步骤，如果包括，则使控制器进入休眠模式。
方案4. 根据方案1所述的方法，进一步包括：如果在执行短时非冻结吹扫之前环境温度不低于预定环境温度，则执行电池堆加热过程。
方案5. 根据方案1所述的方法，其中，执行电池堆加热过程包括：保持电池堆处于预定电池堆温度一段预定的时间，从而使得除燃料电池堆之外的系统元件增加到预定电池堆温度。
方案6. 根据方案1所述的方法，其中，所述唤醒温度基于环境温度和燃料电池堆温度来确定。
方案7. 根据方案1所述的方法，其中，所述湿度值是燃料电池膜中的水分子与磺酸分子之比。
方案8. 根据方案7所述的方法，其中，所述湿度值为4。
方案9. 根据方案1所述的方法，其中，所述预定环境温度为-15℃。
方案10. 根据方案1所述的方法，其中，所述唤醒温度为5℃。
方案11. 根据方案1所述的方法，进一步包括：如果接收到车辆起动请求，则中断和停止冻结吹扫确定过程中的任意步骤。
方案12. 一种确定是否对车辆上的燃料电池堆中的流道执行冻结吹扫及何时执行冻结吹扫的方法，所述方法包括：
确认车辆已经熄火；
确定电池堆膜湿度值是否小于预定湿度值，该电池堆膜湿度值识别燃料电池堆的燃料电池中的膜的湿度水平，其中，该湿度值是膜中的水分子与磺酸分子之比；
如果膜湿度值不小于预定湿度值，则确定环境温度是否低于预定环境温度；
如果环境温度不低于预定环境温度，则对燃料电池堆中的流道执行短时非冻结吹扫；
基于唤醒温度确定系统控制器的下一次唤醒时间以确定是否应该执行冻结吹扫，其中，唤醒温度基于已经执行非冻结吹扫之后环境温度和燃料电池堆温度的组合来确定；
在已经确定下一次唤醒时间之后，使控制器进入休眠模式并持续唤醒时间；
当控制器在进入休眠模式并已经经过唤醒时间之后被唤醒时，确定唤醒温度是否小于预定冻结吹扫温度；
如果冻结吹扫温度不小于唤醒温度，则基于唤醒温度确定系统控制器的新唤醒时间；
如果冻结吹扫温度小于唤醒温度，则使车辆自动启动；
在车辆自动启动之后执行电池堆加热过程以使电池堆温度增加到预定电池堆温度，并且保持电池堆处于预定电池堆温度一段预定的时间；
在燃料电池堆已经被加热到预定电池堆温度达所述一段预定时间之后，执行冻结吹扫；
如果环境温度小于预定环境温度，则直接执行电池堆加热过程，以执行冻结吹扫；以及
如果接收到车辆起动请求，则中断和停止冻结吹扫确定过程中的任意步骤。
方案13. 根据方案12所述的方法，进一步包括：如果膜湿度小于预定湿度值，则确定车辆的上一次停止运行是否包括冻结吹扫，如果不包括，则进行到确定唤醒温度的步骤，如果包括，则使控制器进入休眠模式。
方案14. 根据方案12所述的方法，进一步包括：如果在执行短时非冻结吹扫之前环境温度不低于预定环境温度，则执行电池堆加热过程。
方案15. 一种确定是否对车辆上的燃料电池堆中的流道执行冻结吹扫及何时执行冻结吹扫的系统，所述系统包括：
用于确认车辆已经熄火的装置；
用于确定电池堆膜湿度值是否小于预定湿度值的装置，该电池堆膜湿度值识别燃料电池堆的燃料电池中的膜的湿度水平；
在膜湿度值不低于预定湿度值时确定环境温度是否低于预定环境温度的装置；
在环境温度不低于预定环境温度时对燃料电池堆中的流道执行短时非冻结吹扫的装置；
基于唤醒温度确定系统控制器的下一次唤醒时间以确定是否应该执行冻结吹扫的装置；
在已经确定唤醒时间之后使控制器进入休眠模式并持续唤醒时间的装置；
当控制器在进入休眠模式并已经经过唤醒时间之后被唤醒时确定唤醒温度是否小于预定冻结吹扫温度的装置；
当冻结吹扫温度不低于唤醒温度时基于唤醒温度确定系统控制器的新唤醒时间的装置；
当冻结吹扫温度低于唤醒温度时使车辆自动启动的装置；
在车辆自动启动之后执行电池堆加热过程以使电池堆温度增加到预定电池堆温度的装置；以及
在燃料电池堆已经被加热到预定电池堆温度之后执行冻结吹扫的装置。
方案16. 根据方案15所述的系统，进一步包括当环境温度低于预定环境温度时直接执行电池堆加热过程以执行冻结吹扫的装置。
方案17. 根据方案15所述的系统，其中，用于执行电池堆加热过程的装置保持电池堆处于预定电池堆温度一段预定的时间，从而使得除燃料电池堆之外的系统元件增加到预定电池堆温度。
方案18. 根据方案15所述的系统，其中，所述唤醒温度基于环境温度和燃料电池堆温度来确定。
方案19. 根据方案15所述的系统，进一步包括当在执行短时非冻结吹扫之前环境温度不低于预定环境温度时执行电池堆加热过程的装置。
方案20. 根据方案15所述的系统，进一步包括当接收到车辆起动请求时中断和停止冻结吹扫确定过程中的任意步骤的装置。
通过结合附图的以下描述和所附权利要求，本发明的其它特征将变得显而易见。
附图说明
图1是燃料电池系统的示意性方块图；以及
图2是示出用于选择性地确定在燃料电池系统停止运转时是否应该执行冻结吹扫的过程的流程图。
具体实施方式
针对用于选择性地确定在燃料电池系统停止运转时是否应该执行冻结吹扫的系统和方法的本发明的实施例的下述讨论在本质上仅是示例性的，并且决非意在限制本发明或其应用或用途。例如，本发明具体应用于车辆的燃料电池系统。然而，本领域技术人员应该理解，本发明的系统和方法将可以应用于其它燃料电池系统以及具有其它用途。
图1是包括燃料电池堆12的燃料电池系统10的示意性方块图。燃料电池堆12从氢气源14经由阳极输入管道16接收氢气并且阳极废气从电池堆12经由阳极排气管道18排出。压缩机20通过加湿阴极输入空气的水蒸气传送（WVT）单元24经由阴极输入管道22将空气流提供到燃料电池堆12的阴极侧。阴极废气经由阴极排气管道26从电池堆12输出。阴极排气管道26将阴极废气导向WVT单元24，以提供水来加湿阴极输入空气。旁路管道28被设置在WVT单元24附近，并且在旁路管道28中设置有旁路阀30，其中，控制旁路阀30能将阴极废气选择性地重新导向使其穿过或绕过WVT单元24，以为阴极输入空气提供所需的湿度。
控制器32控制旁路阀30和压缩机20。高频电阻（HFR）电路34测量燃料电池堆12的HFR，由此允许控制器32确定燃料电池堆12的电池膜湿度水平λ。燃料电池堆温度传感器36对燃料电池12进行温度测量，并且环境温度传感器38提供环境温度测量。
如下面将详细讨论的，本发明提出燃料电池系统10的停运过程，该过程基于各种因素选择性地确定是否将执行冻结吹扫，从而除非必要否则不执行冻结吹扫，并且因此可以高效地使用系统资源（诸如氢气燃料），并且可以减少膜的RH循环以增加电池堆的耐用性。如上所述，冻结吹扫是车辆10熄火时的延续吹扫，其致使系统10在系统停止运转之后继续运行一段时间。当水在吹扫期间被推出流道时，饱和的膜将导致更多的水流入流道，而这些水之后将需要被吹扫出去。应该理解，在此讨论的冻结吹扫比短时快速吹扫更强烈，从电池堆12的流道中去除水的短时快速吹扫在每次停止运行时都执行，除非执行冻结吹扫。
图2是示出用于选择性地确定燃料电池系统停止运转时是否应该执行燃料电池堆12的冻结吹扫的算法的操作。在方框42该算法确定车辆驾驶员已经关闭系统10，然后确定膜的湿度值λ是否小于预定λ值，在该非限制性例子中预定λ值为4。如上所述，λ表示电池堆12中的燃料电池的膜中的水分子，其中λ值越高，存在的水分子越多。执行对λ值的确定，因为有些时候电池堆12中并未产生很多水，诸如当车辆10仅开启了一段短的时间，这时λ值将指示不需要进行冻结吹扫。已经确定了等于4或更小的λ值表示膜足够干燥，此时电池堆12内的冻结水不会在下一次系统启动时造成问题。可以通过任意合适的方式确定λ值，诸如通过利用电路34和电池堆的冷却流体温度来计算电池堆12中的燃料电池的HFR。还已知监控进入燃料电池堆12的阴极空气的入口相对湿度，其在之后可以用于确定λ值。可以采用基于阴极进入空气的RH和燃料电池将根据电池堆电流密度产生的水量的模型。
如果在决定方块44确定λ值大于4，这表示在电池膜中有相当多的水，则算法前进到决定方块46以确定冻结吹扫是否必要。具体地，算法确定环境温度是否小于某一很低的温度，诸如-15℃，此时冻结吹扫停运后续事件是必要的，因为电池堆12可能在下一次系统启动时冻结。-15℃的温度是非限制性的例子并且是基于各种系统参数和特定燃料电池系统的测试技术的可校准温度。因此，对于其它系统，其它温度可能更合适。如下面将详细讨论的，如果在系统停止运转时不执行冻结吹扫，则算法周期性地唤醒控制器32，以确定自上一次系统停运冻结吹扫是否变得必要。对冻结吹扫是否变得必要进行周期性确定需要在冻结吹扫之前进行系统加热，这需要大量氢气燃料来执行加热，然后执行冻结吹扫。-15℃的温度被选定为非限制性实施例中的最佳温度，如果环境温度小于最佳温度，则当电池堆12已经变暖时立即执行冻结吹扫，以节省冻结吹扫之前的加热过程所需的燃料，下面将更详细地对此进行讨论。
在决定方块46如果环境温度高于-15℃，这表示执行冻结启动过程的可能性较小，则算法前进到方框48，以确定是否需要执行将电池堆温度升高到某些预定值（诸如10℃）的停运电池堆加热过程，下面也对其进行更详细的讨论。通常不需要执行该步骤，并且因此算法会越过它，但是对于冷的但非冻结的快速熄火可能需要该步骤，诸如-10℃环境启动、5℃的电池堆温度，并且需要运行15秒才关闭。
然后在方框50算法使系统10执行不包括冻结吹扫的正常非冻结停运。停运过程确实执行电池堆12的快速停运吹扫，诸如以30g/s的吹扫流量执行2秒，其中，流量和时间将基于电池堆12的温度。该非冻结吹扫去除各个流道中的水，以防止由水膨胀导致的电池堆受损和损坏系统元件。例如，停止使用的车辆被冻结和/或从电池堆中去除足够多的水，以避免加速的堆板腐蚀。
然后，在方框52，算法确定唤醒时间Twake，其唤醒控制器32以确定自在方框50执行了上一次非冻结停运吹扫之后冻结吹扫是否已经变得必要。具体地，例如，使用可校准温度函数Twake = f（Tamb，Tfcs）来确定下一控制器唤醒时间，其中，Tfcs是电池堆12的温度，而Tamb是环境温度。执行方框48的过程，使得如果电池堆12仅运行了一段短的时间，此时其在决定方块46相对较冷但不低于-15℃，则电池堆12的温度被增加到某一预定温度（例如10℃），从而使得电池堆12的温度在用于确定唤醒时间时在方框52确定的唤醒时间Twake的不会很短。一旦确定唤醒时间Twake，控制器32在方块54进入休眠直至经过时间Twake。在一个实施例中，提供查询表，其给出对于温度函数中环境温度Tamb和燃料电池堆温度Tfcs的可能组合值的唤醒时间Twake。
在决定方块56，当经过了时间Twake之后唤醒控制器32时，算法确定环境温度Tamb和燃料电池堆温度Tfcs的组合的函数f（Tamb，Tfcs）是否小于预定温度，例如5℃，此时存在电池堆冻结的风险。在决定方块56，如果温度函数不小于预定温度，则算法在方框52基于新的环境温度Tamb和燃料电池堆温度Tfcs利用查询表重新设定唤醒时间Twake，并且继续该循环直到存在起动请求（下面讨论）或者在决定方块56温度函数下降到了预定温度以下。算法使用环境温度Tamb和燃料电池堆温度Tfcs的组合，因为这些温度的不同组合会导致控制器采取不同的行动。例如，如果燃料电池堆温度Tfcs为2℃，但环境温度Tamb为6℃，则算法可以不关注电池堆温度，因为环境温度温暖，并且电池堆温度会相应地较高。一种可能的函数可以在环境温度Tamb大于燃料电池堆温度Tfcs时总是以新计算的唤醒时间使控制器32返回休眠模式。
在决定方块56，如果温度函数小于预定温度，这表示可能发生冻结情况，则算法在方框58开始系统10的自动启动，以增加燃料电池堆12的温度。自动启动是燃料电池堆12的最低限度操作，其中关闭各种辅助源，诸如灯、雨刮、无线电、AC等。在自动启动之后，在方框60系统10被加热，以预期在方框62进行冻结吹扫和随后的停止运转。可以以任意合适的电池堆电流密度执行加热到任意合适温度的加热过程。在一个非限制性例子中，压缩机20在30kW下操作，12%的氢气被提供到阴极，执行加热至70℃的电池堆温度并且保持处于该温度30秒，其中，30秒是基于测试和试验的非限制性可校准时间。保持加热过程持续校准的时间段，从而使所有系统元件，包括末端电池和其它元件（诸如阀和管）达到要求的温度，这里是70℃。然后在方框62执行冻结吹扫，并且在方框64控制器32进入休眠，不再关心唤醒以确定冻结吹扫是否必要。
在决定方块46，如果算法确定环境温度Tamb低于校准温度-15℃，则算法直接前进到方框60的停运加热过程，以备在方框62执行冻结吹扫。如上所述，在决定方块46，如果环境温度Tamb低于校准温度，则几乎确信电池堆12将在下一次系统启动时冻结，这需要方框60的加热过程，如果在方框50执行了正常的停止运转的话。由于电池堆12在停止运转时可能已经处于方框60加热的要求温度70℃，那么在此情形中算法直接前进到方框60，以在方框62执行冻结停运。
在决定方块44，如果λ值小于4，则算法在决定方块66确定上一次系统停运是否是冻结停运，如果不是，则直接前进到方框52，以确定控制器32的下一唤醒时间，从而在方框58确定是否需要自动启动。在决定方块66，如果上一次停止运转是冻结停运，则算法直接前进到方框64直到出现起动请求。
上述停止运转事件和关闭（熄火）随时可以被车辆启动顺序中的起动请求中断。本发明识别起动请求并且允许响应于起动请求随时中断停运事件。具体地，在方框48、50、54、60、62和64中的每个中，如果在方框68接收到起动请求，则算法将停止其当前所处的停运步骤，并且直接前进到方框70的正常启动事件。
如本领域技术人员将充分理解的，在此讨论的描述本发明的若干和各种步骤和过程可能涉及通过计算机、处理器或利用电气现象操纵和/或变换数据的其它电子计算设备执行的操作。这些计算机和电子设备可以采用各种易失性和/或非易失性存储器，包括其上存储有可执行程序的非临时性计算机可读介质，该可执行程序包括计算机或处理器能够执行的各种代码或可执行指令，其中，存储器和/或计算机可读介质可包括所有形式和类型的存储器和其它计算机可读介质。
前述讨论仅公开和描述了本发明的示例性实施例。通过这些讨论和附图以及权利要求，本领域技术人员将容易地认识到，在不脱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改变、改型和变型。

Claims (10)

1.一种确定是否对车辆上的燃料电池堆中的流道执行冻结吹扫及何时执行冻结吹扫的方法，所述方法包括：
确认车辆已经熄火；
确定电池堆膜湿度值是否小于预定湿度值，该电池堆膜湿度值识别燃料电池堆的燃料电池中的膜的湿度水平；
如果膜湿度值不小于预定湿度值，则确定环境温度是否小于预定环境温度；
如果环境温度不小于预定环境温度，则对燃料电池堆中的流道执行短时非冻结吹扫；
基于唤醒温度确定系统控制器的下一次唤醒时间以确定是否应该执行冻结吹扫；
在已经确定唤醒时间之后，使控制器进入休眠模式并持续唤醒时间；
当控制器在进入休眠模式并已经经过唤醒时间之后被唤醒时，确定唤醒温度是否小于预定冻结吹扫温度；
如果冻结吹扫温度不小于唤醒温度，则基于唤醒温度确定系统控制器的新唤醒时间；
如果冻结吹扫温度小于唤醒温度，则使车辆自动启动；
在车辆自动启动之后执行电池堆加热过程以使电池堆温度增加到预定电池堆温度；以及
在燃料电池堆已经被加热到预定电池堆温度之后，执行冻结吹扫。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：如果环境温度小于预定环境温度，则直接执行电池堆加热过程，以执行冻结吹扫。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：如果膜湿度小于预定湿度值，则确定车辆的上一次停止运行是否包括冻结吹扫，如果不包括，则进行到确定唤醒温度的步骤，如果包括，则使控制器进入休眠模式。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：如果在执行短时非冻结吹扫之前环境温度不低于预定环境温度，则执行电池堆加热过程。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，执行电池堆加热过程包括：保持电池堆处于预定电池堆温度一段预定的时间，从而使得除燃料电池堆之外的系统元件增加到预定电池堆温度。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述唤醒温度基于环境温度和燃料电池堆温度来确定。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述湿度值是燃料电池膜中的水分子与磺酸分子之比。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述湿度值为4。
9.一种确定是否对车辆上的燃料电池堆中的流道执行冻结吹扫及何时执行冻结吹扫的方法，所述方法包括：
确认车辆已经熄火；
确定电池堆膜湿度值是否小于预定湿度值，该电池堆膜湿度值识别燃料电池堆的燃料电池中的膜的湿度水平，其中，该湿度值是膜中的水分子与磺酸分子之比；
如果膜湿度值不小于预定湿度值，则确定环境温度是否低于预定环境温度；
如果环境温度不低于预定环境温度，则对燃料电池堆中的流道执行短时非冻结吹扫；
基于唤醒温度确定系统控制器的下一次唤醒时间以确定是否应该执行冻结吹扫，其中，唤醒温度基于已经执行非冻结吹扫之后环境温度和燃料电池堆温度的组合来确定；
在已经确定下一次唤醒时间之后，使控制器进入休眠模式并持续唤醒时间；
当控制器在进入休眠模式并已经经过唤醒时间之后被唤醒时，确定唤醒温度是否小于预定冻结吹扫温度；
如果冻结吹扫温度不小于唤醒温度，则基于唤醒温度确定系统控制器的新唤醒时间；
如果冻结吹扫温度小于唤醒温度，则使车辆自动启动；
在车辆自动启动之后执行电池堆加热过程以使电池堆温度增加到预定电池堆温度，并且保持电池堆处于预定电池堆温度一段预定的时间；
在燃料电池堆已经被加热到预定电池堆温度达所述一段预定时间之后，执行冻结吹扫；
如果环境温度小于预定环境温度，则直接执行电池堆加热过程，以执行冻结吹扫；以及
如果接收到车辆起动请求，则中断和停止冻结吹扫确定过程中的任意步骤。
10.一种确定是否对车辆上的燃料电池堆中的流道执行冻结吹扫及何时执行冻结吹扫的系统，所述系统包括：
用于确认车辆已经熄火的装置；
用于确定电池堆膜湿度值是否小于预定湿度值的装置，该电池堆膜湿度值识别燃料电池堆的燃料电池中的膜的湿度水平；
在膜湿度值不低于预定湿度值时确定环境温度是否低于预定环境温度的装置；
在环境温度不低于预定环境温度时对燃料电池堆中的流道执行短时非冻结吹扫的装置；
基于唤醒温度确定系统控制器的下一次唤醒时间以确定是否应该执行冻结吹扫的装置；
在已经确定唤醒时间之后使控制器进入休眠模式并持续唤醒时间的装置；
当控制器在进入休眠模式并已经经过唤醒时间之后被唤醒时确定唤醒温度是否小于预定冻结吹扫温度的装置；
当冻结吹扫温度不低于唤醒温度时基于唤醒温度确定系统控制器的新唤醒时间的装置；
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