[發明專利]一種燃料電池冷啟動裝置及其方法

在審

• 申請號: 201911101658.0
• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN112864425A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 尚明豐
• 申請（專利權）人: 恒大新能源技術（深圳）有限公司
• 主分類號: H01M8/04225
• 分類號: H01M8/04225;H01M8/04228;H01M8/04223;H01M8/04303;H01M8/04492
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 葉思

一種燃料電池冷啟動裝置及其方法，其中，第一氣路系統、第二氣路系統以及加熱組件均受控于中央控制系統。冷啟動時，第一氣路系統通過壓縮空氣產生熱量對燃料電池電堆的陰極進行加熱，第二氣路系統動輸送氫氣以供燃料電池電堆進行氫氧反應放熱，同時加熱組件接收電源信號進行發熱，通過上述三個加熱過程，對燃料電池系統尤其是燃料電池電堆快速進行加熱，使之溫度值和內阻值均達到實現冷啟動所要求的數值，從而在短時間內迅速實現冷啟動，縮短了冷啟動所需時長，效率高；此外，停機時采用空氣和氫氣同時對系統進行吹掃以吹干殘留水分，并通過監測內阻值上升情況判斷系統中的濕度是否已經達到要求，從而控制停止吹掃，為下一次冷啟動創造條件。

技術領域

本發明屬于燃料電池技術領域，尤其涉及一種燃料電池冷啟動裝置及方法。

背景技術

燃料電池是一種清潔能源技術，具有良好的經濟效益和社會效益，廣泛應用于中小型電站、電動車及備用電源等行業中，具有廣闊的應用前景。燃料電池系統的工作性能很大程度上與溫度有關，燃料電池電堆的最佳工作溫度為40～60℃。外界環境的溫度過低時，燃料電池需要很長時間才能達到最佳工作性能，甚至可能由于燃料電池系統內部殘留的水分凝結成冰堵塞管道，導致燃料電池系統無法正常啟動。目前，常用的燃料電池冷啟動的方法有兩種：第一種是加熱冷卻水，以實現燃料電池系統的低溫冷啟動，然而，這種方法的效率低、用時長，導致冷啟動時間過長，用戶體驗度差；第二種是通過外熱源加熱系統和內熱源加熱系統配合工作以實現低溫冷啟動，然而這種方法需要消耗較多能量，不利于環保。

因此，傳統的燃料電池冷啟動技術方案中存在著效率低、冷啟動時間過長的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供了一種燃料電池冷啟動裝置及其方法，旨在解決傳統的燃料電池冷啟動技術方案中存在著效率低、冷啟動時間過長的問題。

本發明實施例的第一方面提供了一種燃料電池冷啟動裝置，包括燃料電池電堆，還包括：

與所述燃料電池電堆的陰極連接，用于接收到第一控制信號時壓縮空氣，以產生熱量加熱所述燃料電池電堆，和接收到第二控制信號時壓縮空氣并進行吹掃的第一氣路系統；

與所述燃料電池電堆的陽極連接，用于接收到第三控制信號時輸送氫氣，使得所述燃料電池電堆進行氫氧反應并輸出電能以便轉換為電源信號，和接收到第四控制信號時輸送氫氣并進行吹掃的第二氣路系統；

用于當接收到所述電源信號時進行發熱，以對所述燃料電池電堆進行加熱的加熱組件；以及

用于實時監測所述燃料電池電堆的內阻值和溫度值，并當接收到冷啟動指令時輸出所述第一控制信號和所述第三控制信號，并控制所述加熱組件接收所述電源信號，直至所述溫度值達到冷啟動所需的預設溫度值，并且所述內阻值達到冷啟動所需的第一預設阻值；并當接收到停機指令時輸出所述第二控制信號和所述第四控制信號，直至所述內阻值升高到第二預設阻值的中央控制系統。

上述燃料電池冷啟動裝置，停機吹掃時，通過控制吹掃時間改變燃料電池電堆的內阻值，使得吹掃完成后，內阻值達到較高數值，為下一次冷啟動過程創造有利條件，使燃料電池電堆產生更多熱量，加快完成冷啟動加熱過程。

進一步的，還包括：

與所述燃料電池電堆連接，用于實時檢測所述燃料電池電堆的內阻值并反饋至所述中央控制系統的內阻檢測組件。

進一步的，還包括：

與所述燃料電池電堆連接，用于實時檢測所述燃料電池電堆的溫度值并反饋至所述中央控制系統的溫度檢測組件。

進一步的，還包括：

與所述燃料電池電堆、所述第一氣路系統、所述加熱組件以及所述中央控制系統連接，用于根據所述中央控制系統輸出的通電指令相應將所述電能進行直流-直流轉換后，輸出所述電源信號至所述加熱組件，或者對所述第一氣路系統進行供電的直流轉換組件。