CN102255091B - 基于气体浓度模型的在驻车过程中氢气喷射的反馈控制 - Google Patents

基于气体浓度模型的在驻车过程中氢气喷射的反馈控制 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种当汽车停止时，确定何时向与汽车连接的燃料电池组的阳极喷射氢气的方法。该方法包括使用气体浓度模型对燃料电池组的阳极侧内的氢气浓度进行估计，并且对估计的氢气浓度是否低于第一预定阈值进行确定。如果估计的氢气浓度小于该阈值，则从氢气源向阳极侧喷射氢气。当氢气被喷射，该方法将阳极内的估计的氢气浓度与期望的浓度相比较，并且产生一个两者之间的误差信号。如果该误差信号大于第二预定阈值，算法继续向燃料电池组的阳极侧喷射氢气。

Description

基于气体浓度模型的在驻车过程中氢气喷射的反馈控制
技术领域
本申请总体涉及用于确定何时将氢气喷射到燃料电池组的阳极侧的***和方法，特别地，涉及当汽车停止时，用于确定何时将氢气喷射到与燃料电池汽车相关的燃料电池组的阳极侧的***和方法，这里该***和方法基于氢气浓度模型和相关的喷射器算法确定何时喷射氢气。
背景技术
氢气是非常让人感兴趣的燃料，因为其清洁并且能够用于在燃料电池中高效地产生电能。氢燃料电池是包括阳极和阴极以及在二者中间的电解质的电化学设备。阳极接收氢气，阴极接收氧气或者空气。氢气在阳极催化剂处分解产生自由的质子和电子。质子穿过电解质到达阴极。质子在阴极催化剂处与氧气和电子反应，产生水。来自于阳极的电子不能穿过电解质，因此在被送到阴极之前被引导通过负载以执行做功。
质子交换膜燃料电池(PEMFC)是常用的汽车燃料电池。PEMFC通常包括固态的聚合物电解质质子传导膜，例如全氟磺酸膜。阳极和阴极电极，或者催化剂层，典型地包括细微地分开的催化粒子，通常为铂(Pt)，其被支撑在碳颗粒上并且与离子交联聚合物混合。催化混合物沉积在膜的相对两侧上。阳极催化混合物、阴极催化混合物和膜的组合，限定出膜电极组件(MEA)。每个MEA通常被夹在两个薄片状的多孔材料，即气体扩散层(GDL)之间，气体扩散层用于保护膜的机械完整性，并且有助于一致的反应物湿度扩散。MEAs的制备相对昂贵，并且其有效操作需要特定的条件。
通常，将若干个燃料电池组合在燃料电池组中，用于产生需要的功率。例如，典型的用于汽车的燃料电池组可能具有两百个或者更多的堆叠的燃料电池。燃料电池组接收阴极输入气体，通常地为通过压缩机驱动通过电池组的空气流。燃料电池组还接收流入电池组的阳极侧的阳极氢气输入气体。并不是全部的氧气都被电池组消耗掉，一部分空气被作为阴极废气输出，其中可包括作为电池组中发生的化学反应的副产物的水。
燃料电池组包括一系列的位于电池组内的若干个MEAs之间的双极板，其中双极板和MEAs位于两个端部板之间。双极板包括阳极侧和阴极侧流动分配器，或者流动场，用于电池组中相邻的燃料电池。在双极板的阳极侧上提供有阳极气体流动通道，该通道允许阳极反应气体流至相应的MEA。在双极板的阴极侧上提供有阴极气体流动通道，该通道允许阴极反应气体流至相应的MEA。一个端部板包括阳极气体流动通道，另外一个端部板包括阴极气体流动通道。双极板和端部板使用导电材料制备，例如不锈钢，或者导电的复合物。端部板将燃料电池产生的电能传导到电池组外部。双极板还包括冷却流体流动通过的流动通道。在汽车应用中，在汽车的整个使用寿命以及燃料电池***的寿命中，有大量的启动和停止循环，每次循环都会如上文所述产生空气/氢气锋。
一个普通汽车在整个使用寿命中会经历40,000次启动/停止循环。由于空气/氢气锋可能产生的电势，启动和停止循环会损坏燃料电池***，下文中将进行讨论并且已证实的最优的损坏缓解在每次启动和停止循环仍然会引起大约2到5μV的退化。因此，超过40,000次的启动和停止循环产生的全部的退化可能超过100mV。然而，通过在燃料电池***关闭时不允许空气进入燃料电池组，在随后的重新启动过程中的损坏就可以减轻或者避免。
当燃料电池***关闭时，未反应的氢气保留在燃料电池组的阳极侧。这些氢气能够扩散穿过或者越过膜，然后与阴极侧的氧气反应。随着氢气扩散到阴极侧，电池组的阳极侧的总压力就减小了，这里压力有可能减小到低于大气压力。这个压力差能够将空气从大气中吸入到电池组的阳极侧。空气还有可能通过扩散从阴极进入阳极。当空气进入电池组的阳极侧，就会产生空气/氢气锋，空气/氢气锋在阳极侧产生短路，造成氢离子从阳极侧的充满氢气的部分向着阳极侧的充满空气的部分侧向流动。该电流与膜的高的侧向离子电阻结合，产生膜两侧的很大的侧向电压降(～0.5V)。这在与阳极侧的充满空气的区域相对的且与电解质膜相邻的阴极侧之间产生局部的高的电势，该高的电势将驱使快速的碳腐蚀，并且引起电极的碳层变薄。这将削弱对催化剂颗粒的支撑，从而降低燃料电池的性能。
当燃料电池***关闭时，气体继续渗透穿过膜，直到在膜的两侧气体成分的分压相同。氢气从阳极穿过膜到达阴极的扩散率大约三倍于氮气从阴极到达阳极的速度。与相对慢的氮气分压的平衡相比，较高的氢气扩散速度实现快的氢气分压的平衡。气体扩散率的不同引起阳极子***绝对压力的下降，直到阴极氢气分压达到阳极氢气分压的值。通常，燃料电池组的阳极侧在较高的氢气浓度下工作，例如高于60％，大体积的富氢气体存在于电池组的阳极外部的阳极集管和阳极管道内。随着阳极绝对压力的下降，更多的氢气从阳极子***中被抽出，进入电池组的阳极流动场。
***关闭后氢气分压平衡的净效果是至少在***关闭后的一些时间内，燃料电池组的阴极侧氢气浓度随着时间而增加。在***启动时，压缩机启动，但是从阴极离开燃料电池组的氢气的浓度必须被限制，以不违反排放要求。因此，随着燃料电池的阴极充满新鲜空气，离开电池组的阴极侧的富氢气体必须被稀释。为了满足启动时间和噪音的要求，需要优化电池组阴极的填充时间。因为阴极的流动是受限于压缩机可达到的功率，所以填充方法必须对总压缩机流动速度内的变化具有鲁棒性。
在***启动时，假定从前次关闭后已经过了足够长的时间，上次关闭时剩余在电池组中的氢气中的大部分已经扩散到电池组外，阴极和阳极的流动通道内都基本上充满了空气。当***启动，氢气被引入到阳极流动通道内时，氢气将空气从阳极流动通道推出，从而产生移动通过阳极流动通道的氢气/空气锋。在阳极侧氢气/空气锋的存在再加上阴极侧上的空气，会引起一系列的电化学反应的发生，这些反应造成MEA的阴极侧上碳支撑体的消耗，由此降低了燃料电池组内MEAs的寿命。例如，已经发现在不解决***启动时的氢气/空气锋的退化效果的情况下，大约100次停止和启动循环就能以这种方式损坏燃料电池组。
一种已知的能够在***启动时显著减轻空气/氢气锋，从而减轻催化侵蚀的技术是减少阳极和阴极都充满空气时的启动频率。实现这个的一个方案是将阳极和阴极留在氮气/氢气环境中。然而，氢气最终会要么扩散到阳极外面，要么被缓慢地返回到电池组中的氧气消耗掉。因此，为了延长减轻催化侵蚀的能力，在***是关闭状态时可周期性地将氢气喷射到电池组中。因为在***关闭时，氮气基本上保留在阴极侧，由于氧气被燃料电池反应消耗掉，所以在***关闭后，氮气和氢气是在燃料电池组的阴极和阳极侧保持平衡的主要成分。可能通过管路扩散进入阴极的任何氧气都将被过量的氢气消耗，延缓了阴极和阳极内氧气的聚集。这种延缓通常将阻止破坏性的空气/氢气锋。
希望在***启动的过程中预测或者估计在燃料电池***的阳极和阴极内的氢气的量，来实现在最大化可靠性和最小化启动时间的同时满足排放需求的启动策略。通常可期望的是氢气浓度估算器相对于与关闭和停止时间相关的功能具有鲁棒性并且考虑气体的膜渗透性和来自外部源的空气侵入。同时，估计算法必须足够简单从而能以足够小的计算量的方式设置在汽车控制器中，从而能不延迟启动地完成该算法。
在启动时确定燃料电池组的阳极和阴极内氢气的浓度将实现最快的可能启动时间，因为当不必要时，***控制不需要提供过量的稀释空气。而且，氢气浓度的获知提供更可靠的启动，因为将会知道需要补充的阳极内的氢气的量。这与从待机状态，或者从关闭状态中间开始的启动状态特别相关，此时氢气的浓度可相对较高。
而且，获知氢气浓度可提高耐久性，因为当电池组中有未知的氢气浓度时，，典型的启动策略可能需要假定用于喷射目的的氢气的最差情况百分比和用于稀释目的的100％的氢气。在那种情况下，相比于如果已知电池组充满了空气的情况下，最初的阳极氢气气流会比较慢。当电池组充满空气时，侵蚀的速度正比于最初氢气的流动速度。因此，在没有准确地获知氢气的浓度的情况下，这些事件的每一个都可能造成不必要的损害。。
同样，氢气浓度的获知提供改善的效率，因为在启动前更精确的确定阳极和阴极中氢气的浓度，将导致更有效地启动决定和氢气使用的潜在减少。例如，如果已知电池组是在其中没有氢气的条件下启动的，就可以降低稀释空气流动速度。而且，氢气浓度的获知可提供更鲁棒的启动。在仓促停止或者存在失效传感器时的停止的情况下，算法可利用物理限制以对在阴极和阳极内的氢气提供上限和下限。
当***关闭时，对何时使氢气喷射到现有的***中的燃料电池组的阳极侧内的确定通常基于时间。特别地，燃料电池***控制器的启动基于固定的时间表，并且每次控制器启动，其将自上次启动时的时间与氢气喷射时间表进行比较。如果控制器已经关闭的时间超过时间表的喷射时间，则实施氢气喷射。通常，喷射时间表是通过查询表经验地确定的，该表根据电池组的物理参数来修正，例如压力，温度等，这些参数从上次成功的***关闭时获得。喷射的氢气通过压力控制，当电池组的压力超过标定阈值时，喷射停止。
上文中记载的用于确定何时提供氢气喷射的技术具有很多的不足。特别地，每个燃料电池***都是不同的，具有不同的部件变化。而且，***操作是随着燃料电池组的使用时间变化的。同样，大气条件也影响燃料电池***的操作。进一步地，阳极子***的泄露确定了氢气以多快的速度从阳极移出。同样，由于压力不是氢气浓度的指示，所以在每次压力控制的喷射时，氢气的浓度可能不同。因此，用于一个***的用来确定氢气喷射的时间表可能不适用于另外的燃料电池***-因为在安排下次喷射之前，一个***中的氢气可能低于预定的阈值，例如15％。
2009年10月9日提交的，发明名称为“在关闭和启动时燃料电池***内氢气浓度的估计”的美国临时专利申请No.61/250429，公开了一种用于估计燃料电池组内氢气的量的***和方法。该方法定义燃料电池组和电池组的体积为包括阳极流动场和阳极管道体积、阴极流动场体积和阴极集管和管道体积的离散的体积。该方法在燃料电池***关闭时，估计阳极流动场和阳极管道体积内、阴极流动场体积和阴极集管和管道体积内的氢气和/或氮气的量。该方法还在燃料电池***启动时，估计阳极流动场和阳极管道体积内的氢气和/或氮气的量、阴极流动场体积内的氢气的量和阴极集管和管道体积内的氢气的量。这些值都基于关于氢气、氮气、湿气和氧气的通过扩散、对流、泄露以及膜渗透的运动的假定来估计的。
发明内容
根据本发明的教导，公开了一种当燃料电池汽车停止时，用于确定何时向与燃料电池汽车相连的燃料电池组的阳极侧喷射氢气的***和方法，其中所述确定是基于气体浓度模型。该方法包括使用气体浓度模型来估计燃料电池组中阳极侧的氢气的浓度，并且确定所述估计的氢气浓度是否小于第一预定阈值。如果所述估计的氢气小于所述阈值，则从氢气源向所述阳极侧喷射氢气。在氢气喷射过程中，所述方法比较所述估计的阳极侧的氢气浓度和期望的浓度，并且产生二者之间的误差信号。如果所述误差信号大于第二预定阈值，则算法继续向燃料电池组的阳极侧喷射氢气。
本发明的更多的特征将会通过下文中的说明书和权利要求书，结合附图得以清楚说明。
本申请还提供了下述方案：
方案1.一种用于确定当燃料电池***关闭时，何时向燃料电池***的阳极内喷射氢气的方法，所述方法包括：
对所述阳极中氢气的浓度进行估计；
对所述阳极内的所述估计的氢气浓度是否低于预定的阈值进行确定；并且
如果所述阳极内所述估计的氢气浓度低于所述阈值，则在所述燃料电池***关闭时，使得从氢气源向所述阳极内喷射氢气。
方案2.如方案1所述的方法，其中对所述阳极中氢气的浓度进行估计包括使用气体浓度模型。
方案3.如方案2所述的方法，进一步包括在氢气的喷射过程中，向所述气体浓度模型提供喷射开始时间信号和喷射激活时间信号，从而确定所述阳极内的所述氢气的浓度。
方案4.如方案1所述的方法，其中使得氢气喷射到所述阳极内包括计算喷射器的工作周期以及在所述工作周期操作所述喷射器来喷射氢气。
方案5.如方案4所述的方法，进一步包括确定所述阳极内期望的氢气的量与所述阳极内所述估计的氢气的量之间的误差，并且根据所述误差提供氢气摩尔流量设置点来控制喷射的氢气的量。
方案6.如方案1所述的方法，进一步包括通过比较期望的氢气浓度与所述估计的所述氢气浓度以确定所述期望的氢气浓度与所述估计的浓度之间的差别是否大于预定的阈值，来确定何时终止氢气向所述阳极内的喷射。
方案7.如方案1所述的方法，其中对所述阳极中氢气的浓度进行估计包括将氢气的浓度估计为摩尔流率。
方案8.如方案1所述的方法，其中所述燃料电池***是在汽车上的，并且所述方法是在所述汽车停止时，促使所述氢气喷射到所述阳极内。
方案9.如方案1所述的方法，其中当燃料电池***控制器基于预定的启动时间表启动时实施该方法。
方案10.一种用于确定当燃料电池***关闭时，何时向燃料电池***的阳极内喷射氢气的方法，所述方法包括：
使用气体浓度模型对所述阳极内的氢气的浓度进行估计；
对所述估计的氢气的浓度是否低于第一预定的阈值进行确定；
如果所述阳极内所述估计的氢气的浓度低于所述第一阈值，则在所述燃料电池***关闭时，使得从氢气源向所述阳极内喷射氢气；
对所述估计的氢气的浓度与期望的氢气的浓度进行比较，并且产生两者之间的误差信号；
对所述误差信号是否大于第二预定阈值进行确定；
将所述误差信号转化为设置点的值；
使用喷射器模型将摩尔流量的所述设置点的值转化为喷射器工作周期值；和
如果所述误差信号下降到低于所述第二预定阈值，则停止氢气的喷射。
方案11.如方案10所述的方法，进一步包括在氢气的喷射过程中，向所述气体浓度模型提供喷射开始时间信号和喷射激活时间信号，以确定所述阳极内的所述氢气的浓度。
方案12.如方案10所述的方法，其中当燃料电池***控制器基于预定的启动时间表启动时实施该方法。
方案13.一种用于确定当燃料电池***关闭时，何时向燃料电池***的阳极内喷射氢气的***，所述***包括：
用于对所述阳极内的氢气的浓度进行估计的装置；
用于对所述阳极内的所述估计的氢气的浓度是否低于预定的阈值进行确定的装置；以及
用于如果所述阳极内所述估计的氢气的浓度小于所述阈值，则在燃料电池***关闭时使得从氢气源向所述阳极内喷射氢气的装置。
方案14.如方案13所述的***，其中所述用于对所述阳极内的氢气的浓度进行估计的装置包括使用气体浓度模型。
方案15.如方案14所述的***，进一步包括用于在氢气的喷射过程中，向所述气体浓度模型提供喷射开始时间信号和喷射激活时间信号，以确定所述阳极内的所述氢气的浓度的装置。
方案16.如方案13所述的***，其中所述用于使得向所述阳极内喷射氢气的装置计算喷射器的工作周期并且在该工作周期操作所述喷射器来喷射氢气。
方案17.如方案16所述的***，进一步包括用于对所述阳极内期望的氢气的量与所述阳极内的所述估计的氢气的量之间的误差进行确定，并且根据该误差提供氢气摩尔流量设置点以控制喷射的氢气的量的装置。
方案18.如方案13所述的***，进一步包括用于通过对期望的氢气浓度与所述估计的氢气浓度进行比较，以确定所述期望的氢气浓度与所述估计的浓度之间的差别是否大于预定的阈值，从而确定何时终止氢气向所述阳极内的喷射的装置。
方案19.如方案13所述的***，其中所述用于对所述阳极内的氢气的浓度进行估计的装置将氢气的浓度估计为摩尔流率。
方案20.如方案13所述的***，其中所述燃料电池***是在汽车上的，并且所述***在所述汽车停止时，使得所述氢气喷射到所述阳极内。
附图说明
图1是燃料电池***的示意性的框图。
图2是示出了在气体浓度模型和用于确定何时提供氢气的喷射的喷射算法之间的信号交换的框图。
图3是示出了基于气体浓度模型的氢气喷射的反馈控制的***的框图。
具体实施方式
下面针对涉及使用气体浓度模型确定当燃料电池汽车停止时何时向与燃料电池汽车相连的燃料电池组的阳极侧提供氢气喷射的***和方法的本发明的实施例的描述本质上仅仅是示例性的，决不带有限制本发明或者其应用或用途的目的。
图1是包括燃料电池组12的燃料电池***10的平面图。压缩机14在阴极输入线16上向燃料电池组12的阴极侧提供压缩空气。阴极废气在阴极废气线18上从燃料电池组12中输出。喷射器32从氢气源36，例如高压罐，在阳极输入线34上将氢气喷射到燃料电池组12的阳极侧。来自于燃料电池组12的阳极废气在再循环线26上再循环回到喷射器32。在本领域中已知的，有必要周期性地泄放阳极废气以从电池组12的阳极侧的去除氮气。为此，在阳极废气线28内提供用于此目的的泄放阀30，这里被泄放的阳极废气与线18上的阴极废气组合，以用于将阳极废气中的氢气稀释到低于易燃点和/或排放限制。
如下文中将要详述的，本发明使用现有技术中已知类型的气体浓度模型(GCM)，例如在‘429申请中公开的那种，来确定当***10处于关闭状态时，何时向燃料电池组12的阳极侧提供氢气的喷射。在燃料电池组12处于关闭状态时在期望的时间将氢气喷射到燃料电池组12的阳极侧，以试图使如上文中所述可能在燃料电池组12内产生的氢气/空气锋最少化。
图2是示出了该设计的概括视图的***40的框图。***40包括气体浓度模型块42和氢气驻车算法块54。气体浓度模型确定阳极子***中氢气的浓度，通常作为摩尔分数，并且将该浓度估计值在线46上作为信号molFr_AnH2Est提供给算法块44。算法确定阳极子***内氢气的浓度是否小于预定的阈值百分比，例如5％，并且如果是，就通过在线48上向喷射器32提供喷射器工作周期信号DC_Anlnj以启动氢气喷射。当喷射程序已经启动，算法在线50上提供喷射开始信号b_H2InParkStrt，并且当正在喷射时在线52上提供氢气喷射激活信号b_H2InParkActv到气体浓度模型，从而使得阳极子***内的氢气浓度可在基于工作周期信号DC_Anlnj的喷射过程中被更新。
图3是用于在汽车停止的状态过程中一旦触发了氢气喷射后控制该氢气喷射的控制结构60的框图。结构60包括用于接收期望的氢气浓度信号和反馈线66上的通过气体浓度模型确定的当前估计的氢气浓度信号的求和结62，其中期望的氢气浓度信号显示了将要在线64上喷射到阳极的期望的氢气的量。估计的氢气浓度值是上文中提到的摩尔分数信号molFr_AnH2Est。来自于求和结72的期望的浓度值与估计的浓度值之间的差别或者误差提供给比例积分(PI)控制器68，来确定误差是否大于预定的阈值，并且如果是，还应该向阳极子***中喷射多少氢气来将误差减小到低于该阈值。当误差降到低于该阈值时，则因为估计氢气浓度值与期望的氢气浓度值相同或者大致相同，而停止氢气喷射。在该实施例中，PI控制器68提供数量设置点例如摩尔流量，质量流量，摩尔每秒，克每秒，等作为喷射过程中还需要向阳极子***中提供的氢气的量。尽管在该实施例中控制器68是PI控制器，但这只是一个非限定性的示例，其它类型的控制器，例如继电式控制器，前馈控制器等，也都是可用的。
在上文的讨论中，该过程喷射氢气、连续地对氢气浓度进行积分、并且当达到期望的氢气浓度的时候停止喷射。该过程包括具有最初氢气浓度和最终氢气浓度设置点。使用理想气体定律，在任何情况下都需要使用该定律，可以估计需要添加的氢气的总克数。那么，这个量的氢气可通过喷射器中的积分器来添加。可替代地，还可以通过使用压力的升高来提供该氢气量，该压力的升高直接与增加的氢气的克数相关。因此，除了估计氢气的量，也可以测量压力来确定流经喷射器的氢气流量。
设置点的值提供给喷射器模型处理器70，其根据喷射器模型确定喷射器32的工作周期。换句话说，喷射器模型确定达到期望的设置点的值的喷射器脉冲的持续时间和频率。喷射器模型将该设置点的值转化为施加到设备框62的工作周期信号DCInj，其中设备框62代表燃料电池***，并且提供阳极子***中的估计的氢气浓度值因此，结构60在燃料电池***控制器启动时，确定何时提供喷射的氢气，并且持续多长时间。
使用上文中讨论的基于浓度的喷射控制相对于已知的基于时间的喷射控制的好处包括只有当氢气浓度低于一些最小的阈值的时候才实施喷射。例如，在***关闭后的第六个小时，氢气浓度可能是15％，此时本发明的基于浓度的控制就不用实施喷射。相反，基于浓度的喷射控制可以等待将来的燃料电池***控制器启动，此时阳极子***中的氢气浓度可能会更低。基于时间的喷射控制可能启动控制器并且实施喷射，而不考虑氢气的浓度。因此，本发明的基于浓度的喷射控制不但有利于节约燃料和电池消耗，而且影响下一次启动的启动时间和排放。而且，因为氢气浓度的反馈，基于浓度的喷射控制保证阳极的氢气浓度在喷射后达到相同的水平，而无论最初的氢气浓度如何。对于依靠压力来停止喷射的基于时间的喷射，在喷射完成时阳极的氢气浓度可能会不同。
上文的讨论仅仅公开和记载了本发明的典型的实施例。在不脱离本发明的宗旨和权利要求所限定的范围情况下，本领域的技术人员从上述讨论以及附图和权利要求中可得到各种可实施的变化、修正和改变。

Claims (20)

1.一种用于确定当燃料电池***关闭时，何时向燃料电池***的阳极内喷射氢气的方法，所述方法包括：
对所述阳极中氢气的浓度进行估计；
对所述阳极内的所述估计的氢气浓度是否低于预定的阈值进行确定；并且
如果所述阳极内所述估计的氢气浓度低于所述阈值，则在所述燃料电池***关闭时，使得从氢气源向所述阳极内喷射氢气。
2.如权利要求1所述的方法，其中对所述阳极中氢气的浓度进行估计包括使用气体浓度模型。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包括在氢气的喷射过程中，向所述气体浓度模型提供喷射开始时间信号和喷射激活时间信号，从而确定所述阳极内的所述氢气的浓度。
4.如权利要求1所述的方法，其中使得氢气喷射到所述阳极内包括计算喷射器的工作周期以及在所述工作周期操作所述喷射器来喷射氢气。
5.如权利要求4所述的方法，进一步包括确定所述阳极内期望的氢气的量与所述阳极内所述估计的氢气的量之间的误差，并且根据所述误差提供氢气摩尔流量设置点来控制喷射的氢气的量。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括通过比较期望的氢气浓度与所述估计的所述氢气浓度以确定所述期望的氢气浓度与所述估计的浓度之间的差别是否大于预定的阈值，来确定何时终止氢气向所述阳极内的喷射。
7.如权利要求1所述的方法，其中对所述阳极中氢气的浓度进行估计包括将氢气的浓度估计为摩尔流率。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述燃料电池***是在汽车上的，并且所述方法是在所述汽车停止时，促使所述氢气喷射到所述阳极内。
9.如权利要求1所述的方法，其中当燃料电池***控制器基于预定的启动时间表启动时实施该方法。
10.一种用于确定当燃料电池***关闭时，何时向燃料电池***的阳极内喷射氢气的方法，所述方法包括：
使用气体浓度模型对所述阳极内的氢气的浓度进行估计；
对所述估计的氢气的浓度是否低于第一预定的阈值进行确定；
如果所述阳极内所述估计的氢气的浓度低于所述第一阈值，则在所述燃料电池***关闭时，使得从氢气源向所述阳极内喷射氢气；
对所述估计的氢气的浓度与期望的氢气的浓度进行比较，并且产生两者之间的误差信号；
对所述误差信号是否大于第二预定阈值进行确定；
将所述误差信号转化为设置点的值；
使用喷射器模型将摩尔流量的所述设置点的值转化为喷射器工作周期值；和
如果所述误差信号下降到低于所述第二预定阈值，则停止氢气的喷射。
11.如权利要求10所述的方法，进一步包括在氢气的喷射过程中，向所述气体浓度模型提供喷射开始时间信号和喷射激活时间信号，以确定所述阳极内的所述氢气的浓度。
12.如权利要求10所述的方法，其中当燃料电池***控制器基于预定的启动时间表启动时实施该方法。
13.一种用于确定当燃料电池***关闭时，何时向燃料电池***的阳极内喷射氢气的***，所述***包括：
用于对所述阳极内的氢气的浓度进行估计的装置；
用于对所述阳极内的所述估计的氢气的浓度是否低于预定的阈值进行确定的装置；以及
用于如果所述阳极内所述估计的氢气的浓度小于所述阈值，则在燃料电池***关闭时使得从氢气源向所述阳极内喷射氢气的装置。
14.如权利要求13所述的***，其中所述用于对所述阳极内的氢气的浓度进行估计的装置包括使用气体浓度模型。
15.如权利要求14所述的***，进一步包括用于在氢气的喷射过程中，向所述气体浓度模型提供喷射开始时间信号和喷射激活时间信号，以确定所述阳极内的所述氢气的浓度的装置。
16.如权利要求13所述的***，其中所述用于使得向所述阳极内喷射氢气的装置计算喷射器的工作周期并且在该工作周期操作所述喷射器来喷射氢气。
17.如权利要求16所述的***，进一步包括用于对所述阳极内期望的氢气的量与所述阳极内的所述估计的氢气的量之间的误差进行确定，并且根据该误差提供氢气摩尔流量设置点以控制喷射的氢气的量的装置。
18.如权利要求13所述的***，进一步包括用于通过对期望的氢气浓度与所述估计的氢气浓度进行比较，以确定所述期望的氢气浓度与所述估计的浓度之间的差别是否大于预定的阈值，从而确定何时终止氢气向所述阳极内的喷射的装置。
19.如权利要求13所述的***，其中所述用于对所述阳极内的氢气的浓度进行估计的装置将氢气的浓度估计为摩尔流率。
20.如权利要求13所述的***，其中所述燃料电池***是在汽车上的，并且所述***在所述汽车停止时，使得所述氢气喷射到所述阳极内。
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