为阀将需要额外成本并且会冻结。而是，在泄放装置的底部处设置孔74。来自阴极空气流的压力推动由泄放装置70捕获的水穿过孔74并进入阴极排气线26。预期到来自阴极空气流的少量空气会逃逸穿过孔74，然而损失的空气量预计足够少，其对系统10的燃料经济性不产生影响，因为压缩机20无需更努力地工作来弥补损失的空气。过滤器76靠近孔74设置在泄放装置70中，以防止颗粒堵塞孔74。
[0043]在系统10的停用时，阴极子系统通常用水进行吹扫，这对于本领域技术人员来说是已知的。然而，水仍会在孔74附近累积和冻结。为了在燃料电池系统10的启动之后立即清理结冰的泄放装置70和孔74，泄放装置70的包括过滤器76和孔74的区域向下延伸到阴极排气线26中，从而来自阴极废气的热会使孔74解冻。预计集槽72将无冰或至少部分地无冰，因此系统10可以在无需使可能围绕孔74形成的冰首先解冻的情况下启动。为了在系统10启动之后快速地使孔74解冻，泄放装置70的区域78可以由导热材料例如导热金属制成，从而快速地传递来自阴极废气的热，以使孔74解冻。期望的是，区域78在阴极排气中，从而避免导热材料暴露于冷空气。可选地，如果区域78从阴极排气延伸出，则其可以是隔热的。当处于阴极废气中的具有高热容的热水滴碰击导热区域78时，预计已经在区域78中冻结的任何水解冻。此外，当冰变得薄得足以推出时，集水装置中的Λ压力(dP)有助于清理冰。只要孔74能够在泄放装置70装满水之前泄放水，预计燃料电池系统10将适当地运行。为了确保在停用时水不在泄放装置中，还可以使用二级泄放冻结策略，其包括最初的泄放和大体积(bulk)水去除，紧接着是堆吹扫和随后二次泄放以从堆吹扫消除额外的水。
[0044]图6是图1中示出的区域50的分解图。如图6中示出的阴极排气线26中的阴极背压阀34是设置在阴极排气线26中的山丘形区域80中的倒置P型疏水阀(P-trap valve )，使得重力牵拉水远离阀34，由此防止阀冻结。山丘形区域80必须具有足够的提升以说明燃料电池系统10可能经历的斜坡的变化。例如，包括系统10的车辆停放在具有斜坡的车道上。举例而言，可通过山丘形区域80说明17°的坡度。不幸地，由于封装约束，并非全部燃料电池系统均能够使用在图6中示出的设计。因此，可需要另一技术来防止背压阀34的冻结。
[0045]图7也是区域50的分解图并且是可用于防止阴极排气线26中的背压阀34冻结的另一设计。根据该设计，背压阀34在滴槽(drip rail)82的下游的区域中设置在阴极排气线26中。滴槽82包括突出，其以被动的非电方式阻止冷凝水集中到背压阀34中。滴槽82可以是锥形的，从而便于模具脱离。水滴从滴槽82落到浅的集槽84。集槽84被设计为足够浅，从而可以在正常的燃料电池系统10的操作期间从集槽84清除水。举例而言，集槽84可以保持大约5cc的水。由集槽84保持的最佳水量将取决于系统设计。
[0046]滴槽82必须足够长，以说明燃料电池系统10可能经历的斜坡的变化，例如包括系统10的车辆停放在具有斜坡的车道上。举例而言，可以通过滴槽82说明17°的坡度。可以通过增加滴槽的长度来说明更陡的坡度。例如，如果将图7逆时针旋转17°，则水滴仍需要落到集槽84中。因此，滴槽82必须能够说明倾斜度。
[0047]如下面将详细地讨论的，控制器32可以执行燃料电池系统10的停用过程，其基于各种因素选择性地确定是否将执行冻结吹扫，从而除非其是必要的，否则将不执行冻结吹扫，并因此可以有效地使用诸如氢燃料的系统资源，并且可以减少膜的RH循环以增加堆耐用性。如上讨论的，当系统10被切断以使系统10在系统停用之后继续运行某一时间段时，冻结吹扫是延长的吹扫。将理解的是，与短的快速吹扫相比，在此讨论的冻结吹扫对于在冻结启动以下更加稳健，以从在每一停用时执行的堆12的流道去除水，除非不执行冻结吹扫。考虑的一些因素可以是区域44、46、48和50是否可能正在经历它们相应的组件的冻结，如上讨论的。可以测试具有在上面讨论的区域44、46、48和50中描述的一个或多个组件的系统10，以查明哪一个区域最有可能经历冻结问题，即，阴极子系统中的哪一个组件最弱。当识别出最弱的组件时，将温度传感器设置在识别出的最弱的区域附近，或者使用控制器32的算法来建模该区域的温度，以确定弱的组件可能在何时冻结。例如，背压阀34可以是上面描述的系统10中的最弱的组件。
[0048]图8是示出用于选择性地确定在燃料电池系统停用时是否应当执行燃料电池堆12和阴极子系统的冻结吹扫的算法的操作的流程图90。算法在框92处确定车辆驾驶员已经将系统10切断，然后确定膜湿化值λ是否小于预定的λ值，如在2012年9月28日提交的序列号为 13/631，515、名称为 “Automated Cold Storage Protect1n For a FuelCell System”的美国申请中所描述的，其在2014年4月3日公布为美国专利申请公布N0.US 2014/0093801 Al，转让给本申请的受让人并通过引用并入本文。如上讨论的，λ是堆12中的燃料电池的膜中的水分子的表示，其中，值λ越高，存在的水分子越多。执行确定λ值，因为可能存在未在堆12中产生大量水的特定时间，例如当系统10仅已经运行短时间段时，此时λ值将指示冻结吹扫是不必要的。当包括系统10的车辆被启动并仅操作短暂时间段时，例如当使车辆从一个位置移动到另一位置以允许除雪等时，这会发生。举例而言，已经确定出4或更小的λ值指示足够干的膜，其中，堆12内的冻结水在下一系统启动时将不成问题。可以通过本领域技术人员已知的任何适当的方式来确定λ值。还已知的是监测燃料电池堆12的阴极空气的进口相对湿度，其可随后用于确定λ值。可以基于阴极进口空气的RH和燃料电池基于堆电流密度将产生的水的量而采用模型。根据确定的λ值或所建模的值，可以估计阴极子系统的区域44、46、48和50中的水的量。
[0049]如果在决策菱形94处λ值大于4，意味着在电池膜中存在大量水，那么算法前进至决策菱形96，以确定冻结吹扫是否必要。具体地，算法确定环境温度是否小于特定的非常低的温度，例如_15°C，其中，冻结吹扫停用顺序将是必要的，因为堆12和/或一个或多个阴极子系统组件在下一系统启动时将可能冻结。_15°C的温度被认为是非限制性示例，并且是基于特定燃料电池系统的各种系统参数和测试技术的可校准温度。因此，其它温度可更适合于其它系统。如下面将详细地讨论的，如果在系统停用时不执行冻结吹扫，则算法定期地唤醒控制器32以确定冻结吹扫自上一次系统停用是否已经变得必要。冻结吹扫是否变得必要的这种定期确定需要在冻结吹扫之前系统加热，这需要显著的氢燃料来执行加热并然后冻结吹扫。在非限制性实施例中，选择_15°C的温度作为最佳温度，从而如果环境温度低于最佳温度，则当堆12可能已经热时将立即执行冻结吹扫，以节省在冻结吹扫之前的加热过程所需的燃料，如下面更详细地讨论的。
[0050]如果在决策菱形96处环境温度比-15°C热，意味着冻结启动程序将不太可能，那么算法前进至框98，以确定是否需要停用阴极辅助设备加热过程来将辅助设备温度升至某预定值，例如10°C，也如下面更详细地讨论的。此步骤通常是不需要的，因此，算法将越过它，但对于冷的但不冻结的快速切断(例如-10°C环境启动、5°的辅助设备温度和15秒运行至切断)可能是需要的。
[0051]然后，算法在框100处使系统10执行不包括冻结吹扫的常规非冻结停用。停用过程执行堆12的快速停用吹扫，例如以30g/s的吹扫流量持续2秒，其中，流率和时间将基于堆12和阴极辅助设备的温度。这种非冻结吹扫去除各种通道中的水，以防止上面详细讨论的由于阴极辅助设备组件的水冻结导致的堆损坏。
[0052]然后，算法在框102处确定唤醒时间Twake,这将使控制器32唤醒以确定自在框100处已经执行非冻结停用以来冻结吹扫是否已经变得必要。具体地，例如，使用可校准的温度函数Twalre=f (Tanb, Tbop)来确定下一次控制器唤醒时间，其中，Tbcip是最弱的辅助设备组件例如背压阀34的温度，Tanib是环境温度。执行在框98处的处理，从而如果堆12已经仅运行短的时间段，此时阴极辅助设备相对冷且在决策菱形96处环境温度大于_15°C，则将最弱的辅助设备组件例如背压阀34的温度升至某预定温度，例如10°C，从而在框102处确定的唤醒时间Twalffi的确定中使用的辅助设备的温度足够高以避免非常短的T walJ寸间。如果T w-非常小，则其引起另外的冻结吹扫循环，其可能会是不必要的，如果驾驶员打算在短时间后重新启动汽车或者如果环境温度正在升高的话。一旦时间TwalJ皮确定，控制器32在框104处转至休眠，直到时间Twalre已经逝去为止。在一个实施例中，提供了查询表，其对于用