[发明专利]一种氢燃料电池低温启动系统及其加热方法

说明书

本发明公开了一种氢燃料电池低温启动系统及其加热方法，包括水箱、中冷器、第一水泵、节温器、第二水泵、燃料电池电堆，所述水箱与所述中冷器连接，所述由中冷器、第一水泵、节温器、第二水泵依次串联组成第一冷却回路，所述中冷器、第二水泵、燃料电池电堆组成第二冷却回路，所述第二水泵通过输水管道与所述燃料电池电堆并联连接。本发明中氢燃料电池低温启动系统及其加热方法，采用电堆内部热源来加热，减少了系统能量的消耗，提高了系统效率。

技术领域

本发明涉及新能源汽车加热启动技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池低温启动系统及其加热方法。

背景技术

燃料电池系统正越来越多地作为一种动力源被广泛应用。燃料电池系统也被提议用于汽车作为内燃机的替代。质子交换膜燃料电池(PEMFC)是解决环境污染和能源问题的重要汽车动力源，具有低噪音、无污染、零排放、高效率及室温可快速起动等优点。然而当环境温度低于0℃时，由于PEMFC内有残存的水存在，这些残存的水就会变成冰，从而造成电堆的阴阳极流道阻塞，由于水结成冰其体积增大约11％，会对燃料电池的寿命和冷起动特性造成严重的影响。因此，低温环境下起动电堆前，需采取一定的低温起动措施来消除残存冰对PEMFC的不利影响。

在燃料电池系统在低温启动时有许多方法可以加热，然后目前这些方法需要消耗很多的系统能量，而且加热效率低，在散热时也需要较多的冷却液。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种氢燃料电池低温启动系统及其加热方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种氢燃料电池低温启动系统，包括水箱、中冷器、第一水泵、节温器、第二水泵、燃料电池电堆，所述水箱与所述中冷器连接，所述第一冷却回路依次由中冷器、第一水泵、节温器、第二水泵依次串联组成第一冷却回路，所述中冷器、第二水泵、燃料电池电堆组成第二冷却回路，所述第二水泵通过输水管道与所述燃料电池电堆并联连接。

优选的，所述第一冷却回路上还设置有第一阀门、第二阀门，所述第一阀门设置在节温器和第二水泵之间，所述第二阀门设置在中冷器和第二水泵之间。

优选的，所述第二冷却回路的并联支路上还设置有第三阀门、第四阀门，所述第三阀门设置在第一阀门和第二水泵之间，所述第四阀门设置在第二阀门和第二水泵之间。

优选的，还包括冷却风扇，所述冷却风扇与第一水泵和节温器连接。

优选的，所述第二冷却回路上还设置有水温传感器，所述水温传感器设置在第二水泵和燃料电池电堆之间。

一种氢燃料电池低温启动系统的加热方法，包括以下步骤：

(1)、当气温高于0℃时，正常启动燃料电池电堆；当温度低于或等于0℃时，打开第三阀门和第四阀门、关闭第一阀门和第二阀门；

(2)、启动燃料电池电堆并逐渐增大电流，当其电压达到0.3V时，打开第二水泵；

(3)、第二冷却回路的温度随着燃料电池电堆功率的增大而增加，当水温传感器测得第二冷却回路温度大于50℃时，打开第一阀门、第二阀门、第一水泵，关闭第二水泵，第一水泵利用水箱里的水对燃料电池电堆进行降温；

(4)、当燃料电池电堆的温度降到工作温度时，关闭第三阀门和第四阀门，完成燃料电池电堆的低温启动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中，相比现有技术增加了包括第二水泵的小冷却回路，在低温启动时，关闭其他回路，使用小冷却回路，减少了冷却液体积，使燃料电池在最低温度开始到工作温度吸收的热量最小化。

2、在本发明中，采用燃料电池电堆内部热源来加热，减少了系统能量的消耗，提高了系统效率。

附图说明