[发明专利]一种燃料电池的加温方法、系统以及装置

说明书

本发明提供一种燃料电池的加温方法、系统以及装置，燃料电池带有用于对燃料电池电堆加热的暖堆加热装置以及暖风电加热装置，其中，该方法包括：获取到燃料电池的电堆感温包温度以及环境感温包温度；根据所述电堆感温包温度以及环境感温包温度确定所述暖堆加热装置以及暖风电加热装置的启动策略。解决了现有技术中为了实现燃料电池低温启动，电堆加热时间过长，电能消耗过高的问题。

技术领域

本发明涉及燃料电池控制领域，具体涉及一种燃料电池的加温方法、系统以及装置。

背景技术

当前新能源市场发展迅速，有着巨大潜力，其中氢燃料电池以其清洁无污染，高效率等优点受到广泛的研究和关注。而质子交换膜燃料电池除了具有一般燃料电池所具有的上述特点，还具有功率密度高、工作温度低、使用寿命长、启动迅速等优点，有广阔的应用前景，已引起越来越多国家和企业的重视。然而，燃料电池需要满足在各种环境温度下快速启动并输出电能的市场需求，但质子交换膜燃料电池正常工作温度在80-100℃之间，所以低温冷启动是质子交换膜燃料电池技术难题，是影响质子交换膜燃料电池商业化的主要因素之一。因为在低于0℃的工作环境下，阴极侧反应生成的水易结冰并堵塞催化层、扩散层，阻碍反应进行，水结冰产生的体积变化也会破坏膜电极组件的结构，降低燃料电池性能。

目前燃料电池系统低温启动的方法主要有电堆低温自启动，外加热源辅助低温启动，外部保温辅助低温启动等方式。其中，电堆低温自启动需精确控制气体与电力，使电压或电流在合适范围，存在启动失败可能，且一次失败后很难再次启动。而外部保温低温启动受存放时间和存放条件限制，如果燃料电池在低温环境下存放过长时间，系统温度过低，则可能出现无法启动的情况。多数燃料电池低温启动需要外加热源辅助，通入热空气、冷却水循环加热等方法都属于外加热源辅助低温启动，外加热源低温启动会增加相应的外部辅助装置，但启动性能稳定，且启动不易失败。现有外加热源辅助低温启动的方式往往存在启动时间过长，电能消耗过高的问题。

发明内容

本发明提供一种燃料电池的加温方法、系统以及装置，以解决现有技术中为了实现燃料电池低温启动，电堆加热时间过长，电能消耗过高的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种燃料电池的加温方法，燃料电池带有用于对燃料电池电堆加热的暖堆加热装置以及暖风电加热装置，其中，所述方法包括：获取到燃料电池的电堆感温包温度以及环境感温包温度；根据所述电堆感温包温度以及环境感温包温度确定所述暖堆加热装置以及暖风电加热装置的启动策略。

进一步地，根据所述电堆感温包温度以及环境感温包温度确定所述暖堆加热装置以及暖风电加热装置的启动策略，包括：在所述环境感温包温度小于等于第一预设温度的情况下，控制启动所述暖堆加热装置，直到所述电堆感温包温度超过第二预设温度；控制关闭所述暖堆加热装置，并且开启所述暖风电加热装置，直到所述电堆感温包温度达到第三预设温度；控制关闭所述暖风电加热装置。

进一步地，根据所述电堆感温包温度以及环境感温包温度确定所述暖堆加热装置以及暖风电加热装置的启动策略，包括：在所述环境感温包温度大于等于第四预设温度温度的情况下，不启动所述所述暖堆加热装置以及暖风电加热装置。

进一步地，根据所述电堆感温包温度以及环境感温包温度确定所述暖堆加热装置以及暖风电加热装置的启动策略，包括：在所述环境感温包温度大于第一预设温度且小于第四预设温度的情况下，控制开启所述暖风电加热装置，直到所述电堆感温包温度超过第五预设温度；控制关闭所述暖风电加热装置。

根据本发明的第二方面，提供了一种燃料电池的加温系统，系统包括：电堆；暖堆加热装置，用于对所述电堆进行加热；暖风电加热装置，用于对所述电堆进行加热；控制器，用于控制所述暖堆加热装置和/或暖风电加热装置对所述电堆进行加热。