一种燃料电池系统低温自启动方法技术方案

本发明专利技术公开了燃料电池低温启动技术领域的一种燃料电池系统低温自启动方法，包括S2：使燃料电池系统中电堆以恒定低输出电压启动；S4：使燃料电池系统以恒定高输出电流启动；S6：开启燃料电池系统中散热冷却回路；S7：重复S2和S4，直至燃料电池系统中电堆的实时温度和实时输出电压达到常态运行要求。本发明专利技术先通过恒压启动方式进行燃料电池系统的低温自启动，在通过恒流启动方式将燃料电池系统中电堆快速升温至常规运行温度，可完成燃料电池系统中电堆在低温环境下的完全快速启动，且对燃料电池系统无旁通结构需求。系统无旁通结构需求。系统无旁通结构需求。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池系统低温自启动方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池低温启动
，具体涉及一种燃料电池系统低温自启动方法。

技术介绍

[0002]燃料电池是将燃料具有的化学能直接变为电能的发电装置，具体来说就是，燃料电池通过将储存于氢气瓶中的氢气与空气中的氧气进行电化学反应产生电能、热能和水。燃料电池因其转化效率高，化学反应过程不产生有害化学物质的环保特点，以及低噪音和体积小的优点，被广泛应用于汽车行业。
[0003]为了满足商业化的需求，车载燃料电池系统必须满足各种气候条件下的快速启动并进行功率输出功能的要求，其中低温启动是技术难点之一，因为低温下燃料电池电堆极易结冰，不适宜的启动方法会导致电堆内部冰迅速增加并堵塞催化层，进而降低反应面积直至启动失败。
[0004]现有燃料电池低温自启动方法主要有三种：
[0005]第一种是外部辅助加热方法，该方法通过外部加热装置先将电堆温度提升至0℃以上，电堆内部冰完全融化之后再进行正常启动操作。此技术的缺点是从实际应用角度考虑，外部辅助加热功率不可能太高，会导致加热时间较长，也即开机时间较长，同时又会大量消耗电功率，在整车实际应用上对供电电池有低温大能量输出需求。
[0006]第二种是恒流自启动方法，该方法是在低温环境下以恒电流启动电堆，利用电堆自身发热对电堆及系统进行升温化冻，直至升至目标温度(0℃以上)，完成冷启动开机。此技术弊端在于：若电流设置过小，会导致电堆发热量小，且升温速度慢，还可能导致启动失败；电流设置过大，由于电堆性能差导致总电压过低容易损伤电堆。
[0007]第三种是欠气恒压自启动方法，该方法是在低温环境下采用欠气恒压启动方式启动电堆，通过降低阴极过量系数导致电堆阴极欠气，降低电压而提升电堆发热量，直至升至目标温度(0℃以上)，完成冷启动开机。该方法对燃料电池系统有额外需求，那就是阴极回路必须要设置旁通结构，因为当阴极回路无旁通结构时，阴极回路如空压机、节气门等虽可以共同作用实现欠气目标过量系数，但无法稀释欠气导致的阴极回路尾排中的氢气，从而导致尾排浓度超标。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种燃料电池系统低温自启动方法，以解决现有燃料电池系统低温自启动的技术问题。
[0009]本专利技术所采用的技术方案为：一种燃料电池系统低温自启动方法，包括如下步骤：
[0010]S1：获取燃料电池系统中电堆的起始温度，并判断所述燃料电池系统是否需要低温自启动；如果是，则执行S2；如果否，则进入正常启动模式；
[0011]S2：使所述燃料电池系统中电堆以恒定低输出电压启动；
[0012]S3：获取所述燃料电池系统中电堆的实时输出电流，并判断所述实时输出电流是否低于预设电流阈值；如果是，则继续执行S2；如果否，则执行S4；
[0013]S4：使所述燃料电池系统中电堆以恒定高输出电流启动；
[0014]S5：获取所述燃料电池系统中电堆的实时温度，并判断所述燃料电池系统中电堆是否需要冷却；如果是，则执行S6；如果否，则继续执行S4；
[0015]S6：开启所述燃料电池系统中散热冷却回路；
[0016]S7：重复S2～S4，直至所述燃料电池系统中电堆的实时温度和实时输出电压达到常态运行要求。
[0017]优选的，所述S1包括：获取所述燃料电池系统中电堆的起始温度T1，并判断所述起始温度T1是否小于0℃；如果T1＜0℃，则判定所述燃料电池系统需要低温自启动，执行S2；如果T1≥0℃，则判定所述燃料电池系统需要进入正常启动模式。
[0018]优选的，所述S2包括：开启所述燃料电池系统的氢气供给系统和空气供给系统，通过所述氢气供给系统向燃料电池系统的阳极输送氢气，通过所述空气供给系统向燃料电池的阴极输送空气，并使所述燃料电池系统中电堆以恒定低输出电压U1启动。
[0019]优选的，所述S2中，0.1v≤U1≤0.5v。
[0020]优选的，所述S2中，U1＝0.1v。
[0021]优选的，所述S3中，所述预设电流阈值小于等于安全电流上限。
[0022]优选的，所述S4中，所述恒定高输出电流等于安全电流上限。
[0023]优选的，所述S5中：获取所述燃料电池系统中电堆的实时温度T3，并判断所述实时温度T3是否大于等于45℃；如果T3≥45℃，则判定所述燃料电池系统中电堆需要进行冷却，执行S6；如果T3＜45℃，则判定所述燃料电池系统中电堆的实时温度未达到上限，继续执行S4。
[0024]本专利技术的有益效果：
[0025]本专利技术先通过恒定低输出电压启动方式进行燃料电池系统的低温自启动，不仅可以使燃料电池系统中电堆的输出电流快速达到安全电流上限，还利用电堆发热量对燃料电池系统中电堆进行升温化冻；然后通过恒定高输出电流启动方式将燃料电池系统中电堆快速升温至常规运行温度，可完成燃料电池系统中电堆在低温环境下的完全快速启动，且对燃料电池系统无旁通结构需求。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的燃料电池系统低温自启动方法的流程图；
[0027]图2为实施本专利技术方法时电堆的输出电压图；
[0028]图3为实施本专利技术方法时电堆的输出电流图；
[0029]图4为实施本专利技术方法时电堆的温度图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本专利技术，而并非对本专利技术的限制。
[0031]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、
“
前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0032]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0033]此外，在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0034]实施例，如图1
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图4所示，一种燃料电池系统低温自启动方法，该方法用于燃料电池系统在0℃以下环境中的快速安全启动，同时减少尾排中氢气的含量；该方法包括如下步骤：
[0035]S1.获取燃料电池系统中电堆的起始温度T1，并判断起始温度T1是否低于第一温度阈值T2；如果起始温度T1低于第一温度阈值T2，则本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统低温自启动方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：获取燃料电池系统中电堆的起始温度，并判断所述燃料电池系统是否需要低温自启动；如果是，则执行S2；如果否，则进入正常启动模式；S2：使所述燃料电池系统中电堆以恒定低输出电压启动；S3：获取所述燃料电池系统中电堆的实时输出电流，并判断所述实时输出电流是否低于预设电流阈值；如果是，则继续执行S2；如果否，则执行S4；S4：使所述燃料电池系统中电堆以恒定高输出电流启动；S5：获取所述燃料电池系统中电堆的实时温度，并判断所述燃料电池系统中电堆是否需要冷却；如果是，则执行S6；如果否，则继续执行S4；S6：开启所述燃料电池系统中散热冷却回路；S7：重复S2～S4，直至所述燃料电池系统中电堆的实时温度和实时输出电压达到常态运行要求。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统低温自启动方法，其特征在于，所述S1包括：获取所述燃料电池系统中电堆的起始温度T1，并判断所述起始温度T1是否小于0℃；如果T1＜0℃，则判定所述燃料电池系统需要低温自启动，执行S2；如果T1≥0℃，则判定所述燃料电池系统需要进入正常启动模式。3.根据权利要求1所述的一种燃料电...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡阳，杨铠，翟双，刘赟，胡哲，林琦，
申请(专利权)人：上海重塑能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：