[发明专利]一种质子交换膜燃料电池低温冷启动箱体及其控制方法

权利要求书

1.一种实现均匀加热的质子交换膜燃料电池低温冷启动箱体,其特征在于，包括：电堆支撑箱体(1)，加热电阻板A(3)，加热电阻板B(6)，可移动电极A(7)，可移动电极B(8)，螺纹杆(4)，硅橡胶材料(9)；

电堆支撑箱体(1)用于放置燃料电池片，电池片层叠放置，相互之间串并联连接；电堆支撑箱体(1)两端安装前后端板，用螺钉固定连接，两处端板用于压紧燃料电池片；电堆支撑箱体(1)内放置有温度传感器，检测不同位置处的电池单体温度，电堆支撑箱体(1)底部分布有多个螺纹孔，用于与加热电阻板A(3)，加热电阻板B(6)连接固定；电堆支撑箱体(1)的材料绝缘且导热；

所述加热电阻板A(3)、加热电阻板B(6)均平铺在电堆支撑箱体(1)底部，结构相同且为板状；加热电阻板A(3)、加热电阻板B(6)的一端均开有一段滑槽；

所述可移动电极A(7)一端卡在加热电阻板A(3)的滑槽内，所述可移动电极B(8)一端卡在加热电阻板B(6)的滑槽内，所述可移动电极A(7)、可移动电极B(8)的另一端均有一贯穿的螺纹孔，所述螺纹杆(4)从中穿过；所述可移动电极A(7)、可移动电极B(7)通过螺纹孔与螺纹杆(4)相配合，且两个可移动电极的初始位置位于靠近电堆支撑箱体(1)中间的位置，该位置用硅橡胶材料(9)隔开；所述螺纹杆(4)的一端与电机相连，可驱使其旋转，由于可移动电极A(7)、可移动电极B(8)螺纹孔的螺纹旋向相反，螺纹杆(4)旋转时，可移动电极A(7)、可移动电极B(8)向相反方向移动，且可移动电极A(7)和加热电阻板A(3)靠电堆端板的一端与电源两极相连，可移动电极B(8)和加热电阻板B(6)靠电堆端板的一端与电源两极相连,构成两个用于加热的加热回路。

2.根据权利要求1所述的一种实现均匀加热的质子交换膜燃料电池低温冷启动箱体,其特征在于，螺纹杆(4)由绝缘材料制作。

3.根据权利要求1所述的一种实现均匀加热的质子交换膜燃料电池低温冷启动箱体,其特征在于，所述加热电阻板A(3)、加热电阻板B(6)除滑槽表面外，其余表面均涂有绝缘材料。

4.根据权利要求1所述的一种实现均匀加热的质子交换膜燃料电池低温冷启动箱体的控制方法,其特征在于，电池管理系统通过温度传感器检测不同位置电池片温度数据，并判断电池温度是否到达凝点，由此确定需要加热的区域，以及控制加热回路中电流的大小，并通过控制电机的转速，调节螺纹杆(4)的转速和可移动电极A(7)、可移动电极B(8)的移动速度；具体包括以下步骤：

步骤1：在质子交换膜燃料电池不能正常启动时，进入冷启动程序，两个用于加热的回路接通电源，加热电阻板A(3)、加热电阻板B(6)开始加热电堆；

步骤2：电池管理系统通过温度传感器检测不同位置电池片温度数据，并判断电堆中间处电池温度是否到达凝点；

步骤3：若中间位置电池温度未达到凝点，则返回步骤1，继续加热电堆，若中间位置电池温度达到凝点，进行步骤4；

步骤4：电池管理系统控制电机旋转，螺纹杆(4)旋转，由于可移动电极A(7)、可移动电极B(8)上螺纹孔旋向相反，两者分别向电堆两端移动；

步骤5：判断可移动电极A(7)、可移动电极B(8)是否到达极限位置，若未到达极限位置，则返回步骤2，若到达极限位置，进行步骤6；

步骤6：加热电阻板A(3)、加热电阻板B(6)与电源断开，停止加热，电池管理系统控制电机向反方向旋转，螺纹杆(4)反向旋转使可移动电极A(7)、可移动电极B(8)回到初始位置，所述质子交换膜燃料电池低温冷启动过程结束。

5.根据权利要求4所述的一种实现均匀加热的质子交换膜燃料电池低温冷启动箱体的控制方法,其特征在于，步骤2中，电堆中布置多个薄膜式ntc温度传感器，从电堆支撑箱体(1)的左侧到右侧依次布置在相邻电池单体中间的中央位置，检测电池单体中央位置的温度，一个温度传感器布置于电堆支撑箱体外部，检测支撑箱体外部环境温度；温度采集器采集温度传感器输出的电信号，并转换成数字信号，提供给电池管理系统；电池管理系统与温度采集器相连，控制温度采集器的采样频率和采样时序，接收并储存来自温度采集器的信号，由此可得到电堆不同位置处电池单体的温度，若单体温度低于0摄氏度，则判定该单体温度低于凝点。