[发明专利]一种燃料电池及其控制方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池及其控制方法，燃料电池包括电池反应堆，对电池反应堆进行降温的冷却回路、以及控制电池反应堆和冷却回路工作的燃料电池系统控制器，所述冷却回路包括穿过电池反应堆的冷却管道、水泵、散热器、加热器以及恒温三通阀，其特征在于：冷却管道第一出水口与冷却管道第一进水口之间连接有冷却剂补充回路，冷却管道第一进水口处设有第一温度传感器、冷却管道第一出水口处设有第二温度传感器，燃料电池系统控制器根据第一温度传感器和第二温度传感器检测到的冷却剂温度数据控制恒温三通阀、水泵及加热器工作。燃料电池在低温冷启动时通过加热器对冷却剂进行加热，使冷却剂迅速升温，缩短了冷启动等待时间，提高了效率。

技术领域：

本发明涉及一种燃料电池及其控制方法。

背景技术：

现有的燃料电池包括利用电化学反应而发电的电池反应堆，对电池反应堆进行降温的冷却系统、以及对电池反应堆和冷却系统进行控制的燃料电池系统控制器。电池反应堆包括电池反应堆和抽风装置，抽风装置向电池反应堆送入空气，电池反应堆利用储存在气瓶中的氢气与被送入的空气中的氧气之间发生电化学反应来产生电能，在此过程中电池反应堆会排出大量的反应副产物——热量和水，其中，热量被冷却系统带走，而反应水却会残留在燃料电池质子交换膜上。在低温环境下，关闭电池反应堆后残留在燃料电池质子交换膜上的水将会结冰，进而破坏燃料电池质子交换膜。同时燃料电池的最佳工作温度在60℃－70℃之间，在低温状态下燃料电池的可靠性不足，在低温冷启动时启动的等待时间过长，无法快速提高燃料电池温度，将会严重影响燃料电池的效率。

发明内容：

本发明的目的是提供一种燃料电池及其控制方法，能避免燃料电池在较冷地区冷启动时无法快速提高燃料电池温度、发电效率低的问题。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

本发明的第一个目的是提供一种燃料电池，包括利用空气和氢气的电化学反应而发电的电池反应堆，对电池反应堆进行降温的冷却回路、以及控制电池反应堆和冷却回路工作的燃料电池系统控制器，所述冷却回路包括穿过电池反应堆的冷却管道、水泵、散热器、加热器以及恒温三通阀，其特征在于：冷却管道的第一出水口与冷却管道的第一进水口之间连接有冷却剂补充回路，冷却管道的第一进水口处设有第一温度传感器、冷却管道的第一出水口处设有第二温度传感器，第一温度传感器和第二温度传感器将检测到的冷却剂温度数据传送给燃料电池系统控制器，燃料电池系统控制器控制恒温三通阀、水泵及加热器工作。

上述所述冷却回路的结构如下：冷却管道的第一出水口与水泵的第二进水口连接，水泵的第二出水口与散热器的第三进水口连接，散热器的第三出水口与恒温三通阀的第一入口连接，恒温三通阀的第二入口与水泵的第二出水口连接，恒温三通阀的出口与加热器一端连接，加热器的另一端与冷却管道的第一进水口连接。

上述所述冷却剂补充回路包括去离子过滤器、膨胀水箱和压力传感器，去离子过滤器一端与冷却管道的第一进水口连接，去离子过滤器另一端与膨胀水箱连接，膨胀水箱另一端与水泵的第二进水口连接，压力传感器位于冷却回路内并检测冷却回路的冷却剂液压。

上述所述压力传感器位于冷却管道的第一出水口处。

上述所述冷却管道的第一进水口与去离子过滤器之间连接有电磁阀，电磁阀受燃料电池系统控制器的控制。

上述所述电磁阀为两位两通常开型电磁阀。

上述所述加热器由动力电池包或交流电源或直流电源提供能源。

本发明的第二个目的是提供一种燃料电池的控制方法，所述燃料电池为上述所述的燃料电池，其特征在于，包括：燃料电池系统控制器接收到启动指令；第一温度传感器检测冷却管道第一进水口处冷却剂的第一温度值T1；若第一温度值T1小于或等于预设启动温度T0，加热器开启；若第一温度值T1大于预设启动温度T0，加热器关闭，电池反应堆启动。

上述所述预设启动温度T0为2℃－10℃。