[发明专利]燃料电池启动装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池启动装置与方法，尤其是燃料电池启动方法，通过该装置和方法，在紧急情况下，例如当安装在燃料电池车辆上的高压电池被完全放电(即，电池耗尽)时，在无需高压电源辅助的情况下，可以实现燃料电池的启动。

背景技术

由于近年来的高油价与对CO₂排放的严格限制，汽车工业已经将它们所有的精力都集中于环境友好型车辆例如氢燃料电池电动车、纯电动车等的开发上。在环境友好型车辆中，氢燃料电池电动车通过氢与空气之间的电化学反应产生电力，并且以所产生的电力驱动马达，以对车辆提供驱动力。为平稳地向燃料电池组供应氢与空气，使用高压元件(例如，鼓风机、泵等)，并且对于燃料电池的启动，使用能够供应高压电力的高压部件。

在传统的内燃机车(即，汽油与柴油)中，当低压电池完全放电时，将电能供应至低压电池(例如，施加跨接起动)，从而促进启动。然而，在环境友好型电动车中，仍不存在真正能容易使高压电池“跨接起动”的方式。换言之，在纯电动车类型的燃料电池车中，在燃料电池启动中使用高压电池或超级电容来提供高压电力，但当电池耗尽(即，完全放电)或电池故障时，启动变为不可能。这需要驾驶员呼叫拖车，承受非常昂贵的修理费用和极其的不便。

而且，固定的燃料电池通过使用高压电源而非高压电池来供应启动中的高电压。然而，同样在这种情况中，当高压电源发生故障或发生断电时，启动也变为不可能。而且，固定燃料电池在其使用中存在限制，因为当建筑物中发生电力故障时，不间断电源(UPS)难以作为紧急电源而使用。

考虑到在氢燃料电池电动车、纯电动车、混合动力车等的高压电池在完全放电的情况下的与车辆重新起动相关的困难，已经提出了多种用于重启的方案，包括高压充电接口等。然而，由于执行的成本与组装的困难，目前高压充电接口还未被任何汽车制造商采用。

发明内容

因此，已经做出本发明来解决前述问题，并且本发明提供燃料电池启动装置与方法，通过该装置与方法，即使在安装于燃料电池车的高压电源例如高压电池被完全放电(即，“耗尽”)的紧急状态下，也可以实现燃料电池的启动而无需高压电源的辅助。

根据本发明的一个方面，提供一种燃料电池启动装置，其中，能够与紧急空气供应器接合的空气供应口形成在向燃料电池组阴极供应空气的空气供应管路上，且当高压电池完全放电时，向燃料电池组供应空气的紧急空气供应器与空气供应口可拆卸地接合。

优选地，可将紧急空气供应器可拆卸地安装在鼓风机的空气供应管路上。具体地，紧急空气供应器可以采用选自填充有压缩空气的压缩空气缸和高压储罐、以及以低压电力驱动的风机中的任意一种。此外，可以将手动或自动控制型截流阀(shut-off valve)安装在鼓风机的空气入口管路上。

根据本发明的另一方面，提供一种燃料电池启动方法，其包括，在高压电池完全放电的紧急状态中，将紧急空气供应器与形成在鼓风机的空气入口管路上的空气供应口接合，以将紧急空气供应器中的压缩空气供应至燃料电池组的阴极，并通过供应至燃料电池组阴极的空气与供应至燃料电池组阳极的氢之间的电化学反应在燃料电池组中产生电力。

附图说明

现在将参考在附图中图示的示例性实施方式来详细地描述本发明的上述和其它特征，示例性实施方式在下文中仅以示例说明的方式给出，因此不限制本发明，其中：

图1是示出根据本发明示例性实施方式的燃料电池启动装置的示意图；

图2是示出传统的燃料电池启动装置的示意图；以及

图3是用于说明安装在燃料电池车上的燃料电池系统的结构的示意图。

【附图标记】

10：   燃料电池组                    20：   燃料供应系统

21：   氢罐                          22：   氢供应风机

30：   空气供应系统                  31：   过滤器

32：   鼓风机                        33：   湿度调节器

40：   热与水控制系统                41：   水泵

42：   散热器                        50：   高压电池

52：   外部充电接口                  54：   高压供应装置

60：   紧急空气供应器                62：   空气供应口