本公開內(nèi)容涉及一種燃料電池系統(tǒng)以及用于控制該燃料電池系統(tǒng)的方法，并且更具體地，涉及診斷至燃料電池堆的燃料供應(yīng)的故障的燃料電池系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

燃料電池是一種通過在燃料電池堆中的電化學(xué)反應(yīng)將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備，其不僅為工業(yè)、家庭以及車輛供應(yīng)電力，也為小型電氣和電子器件供應(yīng)電力。

作為燃料電池的示例，已經(jīng)對聚合物電解質(zhì)膜燃料電池(pemfc)作為驅(qū)動車輛的動力供應(yīng)源進(jìn)行研究。該pemfc包括：膜電極組件(mea)，其中，其上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的催化劑電極層被附貼在氫離子穿過的電解質(zhì)膜上的任一側(cè)；氣體擴(kuò)散層(gdl)，其用于均勻地分布反應(yīng)氣體并傳遞所產(chǎn)生的電能；墊圈和卡接工具，保持氣密性以及反應(yīng)氣體和冷卻劑的適當(dāng)?shù)膴A持壓力；以及雙極板，用于移動反應(yīng)氣體和冷卻劑。

當(dāng)僅通過上述燃料電池驅(qū)動車輛時，在燃料電池的低效工作區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)性能的降低。因此，除了主電源燃料電池外，高壓電池或(用作補充電源的電容器的)超級電容器可被用于提供驅(qū)動電動機所需的電力。燃料電池車輛包括燃料儲存箱，并通過調(diào)節(jié)從高壓儲存箱供應(yīng)給燃料電池單元的氫和氧的壓力來調(diào)節(jié)來自燃料電池的理想的電輸出。為了從燃料電池獲得理想的電輸出，管理將燃料從燃料儲存箱平穩(wěn)地(例如，恒定地)供應(yīng)給燃料電池單元是很重要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開內(nèi)容提供了一種燃料電池系統(tǒng)和用于控制該燃料電池系統(tǒng)的方法，通過該系統(tǒng)和方法可以診斷在將燃料(例如，氫和氧)提供給燃料電池堆時的故障和錯誤。

根據(jù)本公開內(nèi)容的一個方面，一種燃料電池系統(tǒng)可以包括：燃料電池堆；多個閥，被操作為選擇性地打開或關(guān)閉，以將燃料供應(yīng)給燃料電池堆，以及排除雜質(zhì)；壓力傳感器，被配置為檢測提供給燃料電池堆的燃料的壓力的狀態(tài)；以及燃料電池控制器，被配置為當(dāng)操作多個閥打開或關(guān)閉時，通過比較由壓力傳感器檢測到的壓力的上升時間或下降時間與時間延遲的參考范圍，確定壓力傳感器或多個閥是否有故障。

多個閥可包括燃料供應(yīng)閥、清洗閥、排放閥以及空氣阻斷閥。燃料供應(yīng)閥可包括氫供應(yīng)閥或空氣供應(yīng)器。燃料電池控制器可被配置為當(dāng)打開燃料供應(yīng)閥時，通過將壓力傳感器的值增大到(例如達(dá)到)參考值所花費的壓力上升時間與時間延遲的參考范圍進(jìn)行比較，確定壓力是否正常增大。燃料電池控制器可被配置為當(dāng)壓力上升時間超出時間延遲的參考范圍時，確定出壓力傳感器有故障，或者未能打開或關(guān)閉燃料供應(yīng)閥。

燃料電池控制器可被配置為當(dāng)打開清洗閥時，通過將壓力傳感器的值減小到參考值所花費的壓力下降時間與時間延遲的參考范圍進(jìn)行比較，確清洗閥的狀態(tài)以及排出狀態(tài)。燃料電池控制器可進(jìn)一步被配置為當(dāng)壓力的下降時間超出時間延遲的參考范圍時，檢測到燃料的泄露，或者檢測到清洗閥打開或關(guān)閉的故障。燃料電池控制器可被配置為當(dāng)打開排放閥時，通過將壓力傳感器的值減小到參考值所花費的壓力下降時間與時間延遲的參考范圍進(jìn)行比較，確定排放閥的狀態(tài)以及排出狀態(tài)。

此外，燃料電池控制器可被配置為當(dāng)壓力下降時間超出時間延遲的參考范圍時，檢測到燃料的泄露，或者檢測到排放閥未能打開或關(guān)閉的故障。燃料電池控制器可被配置為當(dāng)打開清洗閥和排放閥兩者時，通過將壓力傳感器的值減小到參考值所花費的壓力下降時間與時間延遲的參考范圍進(jìn)行比較，確定清洗閥的狀態(tài)、排放閥的狀態(tài)以及排出狀態(tài)。燃料電池控制器可進(jìn)一步被配置為確定壓力傳感器或者多個閥是否有故障，并且響應(yīng)于確定了壓力傳感器或者多個閥有故障，輸出故障指示或者操作輔助電源(電池)。

根據(jù)本公開內(nèi)容的一個方面，一種用于控制燃料電池系統(tǒng)的方法可以包括以下步驟：操作燃料電池堆的多個閥打開或者關(guān)閉；確定由多個壓力傳感器檢測的壓力的上升時間或下降時間；將所確定出的壓力上升時間或壓力下降時間與時間延遲的參考范圍進(jìn)行比較；并且當(dāng)壓力上升時間或壓力下降時間超出時間延遲的參考范圍時，從比較確定出多個壓力傳感器或多個閥有故障。

多個閥可包括燃料供應(yīng)閥、清洗閥、排放閥以及空氣阻斷閥。燃料供應(yīng)閥可包括氫供應(yīng)閥或空氣供應(yīng)器。當(dāng)打開燃料供應(yīng)閥時，當(dāng)壓力上升時間或下降時間超出時間延遲的參考范圍時，從比較確定出多個壓力傳感器或多個閥有故障可以包括：當(dāng)壓力傳感器的值增大到參考值所花費的壓力上升時間超出時間延遲的參考范圍時，確定出壓力傳感器有故障或者燃料供應(yīng)閥未能打開或關(guān)閉的故障。

當(dāng)打開清洗閥時，當(dāng)壓力上升時間或壓力下降時間超出時間延遲的參考范圍時，從比較確定出多個壓力傳感器或多個閥有故障可以包括：當(dāng)壓力傳感器的值減小到參考值所花費的壓力下降時間超出時間延遲的參考范圍時，檢測到燃料的泄露或者清洗閥打開或關(guān)閉的故障。此外，當(dāng)打開排放閥時，如果壓力上升時間或下降時間超出時間延遲的參考范圍時，從比較確定出多個壓力傳感器或多個閥有故障可以包括：當(dāng)壓力傳感器的值減小到參考值所花費的壓力下降時間超出時間延遲的參考范圍時，檢測到燃料的泄露或者檢測到排放閥未能打開或關(guān)閉的故障。

當(dāng)打開清洗閥和排放閥兩者時，當(dāng)壓力上升時間或下降時間超出時間延遲的參考范圍時，從比較確定出多個壓力傳感器或多個閥有故障可以包括：當(dāng)壓力傳感器的值減小到參考值所花費的壓力的下降時間超出時間延遲的參考范圍時，確定出清洗閥和排放閥有故障并且排出狀態(tài)異常。

一種用于控制燃料電池系統(tǒng)的方法可以進(jìn)一步包括：在當(dāng)壓力上升時間或下降時間超出時間延遲的參考范圍時，從比較確定出多個壓力傳感器或多個閥有故障之后，輸出故障指示或者操作輔助電源(電池)。

附圖說明

對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，通過參照附圖對本公開內(nèi)容的示例性實施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，本公開內(nèi)容的上述的以及其它的目的、特征和優(yōu)勢將變得更加顯然：

圖1是根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實施方式的燃料電池系統(tǒng)的框圖；

圖2是根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實施方式的氫供應(yīng)系統(tǒng)的框圖；

圖3是根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實施方式的氧供應(yīng)系統(tǒng)的框圖；

圖4示出根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實施方式的響應(yīng)于氫供應(yīng)系統(tǒng)的閥的開/閉操作的壓力的上升時間和下降時間的延遲；

圖5是用于說明根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實施方式的確定壓力傳感器或閥的故障的方法的示圖；

圖6是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實施方式的用于控制燃料電池系統(tǒng)的方法的流程圖；

圖7是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實施方式的用于控制燃料電池系統(tǒng)的方法的流程圖；以及

圖8是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的另一示例性實施方式的用于控制燃料電池系統(tǒng)的方法的流程圖。

具體實施方式

應(yīng)當(dāng)理解的是，本文中所使用的術(shù)語“車輛(vehicle)”或“車輛的(vehicular)”或其它類似術(shù)語包括廣義的機動車輛，諸如包括運動型多用途車輛(suv)、公共汽車、卡車、各種商用車輛的載客車輛；包括各種小船和海船的船只，航天器等，以及包括混合動力車輛、電動車輛、插入式混合電動車輛、氫動力車輛及其它替代燃料車輛(例如，燃料來源于除石油以外的資源)。作為本文中引用的混合動力車輛是具有兩個或更多動力源的車輛，例如，汽油動力和電動力的車輛。

盡管示例性實施方式被描述為利用多個單元來執(zhí)行示例性處理，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，還可由一個或者多個模塊執(zhí)行該示例性處理。此外，應(yīng)理解的是，術(shù)語控制器是指包括存儲器和處理器的硬件裝置。該存儲器被配置為對模塊進(jìn)行存儲，并且該處理器具體地被配置為執(zhí)行所述模塊以執(zhí)行下文中進(jìn)一步描述的一個或多個處理。

本文中使用的術(shù)語僅出于描述具體實施方式的目的而并非旨在限制本發(fā)明。除非上下文中以別的方式明確指出，否則作為本文中所使用的單數(shù)形式“一(a)”、“一個(an)”及“該(the)”還旨在包括復(fù)數(shù)形式。將進(jìn)一步理解的是，術(shù)語“包括(comprises)”和/或“包含(comprising)”在用于此說明書中時，指明存在所述及的特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其組的存在或添加。如在本文中所使用的，術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)所列條目的任一以及所有組合。

除非在上下文中明確指出或者是顯而易見的，否則本文中所使用的術(shù)語“大約(about)”應(yīng)被理解為在本領(lǐng)域中的標(biāo)準(zhǔn)公差范圍之內(nèi)，例如在平均值的2個標(biāo)準(zhǔn)差之內(nèi)?！按蠹s(about)”可被理解為在所聲稱的值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％之內(nèi)。除非上下文中清楚地表示并非如此，否則本文中提供的所有數(shù)值均由術(shù)語“大約”來修飾。

現(xiàn)在，將參照附圖更全面地描述本公開內(nèi)容，附圖中示出了本公開內(nèi)容的示例性實施方式。然而，本公開內(nèi)容可以以多種不同的方式來體現(xiàn)，并且不應(yīng)被解釋為局限于本文所闡述的示例性實施方式。相反，提供這些實施方式以使本公開內(nèi)容將是詳盡和完整的，并且將向本領(lǐng)域中的技術(shù)人員充分傳達(dá)本公開內(nèi)容的構(gòu)思。在附圖中，相同的參考標(biāo)記表示相同的元件，因此，它們重復(fù)描述將被省略。在本公開內(nèi)容的描述中，如果確定了有關(guān)本公開內(nèi)容的實施方式的常用技術(shù)或結(jié)構(gòu)的詳細(xì)描述可能不必要地使本發(fā)明的主題模糊，則詳細(xì)的說明將被省略。將理解的是，盡管術(shù)語第一、第二、第三等在文中可以用于描述各種元件、組件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、組件、區(qū)域、層和/或部分應(yīng)當(dāng)不受這些術(shù)語的限制。這些術(shù)語僅用于將一個元件、組件、區(qū)域、層或部分與另一個元件、組件、區(qū)域、層或部分區(qū)分開。

現(xiàn)將參考附圖對本公開內(nèi)容的示例性實施方式進(jìn)行描述。

圖1是燃料電池系統(tǒng)的框圖，圖2是氫供應(yīng)系統(tǒng)的框圖，以及圖3是氧供應(yīng)系統(tǒng)的框圖。參照圖1至圖3，燃料電池系統(tǒng)100可包括燃料電池堆110，多個閥120、130、140、191，壓力傳感器150，燃料電池控制器160，以及燃料供應(yīng)器170?？刂破?60可被配置為執(zhí)行并操作該系統(tǒng)的各種其它組件。

具體地，燃料電池堆110可被配置為通過接收燃料、氫和氧化劑、空氣以產(chǎn)生電力，并且可包括空氣電極和燃料電極。燃料電池堆110可以具有其中數(shù)十個單元電池被層疊的結(jié)構(gòu)，每個單元電池包括膜電極組件和隔板，并可以存在具有該結(jié)構(gòu)的多個燃料電池堆110a、110b。膜電極組件可以包括聚合物電解質(zhì)膜，在該聚合物電解質(zhì)膜上的任一側(cè)可以附接空氣電極(或陰極)和燃料電極(陽極)。

在燃料電池的單元電池中，可以將燃料、氫供應(yīng)給陽極(或燃料電極)，且可將氧化劑、氧供應(yīng)給陰極(或空氣電極)。供應(yīng)給陽極的氫失去電子，成為質(zhì)子，然后該質(zhì)子穿過電解質(zhì)膜到陰極，并且從氫失去的電子在燃料電池外部的電路中以電學(xué)方式工作，然后到達(dá)陰極。在陰極處，質(zhì)子與氧和電子結(jié)合形成水。此時，在陽極處產(chǎn)生的電子驅(qū)動燃料電池車輛的電動機。燃料電池堆110a、110b被串聯(lián)或者并聯(lián)連接，以形成單燃料電池，該單燃料電池一次可以產(chǎn)生比單燃料電池堆110a或110b更高的電壓。

作為燃料電池的示例，存在一種聚合物電解質(zhì)膜燃料電池(pemfc)，該聚合物電解質(zhì)膜燃料電池包括：膜電極組件(mea)，其中，其上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的催化劑電極層被附貼在氫離子穿過的電解質(zhì)膜上的任一側(cè)；氣體擴(kuò)散層(gdl)，其用于均勻地分布反應(yīng)氣體并傳遞所產(chǎn)生的電能；墊圈和卡接工具，保持氣密性以及反應(yīng)氣體和冷卻劑的適當(dāng)?shù)膴A持壓力；以及雙極板，用于移動反應(yīng)氣體和冷卻劑。多個閥120、130、140、191可以被配置為選擇性地打開或關(guān)閉，以將燃料供應(yīng)給燃料電池堆疊110或除去雜質(zhì)。多個閥120、130、140、191可以包括燃料供應(yīng)閥120、清洗閥(purgevalve，放氣閥，吹洗閥)130、排放閥140以及空氣阻斷閥191。

具體地說，燃料供應(yīng)閥120可以是圖2中所示的氫供應(yīng)閥120a或者是在圖3中所示的空氣供應(yīng)器195?？諝夤?yīng)器195可被配置為用作在運轉(zhuǎn)時供應(yīng)外部空氣形式的閥，并且可以包括在燃料供應(yīng)閥120中。空氣供應(yīng)器195還可以被實施為空氣壓縮機(雖然不是閥的形式)。燃料供應(yīng)閥120可以被配置為選擇性地打開或關(guān)閉，以將燃料供應(yīng)給燃料電池堆110。對于圖3的氧供應(yīng)系統(tǒng)來說，燃料供應(yīng)閥120可被空氣供應(yīng)器195代替。換言之，在空氣供應(yīng)器195運行時，可以供應(yīng)空氣?？諝夤?yīng)器195也可實施為空氣壓縮機。

當(dāng)燃料電池啟動順序開始時，可以打開燃料供應(yīng)器170(或氫儲存罐180)的燃料供應(yīng)閥120。對于圖2的氫供應(yīng)閥120a來說，在打開閥之后，可以通過減壓閥而減小供應(yīng)的壓力。此外，在圖3的氧供應(yīng)系統(tǒng)中，當(dāng)燃料電池啟動順序開始時，可通過驅(qū)動空氣供應(yīng)器195來提供空氣。清洗閥130可以被配置為清洗燃料電池堆110的氫。具體地，清洗閥130可以清洗在燃料電池堆110的燃料電極處的氫。

排放閥140可以被配置為排出燃料電池堆110的水。具體地，排放閥140可被配置為排出在集水器145中特定液位處的冷凝物，并可使用被配置為通過電子信號(例如，從控制器接收到的信號)選擇性地打開/關(guān)閉閥通道的電磁閥來實現(xiàn)。清洗閥130和排放閥140可以被配置為選擇性地打開或關(guān)閉以除去在燃料電池堆110的陽極中的雜質(zhì)。在燃料電池堆110的內(nèi)部產(chǎn)生通過燃料電池內(nèi)的電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的水，并且需要從燃料電池堆110順暢地排出。當(dāng)水未從燃料電池堆110的內(nèi)部充分地或順暢地排出時，可能會出現(xiàn)溢流狀態(tài)，會干擾燃料、氫的供應(yīng)，因而降低燃料電池堆110的發(fā)電性能。

此外，對于圖3的氧供應(yīng)系統(tǒng)來說，空氣阻斷閥191可以被配置為對應(yīng)于上述排放閥140或清洗閥130的情況來進(jìn)行操作，即，它可以被配置為排氣。壓力傳感器150可以被配置為檢測供應(yīng)給燃料電池堆110的燃料的壓力狀態(tài)。因此，壓力傳感器150可被設(shè)置在燃料電池堆110的入口(例如，進(jìn)口)，但不限于此。壓力傳感器150也可以設(shè)置在燃料電池堆110的出口。壓力傳感器150可以包括與燃料電池的多個燃料電池單元堆對應(yīng)的多個傳感器150a、150b。此外，對于氧供應(yīng)系統(tǒng)，壓力傳感器150可以被附加地設(shè)置在加濕器193和空氣供應(yīng)器195之間(參照圖3的150c)。

燃料電池控制器160可被配置為確定多個壓力傳感器150a、150b、150c之間的平均差，并發(fā)送打開命令到燃料供應(yīng)閥120，以保持計算出的目標(biāo)壓力。一旦燃料供應(yīng)閥120響應(yīng)于該命令而被打開時，燃料可通過機械部(如噴射器(未示出))在流體路徑中進(jìn)行循環(huán)。此外，該燃料電池控制器160可以被配置為發(fā)送打開命令到清洗閥130以維持燃料(氫)的濃度，并發(fā)送打開命令到排放閥140，以排出通過發(fā)電而產(chǎn)生的水。

對于氧供應(yīng)系統(tǒng)來說，燃料電池控制器160可以被配置為發(fā)送打開命令到空氣阻斷閥191，以保持氧的濃度。然后燃料電池控制器160可以被配置為響應(yīng)于多個閥120、130、140、191的開/閉，通過將由壓力傳感器150(例如，第一、第二以及第三壓力傳感器150a、150b和150c)檢測的壓力的上升時間或下降時間與時間延遲的參考范圍進(jìn)行比較，來確定壓力傳感器150或多個閥120、130、140、191是否發(fā)生故障。

具體地，燃料電池控制器160可以被配置為當(dāng)燃料供應(yīng)閥120被打開時，通過比較壓力傳感器的值增大到(例如，達(dá)到)參考值所花費的壓力上升時間，來確定壓力是否正常增大。在這方面，燃料供應(yīng)閥120可以是圖2的被配置為供應(yīng)或阻斷儲存在氫儲存罐180中的氫的氫供應(yīng)閥120a，或者是圖3的被配置為供應(yīng)或阻斷空氣的空氣供應(yīng)器195。根據(jù)相應(yīng)的閥，可以從氫儲存罐180供應(yīng)氫，或從外面供應(yīng)空氣。當(dāng)壓力上升時間超出時間延遲的參考范圍時，燃料電池控制器160可以被配置為確定出壓力傳感器150發(fā)生故障，或者該燃料供應(yīng)閥120不能被打開或關(guān)閉?？梢圆煌卦O(shè)置確定壓力傳感器150的故障的時間延遲的參考范圍，以及確定打開/關(guān)閉燃料供應(yīng)閥120的故障的時間延遲的參考范圍。

此外，該燃料電池控制器160可被配置為基于響應(yīng)于打開清洗閥130和排放閥140(例如，氧供應(yīng)系統(tǒng)的空氣阻斷閥191)而測量的壓力傳感器的壓力的上升時間和下降時間，檢測燃料的泄漏，或者清洗閥130、排放閥140或空氣阻斷閥191是否發(fā)生故障，并在這方面，可以不同地設(shè)置檢測燃料泄漏(例如，最小的泄漏)的時間延遲的相應(yīng)參考范圍，或者檢測清洗閥130、排放閥140或空氣阻斷閥191是否發(fā)生故障的時間延遲的相應(yīng)參考范圍。具體地，燃料電池控制器160可被配置為當(dāng)清洗閥130打開時，通過比較壓力傳感器的值減小到參考值所花費的壓力下降時間來確定清洗閥130的狀態(tài)以及排放狀態(tài)。

當(dāng)壓力下降時間超出時間延遲的參考范圍時，燃料電池控制器160可被配置為檢測燃料泄漏或檢測出清洗閥有打開或關(guān)閉的故障(例如，閥未成功打開或關(guān)閉)。燃料的泄漏是指氫或氧的最小泄漏，當(dāng)在燃料(氫或氧)通過的路徑中存在裂縫以及燃料從該裂縫泄露時，發(fā)生燃料的泄露。此外，燃料電池控制器160可以被配置為當(dāng)排放閥140打開時，通過比較壓力傳感器的值減小到參考值所花費的壓力下降時間，來確定排放閥140的狀態(tài)以及排放狀態(tài)。當(dāng)壓力下降時間超出時間延遲的參考范圍時，燃料電池控制器160可以被配置為檢測燃料泄漏或檢測出排放閥有打開或關(guān)閉的故障。

此外，該燃料電池控制器160可以被配置為當(dāng)清洗閥130和排放閥140兩者均被打開時，通過比較壓力傳感器的值減小到參考值所花費的壓力下降時間來確定清洗閥130的狀態(tài)、排放閥140的狀態(tài)以及排放狀態(tài)。燃料電池控制器160可以進(jìn)一步被配置為當(dāng)空氣阻斷閥191被打開時，通過比較壓力傳感器的值減小到參考值所花費的壓力下降時間，來確定空氣阻斷閥191的狀態(tài)以及排放狀態(tài)。確定壓力傳感器、燃料供應(yīng)閥、清洗閥、排放閥、以及空氣阻斷閥的故障的時間延遲的相應(yīng)參考范圍可以是不同的，但并不限于此。

此外，該燃料電池控制器160可以被配置為確定壓力傳感器150或多個閥120、130、140、191是否有故障或錯誤，并響應(yīng)于確定了壓力傳感器150或多個閥120、130、140、191有故障或錯誤，該燃料電池控制器160可被配置為輸出故障的指示，或運行作為輔助電源的電池(未示出)。如在下表1中所示的，燃料電池控制器160可以被配置為輸出診斷結(jié)果作為故障指示以幫助用戶采取后續(xù)措施。雖然未示出，但燃料電池系統(tǒng)100實質(zhì)上可以包括被配置為用文字和/或聲音輸出故障指示的顯示器。

可以不針對排放閥140而是針對燃料供應(yīng)閥120、清洗閥130以及空氣阻斷閥191預(yù)先設(shè)定這些診斷結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)。

表1

圖4示出響應(yīng)于打開/關(guān)閉氫供應(yīng)系統(tǒng)中的閥的操作的壓力的上升時間和下降時間的延遲，圖5是示出用于確定在壓力傳感器或閥中的故障的方法的示圖。在圖4中，將描述作為燃料供應(yīng)閥的示例的氫供應(yīng)閥。參照圖4，一旦氫供應(yīng)閥120a被打開時，燃料電池控制器160可以被配置為通過將第一壓力傳感器150a和第二壓力傳感器150b的值增大到某一范圍內(nèi)所花費的時間與時間延遲的參考范圍進(jìn)行比較，來確定壓力是否正常增大。

例如，燃料電池控制器160可以被配置為當(dāng)壓力的上升時間超出時間延遲的參考范圍時，確定在壓力增大時出現(xiàn)故障，并輸出相應(yīng)的故障指示。一旦清洗閥130或排放閥140被打開時，燃料電池控制器160可以被配置為通過將第一壓力傳感器150a和第二壓力傳感器150b的值減小時所花費的時間與時間延遲的參考范圍進(jìn)行比較，來確定清洗閥130或排放閥140是否發(fā)生故障，并且排氣狀態(tài)是否正常(例如，無誤差)。

參照圖5，由于第一和第二壓力傳感器150a和150b分別對應(yīng)于在燃料電池中的燃料電池單元堆110a、110b，根據(jù)燃料供應(yīng)閥120、清洗閥130以及排放閥140的相應(yīng)打開或關(guān)閉彼此具有相關(guān)性，當(dāng)閥在正常狀態(tài)時，響應(yīng)于打開/關(guān)閉閥，壓力傳感器150的壓力的上升時間和下降時間可以是在時間延遲的參考范圍之內(nèi)，但是當(dāng)閥在異常狀態(tài)時，響應(yīng)于打開/關(guān)閉閥，壓力傳感器150的壓力的上升時間和下降時間可能超出時間延遲的參考范圍。時間延遲的參考范圍可以是指由操作者設(shè)定的任何值。

換句話說，可能存在第一壓力傳感器150a和第二壓力傳感器150b之間壓力上升或下降的臨界比，相應(yīng)壓力傳感器150a、150b響應(yīng)于閥的打開/關(guān)閉的壓力的上升或下降的時間延遲的臨界比，以及多個閥之間的壓力上升或下降的時間延遲的臨界比。具體地，燃料電池控制器160可以被配置為監(jiān)測響應(yīng)于燃料供應(yīng)閥、清洗閥以及排放閥的操作，壓力的上升時間或下降時間的變化，并確定被觀察出具有的模式不同于參考模式的對象發(fā)生故障。

一旦確定了具有的壓力上升或下降的模式不同于參考模式的閥，燃料電池控制器160還可以被配置為確定第一壓力傳感器150a和第二壓力傳感器150b的哪一個具有故障。例如，如在表1中所示，預(yù)設(shè)第一壓力傳感器150a和第二壓力傳感器150b的壓力的上升時間或下降時間是否響應(yīng)于排放閥140的打開/關(guān)閉而超出時間延遲的參考范圍的診斷結(jié)果。在表1中所示的診斷結(jié)果可以被預(yù)設(shè)并也可以被應(yīng)用到清洗閥130和燃料供應(yīng)閥120。燃料電池控制器160可被配置為響應(yīng)于多個閥120、130、140、191的打開/關(guān)閉，基于通過監(jiān)測壓力傳感器150的檢測結(jié)果而確定的壓力的上升時間還是下降時間來確定匹配的診斷結(jié)果。

圖6是示出用于控制燃料電池系統(tǒng)的方法的流程圖。參考圖6，在s110中，燃料電池系統(tǒng)100可被配置為操作燃料電池堆110的多個閥120、130、140、191為打開或關(guān)閉。多個閥可以包括燃料供應(yīng)閥120、清洗閥130、排放閥140以及空氣阻斷閥191。

具體地，燃料供應(yīng)閥120可以是氫供應(yīng)閥120a或空氣供應(yīng)器195。在s120中，燃料電池系統(tǒng)100可被配置為確定由多個壓力傳感器150a、150b、150c檢測的壓力的上升時間或下降時間。在s130中，燃料電池系統(tǒng)100可以進(jìn)一步被配置為通過將所確定的壓力的上升時間或下降時間與時間延遲的參考范圍進(jìn)行比較，確定壓力的上升時間或下降時間是否超出時間延遲的參考范圍。在s140中，當(dāng)比較結(jié)果表明壓力的上升時間或下降時間超出了時間延遲的參考范圍內(nèi)時，燃料電池系統(tǒng)100可以被配置為檢測出在多個壓力傳感器150a、150b、150c或多個閥120、130、140、191中存在故障。

然后，在s150中，燃料電池系統(tǒng)100可以被配置為輸出故障的指示，或操作作為輔助電源的電池(未示出)。具體地，燃料電池系統(tǒng)100可被配置為輸出如表1所示的診斷結(jié)果作為故障指示，以幫助用戶采取后續(xù)措施。此外，燃料電池系統(tǒng)100還可以被配置為根據(jù)需要操作作為輔助電源的電池(未示出)。

當(dāng)在s110中打開燃料供應(yīng)閥120時，在s140中，當(dāng)壓力傳感器的值增大到參考值所花費的壓力的上升時間超出時間延遲的參考范圍時，燃料電池系統(tǒng)100可被配置為確定該壓力傳感器150發(fā)生故障，或者燃料供應(yīng)閥120未能被打開或關(guān)閉。當(dāng)在s110中打開清洗閥130時，在s140中，當(dāng)壓力傳感器的值減小到參考值所花費的壓力的下降時間超出時間延遲的參考范圍時，燃料電池系統(tǒng)100可以被配置為檢測燃料的泄露，或者檢測清洗閥130未能被打開或關(guān)閉。

當(dāng)在s110中打開排放閥140時，在s140中，當(dāng)壓力傳感器的值減小到參考值所花費的壓力的下降時間超出時間延遲的參考范圍時，燃料電池系統(tǒng)100可被配置為檢測燃料的泄露，或者檢測排放閥140未能被打開或關(guān)閉。當(dāng)在s110中清洗閥和排放閥140兩者均被打開時，在s140中，當(dāng)壓力傳感器的值減小到參考值所花費的壓力的下降時間超出時間延遲的參考范圍時，燃料電池系統(tǒng)100可被配置為確定清洗閥和排放閥發(fā)生故障，并且排出狀態(tài)(dischargingstate)異常。

圖7是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實施方式的用于控制燃料電池系統(tǒng)的方法的流程圖，其中，作為示例將對燃料供應(yīng)閥的打開/關(guān)閉的故障診斷進(jìn)行說明。與結(jié)合圖6的詳細(xì)說明重疊的詳細(xì)說明將在這里省略。參考圖7，在s210中，燃料電池系統(tǒng)100可被配置為操作燃料電池堆110的燃料供應(yīng)閥120(例如，氫供應(yīng)閥120a或空氣供應(yīng)器195)打開或關(guān)閉。

在s220中，燃料電池系統(tǒng)100可被配置為確定由多個壓力傳感器150a、150b、150c檢測的壓力的上升時間或下降時間。在s230中，燃料電池系統(tǒng)100可以進(jìn)一步被配置成通過將所確定的壓力的上升時間或下降時間與時間延遲的參考范圍進(jìn)行比較，確定壓力的上升時間或下降時間是否超出時間延遲的參考范圍。在s240中，當(dāng)比較結(jié)果表明壓力的上升時間或下降時間超出了時間延遲的參考范圍時，燃料電池系統(tǒng)100可以被配置為檢測出在多個壓力傳感器150a、150b、150c中存在故障，或者檢測出燃料供應(yīng)閥120未能被打開或關(guān)閉。然后，在s250中，燃料電池系統(tǒng)100可以被配置成輸出故障的指示，或者操作作為輔助電源的電池(未示出)。

圖8是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的另一示例性實施方式的用于控制燃料電池系統(tǒng)的方法的流程圖，其中，作為示例將對清洗閥和排放閥的打開/關(guān)閉的故障診斷進(jìn)行說明。與結(jié)合圖6的詳細(xì)說明重疊的詳細(xì)說明將在這里省略。參照圖8，在s310中，燃料電池系統(tǒng)100可以被配置為操作燃料電池堆110的燃料供應(yīng)閥120(氫供應(yīng)閥120a)打開或關(guān)閉，并在s320中，燃料電池系統(tǒng)100可以被配置為操作清洗閥130打開或關(guān)閉。

在s330中，燃料電池系統(tǒng)100可被配置為確定由多個壓力傳感器150a、150b檢測到關(guān)于清洗閥130的壓力的上升時間或下降時間。在s340中，燃料電池系統(tǒng)100可以進(jìn)一步被配置成通過將所確定的壓力的上升時間或下降時間與時間延遲的參考范圍進(jìn)行比較，確定壓力的上升時間或下降時間是否超出時間延遲的參考范圍。在s350中，當(dāng)比較結(jié)果表明壓力的上升時間或下降時間超出了時間延遲的參考范圍時，燃料電池系統(tǒng)100可以被配置為檢測出燃料的泄露，或者清洗閥130未能打開或關(guān)閉。

然后在s360中，燃料電池系統(tǒng)100可以被配置成輸出故障指示，或操作作為輔助電源的電池(未示出)。在s310中，燃料電池系統(tǒng)100可以進(jìn)一步被配置為操作燃料電池堆110的燃料供應(yīng)閥120打開或關(guān)閉，并且在s370中，操作排放閥140打開或關(guān)閉。此外，在s380中，燃料電池系統(tǒng)100可被配置為確定由壓力傳感器150a、150b檢測到的關(guān)于排放閥140的壓力的上升時間或下降時間。該處理可以執(zhí)行操作s340。在s350中，當(dāng)比較結(jié)果表明，當(dāng)壓力的上升時間或下降時間超出了時間延遲的參考范圍時，燃料電池系統(tǒng)100可被配置為檢測出燃料的泄漏或排放閥140未能打開或關(guān)閉。然后，該處理可以執(zhí)行操作s360。

雖然在圖8中作為示例僅描述了清洗閥和排放閥，但是在響應(yīng)于空氣供應(yīng)器195的操作而供應(yīng)空氣之后，可以基于通過響應(yīng)于空氣阻斷閥191的打開/關(guān)閉而由壓力傳感器150a、150b、150c測量的壓力的上升時間或下降時間來檢測燃料的泄露，或者在打開或關(guān)閉空氣阻斷閥191時存在故障。

根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實施方式，因為可基于安裝在燃料電池單元堆的入口的壓力傳感器響應(yīng)于燃料供應(yīng)閥、清洗閥以及排放閥的操作的壓力的上升時間或下降時間的延遲的相關(guān)性來執(zhí)行燃料供應(yīng)的故障診斷，燃料供應(yīng)閥、清洗閥以及排放閥的操作影響在燃料電池系統(tǒng)的燃料供應(yīng)的壓力的變化，所以可以執(zhí)行閥和壓力傳感器兩者的故障診斷。此外，也可以確定具有故障或錯誤的閥或者壓力傳感器的故障的更準(zhǔn)確的位置。

雖然已經(jīng)描述了若干示例性實施方式，但本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將理解并認(rèn)識到，可以在不脫離本公開的范圍的情況下進(jìn)行各種修改。因此，對于本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員來說很清楚的是，本公開內(nèi)容并不限于僅被提供用于說明性的目的的所描述的示例性實施方式。