[发明专利]快速启动高温燃料电池及控制方法

权利要求书

1.一种快速启动高温燃料电池，其特征在于，包括储能电池，电加热器，辅助电堆以及主电堆；

所述储能电池在启动时为电热器供电，在主电堆工作后由主电堆供电充电；

所述电加热器在启动时由储能电池供电，预热所述辅助电堆；待所述辅助电堆正常工作后由辅助电堆为所述电加热器供电，预热所述主电堆至所述主电堆启动；

所述辅助电堆与所述主电堆由多片高温燃料电池堆叠构成，所述辅助电堆发电功率小于所述主电堆的发电功率；

还包括主控模块，控制所述电加热器在启动时由储能电池供电，控制所述电加热器预热所述辅助电堆；在辅助电堆输出供电满足电压阈值要求后，主控模块控制辅助电堆为所述电加热器供电，控制所述电加热器切换为预热所述主电堆；

所述储能电池能够在主控模块控制下为外部设备提供电力；

所述主电堆供电功率满足负载要求时，主控模块控制关闭所述辅助电堆供电；

当所述主电堆供电功率小于负载要求且负载要求大于辅助电堆开启阈值时，主控模块控制开启所述辅助电堆和所述主电堆一起供电；

所述电加热器包括套设在辅助电堆外部的加热线圈和套设在所述主电堆外部的加热线圈，所述辅助电堆的阳极尾气进入主电堆阳极，预热主电堆；

所述辅助电堆的阴极尾气进入主电堆的阴极，预热主电堆阴极。

2.根据权利要求1所述的快速启动高温燃料电池，其特征在于，还包括第一阀门、第二阀门、第一热电偶和第二热电偶；

所述第一热电偶检测所述主电堆的温度并发送给所述主控模块；所述第二热电偶检测所述辅助电堆的温度并发送给所述主控模块；

在启动过程中，当所述辅助电堆的温度达到设定阈值后，控制所述第一阀门开启，向所述辅助电堆提供燃气，产生的尾气进入所述主电堆加热所述主电堆；当所述主电堆的温度达到设定阈值后，关闭所述第一阀门并开启所述第二阀门，向所述主电堆提供燃气。

3.根据权利要求2所述的快速启动高温燃料电池，其特征在于，当所述主电堆供电功率满足负载要求时，主控模块控制关闭所述辅助电堆供电，通过调整所述第二阀门的开度控制所述主电堆的供电功率；当所述主电堆供电功率小于负载要求且负载要求大于辅助电堆开启阈值时，主控模块控制开启所述辅助电堆和所述主电堆一起供电；当所述主电堆供电功率小于负载要求，且负载要求大于储能电池开启阈值时，主控模块控制所述辅助电堆、所述储能电池和所述主电堆一起供电。

4.根据权利要求1或2所述的快速启动高温燃料电池，其特征在于，所述辅助电堆发电功率与所述主电堆的发电功率比为：1:3～1：10。

5.一种权利要求1至4之一所述的快速启动高温燃料电池的控制方法，其特征在于，包括：

控制所述储能电池为所述电加热器供电，所述电加热器预热所述辅助电堆；

所述辅助电堆预热至设定温度后，通入燃料，由所述辅助电堆为所述电加热器供电；

所述电加热器切换为预热所述主电堆，所述辅助电堆的尾气通入所述主电堆辅助预热所述主电堆；当所述主电堆预热至设定温度后，通入燃料，所述主电堆输出电能，停止为所述辅助电堆通入燃料，关闭所述电加热器。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，当所述主电堆供电功率满足负载要求时，控制所述主电堆供电；当所述主电堆供电功率小于负载要求，且负载要求大于辅助电堆开启阈值时，控制所述辅助电堆和所述主电堆一起供电；当所述主电堆供电功率小于负载要求，且负载要求大于储能电池开启阈值时，控制所述辅助电堆、所述储能电池和所述主电堆一起供电。

7.根据权利要求5或6所述的控制方法，其特征在于，当需要紧急电力输出时，所述储能电池能为外部设备提供电力；当所述储能电池电压低于设定阈值时，控制所述主电堆为所述储能电池充电。