運行的示例性方法的流程圖。
[0050]如圖2所示，示例性燃料電池中缺水的狀態可以基于散熱性能的下降和熱值的增加而確定為兩種診斷級別(Fit Lvl)中的一種，即診斷級別1或診斷級別2。診斷級別越高，表示缺水嚴重性更高。具體地，當確定為診斷級別2 (Fit Lvl2)時，燃料電池組的劣化可能已經開始并且熱值可能已提高。當確定為診斷級別l(Flt Lvll)時，燃料電池組可能還未劣化但是已發生缺水，因此，燃料電池會劣化。當確定為診斷級別2時，再生運行的強度可以比確定為診斷級別1的情況進一步提高。因此，再生運行的強度或再生運行模式的數量可以根據劣化或診斷的級別而增加。
[0051]當燃料電池組由于散熱性能的劣化而干燥的第一狀態被確定時，燃料電池組的第一等級可以被確定為診斷級別1。此外，當確定為燃料電池組由于燃料電池組的熱值的增加而干燥的第二狀態時，燃料電池組的第二狀態可以被確定為診斷級別2。被確定為診斷級別1的第一狀態可以基于缺水或冷卻性能下降的原因和檢測方法分類為下列三種情況。在情況1中，由于燃料電池系統中冷卻控制系統的組件故障或整個冷卻控制系統的故障發生缺水。例如，由于冷卻控制系統的組件故障或整個冷卻控制系統的故障或由于環境條件的變化，燃料電池系統的最大散熱性能會受限或散熱性能會下降。
[0052]具體地，保持最大允許運行溫度的燃料電池的會聚(converging)輸出電流會減小。而且，當輸出電流的減小繼續時，濕度會降低，從而使得燃料電池組缺水。當缺水狀態繼續時，燃料電池組會劣化。具體地，由于溫度在這個階段增加，飽和水蒸氣壓力會相應增加。不過，由于輸出電流減小，燃料電池組中所產生的水體積也減少，從而使得相對濕度大幅降低。
[0053]當確定第一狀態的各個情況時，多個預設條件中的至少一個條件可得以滿足。首先，在情況1中，當由于霍爾傳感器或三相電流傳感器的故障而在極限轉動速度進行運行時，冷卻水栗和冷卻風扇的故障情況可以被確定。此外，當由于用于調節恒溫器的電機的故障或由于恒溫器打開指令的故障而不產生引向散熱器的水流時，無法調節恒溫器的打開的情況可以被確定。因此，當前缺水狀態的情況1可以基于是否從包括冷卻水栗、冷卻風扇和恒溫器的冷卻控制系統接收到故障信號而確定。換言之，情況1可以定義為由于冷卻控制系統的故障，燃料電池系統的運行溫度持續大于預設參考溫度達預設時間段或更久。
[0054]而且，情況2可以是由于燃料電池車的環境條件的變化而發生缺水的狀態。具體地，缺水狀態可以基于燃料電池車的行駛速度、上坡行駛角和外部溫度中的至少任一因素是否大于或小于其預設參考值的確定而進行診斷。此外，當燃料電池車的外部溫度增加或當由于上坡行駛引起進入空氣的流量下降而造成冷卻性能劣化時，缺水的嚴重程度可以被確定。具體地，用于確定情況2的條件可以是:燃料電池組的溫度大于預設第一參考值達預設時間段的狀態；燃料電池車的行駛速度小于預設第一參考行駛速度的狀態；燃料電池車的上坡行駛角大于預設第一參考上坡行駛角的狀態；或燃料電池車的外部溫度大于第一參考輸出溫度的狀態。
[0055]由于引入車輛的沖擊空氣或通風的溫度和流量會隨著燃料電池車的行駛速度、上坡行駛角或外部溫度而改變，在情況2中，作為改變進入空氣的溫度和流量的因素的行駛速度、上坡行駛角和外部溫度中的至少一個會大于或小于其參考值并保持預設時間段。
[0056]在情況3中，不被確定為情況1或情況2的缺水狀態可以基于燃料電池組的參考電流(可以根據燃料電池組的溫度而設定)與所測量的實際輸出電流之間的電流偏差的積分值是否大于預設第一參考值、或燃料電池組陰極側的剩余水的減少量是否大于預設第一參考減少量而進行確定。情況3可以是雖然未檢測到冷卻控制系統的故障或雖然未檢測到環境條件的變化但水可能不足的狀態。具體地，雖然未檢測到冷卻控制系統的故障，當冷卻控制系統實質發生故障時，例如缺乏或滲漏冷卻水、冷卻水供給不足以及雜質入侵冷卻回路，燃料電池的工作點會被持續監測以確認是否相當高的溫度/相當低的輸出操作會繼續。因此，冷卻性能的下降可以被識別并且再生運行可以相應地執行。
[0057]診斷級別2可以是燃料電池組已干涸的狀態。基于缺水狀態的診斷級別2可以基于燃料電池組的電流-電壓曲線的偏離和斜率、所測量的燃料電池組的阻抗或使用電流中斷(CI)法所測量的膜電阻而進行確定。診斷級別越高，燃料電池組劣化進程越嚴重。最低的診斷級別可以是缺水還未發生但可能很快會發生的狀態。診斷級別越高，缺水嚴重程度越高。隨著診斷級別增加，再生運行的強度可能需要增加，例如，再生運行執行的數量或再生運行的強度可以增加。
[0058]如圖3所示，燃料電池組的散熱性能是否已下降或燃料電池組的熱值是否已增加可以(通過控制器)被確定。換言之，如圖2所示，燃料電池組的當前缺水狀態可以在步驟S301被確定為診斷級別1或2 (Fit Lvll或2)。當燃料電池組的缺水狀態沒有被確定為診斷級別1或2(Flt Lvll或2)時，在步驟S303，燃料電池系統可以以正常運行模式運行。或者，當燃料電池組的缺水狀態被確定為診斷級別Fit Lvll或2時，在步驟S305，基于所確定狀態的可行的再生運行模式中的至少一種可以被選擇，并且再生運行可以以選定的再生運行模式執行。
[0059]在步驟S307，當燃料電池組通過再生運行從缺水狀態恢復時，可以在步驟S301確定燃料電池系統的散熱性能的劣化是否會發生或燃料電池系統的熱值是否會增加。再生運行模式可以繼續直到燃料電池組完全從缺水狀態恢復。
[0060]圖4A和4B是示例說明確定燃料電池組的當前缺水狀態是否與圖2中情況3相對應的示例性方法的曲線圖。圖4A是示出示例性燃料電池的運行溫度與預設參考電流之間關系的曲線圖。如圖4A所示，根據運行溫度而預設的參考電流不會增加直到溫度增加到預設的溫度，但是參考電流會在溫度增加到大于預設溫度時與溫度成比例地增加。圖4A中的兩條曲線可以指代可以針對滯后作用而使用的兩組參考電流值。圖4B示出參考電流值與所測量的實際電流值之間偏差的示例性積分計算。具體地，當參考電流值與燃料電池組的實際電流值之間的偏差的積分計算值大于第一參考值時，缺水狀態可以被確定為與情況3對應，其中參考電流值可以根據燃料電池組的溫度而設定。
[0061 ] 用于各個運行溫度的參考電流值可以被預先設定，并且兩組參考電流值可以考慮滯后作用進行設定。電流偏差可以是參考電流值與所測量的實際電流值之間的差異。當實際電流值大于al時，偏差可以通過“al-實際電流值”進行計算。當實際電流值在al與a2之間時，電流偏差可以是大約0。當實際電流值大于a2時，電流偏差可以通過“a2_測量的電流值”進行計算。隨后，電流偏差的積分操作的值是否大于第一參考值可以被確定。
[0062]圖5示出示例性的相對濕度估算模型和基于該模型的空氣化學計量比的變量控制，這些可以用在確定目前的缺水狀態是否與圖2所述的情況3相對應的第二方法中。確定缺水程度是否對應于情況3的第二方法可以是估算燃料電池組中剩余水的體積的方法。當燃料電池組陰極側的剩余水的減少量大于第一參考減少量時，目前的缺水狀態可以被確定為情況3。
[0063]為確定陰極側剩余水的減少量是否大于第一參考減少量，陰極側出口中的相對濕度可以基于所測量的燃料電池組的輸出電流值、燃料電池組入口中空氣的流量以及燃料電池組陰極側入口和出口中空氣的溫度來獲得，接著，(當陰極側出口中相對濕度可以和所估算的相對濕度相對應時)燃料電池組出口中的水蒸氣流量與(當陰極側出口中的相對濕度是飽和的時)水蒸氣的流量之間的差異可以被積分到用于陰極側剩余水的減少量的計算中。燃料電池組出口中的水蒸氣的流量可以基于取決于陰極側入口和出口中所測量溫度的燃料電池組的入口和出口中的飽和水蒸氣壓力以及基于取決于燃料電池組入口中空氣流量的燃料電池組出口中的空氣壓力來獲得。當所計算的剩余水的減少量大于第一參考減少量時，目前的缺水狀態可以被確定為情況3，從而用于情況3的再生運行模式可以被選擇。
[0064]參照圖5，為獲得所估算的燃料電池組陰極側出口中的相對濕度，燃料電池組入口中水蒸氣的流量、所產生水的體積、以及在燃料電池組的陰極與陽極之間移動的水的體積可以被考慮，并且可以假設燃料電池組陰極側的剩余水的體積的變化極小。
[0065]具體地，用于估算陰極側相對濕度的輸入值可以包括燃料電池組入口和出口中空氣的溫度、燃料電池組的輸出電流、