燃料电池的启动控制系统和方法技术方案

一种燃料电池的启动控制系统和方法，该系统包括：燃料电池，被配置为根据接收到空气和燃料而发电；空气供应系统，被配置为通过空气供应管线将空气供应到燃料电池的阴极；燃料供应系统，被配置为通过燃料供应管线将燃料供应到燃料电池的阳极，燃料供应管线将从燃料电池的阳极的出口排出的燃料再循环到阳极的入口以供应燃料；空气控制器，被配置为控制空气供应系统，使得当输入启动ON信号时，流入空气供应管线的空气绕过燃料电池的阴极；以及燃料控制器，被配置为当输入启动ON信号时将新燃料供应到燃料供应管线，并且在空气供应管线的空气绕过燃料电池的阴极的情况下，控制燃料供应系统以清除燃料供应管线的燃料。统以清除燃料供应管线的燃料。统以清除燃料供应管线的燃料。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池的启动控制系统和方法


[0001]本专利技术涉及一种燃料电池的启动控制系统和方法，并且更具体地，涉及在发电停止的情况下重新启动燃料电池时的顺序。

技术介绍

[0002]燃料电池被用作发电设备，其中电池直接将通过燃料的氧化产生的化学能转换成电能。燃料电池的反应类似于关于使用氧化和还原反应的化学电池，但与在密闭系统内部进行电池反应的化学电池不同，在燃料电池中，反应物是从外部连续供应的，反应产物是从系统连续去除的。近来，燃料电池发电系统已经投入实际使用，并且由于燃料电池的反应产物是纯净水，因此已经积极进行了将燃料电池用作环保车辆的能源的研究。
[0003]燃料电池系统包括通过化学反应产生电能的燃料电池堆、将空气供应到燃料电池堆的阴极的空气供应设备、以及将氢气供应到燃料电池堆的阳极的氢气供应设备。即，将包含氧气的空气供应到燃料电池堆的阴极，并且将氢气供应到燃料电池堆的阳极。
[0004]在燃料电池中，在发电停止的情况下，由于交叉以及残余氢气和氧气的反应而降低了阳极中的氢气浓度。因此，当重新启动燃料电池时，需要增加在燃料电池发电停止时被降低的阳极的氢气浓度。具体地，需要最佳的启动顺序以快速地确保阳极中的氢气浓度，同时满足排放规定。
[0005]被描述为现有技术的内容仅被提供用于帮助理解本专利技术的背景，并且不应被认为与本领域普通技术人员已知的现有技术相对应。

技术实现思路

[0006]本专利技术的一个目的是提供一种燃料电池的启动控制系统和方法，其能够迅速地恢复燃料电池的发电，同时满足排放规定。
[0007]根据本专利技术的实施方式，一种燃料电池的启动控制系统包括：燃料电池，被配置为在接收到空气和燃料时发电；空气供应系统，被配置为通过空气供应管线将空气供应到燃料电池的阴极；燃料供应系统，被配置为通过燃料供应管线将燃料供应到燃料电池的阳极，燃料供应管线将从燃料电池的阳极的出口排出的燃料再循环到阳极的入口以供应燃料；空气控制器，被配置为控制空气供应系统，使得当输入启动ON信号时，流入空气供应管线的空气绕过燃料电池的阴极；以及燃料控制器，被配置为当输入启动ON信号时将新燃料供应到燃料供应管线，并且在空气供应管线的空气绕过燃料电池的阴极的情况下，控制燃料供应系统以清除燃料供应管线的燃料。
[0008]空气供应系统可以包括：空气压缩机，被配置为将空气供应到空气供应管线；以及旁路管线，旁路管线在燃料电池的阴极的入口处从空气供应管线分支，并且被配置为通过绕过燃料电池在阴极的出口处接合到空气供应管线。
[0009]空气供应系统可以包括控制阀，控制阀设置在燃料电池的阴极的入口或出口处的空气供应管线中，并且被配置为控制通过空气供应管线流入燃料电池的阴极的空气量。
[0010]空气控制器可以控制控制阀，使得流入燃料电池的阴极的空气量或控制阀的开度根据预设的增加率逐步地增加。
[0011]空气控制器还可以包括功率控制器，功率控制器被配置为控制空气供应系统，使得当燃料供应管线的氢气浓度大于或等于预设浓度时或者当完成燃料供应管线的清除时，通过空气供应管线将空气供应到燃料电池的阴极，并且功率控制器被配置为将燃料电池的输出电压控制为预设电压或者将燃料电池的输出电流控制为保持在预设电流以下。
[0012]燃料供应系统可以包括：排放管线，排放管线在燃料电池的阳极的出口处从燃料供应管线分支并连接到阴极的出口；以及排放阀，设置在排放管线处；并且燃料控制器被配置为通过打开排放阀来将燃料供应管线的燃料清除到空气供应管线。
[0013]排放管线可以连接到收集燃料供应管线中的水分的集水器，并且其中，燃料控制器被配置为基于集水器的水位和集水器的压力来控制排放阀的打开时间。
[0014]根据本专利技术的另一个实施方式，一种燃料电池的启动控制方法包括以下步骤：在燃料电池的发电停止的情况下，接收启动ON信号；控制空气供应系统，使得流入空气供应管线的空气绕过燃料电池的阴极，同时响应于接收到启动ON信号而将新燃料供应到燃料供应管线，燃料供应管线将燃料供应到燃料电池的阳极；以及控制燃料供应系统，使得在空气供应管线的空气绕过燃料电池的阴极的情况下清除燃料供应管线的燃料。
[0015]启动控制方法还可以包括：在控制燃料供应系统以清除燃料供应管线的燃料之后，当燃料供应管线的氢气浓度高于或等于预设浓度时或者当完成燃料供应管线的清除时，控制空气供应系统以通过空气供应管线将空气供应到燃料电池的阴极。
[0016]在控制空气供应系统以将空气供应到燃料电池的阴极中，可以基于供应到燃料供应管线的燃料量、在燃料供应管线中所清除的燃料量以及在阳极和阴极之间的交叉量，来估计燃料供应管线的氢气浓度。
[0017]在控制空气供应系统以将空气供应到燃料电池的阴极中，可以对设置在燃料电池的阴极的入口或出口处的空气供应管线中的控制阀进行控制，使得流入燃料电池的阴极的空气量或控制阀的开度根据预设的增加率逐步地增加。
[0018]启动控制方法还可以包括：在控制空气供应系统以将空气供应到燃料电池的阴极之后，将燃料电池的输出电压控制为预设电压或者将燃料电池的输出电流控制为保持在预设电流以下。
[0019]启动控制方法还可以包括：在接收到启动ON信号之后，将燃料电池连接至阴极耗氧(COD)电阻器以消耗输出电压；以及使在燃料电池的输出端子与消耗燃料电池所发电力的消耗设备之间进行中继连接的继电器连接。
[0020]控制燃料供应系统以清除燃料供应管线的燃料中，通过打开排放阀来将燃料供应管线的燃料清除到空气供应管线，排放阀设置在从燃料供应管线连接到空气供应管线的排放管线处。
[0021]在控制燃料供应系统以清除燃料供应管线的燃料中，基于收集燃料供应管线的水分的集水器的水位和集水器的压力，来控制排放阀的打开时间。
附图说明
[0022]图1示出了根据现有技术的燃料电池的启动控制顺序。
[0023]图2示出根据本专利技术的实施方式的用于燃料电池的启动控制系统的配置。
[0024]图3示出根据本专利技术的实施方式的燃料电池的启动控制顺序。
[0025]图4示出根据本专利技术的实施方式的、根据排放阀的打开的净化控制。
[0026]图5是根据本专利技术的实施方式的燃料电池的启动控制方法的流程图。
具体实施方式
[0027]在本说明书中公开的本专利技术的实施方式的特定结构以及功能性描述仅用于示例描述本专利技术的实施方式，并且本专利技术的实施方式可以通过各种方式实施，并不被解释为限制本文描述的实施方式。
[0028]在本专利技术中，可以实施各种变形，以及可以实现各种方式，并且因此在附图中将示例出特定的实施方式，并在本说明书中详细地描述。但是并不意在将本专利技术限定为特定公开形式，并且将认识到本专利技术包括在本专利技术的思想以及技术范围内包括的所有变更、等同物以及代替物。
[0029]可以理解，虽然术语第一、第二等在本文中可以使用来描述各种元件，但这些元件不应该被这些术语限制。这些术语仅使用来将一个元件与其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池的启动控制系统，所述启动控制系统包括：燃料电池，被配置为在接收到空气和燃料时发电；空气供应系统，被配置为通过空气供应管线将空气供应到所述燃料电池的阴极；燃料供应系统，被配置为通过燃料供应管线将燃料供应到所述燃料电池的阳极，所述燃料供应管线将从所述燃料电池的阳极的出口排出的燃料再循环到所述阳极的入口以供应燃料；空气控制器，被配置为控制所述空气供应系统，使得当输入启动ON信号时，流入所述空气供应管线的空气绕过所述燃料电池的阴极；以及燃料控制器，被配置为当输入所述启动ON信号时将新燃料供应到所述燃料供应管线，并且在所述空气供应管线的空气绕过所述燃料电池的阴极的情况下，控制所述燃料供应系统以清除所述燃料供应管线的燃料。2.根据权利要求1所述的启动控制系统，其中，所述空气供应系统包括：空气压缩机，被配置为将空气供应到所述空气供应管线；以及旁路管线，所述旁路管线在所述燃料电池的阴极的入口处从所述空气供应管线分支，并且被配置为通过绕过所述燃料电池在所述阴极的出口处接合到所述空气供应管线。3.根据权利要求1所述的启动控制系统，其中，所述空气供应系统包括控制阀，所述控制阀设置在所述燃料电池的阴极的入口或出口处的所述空气供应管线中，并且被配置为控制通过所述空气供应管线流入所述燃料电池的阴极的空气量。4.根据权利要求3所述的启动控制系统，其中，所述空气控制器控制所述控制阀，使得流入所述燃料电池的阴极的空气量或所述控制阀的开度根据预设的增加率逐步地增加。5.根据权利要求1所述的启动控制系统，其中，所述空气控制器还包括功率控制器，所述功率控制器被配置为控制所述空气供应系统，使得当所述燃料供应管线的氢气浓度大于或等于预设浓度时或者当完成所述燃料供应管线的清除时，通过所述空气供应管线将空气供应到所述燃料电池的阴极，并且所述功率控制器被配置为将所述燃料电池的输出电压控制为预设电压或者将所述燃料电池的输出电流控制为保持在预设电流以下。6.根据权利要求1所述的启动控制系统，其中，所述燃料供应系统包括：排放管线，所述排放管线在所述燃料电池的阳极的出口处从所述燃料供应管线分支并连接到所述阴极的出口；以及排放阀，设置在所述排放管线处；并且其中，所述燃料控制器被配置为通过打开所述排放阀来将所述燃料供应管线的燃料清除到所述空气供应管线。7.根据权利要求6所述的启动控制系统，其中，所述排放管线连接到收集所述燃料供应管线中的水分的集水器，并且其中，所述燃料控制器被配置为基于所述集水器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李在光，金大钟，
申请(专利权)人：起亚株式会社，
类型：发明
国别省市：