1.以下描述涉及燃料電池系統(tǒng)和控制其加熱器的方法。

背景技術(shù)：

2.燃料電池系統(tǒng)可以使用燃料電池堆產(chǎn)生電能。例如，當(dāng)氫氣用作燃料電池堆的燃料時(shí)，燃料電池堆可以替代解決全球環(huán)境問(wèn)題，因此一直在持續(xù)進(jìn)行著關(guān)于燃料電池系統(tǒng)的研發(fā)。

3.燃料電池系統(tǒng)可以包括：燃料電池堆，其產(chǎn)生電能；燃料供應(yīng)裝置，其向燃料電池堆供應(yīng)燃料(氫氣)；空氣供應(yīng)裝置，其向燃料電池堆供應(yīng)作為電化學(xué)反應(yīng)所需的氧化劑的空氣中的氧；以及熱管理系統(tǒng)(tms)，其將燃料電池堆的反應(yīng)熱移除到系統(tǒng)外部，控制燃料電池堆的運(yùn)行溫度，并且執(zhí)行水管理功能。

4.tms是一種冷卻裝置，其使用作冷卻水的防凍液循環(huán)到燃料電池堆，以保持適當(dāng)?shù)臏囟?例如，60℃至70℃)，并且可以包括冷卻水循環(huán)通過(guò)的tms管線(xiàn)、存儲(chǔ)冷卻水的儲(chǔ)存器、使冷卻水循環(huán)的泵、去除包含在冷卻水中的離子的離子過(guò)濾器、以及將冷卻水的熱量散發(fā)到外部的散熱器。此外，tms可以包括加熱冷卻水的加熱器(例如，陰極耗氧(cod)加熱器)、使用冷卻水加熱或冷卻包括燃料電池系統(tǒng)的裝置(例如，車(chē)輛)的內(nèi)部的空調(diào)裝置(例如，加熱器)等。tms可以將車(chē)輛的組件以及燃料電池堆保持在適當(dāng)?shù)臏囟取?br />
5.tms可以使用加熱器來(lái)提高電池堆中的冷卻水溫度，或者使用用于燃料電池堆的防凍液作為冷卻水以確保冷啟動(dòng)性。在這種情況下，tms管線(xiàn)的冷卻水用作冷卻電池堆的冷卻介質(zhì)，并且用作在冷啟動(dòng)期間被加熱器快速加熱的熱介質(zhì)，冷卻水被供應(yīng)到電池堆，從而提高電池堆的溫度。

6.cod加熱器用于通過(guò)在作為車(chē)輛運(yùn)行終止模式的關(guān)機(jī)模式下運(yùn)行并消耗由燃料電池堆產(chǎn)生的所有電力而有助于燃料電池堆的穩(wěn)定性，并且用于將冷卻水溫度提高到預(yù)定溫度，使得燃料電池堆可以在冬季的初始冷啟動(dòng)期間平穩(wěn)運(yùn)行。然而，cod加熱器可以?xún)H控制接通/關(guān)斷操作。在這種情況下，由于根據(jù)接通/關(guān)斷操作期間由電池堆產(chǎn)生的電量線(xiàn)性地確定產(chǎn)生的熱量，所以不能以預(yù)定方式確定cod加熱器的目標(biāo)熱量，因此難以進(jìn)行tms的具體熱管理控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

7.提供本發(fā)明內(nèi)容是為了以簡(jiǎn)化的形式介紹將在以下具體描述中進(jìn)一步描述的一些構(gòu)思的選擇。該發(fā)明內(nèi)容并不旨在標(biāo)識(shí)要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于幫助確定要求保護(hù)的主題的范圍。

8.在一個(gè)總體方面，一種燃料電池系統(tǒng)包括：陰極耗氧(cod)加熱器，其設(shè)置在流入燃料電池堆的冷卻水循環(huán)所通過(guò)的管線(xiàn)上，并且加熱冷卻水或消耗燃料電池堆的剩余電力；以及控制器，其被配置為基于cod加熱器的目標(biāo)加熱量來(lái)確定功耗，并且基于確定的功耗來(lái)控制cod加熱器的操作。

9.在冷啟動(dòng)模式下，控制器還可以被配置為基于用于加熱冷卻水直到燃料電池堆的入口處的冷卻水溫度達(dá)到參考溫度的目標(biāo)加熱量來(lái)確定功耗。

10.控制器還可以被配置為將功耗確定為cod加熱器的最大負(fù)載。

11.當(dāng)燃料電池堆的入口處的冷卻水溫度變得大于或等于參考溫度時(shí)，控制器還可以被配置為關(guān)斷cod加熱器并且解除冷啟動(dòng)模式。

12.在關(guān)機(jī)模式下，控制器還可以被配置為基于用于消耗燃料電池堆的剩余電力直到燃料電池堆的輸出電壓變得小于參考電壓的目標(biāo)加熱量來(lái)確定功耗。

13.控制器還可以被配置為將功耗確定為cod加熱器的最大負(fù)載。

14.當(dāng)燃料電池堆的輸出電壓變得小于參考電壓時(shí)，控制器還可以被配置為關(guān)斷cod加熱器并且解除關(guān)機(jī)模式。

15.cod加熱器可以包括：加熱器線(xiàn)圈；加熱器控制器，其控制加熱器線(xiàn)圈的加熱操作；第一繼電器，其設(shè)置在連接到加熱器控制器的第一控制線(xiàn)上，并且使通過(guò)第一控制線(xiàn)的電力供應(yīng)中斷；以及第二繼電器，其設(shè)置在連接到加熱器線(xiàn)圈的第二控制線(xiàn)上，并且使通過(guò)第二控制線(xiàn)的電力供應(yīng)中斷。

16.當(dāng)進(jìn)入冷啟動(dòng)模式或關(guān)機(jī)模式時(shí)，控制器還可以被配置為控制第二繼電器關(guān)斷，然后控制第一繼電器接通。

17.當(dāng)進(jìn)入冷啟動(dòng)模式或關(guān)機(jī)模式時(shí)，控制器還可以被配置為在操作cod加熱器之前操作加熱器保護(hù)邏輯，并且在cod加熱器操作的同時(shí)基于加熱器保護(hù)邏輯來(lái)監(jiān)測(cè)cod加熱器的操作狀態(tài)。

18.當(dāng)cod加熱器的通信狀態(tài)不良時(shí)，控制器還可以被配置為解除cod加熱器的通信連接，并且允許cod加熱器在簡(jiǎn)單電阻器模式下操作。

19.當(dāng)cod加熱器在簡(jiǎn)單電阻器模式下操作時(shí)，控制器還可以被配置為控制第一繼電器關(guān)斷，然后控制第二繼電器接通。

20.當(dāng)cod加熱器在簡(jiǎn)單電阻器模式下操作時(shí)，控制器還可以被配置為根據(jù)cod加熱器的加熱量來(lái)控制cod加熱器的接通或關(guān)斷操作。

21.當(dāng)cod加熱器的操作電壓超過(guò)參考電壓范圍、cod加熱器的操作電壓小于下限電壓、或者cod加熱器的溫度超過(guò)參考溫度并且溫度不可控時(shí)，控制器還可以被配置為根據(jù)加熱器保護(hù)邏輯關(guān)斷cod加熱器。

22.當(dāng)cod加熱器的溫度超過(guò)參考溫度并且溫度可控時(shí)，控制器還可以被配置為調(diào)節(jié)cod加熱器的功耗。

23.當(dāng)在關(guān)機(jī)模式下正在操作的cod加熱器的溫度超過(guò)參考溫度并且溫度可控時(shí)，控制器還可以被配置為以相對(duì)于cod加熱器的最大負(fù)載的預(yù)定比率輸出cod加熱器的功耗。

24.在另一個(gè)總體方面，一種控制燃料電池系統(tǒng)的加熱器的方法包括：根據(jù)設(shè)置在流入燃料電池堆的冷卻水循環(huán)所通過(guò)的管線(xiàn)上的陰極耗氧(cod)加熱器的目標(biāo)加熱量來(lái)確定功耗，并且加熱冷卻水或消耗燃料電池堆的剩余電力；以及基于確定的功耗來(lái)控制cod加熱器的操作。

25.確定功耗的步驟可以包括：在冷啟動(dòng)模式下，基于用于加熱冷卻水直到燃料電池堆的入口處的冷卻水溫度達(dá)到參考溫度的目標(biāo)加熱量來(lái)確定功耗。

26.確定功耗的步驟可以包括：在關(guān)機(jī)模式下，基于用于消耗燃料電池堆的剩余電力

直到燃料電池堆的輸出電壓變得小于參考電壓的目標(biāo)加熱量來(lái)確定功耗。

27.此外，根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施方式的控制加熱器的方法還可以包括：當(dāng)進(jìn)入冷啟動(dòng)模式或關(guān)機(jī)模式時(shí)，在cod加熱器操作之前操作加熱器保護(hù)邏輯；以及在cod加熱器操作的同時(shí)，基于加熱器保護(hù)邏輯來(lái)監(jiān)測(cè)cod加熱器的操作狀態(tài)。

28.根據(jù)以下具體描述、附圖和權(quán)利要求，其它特征和方面將變得顯而易見(jiàn)。

附圖說(shuō)明

29.圖1是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的視圖；

30.圖2a和圖2b是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的第一冷卻水流的視圖；

31.圖3是示出根據(jù)本公開(kāi)的另一實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的視圖；

32.圖4是示出根據(jù)本公開(kāi)的又一實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的視圖；

33.圖5a和圖5b是示出根據(jù)各種實(shí)施方式的第一管道和第二管道的視圖；

34.圖6是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施方式的加熱器的具體構(gòu)造的視圖；

35.圖7是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的控制框圖的視圖；

36.圖8、圖9和圖10是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施方式的控制燃料電池系統(tǒng)的加熱器的方法的操作流程的視圖；并且

37.圖11、圖12和圖13是示出根據(jù)本公開(kāi)的另一實(shí)施方式的控制燃料電池系統(tǒng)的加熱器的方法的操作流程的視圖。

38.在整個(gè)附圖和具體描述中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似的元件。附圖可能不是按比例繪制的，并且為了清楚、例示和方便起見(jiàn)，可能夸大附圖中元件的相對(duì)尺寸、比例和描述。

具體實(shí)施方式

39.提供以下具體描述以幫助讀者全面理解本文描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)。然而，在理解本技術(shù)的公開(kāi)內(nèi)容之后，本文描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的各種更改、變型和等同物將會(huì)是顯而易見(jiàn)的。例如，本文描述的操作順序僅為示例，并且不限于本文闡述的操作順序，而是可以進(jìn)行改變，這在理解本技術(shù)的公開(kāi)內(nèi)容之后是顯而易見(jiàn)的，必須以特定順序發(fā)生的操作除外。此外，為了更加清楚和簡(jiǎn)明，可以省略在理解本技術(shù)的公開(kāi)內(nèi)容之后已知的特征的描述。

40.本文描述的特征可以以不同形式體現(xiàn)，并且不應(yīng)被解釋為限于本文描述的示例。相反，提供本文描述的示例僅僅是為了例示實(shí)現(xiàn)本文描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的許多可能方式中的一些方式，這在理解本技術(shù)的公開(kāi)內(nèi)容之后將是顯而易見(jiàn)的。

41.在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中，當(dāng)諸如層、區(qū)域或基板之類(lèi)的一個(gè)元件被描述為位于另一元件“上”或者“連接”或“聯(lián)接”到另一元件時(shí)，所述一個(gè)元件可以直接位于該另一元件“上”或者直接“連接”或“聯(lián)接”到該另一元件，或者其間可以插入一個(gè)或更多個(gè)其它元件。相反，當(dāng)一個(gè)元件被描述為“直接”位于另一元件“上”、“直接連接”或“直接聯(lián)接”到另一元件時(shí)，其間不能有其它元件插入。

42.如本文所用，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括相關(guān)列出項(xiàng)中的任何一個(gè)以及相關(guān)列出項(xiàng)中的任

何兩個(gè)或更多個(gè)的任何組合。

43.雖然諸如“第一”、“第二”和“第三”之類(lèi)的術(shù)語(yǔ)在本文中可以用來(lái)描述各種構(gòu)件、組件、區(qū)域、層或部分，但是這些構(gòu)件、組件、區(qū)域、層或部分不受這些術(shù)語(yǔ)的限制。相反，這些術(shù)語(yǔ)僅用于將一個(gè)構(gòu)件、一個(gè)組件、一個(gè)區(qū)域、一個(gè)層或一個(gè)部分與另一構(gòu)件、另一組件、另一區(qū)域、另一層或另一部分區(qū)分開(kāi)來(lái)。因此，在不脫離示例的教導(dǎo)的情況下，本文描述的示例中提到的第一構(gòu)件、第一組件、第一區(qū)域、第一層或第一部分也可以稱(chēng)為第二構(gòu)件、第二組件、第二區(qū)域、第二層或第二部分。

44.為了便于描述，本文可以使用諸如“上方”、“上部”、“下方”和“下部”的空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)來(lái)描述如圖所示的一個(gè)元件與另一元件的關(guān)系。除了圖中所描繪的方位之外，這種空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)旨在涵蓋裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的裝置翻轉(zhuǎn)，則被描述為位于另一元件“上方”或“上部”的元件將位于另一元件“下方”或“下部”。因此，根據(jù)裝置的空間取向，術(shù)語(yǔ)“上方”包括上方和下方兩種方位。裝置也可以以其它方式定向(例如，旋轉(zhuǎn)90度或處于其它方位)，并且將會(huì)相應(yīng)解釋本文使用的空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)。

45.本文使用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述各種示例而不用于限制本公開(kāi)。冠詞“一”、“一個(gè)”和“該(所述)”也旨在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有明確指示。術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”和“具有”指定所陳述的特征、數(shù)量、操作、構(gòu)件、元件和/或其組合的存在，但是不排除一個(gè)或更多個(gè)其它特征、數(shù)量、操作、構(gòu)件、元件和/或其組合的存在或添加。

46.由于制造技術(shù)和/或容差的原因，附圖所示的形狀可能會(huì)發(fā)生變化。因此，本文描述的示例不限于附圖所示的特定形狀，而是包括制造期間發(fā)生的形狀變化。

47.在理解本技術(shù)的公開(kāi)內(nèi)容之后，顯而易見(jiàn)的是可以以各種方式來(lái)組合本文所描述的示例的特征。此外，盡管本文描述的示例具有多種配置，但是在理解本技術(shù)的公開(kāi)內(nèi)容之后，顯然也可以進(jìn)行其它配置。

48.圖1至圖4是示出根據(jù)各種實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的視圖；圖1是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的視圖；圖2a和圖2b是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的第一冷卻水流的視圖；并且圖3和圖4是示出根據(jù)其它實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的視圖。

49.參照?qǐng)D1，車(chē)輛燃料電池系統(tǒng)可以包括第一冷卻管線(xiàn)110和第二冷卻管線(xiàn)120，經(jīng)過(guò)車(chē)輛的燃料電池堆10的第一冷卻水通過(guò)第一冷卻管線(xiàn)110循環(huán)，經(jīng)過(guò)車(chē)輛的電力電子部件200的第二冷卻水通過(guò)第二冷卻管線(xiàn)120循環(huán)。在一個(gè)實(shí)施方式中，燃料電池系統(tǒng)還可以包括在第一冷卻水和第二冷卻水之間換熱的換熱器300，但是換熱器300可以省略。

50.燃料電池系統(tǒng)可包括第一連接管線(xiàn)130、第二連接管線(xiàn)150和第三連接管線(xiàn)140，以與第一冷卻管線(xiàn)110形成加熱回路(加熱循環(huán)路徑或加熱回路)或與第一冷卻管線(xiàn)110形成冷卻管線(xiàn)。第一冷卻水可以在通過(guò)第一連接管線(xiàn)130、第二連接管線(xiàn)150或第三連接管線(xiàn)140循環(huán)的同時(shí)被冷卻或加熱。例如，在車(chē)輛的初始啟動(dòng)狀態(tài)下，為了確保冷啟動(dòng)性，第一冷卻管線(xiàn)110可以如圖2a所示的與第一連接管線(xiàn)130和第三連接管線(xiàn)140形成加熱回路，并且在行駛期間，為了將燃料電池堆10產(chǎn)生的熱量排放到外部，第一冷卻管線(xiàn)110可以如圖2b所示的形成其中第一冷卻水經(jīng)過(guò)第一散熱器60的冷卻回路。盡管在圖2a和圖2b中未示出，但是根據(jù)燃料電池系統(tǒng)所需的冷卻量，第一冷卻水的一部分可以流動(dòng)到第三連接管線(xiàn)140，并且第一冷卻水的另一部分可以經(jīng)過(guò)第一散熱器60。在另一實(shí)施方式中，當(dāng)外部空氣的溫度與

指定溫度一樣高時(shí)，第一冷卻管線(xiàn)110不形成加熱回路，并且燃料電池系統(tǒng)可以通過(guò)燃料電池堆10的熱量來(lái)確保啟動(dòng)能力。燃料電池堆10、第一閥20、第一泵30、第二閥40和第一散熱器60可以布置在第一冷卻水循環(huán)所通過(guò)的第一冷卻管線(xiàn)110上。

51.燃料電池堆10(或稱(chēng)為“燃料電池”)可以形成為能夠通過(guò)燃料(例如，氫氣)和氧化劑(例如，空氣)的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電力的結(jié)構(gòu)。例如，燃料電池堆10可以包括：膜電極組件(mea)，其中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的催化電極層相對(duì)于氫離子移動(dòng)通過(guò)的電解質(zhì)膜的中心而附接到兩側(cè)；氣體擴(kuò)散層(gdl)，其均勻地分布反應(yīng)氣體并傳遞產(chǎn)生的電能；墊圈和緊固機(jī)構(gòu)，其保持反應(yīng)氣體和第一冷卻水的氣密性和適當(dāng)?shù)木o固壓力；以及雙極板，其移動(dòng)反應(yīng)氣體和第一冷卻水。

52.在燃料電池堆10中，作為燃料的氫氣和作為氧化劑的空氣(氧氣)通過(guò)雙極板的通路而供應(yīng)到mea的陽(yáng)極和陰極。氫氣可以供應(yīng)到陽(yáng)極，并且空氣可以供應(yīng)到陰極。供應(yīng)到陽(yáng)極的氫氣通過(guò)配置在電解質(zhì)膜兩側(cè)的電極層的催化劑分解成氫離子(質(zhì)子)和電子。其中，只有氫離子可以通過(guò)作為正離子交換膜的電解質(zhì)膜而選擇性地傳遞到陰極，同時(shí)，電子可以通過(guò)作為導(dǎo)體的gdl和雙極板傳遞到陰極。在陰極中，通過(guò)電解質(zhì)膜供應(yīng)的氫離子和通過(guò)雙極板傳遞的電子可以與由空氣供應(yīng)裝置供應(yīng)到陰極的空氣中的氧氣反應(yīng)以產(chǎn)生水。由于在這種情況下發(fā)生氫離子的移動(dòng)，可以出現(xiàn)經(jīng)過(guò)外部導(dǎo)線(xiàn)的電子的流動(dòng)，并且可以通過(guò)電子流動(dòng)而產(chǎn)生電流。

53.第一閥20可以將第一冷卻管線(xiàn)110上的第一冷卻水的流動(dòng)路徑切換到設(shè)置有加熱器50的第一連接管線(xiàn)130或燃料電池堆10。例如，第一閥20可以在第一冷卻管線(xiàn)110上連接到第一泵30的一端、第一連接管線(xiàn)130的一端和燃料電池堆10的一端。第一閥20可以包括能夠選擇性地切換第一冷卻水的流動(dòng)路徑的各種閥裝置。例如，第一閥20可以是三通閥。在這種情況下，第一閥20可以包括：第一端口21，其連接到第一冷卻管線(xiàn)110，使得由第一泵30泵送的第一冷卻水流入第一冷卻管線(xiàn)中；第二端口22，其連接到第一冷卻管線(xiàn)110，使得經(jīng)過(guò)第一閥20的第一冷卻水流入燃料電池堆10；以及第三端口23，其連接到第一連接管線(xiàn)130的一端。隨著第一閥20的第二端口22和第三端口23打開(kāi)或關(guān)閉，第一冷卻水的流動(dòng)路徑可以切換到第一連接管線(xiàn)130的加熱器50或燃料電池堆10。也就是說(shuō)，當(dāng)?shù)诙丝?2打開(kāi)并且第三端口23阻塞時(shí)，第一冷卻水流入燃料電池堆10，相反，當(dāng)?shù)谌丝?3打開(kāi)并且第二端口22阻塞時(shí)，第一冷卻水可以通過(guò)第一連接管線(xiàn)130流入加熱器50。

54.第一連接管線(xiàn)130可以與第一冷卻管線(xiàn)110形成加熱回路(加熱循環(huán)路徑),以加熱第一冷卻水。例如，沿著第一連接管線(xiàn)130流動(dòng)的第一冷卻水可以在經(jīng)過(guò)安裝在第一連接管線(xiàn)130中的加熱器50的同時(shí)被加熱。第一連接管線(xiàn)130的一端可以在位于第一泵30的出口和燃料電池堆10之間的第一點(diǎn)處連接到第一冷卻管線(xiàn)110，并且第一連接管線(xiàn)130的另一端可以在位于第一泵30的入口和燃料電池堆10之間的第二點(diǎn)處連接到第一冷卻管線(xiàn)110。這里，可以將第一泵30的入口定義為第一冷卻水流入第一泵30的入口。此外，可以將第一泵30的出口定義為經(jīng)過(guò)第一泵30的第一冷卻水排出的輸出端。此外，可以將第一泵30的出口和燃料電池堆10之間的部分定義為從第一泵30排出的第一冷卻水通過(guò)其流到燃料電池堆10的第一冷卻水入口(未示出)的部分。此外，可以將第一泵30的入口和燃料電池堆10之間的部分定義為從燃料電池堆10的冷卻水出口(未示出)排出的第一冷卻水通過(guò)其流到第一泵30的入口的部分。

55.第一泵30可以設(shè)置成使第一冷卻水強(qiáng)制流動(dòng)。第一泵30可以包括能夠泵送第一冷卻水的各種裝置，并且第一泵30的類(lèi)型和第一泵30的數(shù)量不限于本文獻(xiàn)。

56.第二閥40可以將第一冷卻管線(xiàn)110上的第一冷卻水的流動(dòng)路徑切換到第一散熱器60或燃料電池堆10。例如，第二閥40可以設(shè)置在第一冷卻管線(xiàn)110上以位于第一泵30和第一散熱器60之間，并且可以連接到第三連接管線(xiàn)140的一端和第一散熱器60的出口。第二閥40可以包括能夠?qū)⒌谝焕鋮s水的流動(dòng)路徑選擇性地切換到第一散熱器60或燃料電池堆10的各種閥裝置。例如，第二閥40可以是四通閥或三通閥。在三通閥的情況下，第二閥40可以包括：第一端口41，其連接到第三連接管線(xiàn)140；第二端口42，其連接到第一冷卻管線(xiàn)110，使得經(jīng)過(guò)第一散熱器60的第一冷卻水流入第一冷卻管線(xiàn)中；以及第四端口44，其連接到第一冷卻管線(xiàn)110，使得第一冷卻水流入第一泵30，并且在四通閥的情況下，第二閥40還可以包括：第三端口43，其連接到第二連接管線(xiàn)150的一端。隨著第二閥40的第一端口41和第二端口42打開(kāi)或關(guān)閉，第一冷卻水的流動(dòng)路徑可以切換到第一散熱器60或燃料電池堆10。也就是說(shuō)，當(dāng)?shù)谝欢丝?1打開(kāi)并且第二端口42阻塞時(shí)，第一冷卻水流入燃料電池堆10而不經(jīng)過(guò)第一散熱器60，相反，當(dāng)?shù)诙丝?2打開(kāi)并且第一端口41阻塞時(shí)，第一冷卻水可以在經(jīng)過(guò)第一散熱器60之后流入燃料電池堆10。根據(jù)第二閥40的打開(kāi)量，第一冷卻水的一部分可以經(jīng)過(guò)第一散熱器60，并且第一冷卻水的另一部分可以沿著第三連接管線(xiàn)140流動(dòng)。

57.第二連接管線(xiàn)150可以與第一冷卻管線(xiàn)110形成加熱回路，以加熱空調(diào)裝置90。例如，第二連接管線(xiàn)150可以形成加熱空調(diào)裝置90的加熱器(未示出)的回路。第二連接管線(xiàn)150的一端可以連接到第一點(diǎn)(第一連接管線(xiàn)130的一端連接到第一冷卻管線(xiàn)110的點(diǎn))與燃料電池堆10的入口之間的第一冷卻管線(xiàn)110，并且第一冷卻水的一部分可以通過(guò)第二連接管線(xiàn)150循環(huán)。第二連接管線(xiàn)150的另一端可以連接到第一泵30和第二點(diǎn)(第一連接管線(xiàn)130的另一端連接到第一冷卻管線(xiàn)110的點(diǎn))之間的第一冷卻管線(xiàn)110。

58.第二連接管線(xiàn)150可以設(shè)置有離子過(guò)濾器95，其過(guò)濾經(jīng)過(guò)空調(diào)裝置90的第一冷卻水的離子。當(dāng)?shù)谝焕鋮s水的電導(dǎo)率由于系統(tǒng)的腐蝕或滲出而增加時(shí)，電能流向第一冷卻水而導(dǎo)致燃料電池堆10短路或?qū)е码娏髁飨虻谝焕鋮s水，因此第一冷卻水應(yīng)當(dāng)保持低電導(dǎo)率。離子過(guò)濾器95可以設(shè)置成去除包含在第一冷卻水中的離子，使得第一冷卻水的電導(dǎo)率可以保持在預(yù)定水平以下。這樣，在流向燃料電池堆10的第一冷卻水的供應(yīng)阻斷(第一閥20的第二端口22阻塞)的冷啟動(dòng)期間，第一冷卻水經(jīng)由第一連接管線(xiàn)130的加熱器50循環(huán)(經(jīng)過(guò)升溫回路)，并且同時(shí)沿著第二連接管線(xiàn)150循環(huán)。因此，即使在冷啟動(dòng)中，也可以執(zhí)行通過(guò)設(shè)置在第二連接管線(xiàn)150中的離子過(guò)濾器95進(jìn)行的過(guò)濾(去除包含在第一冷卻水中的離子)。因此，在冷啟動(dòng)后立即流入燃料電池堆10的第一冷卻水的電導(dǎo)率可以保持在一定水平以下。

59.第三連接管線(xiàn)140可以與第一冷卻管線(xiàn)110形成循環(huán)路徑，使得第一冷卻水流入燃料電池堆10而不經(jīng)過(guò)第一散熱器60。這里，第一冷卻水的一部分可以沿著第一冷卻管線(xiàn)110經(jīng)由第一散熱器60冷卻，并且第一冷卻水的另一部分可以沿著第三連接管線(xiàn)140移動(dòng)。在這種情況下，由第一散熱器60冷卻的第一冷卻水與經(jīng)過(guò)第三連接管線(xiàn)140的第一冷卻水匯合，因此其溫度會(huì)升高。例如，第三連接管線(xiàn)140的一端可以連接到第一泵30和第一散熱器60之間的第一冷卻管線(xiàn)110，并且第三連接管線(xiàn)140的另一端可以連接到燃料電池堆10的冷卻水出口與第一散熱器60之間的第一冷卻管線(xiàn)110。

60.第一散熱器60可以設(shè)置成冷卻第一冷卻水。第一散熱器60可以形成為能夠冷卻第一冷卻水的各種結(jié)構(gòu)，并且本公開(kāi)不受第一散熱器60的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)的約束或限制。

61.第一散熱器60可以連接到存儲(chǔ)第一冷卻水的第一貯存器62。

62.燃料電池系統(tǒng)可以包括：第一溫度傳感器112，其測(cè)量燃料電池堆10和第一點(diǎn)(第一閥20)之間的第一冷卻水的溫度；第二溫度傳感器114，其測(cè)量第一連接管線(xiàn)130的另一端與第一泵30之間的第一冷卻水的溫度；以及第三溫度傳感器116，其測(cè)量加熱器50中的第一冷卻水的溫度。燃料電池系統(tǒng)可以基于由第一溫度傳感器112、第二溫度傳感器114和第三溫度傳感器116測(cè)量的溫度來(lái)控制流入燃料電池堆10的第一冷卻水的流入速率。例如，當(dāng)沿著第一冷卻管線(xiàn)110循環(huán)的第一冷卻水的測(cè)量溫度低于預(yù)定目標(biāo)溫度時(shí)，可以將第一冷卻水的流入速率控制為低于預(yù)設(shè)流入速率。

63.第二冷卻管線(xiàn)120可以經(jīng)過(guò)電力電子部件200，并且第二冷卻水可以沿著第二冷卻管線(xiàn)120循環(huán)。這里，可以將車(chē)輛的電力電子部件200理解為使用車(chē)輛的電力作為能源的組件，并且本公開(kāi)不受電力電子部件200的類(lèi)型和數(shù)量的約束或限制。例如，電力電子部件200可以包括以下各項(xiàng)中的至少一個(gè)：雙向高壓dc-dc轉(zhuǎn)換器(bhdc)210，其設(shè)置在燃料電池堆10和車(chē)輛的高壓電池(未示出)之間；鼓風(fēng)機(jī)泵控制單元(bpcu)220，其控制供應(yīng)外部空氣以驅(qū)動(dòng)燃料電池堆10的鼓風(fēng)機(jī)(未示出)；低壓dc-dc轉(zhuǎn)換器(ldc)230，其將從高壓電池供應(yīng)的dc高壓轉(zhuǎn)換成dc低壓；空氣壓縮機(jī)(acp)240，其壓縮供應(yīng)到燃料電池堆10的空氣；以及空氣冷卻器250。盡管在圖1至圖4中沒(méi)有示出，但是電力電子部件200還可以包括dc-dc降壓/升壓轉(zhuǎn)換器。

64.可以在第二冷卻管線(xiàn)120上設(shè)置用于使第二冷卻水強(qiáng)制流動(dòng)的第二泵205。第二泵205可以包括能夠泵送第二冷卻水的泵送裝置，并且第二泵205的類(lèi)型和數(shù)量不限于本文獻(xiàn)。

65.用于冷卻第二冷卻水的第二散熱器70可以設(shè)置在第二冷卻管線(xiàn)120上。第二散熱器70可以形成為能夠冷卻第二冷卻水的各種結(jié)構(gòu)，并且第二散熱器70的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)不受約束或限制。第二散熱器70可以連接到存儲(chǔ)第二冷卻水的第二貯存器72。

66.在一個(gè)實(shí)施方式中，如圖1所示，第一散熱器60和第二散熱器70可以由一個(gè)冷卻風(fēng)扇80同時(shí)冷卻。例如，第一散熱器60和第二散熱器70可以并排布置，并且冷卻風(fēng)扇80可以設(shè)置成將外部空氣吹向第一散熱器60和第二散熱器70。由于第一散熱器60和第二散熱器70由一個(gè)冷卻風(fēng)扇80同時(shí)冷卻，所以可以簡(jiǎn)化燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，可以提高設(shè)計(jì)的自由度和空間利用率，并且可以最小化用于冷卻第一散熱器60和第二散熱器70的功耗。

67.在另一實(shí)施方式中，如圖3所示，用于冷卻第一散熱器60的第一冷卻風(fēng)扇80和用于冷卻第二散熱器70的第二冷卻風(fēng)扇85可以分開(kāi)布置。在這種情況下，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)控制第一冷卻風(fēng)扇80的轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，可以排除與電力電子部件200的熱負(fù)荷相關(guān)的參數(shù)。盡管下面描述的實(shí)施方式是基于圖1的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的，但是相同的原理可以應(yīng)用于圖3的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

68.返回參照?qǐng)D1，換熱器300可以設(shè)置成在第一冷卻水和第二冷卻水之間換熱。當(dāng)包括換熱器300時(shí)，第一冷卻管線(xiàn)110和第二冷卻管線(xiàn)120可以構(gòu)成熱管理系統(tǒng)(tms)管線(xiàn)，第一冷卻水和第二冷卻水在彼此之間換熱的同時(shí)流經(jīng)tms管線(xiàn)，并且在這種情況下，第一冷卻水或第二冷卻水可以用作tms管線(xiàn)上的冷卻介質(zhì)或加熱介質(zhì)。例如，由于用于冷卻電力電子

部件的第二冷卻水的溫度相對(duì)低于用于冷卻燃料電池堆10的第一冷卻水的溫度，所以燃料電池系統(tǒng)可以通過(guò)在第一冷卻水和第二冷卻水之間換熱來(lái)降低第一冷卻水的溫度而不增加第一散熱器60和冷卻風(fēng)扇80的容量，可以提高燃料電池堆10的冷卻效率，并且可以提高安全性和可靠性。此外，由于燃料電池系統(tǒng)可以在無(wú)法使用驅(qū)動(dòng)風(fēng)的車(chē)輛(例如，建筑機(jī)械)停止時(shí)降低第一冷卻水的溫度，所以確保了燃料電池堆10的高輸出運(yùn)行，并且提高了安全性和耐久性。

69.在一個(gè)實(shí)施方式中，換熱器300可以連接到第一散熱器60的出口與燃料電池堆10之間的第一冷卻管線(xiàn)110，并且第二冷卻管線(xiàn)120可以連接第二散熱器70的出口和電力電子部件以經(jīng)過(guò)換熱器300。例如，第一冷卻水可以沿著連接到第一冷卻管線(xiàn)110的換熱器300流動(dòng)，并且第二冷卻管線(xiàn)120可以經(jīng)過(guò)換熱器300的內(nèi)部，使得第二冷卻管線(xiàn)120暴露于第一冷卻水(例如，第一冷卻水沿著第二冷卻管線(xiàn)120的周?chē)鲃?dòng))。這樣，燃料電池系統(tǒng)可以通過(guò)在第一冷卻水和第二冷卻水之間換熱來(lái)降低流入燃料電池堆10的第一冷卻水的溫度。經(jīng)過(guò)第一散熱器60的第一冷卻水的第一溫度可以形成為高于經(jīng)過(guò)第二散熱器70的第二冷卻水的第二溫度，并且經(jīng)過(guò)換熱器300的第一冷卻水的第三溫度可以形成為低于第一溫度。例如，第一冷卻水的第一溫度可以形成為比第二冷卻水的第二溫度高10℃，并且經(jīng)過(guò)換熱器300(與第二冷卻水換熱)的第一冷卻水的第三溫度可以形成為比第一溫度低1℃.

70.根據(jù)圖1至圖3的換熱器300可以與第一散熱器60分開(kāi)設(shè)置，但是如圖4所示，根據(jù)另一實(shí)施方式的換熱器300可以直接連接到第一散熱器60。例如，換熱器300可以連接到第一散熱器60的指定位置(左上端)，但是本公開(kāi)不限于此。當(dāng)換熱器300連接到第一散熱器60的左上端時(shí)，第一散熱器60和換熱器300可以如圖5a和圖5b所示那樣實(shí)現(xiàn)。

71.圖5a和圖5b描述了根據(jù)各種實(shí)施方式的第一管道和第二管道。

72.參照?qǐng)D5a和圖5b，第一散熱器60可以包括形成第一冷卻水流過(guò)的第一流動(dòng)路徑64a的第一管道64，換熱器300可以包括設(shè)置成與第一流動(dòng)路徑64a內(nèi)部的第一冷卻水換熱的第二管道302，并且第二冷卻水可以沿著第二管道302流動(dòng)并且與第一流動(dòng)路徑64a中的第一冷卻水換熱。第二管道302可以形成第二冷卻水流過(guò)的第二流動(dòng)路徑302a，并且第二管道302的至少一部分可以暴露于第一流動(dòng)路徑64a內(nèi)部的第一冷卻水。第二管道302的形狀和結(jié)構(gòu)可以根據(jù)所需的條件和設(shè)計(jì)規(guī)格進(jìn)行各種改變，并且本公開(kāi)不受第二管道302的形狀和結(jié)構(gòu)的約束或限制。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，為了提高第一冷卻水的冷卻效果，可以形成用于增加暴露于第一冷卻水的第二管道的外表面上的接觸面積的散熱翅片。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，可以在第一管道64和第二管道302之間設(shè)置密封構(gòu)件304(例如，橡膠或硅樹(shù)脂)。這樣，由于密封構(gòu)件304設(shè)置在第一管道64和第二管道302之間，所以可以更加穩(wěn)定地保持第一流動(dòng)路徑64a的密封狀態(tài)。

73.在即使停止時(shí)也需要高功率的車(chē)輛(例如，建筑機(jī)械)的情況下，由于應(yīng)當(dāng)確保電力電子部件200的冷卻性能，所以根據(jù)實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)可以考慮冷卻風(fēng)扇80或85的轉(zhuǎn)數(shù)、外部溫度和電力電子部件200的目標(biāo)冷卻性能來(lái)確定第二泵205的轉(zhuǎn)數(shù)。此外，燃料電池系統(tǒng)可以考慮換熱器300的布置、冷卻風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)(例如，雙型或多型)以及散熱器60和70的流入空氣量中的至少一個(gè)來(lái)確定第二泵205的轉(zhuǎn)數(shù)，因此，可以?xún)?yōu)化第一冷卻管線(xiàn)110和第二冷卻管線(xiàn)120共存的燃料電池系統(tǒng)中的冷卻性能。

74.圖6是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施方式的加熱器的具體構(gòu)造的視圖。

75.參照?qǐng)D6，加熱器50設(shè)置在連接到第一冷卻水循環(huán)通過(guò)的第一冷卻管線(xiàn)110的第一連接管線(xiàn)130上，并且當(dāng)?shù)谝焕鋮s水的流動(dòng)路徑沿著第一連接管線(xiàn)130循環(huán)時(shí)加熱器50加熱第一冷卻水。例如，當(dāng)?shù)谝焕鋮s水在冷啟動(dòng)期間流入第一連接管線(xiàn)130時(shí)，加熱器50可以加熱通過(guò)第一連接管線(xiàn)130引入的第一冷卻水。在這種情況下，由加熱器50加熱的第一冷卻水通過(guò)連接到第一連接管線(xiàn)130的第一冷卻管線(xiàn)110流入燃料電池堆10，因此可以確保冷啟動(dòng)性。

76.這里，加熱器可以是其中陰極耗氧(cod)和加熱器聯(lián)接的cod加熱器。cod加熱器可以用作加熱第一冷卻水以確保冬季的冷啟動(dòng)性的加熱裝置，并且可以用于消耗燃料電池堆的剩余電力，以防止燃料電池堆在關(guān)機(jī)期間耐久性的降低。這里，當(dāng)燃料電池車(chē)輛關(guān)機(jī)時(shí)，為了防止由于碳載催化劑的腐蝕而導(dǎo)致燃料電池堆的耐久性下降，在cod連接到燃料電池堆的兩端的狀態(tài)下，cod加熱器可以消耗通過(guò)氫氣和氧氣反應(yīng)產(chǎn)生的電能作為熱量，從而去除燃料電池堆中的殘留氧氣。

77.cod加熱器可以包括：加熱器控制器52，其控制加熱器線(xiàn)圈53的操作并且控制加熱器溫度；加熱器線(xiàn)圈53，其基于通過(guò)第一控制線(xiàn)161或第二控制線(xiàn)162施加的電力而產(chǎn)生熱量；第一繼電器51，其設(shè)置在連接到加熱器控制器52的第一控制線(xiàn)161上，并且打開(kāi)或關(guān)閉由燃料電池堆產(chǎn)生的電力通過(guò)其施加到加熱器控制器52的通路；以及第二繼電器54，其設(shè)置在連接到加熱器線(xiàn)圈53的第二控制線(xiàn)162上，并且打開(kāi)或關(guān)閉由燃料電池堆產(chǎn)生的電力通過(guò)其施加到加熱器線(xiàn)圈53的通路。

78.第一控制線(xiàn)161可以通過(guò)第一繼電器51和加熱器控制器52連接到加熱器線(xiàn)圈53的一端。第二控制線(xiàn)162可以通過(guò)第二繼電器54連接到加熱器線(xiàn)圈53的另一端。第一繼電器51和第二繼電器54不會(huì)同時(shí)接通，并且一個(gè)繼電器被控制為關(guān)斷，然后另一個(gè)繼電器可以被控制為接通。

79.第一繼電器51和第二繼電器54的接通/關(guān)斷操作可以由cod加熱器的高階控制器(例如，燃料電池系統(tǒng))控制。

80.圖7是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的控制框圖的視圖。

81.參照?qǐng)D7，燃料電池系統(tǒng)可以包括控制器710、通信裝置720和存儲(chǔ)裝置730。

82.控制器710可以是諸如處理器或中央處理單元(cpu)之類(lèi)的硬件裝置或者由處理器實(shí)現(xiàn)的程序?？刂破?10可以連接到燃料電池系統(tǒng)的各個(gè)組件，并且執(zhí)行燃料電池系統(tǒng)的整體功能。

83.當(dāng)切換到冷啟動(dòng)模式或關(guān)機(jī)模式時(shí)，控制器710控制連接到cod加熱器的控制線(xiàn)上的繼電器，并且控制cod加熱器的操作。為此，控制器710可以包括：模式設(shè)置裝置711，其設(shè)置冷啟動(dòng)模式或關(guān)機(jī)模式；繼電器控制器713，其控制cod加熱器的第一繼電器51和第二繼電器54；以及加熱器控制器715，其在冷啟動(dòng)模式或關(guān)機(jī)模式期間控制cod加熱器的操作。

84.包括在控制器710中的組件可以實(shí)現(xiàn)為單獨(dú)的裝置(或程序)或者可以實(shí)現(xiàn)為一個(gè)集成模塊的形式。

85.首先，模式設(shè)置裝置711可以設(shè)置冷啟動(dòng)模式的進(jìn)入和解除。例如，模式設(shè)置裝置711可以在存在冷起動(dòng)模式進(jìn)入請(qǐng)求時(shí)設(shè)置冷起動(dòng)模式的進(jìn)入，并且可以在燃料電池堆的入口冷卻水溫度條件滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)條件時(shí)設(shè)置冷起動(dòng)模式的解除。

86.此外，模式設(shè)置裝置711可以設(shè)置關(guān)機(jī)模式的進(jìn)入和解除。例如，模式設(shè)置裝置711

可以在存在關(guān)機(jī)模式進(jìn)入請(qǐng)求時(shí)設(shè)置關(guān)機(jī)模式的進(jìn)入，并且可以在燃料電池堆的輸出電壓條件滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)條件時(shí)設(shè)置關(guān)機(jī)模式的解除。

87.此外，模式設(shè)置裝置711可以設(shè)置或解除cod加熱器的簡(jiǎn)單電阻器模式。例如，當(dāng)由于cod加熱器的不良通信狀態(tài)而解除通信連接時(shí)，模式設(shè)置裝置711可以設(shè)置cod加熱器的簡(jiǎn)單電阻器模式。當(dāng)然，當(dāng)cod加熱器正常操作時(shí)，模式設(shè)置裝置711可以解除簡(jiǎn)單電阻器模式。

88.當(dāng)進(jìn)入冷啟動(dòng)模式或關(guān)機(jī)模式時(shí)，繼電器控制器713可以根據(jù)cod加熱器的狀態(tài)而控制連接到加熱器控制器52的第一繼電器51和直接連接到加熱器線(xiàn)圈53的第二繼電器54接通/關(guān)斷。

89.例如，當(dāng)進(jìn)入冷啟動(dòng)模式時(shí)，繼電器控制器713可以控制第二繼電器54關(guān)斷以阻止直接施加到加熱器線(xiàn)圈53的電力，并且控制第一繼電器51通過(guò)加熱器控制器52施加電力。這里，繼電器控制器713可以不同時(shí)控制第一繼電器51和第二繼電器54，而是在控制第二繼電器54關(guān)斷之后控制第一繼電器51接通。

90.此外，當(dāng)cod加熱器由于cod加熱器的不良通信狀態(tài)而在簡(jiǎn)單電阻器模式下操作時(shí)，繼電器控制器713可以控制第一繼電器51關(guān)斷以阻止向加熱器控制器52施加電力，并且控制第二繼電器54直接向加熱器線(xiàn)圈53施加電力。同樣，繼電器控制器713可以不同時(shí)控制第一繼電器51和第二繼電器54，而是在控制第一繼電器51關(guān)斷之后控制第二繼電器54接通。

91.加熱器控制器715在進(jìn)入冷啟動(dòng)模式或關(guān)機(jī)模式時(shí)確定用于操作cod加熱器的功耗，并且基于確定的功耗而控制cod加熱器操作。例如，當(dāng)cod加熱器在冷啟動(dòng)模式下操作時(shí)，加熱器控制器715可以將cod加熱器的功耗確定為最大負(fù)載，使得第一冷卻水的溫度可以在最短時(shí)間內(nèi)達(dá)到目標(biāo)冷卻水溫度。此外，當(dāng)cod加熱器在關(guān)機(jī)模式下操作時(shí)，加熱器控制器715可以將cod加熱器的功耗確定為最大負(fù)載，使得可以在最短時(shí)間內(nèi)消耗燃料電池堆的剩余電力。

92.在這種情況下，當(dāng)cod加熱器的通信狀態(tài)正常時(shí)，當(dāng)加熱器控制器715向加熱器控制器52發(fā)送操作控制信號(hào)時(shí)，加熱器控制器52可以根據(jù)來(lái)自加熱器控制器715的操作控制信號(hào)來(lái)控制加熱器線(xiàn)圈53的操作。此外，當(dāng)cod加熱器的通信狀態(tài)不良時(shí)，加熱器控制器715可以直接控制cod加熱器的接通/關(guān)斷操作。

93.在冷起動(dòng)模式下，cod加熱器加熱流入燃料電池堆的冷卻水(即，第一冷卻水)。在這種情況下，加熱器控制器715在cod加熱器操作的同時(shí)實(shí)時(shí)識(shí)別燃料電池堆的入口處的冷卻水溫度，允許cod加熱器連續(xù)操作，直到燃料電池堆的入口處的冷卻水溫度達(dá)到參考溫度，并且當(dāng)燃料電池堆的入口處的冷卻水溫度大于或等于參考溫度時(shí)，關(guān)斷cod加熱器。在這種情況下，模式設(shè)置裝置711可以解除冷啟動(dòng)模式。

94.在關(guān)機(jī)模式下，cod加熱器通過(guò)加熱器線(xiàn)圈53耗散熱能，以消耗燃料電池堆的剩余電力。在這種情況下，加熱器控制器715在cod加熱器操作的同時(shí)實(shí)時(shí)地識(shí)別燃料電池堆的輸出電壓，并且在燃料電池堆的輸出電壓小于參考電壓時(shí)關(guān)斷cod加熱器。在這種情況下，模式設(shè)置裝置711可以解除關(guān)機(jī)模式。

95.在cod加熱器操作之前，加熱器控制器715可以操作加熱器保護(hù)邏輯以在cod加熱器操作時(shí)保護(hù)cod加熱器。

96.這里，加熱器保護(hù)邏輯可以包括：第一加熱器保護(hù)邏輯731，其在冷啟動(dòng)模式下基于上限電壓和下限電壓之間的范圍來(lái)監(jiān)測(cè)cod加熱器的操作電壓、通信故障和/或溫度過(guò)熱，并且保護(hù)cod加熱器免遭問(wèn)題情況；以及第二加熱器保護(hù)邏輯735，其在關(guān)機(jī)模式下基于上限電壓范圍來(lái)監(jiān)測(cè)cod加熱器的操作電壓、通信故障和/或溫度過(guò)熱，并且保護(hù)cod加熱器免遭問(wèn)題情況。第一加熱器保護(hù)邏輯731和第二加熱器保護(hù)邏輯735可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置730中。

97.因此，當(dāng)進(jìn)入冷啟動(dòng)模式或關(guān)機(jī)模式時(shí)，加熱器控制器715可以調(diào)用并且執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置730中的第一加熱器保護(hù)邏輯731或第二加熱器保護(hù)邏輯735，并且根據(jù)執(zhí)行的加熱器保護(hù)邏輯來(lái)檢測(cè)和保護(hù)cod加熱器的操作狀態(tài)。在這種情況下，當(dāng)在檢測(cè)cod加熱器的操作狀態(tài)的同時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題情況時(shí)，加熱器控制器715可以關(guān)斷cod加熱器或者執(zhí)行另一操作。

98.例如，加熱器控制器715在冷啟動(dòng)模式下調(diào)用并且執(zhí)行第一加熱器保護(hù)邏輯731，并且在cod加熱器運(yùn)行的同時(shí)根據(jù)第一加熱器保護(hù)邏輯731來(lái)監(jiān)測(cè)cod加熱器的操作狀態(tài)。

99.在這種情況下，加熱器控制器715可以檢測(cè)cod加熱器的操作電壓，并且當(dāng)cod加熱器的操作電壓大于上限電壓vh或小于下限電壓v

l

時(shí)根據(jù)第一加熱器保護(hù)邏輯731關(guān)斷cod加熱器。

100.此外，加熱器控制器715可以監(jiān)測(cè)cod加熱器的通信狀態(tài)，并且可以在cod加熱器的通信狀態(tài)不良時(shí)根據(jù)第一加熱器保護(hù)邏輯731解除通信連接。在這種情況下，加熱器控制器715允許cod加熱器在簡(jiǎn)單電阻器模式下操作。當(dāng)cod加熱器在簡(jiǎn)單電阻器模式下操作時(shí)，加熱器控制器715可以在控制cod加熱器本身的接通/關(guān)斷操作的同時(shí)增加第一冷卻水的溫度。當(dāng)燃料電池堆的入口處的冷卻水溫度大于或等于參考溫度同時(shí)cod加熱器在簡(jiǎn)單電阻器模式下操作時(shí)，加熱器控制器715可以關(guān)斷cod加熱器。在這種情況下，模式設(shè)置裝置711可以解除冷啟動(dòng)模式。

101.此外，加熱器控制器715可以監(jiān)測(cè)cod加熱器的溫度，并且在cod加熱器的溫度超過(guò)y℃的參考溫度而且溫度不可控時(shí)，根據(jù)第一加熱器保護(hù)邏輯731關(guān)斷cod加熱器。因此，可以防止cod加熱器過(guò)熱。當(dāng)cod加熱器的溫度超過(guò)y℃的參考溫度但溫度可控時(shí)，加熱器控制器715可以根據(jù)第一加熱器保護(hù)邏輯731調(diào)節(jié)cod加熱器的功耗，以防止cod加熱器過(guò)熱。

102.又例如，加熱器控制器715在關(guān)機(jī)模式下調(diào)用并且執(zhí)行第二加熱器保護(hù)邏輯735，并且在cod加熱器操作的同時(shí)根據(jù)第二加熱器保護(hù)邏輯735監(jiān)測(cè)cod加熱器的操作狀態(tài)。

103.在這種情況下，加熱器控制器715可以檢測(cè)cod加熱器的操作電壓，并且當(dāng)cod加熱器的操作電壓大于上限電壓vh時(shí)，根據(jù)第二加熱器保護(hù)邏輯735關(guān)斷cod加熱器。

104.此外，加熱器控制器715可以監(jiān)測(cè)cod加熱器的通信狀態(tài)，并且當(dāng)cod加熱器的通信狀態(tài)不良時(shí)，可以根據(jù)第二加熱器保護(hù)邏輯735解除通信連接。在這種情況下，加熱器控制器715允許cod加熱器在簡(jiǎn)單電阻器模式下操作。當(dāng)cod加熱器在簡(jiǎn)單電阻器模式下操作時(shí)，加熱器控制器715可以在控制cod加熱器本身的接通/關(guān)斷操作的同時(shí)增加第一冷卻水的溫度。當(dāng)燃料電池堆的輸出電壓小于參考電壓同時(shí)cod加熱器在簡(jiǎn)單電阻器模式下操作時(shí)，加熱器控制器715可以關(guān)斷cod加熱器。在這種情況下，模式設(shè)置裝置711可以解除關(guān)機(jī)模式。這樣，根據(jù)本公開(kāi)，即使當(dāng)cod加熱器中發(fā)生諸如通信故障之類(lèi)的問(wèn)題情況時(shí)，也可以向加熱器線(xiàn)圈53直接供電，使得cod加熱器作為簡(jiǎn)單電阻器操作，因此燃料電池系統(tǒng)可以穩(wěn)定地

操作而不停止。

105.此外，加熱器控制器715可以監(jiān)測(cè)cod加熱器的溫度，并且當(dāng)cod加熱器的溫度超過(guò)y℃的參考溫度并且溫度不可控時(shí)，根據(jù)第二加熱器保護(hù)邏輯735關(guān)斷cod加熱器。因此，可以防止cod加熱器過(guò)熱。

106.當(dāng)cod加熱器的溫度超過(guò)y℃的參考溫度但溫度可控時(shí)，加熱器控制器715可以根據(jù)第二加熱器保護(hù)邏輯735調(diào)整cod加熱器的功耗，以?xún)H輸出最大負(fù)載的a％的預(yù)定比率。因此，在防止cod加熱器過(guò)熱的同時(shí)消耗了燃料電池堆的剩余電力，因此可以確保穩(wěn)定性。

107.通信裝置720可以包括在燃料電池系統(tǒng)中發(fā)送/接收信號(hào)和/或數(shù)據(jù)的通信模塊。例如，通信模塊可以從溫度傳感器接收關(guān)于燃料電池堆的入口處的冷卻水溫度的信息，并且接收關(guān)于燃料電池堆10的輸出電壓的信息。此外，在cod加熱器在冷啟動(dòng)模式或關(guān)機(jī)模式下操作的同時(shí)，通信模塊可以接收關(guān)于cod加熱器的操作狀態(tài)的信息。此外，通信模塊可以發(fā)送用于驅(qū)動(dòng)cod加熱器的保護(hù)邏輯的控制信號(hào)和/或用于控制cod加熱器的操作的控制信號(hào)。

108.在這種情況下，通信模塊可以使用車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與構(gòu)成燃料電池系統(tǒng)的各個(gè)組件通信。這里，車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)可以包括控制器局域網(wǎng)(can)通信、局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(lin)通信、拐射線(xiàn)通信等。

109.存儲(chǔ)裝置730可以存儲(chǔ)用于操作燃料電池系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)和/或算法。例如，存儲(chǔ)裝置730可以存儲(chǔ)關(guān)于tms中的燃料電池堆和電力電子部件的狀態(tài)的信息。存儲(chǔ)裝置730可以存儲(chǔ)在冷啟動(dòng)模式或關(guān)機(jī)模式下操作的cod加熱器的操作狀態(tài)信息。此外，存儲(chǔ)裝置730可以存儲(chǔ)諸如第一加熱器保護(hù)邏輯731和第二加熱器保護(hù)邏輯735之類(lèi)的保護(hù)邏輯，以在cod加熱器操作時(shí)保護(hù)cod加熱器。

110.這里，存儲(chǔ)裝置730可以包括諸如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)、靜態(tài)ram(sram)、只讀存儲(chǔ)器(rom)、可編程rom(prom)和電可擦除可編程rom(eeprom)之類(lèi)的存儲(chǔ)介質(zhì)。

111.下面將更具體地描述如上配置的根據(jù)本公開(kāi)的燃料電池系統(tǒng)的操作流程。

112.圖8至圖10是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施方式的控制燃料電池系統(tǒng)的加熱器的方法的操作流程的視圖。

113.首先，圖8示出在冷啟動(dòng)模式下控制加熱器的操作流程。參照?qǐng)D8，當(dāng)進(jìn)入冷啟動(dòng)模式時(shí)(s110)，燃料電池系統(tǒng)控制第二控制線(xiàn)162上的第二繼電器54關(guān)斷(s120)，并且在第二繼電器54關(guān)斷后控制第一控制線(xiàn)161上的第一繼電器51接通(s130)。這里，第一控制線(xiàn)161是通過(guò)加熱器控制器52連接到加熱器線(xiàn)圈53的路徑，并且在加熱器控制器52的控制下，從燃料電池堆產(chǎn)生的電力通過(guò)該路徑傳輸?shù)郊訜崞骶€(xiàn)圈53。此外，第二控制線(xiàn)162是直接連接到加熱器線(xiàn)圈53的路徑，并且從燃料電池堆產(chǎn)生的電力通過(guò)該路徑直接傳輸?shù)郊訜崞骶€(xiàn)圈53。因此，隨著第一繼電器51被控制為接通，加熱器控制器52處于能夠控制加熱器線(xiàn)圈53的操作的狀態(tài)。

114.燃料電池系統(tǒng)基于上限電壓vh和下限電壓v

l

之間的預(yù)設(shè)范圍來(lái)操作用于cod加熱器的加熱器保護(hù)邏輯(例如，第一加熱器保護(hù)邏輯731)(s140)。這里，燃料電池系統(tǒng)可以基于第一加熱器保護(hù)邏輯731，在cod加熱器針對(duì)冷啟動(dòng)而操作的同時(shí)監(jiān)測(cè)cod加熱器的操作狀態(tài)，并且確定cod加熱器的操作狀態(tài)是否滿(mǎn)足預(yù)設(shè)第一關(guān)斷條件。當(dāng)cod加熱器的操作狀態(tài)滿(mǎn)足預(yù)設(shè)第一關(guān)斷條件時(shí)，燃料電池系統(tǒng)可以根據(jù)第一加熱器保護(hù)邏輯731關(guān)斷cod加熱

器以保護(hù)cod加熱器。將參照?qǐng)D9的實(shí)施方式描述基于第一加熱器保護(hù)邏輯731的燃料電池系統(tǒng)的具體操作。

115.此后，燃料電池系統(tǒng)確定用于針對(duì)冷起動(dòng)而操作cod加熱器的功耗(s150)，并且基于在操作s150中確定的功耗而操作cod加熱器(s160)。在操作s150中，燃料電池系統(tǒng)可以確定將沿著第一連接管線(xiàn)和第一冷卻管線(xiàn)循環(huán)的第一冷卻水的溫度升高到參考溫度所需的功耗。例如，燃料電池系統(tǒng)可以在最大負(fù)載下操作cod加熱器，使得第一冷卻水的溫度可以在最短時(shí)間內(nèi)達(dá)到目標(biāo)冷卻水溫度。

116.燃料電池系統(tǒng)可以在cod加熱器操作的同時(shí)識(shí)別燃料電池堆的入口處的冷卻水溫度，并且可以執(zhí)行操作s160，直到燃料電池堆的入口處的冷卻水溫度達(dá)到x℃的參考溫度。

117.當(dāng)燃料電池堆的入口處的冷卻水溫度大于或等于x℃的參考溫度時(shí)，燃料電池系統(tǒng)終止cod加熱器的操作并且解除冷啟動(dòng)模式(s180)。

118.圖9示出在冷啟動(dòng)模式下保護(hù)加熱器的操作流程。參照?qǐng)D9，當(dāng)在圖8的操作s140中操作加熱器保護(hù)邏輯(例如，第一加熱器保護(hù)邏輯731)時(shí)，燃料電池系統(tǒng)可以在cod加熱器操作的同時(shí)基于第一加熱器保護(hù)邏輯731監(jiān)測(cè)cod加熱器的操作狀態(tài)(s210)。

119.首先，燃料電池系統(tǒng)可以基于第一加熱器保護(hù)邏輯731而監(jiān)測(cè)cod加熱器的操作電壓。在這種情況下，當(dāng)cod加熱器的操作電壓超過(guò)上限電壓vh時(shí)(s220)，或者當(dāng)cod加熱器的操作電壓小于下限電壓v

l

時(shí)(s230)，燃料電池系統(tǒng)可以根據(jù)第一加熱器保護(hù)邏輯731關(guān)斷cod加熱器，以防止cod加熱器受損(s270)。

120.此外，燃料電池系統(tǒng)可以基于第一加熱器保護(hù)邏輯731而監(jiān)測(cè)cod加熱器的通信狀態(tài)。當(dāng)cod加熱器的通信狀態(tài)不良時(shí)(s240)，燃料電池系統(tǒng)可以執(zhí)行圖10的“a”之后的操作。

121.此外，燃料電池系統(tǒng)可以基于第一加熱器保護(hù)邏輯731而監(jiān)測(cè)cod加熱器的溫度。當(dāng)cod加熱器的溫度低于y℃的參考溫度時(shí)(s250)，燃料電池系統(tǒng)可以在cod加熱器操作的同時(shí)執(zhí)行圖8的操作s170。

122.當(dāng)cod加熱器的溫度超過(guò)y℃的參考溫度(s250)但是溫度可控時(shí)(s260)，燃料電池系統(tǒng)可以根據(jù)第一加熱器保護(hù)邏輯731執(zhí)行圖8的操作s150，以調(diào)節(jié)cod加熱器的溫度并且調(diào)節(jié)cod加熱器的功耗。

123.相反，當(dāng)cod加熱器的溫度超過(guò)y℃的參考溫度(s250)并且溫度不可控時(shí)(s260)，燃料電池系統(tǒng)可以根據(jù)第一加熱器保護(hù)邏輯731關(guān)斷cod加熱器以防止cod加熱器過(guò)熱(s270)。

124.圖10示出在冷啟動(dòng)模式下當(dāng)cod加熱器的通信狀態(tài)不良時(shí)的回避操作。參照?qǐng)D10，當(dāng)cod加熱器的通信狀態(tài)不良時(shí)，燃料電池系統(tǒng)重試cod加熱器的通信連接(s310)，然后當(dāng)cod加熱器變得可通信時(shí)，執(zhí)行圖8的操作s150(s320)。

125.另一方面，當(dāng)即使在重試cod加熱器的通信連接之后不可通信狀態(tài)仍持續(xù)時(shí)(s320)，燃料電池系統(tǒng)解除cod加熱器的通信連接(s330)并且允許cod加熱器在簡(jiǎn)單電阻器模式下操作(s340)。為此，燃料電池系統(tǒng)控制第一控制線(xiàn)161上的第一繼電器51關(guān)斷(s350)，并且在第一繼電器51關(guān)斷后控制第二控制線(xiàn)162上的第二繼電器54接通(s360)。

126.當(dāng)隨著將第二繼電器54控制為接通，燃料電池堆的電力通過(guò)第二控制線(xiàn)162施加到cod加熱器的加熱器線(xiàn)圈53時(shí)，燃料電池系統(tǒng)控制cod加熱器的接通/關(guān)斷操作(s370)。在這種情況下，即使當(dāng)cod加熱器不能通信時(shí)，加熱器線(xiàn)圈53也被配置為簡(jiǎn)單電阻器以控制

cod加熱器的接通/關(guān)斷操作，因此燃料電池系統(tǒng)可以正常操作。

127.執(zhí)行操作s370，直到燃料電池堆的入口處的冷卻水溫度達(dá)到x℃的參考溫度,并且當(dāng)燃料電池堆的入口處的冷卻水溫度超過(guò)參考溫度時(shí)(s380)，燃料電池系統(tǒng)關(guān)斷cod加熱器并且解除冷啟動(dòng)模式(s390)。

128.圖11至13是示出根據(jù)本公開(kāi)的另一實(shí)施方式的控制燃料電池系統(tǒng)的加熱器的方法的操作流程的視圖。

129.圖11示出關(guān)機(jī)模式下的控制操作流程。參照?qǐng)D11，當(dāng)進(jìn)入關(guān)機(jī)模式時(shí)(s410)，燃料電池系統(tǒng)控制第二控制線(xiàn)162上的第二繼電器54關(guān)斷(s420)，并且在第二繼電器54關(guān)斷后控制第一控制線(xiàn)161上的第一繼電器51接通(s430)。這里，第一控制線(xiàn)161是通過(guò)加熱器控制器52連接到加熱器線(xiàn)圈53的路徑，并且從燃料電池堆產(chǎn)生的電力在加熱器控制器52的控制下通過(guò)該路徑傳輸?shù)郊訜崞骶€(xiàn)圈53。此外，第二控制線(xiàn)162是直接連接到加熱器線(xiàn)圈53的路徑，并且從燃料電池堆產(chǎn)生的電力通過(guò)該路徑直接傳輸?shù)郊訜崞骶€(xiàn)圈53。因此，隨著第一繼電器51被控制為接通，加熱器控制器52處于能夠控制加熱器線(xiàn)圈53的操作的狀態(tài)。

130.此后，燃料電池系統(tǒng)基于上限電壓vh的預(yù)設(shè)范圍操來(lái)操作用于cod加熱器的加熱器保護(hù)邏輯(例如，第二加熱器保護(hù)邏輯735)(s440)。這里，燃料電池系統(tǒng)可以在cod加熱器針對(duì)關(guān)機(jī)而操作的同時(shí)基于第二加熱器保護(hù)邏輯735監(jiān)測(cè)cod加熱器的操作狀態(tài)，并且確定cod加熱器的操作是否滿(mǎn)足預(yù)設(shè)第二關(guān)斷條件。當(dāng)cod加熱器的操作狀態(tài)滿(mǎn)足預(yù)設(shè)第二關(guān)斷條件時(shí)，燃料電池系統(tǒng)可以根據(jù)第二加熱器保護(hù)邏輯735關(guān)斷cod加熱器以保護(hù)cod加熱器。將參照?qǐng)D12的實(shí)施方式描述燃料電池系統(tǒng)基于第二加熱器保護(hù)邏輯735的具體操作。

131.此后，燃料電池系統(tǒng)確定針對(duì)關(guān)機(jī)而操作cod加熱器的功耗(s450)，并且基于在操作s450中確定的功耗而操作cod加熱器(s460)。在操作s450中，燃料電池系統(tǒng)可以基于燃料電池堆產(chǎn)生的電力中的剩余電力來(lái)確定cod加熱器的功耗。例如，燃料電池系統(tǒng)可以將cod加熱器的功耗確定為最大負(fù)載，以在最短時(shí)間內(nèi)消耗燃料電池堆的剩余電力。

132.燃料電池系統(tǒng)可以在cod加熱器操作的同時(shí)識(shí)別燃料電池堆的輸出電壓，并且執(zhí)行操作s460，直到燃料電池堆的輸出電壓達(dá)到參考電壓“z”。

133.當(dāng)燃料電池堆的輸出電壓小于參考電壓“z”時(shí)，燃料電池系統(tǒng)終止cod加熱器的操作并且解除關(guān)機(jī)模式(s480)。

134.圖12示出在關(guān)機(jī)模式下保護(hù)加熱器的操作流程。參照?qǐng)D12，當(dāng)在操作s440中操作加熱器保護(hù)邏輯(例如，第二加熱器保護(hù)邏輯735)時(shí)，燃料電池系統(tǒng)可以在cod加熱器操作的同時(shí)基于第二加熱器保護(hù)邏輯735而監(jiān)測(cè)cod加熱器的操作狀態(tài)(s510)。

135.首先，燃料電池系統(tǒng)可以基于第二加熱器保護(hù)邏輯735而監(jiān)測(cè)cod加熱器的操作電壓。在這種情況下，當(dāng)cod加熱器的操作電壓超過(guò)上限電壓vh時(shí)(s520)，燃料電池系統(tǒng)可以基于第二加熱器保護(hù)邏輯735而關(guān)斷cod加熱器以保護(hù)cod加熱器(s570)。

136.此外，燃料電池系統(tǒng)可以基于第二加熱器保護(hù)邏輯735而監(jiān)測(cè)cod加熱器的通信狀態(tài)。當(dāng)cod加熱器的通信狀態(tài)不良時(shí)(s530)，燃料電池系統(tǒng)可以執(zhí)行圖13的“b”之后的操作。

137.此外，燃料電池系統(tǒng)可以基于第二加熱器保護(hù)邏輯735而監(jiān)測(cè)cod加熱器的溫度。當(dāng)cod加熱器的溫度低于y℃的參考溫度時(shí)(s540)，燃料電池系統(tǒng)可以在cod加熱器操作的同時(shí)執(zhí)行圖11的操作s470。

138.當(dāng)cod加熱器的溫度超過(guò)y℃的參考溫度(s540)但是溫度可控制時(shí)(s550)，燃料電

池系統(tǒng)可以根據(jù)第二加熱器保護(hù)邏輯735以相對(duì)于最大負(fù)載的a％的預(yù)定比率輸出cod加熱器的功耗，以調(diào)節(jié)cod加熱器的溫度(s560)，然后執(zhí)行圖11的操作s470。

139.另一方面，當(dāng)cod加熱器的溫度超過(guò)y℃的參考溫度(s540)并且溫度不可控時(shí)(s550)，燃料電池系統(tǒng)可以根據(jù)第二加熱器保護(hù)邏輯735關(guān)斷cod加熱器，以防止cod加熱器過(guò)熱(s570)。

140.圖13示出在關(guān)機(jī)模式下當(dāng)cod加熱器的通信狀態(tài)不良時(shí)的回避操作。參照?qǐng)D13，燃料電池系統(tǒng)在cod加熱器的通信狀態(tài)不良時(shí)重試cod加熱器的通信連接(s610)，然后當(dāng)cod加熱器變得可通信時(shí)執(zhí)行圖11的操作s460(s620)。

141.另一方面，當(dāng)即使在重試cod加熱器的通信連接之后不可通信狀態(tài)仍持續(xù)時(shí)(s620)，燃料電池系統(tǒng)解除cod加熱器的通信連接(s630)并且允許cod加熱器在簡(jiǎn)單電阻器模式下操作(s640)。為此，燃料電池系統(tǒng)控制第一控制線(xiàn)161上的第一繼電器51關(guān)斷(s650)，并且在第一繼電器51關(guān)斷后控制第二控制線(xiàn)162上的第二繼電器54接通(s660)。

142.當(dāng)隨著將第二繼電器54控制為接通，燃料電池堆的電力通過(guò)第二控制線(xiàn)162施加到cod加熱器的加熱器線(xiàn)圈53時(shí)，燃料電池系統(tǒng)控制cod加熱器的接通/關(guān)斷操作(s670)。在這種情況下，即使當(dāng)cod加熱器不能通信時(shí)，加熱器線(xiàn)圈53也被配置為簡(jiǎn)單電阻器以控制cod加熱器的接通/關(guān)斷操作，因此燃料電池系統(tǒng)可以正常操作。

143.執(zhí)行操作s670，直到燃料電池堆的輸出電壓達(dá)到參考電壓“z”，并且當(dāng)燃料電池堆的輸出電壓變得小于參考電壓“z”時(shí)(s680)，燃料電池系統(tǒng)關(guān)斷cod加熱器并且解除關(guān)機(jī)模式(s690)。

144.根據(jù)本公開(kāi)，考慮冷啟動(dòng)模式或關(guān)機(jī)模式下的燃料電池堆的特性來(lái)控制陰極耗氧(cod)加熱器，因此可以有效地操作燃料電池系統(tǒng)的熱管理控制。

145.此外，根據(jù)本公開(kāi)，當(dāng)由于加熱器的通信錯(cuò)誤而不能控制加熱器時(shí)，將加熱器作為簡(jiǎn)單電阻器處理以控制加熱器的操作，因此可以穩(wěn)定地操作燃料電池系統(tǒng)的熱管理控制。

146.以上描述僅僅例示了本公開(kāi)的技術(shù)精神，并且本公開(kāi)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不脫離本公開(kāi)的本質(zhì)特征的情況下進(jìn)行各種變型和更改。

147.本公開(kāi)的一個(gè)方面提供一種燃料電池系統(tǒng)和控制其加熱器的方法，其中，在冷啟動(dòng)模式或關(guān)機(jī)模式下考慮燃料電池堆的特性來(lái)控制陰極耗氧(cod)加熱器，因此可以有效地操作燃料電池系統(tǒng)的熱管理控制。

148.本公開(kāi)的另一方面提供一種燃料電池系統(tǒng)及其控制加熱器的方法，其中，當(dāng)由于加熱器的通信錯(cuò)誤而不能控制加熱器時(shí)，將加熱器作為簡(jiǎn)單電阻器處理以控制加熱器的操作，因此可以穩(wěn)定地操作燃料電池系統(tǒng)的熱管理控制。

149.雖然本公開(kāi)包括具體示例，但是在理解本技術(shù)的公開(kāi)內(nèi)容之后顯而易見(jiàn)的是，在不脫離權(quán)利要求及其等同物的精神和范圍的情況下，可以對(duì)這些示例進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。本文描述的示例僅被視為描述性的，而不是為了進(jìn)行限制。每個(gè)示例中的特征或方面的描述被認(rèn)為適用于其它示例中的類(lèi)似特征或方面。如果描述的技術(shù)以不同的順序執(zhí)行，和/或如果描述的系統(tǒng)、架構(gòu)、裝置或電路中的組件以不同方式組合和/或由其它組件或其等同物替換或補(bǔ)充，則可以實(shí)現(xiàn)合適的結(jié)果。因此，本公開(kāi)的范圍不是由具體描述限定，而是由權(quán)利要求及其等同物限定，并且權(quán)利要求及其等同物范圍內(nèi)的所有變化都應(yīng)被解釋為包含在本公開(kāi)中。

150.相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

151.本技術(shù)要求2021年9月7日于韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)no.10-2021-0119084的權(quán)益，該韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的全部公開(kāi)內(nèi)容出于所有目的通過(guò)引用結(jié)合于此。技術(shù)特征：

1.一種燃料電池系統(tǒng)，所述燃料電池系統(tǒng)包括：陰極耗氧cod加熱器，所述陰極耗氧cod加熱器設(shè)置在流入燃料電池堆的冷卻水循環(huán)所通過(guò)的管線(xiàn)上，并且被配置為加熱所述冷卻水或消耗所述燃料電池堆的剩余電力；以及控制器，所述控制器被配置為基于所述陰極耗氧cod加熱器的目標(biāo)加熱量來(lái)確定功耗，并且基于所確定的功耗來(lái)控制所述陰極耗氧cod加熱器的操作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，在冷啟動(dòng)模式下，所述控制器還被配置為基于用于加熱所述冷卻水直到所述燃料電池堆的入口處的冷卻水溫度達(dá)到參考溫度的目標(biāo)加熱量來(lái)確定所述功耗。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述控制器還被配置為將所述功耗確定為所述陰極耗氧cod加熱器的最大負(fù)載。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述燃料電池堆的所述入口處的所述冷卻水溫度變得大于或等于所述參考溫度時(shí)，所述控制器還被配置為關(guān)斷所述陰極耗氧cod加熱器并且解除所述冷啟動(dòng)模式。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，在關(guān)機(jī)模式下，所述控制器還被配置為基于用于消耗所述燃料電池堆的剩余電力直到所述燃料電池堆的輸出電壓變得小于參考電壓的目標(biāo)加熱量來(lái)確定所述功耗。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述控制器還被配置為將所述功耗確定為所述陰極耗氧cod加熱器的最大負(fù)載。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述燃料電池堆的所述輸出電壓變得小于所述參考電壓時(shí)，所述控制器關(guān)斷所述陰極耗氧cod加熱器并且解除所述關(guān)機(jī)模式。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述陰極耗氧cod加熱器包括：加熱器線(xiàn)圈；加熱器控制器，所述加熱器控制器被配置為控制所述加熱器線(xiàn)圈的加熱操作；第一繼電器，所述第一繼電器設(shè)置在連接到所述加熱器控制器的第一控制線(xiàn)上，并且被配置為使通過(guò)所述第一控制線(xiàn)的電力供應(yīng)中斷；以及第二繼電器，所述第二繼電器設(shè)置在連接到所述加熱器線(xiàn)圈的第二控制線(xiàn)上，并且被配置為使通過(guò)所述第二控制線(xiàn)的電力供應(yīng)中斷。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，當(dāng)進(jìn)入冷啟動(dòng)模式或關(guān)機(jī)模式時(shí)，所述控制器還被配置為控制所述第二繼電器關(guān)斷，然后控制所述第一繼電器接通。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，當(dāng)進(jìn)入所述冷啟動(dòng)模式或所述關(guān)機(jī)模式時(shí)，所述控制器還被配置為在操作所述陰極耗氧cod加熱器之前操作加熱器保護(hù)邏輯，并且在所述陰極耗氧cod加熱器操作的同時(shí)基于所述加熱器保護(hù)邏輯來(lái)監(jiān)測(cè)所述陰極耗氧cod加熱器的操作狀態(tài)。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述陰極耗氧cod加熱器的通信狀態(tài)不良時(shí)，所述控制器還被配置為解除所述陰極耗氧cod加熱器的通信連接，并且允許所述陰極耗氧cod加熱器在簡(jiǎn)單電阻器模式下操作。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述陰極耗氧cod加熱器在所述簡(jiǎn)單電阻器模式下操作時(shí)，所述控制器還被配置為控制所述第一繼電器關(guān)斷，然后控制所述第二繼電器接通。

13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述陰極耗氧cod加熱器在所述簡(jiǎn)單電阻器模式下操作時(shí)，所述控制器還被配置為根據(jù)所述陰極耗氧cod加熱器的加熱量來(lái)控制所述陰極耗氧cod加熱器的接通或關(guān)斷操作。14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述陰極耗氧cod加熱器的操作電壓超過(guò)參考電壓范圍、所述陰極耗氧cod加熱器的操作電壓小于下限電壓、或者所述陰極耗氧cod加熱器的溫度超過(guò)參考溫度并且溫度不可控時(shí)，所述控制器還被配置為根據(jù)所述加熱器保護(hù)邏輯關(guān)斷所述陰極耗氧cod加熱器。15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述陰極耗氧cod加熱器的溫度超過(guò)參考溫度并且溫度是可控的時(shí)，所述控制器還被配置為調(diào)節(jié)所述陰極耗氧cod加熱器的所述功耗。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，當(dāng)在所述關(guān)機(jī)模式下正在操作的所述陰極耗氧cod加熱器的溫度超過(guò)所述參考溫度并且溫度可控時(shí)，所述控制器還被配置為以相對(duì)于所述陰極耗氧cod加熱器的最大負(fù)載的預(yù)定比率輸出所述陰極耗氧cod加熱器的所述功耗。17.一種控制燃料電池系統(tǒng)的加熱器的方法，所述方法包括以下步驟：基于設(shè)置在流入燃料電池堆的冷卻水循環(huán)所通過(guò)的管線(xiàn)上的陰極耗氧cod加熱器的目標(biāo)加熱量來(lái)確定功耗，并且加熱所述冷卻水或消耗所述燃料電池堆的剩余電力；以及基于所確定的功耗來(lái)控制所述陰極耗氧cod加熱器的操作。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，確定所述功耗的步驟包括以下步驟：在冷啟動(dòng)模式下，基于用于加熱所述冷卻水直到所述燃料電池堆的入口處的冷卻水溫度達(dá)到參考溫度的目標(biāo)加熱量來(lái)確定所述功耗。19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，確定所述功耗的步驟包括以下步驟：在關(guān)機(jī)模式下，基于用于消耗所述燃料電池堆的剩余電力直到所述燃料電池堆的輸出電壓變得小于參考電壓的目標(biāo)加熱量來(lái)確定所述功耗。20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，所述方法還包括以下步驟：當(dāng)進(jìn)入冷啟動(dòng)模式或關(guān)機(jī)模式時(shí)，在所述陰極耗氧cod加熱器操作之前操作加熱器保護(hù)邏輯；以及在所述陰極耗氧cod加熱器操作的同時(shí)，基于所述加熱器保護(hù)邏輯來(lái)監(jiān)測(cè)所述陰極耗氧cod加熱器的操作狀態(tài)。

技術(shù)總結(jié)

本公開(kāi)涉及燃料電池系統(tǒng)和控制燃料電池系統(tǒng)的加熱器的方法。根據(jù)本公開(kāi)的燃料電池系統(tǒng)包括：陰極耗氧(COD)加熱器，其設(shè)置在流入燃料電池堆的冷卻水循環(huán)所通過(guò)的管線(xiàn)上，并且加熱冷卻水或消耗燃料電池堆的剩余電力；以及控制器，其根據(jù)COD加熱器的目標(biāo)加熱量來(lái)確定功耗，并且基于確定的功耗來(lái)控制COD加熱器的操作。作。作。

技術(shù)研發(fā)人員：崔誠(chéng)景 元鐘普

受保護(hù)的技術(shù)使用者：現(xiàn)代摩比斯株式會(huì)社

技術(shù)研發(fā)日：2022.09.07

技術(shù)公布日：2023/3/9