燃料电池电堆冷启动系统及汽车的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体而言，涉及燃料电池电堆冷启动系统及汽车。


背景技术：

2.现有燃料电池电堆在冬季冷启动是常规使用空气吹扫，同时ptc加热模块加热冷却水的方式进行冷启动，此启动过程燃料电池电堆的启动所耗时间长，膜电极反应速率慢，极大地制约了电堆性能。
3.现有方案使用ptc加热丝拉载电流加热冷却水实现冷启动，浪费系统有效功，启动所耗时间较长，降低了电堆性能。
4.因此，提供一种启动耗时短的燃料电池电堆冷启动系统及汽车成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种燃料电池电堆冷启动系统及汽车，以缓解现有技术中燃料电池启动耗时长的技术问题。
6.第一方面，本实用新型实施例提供了一种燃料电池电堆冷启动系统，包括燃料电池电堆、空气压缩机、背压阀、第一温度变送器、控制阀和用于控制所述燃料电池电堆排气的排气阀；
7.所述空气压缩机通过管路与所述燃料电池的氧气进气管连接；
8.所述背压阀、所述控制阀和所述第一温度变送器三者均设置在管路上，所述背压阀位于所述空气压缩机与所述燃料电池电堆之间，所述控制阀位于所述背压阀与所述燃料电池电堆之间，所述第一温度变送器位于所述空气压缩机与所述背压阀之间。
9.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述控制阀采用节气阀。
10.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述节气阀的开度在3-15％之间。
11.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述节气阀的开度在5-10％之间。
12.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述管路上设置有用于暂存热空气的暂存罐；
13.所述暂存罐位于所述背压阀与所述节气阀之间。
14.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述燃料电池电堆内设置有用于监测所述燃料电池电堆内部温度的第二温度变送器。
15.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述燃料电池电堆冷启动系统还包括用于为所述燃料电池电堆加热的ptc加热组件；
16.所述ptc加热组件设置在所述燃料电池电堆上。
17.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述ptc加热组件包括ptc加热件和冷却液管路；
18.所述ptc加热件设置在冷却液管路上，所述冷却液管路设置在所述燃料电池电堆上。
19.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述燃料电池电堆冷启动系统还包括空气过滤件；
20.所述空气过滤件与所述空气压缩机的进气口连接。
21.第二方面，本实用新型实施例提供了一种汽车，包括车体和所述燃料电池电堆冷启动系统；
22.所述燃料电池电堆冷启动系统设置在所述车体上。
23.有益效果：
24.本实用新型实施例提供了一种燃料电池电堆冷启动系统，包括燃料电池电堆、空气压缩机、背压阀、第一温度变送器、控制阀和用于控制燃料电池电堆排气的排气阀；空气压缩机通过管路与燃料电池的氧气进气管连接；背压阀、控制阀和第一温度变送器三者均设置在管路上，背压阀位于空气压缩机与燃料电池电堆之间，控制阀位于背压阀与燃料电池电堆之间，第一温度变送器位于空气压缩机与背压阀之间。
25.在具体使用时，空气压缩机将外界获取的空气进行压缩传输到管路内，通过管路上设置的背压阀可以将由空气压缩机提供的空气进行加压增热，第一温度变送器对加压增热后的空气进行监测，当加压增热后的空气温度达到设定值后，控制阀打开，使得加压增热后的空气能够顺着管路进入到燃料电池电堆内部进行加热，在此过程中，排气阀关闭，使得加压增热后的空气能够对燃料电池电堆内部进行充分的加热，可以对燃料电池内部以及膜电快速加热，同时能够快速激活加湿器，提高膜电极活化速率，通过这样的设置，降低启动时间，提高电堆性能。
26.本实用新型实施例提供了一种汽车，包括车体和燃料电池电堆冷启动系统；燃料电池电堆冷启动系统设置在车体上。汽车与现有技术相比具有上述的优势，此处不再赘述。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本实用新型实施例提供的燃料电池电堆冷启动系统的结构示意图；
29.图2为本实用新型实施例提供的燃料电池电堆冷启动系统的第一种实施方式；
30.图3为本实用新型实施例提供的燃料电池电堆冷启动系统的第二种实施方式。
31.图标：
32.100-燃料电池电堆；
33.200-空气压缩机；210-空气过滤件；
34.300-背压阀；
35.400-第一温度变送器；
36.500-节气阀；
37.600-排气阀；
38.700-暂存罐；
39.800-第二温度变送器；
40.900-ptc加热件。
具体实施方式
41.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
42.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
43.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
44.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
45.下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。
46.参见图1、图2和图3所示，本实用新型实施例提供了一种燃料电池电堆冷启动系统，包括燃料电池电堆100、空气压缩机200、背压阀300、第一温度变送器400、控制阀和用于控制燃料电池电堆100排气的排气阀600；空气压缩机200通过管路与燃料电池的氧气进气管连接；背压阀300、控制阀和第一温度变送器400三者均设置在管路上，背压阀300位于空气压缩机200与燃料电池电堆100之间，控制阀位于背压阀300与燃料电池电堆100之间，第一温度变送器400位于空气压缩机200与背压阀300之间。
47.在具体使用时，空气压缩机200将外界获取的空气进行压缩传输到管路内，通过管路上设置的背压阀300可以将由空气压缩机200提供的空气进行加压增热，第一温度变送器400对加压增热后的空气进行监测，当加压增热后的空气温度达到设定值后，控制阀打开，使得加压增热后的空气能够顺着管路进入到燃料电池电堆100内部进行加热，在此过程中，排气阀600关闭，使得加压增热后的空气能够对燃料电池电堆100内部进行充分的加热，可
以对燃料电池内部以及膜电快速加热，同时能够快速激活加湿器，提高膜电极活化速率，通过这样的设置，降低启动时间，提高电堆性能。
48.参见图1、图2和图3所示，本实施例的可选方案中，控制阀采用节气阀500。
49.具体的，控制阀可以采用节气阀500，通过节气阀500的设置，可以控制管路内流过的空气的量，从而调节加压增热后的空气的温度，使得加压增热后的空气降到适宜温度，避免加压增热后的空气对燃料电池内部造成破坏。
50.其中，当第一温度变送器400检测到加压增热后的空气温度达到85℃时，节气阀500会开启，然后根据节气阀500的开度大小，将温度为65度的空气送入燃料电池电堆100内部。
51.本实施例的可选方案中，节气阀500的开度在3-15％之间。
52.具体的，根据第一温度变送器400的检测，节气阀500的开度可以在3-15％之间选择，以保持节气阀500前管路内的空气的温度，又能够为燃料电池内部提供适宜温度的空气。
53.本实施例的可选方案中，节气阀500的开度在5-10％之间。
54.具体的，根据第一温度变送器400的检测，节气阀500的开度可以在5-10％之间选择，以保持节气阀500前管路内的空气的温度，又能够为燃料电池内部提供适宜温度的空气。
55.参见图1、图2和图3所示，本实施例的可选方案中，管路上设置有用于暂存热空气的暂存罐700；暂存罐700位于背压阀300与节气阀500之间。
56.具体的，在管路上设置暂存罐700，通过暂存罐700暂时存储加压增热后的空气。
57.参见图1、图2和图3所示，本实施例的可选方案中，燃料电池电堆100内设置有用于监测燃料电池电堆100内部温度的第二温度变送器800。
58.具体的，在燃料电池电堆100内设置第二温度变送器800，通过第二温度变送器800对燃料电池电堆100的内部温度进行监测，当燃料电池电堆100的内部温度超过设定值后，节气阀500会调小开度或者关闭。
59.需要指出的是，第二温度变送器800的优先级高于第一温度变送器400的优先级，即，当燃料电池电堆100的内部温度超过设定值后，无论第一温度变送器400测得数据如何，控制器都会控制调小节气阀500的开度或者直接关闭节气阀500。
60.参见图1、图2和图3所示，本实施例的可选方案中，燃料电池电堆冷启动系统还包括用于为燃料电池电堆100加热的ptc加热组件；ptc加热组件设置在燃料电池电堆100上。
61.具体的，还可以同时采用ptc加热组件对燃料电池电堆100进行加热。
62.参见图1、图2和图3所示，本实施例的可选方案中，ptc加热组件包括ptc加热件900和冷却液管路；ptc加热件900设置在冷却液管路上，冷却液管路设置在燃料电池电堆100上。
63.具体的，ptc加热组件对冷却液管路内的冷却液进行加热，然后通过加热后的冷却热对燃料电池电堆100进行加热。
64.参见图1、图2和图3所示，本实施例的可选方案中，燃料电池电堆冷启动系统还包括空气过滤件210；空气过滤件210与空气压缩机200的进气口连接。
65.具体的，通过设置空气过滤件210对空气压缩机200吸入的空气进行过滤，避免灰
尘或者其他杂质进入到燃料电池电堆100内。
66.本实施例提供了一种汽车，包括车体和燃料电池电堆冷启动系统；燃料电池电堆冷启动系统设置在车体上。
67.具体的，与现有技术相比具有上述燃料电池电堆冷启动系统的优势，此处不再赘述。
68.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。