CN111108638B - 用于操作燃料电池的方法及其控制器 - Google Patents

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Abstract

一种用于操作燃料电池系统的方法，该燃料电池系统包括多个燃料电池的燃料电池组装件，该燃料电池组装件被配置成从流向多个燃料电池的燃料流和氧化剂流产生电能，该燃料电池组装件被布置成与冷却剂存储模块组合，该冷却剂存储模块被配置成向燃料电池组装件供应冷却剂流，该方法在冷却剂存储模块中的冷却剂的温度低于冷却剂温度阈值时执行，并且包括：在激活冷却剂泵之前执行的第一阶段，该冷却剂泵被配置成将冷却剂从冷却剂存储模块输送到燃料电池组装件；以及在激活冷却剂泵之后执行的第二阶段。

Description

用于操作燃料电池的方法及其控制器
技术领域
本公开总体上涉及燃料电池和冷却剂存储箱。
背景技术
常规的电化学燃料电池将燃料和氧化剂转化为电能和反应产物。普通类型的电化学燃料电池包括膜电极组装件(MEA)，该膜电极组装件包括在阳极和阴极之间的聚合物离子(质子)转移膜以及气体扩散结构。使燃料(诸如氢气)和氧化剂(诸如来自空气的氧气)通过MEA的相应侧，以产生电能和水作为反应产物。可以形成包括若干这样的燃料电池的堆，该燃料电池布置有分开的阳极和阴极流体流动路径。这样的堆通常呈块的形式，包括由在堆的任一端处的端板保持在一起的多个单独的燃料电池板。
重要的是聚合物离子转移膜保持水合以有效操作。控制堆的温度也很重要。因此，冷却剂可以被供应到堆以用于冷却和/或水合。因此，燃料电池系统可以包括水/冷却剂存储模块，该水/冷却剂存储模块例如用于存储用于水合和/或冷却燃料电池堆的水。如果在零下条件下存储或操作燃料电池系统，则燃料电池堆和水存储模块中的水可能会冻结。冷冻水可能会造成阻塞，其阻碍向燃料电池堆供应冷却剂或水合水。当燃料电池系统关闭并且因此水存储模块中的水不再通过其通过堆的通道加热并且可能完全冻结时，这是一个特别的问题。在这种情况下，可能没有足够的液态水用于水合和/或冷却。这可以防止燃料电池组装件在融化冷冻水之前重新启动或以全功率操作。已知在燃料电池系统中提供加热器，该加热器利用诸如来自蓄电池的存储能量来操作，并将燃料电池系统保持在零上温度以防止冻结。然而，蓄电池电量有限，并且如果蓄电池发生故障或放电，则燃料电池系统可能会经历冻结。
发明内容
根据本发明的某个方面，公开了一种用于操作燃料电池系统的方法，该燃料电池系统包括多个燃料电池的燃料电池组装件，该燃料电池组装件被配置成从流向多个燃料电池的燃料流和氧化剂流产生电能，燃料电池组装件被布置成与冷却剂存储模块组合，该冷却剂存储模块被配置成向燃料电池组装件提供冷却剂流，并且燃料电池组装件包括：一个或多个加热器，该一个或多个加热器被配置成加热冷却剂存储模块的冷冻冷却剂；以及压缩机，该压缩机被配置成提供氧化剂流和/或燃料流，在激活一个或多个加热器和压缩机之后执行该方法，该方法包括：
基于低性能阈值，包括：(a)燃料电池组装件的燃料电池两端的电压低于第一预定组装件电压阈值和/或(b)一个或多个燃料电池的电压低于第一电池电压阈值；
执行第一恢复例程，其包括停用一个或多个激活的加热器；
倘若在第一预定时间内，满足恢复阈值，满足该恢复阈值包括：(a)燃料电池组装件的燃料电池两端的电压高于第二预定组装件电压阈值和/或(b)一个或多个燃料电池的电压高于第二电池电压阈值，则执行加热器激活程序，其包括激活一个或多个加热器；否则
执行另外的恢复例程，其包括在继续向冷却剂存储模块提供热量之前减少供应给压缩机的功率。
这是有利的，因为通过响应于低性能阈值来操作燃料电池的加热器，可以有效地维持冷却剂的加热而不会损害燃料电池系统的健康。此外，已经发现在未能满足恢复阈值之后对压缩机进行控制是从与低性能燃料电池组装件相关联的条件中恢复的有效方式。
第二预定组装件电压阈值可以与第一预定组装件电压阈值相同。第二电池电压阈值可以高于第一电池电压阈值。
尽管我们根据燃料电池两端的电压低于第一预定组装件电压阈值和/或一个或多个燃料电池的电压低于第一电池电压阈值来定义低性能阈值，但是应当理解，在其他未要求保护的示例中，可以使用不同的低性能阈值来确定是否继续进行第一和/或另外的恢复例程。
在一个或多个示例中，另外的恢复例程还包括：等待第二预定时间；以及
倘若在第二预定时间内，(a)燃料电池组装件的燃料电池两端的电压高于第三预定组装件电压阈值和/或(b)一个或多个燃料电池的电压高于第三电池电压阈值，则执行加热器激活程序；否则
限制燃料电池组装件的电输出。
第三预定组装件电压阈值可以与第一预定组装件电压阈值和第二预定组装件电压阈值相同。第三电池电压阈值可以高于第一电池电压阈值和/或与第二电池电压阈值相同。
在一个或多个示例中，限制电输出包括关闭燃料电池系统。
在一个或多个示例中，在激活多个加热器之后执行该方法，并且第一恢复例程包括停用多个加热器中的一个或子集。在一个或多个示例中，在激活多个加热器之后执行该方法，并且第一恢复例程包括逐步停用多个加热器。
在一个或多个示例中，该方法包括如果第二次满足低性能阈值则执行第二恢复例程，该第二恢复例程包括停用一个或多个激活的加热器，以及
倘若在第三预定时间内，满足第二恢复阈值，满足该第二恢复阈值包括：(a)燃料电池组装件的燃料电池两端的电压高于第四预定组装件电压阈值和/或(b)一个或多个燃料电池的电压高于第四电池电压阈值，则执行加热器激活程序，其包括激活一个或多个加热器；否则
减少燃料电池系统上的电负载。
第四预定组装件电压阈值可以与第一预定组装件电压阈值和第二预定组装件电压阈值和第三预定组装件电压阈值相同。第四电池电压阈值可以高于第一电池电压阈值。
在一个或多个示例中，减少燃料电池系统上的电负载可以包括执行另外的恢复程序。
在一个或多个示例中，另外的恢复例程在以下条件下执行：(a)燃料电池组装件的燃料电池两端的电压小于第五预定组装件电压阈值或(b)一个或多个燃料电池的电压小于第五电池电压阈值达预定时间。
第五预定组装件电压阈值可以低于第一预定组装件电压阈值至第四预定组装件电压阈值中的任何一个或全部。第五电池电压阈值可以与第一电池电压阈值相同。
在一个或多个示例中，每当满足低性能阈值并且满足相应的恢复阈值时，该方法包括在执行加热器激活程序之前等待更长的预定时间，加热器激活程序包括激活一个或多个加热器。
在本公开的一个或多个示例中，执行该方法直到满足以下条件中的一个或多个：
冷却剂存储模块中的冷却剂的温度高于预定温度阈值；
自加热器的激活以来提供给加热器的能量达到或超过预定加热器能量阈值；
自加热器的激活以来的时间达到或超过预定加热器时间阈值；
阴极排气的温度超过预定阴极排气温度阈值；
低性能阈值被满足预定次数；
达到超时期限。
在一个或多个示例中，该方法在以下条件中的一个或多个下执行：
i)在来自冷却剂存储模块的任何冷却剂可用于燃料电池系统之前；
ii)燃料电池系统或其周围环境的温度低于温度阈值；
iii)在激活冷却剂泵之前，该冷却剂泵被配置成从冷却剂存储模块泵送冷却剂；
iv)直到提供给冷却剂存储模块的能量的量度达到或超过预定能量输入阈值；
v)直到向加热器供电的时间达到或超过预定能量输入时间阈值；
vi)离开燃料电池系统的氧化剂流的温度达到或超过预定阴极温度阈值。
在一个或多个示例中，压缩机被配置成提供氧化剂流。
根据本公开的某个方面，我们提供一种用于操作燃料电池系统的方法，该燃料电池系统包括多个燃料电池的燃料电池组装件，该燃料电池组装件被配置成从流向多个燃料电池的燃料流和氧化剂流产生电能，燃料电池组装件被布置成与冷却剂存储模块组合，该冷却剂存储模块被配置成向燃料电池组装件供应冷却剂流，(a)在激活冷却剂泵之后以及(b)当冷却剂存储模块中的冷却剂的温度低于冷却剂温度阈值时执行该方法，该冷却剂泵被配置成将冷却剂从冷却剂存储模块输送到燃料电池组装件，该方法包括：
激活一个或多个加热器，该一个或多个加热器被配置成加热冷却剂存储模块的冷冻冷却剂；以及
基于(a)燃料电池组装件的燃料电池两端的电压低于第一预定组装件电压阈值和/或(b)一个或多个燃料电池的电压低于第一电池电压阈值：
限制燃料电池组装件的电输出，并至少通过将通过燃料电池组装件的操作而加热的冷却剂返回到冷却剂存储模块中，以将冷却剂的至少一些能量传递给冷却剂存储模块中的冷却剂，从而对冷却剂存储模块中的冷却剂进行加热。
在一个或多个示例中，限制电输出的步骤包括停用一个或多个加热器中的一个或多个。
在一个或多个示例中，限制电输出的步骤包括停用一个或多个加热器中的一个或多个，结合限制提供给负载的电输出，该负载被配置成由燃料电池系统供电。
在一个或多个示例中，该方法包括：
当检测到冷却剂存储模块中的冷却剂的温度达到或超过冷却剂温度阈值时，执行以下操作中的一项或多项操作：
增加由冷却剂泵提供的流速；
调节氧化剂流速和燃料流速以满足预定化学计量比；以及
停用一个或多个加热器。
在一个或多个示例中，该方法包括：在激活一个或多个加热器之后，并且以下列为条件：(a)燃料电池组装件的燃料电池两端的电压高于第一预定组装件电压阈值和/或(b)一个或多个燃料电池的电压高于第一电池电压阈值：
一旦预定条件为真，则停用一个或多个加热器，当出现以下情况时，预定条件为真：
自一个或多个加热器的激活以来提供给一个或多个加热器的能量达到或超过预定加热器能量阈值并且自一个或多个加热器的激活以来的时间达到或超过预定加热器时间阈值；或者
冷却剂存储模块中的冷却剂的温度达到或超过冷却剂温度阈值。
根据本公开的一些方面，我们提供一种用于操作燃料电池系统的方法，该燃料电池系统包括多个燃料电池的燃料电池组装件，该燃料电池组装件被配置成从流向多个燃料电池的燃料流和氧化剂流产生电能，燃料电池组装件被布置成与冷却剂存储模块组合，该冷却剂存储模块被配置成向燃料电池组装件供应冷却剂流，当冷却剂存储模块中的冷却剂的温度低于冷却剂温度阈值时执行该方法，并且该方法包括
在激活冷却剂泵之前执行的第一阶段，该冷却剂泵被配置成将冷却剂从冷却剂存储模块输送到燃料电池组装件，以及
在激活冷却剂泵之后执行的第二阶段，
该方法包括：
在第一阶段中，激活多个加热器，该加热器被配置成加热冷却剂存储模块中的冷却剂；并且监测燃料电池组装件的电性能，并且如果电性能满足低性能阈值，则停用多个加热器中的一个或多个，同时提供至少一个有效的加热器；以及
在第二阶段中，激活一个或多个加热器，该加热器被配置成加热冷却剂存储模块中的冷却剂；并且监测燃料电池组装件的电性能，并且如果电性能满足另外的低性能阈值，则停用一个或多个加热器，并至少通过将通过燃料电池组装件的操作而加热的冷却剂返回到冷却剂存储模块中，以将冷却剂的至少一些能量传递给冷却剂存储模块中的冷却剂，从而对冷却剂存储模块中的冷却剂进行加热。
在一个或多个示例中，第一阶段包括控制压缩机以减少燃料电池组装件上的电负载，该压缩机被配置成向燃料电池组装件提供氧化剂流。
在一个或多个示例中，第一阶段和/或第二阶段包括：在停用多个加热器中的一个或多个之后，监测燃料电池组装件的电性能，并且如果电性能满足又一个另外的低性能阈值，则关闭燃料电池系统。
根据本公开的一些方面，我们提供一种用于燃料电池系统的控制器，该燃料电池系统包括多个燃料电池的燃料电池组装件，该燃料电池组装件被配置成从流向多个燃料电池的燃料流和氧化剂流产生电能，燃料电池组装件被布置成与冷却剂存储模块组合，该冷却剂存储模块被配置成向燃料电池组装件提供冷却剂流，冷却剂存储模块与一个或多个加热器相关联，以用于加热存储在冷却剂存储模块中的冷却剂，控制器被配置成根据任一前述方面所述的方法进行操作。
根据本公开的一些方面，我们提供了一种燃料电池系统，该燃料电池系统包括多个燃料电池的燃料电池组装件，该燃料电池组装件被配置成从流向多个燃料电池的燃料流和氧化剂流产生电能，燃料电池组装件被布置成与冷却剂存储模块组合，该冷却剂存储模块被配置成向燃料电池组装件供应冷却剂流，冷却剂存储模块与一个或多个加热器相关联以用于加热存储在冷却剂存储模块中的冷却剂，燃料电池系统被配置成根据第一、第二或第三方面中任一项所述的方法进行操作。
将理解的是，在一些方面，燃料电池组装件可以包括被配置成提供氧化剂流和/或燃料流的压缩机。
根据本公开的一些方面，我们提供了一种包括计算机程序代码的计算机程序或计算机程序产品，当在具有存储器的处理器上执行该计算机程序代码时，该计算机程序代码提供第一、第二或第三方面中任一项所述的方法的执行。
附图说明
当结合附图阅读时，将进一步理解本申请。为了说明主题，在附图中示出了主题的示例性实施方式；然而，当前公开的主题不限于所公开的特定方法、设备和系统。此外，附图不一定按比例绘制。在附图中：
图1示出了燃料电池系统的示意图；
图2示出了第一流程图，其示出了在寒冷或冰冻的环境条件下的操作。
图3示出了第二流程图，其示出了控制器在冷冻冷却剂条件下所应用的方法。
具体实施方式
附图示出了包括燃料电池组装件2和冷却剂存储模块3的燃料电池系统1。在该示例中，燃料电池组装件2包括燃料电池堆，该燃料电池堆包括堆叠在一起的多个质子交换膜燃料电池。燃料电池组装件2包括蒸发冷却的燃料电池组装件。在该示例中，冷却剂包括水，但是应当理解，可以使用其他冷却剂，例如乙二醇或水溶液。在该示例中，冷却剂或水存储模块3存储纯水，以用于燃料电池组装件2的水合和/或蒸发冷却。
在冰冻的情况下，模块3中的水可能冻结。当系统1断电时，系统1可以不包括或者可以不使用辅助加热器来维持高于冰冻点的温度。在重新启动系统1时，可能需要水以用于冷却燃料电池堆2和/或形成堆的燃料电池的燃料电池膜的水合。因此，如果箱1中的水被冻结，则必须将其快速融化以使其可用于堆3。
燃料电池组装件2被配置成通过阳极入口4接收燃料流(诸如氢气)并且通过阴极入口5接收氧化剂流(诸如空气)。可以提供压缩机15以驱动氧化剂流。提供阳极排气口6以允许燃料流通过。提供阴极排气口7以允许氧化剂流通过。应当理解，排气流还携带反应副产物和可能已经通过组装件2的任何冷却剂/水合液体。阴极排气口7可以包括冷却剂分离器8，以将冷却剂(水)与阴极排气流分离。分离出的水可以再循环到冷却剂存储模块3。应当理解，尽管该示例示出了对已经通过堆的水冷却剂的再循环，但是本发明适用于不再循环冷却剂或以不同的方式再循环冷却剂的系统。
冷却剂存储模块3通过导管连接到燃料电池组装件，但是应当理解，模块3可以与堆中的燃料电池集成在一起。冷却剂存储模块3连接到阴极入口5，以允许将冷却剂引入到阴极流中，以用于蒸发冷却燃料电池组装件2。可以通过与阴极流分开的导管将冷却剂引入到堆中。
提供了燃料电池系统控制器10，以用于控制燃料电池系统的进一步操作。控制器10可以被配置成控制冷却剂从冷却剂存储模块到燃料电池组装件2中的流动。控制器10可以向泵11提供控制信号以控制水向燃料电池组装件2的输送。控制器10可以控制位于冷却剂存储模块3中的加热器元件12、13。例如，控制器10可以通过控制压缩机15、16来控制通过燃料电池组装件2的燃料流和/或氧化剂流。控制器10还可以通过一个或多个传感器14接收燃料电池组装件2的性能的一个或多个量度。总体上示出(一个或多个)传感器，并且这些传感器可以包括温度传感器和/或电特性测量传感器，诸如电压表和/或电表。控制器10可以向位于系统1中其他地方的附加加热器提供控制信号，以加温冷却剂输送回路的其他部分，这些部分包括向冷却剂存储模块3和/或从冷却剂存储模块3运送冷却剂的管道和部件。
加热器元件12、13包括第一加热器元件12和与第一加热器元件12间隔开的第二加热器元件13。冷却剂存储模块3可以包括多个冷却剂存储模块，该多个冷却剂存储模块被配置成向燃料电池组装件供应冷却剂，并且每个冷却剂存储模块具有一个或多个加热器元件。一个或多个加热器元件可以是电驱动的或燃烧能量驱动的，并且包括散热元件，该散热元件可以包括将热量从燃料电池系统的一个部分移动到另一部分的电阻加热器或热管或热交换器。例如，驱动氧化剂通过燃料电池组装件的压缩机15、16可以在燃料电池组装件启动后相对快地加温，并且因此利用热交换器和工作流体和/或热管将热量从压缩机移动到冷却剂存储模块可能是有利的。
转到图2，示出了燃料电池系统1的操作的示例性实施方式的一些方面。该操作可以由燃料电池系统控制器10执行。当在寒冷或冰冻的环境条件下使用时，执行该操作以有利于燃料电池系统有效地启动。在寒冷或冰冻的环境条件下，存在燃料电池组装件2所需的冷却剂可能不可用的风险，因为它被冻结在冷却剂存储模块3中。对于燃料电池系统，识别何时可能存在冰冻风险并相应地修改其操作以使燃料电池系统能够可靠启动很重要。当燃料电池系统1为车辆提供机动动力时，这尤其重要。车辆的使用者将期望燃料电池系统可靠地启动并且能够在广泛的操作环境中为车辆提供有效的动力。鉴于燃料电池组装件有效操作所需的资源(诸如冷却剂)可能至少在最初不能使用，这是一个挑战。
图2示出了打开燃料电池系统1以操作燃料电池组装件2的步骤20。这可以包括对诸如控制器10的电气系统加电以启动燃料电池组装件2。这可以启动通过入口4、5到燃料电池组装件2的燃料和氧化剂的供应，或者这可以在下面讨论的步骤21之后执行。
步骤21示出了对燃料电池系统1的温度的确定。因此，燃料电池系统控制器10可以使用(一个或多个)温度传感器14来确定在燃料电池系统周围的一个或多个位置处(诸如在堆或水存储模块3和/或系统1周围的周围环境中)的温度。将确定的温度或多个温度测量值的最小或最大或平均值与预定温度阈值进行比较，以确定冷却剂被冻结的风险。在该实施例中，预定温度阈值被设置为小于6℃的温度。如果确定的温度低于预定温度，则该方法在进入正常操作模式之前继续使用由步骤22表示的“冻结启动操作”方法来操作燃料电池系统，这将在下面更详细地讨论。如果测量的温度大于或等于预定温度，则燃料电池系统以步骤24表示的“正常操作模式”操作。在正常操作模式下，燃料电池系统可能不向加热器元件12、13供电，但这将在下面更详细地讨论。将理解的是，预定温度可以是0℃、1℃、2℃、3℃、4℃、5℃、6℃、7℃、8℃、9℃、10℃或与冷却剂或燃料电池系统需要的一个或多个其他可冻结资源的冰冻点有关的某个其他值。
步骤25表示关闭燃料电池系统，例如停止燃料和氧化剂的供应。步骤26表示燃料电池系统控制器10使用(一个或多个)温度传感器确定燃料电池系统和/或系统1周围的周围环境的温度。如果检测到的温度低于温度阈值或不同的温度阈值，则执行由步骤27表示的冷关闭操作。在另一个实施例中，控制器10可以被配置成通过使用因特网检索天气预报以确定可能的环境温度，并且系统1可以基于该预报确定是否执行冷关闭例程27。例程27可以包括激活压缩机(未示出)以将残留在燃料电池组装件2中的任何冷却剂或水(用空气或吹扫气体)吹出组装件2，并可能吹入冷却剂存储模块3中。然后，该方法等待重新启动燃料电池系统1。
转到图3，其示出了在有冷却剂至少部分冻结的风险的条件下启动燃料电池系统1的情况下由控制器10执行的方法22的示例。“冻结启动操作”方法包括：在步骤300处，激活压缩机15以向燃料电池组装件2提供氧化剂流。将理解，可以使用泵或预加压氧化剂。还提供了燃料流的激活，其可以通过压缩机16或泵的激活来提供，或者可以通过打开阀以允许预加压的燃料流动来提供。用于压缩机或泵或用于激活阀的电力可以由外部电源(诸如电化学蓄电池)提供。燃料流速可以被设置为第一预定低燃料速率。控制器10可以将氧化剂流设置为第一预定低氧化剂速率。
然后，就燃料电池组装件2的电输出达到预定电压阈值而言，控制器10可以在评估燃料电池系统1的性能之前等待预定等待时间(步骤301)。应当理解，可以使用其他电性能量度。如果燃料电池系统的性能满足预定标准(诸如预定电压阈值)，则可以将对压缩机/泵15、16的供电从电化学蓄电池切换到燃料电池系统1，如步骤302所示。如果不满足标准，则控制器可以在重新评估燃料电池系统的性能之前等待另外的时间，该另外的时间可以短于或长于预定等待时间。
在步骤303处，控制器10被配置成例如通过控制压缩机15来增加氧化剂流速。控制器10被配置成当空气压缩机15在预定时间窗口内逐步将氧化剂流速增加到第二预定高氧化剂速率时监测燃料电池的性能，并且尤其是其电输出性能。如果性能下降到性能阈值以下，则控制器可以被配置成提供对压缩机15的控制，以减少燃料电池组装件2上的电负荷。因此，控制器10可以执行以下一项或多项：
控制压缩机以降低氧化剂流速的增加速率；
暂停氧化剂流速的增加达预定时间；
暂停氧化剂流速的增加，直到达到性能阈值；和
将氧化剂流速降低预定流速量。
将理解的是，速率降低的量、预定时间和预定流速量可以包括与燃料电池组装件的相比于性能阈值的性能不足有关的值。
性能阈值可以基于燃料电池组装件2的电压输出和/或燃料电池组装件2的燃料电池中的一个(或子集)两端的电压。在该示例中，控制器将继续逐步增加氧化剂流速的条件是：燃料电池组装件2的电压输出高于压缩机斜坡上升组装件电压阈值；以及具有组装件的最低电压的燃料电池组装件的燃料电池两端的电压高于压缩机斜坡上升电池电压阈值。
否则，控制器10可以减少电负荷。因此，控制器10可以在氧化剂流速从第一预定氧化剂速率增加到第二预定氧化剂速率期间提供闭环反馈。
如果在步骤303期间压缩机无法在预定时间窗口内达到第二预定高氧化剂速率，则可以关闭燃料电池系统，如步骤304、320所示。
步骤305示出已经达到第二预定氧化剂速率，并且控制器离开步骤303所示的闭环反馈。
控制器被配置成一旦已经达到第二预定氧化剂速率就等待预定时间段，如步骤305处所示。在该等待时段期间，控制器检查下列项是否达行进(到步骤306)之前的最后预定时间段：
燃料电池组装件2的电压输出高于压缩机斜升组装件电压阈值；和
具有组装件的最低电压的燃料电池组装件的燃料电池两端的电压高于压缩机斜升电池电压阈值。
如果标准a)或b)未能满足达最后预定时间段，则控制器可以关闭燃料电池系统，如步骤307处所示。
压缩机斜升组装件电压阈值可以高于压缩机斜坡上升组装件电压阈值。压缩机斜升电池电压阈值可以高于压缩机斜坡上升电池电压阈值。在其他示例中，以上阈值可以与它们相应的压缩机斜坡上升阈值相同。
最后预定时间段可以小于5秒、10秒、15秒、20秒或更多秒，例如基本上15秒。
然后，控制器10提供一个或多个加热器12的逐步激活(步骤306)。可以利用激活之间的加热器暂停时间段顺序地(单独地或成组地)激活加热器。在该示例中，加热器位于冷却剂存储模块内，但是在其他示例中，加热器可以在模块3的外部但向模块3提供热量。此外，加热器12表示两个独立可控的节段，有效地用作两个分开的加热器元件。在该示例中，控制器10被配置成顺序地激活加热器元件12的节段。控制器10可以向加热器开关发送指令以向加热器提供功率，或者控制器10可以直接向加热器发送功率。加热器的功率可以部分地或完全地由燃料电池组装件产生的电能获得。作为顺序激活的替代或补充，一个或多个加热器的逐步激活可以包括逐步增加向其供应的功率。
当加热器12或加热器节段被顺序地激活时和/或一旦一个或多个加热器12已经被激活时，控制器10提供对燃料电池系统1的性能的监测。特别地，监测燃料电池组装件和/或各个燃料电池的电性能以确定电负载对燃料电池组装件2的影响。因此，控制器可以采取行动以基于燃料电池系统1的电性能来修改负载以确保其在预定极限内操作。这是有利的，因为当燃料电池系统冷时，它可能无法像其温暖时一样有效地提供功率。因此，在加热器被激活时管理燃料电池系统1上的负载对于有效启动是有利的。
控制器10被配置成确定燃料电池性能是否满足燃料电池低性能阈值(步骤307)，并且如果满足该阈值，则执行恢复过程(步骤308)。恢复过程包括至少两个不同的恢复子例程，如下所述。不管是否需要恢复过程，控制器10都被配置成在(一个或多个)加热器12活动的情况下等待达到温度或能量输入标准(步骤306、310、311)。因此，控制器被配置成一旦加热器已经被激活就监测燃料电池系统的电性能，并且如果需要则采取行动以控制负载，直到达到温度或能量输入标准为止。
温度或能量输入标准可以包括以下任何一项：
冷却剂存储模块中的(在单个或多个点处的)冷却剂的温度高于第二预定温度阈值(步骤311)；或者
自一个或多个加热器12在步骤306处的激活以来提供给一个或多个加热器12的能量达到或超过预定加热器能量阈值以及自一个或多个加热器12激活以来的时间达到或超过预定加热器时间阈值和/或阴极排气的温度超过预定阴极排气温度阈值(步骤310)。
第二预定温度阈值可以高于或等于步骤21的预定温度阈值。第二预定温度阈值可以是8℃。将理解的是，阴极排气温度可以是燃料电池组装件的内部温度的指示符，并且因此可以与内部燃料电池组装件温度和周围温度的其他测量一起或由其替代。
如果冷却剂存储模块中的冷却剂的温度高于第二预定温度阈值，则该方法可以行进到步骤319，在该步骤中第一加热器12被断开。然后，控制器10可以等待阴极排气温度达到预定阴极排气温度(步骤334)，然后进入正常操作模式24。
在该实施例中，燃料电池低性能阈值(步骤307)包括：
燃料电池组装件2的电压输出低于第一预定组装件电压阈值；和
具有组装件的最低电压的燃料电池组装件的燃料电池两端的电压低于第一电池电压阈值。
将理解的是，条件(a)和(b)中的仅一个或两个可以用作燃料电池低性能阈值的一部分。
第一预定组装件电压阈值可以小于压缩机斜升组装件电压阈值。第一预定组装件电压阈值可以与压缩机斜坡上升组装件电压阈值基本相同。第一电池电压阈值可以小于压缩机斜升电池电压阈值和/或压缩机斜坡上升电池电压阈值。
控制器10在确定满足燃料电池低性能阈值时执行恢复过程308，该恢复过程308包括第一恢复例程(步骤312)，并且如果燃料电池系统的电性能不能充分恢复，则包括另外的恢复例程313。概括地说，第一恢复例程包括停用加热器以减少燃料电池组装件中的负载。概括地说，另外的恢复例程包括针对氧化剂流控制压缩机15以减少燃料电池组装件2上的负载。在该示例中，第一恢复例程不改变压缩机15。
因此，步骤312包括逐步停用一个或多个加热器12(或者在该示例中为加热器节段)，同时评估是否满足燃料电池性能阈值。在该示例中，燃料电池性能阈值包括：
燃料电池组装件2的电压输出高于第二预定组装件电压阈值；和
具有组装件的最低电压的燃料电池组装件的燃料电池两端的电压高于第二电池电压阈值。
将理解的是，条件(a)和(b)中的仅一个或两个可以用作燃料电池低性能阈值的一部分。
如果满足标准(步骤314)，则控制器返回到步骤306。特别地，控制器被配置成等待第一预定时间，然后再重新激活任何停用的加热器，或者如果在加热器的逐步激活期间控制器被中断，则继续逐步激活(和/或增加功率到)加热器(返回步骤314)。因此，该步骤表示燃料电池组装件2的电性能在停用一个或多个加热器(和/或减少对一个或多个加热器的功率)之后恢复。由于燃料电池组装件将因此通过操作而加温并且因此将变得对电负载更具弹性，因此控制器10然后可以尝试继续加热器的激活和/或诸如如果没有另外的加热器激活，则等待直到温度或能量输入标准得到满足。在其他示例中，控制器不仅可以等待温度或能量输入标准得到满足，还可以激活或重新激活其他加热器。
如果在第一预定时间之前未满足上述燃料电池性能阈值(步骤312、314)，则控制器10可以被配置成执行另外的恢复例程313。然而，在该示例中，如果尽管在步骤312处停用一个或多个加热器，但是燃料电池系统性能的量度还没有恢复，则控制器10可以仅执行另外的恢复例程313。
如果尽管停用所有加热器，但是不满足步骤312处的条件，则可以由控制器10仅执行另外的恢复例程313。在其他示例中，在控制器提供另外的恢复例程313之前要满足的条件可以基于第二低性能阈值。
在该实施例中，第二低性能阈值包括：
燃料电池组装件2的电压输出低于第五预定组装件电压阈值；和
具有组装件的最低电压的燃料电池组装件的燃料电池两端的电压低于第五电池电压阈值。
将理解的是，条件(a)和(b)中的仅一个或两个可以用作第二低性能阈值的一部分。
第五预定组装件电压阈值可以小于第一预定组装件电压阈值。第五预定电池电压阈值可以与第一预定电池电压阈值基本相同(或小于第一预定电池电压阈值)。
另外的恢复例程322包括逐步减少压缩机(即，供应给压缩机的功率或其设置)，直到燃料电池系统的性能恢复为止。
然而，更一般地，控制器确定燃料电池性能是否满足燃料电池性能阈值，在该示例中，该燃料电池性能阈值包括：
燃料电池组装件2的电压输出高于第三预定组装件电压阈值(在该示例中，该第三预定组装件电压阈值与第二预定组装件电压阈值相同)；和
具有组装件的最低电压的燃料电池组装件的燃料电池两端的电压高于第三电池电压阈值(在该示例中，该第三电池电压阈值与第二预定电池电压阈值相同)。
将理解的是，条件(a)和(b)中的仅一个或两个可以用作燃料电池低性能阈值的一部分。
如果满足该阈值，则控制器10被配置成在预定压缩机返回时间段内将压缩机增加到其先前的设置。闭环反馈可以与燃料电池性能阈值一起使用，以控制将压缩机返回其先前设置的增加速率。在该示例中，一旦压缩机已经返回到其先前的设置，则控制器返回到步骤306。因此，控制器重新激活停用的加热器，或者如果控制器在逐步激活加热器期间被中断，则继续逐步地激活(和/或增加功率到)加热器(返回步骤315)。因此，该步骤表示燃料电池组装件2的电性能在停用一个或多个加热器和控制氧化剂压缩机之后恢复。
如果另外的恢复例程不成功，则控制器10可以例如通过关闭系统1来确定燃料电池系统存在问题并限制燃料电池组装件的电输出(步骤316)。可以认为这是停用一个或多个加热器之后满足低性能阈值。在该示例中，如果出现以下情况，可能会发生这种情况：
将压缩机降低到低水平阈值，而没有达到燃料电池性能阈值；
在保持高于燃料电池性能阈值的性能时，压缩机不能在预定压缩机返回时间段内返回到其先前的设置。
在该示例中，控制器10被配置成执行第二恢复例程。可以在已经执行第一恢复例程之后执行第二恢复例程。可以在第一恢复例程之后并且如果再次(即在步骤306、307处第二次)满足步骤313处的燃料电池低性能阈值，执行第二恢复例程。
总体上，第二恢复例程与第一恢复例程相同，并且包括逐步停用一个或多个加热器12(或者在该示例中为加热器节段)，同时评估是否满足燃料电池性能阈值。在该示例中，燃料电池性能阈值包括：
燃料电池组装件2的电压输出高于第二预定组装件电压阈值；和
具有组装件的最低电压的燃料电池组装件的燃料电池两端的电压高于第二电池电压阈值。
将理解的是，条件(a)和(b)中的仅一个或两个可以用作燃料电池低性能阈值的一部分。
此外，控制器10可以在步骤312处等待比第一预定时间长的第三预定时间，然后评估是否满足燃料电池性能阈值。概括地说，控制器被配置成在每次燃料电池组装件满足低性能阈值之后等待更长的时间来满足燃料电池性能阈值。在该示例中，作为第二恢复例程的一部分，控制器返回到步骤306。在该示例中，燃料电池性能阈值包括：
燃料电池组装件2的电压输出高于第四预定组装件电压阈值(在该示例中，该第四预定组装件电压阈值与第二预定组装件电压相同)；和
具有组装件的最低电压的燃料电池组装件的燃料电池两端的电压高于第四电池电压阈值(在该示例中，该第四电池电压阈值与第二预定电池电压相同)。
将理解的是，条件(a)和(b)中的仅一个或两个可以用作燃料电池低性能阈值的一部分。
如果满足标准(步骤314)，则控制器返回到步骤306。然而，在第二恢复例程之后返回到步骤306时，控制器可以被配置成等待更长的时间段(与从第一恢复例程返回到步骤306相比)，然后继续进行加热器的激活/重新激活(和/或重新增加供应给加热器的功率)，如步骤306中提供的。因此，控制器被配置成对停用的加热器进行重新激活，或者如果在加热器的逐步激活期间控制器被中断则继续逐步激活加热器。因此，该步骤表示在停用一个或多个加热器之后燃料电池组装件2的电性能恢复。由于燃料电池组装件有望通过操作而加温，并且因此将对电负载更具弹性，因此控制器10可以尝试继续激活加热器和/或等待直到满足温度或能量输入标准为止。
如果在第三预定时间或所有加热器已经被停用之前，没有满足上述与第二恢复例程有关的燃料电池性能阈值(步骤312)，则控制器10可以被配置成执行另外的恢复例程313。
因此，概括地说，控制器可以基于燃料电池低性能阈值(步骤307)，逐步停用一个或多个加热器(和/或减少供应给一个或多个加热器的功率)，以试图允许燃料电池系统的电性能恢复到燃料电池性能阈值(步骤312)，并且，如果燃料电池系统的电性能下降到低于第二低性能阈值(步骤317)，则控制驱动氧化剂的压缩机25以减少燃料电池组装件上的负载。如果任何恢复例程成功，则控制器返回到逐步激活加热器(步骤306)和/或等待直到满足温度或能量输入标准。如果以上所有恢复例程都失败，或者如果执行了预定数量的第一、第二和任何其他非另外的恢复例程，或者如果达到了超时期限(步骤318)，则控制器10可以被配置成关闭(步骤320)燃料电池系统1。
一旦满足温度或能量输入标准(步骤310、311)，则控制器行进到正常操作模式24或行进到冷却剂泵11的激活。特别是，当冷却剂存储模块中的冷却剂的温度高于第二预定温度阈值时(步骤311)，控制器行进到正常操作模式24，假设不需要来自加热器的进一步加热。激活冷却剂泵负荷并将其设置为正常操作水平。否则，一旦自一个或多个加热器12在步骤306处激活以来提供给该一个或多个加热器12的能量达到或超过预定加热器能量阈值，并且自其激活以来的时间达到或超过预定加热器时间阈值(步骤310)，该方法行进到第二(冷却剂加热)阶段，其开始由步骤322表示，其中冷却剂泵11被激活。
在该示例中，冷却剂泵11最初被设置为高于正常负荷，以克服由于低温引起的任何不利阻力并更快地灌注冷却剂回路。在这样的初始时段之后，冷却剂泵11的负荷可以减小到预定水平。
如上所述，第一加热器12可以代表多个第一加热器。同样，第二加热器13可以代表多个第二加热器。第一加热器12和第二加热器13向冷却剂存储模块3中传递热量的位置可以不同。控制器可以被配置成在第二阶段中除了(一个或多个)第一加热器12之外或代替(一个或多个)第一加热器12来激活(一个或多个)第二加热器13。应当理解，冷却剂泵11的激活可以被认为是第一阶段的结束和第二阶段的开始。在该示例中，第一加热器12在第二阶段的开始时被停用。
到第二阶段的转变基于控制器推测(或通过测量)该融化的冷却剂可用于输送到燃料电池组装件2，并且有足够的量用于水合和/或冷却。因此，控制器10可以被配置成通过在将冷却剂泵降低至较低的冷操作流水平之前将其设置为高流水平来灌注冷却剂输送管道(步骤322)。控制器10还可以增加燃料流速率(步骤322)。
在步骤322处也示出了第二阶段，该第二阶段包括控制器10然后提供一个或多个加热器13的逐步激活，这可以不同于在第一阶段期间激活的加热器。可以利用激活之间的暂停加热器时间段顺序地(单独地或成组地)激活加热器13。在该示例中，加热器位于冷却剂存储模块内，但是在其他示例中，加热器可以在模块3的外部但向模块3提供热量。此外，加热器13表示两个独立可控的节段，有效地用作两个分开的加热器元件。在该示例中，控制器10被配置成顺序地激活加热器元件13的节段。控制器10可以向加热器开关发送指令以向加热器提供功率，或者控制器10可以直接向加热器发送功率。用于加热器的功率可以部分地或完全地由燃料电池组装件产生的电能获得。作为顺序激活的替代或补充，一个或多个加热器的逐步激活可以包括逐步增加向一个或多个加热器供应的功率。
一旦冷却剂泵已经被激活并且第二加热器13或加热器节段被激活，则控制器10提供对燃料电池系统1的性能的监测。尽管现在由于可用的冷却剂数量有限，燃料电池系统的电性能应该有所提高，但是控制器被配置成监测(电)性能，以确保在给定的有限冷却剂可用的情况下，燃料电池组装件不受负载的不利影响。特别地，监测燃料电池组装件和/或单个燃料电池的电性能以确定电负载对燃料电池组装件的影响。因此，控制器可以采取行动以基于燃料电池系统1的电性能来改变负载，以确保其在预定极限内操作。因此，当正常操作所需的一些而不是全部冷却剂可用时，管理燃料电池系统1上的负载有利于有效启动。
在步骤322的逐步激活之后，一旦所有加热器13都成功参与(步骤323)，并且堆性能维持在阈值水平以上，则可以从堆汲取附加功率并将其输送到任何应用系统(步骤324)。该步骤324可以表示自冷启动例程22开始以来向应用而不是向燃料电池系统的“内部”系统的第一功率供应。供应给应用的该功率通常称为燃料电池系统净功率，燃料电池系统本身不使用该功率，而是燃料电池组装件可以向其提供功率的应用系统消耗该功率。
然后，控制器10被配置成等待达到另外的温度或能量输入标准(步骤327)。因此，控制器10被配置成一旦冷却剂泵11和加热器13已经被激活就监测燃料电池系统的电性能，并且如果需要则采取行动来控制负载，直到达到另外的温度或能量输入标准为止。
另外的温度或能量输入标准包括以下任一项：
冷却剂存储模块中的冷却剂的温度高于第三预定温度阈值(步骤327)；或者
自一个或多个加热器13在步骤331处的激活以来提供给该一个或多个加热器13的能量达到或超过预定加热器能量阈值，并且自其激活以来的时间达到或超过预定加热器时间阈值(步骤327)。
加热器能量阈值可以与步骤310的加热器能量阈值相同，尽管在该示例中，加热器能量阈值小于步骤310的加热器能量阈值。在该示例中，加热器时间阈值小于步骤310的加热器时间阈值。部分(b)的阈值可以较小，因为首先在第一阶段中供应的一些能量已经从融化部分(在加热器12周围)传导到可能仍然冻结的部分(在加热器13周围)，并且还因为一旦冷却剂流动，加热的冷却剂可以返回到冷却剂存储模块以帮助解冻。第三预定温度阈值可以与第一预定温度阈值相同或更高或更低。
一旦满足另外的温度或能量输入标准，则控制器10知道冷却剂温度高于第三预定温度阈值(如果冷却剂模块中的温度传感器指示出这种情况)或推测已经融化了足够的冷却剂(基于供应给加热器的能量以及它们已经活动的时间)，并且因此停用任何活动的加热器12、13(步骤328)。控制器然后可以以正常操作模式24进行，该正常操作模式24可能需要将冷却剂流速设置为大于冷操作流水平的正常操作流水平，并控制燃料流和/或氧化剂流以获得期望的化学计量比。控制器10可以在返回到正常操作模式24(示出为步骤321)之前，检查离开阴极排气7的流体的温度是否高于预定阴极出口温度(步骤330)。如果温度低于预定阴极出口温度，则控制器可以等待，然后再返回到正常操作。
在第二阶段中，控制器10被配置成确定燃料电池性能是否下降到另外的燃料电池低性能阈值以下(步骤325和步骤326)。在步骤322中进行加热器的逐步激活时以及一旦在步骤324中将净功率供应给应用，就监测燃料电池的性能。
如果满足另外的低性能阈值，则控制器被配置成执行另外的恢复过程(步骤331)。
在该实施例中，另外的燃料电池低性能阈值(步骤325和步骤326)包括：
燃料电池组装件2的电压输出低于第七预定组装件电压阈值；和
具有组装件的最低电压的燃料电池组装件的燃料电池两端的电压低于第七电池电压阈值。
将理解的是，条件(a)和(b)中的仅一个或两个可以用作燃料电池低性能阈值的一部分。
由于在此阶段燃料电池组装件以可用的冷却剂流操作，因此第七预定组装件电压阈值可以包括比压缩机斜升组装件电压阈值高得多的值。类似地，第七电池电压阈值可以包括比压缩机斜升电池电压阈值高得多的值。
如果达到了另外的燃料电池低性能阈值，则另外的恢复过程331包括：如果控制器已经从步骤324行进，则限制电输出(诸如净电功率输出)，或者如果控制器已经从步骤322行进，则停用一个或多个加热器13(或减少供应给一个或多个加热器13的功率)。在其他示例中，电输出的限制可以包括限制对以下一项或多项的输出：
向应用(例如车辆)输送的净功率；
加热器；
提供氧化剂流的压缩机；
(a)至(c)的组合；或者
限制燃料电池组装件的总电输出，而与谁接收该电输出无关。
电输出的限制可以包括电输出的预定限制、当前电输出的预定百分比，或者逐步将电输出限制到预定极限阈值，直到不再满足另外的低性能阈值为止。
如果控制器在预定时间窗口内检测到电输出的限制已经导致不再满足低性能阈值，则控制器然后等待(步骤332)，直到冷却剂温度升高到第四预定温度阈值以上并且阴极排气温度高于预定阴极排气温度为止，然后行进到步骤321并行进到正常操作模式24。
如果在步骤331处执行的限制燃料电池系统的电输出的步骤不足以在预定时间窗口内将电输出或燃料电池组装件性能提高到另外的低性能阈值以上，则控制器被配置成关闭燃料电池系统(步骤333)。可以认为这是一个或多个加热器停用后满足低性能阈值。
在以上描述中，参考了高于或低于各种阈值的测量值。应当理解，根据上下文，高于阈值还可以意味着等于或高于相关阈值，而低于阈值也可以意味着等于或低于相关阈值。
上述控制器10不必是单个处理单元，并且可以包括布置在一起或分布在燃料电池系统上或远离燃料电池系统的一个或多个处理单元。因此，控制器10可以执行上述一些或全部任务，并且可以向其他控制器/传感器提供控制信号以执行所描述的其余任务。
尽管标记有不同的附图标记，但应理解，除非另外明确说明，否则当将各个部件和元件应用于特定实施方式时，这些部件和元件的描述可以应用于所有实施方式。
尽管已经结合各个附图的各个方面描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，可以在不脱离本发明的广泛发明构思的情况下对上述方面进行改变。因此，应理解，本公开不限于所公开的特定方面，并且旨在覆盖在如权利要求书所限定的本公开的精神和范围内的修改。
可以在单个实施方式中组合提供以上在单独的实施方式的上下文中描述的本公开的特征。相反，在单个实施方式的上下文中描述的本公开的各种特征也可以单独地或以任何子组合来提供。最后，尽管可以将一个实施方式描述为一系列步骤的一部分或更一般的结构的一部分，但是每个所述步骤本身也可以被认为是独立实施方式，其可以与其他实施方式组合。

Claims (17)

1.一种用于操作燃料电池系统的方法，所述燃料电池系统被配置成从流向组装件中的多个燃料电池的燃料流和氧化剂流产生电能，所述组装件被布置成与冷却剂存储模块组合，所述冷却剂存储模块被配置成向所述燃料电池组装件提供冷却剂流，所述方法包括：
激活一个或多个加热器，所述一个或多个加热器被配置成加热所述冷却剂存储模块的冷冻冷却剂；
提供压缩机，所述压缩机被配置成提供所述氧化剂流和/或所述燃料流，基于低性能阈值，其包括：所述燃料电池组装件的所述燃料电池两端的电压低于第一预定组装件电压阈值和/或一个或多个所述燃料电池的电压低于第一电池电压阈值；
执行第一恢复例程，其包括停用一个或多个激活的加热器；以及
倘若在第一预定时间内，满足恢复阈值，满足所述恢复阈值包括：所述燃料电池组装件的所述燃料电池两端的电压高于第二预定组装件电压阈值和/或一个或多个所述燃料电池的电压高于第二电池电压阈值，则执行加热器激活程序，其包括激活一个或多个所述加热器；否则
执行另外的恢复例程，其包括减少供应给所述压缩机的功率，同时继续向所述冷却剂存储模块提供热量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述另外的恢复例程还包括等待第二预定时间；以及
倘若在第二预定时间内，所述燃料电池组装件的所述燃料电池两端的电压高于第三预定组装件电压阈值和/或一个或多个所述燃料电池的电压高于第三电池电压阈值，则执行所述加热器激活程序；否则
限制所述燃料电池组装件的电输出。
3.根据权利要求2所述的方法，其中限制所述电输出包括关闭所述燃料电池系统。
4.根据权利要求1所述的方法，其中在激活多个加热器之后执行所述方法，并且所述第一恢复例程包括逐步停用所述多个加热器。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括如果第二次满足所述低性能阈值则执行第二恢复例程，所述第二恢复例程包括停用一个或多个激活的加热器，以及
倘若在第三预定时间内，满足第二恢复阈值，满足所述第二恢复阈值包括：所述燃料电池组装件的所述燃料电池两端的电压高于第四预定组装件电压阈值和/或一个或多个所述燃料电池的电压高于第四电池电压阈值，则执行加热器激活程序，其包括激活一个或多个所述加热器；否则
减少所述燃料电池系统上的电负载。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述另外的恢复例程在以下条件下执行：所述燃料电池组装件的所述燃料电池两端的电压小于第五预定组装件电压阈值或一个或多个所述燃料电池的电压小于第五电池电压阈值达预定时间。
7.根据权利要求6所述的方法，其中每当满足所述低性能阈值并且满足相应的恢复阈值时，所述方法包括在执行加热器激活程序之前等待更长的预定时间，所述加热器激活程序包括激活一个或多个所述加热器。
8.根据权利要求7所述的方法，其中执行所述方法直到满足以下条件中的一个或多个：
所述冷却剂存储模块中的所述冷却剂的温度高于预定温度阈值；
自所述加热器的激活以来提供给所述加热器的能量达到或超过预定加热器能量阈值；
自所述加热器的激活以来的时间达到或超过预定加热器时间阈值；
阴极排气的温度超过预定阴极排气温度阈值；
所述低性能阈值被满足预定次数；以及
达到超时期限。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述方法在以下条件中的一个或多个下执行：
在来自所述冷却剂存储模块的任何冷却剂可用于所述燃料电池系统之前；
所述燃料电池系统或其周围环境的温度低于温度阈值；
在激活冷却剂泵之前，所述冷却剂泵被配置成从所述冷却剂存储模块泵送冷却剂；
直到提供给冷却剂存储模块的能量的量度达到或超过预定能量输入阈值；
直到向所述加热器供电的时间达到或超过预定能量输入时间阈值；
离开所述燃料电池系统的所述氧化剂流的温度达到或超过预定阴极温度阈值。
10.一种用于操作燃料电池系统的方法，所述燃料电池系统包括多个燃料电池的燃料电池组装件，所述燃料电池组装件被配置成从流向所述多个燃料电池的燃料流和氧化剂流产生电能，所述燃料电池组装件被布置成与冷却剂存储模块组合，所述冷却剂存储模块被配置成向所述燃料电池组装件供应冷却剂流，在激活冷却剂泵之后以及当所述冷却剂存储模块中的冷却剂的温度低于冷却剂温度阈值时执行所述方法，所述冷却剂泵被配置成将所述冷却剂从所述冷却剂存储模块输送到所述燃料电池组装件，所述方法包括：
激活一个或多个加热器，所述一个或多个加热器被配置成加热所述冷却剂存储模块的冷冻冷却剂；以及
基于所述燃料电池组装件的所述燃料电池两端的电压低于第一预定组装件电压阈值和/或一个或多个所述燃料电池的电压低于第一电池电压阈值：
停用所述一个或多个加热器中的一个或多个来限制所述燃料电池组装件的电输出，并至少通过将通过所述燃料电池组装件的操作而加热的冷却剂返回到所述冷却剂存储模块中，以将所述冷却剂的至少一些能量传递给所述冷却剂存储模块中的冷却剂，从而对所述冷却剂存储模块中的冷却剂进行加热。
11.根据权利要求10所述的方法，其中限制所述电输出的步骤包括停用所述一个或多个加热器中的一个或多个，结合限制提供给负载的电输出，所述负载被配置成由所述燃料电池系统供电。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述方法包括：
当检测到所述冷却剂存储模块中的所述冷却剂的温度达到或超过所述冷却剂温度阈值时，执行以下操作中的一项或多项操作：
增加由所述冷却剂泵提供的流速；
调节氧化剂流速和燃料流速以满足预定化学计量比；
停用所述一个或多个加热器。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述方法包括：在激活所述一个或多个加热器之后，并且以下列为条件：(a)所述燃料电池组装件的所述燃料电池两端的电压高于第一预定组装件电压阈值和/或(b)一个或多个所述燃料电池的电压高于第一电池电压阈值：
一旦预定条件为真，则停用所述一个或多个加热器，当出现以下情况时，所述预定条件为真：
自所述一个或多个加热器的激活以来提供给所述一个或多个加热器的能量达到或超过预定加热器能量阈值并且自所述一个或多个加热器的激活以来的时间达到或超过预定加热器时间阈值；或者
所述冷却剂存储模块中的所述冷却剂的温度达到或超过所述冷却剂温度阈值。
14.一种用于操作燃料电池系统的方法，所述燃料电池系统包括多个燃料电池的燃料电池组装件，所述燃料电池组装件被配置成从流向所述多个燃料电池的燃料流和氧化剂流产生电能，所述燃料电池组装件被布置成与冷却剂存储模块组合，所述冷却剂存储模块被配置成向所述燃料电池组装件供应冷却剂流，当所述冷却剂存储模块中的所述冷却剂的温度低于冷却剂温度阈值时执行所述方法，并且所述方法包括
在激活冷却剂泵之前执行的第一阶段，所述冷却剂泵被配置成将冷却剂从所述冷却剂存储模块输送到所述燃料电池组装件，以及
在激活所述冷却剂泵之后执行的第二阶段，
所述方法包括：
在所述第一阶段中，激活多个加热器，所述加热器被配置成加热所述冷却剂存储模块中的冷却剂；并且监测所述燃料电池组装件的电性能，并且如果所述电性能满足低性能阈值，则停用所述多个加热器中的一个或多个，同时提供至少一个有效的加热器；以及
在所述第二阶段中，激活一个或多个加热器，所述加热器被配置成加热所述冷却剂存储模块中的冷却剂；并且监测所述燃料电池组装件的所述电性能，并且如果所述电性能满足另外的低性能阈值，则停用一个或多个加热器，并且至少通过将通过所述燃料电池组装件的操作而加热的冷却剂返回到所述冷却剂存储模块中，以将所述冷却剂的至少一些能量传递给所述冷却剂存储模块中的冷却剂，从而对所述冷却剂存储模块中的冷却剂进行加热。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一阶段包括控制压缩机以减少所述燃料电池组装件上的电负载，所述压缩机被配置成向所述燃料电池组装件提供所述氧化剂流。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一阶段和/或所述第二阶段包括：在停用所述多个加热器中的所述一个或多个之后，监测所述燃料电池组装件的所述电性能，并且如果所述电性能满足又一个另外的低性能阈值，则关闭所述燃料电池系统。
17.一种用于燃料电池系统的控制器，所述燃料电池系统包括多个燃料电池的燃料电池组装件，所述燃料电池组装件被配置成从流向所述多个燃料电池的燃料流和氧化剂流产生电能，所述燃料电池组装件被布置成与冷却剂存储模块组合，所述冷却剂存储模块被配置成向所述燃料电池组装件提供冷却剂流，所述冷却剂存储模块与一个或多个加热器相关联，用于加热存储在所述冷却剂存储模块中的所述冷却剂，所述控制器被配置成根据任一前述权利要求所述的方法进行操作。
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