在启动燃料电池系统时，若检测到燃料电池堆的温度在零度以下，需要检测燃料电池系统中是否存在冻结部分，同时控制装置改变启动策略，将正常启动切换为低温启动，并通过快速预热操作（低效率发电），使电堆温度上升至零度以上。

在进行冻结部分检测时，尤其是针对阳极循环流路的压力传感器冻结检测时，现有技术采取将氢循环泵打开，使其旋转产生压力波动，让冻结检测更加准确。但是此种方式未对阳极流路中是否存在其他冻结部分进行检测，且当氢循环泵冻结时，此种方法难以奏效。

另外，在氢循环泵打开的情况下进行快速预热操作，若阳极流路存在冻结，随着氧化气体的供应，电堆内的氢气被逐渐消耗、氮气积累变多，可能出现由于氢气不足导致负电压产生、电堆无法启动的现象。为避免上述情况的发生，现有技术在快速预热操作中采取关闭阳极氢循环阀以提高燃料电池可启动性，但是此种方式没解决因氢气缺乏导致负电压产生而引起的MEA劣化、电堆性能下降的问题。

CN102804469B－燃料电池系统图

基于此，CN102804469B提出了一种燃料电池系统及该燃料电池系统的启动正时控制方法，可判定阳极气体流路中是否存在因水冻结而堵塞的情况，若存在堵塞，在快速预热运转中使氢循环泵停止，并根据堵塞情况来改变快速预热运转的结束条件，从而有效兼顾防止电堆耐久性的下降。

CN102804469B－低温启动控制逻辑图

在用户启动燃料电池车辆时，控制装置7判断燃料电池系统是否存在结冰可能性：当燃料电池系统各部温度小于阈值温度T1时或者测得外部大气温度小于阈值温度T2时，则说明燃料电池系统存在结冰可能；反之，则说明燃料电池可常温启动。

若控制装置7检测到存在结冰可能性时，进一步判断阳极流路是否堵塞严重。控制装置7控制氢循环泵24以预设转速进行旋转，然后检测氢循环泵24的实际旋转情况，若氢循环泵24不旋转、旋转偏差大或者旋转功耗大，则可判定氢循环泵24未正常旋转，从而得出阳极流路堵塞严重。若氢循环泵24正常旋转，则进一步判断电堆内单电池中是否存在堵塞情况。

当判断阳极流路堵塞严重时，开始进行（冰点温度下）阳极无循环启动，此时将氢循环泵24设为停止状态，并在增加阳极压力的状态下（增加吹扫频率）进行快速预热操作，利用压力和热能消除因水结冰而引起的阳极流路堵塞。本方案中，快速预热操作为低效率发电，具体采用的是反应气体饥饿法升温预热，通过减小阴极氧化气体的供应（间歇进行，将空气化学计量比设置在1．0以下），使阴极形成短暂的饥饿状态，以形成负电压，使电堆在一定的负载下产热，从而让电堆的温度升高，且不损伤MEA。当电堆温度上升至预设温度T3或者氢循环泵24温度上升至预设温度T4时，可认为阳极流路的堵塞在一定程度上得到消除，此时可使氢循环泵24开始运转。当燃料电池温度继续上升至预设温度T5时，燃料电池可正常运转。

当阳极流路未发生严重堵塞时，需要进一步判断电堆内单电池是否存在堵塞。

燃料电池进行快速预热操作，在预热过程中，需要对电堆电压进行检测，若在t1时间内，电堆电压减小到负电压V1以下，则认为燃料电池不能继续启动并显示警告。若在t2时间后（t2＞t1），监测到的电堆电压降低至负电压V2以下，则可判定电堆内部分单电池存在堵塞；反之，则说明电堆内未发生堵塞，可继续通常冰点以下启动，当电堆温度上升至预设温度T9时，可燃料电池可正常运转。

当判断电堆内部分单电池存在堵塞时，此时进行（冰点温度下）阳极无循环启动，此时停止氢循环泵运转，并随着阳极压力的增加（吹扫频率的增加）而进行快速预热操作，当燃料电池电堆温度上升至预设温度T6或者氢循环泵24温度上升至预设温度T7时，重新使氢循环泵旋转。当燃料电池电堆温度继续上升至预设温度T8时，此时燃料电池可正常运转。

另外，当在冰点以下起动时，阳极流路发生堵塞通常是因为在上次停机时吹扫未充分进行造成的。为了避免阳极流路发生堵塞，需要采用更长时间的吹扫运转或者根据阻抗测定残余水量改变阻抗阈值等手段。

例如，当控制装置7接收到燃料电池系统运转结束指令时，诊断此时燃料电池的水分状态。水分状态诊断可通过测定燃料电池的阻抗来确定：控制装置7以预定的采样率对电压传感器72和电流传感器73检测到的FC电压、电流进行采样，并在实施傅里叶变换处理后计算得出燃料电池2的阻抗；将计算所得阻抗和控制装置预先存储的与干燥状态相对应的阻抗值进行比较，以诊断燃料电池水分状态。

若诊断出水分含量高，使用长时间吹扫运转去除水分可能会面临二次电池供能不足的情形。因此，可以通过提高燃料电池的阻抗值，使燃料电池产生更多的热量以提高电堆温度，从而减少燃料电池含水量，这样即使吹扫供给电力较少时也能使干燥扫气操作达到所需效果。