[实用新型]一种燃料电池动力系统组合低温冷启动装置

说明书

本实用新型属于燃料电池启动装置技术领域，涉及一种燃料电池动力系统组合低温冷启动装置及控制方法，解决燃料电池于低温状态下采用不同的加热方式来应对难以启动的问题，从而使燃料电池稳定的运行。该组合低温冷启动装置具备：温度传感器a、电加热器、冷却液循环泵a、动力电池和电加热器用于电加热器加热启动模式；温度传感器b、冷却液循环泵b、燃烧气加热器和燃料电池堆用于高温燃气加热启动模式；温度传感器c、混合气加热器和燃料电池堆用于燃料电池堆电极催化加热启动模式；本实用新型还提供了该燃料电池动力系统组合低温冷启动装置的控制方法，通过检测温度，选择不同的启动模式。

技术领域

本实用新型属于燃料电池启动装置技术领域，涉及一种燃料电池动力系统组合低温冷启动装置。

背景技术

当燃料电池内的温度低于冰点时，燃料电池内的水会发生冻结。在电池内的温度上升到零度之前，催化层内的水如果发生冻结，电化学反应将会因反应区域内的水冻结而终止，同时水结冰膨胀同时会损坏燃料电池电堆结构。这便引起了燃料电池低温适应性问题。在零度以下的低温状态，燃料电池需要克服水结冰的问题，燃料电池动力系统性能差甚至无法正常工作，需要利用暖机升温。

现有的冷启动主要有自启动和辅助启动两种方式，自启动方案虽然可以很好的控制燃料电池动力系统的成本和燃料电池的复杂程度，但可用温度范围较窄，冷启动性较差；辅助启动方案虽然成本较高，系统复杂度高、可靠性低，但冷启动性好且冷启动可靠性高。

实用新型内容

为了克服上述技术缺点，本实用新型的目的是提供一种用于燃料电池动力系统冷启动的装置及该系统的控制方法。

本实用新型的技术方案：

一种燃料电池动力系统组合低温冷启动装置，包括电加热器加热系统、电极催化加热系统和高温燃气加热系统。

所述电加热器加热系统主要由冷却液管路、温度传感器、电加热器、调制控制器、冷却液循环泵和电控通断阀组成，通过电加热器对冷却液加热进而对整个系统进行加热。

所述电极催化加热系统主要由氢-空混合气流通管、温度传感器和混合气加热器组成，通过电极催化对混合气进行加热后通入燃料电池堆以对燃料电池动力系统进行加热。

所述高温燃气加热系统主要由冷却液管路、温度传感器、燃烧气加热器、调制控制器、冷却液循环泵和电控通断阀组成，通过燃烧气加热器对冷却液加热进而对整个系统进行加热。

所述电加热器加热系统与高温燃气加热系统通过电控通断阀连通或断开；所述电控通断阀具有通和断两种工作状态，且在未通电时处于断开状态，由调制控制器控制通电或未通电状态。

上述燃料电池动力系统组合低温冷启动装置还包括电流调节部，通过调制控制器控制电控通断阀和电控三位两通阀处的通电状态。

上述燃料电池动力系统组合低温冷启动装置还包括温度获取部，通过温度传感器检测燃料电池堆和动力电池温度。根据这种条件可以确定电流调节部的操作条件，并估算动力电池的剩余电量。

一种燃料电池动力系统组合低温冷启动装置的控制方法，基于图2-图5的的判定原则判定燃料电池动力系统启动工作模式，主要包括模式一：电加热启动模式，模式二：电加热和电极催化加热组合加热模式，模式三：电加热、电极催化加热和高温燃气加热组合加热模式，模式四：电极催化加热模式，模式五：高温燃气组合燃料电池堆电极催化加热模式。

本实用新型的有益效果：燃料电池启动时，若燃料电池温度低无法正常启动，可以根据动力电池剩余电量和环境实际情况，判定选用五种加热模式之一以保证燃料电池正常启动，稳定有效的解决燃料电池低温冷启动问题；同时不单独使用高温燃气加热模式，从而减少了燃料电池的废热、废气排放，在提高能源利用效率同时又减少对环境的污染。

附图说明