[發明專利]一種燃料電池系統低溫啟動裝置及方法

有效

• 申請號: 202010015579.4
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111180758B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 徐鑫;甘全全;王永湛;戴威
• 申請（專利權）人: 上海神力科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04007
• 分類號: H01M8/04007;H01M8/04223;H01M8/04225;H01M8/04302;H01M8/04701;H01M8/2465
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 顧艷哲

1.一種燃料電池系統低溫啟動裝置，其特征在于，該裝置包括陽極端板(1)、陽極絕緣板(3)、陽極加熱電阻(5)、陽極集流板(7)、燃料電池電堆(10)、陰極集流板(8)、陰極加熱電阻(6)、陰極絕緣板(4)、陰極端板(2)、電子開關(9)以及燃料電池系統DCDC控制器(11)；

所述的陽極集流板(7)、燃料電池電堆(10)、陰極集流板(8)、燃料電池系統DCDC控制器(11)、陽極集流板(7)依次電連接構成控制回路；

所述的陽極加熱電阻(5)、陽極集流板(7)、燃料電池電堆(10)、陰極集流板(8)、陰極加熱電阻(6)、電子開關(9)、陽極加熱電阻(5)依次電連接構成加熱回路；

通過控制回路控制燃料電池電堆(10)的輸出電流，使加熱回路中的陽極加熱電阻(5)、陰極加熱電阻(6)在輸出電流的作用下，加熱燃料電池電堆(10)的陰陽極側的單片電池，進而完成低溫啟動。

2.根據權利要求1所述的一種燃料電池系統低溫啟動裝置，其特征在于，所述的陽極絕緣板(3)、陰極絕緣板(4)的厚度均為1-5mm。

3.根據權利要求1所述的一種燃料電池系統低溫啟動裝置，其特征在于，所述的陽極加熱電阻(5)及陰極加熱電阻(6)的電阻值均為0.005-0.05Ω。

4.根據權利要求1所述的一種燃料電池系統低溫啟動裝置，其特征在于，所述的燃料電池電堆(10)包括100-300節單電池。

5.根據權利要求1所述的一種燃料電池系統低溫啟動裝置，其特征在于，所述的裝置能夠在-30℃至0℃的環境溫度下實現低溫自啟動。

6.一種基于權利要求1至5任一項所述的燃料電池系統低溫啟動裝置的燃料電池系統低溫啟動方法，其特征在于，該方法包括閉合電子開關(9)連通加熱回路，通過控制回路控制燃料電池電堆(10)輸出電流，并使陽極加熱電阻(5)及陰極加熱電阻(6)在燃料電池電堆(10)的輸出電流作用下產生熱量，加熱燃料電池電堆(10)的陰陽極側的單片電池，進而完成低溫啟動。

7.根據權利要求6所述的一種燃料電池系統低溫啟動裝置的燃料電池系統低溫啟動方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：

1)閉合電子開關(9)連通加熱回路；

2)設置循環溫度閾值、終點溫度閾值以及輸出電流，使陽極加熱電阻(5)及陰極加熱電阻(6)對燃料電池電堆(10)的陰陽極側的單片電池進行加熱，直至氧化劑出口溫度達到循環溫度閾值；

3)判斷氧化劑出口溫度是否達到終點溫度閾值，若是，則執行步驟4)，若否，則重新設定循環溫度閾值、輸出電流，對燃料電池電堆(10)的陰陽極側的單片電池進行加熱，直至氧化劑出口溫度達到循環溫度閾值，并重復步驟3)；

4)斷開電子開關(9)，燃料電池電堆(10)進入正常工作模式，冷啟動完成。

8.根據權利要求7所述的一種燃料電池系統低溫啟動裝置的燃料電池系統低溫啟動方法，其特征在于，步驟2)中，所述的循環溫度閾值的初始值為-30℃至-10℃；所述的輸出電流的初始值為80-120A；所述的終點溫度閾值為0-25℃。

9.根據權利要求7所述的一種燃料電池系統低溫啟動裝置的燃料電池系統低溫啟動方法，其特征在于，步驟3)中，每次循環后，循環溫度閾值的增加幅度為10-30℃；輸出電流的增加幅度為10-50A。