[发明专利]一种燃料电池冷启动系统及其控制方法

说明书

本申请公开了一种燃料电池冷启动系统及其控制方法，该系统包括电磁感应加热组件、控制器、温度传感器、燃料供应组件、氧化剂供应组件、燃料电池；电磁感应加热组件包括电池、感应线圈、逆变器，感应线圈的第一端和逆变器的第一端分别与电池的第一极相连，感应线圈的第二端和逆变器的第二端分别与电池的第二极相连，感应线圈围绕在燃料电池的四周。燃料电池在冷启动过程中，逆变器将直流电改成交流电，感应线圈在交流电的作用下使燃料电池中产生热量，实现加热，电磁感应加热加热时间短、加热效率快，还可以通过调节电流强度、感应线圈匝数等来调节加热深度，提升加热均匀性；当燃料电池正常启动后，感应线圈通直流电，提升燃料电池的电化学性能。

技术领域

本申请涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种燃料电池冷启动系统及其控制方法。

背景技术

在节能环保的背景下，燃料电池技术发展的一大难点是低温环境下的冷启动问题，若燃料电池电堆中的电极反应产生的水在顺利排出之前发生结冰现象，便会发生反应物的传质通道被堵塞以及反应位点被冰层掩盖等不良情况，最终导致冷启动失败。所以，当环境温度较低时，如-30℃以下，车用燃料电池电堆在冷启动之前必须通过辅助装置进行预热。

目前，对燃料电池进行低温冷启动常采用加热法，即通过外加热源来使燃料电池快速达到工作状态，根据加热介质及热源类型的不同，可细分为冷却液加热、进气加热、催化燃烧等。其中，冷却液加热及进气加热是通过高温的冷却液及反应气体对燃料电池进行加热，催化燃烧法是通过向阴极通入低氢气含量的混合气体以发生催化燃烧来对燃料电池进行加热。无论哪一种加热方式均存在前期加热时间长、加热效率低的问题，并且，冷却液加热和进气加热还可能造成不均匀的温度场分布，使得燃料电池的整体电化学输出性能有所降低。

因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。

发明内容

本申请的目的是提供一种燃料电池冷启动系统及其控制方法，以缩短加热时间、提升加热效率，同时为燃料电池提供均匀的加热，提升燃料电池的电化学性能。

为解决上述技术问题，本申请提供一种燃料电池冷启动系统，包括电磁感应加热组件、控制器、温度传感器、燃料供应组件、氧化剂供应组件、燃料电池；

所述电磁感应加热组件包括电池、感应线圈、逆变器，所述感应线圈的第一端和所述逆变器的第一端分别与所述电池的第一极相连，所述感应线圈的第二端和所述逆变器的第二端分别与所述电池的第二极相连，所述感应线圈围绕在所述燃料电池的四周。

可选的，所述氧化剂供应组件包括：

空气过滤器、空气压缩机、中冷器和加湿器，其中，空气过滤器的出口端与所述空气压缩机的进口端连接，所述空气压缩机的出口端与所述中冷器的进口端连接，所述中冷器的出口端与所述加湿器的进口端连接，所述加湿器的出口端与所述燃料电池的氧化剂进气口连接。

可选的，所述氧化剂供应组件还包括：

位于所述加湿器和所述氧化剂进气口之间的、与所述控制器连接的止通阀门。

可选的，所述燃料供应组件包括：

燃料源、流量控制阀和流量计。

可选的，所述燃料供应组件还包括：

气体循环设备，用于将所述燃料电池中未反应的燃料循环进入所述燃料电池。

可选的，所述气体循环设备为循环泵。

可选的，所述燃料供应组件还包括：

压力控制阀。

可选的，所述感应线圈的缠绕方向与所述燃料电池中双极板和膜电极所在的平面平行。

本申请还提供一种燃料电池冷启动系统控制方法，包括：