[发明专利]燃料电池启动系统及方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池启动系统及方法。其中，该燃料电池启动系统包括：入堆空气加热器，电池堆和控制器，其中，入堆空气加热器，用于对入堆空气进行加热；电池堆，用于被加热后的入堆空气进行加热后，进行发电；控制器，用于根据电池堆的温度，通过对入堆空气加热器进行控制，完成燃料电池的启动。本发明解决了燃料电池启动过程中蓄电池未得到合理使用的技术问题。

技术领域

本发明涉及能量应用技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池启动系统及方法。

背景技术

燃料电池是一种采用电化学反应的方式将燃料中的化学能转化为电能的发电装置，其中，质子交换膜燃料电池发电作为新一代发电技术，由于发电过程中不受卡诺循环的限制，能量转换率高其直接发电效率可达45％，热电联供效率可达90％以上，可广泛应用于备用电源、分布式电站和汽车动力等多个领域。而质子交换膜燃料电池的环境适应性是其能否广泛商业化应用的重要因素，特别是在交通领域中，如低温环境下(例如，0℃以下的低温环境下)的燃料电池冷启动是目前燃料电池汽车面临的重要挑战之一。

燃料电池发电系统要快速启动，目前常用的方法在燃料电池系统中加入辅助的电加热器，由蓄电池为该电加热器供电，使电加热器加热后的进堆空气进入电池堆，迅速使电化学反应位点升温，并将融化的液态水吹出电池堆。同时，蓄电池还需要给燃料电池发电系统中的其他发电器件进行供电。然而，蓄电池的电量是有限的，尤其低温环境下，蓄电池本身的电能也会发生衰减，其能输出的总电量变少，在冷启动效率较低的情况下，长时间消耗蓄电池的电量可能到导致蓄电池电量耗尽甚至损坏，使燃料电池发电系统(Balance ofPlant，简称为BOP)供电中断，系统启动失败。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种燃料电池启动系统及方法，以至少解决燃料电池启动过程中蓄电池未得到合理使用的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种燃料电池启动系统，包括：入堆空气加热器，电池堆和控制器，其中，所述入堆空气加热器，用于对入堆空气进行加热；所述电池堆，用于被加热后的入堆空气进行加热后，进行发电；所述控制器，用于根据所述电池堆的温度，通过对所述入堆空气加热器进行控制，完成所述燃料电池的启动。

可选的，所述系统还包括：换热装置，其中，所述换热装置用于将从所述电池堆排出的出堆空气与所述电池堆的冷却液进行换热。

可选的，所述换热装置包括：换热盘管，其中，在所述换热盘管中流动有所述出堆空气，所述换热盘管浸至于冷却液储箱中装载的所述冷却液中。

可选的，所述换热装置包括：气液换热器，其中，所述气液换热器用于接收所述出堆空气，其中，所述出堆空气在所述气液换热器中对所述冷却液进行加热。

可选的，所述控制器，还用于在所述电池堆的温度低于第一温度阈值的情况下，开启所述入堆空气加热器对所述入堆空气进行加热；在所述电池堆的温度高于所述第一温度阈值以及小于第二温度阈值的情况下，关闭所述入堆空气加热器，停止对所述入堆空气进行加热；以及在所述电池堆的温度高于所述第二温度阈值的情况下，维持所述入堆空气加热器的关闭状态。

可选的，所述系统还包括：液体泵，其中，所述液体泵用于根据所述控制器发出的控制信号，在所述电池堆的温度低于所述第二温度阈值的情况下，执行关闭处理或者以低于额定功率的功率进行运转；在所述电池堆的温度高于所述第二温度阈值的情况下，进行开启处理或者以所述额定功率进行运转。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种燃料电池启动方法，包括：采集电池堆的温度，其中，所述电池堆由采用入堆空气加热器加热后的入堆空气加热后，进行发电；根据所述电池堆的温度，通过对所述入堆空气加热器进行控制，完成所述燃料电池的启动。