[发明专利]具有冷启动功能的车用燃料电池空气系统及其控制方法

权利要求书

1.一种具有冷启动功能的车用燃料电池空气系统，其特征在于，包括空气供给单元、燃料电池电堆以及燃料电池控制器，所述空气供给单元与燃料电池电堆连接，所述燃料电池控制器分别与空气供给单元和燃料电池电堆连接；

所述空气供给单元包括固体吸附式储热器，所述固体吸附式储热器吸附空气中的水分并释放用于为燃料电池电堆加热以实现冷启动的吸附热。

2.根据权利要求1所述的一种具有冷启动功能的车用燃料电池空气系统，其特征在于，所述空气供给单元进一步包括空气压缩机、增湿器、第一三通电磁阀、第二三通电磁阀、真空泵、第一温度传感器以及第二温度传感器；所述空气压缩机的空气出口与增湿器的空气进口连接，所述增湿器的空气出口与第一三通电磁阀的输入端连接，所述第一三通电磁阀的一个输出端与固体吸附式储热器的空气进口连接，所述第一三通电磁阀的另一个输出端与燃料电池电堆的空气进口连接，所述固体吸附式储热器的空气出口与第二三通电磁阀的输入端连接，所述第二三通电磁阀的一个输出端与燃料电池电堆的空气进口连接，所述第二三通电磁阀的另一个输出端与真空泵的进气口连接，所述第一温度传感器设置在所述固体吸附式储热器的空气出口处，所述第二温度传感器设置在固体吸附式储热器内部。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有冷启动功能的车用燃料电池空气系统，其特征在于，所述固体吸附式储热器包括外壳、保温层和储热管；所述储热管嵌套在外壳内且两者之间形成保温层，所述储热管的两端分别设置有钢网，两片所述钢网在储热管内通过电加热板连接，所述电加热板与储热管形成的腔体内填充有若干固体储热颗粒，若干所述固体储热颗粒之间有用于空气流动的间隙。

4.根据权利要求3所述的一种具有冷启动功能的车用燃料电池空气系统，其特征在于，所述固体储热颗粒为硅胶、活性炭、活性氧化铝、金属有机骨架、天然沸石或人工沸石分子筛中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种具有冷启动功能的车用燃料电池空气系统，其特征在于，所述燃料电池电堆上设有电堆温度传感器用于检测燃料电池内部的温度。

6.根据权利要求3所述的一种具有冷启动功能的车用燃料电池空气系统，其特征在于，所述燃料电池控制器通过低压信号线分别与第一温度传感器、第二温度传感器以及电堆温度传感器连接，接收温度信号；所述燃料电池控制器通过低压开关控制线分别与第一三通电磁阀和第二三通电磁阀连接，向其发送开关及开通方向的指令；所述燃料电池控制器通过低压开关控制线分别与空气压缩机和真空泵连接，向其发送开关指令并通过PWM控制机制向空气压缩机和真空泵发送脉宽调制信号以调控空气压缩机电机和真空泵电机的转速；所述燃料电池控制器通过低压开关控制线与电加热板的通断开关连接，向其发送开关指令。

7.一种具有冷启动功能的车用燃料电池空气系统的控制方法，其特征在于，该方法具体为：

检测燃料电池电堆的温度T_F；

将所述燃料电池电堆的温度T_F与设定的冷启动温度T_C进行比较，根据比较结果控制空气供给单元的工作状态。

8.根据权利要求7所述的一种具有冷启动功能的车用燃料电池空气系统的控制方法，其特征在于，所述根据比较结果控制空气供给单元的工作状态，具体为：

当燃料电池电堆的温度T_F低于冷启动温度T_C需要低温启动时，分别开启空气压缩机以及第一三通电磁阀接于固体吸附式储热器的空气进口的阀门和第二三通电磁阀接于燃料电池电堆空气进口的阀门，空气压缩机所产生的高压空气经过增湿器增湿后携带水蒸气进入固体吸附式储热器中，进而释放出吸附热，所产生的吸附热随即被高压空气流携带至燃料电池电堆内部进而为燃料电池电堆的膜电极和双极板进行预热；

反之，则开启第一三通电磁阀接于燃料电池电堆空气进口的阀门，同时关闭第二三通电磁阀，燃料电池电堆启动，完成车用燃料电池的冷启动。