燃料电池自启动和辅助启动混合低温冷启动控制方法技术

本发明专利技术提出了燃料电池自启动和辅助启动混合低温冷启动控制方法及系统，包括：将燃料电池系统当前总能量进行数据采集；将燃料电池系统总能量值与冷启动目标极值进行比较后选择冷启动控制方式，分别为根据各部件所需换热量分配选择冷启动方法和根据各供能方式逐级加热系统各部件。根据供热端和燃料电池系统被加热各部件所需热量进行能量分配使系统保持热平衡，有效兼顾了冷启动过程的快速性与系统安全性。安全性。安全性。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池自启动和辅助启动混合低温冷启动控制方法


[0001]本专利技术属于质子交换膜燃料电池
，尤其涉及燃料电池自启动和辅助启动混合低温冷启动控制方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]质子交换膜燃料电池是一种能够将氢燃料和空气中的化学能直接转化为电能的装置，具有高效率、无噪音、无污染等优点，成为实现碳中和节能减排目标的有效途径。燃料电池在低温环境中进行启动时，水作为电化学反应的生成物产生于质子交换膜阴极，在流动过程中容易受温度影响结冰于燃料电池催化层、微孔层、气体扩散层中，造成流道堵塞使燃料电池启动失败。水结冰时体积发生膨胀，冰在燃料电池中的反复形成与融化对燃料电池造成不可逆的损伤，并使其使用寿命大幅下降。
[0004]目前，质子交换膜燃料电池冷启动的方式主要分为两类，分别为自启动和辅助启动。自启动方式结构简单耗功量少，但能够为电堆提供的温升有限。而辅助启动方法需要增加额外附件，增加系统复杂性但能够提供多种方法迅速加热电堆。两种方法都具有不可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.燃料电池自启动和辅助启动混合低温冷启动控制方法，其特征是，包括：将燃料电池系统总能量值与冷启动目标极值进行比较后选择冷启动控制方式，具体包括辅助预热方式和自启动方式：当电堆温度低于零时燃料电池系统进入冷启动过程，当电堆温度在第一阈值至零之间且系统供能低于冷启动目标换热量极小值时，选择自启动方法对燃料电池进行冷启动；当电堆温度低于第一阈值且系统供能高于冷启动目标换热量极大值时，选择辅助加热方法对电堆各部件进行预热；每种冷启动控制方式下根据各供能方式逐级加热系统各部件。2.如权利要求1所述的燃料电池自启动和辅助启动混合低温冷启动控制方法，其特征是，燃料电池系统进入冷启动过程后对燃料电池系统当前各部件初始状态参数进行数据采集与分析。3.如权利要求2所述的燃料电池自启动和辅助启动混合低温冷启动控制方法，其特征是，对燃料电池系统当前各部件初始状态参数进行数据采集，包括：通过传感器和流量计确定燃料电池系统初始参数，包括电堆温度、动力电池荷电状态、储热罐温度、冷却液温度、燃烧器中的燃料供应量。4.如权利要求2所述的燃料电池自启动和辅助启动混合低温冷启动控制方法，其特征是，对燃料电池系统当前各部件初始状态参数进行数据采集之后，确定冷启动目标极值，具体为：通过系统冷启动温度计算达到所需目标的换热量，将此作为冷启动目标的极小值；通过电堆最佳工作范围中的最高工作温度计算冷启动目标的极大值。5.如权利要求1所述的燃料电池自启动和辅助启动混合低温冷启动控制方法，其特征是，还包括：将燃料电池系统按材料进行划分为五部分，分别为阴阳极反应物气体、循环冷却液及管路、端板集流板、双极板、膜电极组件；根据燃料电池系统中各部件参数计算其所需换热量。6.如权利要求1所述的燃料电池自启动和辅助启动混合低温冷启动控制方法，其特征是，对各冷启动方法能够提供的换热量进行计算，两种自启动方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高明，张慧颖，王宇航，何锁盈，程星星，韩奎华，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：