[发明专利]一种燃料电池的冷启动控制方法、装置及系统

权利要求书

1.一种燃料电池的冷启动控制系统，其特征在于，包括：空气三通阀、气体混合器、控制器、以及分别与所述控制器连接的空气单向阀和温度传感器；

所述空气三通阀包括一个进气孔和两个出气孔，所述进气孔通过管路连接空气压缩机，一个出气孔通过第一管路连接燃料电池的阴极催化层，另一个出气孔通过第二管路连接所述气体混合器的第一进气孔；

所述气体混合器的第二进气孔通过第三管路连接储氢罐；

所述空气单向阀设置在第二管路，用于使空气只能从所述空气三通阀流向所述气体混合器；

所述气体混合器的出气孔通过第四管路连接所述燃料电池的阳极催化层；

所述温度传感器，用于检测所述阳极催化层的温度；

所述控制器，用于根据用户选择的启动方式以及所述温度传感器的检测数据，控制所述空气单向阀的开度，所述启动方式包括普通启动方式和快速启动方式。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：分别与所述控制器连接的空气流量计和氢气流量计；

所述空气流量计，用于检测从所述第二管路流向所述气体混合器的空气流量；

所述氢气流量计，用于检测从所述第三管路流向所述气体混合器的氢气流量。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：与所述控制器连接的氢气含量检测器，用于检测所述第四管路中氢气的体积分数。

4.一种燃料电池的冷启动控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1或2所述系统中的控制器，所述方法包括：

获取用户选择的启动方式，所述启动方式包括普通启动方式和快速启动方式；

获取阳极催化层的温度；

根据用户选择的所述启动方式以及所述阳极催化层的温度，确定启动模式；

获取燃料电池的质子交换膜中的水含量

根据所述阳极催化层的温度、所述质子交换膜中的水含量、以及确定的所述启动模式，计算得到阳极混入空气的目标体积分数；

根据所述目标体积分数，计算得到所述空气单向阀的目标开度；

控制所述空气单向阀的开度为所述目标开度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据用户选择的所述启动方式以及所述阳极催化层的温度，确定启动模式，包括：

若所述启动方式为普通启动方式，以及所述阳极催化层的温度大于等于第一温度且小于第二温度，所述第一温度小于所述第二温度，则确定启动模式为恒定电流启动模式，在所述恒定电流启动模式，计算阳极混入空气的目标体积分数的公式为，

其中，表示恒定电流启动模式下阳极混入空气的目标体积分数，表示质子交换膜中的水含量，表示阳极催化层的温度；

若所述启动方式为普通启动方式，且所述阳极催化层的温度大于等于所述第二温度且小于第三温度，所述第二温度小于所述第三温度，则确定启动模式为恒定电压启动模式，在所述恒定电压启动模式，计算阳极混入空气的目标体积分数的公式为，

其中，表示恒定电压启动模式下阳极混入空气的目标体积分数；

若所述启动方式为快速启动方式，且所述阳极催化层的温度大于等于所述第一温度且小于所述第三温度，则确定启动模式为最大功率启动模式，在所述最大功率启动模式，计算阳极混入空气的目标体积分数的公式为，

其中，表示最大功率启动模式下阳极混入空气的目标体积分数。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述阳极催化层的温度步骤后，还包括：

计算得到所述阳极催化层的升温速率；

若所述阳极催化层的温度高于预设的温度阈值，或，所述升温速率高于预设的升温速率阈值，则控制所述空气单向阀闭合。

7.根据权利要求4~6任意一项所述的方法，其特征在于，所述系统还包括：与所述控制器连接的氢气含量检测器，用于检测所述第四管路中氢气的体积分数；

所述方法还包括：若检测到所述第四管路中氢气的体积分数在预设的爆炸范围内，则控制所述空气单向阀闭合。