提高车用固体氧化物燃料电池系统启动性能的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种提高车用固体氧化物燃料电池系统启动性能的方法及装置。该方法接收车辆启动指令，通过重整器电控阀组增大小重整器的进气量至第一预设进气量、增大电加热片的功率至第一预设功率以及增大电控流量单元的流量至第一预设流量，控制鼓风机启动；接收气体成分分析仪检测到的阳极进气的成分和浓度以及第一温度传感器检测到的阳极进气的温度，根据成分、浓度以及温度确定阴极进气量，增大阴极电控阀的进气量至阴极进气量。本发明专利技术中通过电加热片对小重整器进行加热，不会产生温度波动，提高了系统的启动速度，使得系统可以安全启动，能耗较小，提高了系统的效率，进一步提高了车用固体氧化物燃料电池系统的启动性能。了车用固体氧化物燃料电池系统的启动性能。了车用固体氧化物燃料电池系统的启动性能。

【技术实现步骤摘要】
提高车用固体氧化物燃料电池系统启动性能的方法及装置


[0001]本专利技术涉及固体氧化物燃料电池
，具体而言，涉及一种提高车用固体氧化物燃料电池系统启动性能的方法及装置。

技术介绍

[0002]随着“双碳”战略的进一步发展和汽车节能减排标准的提高，高效、零排放的燃料电池在交通动力领域广受关注。其中，固体氧化物燃料电池具有燃料适应性广、能量转化效率高以及无需贵金属等优点，有利于作为车用动力推广，对推动我国汽车产业转型升级至关重要。但是，固体氧化物燃料电池电堆动态响应特性差，启动时间长，限制了其在交通领域的进一步应用。目前，第一代电解质支撑固体氧化物燃料电池电堆和第二代阳极支撑固体氧化物燃料电池电堆启动时间为数小时，第三代金属支撑固体氧化物燃料电池电堆启动时间为数十分钟，难以满足交通应用场景的需求。
[0003]目前，车用固体氧化物燃料电池系统需要集成外重整器来进行启动，在启动时主要通过外部热源来对固体氧化物燃料电池电堆以及外重整器进行加热。现有的外部热源主要有燃烧器和电加热器两种。
[0004]通过上述两种外部热源加热时存在以下问题：
[0005]1、由于燃烧器温度不稳定，因此通过燃烧器加热固体氧化物燃料电池电堆以及外重整器容易造成温度波动，导致固体氧化物燃料电池电堆不能快速升温，进一步导致车用固体氧化物燃料电池系统启动速度慢，并且，温度波动还有可能会导致电堆结构损坏，导致车用固体氧化物燃料电池系统不能安全启动。
[0006]2、由于电加热器既需要对固体氧化物燃料电池电堆进行加热还需要对外重整器进行加热，使得能耗较大，导致车用固体氧化物燃料电池系统的效率低。
[0007]综上可见，目前车用固体氧化物燃料电池系统在启动时存在启动速度慢、不能安全启动以及系统效率低的问题，因此，启动性能较差。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供了一种提高车用固体氧化物燃料电池系统启动性能的方法及装置，提高了车用固体氧化物燃料电池系统的启动性能。具体的技术方案如下。
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种提高车用固体氧化物燃料电池系统启动性能的方法，所述车用固体氧化物燃料电池系统包括燃料箱、水箱、换热引射总成、双重整器、固体氧化物燃料电池电堆、阴极换热器、鼓风机、重整器电控阀组、电控流量单元、气体成分分析仪、第一温度传感器和阴极电控阀；
[0010]所述双重整器包括小重整器和大重整器，所述小重整器包括电加热片，所述大重整器包括加热管，所述燃料箱与所述换热引射总成连接，所述水箱通过所述电控流量单元与所述换热引射总成连接，所述换热引射总成通过所述重整器电控阀组与所述双重整器的进气端连接，所述大重整器的出气端和所述小重整器的出气端均与所述固体氧化物燃料电
池电堆的阳极进气端连接，所述固体氧化物燃料电池电堆的阳极出气端分别与所述加热管的进气端以及所述换热引射总成连接，所述加热管的出气端与所述换热引射总成连接，所述鼓风机设置于所述阴极换热器的进气端，所述阴极换热器的出气端通过所述阴极电控阀与所述固体氧化物燃料电池电堆的阴极进气端连接，所述气体成分分析仪和所述第一温度传感器均设置于所述固体氧化物燃料电池电堆的阳极进气端，所述电加热片、所述鼓风机、所述重整器电控阀组、所述电控流量单元、所述气体成分分析仪、所述第一温度传感器和所述阴极电控阀均与车辆控制器通信连接，其中，所述双重整器的进气端至少包括所述小重整器的进气端，所述方法应用于所述车辆控制器，所述方法包括：
[0011]接收车辆启动指令，通过所述重整器电控阀组增大所述小重整器的进气量至第一预设进气量、增大所述电加热片的功率至第一预设功率以及增大所述电控流量单元的流量至第一预设流量，控制所述鼓风机启动；
[0012]接收所述气体成分分析仪检测到的阳极进气的成分和浓度以及所述第一温度传感器检测到的阳极进气的温度，根据所述成分、所述浓度以及所述温度确定阴极进气量，增大所述阴极电控阀的进气量至所述阴极进气量。
[0013]可选的，所述双重整器为并联式双重整器，所述重整器电控阀组包括第一电控阀和第二电控阀，所述换热引射总成分别通过所述第一电控阀与所述小重整器的进气端连接以及通过所述第二电控阀与所述大重整器的进气端连接，所述通过所述重整器电控阀组增大所述小重整器的进气量至第一预设进气量的步骤，包括：
[0014]增大所述第一电控阀的进气量至第一预设进气量。
[0015]可选的，所述双重整器为串联式双重整器，所述重整器电控阀组包括第三电控阀，所述换热引射总成通过所述第三电控阀与所述小重整器的进气端连接，所述小重整器的出气端与所述大重整器的进气端连接，所述通过所述重整器电控阀组增大所述小重整器的进气量至第一预设进气量的步骤，包括：
[0016]增大所述第三电控阀的进气量至第一预设进气量。
[0017]可选的，所述双重整器为串联式双重整器，所述重整器电控阀组包括第四电控阀，所述换热引射总成通过所述第四电控阀与所述大重整器的进气端连接，所述大重整器的出气端与所述小重整器的进气端连接，所述通过所述重整器电控阀组增大所述小重整器的进气量至第一预设进气量的步骤，包括：
[0018]增大所述第四电控阀的进气量至第一预设进气量。
[0019]可选的，所述双重整器为嵌入式双重整器，所述小重整器嵌入所述大重整器中，所述重整器电控阀组包括第五电控阀和第六电控阀，所述换热引射总成分别通过所述第五电控阀与所述小重整器的进气端连接以及通过所述第六电控阀与所述大重整器的进气端连接，所述通过所述重整器电控阀组增大所述小重整器的进气量至第一预设进气量的步骤，包括：
[0020]增大所述第五电控阀的进气量至第一预设进气量。
[0021]可选的，在所述增大所述阴极电控阀的进气量至所述阴极进气量的步骤之后，上述提高车用固体氧化物燃料电池系统启动性能的方法还包括：
[0022]当车辆处于减速工况时，通过所述重整器电控阀组减小所述小重整器的进气量以及所述大重整器的进气量；
[0023]当车辆处于加速工况时，通过所述重整器电控阀组增大所述小重整器的进气量以及所述大重整器的进气量。
[0024]可选的，所述车用固体氧化物燃料电池系统还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器设置于所述固体氧化物燃料电池电堆的阳极出气端，在所述增大所述阴极电控阀的进气量至所述阴极进气量的步骤之后，上述提高车用固体氧化物燃料电池系统启动性能的方法还包括：
[0025]接收所述第二温度传感器检测到的阳极废气温度，当所述阳极废气温度在预设时间段内的变化量小于预设变化量阈值时，通过所述重整器电控阀组减小所述小重整器的进气量至稳定状态对应的进气量、减小所述电加热片的功率至稳定状态对应的功率以及减小所述电控流量单元的流量至第二预设流量。
[0026]第二方面，本专利技术提供了一种提高车用固体氧化物燃料电池系统启动性能的装置，所述车用固体氧化物燃料电池系统包括燃料箱、水箱、换热引射总成、双重整器、固体氧化物燃料电池电堆、阴极换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高车用固体氧化物燃料电池系统启动性能的方法，其特征在于，所述车用固体氧化物燃料电池系统包括燃料箱、水箱、换热引射总成、双重整器、固体氧化物燃料电池电堆、阴极换热器、鼓风机、重整器电控阀组、电控流量单元、气体成分分析仪、第一温度传感器和阴极电控阀；所述双重整器包括小重整器和大重整器，所述小重整器包括电加热片，所述大重整器包括加热管，所述燃料箱与所述换热引射总成连接，所述水箱通过所述电控流量单元与所述换热引射总成连接，所述换热引射总成通过所述重整器电控阀组与所述双重整器的进气端连接，所述大重整器的出气端和所述小重整器的出气端均与所述固体氧化物燃料电池电堆的阳极进气端连接，所述固体氧化物燃料电池电堆的阳极出气端分别与所述加热管的进气端以及所述换热引射总成连接，所述加热管的出气端与所述换热引射总成连接，所述鼓风机设置于所述阴极换热器的进气端，所述阴极换热器的出气端通过所述阴极电控阀与所述固体氧化物燃料电池电堆的阴极进气端连接，所述气体成分分析仪和所述第一温度传感器均设置于所述固体氧化物燃料电池电堆的阳极进气端，所述电加热片、所述鼓风机、所述重整器电控阀组、所述电控流量单元、所述气体成分分析仪、所述第一温度传感器和所述阴极电控阀均与车辆控制器通信连接，其中，所述双重整器的进气端至少包括所述小重整器的进气端，所述方法应用于所述车辆控制器，所述方法包括：接收车辆启动指令，通过所述重整器电控阀组增大所述小重整器的进气量至第一预设进气量、增大所述电加热片的功率至第一预设功率以及增大所述电控流量单元的流量至第一预设流量，控制所述鼓风机启动；接收所述气体成分分析仪检测到的阳极进气的成分和浓度以及所述第一温度传感器检测到的阳极进气的温度，根据所述成分、所述浓度以及所述温度确定阴极进气量，增大所述阴极电控阀的进气量至所述阴极进气量。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双重整器为并联式双重整器，所述重整器电控阀组包括第一电控阀和第二电控阀，所述换热引射总成分别通过所述第一电控阀与所述小重整器的进气端连接以及通过所述第二电控阀与所述大重整器的进气端连接，所述通过所述重整器电控阀组增大所述小重整器的进气量至第一预设进气量的步骤，包括：增大所述第一电控阀的进气量至第一预设进气量。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双重整器为串联式双重整器，所述重整器电控阀组包括第三电控阀，所述换热引射总成通过所述第三电控阀与所述小重整器的进气端连接，所述小重整器的出气端与所述大重整器的进气端连接，所述通过所述重整器电控阀组增大所述小重整器的进气量至第一预设进气量的步骤，包括：增大所述第三电控阀的进气量至第一预设进气量。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双重整器为串联式双重整器，所述重整器电控阀组包括第四电控阀，所述换热引射总成通过所述第四电控阀与所述大重整器的进气端连接，所述大重整器的出气端与所述小重整器的进气端连接，所述通过所述重整器电控阀组增大所述小重整器的进气量至第一预设进气量的步骤，包括：增大所述第四电控阀的进气量至第一预设进气量。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双重整器为嵌入式双重整器，所述小重整器嵌入所述大重整器中，所述重整器电控阀组包括第五电控阀和第六电控阀，所述换热
引射总成分别通过所述第五电控阀与所述小重整器的进气端连接以及通过所述第六电控阀与所述大重整器的进气端连接，所述通过所述重整器电控阀组增大所述小重整器的进气量至第一预设进气量的步骤，包括：增大所述第五电控阀的进气量至第一预设进气量。6.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：马骁，杜昊宇，李雁飞，张晓卿，帅石金，谭俊晗，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：