[發(fā)明專利]一種燃料電池快速預(yù)冷和輔助加熱的系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111725536A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王俊;史益;楊琦;侯中軍;王仁芳;姜峻嶺;陳沛;索振邦
• 申請（專利權(quán)）人: 上海捷氫科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04007
• 分類號: H01M8/04007;H01M8/04223;H01M8/04225;H01M8/0432
• 代理公司: 北京信遠達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11304
• 代理人: 王會會

本發(fā)明公開了一種燃料電池快速預(yù)冷和輔助加熱的系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括工業(yè)制冷機、換熱器和水泵、加熱器、第一開關(guān)閥、第二開關(guān)閥和第三開關(guān)閥；當(dāng)燃料電池電堆需要快速制冷時，加熱器不工作，第一開關(guān)閥和第二開關(guān)閥打開，第三開關(guān)閥關(guān)閉，冷卻燃料電池電堆的冷卻回路形成燃料電池冷卻循環(huán)回路；當(dāng)燃料電池電堆冷啟動時，加熱器工作，第一開關(guān)閥和第二開關(guān)閥關(guān)閉，第三開關(guān)閥打開，加熱燃料電池電堆的加熱回路形成燃料電池加熱循環(huán)回路。通過工業(yè)制冷機配合燃料電池冷卻循環(huán)回路對燃料電池電堆進行快速冷卻，提高了燃料電池達到低溫冷啟動溫度的速度。通過加熱器對燃料電池電堆進行輔助加熱，提高了低溫冷啟動試驗過程中燃料電池的升溫速度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池冷啟動技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種燃料電池快速預(yù)冷和輔助加熱的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

燃料電池以氫氣和空氣分別作為陽極和陰極的反應(yīng)氣體，經(jīng)過電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能。低溫冷啟動是影響燃料電池汽車商業(yè)化的主要因素之一，是指燃料電池汽車可在0℃以下的溫度中成功啟動，并可將燃料電池內(nèi)部溫度迅速提升至70℃～80℃以滿足正常運行的性能。在燃料電池電堆或者系統(tǒng)的開發(fā)過程中，燃料電池電堆或系統(tǒng)的低溫冷啟動試驗為重要的開發(fā)項目。

目前，燃料電池電堆或系統(tǒng)低溫冷啟動試驗是將被測物放置在低溫環(huán)境倉靜置8小時以上，以便燃料電池電堆或系統(tǒng)內(nèi)部均達到冷啟動溫度。且燃料電池電堆或系統(tǒng)低溫冷啟動試驗時只能靠燃料電池電堆自身發(fā)熱開實現(xiàn)冷啟動，效率低。

因此，如何提高燃料電池達到低溫冷啟動溫度的速度及提高低溫冷啟動試驗過程中燃料電池的升溫速度是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的第一個目的是提供一種燃料電池快速預(yù)冷和輔助加熱的系統(tǒng)，能夠提高燃料電池達到低溫冷啟動溫度的速度及提高低溫冷啟動試驗過程中燃料電池的升溫速度。

本發(fā)明的第二個目的是提供一種燃料電池快速預(yù)冷和輔助加熱的方法。

為了實現(xiàn)上述第一個目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種燃料電池快速預(yù)冷和輔助加熱的系統(tǒng)，包括工業(yè)制冷機、換熱器和水泵、加熱器、第一開關(guān)閥、第二開關(guān)閥和第三開關(guān)閥；

所述工業(yè)制冷機的出口與所述換熱器的第一入口導(dǎo)通連接，所述工業(yè)制冷機的入口與所述換熱器的第一出口導(dǎo)通連接；

所述換熱器的第二出口與所述第一開關(guān)閥的入口導(dǎo)通連接，所述第一開關(guān)閥的出口與所述水泵的入口導(dǎo)通連接，所述水泵的出口與燃料電池電堆的流道入口導(dǎo)通連接，所述燃料電池電堆的流道出口與所述加熱器的入口導(dǎo)通連接，所述加熱器的出口與所述第二開關(guān)閥的入口導(dǎo)通連接，所述第二開關(guān)閥的出口與所述換熱器的第二入口導(dǎo)通連接；

所述第三開關(guān)閥的出口與所述第一開關(guān)閥的出口及所述水泵的入口均導(dǎo)通連接，所述第三開關(guān)閥的入口與所述加熱器的出口及所述第二開關(guān)閥的入口均導(dǎo)通連接；

當(dāng)所述燃料電池電堆冷啟動前，需要快速制冷時，所述加熱器不工作，所述第一開關(guān)閥和所述第二開關(guān)閥打開，所述第三開關(guān)閥關(guān)閉，冷卻所述燃料電池電堆的冷卻回路形成燃料電池冷卻循環(huán)回路；

當(dāng)所述燃料電池電堆冷啟動時，所述加熱器工作制熱，所述第一開關(guān)閥和所述第二開關(guān)閥關(guān)閉，所述第三開關(guān)閥打開，加熱所述燃料電池電堆的加熱回路形成燃料電池加熱循環(huán)回路。

在一個具體實施方案中，所述燃料電池快速預(yù)冷和輔助加熱的系統(tǒng)還包括第一溫度傳感器；

所述第一溫度傳感器設(shè)置在所述燃料電池電堆的流道出口處。

在另一個具體實施方案中，所述燃料電池快速預(yù)冷和輔助加熱的系統(tǒng)還包括第二溫度傳感器；

所述第二溫度傳感器設(shè)置在所述燃料電池電堆的流道入口處。