燃料电池系统和控制燃料电池系统的加热器的方法与流程

1.以下描述涉及燃料电池系统和控制其加热器的方法。

背景技术：

2.燃料电池系统可以使用燃料电池堆产生电能。例如，当氢气用作燃料电池堆的燃料时，燃料电池堆可以替代解决全球环境问题，因此一直在持续进行着关于燃料电池系统的研发。

3.燃料电池系统可以包括：燃料电池堆，其产生电能；燃料供应装置，其向燃料电池堆供应燃料(氢气)；空气供应装置，其向燃料电池堆供应作为电化学反应所需的氧化剂的空气中的氧；以及热管理系统(tms)，其将燃料电池堆的反应热移除到系统外部，控制燃料电池堆的运行温度，并且执行水管理功能。

4.tms是一种冷却装置，其使用作冷却水的防冻液循环到燃料电池堆，以保持适当的温度(例如，60℃至70℃)，并且可以包括冷却水循环通过的tms管线、存储冷却水的储存器、使冷却水循环的泵、去除包含在冷却水中的离子的离子过滤器、以及将冷却水的热量散发到外部的散热器。此外，tms可以包括加热冷却水的加热器(例如，阴极耗氧(cod)加热器)、使用冷却水加热或冷却包括燃料电池系统的装置(例如，车辆)的内部的空调装置(例如，加热器)等。tms可以将车辆的组件以及燃料电池堆保持在适当的温度。

5.tms可以使用加热器来提高电池堆中的冷却水温度，或者使用用于燃料电池堆的防冻液作为冷却水以确保冷启动性。在这种情况下，tms管线的冷却水用作冷却电池堆的冷却介质，并且用作在冷启动期间被加热器快速加热的热介质，冷却水被供应到电池堆，从而提高电池堆的温度。

6.cod加热器用于通过在作为车辆运行终止模式的关机模式下运行并消耗由燃料电池堆产生的所有电力而有助于燃料电池堆的稳定性，并且用于将冷却水温度提高到预定温度，使得燃料电池堆可以在冬季的初始冷启动期间平稳运行。然而，cod加热器可以仅控制接通/关断操作。在这种情况下，由于根据接通/关断操作期间由电池堆产生的电量线性地确定产生的热量，所以不能以预定方式确定cod加热器的目标热量，因此难以进行tms的具体热管理控制。

技术实现要素：

7.提供本发明内容是为了以简化的形式介绍将在以下具体描述中进一步描述的一些构思的选择。该发明内容并不旨在标识要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定要求保护的主题的范围。

8.在一个总体方面，一种燃料电池系统包括：阴极耗氧(cod)加热器，其设置在流入燃料电池堆的冷却水循环所通过的管线上，并且加热冷却水或消耗燃料电池堆的剩余电力；以及控制器，其被配置为基于cod加热器的目标加热量来确定功耗，并且基于确定的功耗来控制cod加热器的操作。

9.在冷启动模式下，控制器还可以被配置为基于用于加热冷却水直到燃料电池堆的入口处的冷却水温度达到参考温度的目标加热量来确定功耗。

10.控制器还可以被配置为将功耗确定为cod加热器的最大负载。

11.当燃料电池堆的入口处的冷却水温度变得大于或等于参考温度时，控制器还可以被配置为关断cod加热器并且解除冷启动模式。

12.在关机模式下，控制器还可以被配置为基于用于消耗燃料电池堆的剩余电力直到燃料电池堆的输出电压变得小于参考电压的目标加热量来确定功耗。

13.控制器还可以被配置为将功耗确定为cod加热器的最大负载。

14.当燃料电池堆的输出电压变得小于参考电压时，控制器还可以被配置为关断cod加热器并且解除关机模式。

15.cod加热器可以包括：加热器线圈；加热器控制器，其控制加热器线圈的加热操作；第一继电器，其设置在连接到加热器控制器的第一控制线上，并且使通过第一控制线的电力供应中断；以及第二继电器，其设置在连接到加热器线圈的第二控制线上，并且使通过第二控制线的电力供应中断。

16.当进入冷启动模式或关机模式时，控制器还可以被配置为控制第二继电器关断，然后控制第一继电器接通。

17.当进入冷启动模式或关机模式时，控制器还可以被配置为在操作cod加热器之前操作加热器保护逻辑，并且在cod加热器操作的同时基于加热器保护逻辑来监测cod加热器的操作状态。

18.当cod加热器的通信状态不良时，控制器还可以被配置为解除cod加热器的通信连接，并且允许cod加热器在简单电阻器模式下操作。

19.当cod加热器在简单电阻器模式下操作时，控制器还可以被配置为控制第一继电器关断，然后控制第二继电器接通。

20.当cod加热器在简单电阻器模式下操作时，控制器还可以被配置为根据cod加热器的加热量来控制cod加热器的接通或关断操作。

21.当cod加热器的操作电压超过参考电压范围、cod加热器的操作电压小于下限电压、或者cod加热器的温度超过参考温度并且温度不可控时，控制器还可以被配置为根据加热器保护逻辑关断cod加热器。

22.当cod加热器的温度超过参考温度并且温度可控时，控制器还可以被配置为调节cod加热器的功耗。

23.当在关机模式下正在操作的cod加热器的温度超过参考温度并且温度可控时，控制器还可以被配置为以相对于cod加热器的最大负载的预定比率输出cod加热器的功耗。

24.在另一个总体方面，一种控制燃料电池系统的加热器的方法包括：根据设置在流入燃料电池堆的冷却水循环所通过的管线上的阴极耗氧(cod)加热器的目标加热量来确定功耗，并且加热冷却水或消耗燃料电池堆的剩余电力；以及基于确定的功耗来控制cod加热器的操作。

25.确定功耗的步骤可以包括：在冷启动模式下，基于用于加热冷却水直到燃料电池堆的入口处的冷却水温度达到参考温度的目标加热量来确定功耗。

26.确定功耗的步骤可以包括：在关机模式下，基于用于消耗燃料电池堆的剩余电力

直到燃料电池堆的输出电压变得小于参考电压的目标加热量来确定功耗。

27.此外，根据本公开的一个实施方式的控制加热器的方法还可以包括：当进入冷启动模式或关机模式时，在cod加热器操作之前操作加热器保护逻辑；以及在cod加热器操作的同时，基于加热器保护逻辑来监测cod加热器的操作状态。

28.根据以下具体描述、附图和权利要求，其它特征和方面将变得显而易见。

附图说明

29.图1是示出根据本公开的一个实施方式的燃料电池系统的视图；

30.图2a和图2b是示出根据本公开的一个实施方式的燃料电池系统的第一冷却水流的视图；

31.图3是示出根据本公开的另一实施方式的燃料电池系统的视图；

32.图4是示出根据本公开的又一实施方式的燃料电池系统的视图；

33.图5a和图5b是示出根据各种实施方式的第一管道和第二管道的视图；

34.图6是示出根据本公开的一个实施方式的加热器的具体构造的视图；

35.图7是示出根据本公开的一个实施方式的燃料电池系统的控制框图的视图；

36.图8、图9和图10是示出根据本公开的一个实施方式的控制燃料电池系统的加热器的方法的操作流程的视图；并且

37.图11、图12和图13是示出根据本公开的另一实施方式的控制燃料电池系统的加热器的方法的操作流程的视图。

38.在整个附图和具体描述中，相同的附图标记表示相同或相似的元件。附图可能不是按比例绘制的，并且为了清楚、例示和方便起见，可能夸大附图中元件的相对尺寸、比例和描述。

具体实施方式

39.提供以下具体描述以帮助读者全面理解本文描述的方法、设备和/或系统。然而，在理解本技术的公开内容之后，本文描述的方法、设备和/或系统的各种更改、变型和等同物将会是显而易见的。例如，本文描述的操作顺序仅为示例，并且不限于本文阐述的操作顺序，而是可以进行改变，这在理解本技术的公开内容之后是显而易见的，必须以特定顺序发生的操作除外。此外，为了更加清楚和简明，可以省略在理解本技术的公开内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体现，并且不应被解释为限于本文描述的示例。相反，提供本文描述的示例仅仅是为了例示实现本文描述的方法、设备和/或系统的许多可能方式中的一些方式，这在理解本技术的公开内容之后将是显而易见的。

41.在整个说明书中，当诸如层、区域或基板之类的一个元件被描述为位于另一元件“上”或者“连接”或“联接”到另一元件时，所述一个元件可以直接位于该另一元件“上”或者直接“连接”或“联接”到该另一元件，或者其间可以插入一个或更多个其它元件。相反，当一个元件被描述为“直接”位于另一元件“上”、“直接连接”或“直接联接”到另一元件时，其间不能有其它元件插入。

42.如本文所用，术语“和/或”包括相关列出项中的任何一个以及相关列出项中的任

何两个或更多个的任何组合。

43.虽然诸如“第一”、“第二”和“第三”之类的术语在本文中可以用来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语的限制。相反，这些术语仅用于将一个构件、一个组件、一个区域、一个层或一个部分与另一构件、另一组件、另一区域、另一层或另一部分区分开来。因此，在不脱离示例的教导的情况下，本文描述的示例中提到的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可以称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。

44.为了便于描述，本文可以使用诸如“上方”、“上部”、“下方”和“下部”的空间相对术语来描述如图所示的一个元件与另一元件的关系。除了图中所描绘的方位之外，这种空间相对术语旨在涵盖装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置翻转，则被描述为位于另一元件“上方”或“上部”的元件将位于另一元件“下方”或“下部”。因此，根据装置的空间取向，术语“上方”包括上方和下方两种方位。装置也可以以其它方式定向(例如，旋转90度或处于其它方位)，并且将会相应解释本文使用的空间相对术语。

45.本文使用的术语仅用于描述各种示例而不用于限制本公开。冠词“一”、“一个”和“该(所述)”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。术语“包括”、“包含”和“具有”指定所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或其组合的存在，但是不排除一个或更多个其它特征、数量、操作、构件、元件和/或其组合的存在或添加。

46.由于制造技术和/或容差的原因，附图所示的形状可能会发生变化。因此，本文描述的示例不限于附图所示的特定形状，而是包括制造期间发生的形状变化。

47.在理解本技术的公开内容之后，显而易见的是可以以各种方式来组合本文所描述的示例的特征。此外，尽管本文描述的示例具有多种配置，但是在理解本技术的公开内容之后，显然也可以进行其它配置。

48.图1至图4是示出根据各种实施方式的燃料电池系统的视图；图1是示出根据本公开的一个实施方式的燃料电池系统的视图；图2a和图2b是示出根据本公开的一个实施方式的燃料电池系统的第一冷却水流的视图；并且图3和图4是示出根据其它实施方式的燃料电池系统的视图。

49.参照图1，车辆燃料电池系统可以包括第一冷却管线110和第二冷却管线120，经过车辆的燃料电池堆10的第一冷却水通过第一冷却管线110循环，经过车辆的电力电子部件200的第二冷却水通过第二冷却管线120循环。在一个实施方式中，燃料电池系统还可以包括在第一冷却水和第二冷却水之间换热的换热器300，但是换热器300可以省略。

50.燃料电池系统可包括第一连接管线130、第二连接管线150和第三连接管线140，以与第一冷却管线110形成加热回路(加热循环路径或加热回路)或与第一冷却管线110形成冷却管线。第一冷却水可以在通过第一连接管线130、第二连接管线150或第三连接管线140循环的同时被冷却或加热。例如，在车辆的初始启动状态下，为了确保冷启动性，第一冷却管线110可以如图2a所示的与第一连接管线130和第三连接管线140形成加热回路，并且在行驶期间，为了将燃料电池堆10产生的热量排放到外部，第一冷却管线110可以如图2b所示的形成其中第一冷却水经过第一散热器60的冷却回路。尽管在图2a和图2b中未示出，但是根据燃料电池系统所需的冷却量，第一冷却水的一部分可以流动到第三连接管线140，并且第一冷却水的另一部分可以经过第一散热器60。在另一实施方式中，当外部空气的温度与

指定温度一样高时，第一冷却管线110不形成加热回路，并且燃料电池系统可以通过燃料电池堆10的热量来确保启动能力。燃料电池堆10、第一阀20、第一泵30、第二阀40和第一散热器60可以布置在第一冷却水循环所通过的第一冷却管线110上。

51.燃料电池堆10(或称为“燃料电池”)可以形成为能够通过燃料(例如，氢气)和氧化剂(例如，空气)的氧化还原反应产生电力的结构。例如，燃料电池堆10可以包括：膜电极组件(mea)，其中发生电化学反应的催化电极层相对于氢离子移动通过的电解质膜的中心而附接到两侧；气体扩散层(gdl)，其均匀地分布反应气体并传递产生的电能；垫圈和紧固机构，其保持反应气体和第一冷却水的气密性和适当的紧固压力；以及双极板，其移动反应气体和第一冷却水。

52.在燃料电池堆10中，作为燃料的氢气和作为氧化剂的空气(氧气)通过双极板的通路而供应到mea的阳极和阴极。氢气可以供应到阳极，并且空气可以供应到阴极。供应到阳极的氢气通过配置在电解质膜两侧的电极层的催化剂分解成氢离子(质子)和电子。其中，只有氢离子可以通过作为正离子交换膜的电解质膜而选择性地传递到阴极，同时，电子可以通过作为导体的gdl和双极板传递到阴极。在阴极中，通过电解质膜供应的氢离子和通过双极板传递的电子可以与由空气供应装置供应到阴极的空气中的氧气反应以产生水。由于在这种情况下发生氢离子的移动，可以出现经过外部导线的电子的流动，并且可以通过电子流动而产生电流。

53.第一阀20可以将第一冷却管线110上的第一冷却水的流动路径切换到设置有加热器50的第一连接管线130或燃料电池堆10。例如，第一阀20可以在第一冷却管线110上连接到第一泵30的一端、第一连接管线130的一端和燃料电池堆10的一端。第一阀20可以包括能够选择性地切换第一冷却水的流动路径的各种阀装置。例如，第一阀20可以是三通阀。在这种情况下，第一阀20可以包括：第一端口21，其连接到第一冷却管线110，使得由第一泵30泵送的第一冷却水流入第一冷却管线中；第二端口22，其连接到第一冷却管线110，使得经过第一阀20的第一冷却水流入燃料电池堆10；以及第三端口23，其连接到第一连接管线130的一端。随着第一阀20的第二端口22和第三端口23打开或关闭，第一冷却水的流动路径可以切换到第一连接管线130的加热器50或燃料电池堆10。也就是说，当第二端口22打开并且第三端口23阻塞时，第一冷却水流入燃料电池堆10，相反，当第三端口23打开并且第二端口22阻塞时，第一冷却水可以通过第一连接管线130流入加热器50。

54.第一连接管线130可以与第一冷却管线110形成加热回路(加热循环路径),以加热第一冷却水。例如，沿着第一连接管线130流动的第一冷却水可以在经过安装在第一连接管线130中的加热器50的同时被加热。第一连接管线130的一端可以在位于第一泵30的出口和燃料电池堆10之间的第一点处连接到第一冷却管线110，并且第一连接管线130的另一端可以在位于第一泵30的入口和燃料电池堆10之间的第二点处连接到第一冷却管线110。这里，可以将第一泵30的入口定义为第一冷却水流入第一泵30的入口。此外，可以将第一泵30的出口定义为经过第一泵30的第一冷却水排出的输出端。此外，可以将第一泵30的出口和燃料电池堆10之间的部分定义为从第一泵30排出的第一冷却水通过其流到燃料电池堆10的第一冷却水入口(未示出)的部分。此外，可以将第一泵30的入口和燃料电池堆10之间的部分定义为从燃料电池堆10的冷却水出口(未示出)排出的第一冷却水通过其流到第一泵30的入口的部分。

55.第一泵30可以设置成使第一冷却水强制流动。第一泵30可以包括能够泵送第一冷却水的各种装置，并且第一泵30的类型和第一泵30的数量不限于本文献。

56.第二阀40可以将第一冷却管线110上的第一冷却水的流动路径切换到第一散热器60或燃料电池堆10。例如，第二阀40可以设置在第一冷却管线110上以位于第一泵30和第一散热器60之间，并且可以连接到第三连接管线140的一端和第一散热器60的出口。第二阀40可以包括能够将第一冷却水的流动路径选择性地切换到第一散热器60或燃料电池堆10的各种阀装置。例如，第二阀40可以是四通阀或三通阀。在三通阀的情况下，第二阀40可以包括：第一端口41，其连接到第三连接管线140；第二端口42，其连接到第一冷却管线110，使得经过第一散热器60的第一冷却水流入第一冷却管线中；以及第四端口44，其连接到第一冷却管线110，使得第一冷却水流入第一泵30，并且在四通阀的情况下，第二阀40还可以包括：第三端口43，其连接到第二连接管线150的一端。随着第二阀40的第一端口41和第二端口42打开或关闭，第一冷却水的流动路径可以切换到第一散热器60或燃料电池堆10。也就是说，当第一端口41打开并且第二端口42阻塞时，第一冷却水流入燃料电池堆10而不经过第一散热器60，相反，当第二端口42打开并且第一端口41阻塞时，第一冷却水可以在经过第一散热器60之后流入燃料电池堆10。根据第二阀40的打开量，第一冷却水的一部分可以经过第一散热器60，并且第一冷却水的另一部分可以沿着第三连接管线140流动。

57.第二连接管线150可以与第一冷却管线110形成加热回路，以加热空调装置90。例如，第二连接管线150可以形成加热空调装置90的加热器(未示出)的回路。第二连接管线150的一端可以连接到第一点(第一连接管线130的一端连接到第一冷却管线110的点)与燃料电池堆10的入口之间的第一冷却管线110，并且第一冷却水的一部分可以通过第二连接管线150循环。第二连接管线150的另一端可以连接到第一泵30和第二点(第一连接管线130的另一端连接到第一冷却管线110的点)之间的第一冷却管线110。

58.第二连接管线150可以设置有离子过滤器95，其过滤经过空调装置90的第一冷却水的离子。当第一冷却水的电导率由于系统的腐蚀或渗出而增加时，电能流向第一冷却水而导致燃料电池堆10短路或导致电流流向第一冷却水，因此第一冷却水应当保持低电导率。离子过滤器95可以设置成去除包含在第一冷却水中的离子，使得第一冷却水的电导率可以保持在预定水平以下。这样，在流向燃料电池堆10的第一冷却水的供应阻断(第一阀20的第二端口22阻塞)的冷启动期间，第一冷却水经由第一连接管线130的加热器50循环(经过升温回路)，并且同时沿着第二连接管线150循环。因此，即使在冷启动中，也可以执行通过设置在第二连接管线150中的离子过滤器95进行的过滤(去除包含在第一冷却水中的离子)。因此，在冷启动后立即流入燃料电池堆10的第一冷却水的电导率可以保持在一定水平以下。

59.第三连接管线140可以与第一冷却管线110形成循环路径，使得第一冷却水流入燃料电池堆10而不经过第一散热器60。这里，第一冷却水的一部分可以沿着第一冷却管线110经由第一散热器60冷却，并且第一冷却水的另一部分可以沿着第三连接管线140移动。在这种情况下，由第一散热器60冷却的第一冷却水与经过第三连接管线140的第一冷却水汇合，因此其温度会升高。例如，第三连接管线140的一端可以连接到第一泵30和第一散热器60之间的第一冷却管线110，并且第三连接管线140的另一端可以连接到燃料电池堆10的冷却水出口与第一散热器60之间的第一冷却管线110。

60.第一散热器60可以设置成冷却第一冷却水。第一散热器60可以形成为能够冷却第一冷却水的各种结构，并且本公开不受第一散热器60的类型和结构的约束或限制。

61.第一散热器60可以连接到存储第一冷却水的第一贮存器62。

62.燃料电池系统可以包括：第一温度传感器112，其测量燃料电池堆10和第一点(第一阀20)之间的第一冷却水的温度；第二温度传感器114，其测量第一连接管线130的另一端与第一泵30之间的第一冷却水的温度；以及第三温度传感器116，其测量加热器50中的第一冷却水的温度。燃料电池系统可以基于由第一温度传感器112、第二温度传感器114和第三温度传感器116测量的温度来控制流入燃料电池堆10的第一冷却水的流入速率。例如，当沿着第一冷却管线110循环的第一冷却水的测量温度低于预定目标温度时，可以将第一冷却水的流入速率控制为低于预设流入速率。

63.第二冷却管线120可以经过电力电子部件200，并且第二冷却水可以沿着第二冷却管线120循环。这里，可以将车辆的电力电子部件200理解为使用车辆的电力作为能源的组件，并且本公开不受电力电子部件200的类型和数量的约束或限制。例如，电力电子部件200可以包括以下各项中的至少一个：双向高压dc-dc转换器(bhdc)210，其设置在燃料电池堆10和车辆的高压电池(未示出)之间；鼓风机泵控制单元(bpcu)220，其控制供应外部空气以驱动燃料电池堆10的鼓风机(未示出)；低压dc-dc转换器(ldc)230，其将从高压电池供应的dc高压转换成dc低压；空气压缩机(acp)240，其压缩供应到燃料电池堆10的空气；以及空气冷却器250。尽管在图1至图4中没有示出，但是电力电子部件200还可以包括dc-dc降压/升压转换器。

64.可以在第二冷却管线120上设置用于使第二冷却水强制流动的第二泵205。第二泵205可以包括能够泵送第二冷却水的泵送装置，并且第二泵205的类型和数量不限于本文献。

65.用于冷却第二冷却水的第二散热器70可以设置在第二冷却管线120上。第二散热器70可以形成为能够冷却第二冷却水的各种结构，并且第二散热器70的类型和结构不受约束或限制。第二散热器70可以连接到存储第二冷却水的第二贮存器72。

66.在一个实施方式中，如图1所示，第一散热器60和第二散热器70可以由一个冷却风扇80同时冷却。例如，第一散热器60和第二散热器70可以并排布置，并且冷却风扇80可以设置成将外部空气吹向第一散热器60和第二散热器70。由于第一散热器60和第二散热器70由一个冷却风扇80同时冷却，所以可以简化燃料电池系统的结构，可以提高设计的自由度和空间利用率，并且可以最小化用于冷却第一散热器60和第二散热器70的功耗。

67.在另一实施方式中，如图3所示，用于冷却第一散热器60的第一冷却风扇80和用于冷却第二散热器70的第二冷却风扇85可以分开布置。在这种情况下，当燃料电池系统控制第一冷却风扇80的转数时，可以排除与电力电子部件200的热负荷相关的参数。尽管下面描述的实施方式是基于图1的燃料电池系统的结构的，但是相同的原理可以应用于图3的燃料电池系统的结构。

68.返回参照图1，换热器300可以设置成在第一冷却水和第二冷却水之间换热。当包括换热器300时，第一冷却管线110和第二冷却管线120可以构成热管理系统(tms)管线，第一冷却水和第二冷却水在彼此之间换热的同时流经tms管线，并且在这种情况下，第一冷却水或第二冷却水可以用作tms管线上的冷却介质或加热介质。例如，由于用于冷却电力电子

部件的第二冷却水的温度相对低于用于冷却燃料电池堆10的第一冷却水的温度，所以燃料电池系统可以通过在第一冷却水和第二冷却水之间换热来降低第一冷却水的温度而不增加第一散热器60和冷却风扇80的容量，可以提高燃料电池堆10的冷却效率，并且可以提高安全性和可靠性。此外，由于燃料电池系统可以在无法使用驱动风的车辆(例如，建筑机械)停止时降低第一冷却水的温度，所以确保了燃料电池堆10的高输出运行，并且提高了安全性和耐久性。

69.在一个实施方式中，换热器300可以连接到第一散热器60的出口与燃料电池堆10之间的第一冷却管线110，并且第二冷却管线120可以连接第二散热器70的出口和电力电子部件以经过换热器300。例如，第一冷却水可以沿着连接到第一冷却管线110的换热器300流动，并且第二冷却管线120可以经过换热器300的内部，使得第二冷却管线120暴露于第一冷却水(例如，第一冷却水沿着第二冷却管线120的周围流动)。这样，燃料电池系统可以通过在第一冷却水和第二冷却水之间换热来降低流入燃料电池堆10的第一冷却水的温度。经过第一散热器60的第一冷却水的第一温度可以形成为高于经过第二散热器70的第二冷却水的第二温度，并且经过换热器300的第一冷却水的第三温度可以形成为低于第一温度。例如，第一冷却水的第一温度可以形成为比第二冷却水的第二温度高10℃，并且经过换热器300(与第二冷却水换热)的第一冷却水的第三温度可以形成为比第一温度低1℃.

70.根据图1至图3的换热器300可以与第一散热器60分开设置，但是如图4所示，根据另一实施方式的换热器300可以直接连接到第一散热器60。例如，换热器300可以连接到第一散热器60的指定位置(左上端)，但是本公开不限于此。当换热器300连接到第一散热器60的左上端时，第一散热器60和换热器300可以如图5a和图5b所示那样实现。

71.图5a和图5b描述了根据各种实施方式的第一管道和第二管道。

72.参照图5a和图5b，第一散热器60可以包括形成第一冷却水流过的第一流动路径64a的第一管道64，换热器300可以包括设置成与第一流动路径64a内部的第一冷却水换热的第二管道302，并且第二冷却水可以沿着第二管道302流动并且与第一流动路径64a中的第一冷却水换热。第二管道302可以形成第二冷却水流过的第二流动路径302a，并且第二管道302的至少一部分可以暴露于第一流动路径64a内部的第一冷却水。第二管道302的形状和结构可以根据所需的条件和设计规格进行各种改变，并且本公开不受第二管道302的形状和结构的约束或限制。根据一个实施方式，为了提高第一冷却水的冷却效果，可以形成用于增加暴露于第一冷却水的第二管道的外表面上的接触面积的散热翅片。根据一个实施方式，可以在第一管道64和第二管道302之间设置密封构件304(例如，橡胶或硅树脂)。这样，由于密封构件304设置在第一管道64和第二管道302之间，所以可以更加稳定地保持第一流动路径64a的密封状态。

73.在即使停止时也需要高功率的车辆(例如，建筑机械)的情况下，由于应当确保电力电子部件200的冷却性能，所以根据实施方式的燃料电池系统可以考虑冷却风扇80或85的转数、外部温度和电力电子部件200的目标冷却性能来确定第二泵205的转数。此外，燃料电池系统可以考虑换热器300的布置、冷却风扇的结构(例如，双型或多型)以及散热器60和70的流入空气量中的至少一个来确定第二泵205的转数，因此，可以优化第一冷却管线110和第二冷却管线120共存的燃料电池系统中的冷却性能。

74.图6是示出根据本公开的一个实施方式的加热器的具体构造的视图。

75.参照图6，加热器50设置在连接到第一冷却水循环通过的第一冷却管线110的第一连接管线130上，并且当第一冷却水的流动路径沿着第一连接管线130循环时加热器50加热第一冷却水。例如，当第一冷却水在冷启动期间流入第一连接管线130时，加热器50可以加热通过第一连接管线130引入的第一冷却水。在这种情况下，由加热器50加热的第一冷却水通过连接到第一连接管线130的第一冷却管线110流入燃料电池堆10，因此可以确保冷启动性。

76.这里，加热器可以是其中阴极耗氧(cod)和加热器联接的cod加热器。cod加热器可以用作加热第一冷却水以确保冬季的冷启动性的加热装置，并且可以用于消耗燃料电池堆的剩余电力，以防止燃料电池堆在关机期间耐久性的降低。这里，当燃料电池车辆关机时，为了防止由于碳载催化剂的腐蚀而导致燃料电池堆的耐久性下降，在cod连接到燃料电池堆的两端的状态下，cod加热器可以消耗通过氢气和氧气反应产生的电能作为热量，从而去除燃料电池堆中的残留氧气。

77.cod加热器可以包括：加热器控制器52，其控制加热器线圈53的操作并且控制加热器温度；加热器线圈53，其基于通过第一控制线161或第二控制线162施加的电力而产生热量；第一继电器51，其设置在连接到加热器控制器52的第一控制线161上，并且打开或关闭由燃料电池堆产生的电力通过其施加到加热器控制器52的通路；以及第二继电器54，其设置在连接到加热器线圈53的第二控制线162上，并且打开或关闭由燃料电池堆产生的电力通过其施加到加热器线圈53的通路。

78.第一控制线161可以通过第一继电器51和加热器控制器52连接到加热器线圈53的一端。第二控制线162可以通过第二继电器54连接到加热器线圈53的另一端。第一继电器51和第二继电器54不会同时接通，并且一个继电器被控制为关断，然后另一个继电器可以被控制为接通。

79.第一继电器51和第二继电器54的接通/关断操作可以由cod加热器的高阶控制器(例如，燃料电池系统)控制。

80.图7是示出根据本公开的一个实施方式的燃料电池系统的控制框图的视图。

81.参照图7，燃料电池系统可以包括控制器710、通信装置720和存储装置730。

82.控制器710可以是诸如处理器或中央处理单元(cpu)之类的硬件装置或者由处理器实现的程序。控制器710可以连接到燃料电池系统的各个组件，并且执行燃料电池系统的整体功能。

83.当切换到冷启动模式或关机模式时，控制器710控制连接到cod加热器的控制线上的继电器，并且控制cod加热器的操作。为此，控制器710可以包括：模式设置装置711，其设置冷启动模式或关机模式；继电器控制器713，其控制cod加热器的第一继电器51和第二继电器54；以及加热器控制器715，其在冷启动模式或关机模式期间控制cod加热器的操作。

84.包括在控制器710中的组件可以实现为单独的装置(或程序)或者可以实现为一个集成模块的形式。

85.首先，模式设置装置711可以设置冷启动模式的进入和解除。例如，模式设置装置711可以在存在冷起动模式进入请求时设置冷起动模式的进入，并且可以在燃料电池堆的入口冷却水温度条件满足标准条件时设置冷起动模式的解除。

86.此外，模式设置装置711可以设置关机模式的进入和解除。例如，模式设置装置711

可以在存在关机模式进入请求时设置关机模式的进入，并且可以在燃料电池堆的输出电压条件满足标准条件时设置关机模式的解除。

87.此外，模式设置装置711可以设置或解除cod加热器的简单电阻器模式。例如，当由于cod加热器的不良通信状态而解除通信连接时，模式设置装置711可以设置cod加热器的简单电阻器模式。当然，当cod加热器正常操作时，模式设置装置711可以解除简单电阻器模式。

88.当进入冷启动模式或关机模式时，继电器控制器713可以根据cod加热器的状态而控制连接到加热器控制器52的第一继电器51和直接连接到加热器线圈53的第二继电器54接通/关断。

89.例如，当进入冷启动模式时，继电器控制器713可以控制第二继电器54关断以阻止直接施加到加热器线圈53的电力，并且控制第一继电器51通过加热器控制器52施加电力。这里，继电器控制器713可以不同时控制第一继电器51和第二继电器54，而是在控制第二继电器54关断之后控制第一继电器51接通。

90.此外，当cod加热器由于cod加热器的不良通信状态而在简单电阻器模式下操作时，继电器控制器713可以控制第一继电器51关断以阻止向加热器控制器52施加电力，并且控制第二继电器54直接向加热器线圈53施加电力。同样，继电器控制器713可以不同时控制第一继电器51和第二继电器54，而是在控制第一继电器51关断之后控制第二继电器54接通。

91.加热器控制器715在进入冷启动模式或关机模式时确定用于操作cod加热器的功耗，并且基于确定的功耗而控制cod加热器操作。例如，当cod加热器在冷启动模式下操作时，加热器控制器715可以将cod加热器的功耗确定为最大负载，使得第一冷却水的温度可以在最短时间内达到目标冷却水温度。此外，当cod加热器在关机模式下操作时，加热器控制器715可以将cod加热器的功耗确定为最大负载，使得可以在最短时间内消耗燃料电池堆的剩余电力。

92.在这种情况下，当cod加热器的通信状态正常时，当加热器控制器715向加热器控制器52发送操作控制信号时，加热器控制器52可以根据来自加热器控制器715的操作控制信号来控制加热器线圈53的操作。此外，当cod加热器的通信状态不良时，加热器控制器715可以直接控制cod加热器的接通/关断操作。

93.在冷起动模式下，cod加热器加热流入燃料电池堆的冷却水(即，第一冷却水)。在这种情况下，加热器控制器715在cod加热器操作的同时实时识别燃料电池堆的入口处的冷却水温度，允许cod加热器连续操作，直到燃料电池堆的入口处的冷却水温度达到参考温度，并且当燃料电池堆的入口处的冷却水温度大于或等于参考温度时，关断cod加热器。在这种情况下，模式设置装置711可以解除冷启动模式。

94.在关机模式下，cod加热器通过加热器线圈53耗散热能，以消耗燃料电池堆的剩余电力。在这种情况下，加热器控制器715在cod加热器操作的同时实时地识别燃料电池堆的输出电压，并且在燃料电池堆的输出电压小于参考电压时关断cod加热器。在这种情况下，模式设置装置711可以解除关机模式。

95.在cod加热器操作之前，加热器控制器715可以操作加热器保护逻辑以在cod加热器操作时保护cod加热器。

96.这里，加热器保护逻辑可以包括：第一加热器保护逻辑731，其在冷启动模式下基于上限电压和下限电压之间的范围来监测cod加热器的操作电压、通信故障和/或温度过热，并且保护cod加热器免遭问题情况；以及第二加热器保护逻辑735，其在关机模式下基于上限电压范围来监测cod加热器的操作电压、通信故障和/或温度过热，并且保护cod加热器免遭问题情况。第一加热器保护逻辑731和第二加热器保护逻辑735可以存储在存储装置730中。

97.因此，当进入冷启动模式或关机模式时，加热器控制器715可以调用并且执行存储在存储装置730中的第一加热器保护逻辑731或第二加热器保护逻辑735，并且根据执行的加热器保护逻辑来检测和保护cod加热器的操作状态。在这种情况下，当在检测cod加热器的操作状态的同时出现问题情况时，加热器控制器715可以关断cod加热器或者执行另一操作。

98.例如，加热器控制器715在冷启动模式下调用并且执行第一加热器保护逻辑731，并且在cod加热器运行的同时根据第一加热器保护逻辑731来监测cod加热器的操作状态。

99.在这种情况下，加热器控制器715可以检测cod加热器的操作电压，并且当cod加热器的操作电压大于上限电压vh或小于下限电压v

l

时根据第一加热器保护逻辑731关断cod加热器。

100.此外，加热器控制器715可以监测cod加热器的通信状态，并且可以在cod加热器的通信状态不良时根据第一加热器保护逻辑731解除通信连接。在这种情况下，加热器控制器715允许cod加热器在简单电阻器模式下操作。当cod加热器在简单电阻器模式下操作时，加热器控制器715可以在控制cod加热器本身的接通/关断操作的同时增加第一冷却水的温度。当燃料电池堆的入口处的冷却水温度大于或等于参考温度同时cod加热器在简单电阻器模式下操作时，加热器控制器715可以关断cod加热器。在这种情况下，模式设置装置711可以解除冷启动模式。

101.此外，加热器控制器715可以监测cod加热器的温度，并且在cod加热器的温度超过y℃的参考温度而且温度不可控时，根据第一加热器保护逻辑731关断cod加热器。因此，可以防止cod加热器过热。当cod加热器的温度超过y℃的参考温度但温度可控时，加热器控制器715可以根据第一加热器保护逻辑731调节cod加热器的功耗，以防止cod加热器过热。

102.又例如，加热器控制器715在关机模式下调用并且执行第二加热器保护逻辑735，并且在cod加热器操作的同时根据第二加热器保护逻辑735监测cod加热器的操作状态。

103.在这种情况下，加热器控制器715可以检测cod加热器的操作电压，并且当cod加热器的操作电压大于上限电压vh时，根据第二加热器保护逻辑735关断cod加热器。

104.此外，加热器控制器715可以监测cod加热器的通信状态，并且当cod加热器的通信状态不良时，可以根据第二加热器保护逻辑735解除通信连接。在这种情况下，加热器控制器715允许cod加热器在简单电阻器模式下操作。当cod加热器在简单电阻器模式下操作时，加热器控制器715可以在控制cod加热器本身的接通/关断操作的同时增加第一冷却水的温度。当燃料电池堆的输出电压小于参考电压同时cod加热器在简单电阻器模式下操作时，加热器控制器715可以关断cod加热器。在这种情况下，模式设置装置711可以解除关机模式。这样，根据本公开，即使当cod加热器中发生诸如通信故障之类的问题情况时，也可以向加热器线圈53直接供电，使得cod加热器作为简单电阻器操作，因此燃料电池系统可以稳定地

操作而不停止。

105.此外，加热器控制器715可以监测cod加热器的温度，并且当cod加热器的温度超过y℃的参考温度并且温度不可控时，根据第二加热器保护逻辑735关断cod加热器。因此，可以防止cod加热器过热。

106.当cod加热器的温度超过y℃的参考温度但温度可控时，加热器控制器715可以根据第二加热器保护逻辑735调整cod加热器的功耗，以仅输出最大负载的a％的预定比率。因此，在防止cod加热器过热的同时消耗了燃料电池堆的剩余电力，因此可以确保稳定性。

107.通信装置720可以包括在燃料电池系统中发送/接收信号和/或数据的通信模块。例如，通信模块可以从温度传感器接收关于燃料电池堆的入口处的冷却水温度的信息，并且接收关于燃料电池堆10的输出电压的信息。此外，在cod加热器在冷启动模式或关机模式下操作的同时，通信模块可以接收关于cod加热器的操作状态的信息。此外，通信模块可以发送用于驱动cod加热器的保护逻辑的控制信号和/或用于控制cod加热器的操作的控制信号。

108.在这种情况下，通信模块可以使用车辆网络通信技术与构成燃料电池系统的各个组件通信。这里，车辆网络通信技术可以包括控制器局域网(can)通信、局域互联网络(lin)通信、拐射线通信等。

109.存储装置730可以存储用于操作燃料电池系统所需的数据和/或算法。例如，存储装置730可以存储关于tms中的燃料电池堆和电力电子部件的状态的信息。存储装置730可以存储在冷启动模式或关机模式下操作的cod加热器的操作状态信息。此外，存储装置730可以存储诸如第一加热器保护逻辑731和第二加热器保护逻辑735之类的保护逻辑，以在cod加热器操作时保护cod加热器。

110.这里，存储装置730可以包括诸如随机存取存储器(ram)、静态ram(sram)、只读存储器(rom)、可编程rom(prom)和电可擦除可编程rom(eeprom)之类的存储介质。

111.下面将更具体地描述如上配置的根据本公开的燃料电池系统的操作流程。

112.图8至图10是示出根据本公开的一个实施方式的控制燃料电池系统的加热器的方法的操作流程的视图。

113.首先，图8示出在冷启动模式下控制加热器的操作流程。参照图8，当进入冷启动模式时(s110)，燃料电池系统控制第二控制线162上的第二继电器54关断(s120)，并且在第二继电器54关断后控制第一控制线161上的第一继电器51接通(s130)。这里，第一控制线161是通过加热器控制器52连接到加热器线圈53的路径，并且在加热器控制器52的控制下，从燃料电池堆产生的电力通过该路径传输到加热器线圈53。此外，第二控制线162是直接连接到加热器线圈53的路径，并且从燃料电池堆产生的电力通过该路径直接传输到加热器线圈53。因此，随着第一继电器51被控制为接通，加热器控制器52处于能够控制加热器线圈53的操作的状态。

114.燃料电池系统基于上限电压vh和下限电压v

l

之间的预设范围来操作用于cod加热器的加热器保护逻辑(例如，第一加热器保护逻辑731)(s140)。这里，燃料电池系统可以基于第一加热器保护逻辑731，在cod加热器针对冷启动而操作的同时监测cod加热器的操作状态，并且确定cod加热器的操作状态是否满足预设第一关断条件。当cod加热器的操作状态满足预设第一关断条件时，燃料电池系统可以根据第一加热器保护逻辑731关断cod加热

器以保护cod加热器。将参照图9的实施方式描述基于第一加热器保护逻辑731的燃料电池系统的具体操作。

115.此后，燃料电池系统确定用于针对冷起动而操作cod加热器的功耗(s150)，并且基于在操作s150中确定的功耗而操作cod加热器(s160)。在操作s150中，燃料电池系统可以确定将沿着第一连接管线和第一冷却管线循环的第一冷却水的温度升高到参考温度所需的功耗。例如，燃料电池系统可以在最大负载下操作cod加热器，使得第一冷却水的温度可以在最短时间内达到目标冷却水温度。

116.燃料电池系统可以在cod加热器操作的同时识别燃料电池堆的入口处的冷却水温度，并且可以执行操作s160，直到燃料电池堆的入口处的冷却水温度达到x℃的参考温度。

117.当燃料电池堆的入口处的冷却水温度大于或等于x℃的参考温度时，燃料电池系统终止cod加热器的操作并且解除冷启动模式(s180)。

118.图9示出在冷启动模式下保护加热器的操作流程。参照图9，当在图8的操作s140中操作加热器保护逻辑(例如，第一加热器保护逻辑731)时，燃料电池系统可以在cod加热器操作的同时基于第一加热器保护逻辑731监测cod加热器的操作状态(s210)。

119.首先，燃料电池系统可以基于第一加热器保护逻辑731而监测cod加热器的操作电压。在这种情况下，当cod加热器的操作电压超过上限电压vh时(s220)，或者当cod加热器的操作电压小于下限电压v

l

时(s230)，燃料电池系统可以根据第一加热器保护逻辑731关断cod加热器，以防止cod加热器受损(s270)。

120.此外，燃料电池系统可以基于第一加热器保护逻辑731而监测cod加热器的通信状态。当cod加热器的通信状态不良时(s240)，燃料电池系统可以执行图10的“a”之后的操作。

121.此外，燃料电池系统可以基于第一加热器保护逻辑731而监测cod加热器的温度。当cod加热器的温度低于y℃的参考温度时(s250)，燃料电池系统可以在cod加热器操作的同时执行图8的操作s170。

122.当cod加热器的温度超过y℃的参考温度(s250)但是温度可控时(s260)，燃料电池系统可以根据第一加热器保护逻辑731执行图8的操作s150，以调节cod加热器的温度并且调节cod加热器的功耗。

123.相反，当cod加热器的温度超过y℃的参考温度(s250)并且温度不可控时(s260)，燃料电池系统可以根据第一加热器保护逻辑731关断cod加热器以防止cod加热器过热(s270)。

124.图10示出在冷启动模式下当cod加热器的通信状态不良时的回避操作。参照图10，当cod加热器的通信状态不良时，燃料电池系统重试cod加热器的通信连接(s310)，然后当cod加热器变得可通信时，执行图8的操作s150(s320)。

125.另一方面，当即使在重试cod加热器的通信连接之后不可通信状态仍持续时(s320)，燃料电池系统解除cod加热器的通信连接(s330)并且允许cod加热器在简单电阻器模式下操作(s340)。为此，燃料电池系统控制第一控制线161上的第一继电器51关断(s350)，并且在第一继电器51关断后控制第二控制线162上的第二继电器54接通(s360)。

126.当随着将第二继电器54控制为接通，燃料电池堆的电力通过第二控制线162施加到cod加热器的加热器线圈53时，燃料电池系统控制cod加热器的接通/关断操作(s370)。在这种情况下，即使当cod加热器不能通信时，加热器线圈53也被配置为简单电阻器以控制

cod加热器的接通/关断操作，因此燃料电池系统可以正常操作。

127.执行操作s370，直到燃料电池堆的入口处的冷却水温度达到x℃的参考温度,并且当燃料电池堆的入口处的冷却水温度超过参考温度时(s380)，燃料电池系统关断cod加热器并且解除冷启动模式(s390)。

128.图11至13是示出根据本公开的另一实施方式的控制燃料电池系统的加热器的方法的操作流程的视图。

129.图11示出关机模式下的控制操作流程。参照图11，当进入关机模式时(s410)，燃料电池系统控制第二控制线162上的第二继电器54关断(s420)，并且在第二继电器54关断后控制第一控制线161上的第一继电器51接通(s430)。这里，第一控制线161是通过加热器控制器52连接到加热器线圈53的路径，并且从燃料电池堆产生的电力在加热器控制器52的控制下通过该路径传输到加热器线圈53。此外，第二控制线162是直接连接到加热器线圈53的路径，并且从燃料电池堆产生的电力通过该路径直接传输到加热器线圈53。因此，随着第一继电器51被控制为接通，加热器控制器52处于能够控制加热器线圈53的操作的状态。

130.此后，燃料电池系统基于上限电压vh的预设范围操来操作用于cod加热器的加热器保护逻辑(例如，第二加热器保护逻辑735)(s440)。这里，燃料电池系统可以在cod加热器针对关机而操作的同时基于第二加热器保护逻辑735监测cod加热器的操作状态，并且确定cod加热器的操作是否满足预设第二关断条件。当cod加热器的操作状态满足预设第二关断条件时，燃料电池系统可以根据第二加热器保护逻辑735关断cod加热器以保护cod加热器。将参照图12的实施方式描述燃料电池系统基于第二加热器保护逻辑735的具体操作。

131.此后，燃料电池系统确定针对关机而操作cod加热器的功耗(s450)，并且基于在操作s450中确定的功耗而操作cod加热器(s460)。在操作s450中，燃料电池系统可以基于燃料电池堆产生的电力中的剩余电力来确定cod加热器的功耗。例如，燃料电池系统可以将cod加热器的功耗确定为最大负载，以在最短时间内消耗燃料电池堆的剩余电力。

132.燃料电池系统可以在cod加热器操作的同时识别燃料电池堆的输出电压，并且执行操作s460，直到燃料电池堆的输出电压达到参考电压“z”。

133.当燃料电池堆的输出电压小于参考电压“z”时，燃料电池系统终止cod加热器的操作并且解除关机模式(s480)。

134.图12示出在关机模式下保护加热器的操作流程。参照图12，当在操作s440中操作加热器保护逻辑(例如，第二加热器保护逻辑735)时，燃料电池系统可以在cod加热器操作的同时基于第二加热器保护逻辑735而监测cod加热器的操作状态(s510)。

135.首先，燃料电池系统可以基于第二加热器保护逻辑735而监测cod加热器的操作电压。在这种情况下，当cod加热器的操作电压超过上限电压vh时(s520)，燃料电池系统可以基于第二加热器保护逻辑735而关断cod加热器以保护cod加热器(s570)。

136.此外，燃料电池系统可以基于第二加热器保护逻辑735而监测cod加热器的通信状态。当cod加热器的通信状态不良时(s530)，燃料电池系统可以执行图13的“b”之后的操作。

137.此外，燃料电池系统可以基于第二加热器保护逻辑735而监测cod加热器的温度。当cod加热器的温度低于y℃的参考温度时(s540)，燃料电池系统可以在cod加热器操作的同时执行图11的操作s470。

138.当cod加热器的温度超过y℃的参考温度(s540)但是温度可控制时(s550)，燃料电

池系统可以根据第二加热器保护逻辑735以相对于最大负载的a％的预定比率输出cod加热器的功耗，以调节cod加热器的温度(s560)，然后执行图11的操作s470。

139.另一方面，当cod加热器的温度超过y℃的参考温度(s540)并且温度不可控时(s550)，燃料电池系统可以根据第二加热器保护逻辑735关断cod加热器，以防止cod加热器过热(s570)。

140.图13示出在关机模式下当cod加热器的通信状态不良时的回避操作。参照图13，燃料电池系统在cod加热器的通信状态不良时重试cod加热器的通信连接(s610)，然后当cod加热器变得可通信时执行图11的操作s460(s620)。

141.另一方面，当即使在重试cod加热器的通信连接之后不可通信状态仍持续时(s620)，燃料电池系统解除cod加热器的通信连接(s630)并且允许cod加热器在简单电阻器模式下操作(s640)。为此，燃料电池系统控制第一控制线161上的第一继电器51关断(s650)，并且在第一继电器51关断后控制第二控制线162上的第二继电器54接通(s660)。

142.当随着将第二继电器54控制为接通，燃料电池堆的电力通过第二控制线162施加到cod加热器的加热器线圈53时，燃料电池系统控制cod加热器的接通/关断操作(s670)。在这种情况下，即使当cod加热器不能通信时，加热器线圈53也被配置为简单电阻器以控制cod加热器的接通/关断操作，因此燃料电池系统可以正常操作。

143.执行操作s670，直到燃料电池堆的输出电压达到参考电压“z”，并且当燃料电池堆的输出电压变得小于参考电压“z”时(s680)，燃料电池系统关断cod加热器并且解除关机模式(s690)。

144.根据本公开，考虑冷启动模式或关机模式下的燃料电池堆的特性来控制阴极耗氧(cod)加热器，因此可以有效地操作燃料电池系统的热管理控制。

145.此外，根据本公开，当由于加热器的通信错误而不能控制加热器时，将加热器作为简单电阻器处理以控制加热器的操作，因此可以稳定地操作燃料电池系统的热管理控制。

146.以上描述仅仅例示了本公开的技术精神，并且本公开所属领域的技术人员可以在不脱离本公开的本质特征的情况下进行各种变型和更改。

147.本公开的一个方面提供一种燃料电池系统和控制其加热器的方法，其中，在冷启动模式或关机模式下考虑燃料电池堆的特性来控制阴极耗氧(cod)加热器，因此可以有效地操作燃料电池系统的热管理控制。

148.本公开的另一方面提供一种燃料电池系统及其控制加热器的方法，其中，当由于加热器的通信错误而不能控制加热器时，将加热器作为简单电阻器处理以控制加热器的操作，因此可以稳定地操作燃料电池系统的热管理控制。

149.虽然本公开包括具体示例，但是在理解本技术的公开内容之后显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可以对这些示例进行形式和细节上的各种改变。本文描述的示例仅被视为描述性的，而不是为了进行限制。每个示例中的特征或方面的描述被认为适用于其它示例中的类似特征或方面。如果描述的技术以不同的顺序执行，和/或如果描述的系统、架构、装置或电路中的组件以不同方式组合和/或由其它组件或其等同物替换或补充，则可以实现合适的结果。因此，本公开的范围不是由具体描述限定，而是由权利要求及其等同物限定，并且权利要求及其等同物范围内的所有变化都应被解释为包含在本公开中。

150.相关申请的交叉引用

151.本技术要求2021年9月7日于韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2021-0119084的权益，该韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用结合于此。技术特征：

1.一种燃料电池系统，所述燃料电池系统包括：阴极耗氧cod加热器，所述阴极耗氧cod加热器设置在流入燃料电池堆的冷却水循环所通过的管线上，并且被配置为加热所述冷却水或消耗所述燃料电池堆的剩余电力；以及控制器，所述控制器被配置为基于所述阴极耗氧cod加热器的目标加热量来确定功耗，并且基于所确定的功耗来控制所述阴极耗氧cod加热器的操作。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，在冷启动模式下，所述控制器还被配置为基于用于加热所述冷却水直到所述燃料电池堆的入口处的冷却水温度达到参考温度的目标加热量来确定所述功耗。3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，所述控制器还被配置为将所述功耗确定为所述阴极耗氧cod加热器的最大负载。4.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，当所述燃料电池堆的所述入口处的所述冷却水温度变得大于或等于所述参考温度时，所述控制器还被配置为关断所述阴极耗氧cod加热器并且解除所述冷启动模式。5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，在关机模式下，所述控制器还被配置为基于用于消耗所述燃料电池堆的剩余电力直到所述燃料电池堆的输出电压变得小于参考电压的目标加热量来确定所述功耗。6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其中，所述控制器还被配置为将所述功耗确定为所述阴极耗氧cod加热器的最大负载。7.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其中，当所述燃料电池堆的所述输出电压变得小于所述参考电压时，所述控制器关断所述阴极耗氧cod加热器并且解除所述关机模式。8.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述阴极耗氧cod加热器包括：加热器线圈；加热器控制器，所述加热器控制器被配置为控制所述加热器线圈的加热操作；第一继电器，所述第一继电器设置在连接到所述加热器控制器的第一控制线上，并且被配置为使通过所述第一控制线的电力供应中断；以及第二继电器，所述第二继电器设置在连接到所述加热器线圈的第二控制线上，并且被配置为使通过所述第二控制线的电力供应中断。9.根据权利要求8所述的燃料电池系统，其中，当进入冷启动模式或关机模式时，所述控制器还被配置为控制所述第二继电器关断，然后控制所述第一继电器接通。10.根据权利要求9所述的燃料电池系统，其中，当进入所述冷启动模式或所述关机模式时，所述控制器还被配置为在操作所述阴极耗氧cod加热器之前操作加热器保护逻辑，并且在所述阴极耗氧cod加热器操作的同时基于所述加热器保护逻辑来监测所述阴极耗氧cod加热器的操作状态。11.根据权利要求10所述的燃料电池系统，其中，当所述阴极耗氧cod加热器的通信状态不良时，所述控制器还被配置为解除所述阴极耗氧cod加热器的通信连接，并且允许所述阴极耗氧cod加热器在简单电阻器模式下操作。12.根据权利要求11所述的燃料电池系统，其中，当所述阴极耗氧cod加热器在所述简单电阻器模式下操作时，所述控制器还被配置为控制所述第一继电器关断，然后控制所述第二继电器接通。

13.根据权利要求11所述的燃料电池系统，其中，当所述阴极耗氧cod加热器在所述简单电阻器模式下操作时，所述控制器还被配置为根据所述阴极耗氧cod加热器的加热量来控制所述阴极耗氧cod加热器的接通或关断操作。14.根据权利要求10所述的燃料电池系统，其中，当所述阴极耗氧cod加热器的操作电压超过参考电压范围、所述阴极耗氧cod加热器的操作电压小于下限电压、或者所述阴极耗氧cod加热器的温度超过参考温度并且温度不可控时，所述控制器还被配置为根据所述加热器保护逻辑关断所述阴极耗氧cod加热器。15.根据权利要求10所述的燃料电池系统，其中，当所述阴极耗氧cod加热器的温度超过参考温度并且温度是可控的时，所述控制器还被配置为调节所述阴极耗氧cod加热器的所述功耗。16.根据权利要求15所述的燃料电池系统，其中，当在所述关机模式下正在操作的所述阴极耗氧cod加热器的温度超过所述参考温度并且温度可控时，所述控制器还被配置为以相对于所述阴极耗氧cod加热器的最大负载的预定比率输出所述阴极耗氧cod加热器的所述功耗。17.一种控制燃料电池系统的加热器的方法，所述方法包括以下步骤：基于设置在流入燃料电池堆的冷却水循环所通过的管线上的阴极耗氧cod加热器的目标加热量来确定功耗，并且加热所述冷却水或消耗所述燃料电池堆的剩余电力；以及基于所确定的功耗来控制所述阴极耗氧cod加热器的操作。18.根据权利要求17所述的方法，其中，确定所述功耗的步骤包括以下步骤：在冷启动模式下，基于用于加热所述冷却水直到所述燃料电池堆的入口处的冷却水温度达到参考温度的目标加热量来确定所述功耗。19.根据权利要求17所述的方法，其中，确定所述功耗的步骤包括以下步骤：在关机模式下，基于用于消耗所述燃料电池堆的剩余电力直到所述燃料电池堆的输出电压变得小于参考电压的目标加热量来确定所述功耗。20.根据权利要求17所述的方法，所述方法还包括以下步骤：当进入冷启动模式或关机模式时，在所述阴极耗氧cod加热器操作之前操作加热器保护逻辑；以及在所述阴极耗氧cod加热器操作的同时，基于所述加热器保护逻辑来监测所述阴极耗氧cod加热器的操作状态。

技术总结

本公开涉及燃料电池系统和控制燃料电池系统的加热器的方法。根据本公开的燃料电池系统包括：阴极耗氧(COD)加热器，其设置在流入燃料电池堆的冷却水循环所通过的管线上，并且加热冷却水或消耗燃料电池堆的剩余电力；以及控制器，其根据COD加热器的目标加热量来确定功耗，并且基于确定的功耗来控制COD加热器的操作。作。作。

技术研发人员：崔诚景 元钟普

受保护的技术使用者：现代摩比斯株式会社

技术研发日：2022.09.07

技术公布日：2023/3/9