[发明专利]采用低电压源启动燃料电池堆的开环系统和方法

权利要求书

1.一种燃料电池系统，包括：

燃料电池堆，所述燃料电池堆包括多个燃料电池并具有阳极入口 和阴极入口；

空气压缩器，所述空气压缩器与所述阴极入口流体连通；

氢气源，所述氢气源与所述阳极入口流体连通；

启动电池，所述启动电池与所述空气压缩器电连通；

功率变换模块，所述功率变换模块与所述启动电池和所述空气压 缩器电连通，所述功率变换模块适于选择性地提升供给到所述空气压 缩器的启动电池的电压；和

控制器，所述控制器与所述功率变换模块电连通，且适于：

基于在所述压缩器处的可用电能来设置空气压缩器的估计速度；

测量所述空气压缩器的实际速度；以及

当a)所述实际速度大于理想速度以及b)已经经过了压缩器增速 时间中的一种情况成立时，基于所述可用电能设定阳极净化。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述启动电池包 括低电压电池和高电压电池中的至少之一。

3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，所述高电压电池 为混合电池。

4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，进一步包括电压传感器， 其适于测量所述启动电池的电压。

5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，进一步包括旁路阀，其 设置在所述空气压缩器和所述阴极入口之间，所述旁路阀适于使空气 流选择性地绕过所述燃料电池堆而至排放装置。

6.根据权利要求1所述的燃料电池系统，进一步包括调节阀，其 设置在所述氢气源和所述燃料电池堆之间，所述调节阀适于向所述燃 料电池堆选择性地供给阳极净化。

7.一种采用低电压电池启动燃料电池堆的方法，包括以下步骤：

接收启动要求；

提供功率变换模块以提升所述低电压电池的电压；

确定来自所述低电压电池的可用电能；

基于所述可用电能来确定所述空气压缩器的估计速度；

启动空气压缩器；

测量所述空气压缩器的实际速度；以及

当a)所述实际速度大于理想速度以及b)已经经过了压缩器增速 时间中的一种情况成立时，基于所述可用电能来设定阳极净化。

8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括以下步骤：使来自所 述空气压缩器的空气绕过所述燃料电池堆而至排放装置。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，确定所述可用电能的步骤 包括：根据所述低电压电池的测量电压计算所述可用电能。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述理想速度是根据所 述估计速度计算出的。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述理想速度为所述估 计速度减去变量增速。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述理想速度为所述估 计速度的百分比值。

13.根据权利要求7所述的方法，其中，设定所述阳极净化的步 骤包括以下至少之一：a)设定所述阳极净化的时间，和b)设定针对 所述阳极净化的流速。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述阳极净化流速是基 于所述可用电能从查询表中计算出的。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述阳极净化流速被优 化，以使排放氢气浓度在体积上保持小于百分之四。