一种氢燃料电池启动系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种氢燃料电池启动系统及方法，其中，该氢燃料电池系统包括：水管路；该水管路与氢燃料电池电堆的冷却水路串联，与氢燃料电池电堆的外部散热系统并联；水管路中设置有电加热器，在氢燃料电池启动进入工作状态时，电加热器接入氢燃料电池电堆发出的电能进行加热，进而加热水管路的水道，通过循环水道加热氢燃料电池电堆；水管路还设置有用于控制水管路导通或者断开的电磁阀。通过本发明专利技术解决了现有技术中氢燃料电池启动阶段无法高功率输出，升压DC/DC升压输出困难的问题，进而保证了氢燃料电池快速启动，改善了升压DC/DC工作环境，使电能输出相对稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种氢燃料电池启动系统及方法
本专利技术涉及应用电池
，具体涉及一种氢燃料电池启动系统及方法。
技术介绍
氢/空质子交换膜燃料电池的原理是利用原电池反应(氧化还原反应)时电子的得失形成电子的定向移动从而形成电流，反应的产物包括电能，热能以及水。目前的氢燃料电池系统中，由于催化剂特性，需要在电堆内部保持60℃-80℃的温度以保证铂催化剂的最大催化效率。由于此温度高于一般的环境温度，燃料电池需要利用反应产生的这部分热能将燃料电池电堆温度提升上来。在高温时，需要专门的水道和散热系统进行冷却。然而在氢燃料电池启动阶段，由于电堆温度没有达到工作适宜条件，催化剂活性偏低，膜片导电性能差，氢燃料电池反应不剧烈，产生的热能和水都不多，导致氢燃料电池在启动之后，无法快速的进入高效率稳态输出状态。特别是在北方低温环境下启动时，这一问题更加突出。燃料电池由于膜片特性造成电堆输出电量电压相对不高，在许多应用领域包括汽车、航空、备用电源等，都无法直接进行供电，一般需要先接入一个升压DC/DC，对电能进行升压从而满足外接负载的需求。然而在启动阶段，燃料电池反应不剧烈，输出功率小(电压电流都小)，不能带动升压DC/DC工作，形成有效的电流输出。但是，电堆启动阶段又需要电量的有效输出，才能完成启动，并利用此阶段的反应来建立电堆膜片的湿度、温度等适宜工作条件。所以氢燃料电池启动阶段的电量无法推动升压DC/DC工作。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种氢燃料电池启动系统及方法，以解决现有技术中氢燃料电池启动阶段不能快速达到适宜条件，电堆温度较低，导致电堆启动时间长，升压DC/DC输出困难的问题。为此，本专利技术实施例提供了如下技术方案：根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种氢燃料电池启动系统，包括：水管路；所述水管路与氢燃料电池电堆的冷却水路串联，与所述氢燃料电池电堆的外部散热系统并联；所述水管路中设置有电加热器，在氢燃料电池启动进入工作状态时，所述电加热器接入所述氢燃料电池电堆发出的电能进行加热，进而加热所述水管路的水道，通过循环水道加热所述氢燃料电池电堆；所述水管路还设置有用于控制所述水管路导通或者断开的电磁阀。可选地，氢燃料电池启动系统还包括：第一继电器，连接至所述电加热器，用于控制所述电加热器接入所述氢燃料电池电堆发出的电能或者断开从所述氢燃料电池电堆接收电能。可选地，氢燃料电池启动系统还包括：温度传感器，用于采集所述氢燃料电池电堆的温度；燃料电池控制器，连接至所述温度传感器，用于接收所述氢燃料电池电堆的温度，在循环水道对所述氢燃料电池电堆加热预定时间之后，在所述氢燃料电池电堆的温度大于第一预定阈值时，断开所述第一继电器，并且向升压DC/DC发送启动信号。可选地，所述燃料电池控制器还用于在向所述升压DC/DC发送启动信号的同时，控制闭合所述电磁阀，使得所述氢燃料电池电堆的冷却水道与所述氢燃料电池电堆的外部散热系统的散热水道相通。可选地，在所述氢燃料电池电堆的温度小于第二预定阈值时，通过辅助蓄电池组为所述电加热器进行加热，进而加热所述水管路的水道，通过循环水道加热所述氢燃料电池电堆。可选地，氢燃料电池启动系统还包括：第二继电器，连接至所述电加热器，用于控制所述电加热器与所述辅助蓄电池之间的导通或者断开。可选地，氢燃料电池启动系统还包括：温度传感器，用于采集所述氢燃料电池电堆的温度；燃料电池控制器，连接至所述温度传感器，用于接收所述氢燃料电池电堆的温度，在循环水道对所述氢燃料电池电堆加热预定时间之后，在所述氢燃料电池电堆的温度大于第三预定阈值时，断开所述第二继电器，并且向电堆发送启动信号。根据本专利技术实施例的另一个方面，还提供了一种氢燃料电池启动方法，包括：获取所述氢燃料电池电堆的温度；判断所述氢燃料电池电堆的温度小于第一阈值的情况下，控制电加热器为水路管加热，进而加热所述水管路的水道，通过循环水道加热所述氢燃料电池电堆；其中，所述电加热器的电能来自于所述氢燃料电池电堆发出的电能；所述电加热器设置在所述水管路上，所述水管路与氢燃料电池电堆的冷却水路串联，与所述氢燃料电池电堆的外部散热系统并联。可选地，判断所述氢燃料电池电堆的温度小于第一阈值的情况下，控制电加热器为水路管加热之后，还包括：在所述电加热器为所述水管路加热预定时间之后，判断所述氢燃料电池电堆的温度大于第二阈值；向升压DC/DC发送启动信号，并控制所述电加热器断开从所述氢燃料电池电堆接收电能。可选地，所述方法，还包括：在所述氢燃料电池电堆的温度小于第三阈值时，控制辅助电池组为所述电加热器提供电能；其中所述第三阈值小于所述第一阈值；再次获取所述氢燃料电池电堆的温度，在所述氢燃料电池电堆的温度大于第四阈值时，断开所述辅助电池组与所述电加热器之间的连接。本专利技术实施例技术方案，具有如下优点：本专利技术可选实施例提供了一种氢燃料电池启动系统及方法，其中，氢燃料电池启动系统包括：水管路；该水管路与氢燃料电池电堆的冷却水路串联，与氢燃料电池电堆的外部散热系统并联；水管路中设置有电加热器，在氢燃料电池启动进入工作状态时，电加热器接入氢燃料电池电堆发出的电能进行加热，进而加热水管路的水道，通过循环水道加热氢燃料电池电堆；水管路还设置有用于控制水管路导通或者断开的电磁阀。也就是说，在氢燃料电池启动阶段，通过氢燃料电池电堆输出的电能为电加热器加热，进一步地，通过电加热器的循环水道加热氢燃料电池电堆，从而使得氢燃料电池电堆的温度得到快速提升，进而氢燃料电池电堆能够进入高效率稳态输出状态。相比于现有技术中，氢燃料电池电堆的温度没有达到工作适宜条件的启动阶段，升压DC/DC就开始工作输出，导致氢燃料电池无法高功率输出，并且电压电流波动大，出现电堆启动时间长，升压DC/DC升压输出困难的问题。本实施例解决了现有技术中氢燃料电池启动阶段无法高功率输出，升压DC/DC升压输出困难等问题，进而保证了氢燃料电池快速启动，极大地改善了升压DC/DC工作环境，使电能输出相对稳定。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本专利技术实施例的氢燃料电池启动系统的结构示意图；图2是根据本专利技术实施例的氢燃料电池启动方法的流程图；图3是根据本专利技术实施例的氢燃料电池启动系统示意图；图4是根据本专利技术实施例的氢燃料电池启动方法的另一个流程图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氢燃料电池启动系统，其特征在于，包括：水管路；所述水管路与氢燃料电池电堆的冷却水路串联，与所述氢燃料电池电堆的外部散热系统并联；所述水管路中设置有电加热器，在氢燃料电池启动进入工作状态时，所述电加热器接入所述氢燃料电池电堆发出的电能进行加热，进而加热所述水管路的水道，通过循环水道加热所述氢燃料电池电堆；所述水管路还设置有用于控制所述水管路导通或者断开的电磁阀。

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池启动系统，其特征在于，包括：水管路；所述水管路与氢燃料电池电堆的冷却水路串联，与所述氢燃料电池电堆的外部散热系统并联；所述水管路中设置有电加热器，在氢燃料电池启动进入工作状态时，所述电加热器接入所述氢燃料电池电堆发出的电能进行加热，进而加热所述水管路的水道，通过循环水道加热所述氢燃料电池电堆；所述水管路还设置有用于控制所述水管路导通或者断开的电磁阀。2.根据权利要求1所述的氢燃料电池启动系统，其特征在于，还包括：第一继电器，连接至所述电加热器，用于控制所述电加热器接入所述氢燃料电池电堆发出的电能或者断开从所述氢燃料电池电堆接收电能。3.根据权利要求2所述的氢燃料电池启动系统，其特征在于，还包括：温度传感器，用于采集所述氢燃料电池电堆的温度；燃料电池控制器，连接至所述温度传感器，用于接收所述氢燃料电池电堆的温度，在循环水道对所述氢燃料电池电堆加热预定时间之后，在所述氢燃料电池电堆的温度大于第一预定阈值时，断开所述第一继电器，并且向升压DC/DC发送启动信号。4.根据权利要求3所述的氢燃料电池启动系统，其特征在于，所述燃料电池控制器还用于在向所述升压DC/DC发送启动信号的同时，控制闭合所述电磁阀，使得所述氢燃料电池电堆的冷却水道与所述氢燃料电池电堆的外部散热系统的散热水道相通。5.根据权利要求1所述的氢燃料电池启动系统，其特征在于，在所述氢燃料电池电堆的温度小于第二预定阈值时，通过辅助蓄电池组为所述电加热器进行加热，进而加热所述水管路的水道，通过循环水道加热所述氢燃料电池电堆。6.根据权利要求5所述的氢燃料电池启动系统，其特征在于，还包括：第二继电器，连接至...

【专利技术属性】
技术研发人员：周泽鑫，包孟嘉，周科，
申请(专利权)人：浙江瀚广新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33