[发明专利]一种具有低温冷启动功能的燃料电池系统

权利要求书

1.一种具有低温冷启动功能的燃料电池系统，包括燃料电池电堆，以及用于向所述燃料电池电堆进空气的进空气气路、从所述燃料电池电堆尾排剩余空气的尾排空气气路，所述进空气气路具有空压机，空压机的下游还设有中冷器，其特征在于，所述进空气气路上在空压机和中冷器之间还设有三通阀，所述三通阀的其中两个接口分别用于与空压机的出口和中冷器的进口连通，所述三通阀的第三个接口用于连通中冷器的出口，

所述进空气气路上位于中冷器的下游还设有用于调节进入燃料电池电堆的空气流量的调压阀，所述进空气气路上位于中冷器与调压阀之间还设有一端连通所述进空气气路、另一端连通所述尾排空气气路的旁通气路，所述旁通气路上设有用于调节通过旁通气路进入尾排空气气路的空气流量的旁通阀，

所述尾排空气气路上设有背压阀，所述旁通气路连通尾排空气气路位于背压阀下游的一侧。

2.根据权利要求1所述具有低温冷启动功能的燃料电池系统，其特征在于，所述旁通气路上位于旁通阀的上游端设有第一空气流量计。

3.根据权利要求1所述具有低温冷启动功能的燃料电池系统，其特征在于，所述进空气气路上位于调压阀的下游设有用于检测进入燃料电池电堆的空气气压的压力传感器，以及用于检测进入燃料电池电堆的空气温度的温度传感器。

4.根据权利要求1所述具有低温冷启动功能的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池电堆具有箱体吹扫入口，所述进空气气路上位于旁通气路与调压阀之间的一段上连接有箱体吹扫气路，箱体吹扫气路的另一端连接燃料电池电堆的箱体吹扫入口。

5.根据权利要求1所述具有低温冷启动功能的燃料电池系统，其特征在于，所述进空气气路上位于所述空压机的上游还设有第二空气流量计，第二空气流量计的上游还设有空气滤清器。

6.权利要求1～5任一所述燃料电池系统的低温冷启动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)设定三通阀、调压阀、背压阀和旁通阀的初始开度；

(2)空压机转速逐渐升高直到设定的最大值，空压机转速上升过程中检测空气气路进入燃料电池电堆的压力是否超限值，如果超过限值，则降低一档空压机转速并逐渐加大背压阀开度，直到空气气路进入燃料电池电堆的压力不超过限值；否则进入下一步；

(3)检测空气气路进入燃料电池电堆的温度是否超限值，如果超过限值，则降低一档空压机转速并逐渐加大三通阀开度直到设定的最大开度；否则进入下一步；

(4)检测空气气路进入燃料电池电堆的流量是否超限值，如果没有达到限值，则升高空压机转速，直到设定的最大值；如果超过限值，则进入下一步；

(5)检测空压机转速是否达到设定值，如果没有达到，则升高空压机转速，直到设定的最大值；如果达到设定值进入下一步；

(6)检测空气气路进入燃料电池电堆的流量是否大于设定值，如果大于设定值，则逐渐打开旁通阀，直到流量与设定值偏差小于3％；如果小于设定值，则逐渐关闭旁通阀，直到流量与设定值偏差小于3％；

检测空气气路进入燃料电池电堆的压力是否小于设定值，如果小于设定值，则逐渐打开调压阀，直到压力达到设定值；

检测空气气路进入燃料电池电堆的温度是否小于设定值，如果小于设定值，则逐渐打开三通阀，直至开度达到设定的最大开度。

7.根据权利要求6所述燃料电池系统的低温冷启动控制方法，其特征在于，低温冷启动时的环境温度为不低于-30℃。

8.根据权利要求6所述燃料电池系统的低温冷启动控制方法，其特征在于，步骤(1)中，三通阀的初始开度为70％，调压阀的初始开度为20％，背压阀的初始开度为52％，旁通阀的初始开度为60％，

步骤(3)和(6)中，三通阀设定的最大开度为90％。