CN105702982B - 用于在燃料电池交通工具操作期间确定阳极完整性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供在交通工具操作期间测试阳极完整性的系统和方法。在一个示例中，该系统和方法允许基于进入燃料电池的氢流量在交通工具操作期间进行阳极泄漏测试，在执行泄漏测试时，进入燃料电池的氢流量维持交通工具功率。该方法进一步允许响应泄漏测试进行操作调整，在某些情况下，操作调整可包括存在氢泄漏时控制交通工具功率以管理交通工具操作。

Description

用于在燃料电池交通工具操作期间确定阳极完整性的方法
技术领域
本说明书涉及用于在氢燃料电池交通工具中执行阳极泄漏测试的系统和方法。
背景技术
可在燃料电池交通工具中执行氢泄漏测试以确定阳极完整性。氢可用作被结合在一起以形成燃料电池堆(stack)的燃料电池的燃料源。在燃料电池堆中，氢存在于阳极侧上而空气存在于阴极侧上。响应于将氢和氧电化学转化成水，燃料电池堆生成电流，除交通工具本身以外，电流然后还可用于驱动随交通工具携带的各种装置。
阳极泄漏检测的当前方法包括，当交通工具在低燃料电池功率(例如高密度交通量或当交通工具在红绿灯处空转时)下操作时执行阳极泄漏测试(anode leak test,ALT)。检测在燃料电池堆阳极侧上的氢泄漏的其他方法可基于降低交通工具功率而不补充功率到交通工具，以便执行阳极泄漏测试。然而，基于识别低功率周期使用此类泄漏测试的一个问题在于，根据交通工具经历的操作类型可进行不太频繁的检查。例如，US 8,524,405公开了在交通工具停机过程期间进行阳极泄漏测试，而US 7942035仅在满足空负荷要求时才在燃料电池交通工具中进行泄漏测试。通过在发生阳极泄漏测试时提供补充功率到交通工具，替选的方法增加了阳极泄漏测试的频率。然而，当阳极泄漏测试不可以执行时(例如，在高负荷驾驶和/或低电池荷电状态等的情况下)，周期仍然存在于驾驶循环中。当配置有动力源以提供补充功率时，燃料电池交通工具可包括增加交通工具成本的附加装备，诸如电动机。
发明内容
发明人在此已经认识到以上问题并且公开用于在交通工具操作期间识别阳极泄漏的方法。在一个所述的实施例中，通过对由燃料电池生成的电流与到燃料电池的氢流量的预测电流进行比较，当交通工具在具有负荷的情况下进行操作时执行阳极泄漏测试，到燃料电池的氢流量在阳极泄漏测试期间维持交通工具功率。当配置有这种布置时，该方法进一步允许，响应识别到阳极泄漏减少交通工具功率，并且经由氢流量仍提供足够的功率以操作交通工具。如所述，响应与燃料存储罐相关联的罐阀的致动进行调整交通工具功率，所包括的燃料存储罐用于储存随交通工具携带的氢燃料。罐阀的闭合可导致氢燃料流量的减少，这降低了在操作期间的交通工具功率。所公开的方法的优点在于，阳极泄漏测试可在交通工具操作期间执行，例如，当交通工具正在操作中并且沿着路面被驾驶时。所公开的方法的另一个优点在于，在操作期间可以更高的频率执行阳极泄漏的检查，用于大体上实时确定燃料系统的退化状态(degradation status)。这样，实现以下技术效果，即阳极泄漏测试可延伸到在更多交通工具工况期间发生，用于在交通工具操作期间例如当在道路上驾驶交通工具时更频繁地检查阳极泄漏。
在一个示例中，该方法可包括统计比较，统计比较包括双样本斯图登检验，该检验引起平均电流及其包络(envelope)，以确定在由氢燃料电池生成的电流与进入燃料电池的氢流量的预测电流之间的差异程度。基于操作期间的电流和/或由电流生成的功率的统计比较的优点在于，可基于所识别的差异程度对泄漏大小做出估计。因此，在一些实施例中，该方法进一步包括响应识别到阳极泄漏确定操作期间的泄漏大小，并且基于到燃料电池的氢流量维持交通工具功率。包括此类方法的优点为在存在阳极泄漏的情况下包括替选的交通工具操作模式。为简单起见，此处的系统根据氢燃料电池进行描述，但所述的方法还可包括在混合动力交通工具内，混合动力交通工具经配置在氢燃料电池被切断时提供补充功率。
在另一个实施例中，用于氢燃料电池的方法包括，在交通工具操作期间经由泄漏测试确定阳极完整性，泄漏测试经配置对基于到燃料电池的氢流量的预测电流与由燃料电池生成的电流进行比较，到燃料电池的氢流量在泄漏测试期间提供功率到交通工具。
在另一个实施例中，比较包括处理与预测电流和生成电流中的一个或多个相关联的数据包络，比较进一步包括，基于数据包络确定阳极完整性的双样本t检验。
在另一个实施例中，该方法进一步包括，基于在预测电流和生成电流之间的差异程度和与其相关联的数据包络估计泄漏的程度。
在另一个实施例中，该方法进一步包括，响应泄漏调整到燃料电池的氢流量并且执行验证性泄漏测试。
在另一个实施例中，验证性泄漏测试为空闲泄漏测试和压力衰减测试中的一种或多种。
在另一个实施例中，泄漏的程度确定阳极完整性，阳极完整性被进一步传达给交通工具操作者。
在另一个实施例中，将泄漏传达给交通工具操作者包括照亮仪表板上的灯。
在另一个实施例中，用于氢燃料电池交通工具的方法包括：基于对燃料电池生成的电流与输送到燃料电池的氢流量的预测电流的比较，在交通工具操作期间识别阳极泄漏，在泄漏存在的情况下，输送到燃料电池的氢流量维持交通工具的操作；估计泄漏的大小并且设定传达泄漏给交通工具操作者的标志；以及响应泄漏调整氢流量以调整交通工具功率。
在另一个实施例中，该方法进一步包括，响应泄漏减少到燃料电池的氢流量，并且响应减少的氢流量执行验证性泄漏测试，验证性泄漏测试包括空闲泄漏测试和压力衰减测试中的一种或多种。
在另一个实施例中，该方法进一步包括，将交通工具功率切换到替代动力源，以在到燃料电池的氢流量减少时给交通工具提供动力。
在另一个实施例中，该方法进一步包括，响应指示泄漏存在的验证性泄漏测试切断到燃料电池的氢流量。
当单独使用或结合附图使用时，从以下具体实施方式中，本说明书的以上优点和其他优点以及特征将显而易见。应该理解，提供上述发明内容是为以简化形式引入所选概念，其将在具体实施例中进一步描述。这并非意味着确立所要求的主题的关键或基本特征，其保护范围由随附权利要求唯一限定。此外，所要求的主题不限于解决以上的或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。
附图说明
当单独使用或参考附图使用时，通过阅读在此称为具体实施方式的实施例的示例，将更充分理解在此描述的优点，其中：
图1说明根据本说明书的一个实施例的示例性燃料电池堆系统；
图2示出说明用于在交通工具操作期间识别阳极泄漏的例程的示例流程图；
图3示意性说明用于在交通工具操作期间识别阳极泄漏的存在和程度的示例数据收集周期；以及
图4示意性说明在交通工具操作期间执行根据此处描述的阳极泄漏测试的示例操作顺序；
图5说明用于建立如根据第一级阳极泄漏测试和第二级阳极泄漏测试所用的第一预定脉宽调制值和第二预定脉宽调制值的方框图；
图6说明用于执行第一级阳极泄漏测试的方框图；
图7说明用于执行第二级阳极泄漏测试的方框图；以及
图8提供示意性方框图以示出响应阳极泄漏测试调整发动机操作的一种方法。
具体实施方式
以下描述涉及用于在交通工具操作期间在氢燃料电池系统中检测阳极泄漏的方法。为简单起见，该方法根据氢燃料电池交通工具进行描述，氢燃料电池交通工具可经配置采用所述的方法以在交通工具操作期间识别泄漏，并且响应所识别的泄漏调整交通工具操作。为此，图1说明包括在燃料电池交通工具推进系统内的示例性燃料电池堆系统。在某些情况下，燃料电池交通工具推进系统还可被包括在混合动力交通工具内，混合动力交通工具包括在交通工具操作期间提供补充功率的替代功率源，诸如电动机。图2和图3-4进一步说明用于在交通工具操作期间执行阳极泄漏测试的示例例程和示意性操作顺序。所述的方法包括，基于在交通工具操作期间收集的数据输入，使用例如双样本斯图特t检验(有时被称为双样本T2检验或双样本多变量检验)进行统计比较。因此，图3示意性说明可用于识别阳极泄漏的示例数据收集周期，而图4描绘可利用统计比较的示例操作顺序，以示出用于在操作期间识别泄漏并且基于氢流量维持交通工具的一种方法。所包括的图5-7说明可响应所述的阳极泄漏测试执行的示例性空闲泄漏测试。如在此所述，空闲泄漏测试可表示用于响应所述的实时阳极泄漏测试识别泄漏的验证性测试。由于包括基于稳定空闲的验证性测试，所以该方法还可依赖于响应统计阳极泄漏测试调整交通工具操作，以便执行验证性泄漏测试。为此，图8提供示意性方框图以说明响应阳极泄漏测试调整发动机操作的一种方法。
图1示出根据本说明书的一个实施例的示例性燃料电池再循环系统100。系统100可在氢燃料电池交通工具中实施，或在一些实施例中可在基于燃料电池的混合电动交通工具内实施，或使用氢燃料电池生成的电流来驱动各种装置并且经由来自随交通工具携带的燃料存储罐的氢流量提供交通工具功率的任何其他此类设备内实施。当在混合动力交通工具内实施时，还可存在替代能源，当燃料电池的功率在交通工具操作期间减少或被切断时，替代能源补充交通工具功率。
由空气组成的第一流体流(或阴极流)被供应给质量空气流量(MAF)传感器102。通过MAF传感器102的空气是大气空气。MAF传感器102测量流体流中的空气的流量。空气压缩机104压缩空气流，并将空气流输送到燃料电池堆106。燃料电池堆106包括用于接收空气流的第一入口107。可将湿度调节器(未示出)添加到系统100，以将水蒸气添加到空气流中。如果空气包含高含量的水分，则可包括湿度传感器(未示出)来测量例如潮湿空气的水分含量。水可用于确保燃料电池堆106中的膜(未示出)保持湿润，以针对燃料电池堆106提供最佳操作。
燃料存储罐(或燃料存储源)108以氢的形式呈现供给燃料流(或阳极流)。供给阳极流包含压缩的氢。尽管压缩的氢可用于系统100，但在系统100中可实施任何氢燃料源。例如，液态氢、储存在各种化学制品(诸如，硼氢化钠或铝氢化物)中的氢或者以金属氢化物储存的氢可用于代替压缩的气体。
罐阀110控制供给氢的流动。压力调节器装置112调节供给氢的流动。压力调节器装置112可包括用于控制流体的压力或流率的任何类型的装置。例如，压力调节器装置112可被实施为压力调节器或被实施为可变或多级喷射器。压力调节器装置112经配置将供给阳极流(例如，接收自罐108的氢)与未使用的阳极流(例如，从燃料电池堆106再循环的氢)结合，以生成输入阳极流(或堆氢)。可提供湿度调节器(未示出)，以将水蒸气添加到输入阳极流。可包括输入阳极流中的湿润的水蒸气以确保燃料电池堆106中的膜保持湿润，以针对燃料电池堆106提供最佳操作。
压力调节器装置112控制输入阳极流到燃料电池堆106的流动。燃料电池堆106包括适于从压力调节器装置112接收输入阳极流的第二入口109。响应于将来自输入阳极流的氢和来自第一流体流中的空气的氧进行电化学转化，燃料电池堆106产生堆电流。
各种电气装置120联接到燃料电池堆106来消耗此功率，以便进行操作。如果系统100与交通工具连接使用，则装置120可包括马达或多个交通工具电气部件，多个交通工具电气部件中的每个消耗功率以用于特定目的。例如，此类装置120可与但不限于交通工具动力系统、乘客加热和制冷、内部/外部照明、娱乐装置以及功率锁闭窗相关联。在交通工具中实施的特定类型的装置120可根据交通工具容量、使用的马达的类型以及实施的燃料电池堆的特定类型而改变。电流传感器122测量燃料电池堆106生成的堆电流。电流传感器122将测量的电流读数发送到控制器124。控制器124将控制值发送到压力调节器装置112，以控制输入阳极流到燃料电池堆106的流动。压力传感器125联接在压力调节器装置112和燃料电池堆106之间，以在氢被输送到燃料电池堆106之前测量氢的压力。压力传感器125发送指示输入阳极流中的氢的压力的反馈信号(例如，压力)。
过量的空气和氢可以被输送到燃料电池堆106，以增加燃料电池堆106的操作稳健性。燃料电池堆可将未使用的氢排放在未使用的阳极流中。燃料电池堆106的出口111适于排放未使用的阳极流。未使用的阳极流除了氢之外还包括各种杂质，例如，氮以及液体和蒸气两者形式的水。
燃料电池堆106包括经配置排放过量空气的出口115。燃料电池堆106包括出口116，出口116适于响应由于氢和氧(例如，来自空气流)的化学处理生成的热而存在以去离子水乙二醇(DIWEG)形式的冷却剂或其他合适的冷却剂。冷却接口138可从燃料电池堆106接收DIWEG。冷却接口138还可将堆冷却剂提供给燃料电池堆106的入口113。
压力调节器装置112适于响应由控制器124发送的控制值来提高或降低到堆106的输入阳极流的压力。压力调节器装置112适于从罐阀110接收恒定压力下的供给阳极流。压力调节器装置112可以可变流率从燃料电池堆106(或未示出的吹扫(purging)装置)接收未使用的阳极流。
如上所述，压力调节器装置112可被实施为现有技术中众所周知的任何压力调节装置。一般说来，此类压力调节装置响应具有各种基于电的特性的控制值(或信号)来调整流体的压力。根据实施的压力调节装置的特定类型，此类特性可包括脉宽调制(PWM)值、模拟值或数字值。在一个示例中，压力调节器装置112可被实施为调节输送到氢燃料电池的流体的压力的脉冲阀或脉冲注入器。包括脉冲注入器的优点在于，在操作期间能够推断流入燃料电池堆106中的燃料流量。控制器124可发送作为基于PWM的值的控制值，用于控制压力调节器以增大或减小到燃料电池堆106的输入阳极流的流率。在另一个示例中，压力调节器装置112可被实施为喷射器以提供未使用的阳极流的再循环。可使用螺线管控制的针致动器(未示出)来实施喷射器。该螺线管控制的针致动器在Brighton等人的发明名称为“System and Method for Recirculating Unused Fuel in Fuel Cell Application(在燃料电池应用中用于再循环未使用的燃料的系统和方法)”的美国专利7,943,260中被公开，该专利通过引用以其整体并入此处。螺线管可响应模拟的控制值在喷射器中移动针，从而允许增加或降低呈现给燃料电池堆106的输入阳极流的压力。实际上，针的移动是可变的，以允许不同流率的未使用的阳极流与来自罐108的供给阳极流结合。该可变特性允许喷射器调整呈现给燃料电池堆106的输入阳极流的整体流动和压力。在另一个示例中，还可包括调节流体压力的脉冲注入器和提供未使用的阳极流再循环的喷射器的组合。
在一些实施例中，系统100可进一步包括经配置利用或消耗与燃料电池堆106不同的能源的能量存储装置140。例如，在某些情况下，能量存储装置140可以为在交通工具操作期间补充或替换燃料电池功率的电池。即，能量存储装置140可在交通工具操作期间补充燃料电池功率的一部分或全部。由此，当具有诸如图1所示的推进系统的交通工具上存在替代动力源时，交通工具可被称为混合动力燃料电池交通工具，或在某些情况下被称为混合电动交通工具。作为另一个示例，系统100可以被操作以驱动能量存储装置140，能量存储装置140进而可提供发电机功能，以将输出转化成电能，其中电能可储存在系统100中供以后使用。进一步的实施例可包括例如一个或多个再充电电池、燃料电池和/或电容器。在此类示例中，电能可被临时转化成化学能或势能用于存储。交通工具推进系统可经配置响应工况在此处所述的操作模式中的两个或更多个之间进行转变。能量存储装置140也可周期性地从位于交通工具外部(即，并非交通工具的一部分)的动力源接收电能。作为非限制性示例，在其他实施例中，系统100的推进系统可被配置成插电式混合动力交通工具，从而可经由电能传输电缆从动力源向能量存储装置供给电能。当能量存储装置140存在时，控制器124可识别和/或控制储存在能量存储装置140的电能的量，其可被称为荷电状态(SOC)。由此，应该认识到，可使用任何适当的方法用于从并非包括交通工具的一部分的动力源给能量存储装置再充电(例如，经由电线、无线连接充电，其中能量存储装置可经由电磁感应、无线电波和/或电磁共振中的一种或多种从动力源接收电能)。经由能量存储装置140包括替代能量源允许通过利用除燃料电池堆106以外的能量源推进交通工具。这样，在某些操作模式中，如关于交通工具系统100的推进系统所述的混合电动交通工具就可经配置利用二次形态的能量(例如，电能)为交通工具的连续操作提供功率。
现在转向方法的描述，所包括的图2-4说明用于在交通工具操作期间经由泄漏测试识别阳极泄漏的示例例程，泄漏测试经配置对由燃料电池生成的电流与到燃料电池的氢流量的预测电流进行比较，到燃料电池的氢流量维持交通工具功率。例如，图2示出说明用于在交通工具操作期间识别阳极泄漏的例程的示例流程图。而图3和图4示意性说明用于在交通工具操作期间根据该描述执行阳极泄漏测试的示例性数据收集和操作顺序。
图2说明示例泄漏检测方法200，其经配置通过对由燃料电池生成的电流与到燃料电池的氢流量的预测电流的比较识别泄漏。当在燃料电池系统100内存在泄漏的情况下操作交通工具时，通过例如基于泄漏存在情况下的交通工具操作者需求供给大量燃料到燃料电池，增加的氢流量可导向至燃料电池以维持交通工具操作。换言之，由于氢中的一些在燃料堆中发生反应以生成提供交通工具功率的电流，并且氢的其余部分从燃料电池再循环系统100溢出泄漏到例如交通工具内的发动机舱，所以氢的总流量可增加。
在202处，泄漏检测方法200包括读取燃料电池再循环系统内的传感器。例如，当在操作期间监测燃料电池再循环系统内的状况时，可以确定系统压力和/或罐压力、堆电流、堆压力等。对系统参数和/或交通工具操作的监测可提供系统可行性的指示符，该指示符可被控制器124处理以确定是否由于燃料电池系统内的泄漏识别而已经发生退化。
在204处，方法200包括确定到燃料电池堆106的氢流量。确定输送到燃料电池堆的氢流量允许基于氢流量经由燃料电池堆中的氢的电化学转化生成的电位电流的预测。为此，方法200在206处进一步包括计算基于确定的氢流量能够被支持的电流。作为一个示例，压力传感器125可联接在压力调节器装置112与燃料电池堆106之间，并且在将氢输送到燃料电池堆106之前测量氢的压力。压力传感器125可进一步发送指示输入阳极流中的氢的压力的反馈信号(例如，压力)到控制器124，控制器124处理接收到的反馈。然后，控制器124可计算在输入阳极流中的氢流量，并且进一步计算由进入燃料电池堆的氢流量支持的电流。如以下更详细所述，由进入燃料电池堆的氢流量支持的电流的预测允许通过对实际生成电流与根据输入阳极流中的氢流量估计的电流进行比较来识别阳极泄漏。
如在此所述，控制器124可包括经配置储存交通工具操作期间接收的输入数据的数据存储缓冲器。包括数据存储缓冲器允许储存接收到的数据输入，用于根据所述方法进行数据的进一步计算分析。作为一个示例，计算出的进入燃料电池堆的氢流量可储存在数据缓冲器中，该氢流量可用于计算此类燃料流量支持的计算出的电流的滑动平均值(arunning average)。还可包括储存实际生成电流的单独缓冲器，实际生成的电流可用于计算生成的堆电流的滑动平均值。然后，对这两个缓冲器的比较允许通过执行诸如双样本t检验的统计分析以期望的置信水平识别交通工具操作期间的泄漏。在一个特定的示例中，基于生成电流和到燃料电池的氢流量的预测电流的统计比较来识别阳极泄漏，统计比较为双样本t检验。
在此示例中，可执行双样本t检验来比较预测电流和生成电流的整个集合以识别阳极泄漏。通常，双样本t检验可用于确定两个数据集是否彼此相等。双样本t检验在W.Mendenhall和T.Sincich的“STATISTICS FOR ENGINEERING AND SCIENCE(工程与科学统计)”第四版，422-494页中被阐述，其通过引用并入此处。在生成电流由样本大小(例如，在数据收集周期期间接收的N个数据点)的平均值和/或标准差表示的情况下，控制器124可执行单样本t检验。单样本t检验也在如上所述的W.Mendenhall和T.Sincich的“STATISTICSFOR ENGINEERING AND SCIENCE(工程与科学统计)”中被阐述。应该认识到，在此所述的方法不单仅应用已知的统计检验。相反，本文阐述了实现改善的技术效果的与各种硬件和软件组合的方法。
在210处，方法200包括确定燃料电池再循环系统的吹扫状态。氢为易燃物质，其自燃温度可落在交通工具操作温度以内。可包括维持氢含量免于其变得过度加压的规定。因此，可包括将氢从燃料电池再循环系统中偶尔吹扫。例如，将氢从系统中吹扫可包括打开吹扫阀。打开吹扫阀可引入泄漏，该泄漏的数据收集和另一个泄漏的解释将是困难的。这样，在由于打开吹扫阀而造成的吹扫泄漏存在的情况下，将氢的一部分从流量中的移除可能不容易被量化。为此，当基于吹扫阀的打开状态进行吹扫时，不试图检测燃料电池再循环系统100中的可能泄漏。如果燃料电池再循环系统100的吹扫状态设定为“开”，则方法200继续进行到框212，在框212，重设数据存储缓冲器以开始新的数据收集周期。其后，方法200以已经描述的方式继续。替选地，如果燃料电池系统的吹扫状态为“关”，就可发生平稳的数据收集周期，这允许可靠数据的收集和以下述方式进行的统计处理。
持续的数据收集允许附加数据点储存在控制器124内的数据缓冲器中，附加数据点用于在交通工具操作期间识别阳极泄漏。在214处，方法200包括储存在数据缓冲器中生成的堆电流，并且在框216处进一步储存基于氢流量预测的堆电流。在一种实施方式中，方法200可经配置在完成数据集时执行阳极泄漏测试，其可以被定时为在达到满数据缓冲器时发生。使用这种布置，数据存储缓冲器有利地充当定时装置以允许在操作期间周期性检查阳极完整性。然而，这是非限制性的，并且在其他实施方式中，阳极泄漏测试的定时可基于其他准则替选地执行。例如，在操作者需求无增加的情况下氢流量突然提高可意味着在系统中已经发生潜在泄漏。这样，该方法的替选配置可包括，响应例如在操作期间的氢流量中的尖峰，分析储存在数据存储缓冲器内的数据的子集。然而，为描述的简单起见，一旦数据缓冲器达到满容量就执行泄漏测试，在某些情况下，缓冲器达到满容量可通过与缓冲器的存储容量相关联的阈值来指示。换言之，一旦与储存的数据相关联的计算存储器达到存储器阈值，就可执行阳极泄漏测试。替选地，当缓冲器降到存储器阈值以下时，方法200就可继续积累用于识别燃料电池再循环系统中的数据泄漏的更多数据，正如在220处对满缓冲器无响应所指示。
在230处，控制器124可经配置响应满缓冲器执行阳极泄漏测试。如果阳极泄漏测试将要发生，通过使用诸如双样本t检验的统计方法执行预测电流数据相对于生成电流数据的比较，方法200继续进行。在某些情况下，可执行附加的或替代的统计检验以识别阳极泄漏在燃料电池再循环系统内的存在。如果未执行泄漏测试，则在交通工具操作期间，该方法可继续监测燃料电池系统。尽管图2未示出，但如果在数据缓冲器满时未执行泄漏测试，就可重设缓冲器以允许在监测燃料电池交通工具上的阳极完整性时持续收集输入数据。如在此所述，统计比较包括执行双样本t检验以确定在生成电流与预测电流之间的差异程度，双样本t检验引起平均电流及其包络。
由于示例方法200中包括统计数据比较，所以可基于与统计比较相关联的p值进行阳极泄漏识别。p值可表示基于观察到的实际测试结果(例如，生成电流)获得测试结果(例如，预测电流)的置信水平。置信水平可进一步涉及包围在数据周期期间收集的滑动平均值的包络。因此，方法200的比较可进一步包括处理与预测电流和生成电流中的一个或多个相关联的数据包络，该比较进一步包括，基于数据包络确定阳极完整性的t检验。为此，方法200可进一步包括，至少基于预测电流与生成电流之间的差异程度和与其相关联的数据包络识别泄漏。
继续描述p值，阈值通常用于指示数据的预定置信水平，或所收集的数据有可能与参考曲线不同的置信度。例如，预定置信水平可由0.05或0.01的p值表示，该p值用作识别所得数据中的统计差异或识别阳极泄漏存在。那么，如果估计的支持电流超过生成的电流，交通工具可消耗比实际用来给交通工具提供动力的更多燃料。发生这种情况时，在燃料再循环系统例如在燃料电池系统的阳极回路中很大可能存在泄漏。如在240处所指示，可通过p值降到阈值以下识别泄漏，p值降到阈值以下指示泄漏。在检测到泄漏之后，通过设定指示泄漏存在的标记，并且通过例如照亮传达阳极泄漏的仪表板灯将消息传达给交通工具操作者，方法200继续进行到242。这样，该方法进一步包括，响应识别到阳极泄漏的存在，在交通工具操作期间将阳极泄漏传达给交通工具操作者。然而，如下所述，还可与泄漏传达结合做出一种或多种交通工具调整。如果由于确定的p值超过阈值而未检测到泄漏，则通过重设缓冲器以允许确定燃料电池交通工具上的阳极完整性的新的数据收集周期，方法200继续。
为简单起见，图2示意性说明用于经由预测电流和实际生成电流的比较识别泄漏的例程。如在以下更详细所述，若需要，特别是在交通工具上的氢泄漏存在的情况下，响应阳极泄漏测试和/或其结果可做出一种或多种操作调整，以继续交通工具操作。
在数据包络存在的情况下，由于方法包括在数据的两个数据集之间的统计比较，所以在另一个示例方法中，处理可进一步包括基于数据点落在数据包络以外的距离估计阳极泄漏的程度。这样，当泄漏存在时预测电流超过生成电流，预测电流相对于生成电流的程度进一步用于确定泄漏的大小。例如，落在生成电流的数据包络(例如，正如使用数据收集周期内生成电流的数据中的方差或噪声所确定)以外的相对较高的预测电流可指示燃料电池系统中存在较大泄漏，而少量地落在生成电流的数据包络以外的相对较小的预测电流可指示存在较小泄漏。因此，基于统计比较也可存在相对梯度，其能够有利地用于在泄漏存在的情况下实现操作调整，诸如保护(limp-home)操作模式。替选地，在某些情况下，小泄漏可允许基于操作者需求的临时交通工具操作而不降低功率。图3示意性说明示例交通工具操作顺序，以说明用于在交通工具操作期间识别阳极泄漏存在的数据的收集。为简单起见，所示示意性数据被放大以更详细的说明比较。
在顶部图形中示出了瞬时电流曲线图300，并且其包括用于在操作期间给交通工具提供动力的电流数据(例如，预测电流和生成电流)的示例曲线图。在中间图形中示出ALT活动350，并且其示出执行阳极泄漏测试时的活动周期。然后，在底部图形中，示出ALT结果360，其用于指示系统内的阳极泄漏的状态。根据在此所述的方法，此类结果可用于识别阳极泄漏，该方法进一步允许在交通工具操作期间基于阳极泄漏进行操作调整。时间从左至右增加。
电流曲线图300描绘平均生成电流302，其可表示例如在交通工具操作期间响应来自输入阳极流的氢和来自第一流体流中的空气的氧电化学转化而生成的堆电流。为简单起见，平均生成电流302的噪声被示为生成电流的包络310，包络310可由测量数据内的展形(spread)或方差312限定。基于平均输入数据及其数据包络，示出生成电流的窗口314以说明与平均缓冲器数据相关联的窗口，平均缓冲器数据提供基于对预测电流320(为简单起见，未示出数据包络)的比较识别阳极泄漏的方法。在数据收集周期期间，当预测电流320超过并且落在生成电流的窗口314以外时，在系统内可存在潜在的泄漏。所示的曲线图包括两个此类区域，以说明当阳极泄漏存在时预测电流如何超过生成电流。
ALT活动350的曲线图示出缓冲器已经达到存储容量并且因此已经触发统计比较(例如，双样本t检验)的区域，统计比较用于识别阳极泄漏。识别第一示例活动ALT 352。在已经执行测试之后，数据收集周期354可以开始收集新的数据集并且在收集期间保持电流数据的滑动平均值。在达到存储器存储容量之后，可触发由第二活动ALT所说明的另一个阳极泄漏测试。此后，该过程可以相同方式持续。
返回到在电流曲线图300内示出的示例比较，小泄漏330由正好落在生成电流的窗口314以外的一部分预测电流说明，但通过诸如在此所述的双样本t检验的统计比较可检测。如上所述，由于小泄漏基于数据收集周期区域内的两条曲线之间的近距离332，所以所述方法可识别泄漏的程度，针对数据收集周期区域的数据用于执行测试。根据所述的方法，该比较可触发在ALT结果360内示出的第一ALT泄漏362。
同样，相对大的泄漏340通过与小泄漏330相比由落在生成电流的窗口314以外更大距离处的一部分预测电流说明。如上所述，由于大泄漏基于两条曲线之间的大距离342，所以所述方法可识别泄漏的程度。此类方法可触发所示的第二ALT泄漏364。
图4示意性说明在交通工具操作期间执行阳极泄漏测试的示例操作顺序。其中，生成电流400连同预测电流410在顶部曲线图中示出。为简单起见，示出示意数据而未示出数据包络，用于清楚地表达。然而，当识别燃料电池系统内的阳极泄漏时，此处的统计方法仍然可以引起电流曲线的数据包络。自顶部的第二曲线图说明吹扫阀位置420，其可表示吹扫阀在交通工具操作期间的打开/闭合状态。在数据收集周期期间，图4所示的，尽管吹扫阀的开/关状态被间歇性调整用于系统吹扫，但在某些情况下，即使系统吹扫已经发生，控制器124的缓冲器仍可收集数据。当以这种方式布置时，用于识别泄漏存在的数据可包括彼此临近定位但位于吹扫阀调整的不同侧上的连续数据元素。这样，在某些情况下，甚至在吹扫存在的情况下，该方法仍可有利地允许不间断的数据收集周期，用于高频率的泄漏检测。
第三曲线图说明ALT活动430，其包括有效执行阳极泄漏测试以识别阳极泄漏的区域，而第四曲线图示出ALT结果440，其图形化描绘所执行的阳极泄漏测试结果。在图4中，ALT结果的状态以开状态(例如，1)或关状态(例如，0)示出。例如，在某些情况下，可贯穿下一个数据收集周期维持系统的状态，如图所示。在其他情况下，ALT结果可指示测量的p值。在图4中，ALT标志已经设定为1的区域指示过多的燃料使用，过多的燃料使用可进一步指示阳极泄漏和系统退化。虽然图4中未说明示例发动机调整，但在某些情况下，响应阳极泄漏的识别可做出一种或多种操作调整。
作为一个示例，图5-7说明响应识别的泄漏执行的示例性发动机调整。一旦检测到泄漏，就可做出交通工具调整以确认泄漏的存在。作为一个示例，验证性测试可以为压力衰减测试，其中系统被加压并且被进一步监测以检测其中的压力变化。例如，发明名称为“LEAKAGE TEST IN A FUEL CELL SYSTEM(燃料电池系统中的泄漏测试)”的WO 2008071402可作为示例泄漏检测方法被包括，其通过引用并入此处。压力下降可指示燃料电池再循环系统中的泄漏。作为另一个示例，可执行空闲泄漏测试，其中针对燃料电池堆上的稳定负荷做出操作调整。例如，发明名称为“ANODE LEAK TEST IMPLEMENTATION(阳极泄漏测试的实施方式)”的US 7,942,035可作为经执行用来确定阳极泄漏完整性的泄漏检测方法的一个示例被包括，其通过引用并入此处。如所述并且此处所再现的，系统100利用一系列泄漏通常在燃料电池堆106上的负荷稳定时执行的阳极泄漏测试。在某些情况下，方法可包括替代的能源，以在执行验证性测试时补充燃料电池功率，从而允许在交通工具操作期间执行验证性测试。然而，在其他情况下，可做出操作调整以在例如低燃料电池空闲负荷下执行验证性泄漏测试。
响应阳极泄漏测试执行的操作调整可根据功能安全特征协议实施。例如，附加测试及其交通工具调整可遵循功能安全标准ISO 26262实施，功能安全标准ISO 26262可用于指导汽车产品开发阶段。标准ISO26262指导方针的范围可从规格到设计、实施、集成、验证、认证和产品发布。标准ISO 26262为用于汽车电气/电子系统的功能安全标准IEC61508的改编，并且限定在所有汽车电子和电气安全相关系统的整个使用期可适用的汽车装备的功能安全。
一旦达到稳定负荷，就可执行第一级阳极泄漏测试。在第一级阳极泄漏测试中，控制器124基于燃料电池堆106生成的电流的量来确定燃料电池堆106是否已经被减少到请求功率以下，在一个示例中，请求功率为燃料电池空闲状态。响应确定燃料电池堆106处于空闲状态，控制器124控制压力调节器装置122以响应各种控制值来控制处于第一预选压力水平下的输入阳极流的压力。如上所述，该一个或多个控制值可以是基于PWM的、模拟的或数字的。压力传感器125在信号压力上将实际的压力量发送回控制器124，以确定实际的压力量是否等于第一预选压力水平。控制器124测量并记录与驱动压力调节器装置112相关联的值，以确定此类值是否等于(一个或多个)预定控制值。在控制值不等于第一预定控制值的情况下，控制器124可响应处于空闲状态的燃料电池堆106运行第二级阳极泄漏测试。除了使用正被利用的第二预选压力水平代替第一预选压力水平以外，第二级阳极泄漏测试可类似于第一级阳极泄漏测试。另外，建立(一个或多个)第二预定值以对应第二预选压力水平。第二预选压力水平可对应比第一预选压力水平更高的压力水平。在图6和图7中更详细示出了示例性第一级阳极泄漏测试和第二级阳极泄漏测试。在执行第一级阳极泄漏测试和第二级阳极泄漏测试之前，系统100被校准以分别限定第一预选压力水平和第二预选压力水平的预定控制范围。此校准可在交通工具被生产或制造时的测线终点(end-of-line，EOL)测试中执行。
图5说明用于建立分别根据第一级阳极泄漏测试和第二级阳极泄漏测试使用的(一个或多个)第一预定控制值和(一个或多个)第二预定控制值的框图500。
在框502中，压力调节器装置112(通过控制器124使用控制值)经控制将(例如，在输入阳极流中)氢分配至第一预选压力水平。第一预选压力水平通常对应低压力水平。第一预选压力水平可对应阳极和阴极之间的压力差。
在框504中，电流传感器122测量燃料电池堆106生成的电流的量，以确定堆电流是否等于通常与处于空闲状态的燃料电池堆106对应的预定量的电流。在一个示例中，3A的堆电流可对应正处于空闲状态的燃料电池堆106。用于指示燃料电池堆106是否处于空闲状态的特定量的堆电流可基于实施的燃料电池堆的类型、不同的交通工具负荷以及其他的系统与系统之间的变化而改变。如果测量的堆电流不等于预定量的电流，则框图500保持在框504中，直到达到预定量的电流。如果测量的堆电流等于预定量的电流，则框图500移动到框506。
在框506中，初始化计数器变量(例如，i)。
在框508中，控制器124获取正用于驱动压力调节器装置112的对应的控制值，以实现在框502中达到的第一预选压力水平。控制器124将控制值储存在易失性存储器中。
在框510中，计数器变量i响应储存控制值而增加。
在框512中，框图500确定计数器值i是否等于预定的样本大小(例如，N1)。一般说来，系统100经历噪声，该噪声可导致在达到第一预选压力水平时多个控制值被测量。由于此状况，选择N1以实现确保高置信度的样本大小。在一个示例中，N1可对应用于实现第一预选压力水平的控制值的120个测量结果的样本大小。样本大小可基于特定实施方式的期望标准而改变。如果i等于N1，则框图500移至框514。如果i不等于N1，则框图500移回至框508以获得额外的测量结果。
在框514中，确定是否通过控制器124使用另一组控制值来控制压力调节器装置112，从而将分配在输入阳极流中的氢处于第二预选压力水平。第二预选压力水平被设定为大于第一预选压力水平的压力。如果还未建立第二预选压力水平，则框图500返回至框502。如果第二预选压力水平已经建立，则方法移动到框516。
在框516中，控制器124确定第一预定值，并将第一预定值储存在非易失性存储器(例如，EEPROM)中。在一个示例中，第一预定值可对应测量控制值的范围以实现第一预选压力水平。该范围可包括样本大小N1。如上所述，在一个示例中，样本大小可包括120个控制值测量结果。在这种情况下，120个控制值的范围可被储存在非易失性存储器中。在另一个示例中，控制器124可计算包括样本大小N1的测量结果的平均值和标准差。在该示例中，平均值和/或标准差可被定义为(一个或多个)第一预定值。
框502被再次执行以建立第二预选压力水平。在框502中，压力调节器装置112(通过控制器124使用控制值)被控制从而分配氢处于第二预选压力水平。
再次执行框504，以确定堆电流是否等于通常与正处于空闲状态的燃料电池堆106对应的预定量的电流。如果测量的堆电流不等于预定量的电流，则框图500保持在框504中，直到达到预定量的电流。如果测量的堆电流等于预定量的电流，则框图500移动到框506。
再次执行框506，以再次初始化i。
再次执行框508，使得控制器124获取正用于驱动压力调节器装置112的对应控制值，以实现在再次执行框502中达到的第二预选压力水平。控制器124将对应控制值储存在易失性存储器中。
再次执行框510，以响应储存控制值增大i。
再次执行框512，以确定计数器值i是否等于N1。如上所述，系统100经历噪声，噪声可迫使在达到第二预选压力水平时测量多个控制值。由于这样的状况，选择N1以实现足够建立高置信度的样本大小。如果i不等于N1，则框图500移动到框508以获得额外的测量结果。
再次执行框514，以确定是否已经建立第二预选压力水平控制值。所述框图500移动到框516。
在框516中，控制器124确定第二预定值，并将第二预定值储存在非易失性存储器中。在一个示例中，第二预定值可对应测量控制值的范围以实现第二预选压力水平。该范围可包括样本大小N1。如上所述，在一个示例中，样本大小可包括120个控制值测量结果。在这种情况下，120个控制值的范围可被储存在非易失性存储器中。在另一个示例中，控制器124可计算包括样本大小N1的测量结果的平均值和标准差。在这种情况下，平均值和/或标准差可被定义为(一个或多个)第二预定值。
图6说明用于执行第一级阳极泄漏测试的框图600。在框602中，电流传感器122测量燃料电池堆106生成的电流的量，以确定堆电流是否等于预定量的电流。该状况指示燃料电池堆106是否已经被减少到空闲状态或稳定状态。如果测量的堆电流不等于预定量的电流，则不执行第一级阳极泄漏测试。如果测量的堆电流等于预定量的电流，则框图600移动到框604。
在框604中，初始化计数器变量(例如，j)。
在框606中，控制器124读取并储存特定的操作控制值，该操作控制值用于驱动压力调节器装置112以调节输入阳极流的压力从而达到第一预选压力水平。
在框608中，控制器124确定燃料电池堆106是否出现(come out)空闲状态。例如，控制器124可访问电流传感器发送的电流读数或读取多路复用总线协议(例如，控制局域网(CAN))上的消息活动，以确定驾驶员的需求是什么(例如，节气门位置、制动器位置等)。在燃料电池堆106出现空闲状态的情况下，框图600停止执行第一级阳极泄漏测试并中止测试的执行。
在框610中，j增加。
在框612中，框图600确定计数器变量j是否等于预定的样本大小(例如，N2)。如上所述，出于噪声因素，控制器124有必要基于期望置信水平获得控制值的多个读数。如果计数器变量j等于N2，则框图600移动到框614。如果计数器变量j不等于N2，则框图600移回到框606。通常，执行框606、608、610以及612可花费数秒(例如，5秒可对应获得PWM值测量结果所需要的时间量)。用于执行框606、608、610以及612的特定时间量可根据控制器设计、软件以及期望的测试置信度的量而改变。
在框614中，控制器124将从框606储存或测量的操作控制值与正如在框图500中建立的第一预定控制值进行比较。例如，控制器124可将框606的操作控制值与第一预定控制值(例如，正如在框516获得的第一预定控制值的120个测量结果的整个集合)进行比较。在这样的示例中，可执行双样本t检验，以将框606的操作控制值的整个集合与第一预定控制值的整个集合进行比较。如上所述，样本t检验可用于确定两数据集是否彼此相等。
在框616中，控制器124确定储存的框616的操作控制值是否等于第一预定控制值。如果储存的框616的操作控制值不等于第一预定控制值，则框图600移动到框618。如果储存的框616的操作控制值等于第一预定控制值，则框图600移动到框602。应该认识到，控制器124采用多个基于统计的方法来确定值是否彼此相等。例如，所述值可以为统计地彼此相等而被认为相等。同样，在所述值不在某个预定统计范围之内的情况下，所述值被认为不相等。
在框618中，控制器124设定标记以指示将要执行第二级阳极泄漏测试。
通常，如果储存的框616的操作控制值与第一预定控制值不同，则该状况可指示系统100中的阳极泄漏。例如，由于控制器124可必须以与不同于用于建立第一预定控制值以实现第一预选压力水平的控制值的操作控制值来驱动压力调节器装置112，所以可推断出泄漏。在将氢的压力维持在第一预选压力水平所需的操作控制值不等于第一预定控制值的情况下，此类操作控制值变得可被区分为错误状态或错误指示符。
图7示出用于执行第二级阳极泄漏测试的框图700。当控制器124设定指示操作控制值未落入框图600所示的第一预定控制值范围之内的标记时，通常执行第二级阳极泄漏测试。
在框702中，控制器124控制压力调节器装置112，以将输入阳极流中的氢的压力调整到第二预选压力水平。
在框704中，电流传感器122测量燃料电池堆106生成的电流的量，以确定堆电流是否已经减少到预定量的电流。如果测量的堆电流未被减少到预定量的电流，则框图700等待燃料电池堆106进入空闲状态。如果测量的堆电流等于预定量的电流，则框图700移动到框706。
在框706中，初始化计数器变量(例如，k)。
在框708中，控制器124读取并储存特定的操作控制值，该操作控制值正用于驱动压力调节器装置112以调节输入阳极流的压力从而达到第二预选压力水平。
在框710中，控制器124确定燃料电池堆106是否出现空闲状态。在燃料电池堆106出现空闲状态的情况下，框图700移动到框704。在燃料电池堆106仍保持在空闲状态的情况下，框图700移动到框712。
在框712中，计数器变量k增加。
在框714中，框图700确定计数器变量k是否等于预定的样本大小(例如，N3)。如果k等于N3，则框图700移动到框716。如果k不等于N3，则框图700移回到框708。
在框716中，控制器124将在框708储存或测量的操作控制值与如在框图500中建立的第二预定控制值进行比较。控制器124以类似于在框614中公开的方式将框708的操作控制值与第二预定控制值进行比较。
在框718中，控制器124确定储存的框708的操作控制值是否等于第二预定控制值。如果储存的框708的操作控制值不等于第二预定控制值，则框图700移动到框720。如果储存的框708的操作控制值等于第二预定控制值，则框图700移动到框704。如上所述，控制器124可采用任何多个基于统计的方法来确定值是否彼此相等。例如，所述值可以是统计地彼此相等而被认为相等。同样，在所述值未在某个预定的统计范围之内的情况下，所述值被认为不相等。
在框720中，控制器124计算最差情况下的泄漏大小。例如，控制器124可基于f(压力、控制输入和操作系统参数)计算最差情况下的泄漏大小，函数f取决于系统和控制器设计。在一个示例中，函数f可被描述为：
Figure GDA0002404723100000211
其中，P出口表示在泄漏的出口处(阴极或周围环境)的压力，PH2供给表示输入压力，并且P阳极表示信号压力上的压力，μ对应在框708获取的一个或多个操作控制值，并且参数a、b和c是取决于系统架构和/或与燃料电池堆106相关的其他此类设计标准的变量。μ为被包括用来维持压力的控制值，如在M.Milacic、V.Booden、J.Grimes和Bernd Maier的发表在SAEInternational Journal of Materials and Manufacturing(材料与制造的SAE国际期刊)，97-102页，SAE，2008的“Hydrogen leak detection method derived using DCOVmethodology(使用DCOV方法推导出的氢泄漏检测方法)”中所描述的，其通过引用以其整体并入此处。在框图700未被实施的情况下，框图600考虑可代替框618执行框720。
在框722中，控制器124设定可由服务工具检索的诊断故障代码(DTC)。
在框724中，框图700退出第二级阳极泄漏测试。
第一级阳极泄漏测试和/或第二级阳极泄漏测试可应用到燃料电池设备，该燃料电池设备通常被定位用于响应将来自阳极侧的氢和来自阴极侧的氧进行电化学转化发电。系统100通常考虑，在不执行第二级阳极泄漏测试的情况下，可执行第一级阳极泄漏测试来检测阳极泄漏的存在，以确认在交通工具操作期间执行的阳极泄漏测试。第二级阳极泄漏测试也可在高于第一预选压力水平的第二预选压力水平下(例如，在高分解度下)执行，以确认第一级阳极泄漏测试的发现和在交通工具操作期间执行的阳极泄漏测试，如以上更详细所述。在一些实施例中，可包括替代动力源以在执行验证性测试时使用像马达一样的补充动力源给交通工具提供动力。
这样，该方法进一步包括，响应识别阳极泄漏减少交通工具功率并且提供足够的功率以操作交通工具。因此，该方法可进一步取决于，响应在交通工具操作期间执行的阳极泄漏测试调整交通工具操作。在此所述的响应泄漏测试调整发动机操作的调整可有利地允许更可靠地执行验证性泄漏测试。为此，图8提供说明方法800的示意性方框图，方法800用于响应阳极泄漏测试调整发动机操作。
虽然图8关于空闲泄漏测试进行描述，但在某些情况下，该方法可基于验证性测试进行实施，验证性测试为压力衰减测试。因此，响应泄漏测试做出、将交通工具放置在适当的工况中用于执行压力衰减测试的操作调整是可能的。作为一个示例，在执行压力衰减测试时，可在混合动力交通工具上提供补充功率。在压力衰减测试中，系统被加压并且被进一步监测以检测加压后的压力变化。然后，加压后的压力下降可用于识别并确认燃料电池再循环系统中的泄漏。这样，验证性泄漏测试可以为空闲泄漏测试和压力衰减测试中的一种或多种。
在802处，方法800包括调整发动机操作以执行验证性泄漏测试。例如，在操作期间使用统计方法例如方法200已经识别出泄漏之后，在执行验证性测试之前，控制器124可将到交通工具的功率减少到稳定空闲。在某些情况下，减少交通工具功率可包括致动罐阀110，以减少到燃料电池106的氢流量，减少的氢流量提供操作交通工具的减少的交通工具功率。如上所述，在某些情况下，在执行空闲泄漏测试时可提供补充功率以满足操作者需求。在框810中，电流传感器122测量燃料电池堆106生成的电流的量，以确定堆电流是否已经被减少到预定量的电流。如果测量的堆电流还未被减少到预定量的电流，则方法800等待燃料电池堆106进入空闲状态。如果测量的堆电流已经减少到预定量的电流，则方法800移动到框812。
在812处，控制器124做出调整以执行验证性测试从而确认泄漏的存在。在此，验证性测试为空闲泄漏测试(例如，图5-7)，然而，泄漏还可通过替代地执行压力衰减测试来确认。在814处，可设定指示已经检测到泄漏的标志或指示符。例如，控制器124可确定泄漏的程度以确定阳极完整性并且进一步将泄漏传达给交通工具操作者。在某些情况下，传达泄漏给交通工具操作者可包括，响应验证性测试指示泄漏存在照亮仪表板上的灯。其后，可包括基于例如ISO 26262的附加调整，用于在氢泄漏存在的情况下操作交通工具。作为一个示例，方法800可包括，响应泄漏闭合罐阀以切断到燃料电池的氢流量。
刚刚所述的方法阐述了能够实现氢燃料电池交通工具的改善的技术效果、与各种硬件和软件组合的方法。该方法根据下列方法进行描述，下列方法包括：基于对燃料电池生成的电流与输送到燃料电池的氢流量的预测电流的比较，在交通工具操作期间识别阳极泄漏，在泄漏存在的情况下，输送到燃料电池的氢流量维持交通工具操作；估计泄漏的大小并且设定将泄漏传达给交通工具操作者的标志；以及响应泄漏调整氢流量以调整交通工具功率。所述方法进一步包括，响应泄漏减少到燃料电池的氢流量，并且响应减少的氢流量执行验证性泄漏测试，验证性泄漏测试包括空闲泄漏测试和压力衰减测试中的一种或多种。由于交通工具操作者期望维持交通工具操作，所以在某些实施方式中所述方法还包括将交通工具功率切换到替代动力源，以在到燃料电池的氢流量减少时(例如，当验证性测试被执行时)给交通工具提供动力。接着，当识别交通工具上的氢泄漏时，所述方法进一步允许切断到燃料电池的氢流量用于增加安全性。切断氢流量可响应阳极泄漏和/或指示泄漏存在的验证性泄漏测试而发生(例如，通过闭合罐阀)。
所述的方法有利地允许在交通工具操作期间确定氢燃料电池中的阳极完整性的方法。如上所述，该方法包括执行泄漏测试，泄漏测试经配置对基于到燃料电池的氢流量的预测电流和燃料电池生成的电流进行比较，在泄漏测试期间，到燃料电池的氢流量向交通工具提供功率。在交通工具操作期间执行阳极泄漏测试包括，例如，当交通工具在充分高的发动机负荷下沿着高速公路行驶时执行泄漏测试。所公开的方法的另一个优点在于，由于此类检查在交通工具操作期间发生，所以可以更高的频率执行阳极泄漏的检查。这样，该方法就允许大体上实时确定燃料系统的退化状态，这提供了在交通工具操作期间基于阳极泄漏测试做出调整的有吸引力的可能性。在交通工具操作期间进行阳极泄漏测试的能力将系统状态检查进一步延伸到更多的、在交通工具操作的操作期限期间更频繁地检查阳极泄漏的交通工具工况，并且在一个示例中延伸到几乎所有的此类交通工具工况。
注意的是，在此包括的示例性控制和估计例程能够与各种发动机和/或交通工具系统配置一起使用。在此所述的控制方法和例程可作为可执行指令储存在非暂时性存储器中。在此所描述的特定例程可表示任何数目的处理策略中的一种或多种，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。由此，所说明的各种行为、操作和/或功能可按说明的顺序执行、并行执行、或在一些情况下省略。同样，处理的顺序不是实现在此所述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为易于说明和描述提供。根据所使用的具体策略，可重复执行所说明的行为、操作和/或功能中的一种或多种。进一步地，所述行为、操作和/或功能可图形化地表示待编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码。
应该认识到，因为可能有许多变化，所以在此公开的配置和例程实际上是示例性的，并且这些特定实施例不应被视为具有限制意义。本公开的主题包括在此公开的不同系统和配置，以及其他特征、功能、和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
随附权利要求特别指出被视为新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等价物。此类权利要求应理解成包括一个或多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类元件。所公开的特征、功能、元件、和/或性质的其他组合和子组合可以通过本权利要求的修正或通过在本申请或相关申请中呈现新权利要求加以要求。此类权利要求，无论比原始权利要求范围更宽、更窄、相同、或不同，仍被视为包括在本公开的主题内。

Claims (10)

1.一种用于交通工具的方法，其包括：
在所述交通工具操作期间经由泄漏测试识别阳极泄漏，所述泄漏测试比较燃料电池生成的电流与到所述燃料电池的氢流量的预测电流，到所述燃料电池的所述氢流量维持交通工具功率，以及
随时间将预测电流数据和生成电流数据存储在数据缓冲器中，预测电流包括根据仅对应氢吹扫阀闭合时的所存储的预测电流数据计算的预测滑动平均电流，并且生成电流包括根据仅对应所述氢吹扫阀闭合时的所存储的生成电流数据计算的生成的滑动平均电流。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：响应识别到所述阳极泄漏而减小所述交通工具功率，同时提供足够的功率以操作所述交通工具。
3.根据权利要求2所述的方法，其中减小所述交通工具功率包括致动罐阀以减少到所述燃料电池的所述氢流量，所述减少的氢流量提供操作所述交通工具的所述减小的交通工具功率。
4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：基于所述生成电流与到所述燃料电池的所述氢流量的所述预测电流的统计比较识别所述阳极泄漏，所述统计比较为双样本t检验。
5.根据权利要求4所述的方法，其中当存在泄漏时，所述预测电流超过所述生成电流，所述预测电流相对于所述生成电流的程度进一步用于确定所述泄漏的大小。
6.根据权利要求5所述的方法，其中在提供功率到所述交通工具时调整到所述燃料电池的所述氢流量，所述氢流量经调整供给足够的燃料用于存在所述泄漏时给所述交通工具提供动力。
7.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括：响应所述泄漏闭合所述罐阀以切断到所述燃料电池的所述氢流量。
8.根据权利要求7所述的方法，其中响应到所述燃料电池的所述氢流量进行操作调整以使用替代动力源给所述交通工具提供动力。
9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括，响应识别到存在所述阳极泄漏，在交通工具操作期间将所述阳极泄漏传达给交通工具操作者。
10.一种用于氢燃料电池的方法，其包括：
在交通工具操作期间经由泄漏测试确定阳极完整性，所述泄漏测试经配置为比较基于到所述燃料电池的氢流量的预测电流与由所述燃料电池生成的电流，到所述燃料电池的所述氢流量在所述泄漏测试期间提供功率到所述交通工具，其中预测电流包括根据随时间存储在数据缓冲器中的、仅对应停止来自所述燃料电池的氢吹扫时的预测电流数据计算的滑动平均预测电流，并且其中生成电流包括根据随时间存储在所述数据缓冲器中的、仅对应停止来自所述燃料电池的氢吹扫时的生成电流数据计算的生成的滑动平均电流。
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