[发明专利]燃料电池系统冷启动时的自动预热控制系统

说明书

本发明公开了一种燃料电池系统冷启动时的自动预热控制系统，本发明是用加热后的循环冷却液体对燃料电池堆内部进行直接加热。这种加热方式能够使得整个燃料电池堆内部加热均匀。本发明还可以通过启动电源内部的电池管理系统(BMS)同时对该电源电池进行实时监测和安全保护。另外，在温暖的气候条件下，燃料电池堆不需要预热，但是万一由于操作人员不慎误操作，错按该预热按钮的时候，预热系统通过自动检测相关温度并和相关的数值比较判断之后，也不会接通加热器。本发明还可以避免冷启动时各种条件下的繁琐的人工检查和判断而有可能引起的误操作。因此本发明具有操作快速简捷、加热平稳均匀、高效节能、和安全可靠等特点。

技术领域

本发明涉及燃料电池冷启动技术领域，尤其涉及一种燃料电池系统冷启动时的自动预热控制系统。

背景技术

随着全球范围内的能源危机和环境污染等的日益加重，很多国家都在不断地探索和使用清洁能源，尤其是清洁能源在汽车等交通领域上的应用越来越广泛。为此，电动汽车近年来得到大力推广。然而电动汽车目前由于其电池技术的局限性所造成的续航能力相对短以及充电时间较长等原因，和传统的燃油车相比目前仍然无法满足用户的要求。因此很多国家近年来都在加紧燃料电池汽车的技术研发。

氢燃料电池是通过氢气和氧气的化学反应，其生成物是电能和纯净水，没有任何有害物质。因此是真正意义上的清洁能源。氢燃料电池具有很多潜在的优势。例如，氢气的能量密度高于汽油三倍，其能量转换效率也高于内燃机效率；氢燃料充气时间以及燃料电池汽车的续航能力完全可以和传统的汽油车相媲美。因此从能源的利用和环境保护方面来说，燃料电池汽车是理想的日常交通工具。

一般来说，燃料电池在工作时产生电和水，同时也会产生热能。因此需要安装冷却系统给燃料电池堆进行冷却，将其操作温度控制在适当的范围内。对于容量较小的燃料电池堆多数采用风冷，即空气冷却。但是对于大容量燃料燃料电池堆(例如5kW以上)一般采用液体介质冷却，例如乙二醇(glycol)、乙二醇和水的混合液体、或者其它液体冷却介质等液体冷却方式。

然而在极其寒冷的环境中，例如在零下30摄氏度甚至更冷的情况下，如果直接冷启动燃料电池系统的话，不仅使得燃料电池堆的输出性能和效率有所下降，还会影响燃料电池堆的使用寿命。更为严重的是，在如此寒冷的情况下冷启动燃料电池系统的时候，其燃料电池堆内部通过氢气和氧气化学反应所生成的水，流到电池堆空气出口处会立即结成冰，堵塞出口和通道，很有可能直接对燃料电池堆的结构造成永久性损坏。

鉴于上述燃料电池在极为寒冷的条件下冷启动时所带来的问题，本发明只需在现有的燃料电池液体冷却循环系统中加装一个电加热器和相关的控制装置即可。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种燃料电池系统冷启动时的自动预热控制系统。本发明可以自动判断在寒冷的条件下冷启动燃料电池系统时是否需要对燃料电池堆进行预热，并自动控制预热过程。这样，使得冷启动过程简单方便、安全可靠。尤其是对于没有燃料电池专业知识的燃料电池汽车的驾驶人员或燃料电池操作人员来说更为重要。

本发明是通过以下技术方案实现的：