[发明专利]一种基于氢泵效应的燃料电池的低温启动装置及控制方法

权利要求书

1.一种基于氢泵效应的燃料电池的低温启动装置，其特征在于，包括用于向燃料电池（1）施加负载的动力输出模块（2），所述燃料电池（1）包括阴极（3）及阳极（4），所述动力输出模块（2）分别与所述阴极（3）和所述阳极（4）相连，所述阳极（4）连接有供氢装置（5）；所述燃料电池（1）的出入口设置有水温监测装置，所述水温监测装置监测到的温度为出入口温度，所述水温监测装置通过控制装置与所述动力输出模块（2）相连，所述控制装置内设置有第一温度界限值，所述控制装置内设置有冷启动模式；当所述出入口温度低于所述第一温度界限值时，所述控制装置启动所述冷启动模式；所述冷启动模式包括第一阶段及第二阶段，在所述冷启动模式下，所述控制装置依次控制所述第一阶段及第二阶段启动；在所述第一阶段下，所述控制装置控制供所述供氢装置（5）向所述阳极（4）通入第一单位时间段的氢气，同时控制所述动力输出模块（2）向所述燃料电池（1）施加第一单位时间段的正向电流；在所述第二阶段下，所述控制装置控制所述供氢装置（5）停止向所述阳极（4）通入氢气，同时控制所述动力输出模块（2）向所述燃料电池（1）施加第二单位时间段的反向电流。

2.根据权利要求1所述的基于氢泵效应的燃料电池的低温启动装置，其特征在于，所述动力输出模块（2）包括DC/DC转换器（6）及动力电池（7），所述动力电池（7）与所述DC/DC转换器（6）相连。

3.根据权利要求2所述的基于氢泵效应的燃料电池的低温启动装置，其特征在于，所述阴极（3）通过第一开关（8）连接有供气装置（9），所述供气装置（9）用于对所述燃料电池（1）提供空气。

4.根据权利要求3所述的基于氢泵效应的燃料电池的低温启动装置，其特征在于，所述阳极（4）通过第二开关（10）连接有所述供氢装置（5）。

5.根据权利要求4所述的基于氢泵效应的燃料电池的低温启动装置，其特征在于，所述控制装置内设置有第二温度界限值，所述第二温度界限值大于所述第一温度界限值，所述控制装置内设置有常温启动模式；当所述出入口温度高于所述所述第二温度界限值时，所述控制装置启动所述常温启动模式；在所述常温启动模式下，所述控制装置闭合所述第一开关（8）并及所述第二开关（10）。

6.根据权利要求2所述的基于氢泵效应的燃料电池的低温启动装置，其特征在于，所述DC/DC转换器（6）通过第一导线（11）与所述阳极（4）相连，所述DC/DC转换器（6）通过第二导线（12）与所述阴极（3）相连。

7.根据权利要求6所述的基于氢泵效应的燃料电池的低温启动装置，其特征在于，所述第一导线（11）上设置有第三开关（13），所述第二导线（12）上设置有第四开关（14），所述第三开关（13）与所述第四开关（14）均通过计时装置与所述控制装置相连，所述计时装置用于控制所述第三开关（13）与第四开关（14）的打开时间，所述控制装置用于控制与所述第三开关（13）与第四开关（14）依次打开。

8.一种根据权利要求1-7中任一项所述的基于氢泵效应的燃料电池的低温启动装置的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1） 将水温监测装置测量的出入口温度发送至控制装置内，并与第一温度界限值比较，当出入口温度小于第一温度界限值时，控制装置启动冷启动模式；

（2）冷启动模式下，控制装置首先控制供氢装置（5）向阳极（4）通入第一单位时间的氢气，同时控制动力输出模块（2）向燃料电池（1）施加第一单位时间的正向电流；

（3）冷启动模式时下，控制装置其次控制供氢装置（5）停止向阳极（4）通入氢气，同时控制动力输出模块（2）向燃料电池（1）施加第二单位时间段的反向电流；

（4）将水温监测装置测量的出入口温度发送至控制装置内，并与第二温度界限值比较；

（5）当出入口温度大于第二温度界限值时控制装置启动常温启动模式，并控制第一开关（8）及第二开关（10）闭合，当出入口的温度小于第二温度界限值时控制装置重新开启冷启动模式。