[发明专利]一种应用于燃料电池的辅助低温冷启动系统及其控制方法

权利要求书

1.一种应用于燃料电池的辅助低温冷启动系统， 其特征在于： 包括氢气供给模块、空气供给模块、冷却液循环模块、催化燃烧加热模块、电加热模块、尾气处理模块、控制模块、燃料电池电堆(61)；

所述氢气供给模块和空气供给模块的气体均接入催化燃烧加热模块和燃料电池电堆(61)；

所述催化燃烧加热模块的热流经过冷却液循环模块接入燃料电池电堆(61) 的阳极或阴极，在燃料电池电堆(61)的电极表面发生催化反应，加热燃料电池电堆(61)；

所述电加热模块用于给燃料电池电堆(61)和冷却液换热器(24)提供热量；

所述空气供给模块与尾气处理模块连接，用于调控尾气混合室(57)内的氢气浓度；

所述控制模块控制各模块的启停、辅助启动模式的切换；

所述辅助低温冷启动系统具有模式一、模式二两种辅助启动模式；检测燃料电池电堆(61) 温度 T，温度T低于模式切换温度 T1，则启动模式一，否则启动模式二；所述的模式一启动时，催化燃烧加热模块和电加热模块同时工作；所述的模式二启动时，电加热模块工作，氢气供 给模块和空气供给模块开启，燃料电池电堆(61)开始低功率运行；

所述氢气供给模块包括水平方向依次连接的高压储氢罐(1)、减压阀(2)、氢气进气阀(3)、第一流量计(4)、氢气入堆电磁阀(5)、用于检测氢气入堆温度和压力的传感器(6)、以及用于尾排氢气循环的氢气循环泵(7)，所述的氢气循环泵(7) 置于燃料电池电堆(61)的阳极出口和阳极入口之间；

所述空气供给模块包括水平方向依次连接的空气过滤器(11)、空气止回阀(12)、空气压缩机(13)、第二流量计(14)、空气入堆电磁阀(15)、空气加湿器(16) 和用于检测空气入堆温度和压力的传感器(17)；

所述冷却液循环模块包括与燃料电池电堆(61)连接的冷却液循环泵(21)、节温器(22)、 散热器(23)、冷却液换热器(24) 和用于检测冷却液入堆温度和压力的传感器(25)，所述节温器(22) 的两出口端分别与散热器(23) 和冷却液换热器(24) 连接， 所述散热器(23)和冷却液换热器(24)并联设置；

所述的冷却液换热器(24)为表面式换热器， 所述的表面式换热器为板式换热器、翅片式换热器或管壳式换热器；

所述催化燃烧加热模块包括混合室(33)，所述混合室(33)通过混合气体出口电磁阀(34)与催化燃烧反应器(35)连接，所述催化燃烧反应器(35) 产生的热流通过热流出口电磁阀(36) 接入冷却液换热器(24)，与冷却液换热器(24) 中待入堆的冷却液换热， 再通过热流 出口三通阀(37) 接入燃料电池电堆(61) 的阳极或阴极， 在燃料电池电堆(61) 的电极表面发生催化反应，加热燃料电池电堆(61)；

所述混合室(33) 内设置有氢气浓度传感器； 所述催化燃烧反应器(35)内设置有温度传感器；

所述氢气供给模块和空气供给模块的气体分别通过第一电磁阀(31) 和第二电磁阀(32) 接入混合室(33)；

所述电加热模块包括二次电池(41)、调制控制器(42)、用于检测燃料电池电堆(61) 内部温度的传感器(43)、设置在燃料电池电堆(61) 内的电加热组件和设置在冷却液换热器(24)内的电加热组件；

所述二次电池(41)通过调制控制器(42)与燃料电池电堆(61)连接；

所述设置在燃料电池电堆(61)内的电加热组件和设置在冷却液换热器(24)内的电加热组件均由二次电池(41)提供电能。

2.根据权利要求 1 所述的一种应用于燃料电池的辅助低温冷启动系统， 其特征在于： 所述燃料电池电堆(61) 内的电加热组件为布置在燃料电池电堆(61) 膜电极表面的电热丝或嵌入双极板内部的电热丝、电热片，能够调节发热功率；

所述冷却液换热器(24)内的电加热组件为能够调节发热功率的电热丝、电热棒或电热片。