专利名称：用于燃料电池车辆应用的效率和耐用性的优化的待机模式的制作方法
技术领域：
本发明总的来说涉及一种使燃料电池系统进入待机模式的系统和方法，尤其涉及 一种使燃料电池系统进入如下待机模式的系统和方法，其中该待机模式很少或不消耗功 率，使燃料的使用量最小化，并且所述燃料电池系统可以快速从该待机模式恢复。
背景技术：
氢是一种非常具有吸引力的燃料，因为它清洁并且可以用来在燃料电池中高效地 发电。氢燃料电池是一种电化学装置，该装置包括一个正极和一个负极，以及正极和负极之 间的电解质。所述正极接收氢气，所述负极接收氧或空气。所述氢气在正极分解以生成自 由质子和电子，所述质子通过电解质到达负极。所述质子与所述氧和所述电子在负极反应 生成水。来自的正极的所述电子不能通过电解质，因此在被送到负极之前使其通过负载完 成做功。质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种受欢迎的车辆用燃料电池，所述PEMFC通常 包括一个固体聚合物电解质质子传导膜，例如全氟磺酸膜。所述正极和负极通常包括细 微地研磨的催化颗粒，该催化颗粒通过碳粒支撑并与离聚物混合，所述催化颗粒通常为钼 (Pt)。所述催化混合物设置在所述膜的相对两侧。所述正极催化混合物、所述负极催化混 合物以及所述膜的组合确定了薄膜电极装置(MEA)。MEA的制造相对昂贵，并且需要一定的 条件以有效的运行。几个燃料电池通常组合在燃料电池堆中产生所需功率。例如，一种典型的车辆用 燃料电池堆可能有200或更多个堆叠的燃料电池。该燃料电池堆接收负极输入反应物气 体，通常是通过压缩机被强迫通过所述堆的空气流。并不是所有的氧都被所述燃料电池堆 消耗，并且部分空气作为负极排放气体被输出，所述负极排放气体可能包含作为堆的副产 品的水。所述燃料电池堆也接收正极氢反应气体，该气体流入所述堆的正极侧，所述堆还包 括冷却流体流过的流动通道。所述燃料电池堆包括一系列安置在所述堆中几个MEA之间的两极板，在所述燃料 电池堆里所述两极板和所述MEAs安置在两个端板之间。所述两极板包括用于相邻的所述 燃料电池堆里的燃料电池的正极侧和负极侧。在两极板的正极侧提供正极气体流动通道， 该通道允许所述正极反应物气体流到相应的MEA。在两极板的负极侧提供负极气体流动通 道，该通道允许所述负极反应物气体流到相应的MEA。一个端板包括正极气体流动通道，另 一个端板包括负极气体流动通道。所述两极板和端板由导电材料制成，例如不锈钢或者导 电复合材料。所述端板将由所述燃料电池产生的电传导出所述燃料电池堆。所述两极板还 包括流通冷却流体的流动通道。
在某些燃料电池系统运行条件下，可能希望使所述系统进入待机模式，在该模式 中所述系统消耗很少或不消耗功率，燃料使用量最小化，并且所述系统可以快速从该待机 模式恢复，从而提高系统效率并减慢系统恶化。在一个实施例中，当所述燃料电池系统处于 空转模式时，依然向所述燃料电池堆提供负极空气和氢气，并且所述燃料电池堆仍产生输 出功率，所述空转模式是例如燃料电池汽车在停止交通灯处停止，在这种模式下所述燃料 电池堆不产生用来运行系统装置的功率。在燃料电池堆处于所述空转模式时向燃料电池堆 提供氢气通常是浪费的，因为在这些条件下运行所述燃料电池堆是做无用功。因此，处于这 些空转工况时通常希望减少堆输出功率和电流消耗，从而提高系统燃料效率。
发明内容
根据本发明的教导，公开了一种用于使燃料电池汽车系统进入待机模式的系统和 方法，在上述待机模式中很少或不消耗功率，燃料使用量最小，并且所述系统可以快速从上 述待机模式恢复。所述方法包括确定车辆控制水平是否满足预定的待机模式车辆水平进入 标准，以及燃料电池系统控制水平是否已经满足预定的待机模式燃料电池水平进入标准， 当所述车辆水平进入标准和所述燃料电池水平进入标准都已满足时，使车辆进入所述待机 模式；如果已经满足预定车辆水平退出标准或者已经满足燃料电池水平退出标准，所述方 法退出所述待机模式。通过下面的描述和随附权利要求，并结合附图，本发明的附加特征将变得明显。本申请还提供如下所述的解决方案方案1 一种使燃料电池车辆进入待机模式和使所述燃料电池车辆从所述待机模 式脱离的方法，所述方法包括确定车辆控制水平是否已经满足了预定的待机模式车辆水平进入标准；确定燃料电池系统控制水平是否已经满足了预定的待机模式燃料电池水平进入 标准；以及如果所述车辆水平进入标准和所述燃料电池水平进入标准都已经被满足，使所述 车辆进入所述待机模式。方案2 如方案1所述的方法，其中所述车辆水平进入标准包括车辆钥匙处于运行 位置，所述燃料电池系统进入标准包括所述燃料电池系统处于运行状态以及预定的燃料电 池运行时间比预定的阈值长。方案3 如方案1所述的方法，其中所述车辆水平进入标准包括所述车辆处于停车 或者车辆功率水平处于低的或者经济的状态。方案4 如方案1所述的方法，其中所述车辆水平进入标准包括所述车辆的制动器 已经被关闭了预定的时间，高压蓄电池的充电状态在预定的阈值之上，车辆驾驶室的暖气 设备和空调不被需求，以及那些任何可能阻止随后的启动或者成功的熄火的车辆水平故障 都被关闭。方案5 如方案1所述的方法，其中所述燃料电池系统水平进入标准包括待机位是 1，其指示待机模式是可行的，燃料电池系统冷却液出口温度比预定的温度值高，环境温度 比预定的温度值高，如果车辆处于停车，当运行待机模式的时间比预定的时间长时，维修指 示灯被关闭并且所述环境温度比所述预定的温度低。
方案6 如方案1所述的方法，还包括如果预定的车辆水平待机模式退出标准已经 被满足或者预定的燃料电池水平待机模式退出标准已经被满足则退出所述待机模式。方案7 如方案6所述的方法，其中所述车辆水平退出标准包括所述车辆钥匙是否 在运行位置，PRNDL位置是否为停车或者PRNDL位置是否为低的。方案8 如方案6所述的方法，其中所述车辆水平退出标准包括所述蓄电池充电状 态是否在预定的阈值之下，所述驾驶室暖气设备正在被需求，制动器应用状态不是关闭，所 述环境温度在预定的温度之下并且所述车辆的速度不低于预定的速度阈值。方案9 如方案6所述的方法，其中所述燃料电池水平退出标准包括堆冷却液温度 在预定的温度值之下，并且已经达到了预定的最高待机模式时限。方案10 如方案1所述的方法，还包括确定在车辆退出所述待机模式后，将执行冷 熄火还是正常熄火。方案11 一种使燃料电池车辆进入待机模式和使所述燃料电池车辆从所述待机 模式脱离的方法，所述方法包括确定车辆的控制水平是否已经满足了预定的待机模式车辆水平进入标准，所述车 辆水平进入标准包括车辆钥匙处于运行位置，所述车辆处于停车或者车辆功率水平处于低 功率或者经济状况；确定燃料电池系统控制水平是否已经满足了预定的待机模式燃料电池水平进入 标准，所述燃料电池水平进入标准包括所述燃料车辆处于运行状态并且预定的燃料电池运 行时间比预定的阈值长；如果所述车辆水平进入标准和所述燃料电池水平进入标准都已经得到满足，使所 述车辆进入所述待机模式；以及如果预定的待机模式车辆水平退出标准已经被满足或者预定的待机模式燃料电 池水平退出标准已经被满足则退出所述待机模式，所述车辆水平退出标准包括蓄电池充电 状态在预定的阈值之下，所述车辆不处于停车并且所述车辆不处于低功率或者经济状况。方案12 如方案11所述的方法，其中所述车辆水平进入标准还包括所述车辆制动 器已经被关闭了预定的时间，高压蓄电池充电状态在预定的阈值之上，车辆驾驶室暖气设 备或者空调不被需求，以及那些任何可能阻止随后的启动或者成功的熄火的车辆水平故障 都被关闭。方案13 如方案11所述的方法，其中所述燃料电池系统水平进入标准还包括待机 位是1以指示待机可行，燃料电池系统冷却液出口温度比预定的温度值高，环境温度比预 定的温度值高，如果车辆处于停车，当运行待机模式的时间比预定的时间长时，维修指示灯 被关闭并且所述环境温度比所述预定的温度低。方案14 如方案11所述的方法，其中所述车辆水平退出标准还包括所述蓄电池充 电状态在预定的阈值之下，所述驾驶室暖气设备正在被需求，制动器应用状态不是关闭，所 述环境温度在预定温度之下，以及所述车辆的速度不低于预定速度阈值。方案15 如方案11所述的方法，其中所述燃料电池水平退出标准还包括堆冷却液 温度在预定的温度值之下，并且预定的最高待机模式时限已经被达到。方案16 如方案11所述的方法，还包括确定在车辆退出所述待机模式后，将执行 冷熄火还是正常熄火。
方案17 —种使燃料电池车辆进入待机模式和使所述燃料电池车辆从所述待机 模式脱离的系统，所述系统包括用于确定车辆的控制水平是否已经满足了预定的待机模式车辆水平进入标准的装置；用于确定燃料电池系统控制水平是否已经满足了预定的待机模式燃料电池水平 进入标准的装置；以及用于当所述车辆水平进入标准和所述燃料电池水平进入标准都已经得到满足时 使所述车辆进入所述待机模式的装置。方案18 如方案17所述的系统，其中所述车辆水平进入标准包括车辆钥匙处于运 行位置，所述燃料电池系统进入标准包括所述燃料电池系统处于运行状态并且预定的燃料 电池运行时间比预定的阈值长。方案19 如方案17所述的系统，其中所述车辆水平进入标准包括所述车辆处于停 车，或者车辆功率水平处于低或者经济状况。方案20 如方案17所述的系统，还包括用于如果预定的车辆水平待机模式退出标 准已经被满足或者预定的燃料电池水平待机模式退出标准已经被满足时退出所述待机模 式的装置。
图1为燃料电池系统的原理框图；图2(a)_2(c)是表示在所述燃料电池系统中进入和退出待机模式的过程的流程 图。
具体实施例方式下面关于本发明的实施方式针对一种使燃料电池系统进入待机模式的系统和方 法的说明实质上仅仅是示例，决不是限制本发明或它的应用或效用。例如，本发明特别的应 用于使与混合动力燃料电池汽车关联的燃料电池系统进入待机模式。然而，本领域技术人 员能够意识到，本发明的所述系统和方法可以应用于其他燃料电池系统。图1是燃料电池系统10的一种简化的平面图，该燃料电池系统10包括燃料电池 堆12。所述燃料电池堆12包括负极侧，该负极侧用于在负极输入线路16上从压缩机14接 收空气，并且在负极排放气体线路18上提供负极排放气体。所述燃料电池堆12还包括正 极侧，该正极侧用于在正极输入线路22上从氢源20接收氢气，并且在正极排放气体线路M 上提供正极排放气体，上述氢源20可以是高压箱。所述系统10还包括热子系统，该热子系 统用于向所述燃料电池堆12提供冷却流体。所述热子系统包括高温泵观，该高温泵观用 于通过所述燃料电池堆12外部的冷却环路30和通过所述燃料电池堆12内的两极板内的 冷却流体流动通道泵送冷却流体。当冷却流体流入所述燃料电池堆12时，温度传感器32 测量冷却环路沈内冷却流体的温度，当冷却流体流出所述所述燃料电池堆12时，温度传感 器34测量冷却环路沈内冷却流体的温度。在冷却环路30内提供冷却流体加热器36，其可 以用于提高所述流过所述冷却环路30的冷却流体的温度。所述加热器36可以是任何适用 于这里描述的目的的加热器，例如电阻式加热器。
本发明提供了一种使所述燃料电池系统10进入待机模式的系统和方法，在该待 机模式中很少或不消耗能量，燃料的使用量最小，并且所述燃料电池系统可以快速从该待 机模式恢复。很少或不消耗能量的定义是关闭所述系统或将所述系统设置成用于从实用 角度考虑的许多附加负载的低功率设置，所述附加负载例如所述压缩机14、所述冷却流体 加热器36和其它非关键附加负载。所述燃料的最小量的定义是将流入所述燃料电池堆12 的氢的量减少到维持压力设定点的水平，该压力设定点可以是真空，但不能允许抽吸成可 能造成所述燃料电池堆12潜在的危害的真空。所述待机模式的目的是通过减少消耗的能 量和燃料提高所述燃料电池系统10的效率，否则如果不作变化那些能量和燃料通常将被 消耗。在任何适合的系统运行条件下可以进入所述待机模式，例如当车辆空转、停止、在稳 定的低速度行驶等等。如果所述系统10在低功率和差效率下运行，如果蓄电充电状态足够 高，可能期望使用蓄电池能量运行所述系统。本发明需要待满足的确定的进入标准，以使所述系统10进入所述待机模式。所述 进入标准细分为两个主要的分类，即车辆水平进入标准和燃料电池模块水平标准。基本的 车辆水平标准包括但不限于钥匙状态是曲柄运行或者运行位置，PRNDL(档位)位置允许待 机，制动器开关状态允许待机，混合动力车辆蓄电池充电状态(SOC)比预定的上限值高，车 辆暖气设备、通风设备和空调系统(HVAC)状态允许所述待机模式，该状态中不需要驾驶室 暖气设备和空调设备，车辆水平故障状况允许待机，该状况中没有维修指示灯亮，所述车辆 的速度在最大阈值速度之下，需要低燃料电池功率，经济模式选择开关状态处在经济位置， 以及导航系统中距离家、工作或其它地点的距离比阈值大。这些标准用于确定进入所述待机模式是否能在维持乘客舒适的范围内优化整个 混合动力系统效率。如果可以，在该车辆水平上就需要所述待机模式。所述燃料电池模块水平进入标准包括所述燃料电池运行温度在预定的阈值之上， 燃料电池故障状态正常，所述燃料电池运行时间比预定的阈值长，以及是否有先前的无效 的待机模式向运行模式转变。所述燃料电池水平进入标准用于确定所述燃料电池在最小化 转变时的操作者干扰和耐用性影响的同时以鲁棒方式进入所述待机模式的能力。这个过程还提出一些用于退出所述待机模式的退出标准，该退出标准也可以被分 为车辆水平和燃料电池模块水平标准。所述车辆水平退出标准与所述待机进入标准相似， 包括所述钥匙不在曲柄运行或者运行位置，PRNDL位置转变到了待机禁止状态，制动开关状 态转变到了待机禁止状态，所述混合动力蓄电池充电状态比最小SOC阈值小，HVAC系统状 态转变到了待机禁止状态，车辆水平故障状态变为了待机禁止状态，所述车辆速度比最大 阈值速度大，有高的燃料电池需求动力，所述经济模式选择开关状态不在经济模式，以及导 航系统中距离家、工作或其它地点的距离比预定阈值小。用于退出所述待机模式的所述燃料电池水平退出标准和那些用于所述燃料电池 水平的所述待机进入标准相似，包括所述燃料电池运行温度在预定的阈值温度之下，燃料 电池故障状态转变到了待机禁止状态，燃料电池处于待机的时间比预定的阈值长，以及所 述正极氢浓度比预定的阈值低。基于上述进入和退出标准，通过车辆燃料电池动力模块(FCPM)和所述燃料电池 系统(FCS)控制器管理的几个要素包括钥匙位置；燃料电池需求功率；PRNDL位置；HVAC系 统状态；制动开关状态；车辆位置；车辆速度，在该速度上操作者使用用于乘客舒适的燃料电池系统模式指示器，而且期望的燃料电池功率需求被提供；混合动力蓄电池S0C，这时所 述蓄电池必须提供功率用来在所述待机模式期间维持所述车辆系统，以及至少保留足够的 能量用于当退出所述待机模式时重启所述燃料电池系统；车辆/燃料电池水平故障状态， 其中需要验证致动器和传感器的可用性；经济模式选择开关，其用于允许操作者为了燃料 经济性而不是性能标准选择系统运行优化；有待机模式退出重启鲁棒性的燃料电池运行温 度；燃料电池最小运行时间，其包括启动后稳定以及操作者进入/退出频率干扰；燃料电池 处于待机模式的最大时间，在上述时间中部件的所述待机模式退出重启鲁棒性影响；热冷 可能性；正极氢浓度，在该浓度出于对排放物的影响以及重启时间最小化与稳定性之间的 权衡而提供了待机退出重启鲁棒性；以及先前的无效的待机模式退出转变，该转变维持燃 料电池运行鲁棒性。当处于待机模式时，所述FCS控制器维持对正极压力的控制以定义的设定点。这 允许控制最优化以最小化退出待机模式时的重启时间和基于电池可靠性的重启鲁棒性，车 辆氢传感器水平根据需要被监测。可以控制流入负极的空气流以根据需要控制管道设施中 的氢浓度和重启鲁棒性。所述待机模式协议有三个退出标准路径，其包括由于除了操作者钥匙熄火引起的 退出，由于操作者在预测的低的冷可能性下的钥匙熄火的退出，以及由于操作者在预测的 高的冷可能性下的钥匙熄火的退出。在第一路径下，所述燃料电池控制执行所需求的操作 以重启所述燃料电池并返回到正常功率操作。在第二和第三路径下，关于冷可能性的输入 被作为算法输入。在所述预测中可能用到的因素包括但不限于环境状态传感器输入，例如 环境温度，大气压力等，车辆部署区域的统计天气数据，基于导航系统输入和顾客使用的简 介的用于当前位置的预测天气状况。如果所述预测的冷可能性是低的，允许所述系统转变 到关闭状态。但是，如果所述预测的冷可能性是高的，需要用于使所述堆膜变干的重启和净 化循环来提高后续启动的鲁棒性。图2 (a) -2 (c)是一个流程图30，其基于上述讨论的所述进入和退出标准和所述燃 料电池系统监测的各种参数说明进入和退出所述待机模式的操作。如上所述，这里有用于 所述车辆水平的进入和退出标准，以及用于所述燃料电池模块水平的进入和退出标准。在 所述流程图30中那些标准被单独标识为用于所述车辆水平控制的FCPS控制器和用于所述 燃料电池水平控制的FCS控制器。在这方面，如果在所述FCPS控制器中满足所有的进入或 退出标准，那么所述FCPS控制器将发送一个请求，以进入或退出所述待机模式，并且所述 FCS控制器将基于它的标准确定是否确实进入或退出所述待机模式。为进入所述待机模式，在方框32，所述算法首先确定所述燃料电池是否处于运行 状态，点火钥匙是否处于运行位置，并且车辆关闭时间是否已经重置。如果已经满足这些进 入条件，那么在判断菱形34中，所述算法确定在该车辆水平上所述PRNDL位置是否是停车。 如果在判断菱形34处所述车辆处于停车，那么所述算法确定了进入标准，该标准用于所述 车辆水平和燃料电池水平。对于所述车辆水平，在判断菱形36中所述算法确定所述FCPS制 动器是否已经被关闭了超过预定的时间，例如5秒钟，如果是，在判断菱形38确定所述FCPS 高压蓄电池充电状态是否足够高，如果是，在判断菱形40中确定所述FCPS驾驶室是否不需 要暖气设备或空调，如果是，在判断菱形42确定所述FCPS所有可能阻止以后的启动或成功 熄火的故障都处于关闭状态。如果已经满足所有的进入标准，那么在方框44所述FCPS控制器指示可以进入所述待机模式。如果在判断菱形36，38，40和42中的任何一个所述进入 标准没有被满足，那么在方框46所述算法确定不能使所述车辆进入所述待机模式，并返回 到在方框32处的确定所述燃料电池模块是否处于运行位置，所述钥匙是否处于运行位置， 以及所述关闭时间是否被重置。在判断菱形34，如果所述PRNDL位置处于停车，那么所述FCS控制器在判断菱形 48确定待机位是否已经设置在非易失性存储器(NVM)中以指示所述系统是否已经正确地 退出先前的待机模式，如果所述位没有被设置，所述系统需要技术维修来确定是否存在问 题。如果在判断菱形48所述待机位是1，那么在判断菱形50，所述算法确定所述燃料电池堆 冷却液出口温度是否比预定的温度高，预定的温度例如是^°C，以及所述环境温度Tamb是 否比预定的温度值高，预定的温度值为例如_15°C，如果是，在判断菱形52，所述算法确定 维修指示灯是否关闭，如果是，在判断菱形M，所述算法确定所述环境温度Tamb是否比预定 的温度值低，预定的温度值为例如5°C，以及所述待机模式被占用超过了预定的时间，例如 5分钟。如果所有的这些进入标准都已经被满足，那么在方框44所述FCS控制器启动所述 待机模式。但是，如果在判断菱形48，50，52，M中任何一个所述进入标准没有被满足，那么 所述FCS控制器在方框M确定所述待机模式不可行，并且所述算法返回方框32，以确定所 述钥匙是否处于运行位置，所述燃料电池模块是否处于运行状态以及所述关闭时间是否重 置。在判断菱形34，如果所述PRNDL位置不是停车，那么在判断菱形58，所述算法确定 所述车辆是否处于低功率状况，例如经济模式，如果不是，所述算法返回方框32，以确定所 述钥匙是否处于运行位置，所述燃料电池模块是否处于运行状态以及所述关闭时间是否重 置。在一个实施例中，所述PRNDL用于作为经济模式开关，其中如果PRNDL在低的位置，那么 所述经济模式被启动。在判断菱形58，如果所述车辆处于低功率状况，那么在该车辆FCPS 控制器水平，在方框60所述算法使所述HVAC控制处于建立区域。在判断菱形62，所述算 法接着确定所述车辆是否已经在低于预定的速度行驶了超过预定的时间，例如预定速度为 10km/h,预定的时间为5秒钟，如果是，在判断菱形64确定所述高压蓄电池充电状态是否充 足，如果是，在判断菱形66确定所述FCPS驾驶室暖气设备和空调是否不被需求，如果是，在 判断菱形68确定可能阻止随后的启动和成功熄火的所有的所述FCPS故障是否已被关闭， 如果是，在方框44所述FCPS控制要求使所述车辆进入所述待机模式。如果在菱形62，64， 66和68中的任何一个所述进入标准没有被满足，那么在方框70所述FCPS控制器不要求使 所述系统进入所述待机模式，并返回到方框32，以确定所述燃料电池模块是否处于运行状 态，所述钥匙是否处于运行位置以及所述关闭时间是否已经重置。在判断菱形58，如果所述车辆处于低功率状况，那么所述FCS控制器通过以下步 骤来确定所述系统是否将进入待机模式在判断菱形72首先确定所述待机位是否是1， 如果是，在判断菱形74确定所述FCS冷却流体出口温度是否比预定的温度值高，预定的 温度值为例如^°C，以及所述环境温度Tamb是否比预定的温度值高，预定的温度值为例 如_15°C，如果是，在判断菱形76确定所述维修指示灯是否是关闭的，如果是，在判断菱形 78,当所述待机模式被占用超过了约先前预定的时间，例如5分钟时，确定所述环境温度 Tamb是否比预定的温度值低，预定的温度值为例如5°C，如果是，在方框44，所述车辆要求所 述待机模式。如果在判断菱形72，74，76和78中任何一个所述进入标准中没有被满足，那么在方框56，所述FCS控制器确定所述车辆不进入所述待机模式，并接着返回方框32，以确 定所述燃料电池模块是否处于运行状态，所述钥匙是否处于运行位置，以及所述关闭时间是否重置。在方框44，如果所述FCPS控制器和所述FCS控制器确定所述待机模式是可行的， 那么在方框80，所述算法经过用于执行预定的标准和程序的过程以准备所述系统并进入所 述待机模式。在方框82，一旦执行完那些程序，所述车辆就处于所述待机模式。所述算法随后监视各种车辆参数、装置和系统，以确定任何所述退出标准是否已 经被满足以退出所述待机模式，在该车辆水平，所述算法在判断菱形84通过确定所述钥匙 是否仍处于运行位置来确定所述车辆是否将停留在待机模式，如果是，所述待机模式仍然 适用。所述算法在判断菱形86还确定所述蓄电池充电状态对于某一启动条件是否仍然足 够高以停留在所述待机模式，例如高于5KW，6秒启动和高于3KW，30秒启动，如果是，所述待 机模式仍然适用。所述算法在判断菱形88还确定所述PRNDL位置是否仍然处于停车，如果 是，在判断菱形90确定所述驾驶室供暖需求是否仍然关闭，以及在判断菱形92，所述制动 器是否未被应用，如果是，在方框82，所述待机模式仍然适用。在判断菱形88，如果所述PRNDL位置不是停车，那么所述算法移向其它用于保持 处于所述待机模式的需求，在这些需求里所述车辆处于低功率状况或者处于经济模式。具 体的，所述算法在判断菱形94确定所述PRNDL位置是否是低的，如果是，操作者正在请求 经济模式。在这种情况下，在方框96设置一个“红色PERF示警”，其使仪表盘上的指示器 被照亮，从而指示所述车辆由于所述经济模式请求处于减少性能模式。在判断菱形98，如 果所述车辆仍然处于低功率状况或经济模式，那么所述算法还确定所述驾驶室供暖需求是 否是开的以及所述环境温度是否比所述预定的值低，预定的值为例如5°C，以及在判断菱形 100，所述车辆速度是否低于预定的速度值，例如10km/h。如果所述驾驶室供暖请求不是开 的，所述环境温度高于5°C以及所述车辆速度低于10km/h，那么所述待机模式仍然适用，并 且所述算法返回方框82。如果在判断菱形84，所述钥匙不在运行位置，在判断菱形86，所述蓄电池充电状 态不充足，在判断菱形90，所述驾驶室供暖需求是开的，在判断菱形92，所述制动器应用不 是关闭的，并且在判断菱形98，所述驾驶室供暖需求是开的，所述环境温度Tamb低于5°C，在 判断菱形100，所述车辆速度高于10km/h，或者在判断菱形94，所述PRNDL的位置不是低的， 其表示所述车辆不处于经济模式，那么所述算法确定所述车辆水平待机退出标准中的一个 已经被满足，且在方框102，所述待机模式是不可行的。对于所述燃料电池水平，在判断菱形104，所述FCS控制器确定所述冷却流体出口 温度是否低于预定的温度，例如40°C，以及在判断菱形106，所述待机模式最大时限是否已 经达到，以及在方框82，如果这些标准中的任何一个没有被满足，那么所述待机模式依然适 用于所述燃料电池系统。但是，如果在判断菱形104所述冷却流体温度太低或者在判断菱 形106所述待机模式时限已经达到，那么在方框108，对于该燃料电池水平所述待机模式不 再可行。如果在方框102或者108所述车辆退出所述待机模式，或者在方框80所述用于 进入所述待机模式的所述程序没有执行，那么所述算法在判断菱形110确定所述钥匙是否 处于运行位置，如果不是，那么所述算法在判断菱形112确定是否需求冷熄火序列，如果不是，在方框114完成正常的熄火程序，如果在判断菱形112需要冷熄火，那么在方框116执 行该熄火。如果在判断菱形110所述钥匙处于运行位置，那么在方框118完成启动序列，并且 所述算法在判断菱形120确定该启动是否成功。如果在判断菱形120所述启动程序成功， 那么所述算法前进到方框32，以确定所述燃料电池模块是否处于运行状态，所述钥匙是否 处于运行位置以及所述关闭时间是否重置。如果所述启动程序不成功，所述算法在方框122 执行驾驶员钥匙循环从而进行重启尝试，以及在方框1 设置所述待机位为0。上述的讨论仅仅公开和描述了本发明的典型的实施方式，本领域技术人员从这些 讨论以及附图和权利要求中能够容易的意识到，在不脱离权利要求所定义的精神和范围的 前提下可以做各种改变、修改和变形。
权利要求
1.一种使燃料电池车辆进入待机模式和使所述燃料电池车辆从所述待机模式脱离的 方法，所述方法包括确定车辆控制水平是否已经满足了预定的待机模式车辆水平进入标准；确定燃料电池系统控制水平是否已经满足了预定的待机模式燃料电池水平进入标准;以及如果所述车辆水平进入标准和所述燃料电池水平进入标准都已经被满足，使所述车辆 进入所述待机模式。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述车辆水平进入标准包括车辆钥匙处于运行位 置，所述燃料电池系统进入标准包括所述燃料电池系统处于运行状态以及预定的燃料电池 运行时间比预定的阈值长。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述车辆水平进入标准包括所述车辆处于停车或者 车辆功率水平处于低的或者经济的状态。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述车辆水平进入标准包括所述车辆的制动器已经 被关闭了预定的时间，高压蓄电池的充电状态在预定的阈值之上，车辆驾驶室的暖气设备 和空调不被需求，以及那些任何可能阻止随后的启动或者成功的熄火的车辆水平故障都被 关闭。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述燃料电池系统水平进入标准包括待机位是1，其 指示待机模式是可行的，燃料电池系统冷却液出口温度比预定的温度值高，环境温度比预 定的温度值高，如果车辆处于停车，当运行待机模式的时间比预定的时间长时，维修指示灯 被关闭并且所述环境温度比所述预定的温度低。
6.如权利要求1所述的方法，还包括如果预定的车辆水平待机模式退出标准已经被满 足或者预定的燃料电池水平待机模式退出标准已经被满足则退出所述待机模式。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述车辆水平退出标准包括所述车辆钥匙是否在运 行位置，PRNDL位置是否为停车或者PRNDL位置是否为低的。
8.如权利要求6所述的方法，其中所述车辆水平退出标准包括所述蓄电池充电状态是 否在预定的阈值之下，所述驾驶室暖气设备正在被需求，制动器应用状态不是关闭，所述环 境温度在预定的温度之下并且所述车辆的速度不低于预定的速度阈值。
9.一种使燃料电池车辆进入待机模式和使所述燃料电池车辆从所述待机模式脱离的 方法，所述方法包括确定车辆的控制水平是否已经满足了预定的待机模式车辆水平进入标准，所述车辆水 平进入标准包括车辆钥匙处于运行位置，所述车辆处于停车或者车辆功率水平处于低功率 或者经济状况；确定燃料电池系统控制水平是否已经满足了预定的待机模式燃料电池水平进入标准， 所述燃料电池水平进入标准包括所述燃料车辆处于运行状态并且预定的燃料电池运行时 间比预定的阈值长；如果所述车辆水平进入标准和所述燃料电池水平进入标准都已经得到满足，使所述车 辆进入所述待机模式；以及如果预定的待机模式车辆水平退出标准已经被满足或者预定的待机模式燃料电池水 平退出标准已经被满足则退出所述待机模式，所述车辆水平退出标准包括蓄电池充电状态在预定的阈值之下，所述车辆不处于停车并且所述车辆不处于低功率或者经济状况。
10. 一种使燃料电池车辆进入待机模式和使所述燃料电池车辆从所述待机模式脱离的 系统，所述系统包括用于确定车辆的控制水平是否已经满足了预定的待机模式车辆水平进入标准的装置；用于确定燃料电池系统控制水平是否已经满足了预定的待机模式燃料电池水平进入 标准的装置；以及用于当所述车辆水平进入标准和所述燃料电池水平进入标准都已经得到满足时使所 述车辆进入所述待机模式的装置。
全文摘要
本发明涉及用于燃料电池车辆应用的效率和耐用性的优化的待机模式。一种用于使燃料电池车辆进入待机模式的系统的方法，在该模式中很少或不消耗功率，燃料使用量最小化，并且所述燃料电池系统能够从该模式快速恢复。所述方法包括确定预定的待机模式车辆水平进入标准是否已经被满足在一个车辆控制水平，以及确定待机模式燃料电池水平进入标准是否已经被满足于一个燃料电池系统控制水平，并且如果所述车辆水平进入标准和所述燃料电池水平进入标准都已经被满足，则车辆进入所述待机模式。如果预定的车辆水平退出标准已经被满足或者预定的燃料电池水平退出标准已经被满足，所述方法退出所述待机模式。
文档编号H01M8/04GK102054998SQ20101057138
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月8日 优先权日2009年10月9日
发明者A·B·阿普, A·乔德胡里, D·A·阿图尔, D·R·萨瓦格, D·W·布莱格, S·E·勒纳 申请人:通用汽车环球科技运作公司