CN106876747B - 用于控制燃料电池车辆的启动的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于控制燃料电池车辆的启动的方法。所公开的方法包括检测从车辆生成的启动命令并通过打开氢气阀将氢气供给至燃料电池。此外，该方法包括检测在氢气供给之后燃料电池电压是否已增大，以及第一启动，通过将负载装置连接至燃料电池来消耗燃料电池所产生的电力，通过打开空气阀将空气供给至燃料电池以及当控制器确定在氢气供给之后燃料电池电压已增大时通过调整电力转换器的总线级电压来调整燃料电池电压以维持在预定水平以下。

Description

用于控制燃料电池车辆的启动的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制燃料电池车辆的启动的方法，并且更具体地，涉及一种用于控制这样的燃料电池车辆的启动的方法，该燃料电池车辆通过供给氢气和空气实现其启动。
背景技术
基于在将氢气供给阳极之后将空气供给阴极的顺序，来实现燃料电池车辆的启动。通常，在完成启动之后执行预控制，以执行包括以下的操作：空气截止阀的操作、燃料电池负载装置的连接、周期性供给氢气等长达等待时间(standby time，待机时间)以防止氧气残留在电池堆中。然而，当车辆由于例如长期停车而在一长时间段内处于发动机关闭的状态中时，尽管执行上述预控制，氧气也会引入电池堆的阳极。因此，当氧气存在于电池堆的阳极处时，不可避免地执行后续启动。
当在上述情况下将氢气供给阳极以用于启动时，燃料电池的电压增大，并且因此，可能在阴极处产生碳腐蚀。因此，必须执行控制以防止在启动期间发生阴极碳腐蚀，即，通过供给和排出氢气快速除去存在于阳极处的氧气，同时防止在去除氧气期间在燃料电池处产生高电压。
在该部分中公开的以上内容仅用于增强对本发明的概括背景技术的理解，而不应认为承认或以任何形式暗示该主题形成对本领域技术人员已知的相关技术。
发明内容
因此，本发明提供一种燃料电池车辆的启动控制方法，其能够防止启动期间的阴极碳腐蚀。
根据本发明，可以通过提供用于控制燃料电池车辆的启动的方法实现以上及其他目的，该方法包括：在控制器中开始检测来自车辆的启动命令的产生；在控制器中通过打开氢气阀而将氢气供给至燃料电池的氢气供给；在控制器中检测供给氢气之后燃料电池电压是否增大的电压检测；以及第一启动，通过将负载装置连接至燃料电池来消耗燃料电池所产生的电力；通过打开空气阀将空气供给至燃料电池，并且当控制器确定在供给氢气之后燃料电池电压已增大时，在控制器通过调整中电力转换器的总线级电压来调整燃料电池电压以维持在预定水平以下。
在第一启动期间，当控制器确定在供给氢气之后燃料电池的电压增大时，所述控制器可被配置为通过操作氢气阀以供给氢气，并且可被配置为通过氢气吹扫装置的操作将氢气从燃料电池吹扫至外部。在所述第一启动期间，当控制器确定在供给氢气之后燃料电池电压增大时，控制器可被配置为增大所供给的氢气的压力，并在预定时间(t1)过去之后将负载装置连接至燃料电池。
在第一启动期间，当打开空气阀时，控制器可被配置为将燃料电池与负载装置断开，并且调整电力转换器的总线级(bus stage)电压。在第一启动期间，控制器可被配置为通过调整电力转换器的总线级电压，用从燃料电池产生的电力对连接至总线级的高电压电池充电。
方法可以进一步包括在控制器中检测在氢气供给之后，最后的氢气吹扫之后过去的时间的吹扫检测；以及第二启动，通过打开空气阀将空气供给至燃料电池；并在所经过的时间等于或小于预定时间(t2)时，通过调整电力转换器的总线级电压来调整燃料电池电压以维持在预定水平以下。
在第二启动期间，当控制器确定在氢气供给之后燃料电池电压没有增大，并且所过去的时间等于或小于预定时间(t2)时，控制器可被配置为通过打开空气阀来向燃料电池供给空气一预定时间(t3)，并且可被配置为通过调整电力转换器的总线级电压，调整燃料电池电压以维持在预定水平以下。
在第二启动期间，当控制器确定在供给氢气之后燃料电池电压没有增大，并且所过去的时间超过预定时间(t2)时，控制器可被配置为通过打开空气阀向燃料电池供给空气长达预定时间(t4)，并且可被配置为通过调整电力转换器的总线级电压，对燃料电池电压进行调整以维持在预定水平以下，并且预定时间(t4)可以大于预定时间(t3)。在第二启动期间，控制器可被配置为将空气供给至燃料电池，并且可被配置为通过在预定时间(t5)过去之后操作氢气吹扫装置，从燃料电池吹扫氢气。
方法可进一步包括在吹扫检测之后，在控制器中进行氢气供给的最后切断之后所经过的切断时间的氢气检测。具体地，在第二启动期间，当所经过的时间超过预定时间(t2)，并且切断时间等于或小于预定时间(t6)时，控制器可被配置为通过打开空气阀将空气供给至燃料电池长达预定时间(t4)，并且可被配置为通过调整电力转换器的总线级电压来调整燃料电池电压以维持在预定水平以下。
在第二启动期间，响应于确定所经过的时间超过预定时间(t2)，切断时间超过预定时间(t6)，并且燃料电池电压在氢气供给之后没有增大，控制器可被配置为通过打开空气阀将空气供给至燃料电池长达预定时间(t4)，并且可被配置为通过调整电力转换器的总线级电压调整燃料电池电压以维持在预定水平以下。响应于确定所经过的时间超过预定时间(t2)，切断时间超过预定时间(t6)，并且燃料电池电压在氢气供给之后增大，控制器可被配置为执行第一启动。
方法可以进一步包括在开始之后在控制器中检测供给氢气之前燃料电池的电压的预检测；以及第三启动，在控制器中通过在氢气供给之后调整电力转换器的总线级电压来调整燃料电池电压以维持在预定水平以下；以及当控制器确定在氢气供给之前燃料电池电压高时，通过在预定时间(t7)过去之后打开空气阀将空气供给至燃料电池。
根据本发明的燃料电池车辆的启动控制方法，可以防止燃料电池车辆启动期间阴极的碳腐蚀。
附图说明
通过以下结合附图进行的详细描述，将更明确地理解本发明的以上和其他目标、特征和其他优点，其中：
图1是示出了根据本发明示例性实施方式的用于执行燃料电池车辆的启动控制方法的燃料电池车辆的系统的示图；
图2是示出了根据本发明示例性实施方式的用于执行燃料电池车辆的启动控制方法的燃料电池车辆的系统的示图；
图3是示出了根据本发明示出的示例性实施方式的燃料电池车辆的启动控制方法的流程图；以及
图4至图8是示出了根据本发明示出的示例性实施方式的燃料电池车辆的启动控制方法的详细启动过程的示图。
具体实施方式
应当理解，本文中所使用的术语“车辆”或“车辆的(vehicular)”或其他类似术语包括一般的机动车辆，诸如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的载客车辆；包括各种船只和舰船的船舶；航天器等；并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电混合动力车辆、氢气动力车辆、和其他替代燃料车辆(例如，来源于除石油以外的资源的燃料)。如本文中提及，混合动力车辆是具有两种以上动力源的车辆(例如，汽油动力和电动力车辆)。
尽管示例性实施方式被描述为使用多个单元来执行示例性过程，然而，应当理解，也可通过一个或多个模块来执行示例性过程。此外，应当理解，术语“控制器/控制单元”是指包括存储器和处理器的硬件装置。存储器被配置成存储模块，并且处理器被特定地配置成执行所述模块，以执行一个或多个过程，这在下文进一步描述。
此外，本发明的控制逻辑可体现为在计算机可读介质上的非暂存性计算机可读介质，计算机可读介质包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的实例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动、智能卡以及光数据存储装置。计算机可读记录介质还可分布在网络耦接的计算机系统中，以便通过分布的方式储存和执行计算机可读介质，例如，通过远程信息处理服务器或控制器局域网络(CAN)。
本文所用的术语仅是为了描述特定实施方式的目的，而并不旨在限制本发明。除非上下文另有明确说明，否则如本文所用的单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。将进一步理解，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，规定指定特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或添加。如本文所用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项的任何和所有的组合。
除非明确陈述或根据上下文显而易见，否则，如在本文中使用的，术语“约”理解为在本领域的正常容差的范围内，例如，在平均值的2个标准偏差内。“约”可被理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或者0.01％内。除非上下文另明确说明，否则本文中提供的所有数值由术语“约”修饰。
现将详细参照本发明示例性实施方式，在附图中示出了本发明示例性实施方式的实例。只要有可能，贯穿附图将使用相同的参考标号指代相同或相似的部件。
图1是示出了根据本发明示例性实施方式的用于执行燃料电池车辆的启动控制方法的燃料电池车辆的系统的示图。图2是示出了根据本发明示例性实施方式的用于执行燃料电池车辆的启动控制方法的燃料电池车辆的系统的示图。图3是示出了根据本发明示例性实施方式所示出的燃料电池车辆的启动控制方法的流程图。图4至图8是示出了根据本发明的示例性实施方式示出的燃料电池车辆的启动控制方法的详细启动过程的示图。
图1是示出了根据本发明示例性实施方式的用于执行燃料电池车辆的启动控制方法的燃料电池车辆的控制系统的示图。系统可以是燃料电池和高电压电池的混合系统。在系统中的高电压电池级，存在连接至高电压电池200的双向电力转换器300，即，双向直流(DC)/DC转换器，以调整高电压电池200的输出电力。此外，除了逆变器800和电动机820之外，还可以提供高电压电子负载320，低压电池400、诸如低压辅助设施的低电压电子负载420、以及低电压电力转换器440，即，低电压DC/DC转换器，被配置为将高电压转换为低电压。
此外，在系统的燃料电池级，可以提供二极管500以防止反向电流流向燃料电池100，并且主继电器(main relay)620可被配置为将燃料电池100连接至主总线600。此外，用于燃料电池100的高电压负载装置700(诸如燃料电池100的高电压辅助设施)可以连接至燃料电池100，以在启动和关闭燃料电池100时消除电压。在以下描述中，高电压负载装置700还可称为“燃料电池负载装置”。对于操作燃料电池100的燃料电池负载装置700的继电器，应当使用正常闭合的继电器720，因为燃料电池负载装置700甚至在完成启动之后也应当一直连接至燃料电池100。
燃料电池负载装置700还可用作被配置为从电动机820回收再生制动能量以在启动时降低高燃料电池电压的装置。本发明涉及在启动时降低燃料电池电压的方法。当期望使用燃料电池负载装置700时，应当切断主继电器620。此外，当期望对连接至主总线600的高电压电力转换器的总线级执行电压降低控制时，应当接通主继电器620。
图2是示出了根据本发明示例性实施方式的用于执行燃料电池车辆的启动控制方法的燃料电池车辆的系统的示图。在这个系统中，空气截止阀131和132可以分别安装在进气口和出气口处，以防止在完成启动之后引入空气。排出阀151可以安装在氢气线路的出口处，以移除聚集在阳极处的水。吹扫阀152也可以安装在氢气线路处，以维持阳极的期望氢气浓度。吹扫阀152吹扫的氢气可以排放至空气出口(以用空气稀释所排放的氢气)。
在启动期间和完成启动之后，用于去除电压的燃料电池负载装置700可以一直被连接以从电池堆中除去氧气。由于电流通过燃料电池负载装置700被消耗，可以去除引入的氧气(例如，即使当空气截止阀运行时，也可能难以完全防止引入周围空气)，例如，还可以消耗在阳极处剩余的氢气。当阳极处的氢气量不足时，所引入的氧气不能够再通过燃料电池负载装置700消耗电流来消耗。因此，唤醒技术可以用于在阳极处剩余的氢气被完全消耗之前以预定时间间隔(例如，8小时)周期性地向阳极填充氢气。
用于供给氢气的唤醒控制的次数受到限制，这是因为法律上禁止通过打开连接于氢气罐160与电池堆120之间的阀门153将氢气直接从氢气罐160供给至电池堆120，这样，可以使用连接至阀门153的出口的氢气供应线路的压力执行氢气的供给。当用于供给氢气的唤醒控制不再可能时，可以在氧气存在于电池堆120中的条件下执行后续启动。因此，必须执行控制，以防止在启动期间由电池堆120中剩余的氧气引起的阴极碳腐蚀。
图3是示出了根据本发明所示出的示例性实施方式的燃料电池车辆的启动控制方法的流程图。根据本发明的启动控制方法可以包括开始S100，在控制器900中检测从车辆产生的启动命令；氢气供给S300，通过在控制器900中打开氢气阀153将氢气供给至燃料电池100；电压检测S400，在控制器900中检测供给氢气之后燃料电池电压是否增大；以及第一启动S800，通过将燃料电池负载装置700连接至燃料电池100来消耗燃料电池100产生的电力，通过打开空气阀131将空气供给至燃料电池100，并且当控制器900确定在氢气供给之后燃料电池电压增大时，通过在控制器900中调整连接至主总线600的电力转换器的总线级电压，来调整燃料电池100的电压以维持在预定水平以下(S540)。
具体地，可以通过堆电压监控器(SVM)920监控并测量燃料电池100的电压。SVM920可被配置为测量每个电池的电压，并将表示所测量电压的信息传输至上级控制器，即，燃料电池控制器900。可以通过连接至主总线600的双向DC/DC转换器300执行连接至主总线600的电力转换器的总线级电压的调整。因此，可以操作以减小连接至主总线600的电力转换器的总线级电压。此外，当接通主继电器620时，从燃料电池100产生的电力可以用于给高电压电池200充电。
基于向阳极供给氢气之后将空气供给阴极的顺序，实现燃料电池的启动。可以在完成启动之后在等待时间内执行预控制，以执行一些操作，一些操作包括空气截至阀131的操作、燃料电池负载装置700的连接、氢气的周期性供给等，以防止氧气残留在电池堆120中。然而，当车辆在一长时间段处于发动机关闭的状态中时，尽管上述预控制，氧气可能被引入电池堆120的阳极。因此，在氧气存在于电池堆120的阳极处的条件下，不可避免地执行后续启动。
当在上述情况下将氢气供给至阳极以用于启动时，燃料电池的电压可增大，因此，可能在阴极处产生碳腐蚀。因此，必须执行控制以防止在启动期间阴极碳腐蚀，即，通过供给和排出氢气快速去除存在于阳极处的氧气，同时防止在去氧气期间在燃料电池处产生高电压。当在供给氢气之后燃料电池的电压增大时，原因可能是由于车辆长期停车。因此，具体地，可能需要降低在去氧期间增大的燃料电池的电压。因此，可以在本发明中执行第一启动S800。在第一启动800期间，当控制器900确定燃料电池的电压在氢气的供给之后增大时，控制器900可被配置为通过氢气阀153的操作增大所供给的氢气的压力，并且可被配置为通过氢气吹扫装置的操作将氢气从燃料电池吹扫到外部。在第一启动800期间，当空气阀打开时，控制器900可被配置为将燃料电池与燃料电池负载装置断开，并且调整电力转换器的总线级电压。具体地，电压增大可以表示在供给氢气之前的燃料电池电压与供给氢气之后的燃料电池电压之间的电压差大于或等于存储在存储器中的预定值，或者氢气供给之后的燃料电池电压大于或等于存储在存储器中的参考值。
为了确定在氢气供给期间氧气是否仍残留在电池堆120中，可能需要确保在开始供给氢气与在供给氢气之后供给空气之间大约2秒的燃料电池电压检测时间。当燃料电池电压在该时间段期间增大时，可以确定氧气气氛已形成在电池堆120中，并且因此，可以执行防止阴极碳腐蚀的控制(加强氢气的供给和排放并通过连接燃料电池负载装置降低燃料电池电压)。
由于阳极氧气去除处理是通过氢气再循环线路再循环所排放的氧气的处理，因此可能需要一长时间段来从阳极去除氧气。因此，如在图4中示出的，本发明提出从开始供给氢气到开始供给空气的时间被固定作为用于检测燃料电池电压的等待时间，并且可以在阳极去氧时间段被划分成供给空气之前的时段和供给空气之后的时段的条件下执行阳极氧气去除。
本发明提出一种方法，在该方法中，燃料电池负载装置700在供给空气之前连接至燃料电池，并且在供给空气之后通过调整连接至主总线600的电力转换器的总线级电压执行电压降低控制(例如，燃料电池电压降低至大约380V，并且然后维持在降低的电压处，以将燃料电池的每个电池电压维持在大约0.8V)。如在图4中示出的，在第一启动S800期间，从燃料电池产生的电力可以用于向通过调整电力转换器的总线级电压而连接至总线级的高电压电池充电。此外，可以在供给空气之前的除氧期间以及还在供给空气之后(例如，大约2秒或2秒以上)期间持续执行增强的氢气供给/氢气的排放的调整。因此，可以解决执行用于防止阴极碳腐蚀的控制所引起的延长启动时间的问题(延迟开始供给空气)。
具体地，在检测氢气是否已均匀地供给至阳极以及检测燃料电池电压增大(例如，时间t1)之后，可以执行燃料电池负载装置700的连接。通常，在开始供给氢气之后，氢气可在1秒内完全供给至每个电池的阳极。当在氢气不能完全供给至燃料电池的所有电池的情况下使用负载时，由于在氢气不足的状态下执行电流消耗，因此电池中不足氢气提供至的特定电池可能会退化。
根据本发明的启动控制方法可以进一步包括：在氢气供给S300之后，在控制器900中检测最后进行氢气清扫之后经过(例如，过去)的时间段的清扫检测S400；以及通过打开空气阀将空气供给至燃料电池的第二启动S600，并且通过在控制器900中调整电力转换器的总线级电压，来调整燃料电池的电压以保持在预定水平以下。
具体地，在第二启动S600之后，当控制器900确定甚至在氢气供给之后燃料电池的电压都没有增大，并且所经过的时间等于或小于预定时间t2时，控制器900可被配置为打开空气阀长达预定时间t3，并且可被配置为通过调整电力转换器的总线级电压来调整燃料电池的电压以维持预定水平以下。
当在燃料电池电压检测期间没有发生电压增大时，启动顺序进行至第二启动S600，而不执行阴极碳腐蚀控制。这种情况对应于当车辆没有停泊一长时间段，但已停泊一短时间段的情况，或者在长期停车与短期停车之间的一般停车情形的情况。如在图5中示出的，当在氢气供给之后在电压检测期间中电压没有增大时，可以执行空气供给，并且在供给空气之后可以执行燃料电池电压减小控制，以防止燃料电池的高电压操作。当在燃料电池中产生的电压接近开路电压(OCV)时，由于燃料电池暴露在高电压下，可能出现燃料电池劣化。因此，也有必要执行用于防止燃料电池的高电压操作的控制。
使用通过减小电力转换器的总线级电压的控制将来自燃料电池的输出充入高电压电池的方法，可以实现燃料电池电压减小控制。当使用燃料电池负载的连接时，可以通过负载装置一直消耗燃料电池的输出，并且因此，燃料经济性可能受到不利的影响。因此，通过电力转换器进行总线级电压减小控制是合适的。
与第一启动S100相似，也可以在第二启动S600中执行将氢气排放至外部的吹扫控制以确保阳极的期望氢气浓度。然而，在阳极处不存在氢气的情况下，在第一启动S100期间只有氧气和氮气存在于阳极处，可以在阳极的气氛是氧气氛/氮气氛的情况下执行第二启动S600。从外部引入的氧气可以基于其与残留在阳极处的氢气的反应(直接反应或通过负载装置消耗电流)而完全消耗，并且因此，阳极处的氢气的量可以减少，并且氮气量可以随着发动机停止时间段增加而增大。
一旦氢气被完全消耗，氧气会引入电池堆，并且因此，氧气还可以存在于阳极处。因此，第一启动S100的条件成立。具体地，在确保期望氢气浓度方面，第一启动S100的内部电池堆条件是不利的。因此，在第一启动S100期间，氢气吹扫的次数的数目可以至少大于或等于在第二启动S600期间氢气吹扫次数的数目。还可以执行增大氢气供给压力的附加控制以增大阳极氧气去除效率。
与第一启动S100的氢气吹扫控制不同，可以在空气供给之后过去预定时间t5之后执行在第二启动S600期间的氢气吹扫控制。第二启动S600的条件可被认为对应于电池堆中不存在氧气并且在阳极处或多或少残留氢气的条件。当在上述条件下在空气供给之前执行氢气吹扫时，废气的氢气浓度可能增大，并且因此，可能不满足废气氢气浓度的规定。
因此，可以在空气供给之后执行氢气吹扫，以在用所供给的空气稀释之后排出所吹扫的氢气，并且因此，可以满足有关废气氢气浓度的规定。因此，在第一启动S100期间，电池堆中残留大量的氧气，并且阳极处可能不存在氢气。在这种情况下，虽然在空气供给之前出现电压增大时直接执行氢气吹扫控制，但可能充分满足有关废气氢气浓度的规定。
在第二启动S700期间，如在图6中示出的，当控制器900确定燃料电池的电压在氢气供给之后不增大，并且所过去的时间超过预定时间t2(S500)时，控制器900可被配置为通过打开空气阀向燃料电池供给空气长达预定时间t4。同时，控制器900可被配置为通过控制电力转换器的总线级电压，调整燃料电池的电压以维持在预定水平以下。预定时间t4可以大于预定时间t3。换言之，图6的情况是指当在除了图5的短期停车以外的情况下执行一般启动时所执行的控制。
根据本发明的启动控制方法可以进一步包括在吹扫检测之后，在控制器900中检测最后切断氢气供给后经过的切断时间的氢气检测S400。在第二启动S700期间，当所过去的时间超过预定时间t2时，并且切断时间可能等于或小于预定时间t6，控制器900可被配置为通过打开空气阀将空气供给燃料电池长达预定时间t4。同时，控制器900可被配置为通过调整电力转换器的总线级电压来调整燃料电池的电压以维持在预定水平以下。
第二启动可以划分成短期停车模式启动S600和一般启动S700。与短期停车模式启动S600相关联的情况对应于在阳极处残留充分的氢气量的情况，如在图5的情况下，并且因此，可以在氢气吹扫次数的数目减少或不进行氢气吹扫的条件下以及在启动的顺序与一般启动模式的启动顺序几乎相同的条件下，执行启动。短期停车模式启动情况可确定为如下。
换言之，可以记录在燃料电池的操作期间最后的氢气吹扫开始时的时间。此外，可以基于所记录的最后氢气吹扫时间和后续启动开始的时间之间的差异，提取最后氢气吹扫之后直至启动所过去的时间的信息。当所过去的时间最小时，即，等于或小于预定时间t2时，控制器可被配置为确定当前情况相当于不必执行用于确保期望氢气浓度的控制的情况，因此，可以省去氢气吹扫或者可以减少氢气吹扫次数的数目。在燃料电池的操作期间，可以以预定时间间隔执行氢气吹扫控制，以确保期望氢气浓度(例如，从阳极去除氮气)。
与此相结合，当基于与最后氢气吹扫之后所过去的时间有关的信息执行确定时，大多可以正确地确定是否需要用于确保期望氢气浓度的控制。为了提取这样的信息，甚至在发动机关闭之后可能有必要使用能够记录时间信息的控制器。与此结合，可以使用用于在发动机关闭之后进行唤醒控制的实时时钟(RTC)芯片。
此外，在第二启动S700期间，响应于确定过去的时间超过预定时间t2，切断时间超过预定时间t6，并且燃料电池的电压在氢气供给之后不会增大，控制器900可被配置为通过打开空气阀将空气供给至燃料电池长达预定时间t4。同时，控制器900可被配置为通过调整电力转换器的总线级电压调整燃料电池的电压以维持在预定水平以下。此外，响应于确定所过去的时间超过预定时间t2，切断时间超过预定时间t6，并且在氢气供给之后燃料电池的电压增大，控制器900可被配置为执行第一启动S800。
在供给氢气之后至开始供给空气的等待时间为固定的条件下，执行传统长期/一般/短期停车模式启动方法，以允许在氢气供应时段期间检测燃料电池的电压是否增大。然而，执行检测燃料电池的电压是否增大以确定电池堆中是否不存在氢气，并且已在电池堆中建立氧气气氛。因此，当在启动之前提供与电池堆中还没建立氧气气氛的情况有关的信息时，可能不必设置用于检测燃料电池电压增大的等待时间。
换言之，可以预先确定，当在氢气供给切断之后经过的时间最小时，即，等于或小于预定时间t2，在最后氢气吹扫事件之后经过的切断时间最小时，即，等于或小于预定时间t6，或者在氢气供给之前燃料电池的电压高时，在长期停车模式启动期间不必执行用于防止阴极碳腐蚀的控制。这种情况对应于阳极处仍残留氢气的情况。具体地，因此，可以基于氧气与残留氢气的反应或者通过燃料电池负载装置立即去除发动机关闭之后引入的氧气。尽管在氢气供给之前燃料电池电压高，并且因此，电池堆中存在氧气，由于阳极处残留氢气，可能不必执行阴极碳腐蚀防止控制。
具体地，可以在氢气供给之后立即执行空气的供给，而不用确保检测燃料电池电压增大的等待时间。因此，可以减少启动时间。然而，在空气供给之后，由于空气供给之后燃料电池电压增大，可能有必要降低电力转换器的总线级电压，防止在燃料电池处产生高电压。具体地，可以产生燃料电池负载。因此，一旦检测到在氢气供给之后氧气已均匀供给至阳极，在空气供给之后，可以通过电力转换器的操作降低电力转换器的总线级电压。与一般/短期停车模式启动方法相似，可以在空气供给之后执行氢气吹扫控制。此外，当最后氢气吹扫事件过去之后的时间最小时，这种情况被确定为对应于短期停车模式启动。具体地，因此，与一般的启动相比，可以省去氢气吹扫或者氢气吹扫次数的数目可以减少。
另一方面，如在图7和图8中示出的，根据本发明的启动控制方法可以进一步包括在开始S100之后，在控制器900中检测供给氢气之前燃料电池的电压的预检测S200；以及第三启动(在图7或图8的情况下)，当控制器900确定在氢气供给之前燃料电池电压高时，在控制器900中通过在氢气供给之后调整电力转换器的总线级电压，并通过在预定时间t7过去之后打开空气阀将空气供给至燃料电池，控制燃料电池100的电压以维持在预定水平以下。可以通过预先存储参考值，并将所测量值与所存储的参考值进行比较确定燃料电池电压。
例外地，当在氢气供给之前燃料电池电压高时，启动顺序不进行至第一启动S800，而是即使当氢气供应期间燃料电池电压增大时，可以进行至第二启动S700。氢气供给之前的燃料电池电压为高的情况表示除了氧气之外，阳极处残留氢气的情况，因此，可能没必要执行阴极碳腐蚀防止控制以从阳极中去除氧气。
此外，当在空气供给之前，针对阴极碳腐蚀防止控制执行加强的氢气供给/氢气排放的控制时，由于在阳极处残留氢气，不可能满足有关废气氢气浓度的规定。具体地，因此，如在一般启动的情况下，可以在空气供给之后执行氢气吹扫控制。当燃料电池关闭时，通过燃料电池负载执行从电池堆中去除氧气的处理。当关闭的过程中发生启动时，启动顺序在可以省去去除处理的情况下进行，并且因此，在氢气供给之前的燃料电池电压可能增大。
尽管在完成启动之后，在车辆的发动机关闭状态下燃料电池负载装置700应当一直连接至燃料电池100，但当由于负载装置的故障或继电器的故障使得燃料电池不能够连接至负载装置时，电池堆中可存在氢气和氧气两者。当在这种情况下执行燃料电池的启动时，氢气供给之前的燃料电池电压可能增大。
具体地，与一般的启动模式不同，可以在空气供给之后不执行用于防止燃料电池的高电压操作的燃料电池电压减小控制。响应于确定氢气是否已均匀供给至阳极，甚至可以在空气供给之前立即执行燃料电池电压减小控制。由于燃料电池电压在氢气供给之前且空气供给之后处于高状态，当氢气已均匀供给至阳极时，无论在空气供给之前/之后，可以通过降低电力转换器的总线级电压执行燃料电池电压减小控制。此外，如在长期停车模式启动的情况下，可以在空气供给之前使用燃料电池负载装置，并且在空气供给之后执行降低电力转换器的总线级电压的控制，而通过空气供给前后的两个步骤执行燃料电池电压减小控制。
虽然出于示例性的目的描述了本发明的示例性实施方式，然而，本领域中的技术人员将认识到在没有脱离所附权利要求中所公开的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种变形、添加以及替换。

Claims (13)

1.一种用于控制燃料电池车辆的启动的方法，包括：
由控制器检测从车辆产生的启动命令；
由所述控制器通过打开氢气阀将氢气供给至燃料电池的阳极；
由所述控制器检测在供给氢气之后燃料电池电压是否增大；以及
第一启动，当所述控制器确定在供给氢气之后所述燃料电池电压增大时，由所述控制器通过将负载装置连接至所述燃料电池消耗所述燃料电池所产生的电力、然后由所述控制器通过打开空气阀将空气供给至所述燃料电池的阴极、以及之后通过调整电力转换器的总线级电压来调整所述燃料电池电压以维持在预定水平以下。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一启动期间，当所述控制器确定在供给氢气之后所述燃料电池电压增大时，所述控制器被配置为通过操作氢气阀来供给氢气，并且通过操作氢气吹扫装置将氢气从所述燃料电池吹扫至外部。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述第一启动期间，当所述控制器确定在供给氢气之后所述燃料电池电压增大时，所述控制器被配置为增大所供给的氢气的压力，并在第一预定时间过去之后将所述负载装置连接至所述燃料电池。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一启动期间，当打开所述空气阀时，所述控制器被配置为将所述燃料电池与所述负载装置断开，并且调整所述电力转换器的总线级电压。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一启动期间，所述控制器被配置为通过调整所述电力转换器的所述总线级电压，用从所述燃料电池产生的电力向连接至总线级的高电压电池充电。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
在供给所述氢气之后，由所述控制器检测最后氢气吹扫之后过去的时间；以及
第二启动，在所过去的时间等于或小于第二预定时间时，由所述控制器通过打开所述空气阀将空气供给至所述燃料电池以及通过调整所述电力转换器的所述总线级电压调整所述燃料电池电压以维持在预定水平以下。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述第二启动期间，当所述控制器确定在氢气供给之后所述燃料电池电压没有增大并且所过去的时间等于或小于第二预定时间时，所述控制器被配置为通过打开所述空气阀将空气供给至所述燃料电池长达第三预定时间，并且通过调整所述电力转换器的所述总线级电压来调整所述燃料电池电压以维持在预定水平以下。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述第二启动期间，当所述控制器确定所过去的时间超过所述第二预定时间以及在供给氢气之后所述燃料电池电压没有增大时，所述控制器被配置为通过打开所述空气阀将空气供给至所述燃料电池长达第四预定时间，并且通过调整所述电力转换器的所述总线级电压来调整所述燃料电池电压以维持在预定水平以下，并且所述第四预定时间大于所述第三预定时间。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述第二启动期间，所述控制器被配置为将空气供给至所述燃料电池，并在第五预定时间过去之后通过操作氢气吹扫装置从所述燃料电池吹扫氢气。
10.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：
在吹扫检测之后，由所述控制器检测将氢气供给最后切断之后所经过的切断时间，
其中，在所述第二启动期间，当所过去的时间超过所述第二预定时间，并且所述切断时间等于或小于第六预定时间时，所述控制器被配置为通过打开所述空气阀将空气供给至所述燃料电池长达第四预定时间，并且通过调整所述电力转换器的所述总线级电压，来调整所述燃料电池电压以维持在预定水平以下。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述第二启动期间，响应于确定所过去的时间超过所述第二预定时间，所述切断时间超过第六预定时间，并且在氢气供给之后所述燃料电池电压没有增大，所述控制器被配置为通过打开所述空气阀将空气供给至所述燃料电池长达第四预定时间，并且通过调整所述电力转换器的所述总线级电压，来调整所述燃料电池电压以维持在预定水平以下。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，响应于确定所过去的时间超过所述第二预定时间，所述切断时间超过第六预定时间，并且在氢气供给之后所述燃料电池电压已增大，所述控制器被配置为执行所述第一启动。
13.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
由所述控制器检测在开始之后且在氢气供给之前的燃料电池的电压，以及
第三启动，当所述控制器确定所述燃料电池电压在氢气供给之前高于所述预定水平时，由所述控制器通过调整氢气供给之后所述电力转换器的所述总线级电压，来调整所述燃料电池电压以维持在所述预定水平以下，并且在第七预定时间过去之后通过打开所述空气阀将空气供给至所述燃料电池。
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