一种质子交换膜燃料电池的低温启动系统的制作方法

1.本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种质子交换膜燃料电池的低温启动系统。


背景技术：

2.燃料电池汽车的动力系统一般包括燃料电池、dc-dc转换器和动力锂电池。其中，燃料电池是发生电化学反应的场所；dc-dc转换器可以稳定燃料电池的输出电压；动力锂电池一方面可以改善燃料电池的输出功率变化情况，另一方面在低温启动时作为加热器的电源，以加热燃料电池。
3.在低温环境下，动力锂电池容易析锂，且放电能力变差，无法给加热器供电，特别是在＜-20℃的超低温环境。而水冻结容易导致燃料电池在启动初期出现急停，发动机的净输出功率有限制限制，产热较少，增加了燃料电池低温启动的难度。
4.目前，燃料电池低温启动方案有辅助加热方案和自启动加热方案。自启动加热方案是控制输出工作点电压过电位，增加产热。但该方法对燃料电池系统的控制要求、单电池的一致性要求较高，若电堆一致性较差，一则产热不均匀，二则很容易产生反极甚至烧堆现象。辅助启动方案为外接加热器对冷却液、气体或者电堆零部件进行加热。加热冷却液方案的加热速率较慢。加热气体方案的效率极低，气体为热的不良导体。加热电堆零部件方案需要内置电阻丝，对电堆零部件加工要求高，且加热不均匀。


技术实现要素：

5.鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种质子交换膜燃料电池的低温启动系统，用以解决现有技术低温启动时加热时间过长、加热不均匀以及燃料电池输出功率受限的问题。
6.一方面，本发明实施例提供了一种质子交换膜燃料电池的低温启动系统，包括磁滞效应加热组件、动力锂电池、燃料电池、dc-dc转换器、dc-ac转换器、变频器和第一电磁阀；其中，
7.磁滞效应加热组件包括磁性导体和缠绕于磁性导体上的通电线圈；磁性导体上设有置入动力锂电池的第一磁性导体开口，以及置入燃料电池的第二磁性导体开口；
8.第一电磁阀、通电线圈和变频器依次连接，构成用于产生交变磁场的磁滞效应发生回路；燃料电池的供电输出端依次经dc-dc转换器、dc-ac转换器后接磁滞效应发生回路的电信号输入端。
9.上述技术方案的有益效果如下：基于磁滞加热的原理，将燃料电池和动力锂电池两端连接在一个缠绕有通电线圈的磁性导体两端；燃料电池通过dc-dc转换器、dc-ac转换器输出交流电，交流电通过该通电线圈时会产生同频感应磁场，通过磁性导体在燃料电池和动力锂电池两端分别构建一个交变磁场，在交变磁场中磁性导体(磁衰变温度前)会由于磁滞效应而产热；燃料电池(包括具有不锈钢等金属材料的双极板电堆)和动力锂电池中的
金属零部件在磁场中自发磁化形成许多磁畴结构，交变磁场中磁畴的磁极方向也会随着磁场方向的变化而变化，磁畴的磁极方向改变时会与周围的磁畴发生摩擦而产生热量，交流电频率越高，磁畴之间的摩擦就越剧烈，产热也就越多。通过变频器来提高交流电频率，用于解决质子交换膜电堆低温启动加热时间长、加热不均匀以及低温启动过程中输出功率受限问题(可用于线圈产热)。
10.基于上述系统的进一步改进，所述磁性导体采用h型磁性导体；其中，
11.h型磁性导体的一侧开口的中部置入动力锂电池，其另一端开口的中部置入燃料电池，其中部的磁性导体横梁上缠绕有通电线圈。
12.进一步，所述磁性导体包括第一磁性导体环、第二磁性导体环；其中，
13.第一磁性导体环、第二磁性导体环均采用一端开口的圆形或多边形环状结构，并且，其环状结构的一侧表面上分别缠绕有独立设置且线圈匝数不同的通电线圈；
14.第一磁性导体环的环状结构开口连接动力锂电池的壳体表面，第二磁性导体环的环状结构开口连接燃料电池的电堆端板。
15.进一步，该低温启动系统还包括第二电磁阀；其中，
16.第二电磁阀的一端接dc-dc转换器的输出端，其另一端接动力锂电池的充电端。
17.进一步，该低温启动系统还包括第三电磁阀；其中，
18.第三电磁阀的一端接dc-dc转换器的输出端，其另一端接第一磁性导体环上通电线圈的供电输入端；
19.第一电磁阀的一端接dc-dc转换器的输出端，其另一端接第二磁性导体环上通电线圈的供电输入端。
20.进一步，该低温启动系统还包括：
21.第一温度监测设备，设于燃料电池的冷却液外循环回路中，用于监测燃料电池的实时温度；
22.第二温度监测设备，设于动力锂电池的壳体表面，用于监测动力锂电池的实时温度。
23.进一步，该低温启动系统还包括：
24.控制器，用于控制燃料电池启动，同时闭合第一电磁阀，断开第二电磁阀；以及，在燃料电池启动过程中，监测到第一温度监测设备的实时数据大于第一设定温度时，断开第一电磁阀，并在第二温度监测设备的实时数据大于第二设定温度时闭合第二电磁阀；
25.控制器的输入端分别接第一温度监测设备、第二温度监测设备的输出端，其输出端分别接燃料电池、第一电磁阀、第二电磁阀的控制端。
26.进一步，所述控制器执行如下程序：
27.接收到燃料电池低温开机控制指令后，控制燃料燃料电池启动，同时闭合第一电磁阀，断开第二电磁阀；
28.定时监测第一温度监测设备的实时数据是否大于第一设定温度，如果是，断开第一电磁阀，并控制燃料电池切换至拉载状态，否则，维持第一电磁阀的闭合状态不变，继续下一周期第一温度监测设备的实时数据的监测；
29.定时监测第二温度监测设备的实时数据是否大于第二设定温度，如果是，闭合第二电磁阀，并返回上述定时监测第一温度监测设备的实时数据是否大于第一设定温度的步
骤，否则，维持第二电磁阀的断开状态不变，继续继续下一周期第二温度监测设备的实时数据的监测。
30.进一步，所述磁性导体采用铁、钴、镍中的一种材料制备。
31.进一步，所述第一磁性导体开口、第二磁性导体开口均具有两个相对设置且平行、面积相等的端面；
32.所述第二磁性导体开口的上述两端面与燃料电池中双极板和膜电极所在的平面平行。
33.与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
34.1、提供了两种典型的磁滞效应加热组件结构。一种是通过在一个h型磁性导体的两端分别放置动力锂电池，并在其中部的磁性导体横梁上缠绕通电线圈，燃料电池为该通电线圈供电。另一种是设置两个独立的磁性导体环，在每一磁性导体环上分别缠绕通电线圈，第一磁性导体环的开口置入动力锂电池，用于为动力锂电池加热，通过第一电磁阀控制是否产生交变磁场，第二磁性导体环的开口置入燃料电池，用于为燃料电池加热，通过第三电磁阀控制是否产生交变磁场。上述两种方案都可以有效地对燃料电池和动力锂电池加热。
35.2、设置了第二电磁阀以及通过第二电磁阀控制是否向动力锂电池的充电支路。当燃料电池的输出功率较大，在燃料电池温度超过第一设定温度时，则开启上述充电支路为动力锂电池充电，增加了燃料电池的输出功率消耗方式，使得燃料电池的输出功率除了供给bop的一部分功率外，多余的功率可以提供给通过线圈产热和提供给动力锂电池充电，因此相比现有技术无需限制燃料电池的输出功率，有效地提升了燃料电池的启动效率。
36.3、当动力锂电池的温度大于第二设定温度，则闭合第二电磁阀，对动力锂电池进行充电，以保证动力锂电池的充电使用。
37.提供发明内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。
附图说明
38.通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
39.图1示出了实施例1质子交换膜燃料电池的低温启动系统组成示意图；
40.图2示出了实施例2质子交换膜燃料电池的低温启动系统组成示意图；
41.图3示出了实施例2质子交换膜燃料电池的低温启动系统组成示意图。
42.附图标记：
43.1-磁滞效应加热组件；2-动力锂电池；3-燃料电池；4-dc-dc转换器；5-dc-ac转换器；6-变频器；7-第一电磁阀；8-控制器；9-第二电磁阀；10-第一温度监测设备；11-第二温度监测设备；12-第三电磁阀。
具体实施方式
44.下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
45.在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
46.实施例1
47.本发明的一个实施例，公开了一种质子交换膜燃料电池的低温启动系统，如图1所示，包括磁滞效应加热组件、动力锂电池、燃料电池、dc-dc转换器、dc-ac转换器、变频器和第一电磁阀。
48.磁滞效应加热组件包括磁性导体和缠绕于磁性导体上的通电线圈。磁性导体上设有置入动力锂电池的第一磁性导体开口，以及置入燃料电池的第二磁性导体开口。磁性导体的形状可根据实际需求进行限制，如图1～3所示，但不限于图1～3所示范围。
49.第一电磁阀、通电线圈和变频器依次连接，构成用于产生交变磁场的磁滞效应发生回路；燃料电池的供电输出端依次经dc-dc转换器、dc-ac转换器后接磁滞效应发生回路的电信号输入端。
50.变频器，用于控制通过的交流电的频率提升至设定频率。交流电频率越高，产热也就越多，加热越快。
51.优选地，所述设定频率为10khz。磁滞效应最佳工作频率为10k hz左右。
52.第一电磁阀，用于控制通电线圈的电流导通。
53.实施时，燃料电池通过dc-dc转换器、dc-ac转换器后为通电线圈提供交流电；在交流电的作用下，磁性导体在燃料电池和动力锂电池的两端构建了一个交变磁场，燃料电池和动力锂电池中的金属零部件在交变磁场作用下发热(石墨板依靠涡流产热，磁性金属板依靠磁滞产热和涡流产热)，通过热传导提升燃料电池和动力锂电池的温度。在此过程中，可以不用限制燃料电池的输出功率，除了供给bop的一部分功率外，多余的功率可以提供给线圈产热，既能对燃料电池和动力锂电池进行加热，也能解决启动过程中的输出功率限制问题。
54.与现有技术相比，本实施例提供的低温启动系统基于磁滞加热的原理，将燃料电池和动力锂电池两端连接在一个缠绕有通电线圈的磁性导体两端；燃料电池通过dc-dc转换器、dc-ac转换器输出交流电，交流电通过该通电线圈时会产生同频感应磁场，通过磁性导体在燃料电池和动力锂电池两端分别构建一个交变磁场，在交变磁场中磁性导体(磁衰变温度前)会由于磁滞效应而产热；燃料电池(包括具有不锈钢等金属材料的双极板电堆)和动力锂电池中的金属零部件在磁场中自发磁化形成许多磁畴结构，交变磁场中磁畴的磁极方向也会随着磁场方向的变化而变化，磁畴的磁极方向改变时会与周围的磁畴发生摩擦而产生热量，交流电频率越高，磁畴之间的摩擦就越剧烈，产热也就越多。通过变频器来提
高交流电频率，用于解决质子交换膜电堆低温启动加热时间长、加热不均匀以及低温启动过程中输出功率受限问题(可用于线圈产热)。
55.实施例2
56.在实施例1的基础上进行改进，磁性导体采用h型磁性导体，如图2所示，还可根据实际需要，增设用于对燃料电池限位的卡接机构。
57.其中，h型磁性导体的一侧开口的中部置入动力锂电池2，其另一端开口的中部置入燃料电池3，其中部的磁性导体横梁上缠绕有通电线圈。
58.优选地，该低温启动系统还包括第二电磁阀9。
59.其中，第二电磁阀9的一端接dc-dc转换器4的输出端，其另一端接动力锂电池2的充电端，用于闭合后控制燃料电池3为动力锂电池2充电。
60.优选地，该低温启动系统还包括第一温度监测设备10、第二温度监测设备11。
61.第一温度监测设备10，设于燃料电池3的冷却液外循环回路中，用于监测燃料电池3的实时温度。
62.第二温度监测设备11，设于动力锂电池2的壳体表面，用于监测动力锂电池2的实时温度。
63.优选地，该低温启动系统还包括控制器8。
64.控制器8，用于控制燃料电池3启动(通燃料气、空气)，同时闭合第一电磁阀7，断开第二电磁阀9；以及，在燃料电池3启动过程中监测到第一温度监测设备10的实时数据大于第一设定温度时，断开第一电磁阀7(不再对燃料电池3加热，可切换参数进行拉载)；并在监测到第二温度监测设备11的实时数据大于第二设定温度时，闭合第二电磁阀9(燃料电池3为动力锂电池2充电)。
65.优选地，控制器8执行如下程序：
66.s1.接收到燃料电池3低温开机控制指令后，控制燃料燃料电池3启动，同时闭合第一电磁阀7，断开第二电磁阀9；
67.s2.定时监测第一温度监测设备10的实时数据是否大于第一设定温度，如果是，断开第一电磁阀7，并控制燃料电池3切换至拉载状态，否则，维持第一电磁阀7的闭合状态不变，继续下一周期第一温度监测设备10的实时数据的监测；
68.s3.定时监测第二温度监测设备11的实时数据是否大于第二设定温度，如果是，闭合第二电磁阀9，并返回上述步骤s2，否则，维持第二电磁阀9的断开状态不变，继续继续下一周期第二温度监测设备11的实时数据的监测。
69.控制器8的输入端分别接第一温度监测设备10、第二温度监测设备11的输出端，其输出端分别接燃料电池3、第一电磁阀7、第二电磁阀9的控制端。
70.优选地，控制器8具有显示模块；并且，该显示模块的显示屏上显示燃料电池3启动过程中第一温度监测设备10、第二温度监测设备11的实时数据。
71.优选地，磁性导体采用铁、钴、镍中的一种材料制备。
72.优选地，第一磁性导体开口、第二磁性导体开口均具有两个相对设置且平行、面积相等的端面，以将动力锂电池2/燃料电池3与磁性导体形成闭环，产生的交变磁场被束缚在动力锂电池2/燃料电池3所在区域内，降低了其他电器元件被电磁干扰的风险。
73.第二磁性导体开口的上述两端面与燃料电池3中双极板和膜电极所在的平面平
行。
74.优选地，该低温启动系统还包括燃料气循环设备。
75.其中，燃料气循环设备的输入端接燃料电池3的燃料气尾气出口，输出端接燃料电池3的燃料气进口。
76.石墨板依靠涡流产热，磁性金属板依靠磁滞产热和涡流产热。
77.与现有技术相比，本实施例具有如下有益效果：
78.1、提供了一种典型的磁滞效应加热组件1结构，通过在一个h型磁性导体的两端分别放置动力锂电池2，并在其中部的磁性导体横梁上缠绕通电线圈，燃料电池3为该通电线圈供电。上述方案可以有效地对燃料电池3和动力锂电池2加热。
79.2、设置了第二电磁阀9以及通过第二电磁阀9控制是否向动力锂电池2的充电支路。当燃料电池3的输出功率较大，在燃料电池3温度超过第一设定温度时，则开启上述充电支路为动力锂电池2充电，增加了燃料电池3的输出功率消耗方式，使得燃料电池3的输出功率除了供给bop的一部分功率外，多余的功率可以提供给通过线圈产热和提供给动力锂电池2充电，因此相比现有技术无需限制燃料电池3的输出功率，有效地提升了燃料电池3的启动效率。
80.3、当动力锂电池2的温度大于第二设定温度，则闭合第二电磁阀9，对动力锂电池2进行充电，以保证动力锂电池2的充电使用。
81.实施例3
82.在实施例1的基础上进行改进，磁性导体包括第一磁性导体环、第二磁性导体环，如图3所述。
83.其中，第一磁性导体环、第二磁性导体环均采用一端开口的圆形或多边形环状结构(例如方形环、矩形环、圆形环、正六边形环、正八边形环等)，并且，其环状结构的一侧表面上分别缠绕有独立设置且线圈匝数不同的通电线圈。
84.第一磁性导体环的环状结构开口连接动力锂电池2的壳体表面，第二磁性导体环的环状结构开口连接燃料电池3的电堆端板。燃料电池3和动力锂电池2被加热至需求的温度不一致，可以利用两个缠有线圈的导体环分别置于燃料电池3和动力锂电池2两端，分开控制加热电路，降低动力锂电池2超温风险。
85.优选地，该低温启动系统还包括第二电磁阀9、第三电磁阀12。
86.其中，第二电磁阀9的一端接dc-dc转换器4的输出端，其另一端接动力锂电池2的充电端，用于控制动力锂电池2的充电。
87.第三电磁阀12的一端接dc-dc转换器4的输出端，其另一端接第一磁性导体环上通电线圈的供电输入端，用于控制是否加热动力锂电池2。
88.第一电磁阀7的一端接dc-dc转换器4的输出端，其另一端接第二磁性导体环上通电线圈的供电输入端，用于控制是否加热燃料电池3。
89.由于燃料电池3和动力锂电池2加热的设定温度大小不一样，两者可能不是同时被加热至设定温度，因此基于实施例1进行优化，在燃料电池3和动力锂电池2两端分别增加一个缠绕线圈的磁性导体，将加热电路分开控制，降低动力电池加热超温的风险。
90.优选地，该低温启动系统还包括第一温度监测设备10、第二温度监测设备11。
91.第一温度监测设备10，设于燃料电池3的冷却液外循环回路中，用于监测燃料电池
3的实时温度。
92.第二温度监测设备11，设于动力锂电池2的壳体表面，用于监测动力锂电池2的实时温度。
93.优选地，该低温启动系统还包括控制器8。
94.控制器8，用于控制燃料电池3启动，同时闭合第一电磁阀7、第三电磁阀12，断开第二电磁阀9；以及，在燃料电池3启动过程中，监测到第一温度监测设备10的实时数据大于第一设定温度时，断开第一电磁阀7(停止燃料电池3的加热，并切换参数开始拉载)，并在第二温度监测设备11的实时数据大于第二设定温度时，闭合第二电磁阀9，断开第三电磁阀12(动力锂电池2不再加热，开始接受燃料电池3为其充电)。
95.控制器8的输入端分别接第一温度监测设备10、第二温度监测设备11的输出端，其输出端分别接燃料电池3、第一电磁阀7、第二电磁阀9、第三电磁阀12的控制端。
96.优选地，所述控制器8执行如下程序：
97.ss1.接收到燃料电池3低温开机控制指令后，控制燃料燃料电池3启动，同时闭合第一电磁阀7、第三电磁阀12，断开第二电磁阀9；
98.ss2.定时监测第一温度监测设备10的实时数据是否大于第一设定温度(一般设定在50～70℃之间的某个温度)，如果是，断开第一电磁阀7，并控制燃料电池3切换至拉载状态，否则，维持第一电磁阀7的闭合状态不变，继续下一周期第一温度监测设备10的实时数据的监测；
99.ss3.定时监测第二温度监测设备11的实时数据是否大于第二设定温度(一般设定在5～40℃之间的某个温度)，如果是，闭合第二电磁阀9，断开第三电磁阀12，并返回上述步骤ss2，否则，维持第二电磁阀9的断开状态不变，继续继续下一周期第二温度监测设备11的实时数据的监测。
100.优选地，控制器8具有显示模块；并且，该显示模块的显示屏上显示燃料电池3启动过程中第一温度监测设备10、第二温度监测设备11的实时数据。
101.优选地，磁性导体采用铁、钴、镍中的一种材料制备。
102.优选地，第一磁性导体开口、第二磁性导体开口均具有两个相对设置且平行、面积相等的端面，以将动力锂电池2/燃料电池3与磁性导体形成闭环，产生的交变磁场被束缚在动力锂电池2/燃料电池3所在区域内，降低了其他电器元件被电磁干扰的风险。
103.第二磁性导体开口的上述两端面与燃料电池3中双极板和膜电极所在的平面平行。
104.优选地，该低温启动系统还包括燃料气循环设备。
105.其中，燃料气循环设备的输入端接燃料电池3的燃料气尾气出口，输出端接燃料电池3的燃料气进口。
106.与现有技术相比，本实施例具有如下有益效果：
107.1、提供了一种典型的磁滞效应加热组件1结构，设置两个独立的磁性导体环，在每一磁性导体环上分别缠绕通电线圈，第一磁性导体环的开口置入动力锂电池2，用于为动力锂电池2加热，通过第一电磁阀7控制是否产生交变磁场，第二磁性导体环的开口置入燃料电池3，用于为燃料电池3加热，通过第三电磁阀12控制是否产生交变磁场。上述方案都可以有效地对燃料电池3和动力锂电池2加热。
108.2、设置了第二电磁阀9以及通过第二电磁阀9控制是否向动力锂电池2的充电支路。当燃料电池3的输出功率较大，在燃料电池3温度超过第一设定温度时，则开启上述充电支路为动力锂电池2充电，增加了燃料电池3的输出功率消耗方式，使得燃料电池3的输出功率除了供给bop的一部分功率外，多余的功率可以提供给通过线圈产热和提供给动力锂电池2充电，因此相比现有技术无需限制燃料电池3的输出功率，有效地提升了燃料电池3的启动效率。
109.3、当动力锂电池2的温度大于第二设定温度，则闭合第二电磁阀9、断开第三电磁阀12，对动力锂电池2充电并停止动力锂电池2的加热，以保证动力锂电池2的充电使用状态安全。
110.以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对现有技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

技术特征：
1.一种质子交换膜燃料电池的低温启动系统，其特征在于，包括磁滞效应加热组件、动力锂电池、燃料电池、dc-dc转换器、dc-ac转换器、变频器和第一电磁阀；其中，磁滞效应加热组件包括磁性导体和缠绕于磁性导体上的通电线圈；磁性导体上设有置入动力锂电池的第一磁性导体开口，以及置入燃料电池的第二磁性导体开口；第一电磁阀、通电线圈和变频器依次连接，构成用于产生交变磁场的磁滞效应发生回路；燃料电池的供电输出端依次经dc-dc转换器、dc-ac转换器后接磁滞效应发生回路的电信号输入端。2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池的低温启动系统，其特征在于，所述磁性导体采用h型磁性导体；其中，h型磁性导体的一侧开口的中部置入动力锂电池，其另一端开口的中部置入燃料电池，其中部的磁性导体横梁上缠绕有通电线圈。3.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池的低温启动系统，其特征在于，所述磁性导体包括第一磁性导体环、第二磁性导体环；其中，第一磁性导体环、第二磁性导体环均采用一端开口的圆形或多边形环状结构，并且，其环状结构的一侧表面上分别缠绕有独立设置且线圈匝数不同的通电线圈；第一磁性导体环的环状结构开口连接动力锂电池的壳体表面，第二磁性导体环的环状结构开口连接燃料电池的电堆端板。4.根据权利要求2或3所述的质子交换膜燃料电池的低温启动系统，其特征在于，还包括第二电磁阀；其中，第二电磁阀的一端接dc-dc转换器的输出端，其另一端接动力锂电池的充电端。5.根据权利要求3所述的质子交换膜燃料电池的低温启动系统，其特征在于，还包括第三电磁阀；其中，第三电磁阀的一端接dc-dc转换器的输出端，其另一端接第一磁性导体环上通电线圈的供电输入端；第一电磁阀的一端接dc-dc转换器的输出端，其另一端接第二磁性导体环上通电线圈的供电输入端。6.根据权利要求4所述的质子交换膜燃料电池的低温启动系统，其特征在于，还包括：第一温度监测设备，设于燃料电池的冷却液外循环回路中，用于监测燃料电池的实时温度；第二温度监测设备，设于动力锂电池的壳体表面，用于监测动力锂电池的实时温度。7.根据权利要求6所述的质子交换膜燃料电池的低温启动系统，其特征在于，还包括：控制器，用于控制燃料电池启动，同时闭合第一电磁阀，断开第二电磁阀；以及，在燃料电池启动过程中，监测到第一温度监测设备的实时数据大于第一设定温度时，断开第一电磁阀，并在第二温度监测设备的实时数据大于第二设定温度时闭合第二电磁阀；控制器的输入端分别接第一温度监测设备、第二温度监测设备的输出端，其输出端分别接燃料电池、第一电磁阀、第二电磁阀的控制端。8.根据权利要求7所述的质子交换膜燃料电池的低温启动系统，其特征在于，所述控制器执行如下程序：接收到燃料电池低温开机控制指令后，控制燃料燃料电池启动，同时闭合第一电磁阀，
断开第二电磁阀；定时监测第一温度监测设备的实时数据是否大于第一设定温度，如果是，断开第一电磁阀，并控制燃料电池切换至拉载状态，否则，维持第一电磁阀的闭合状态不变，继续下一周期第一温度监测设备的实时数据的监测；定时监测第二温度监测设备的实时数据是否大于第二设定温度，如果是，闭合第二电磁阀，并返回上述定时监测第一温度监测设备的实时数据是否大于第一设定温度的步骤，否则，维持第二电磁阀的断开状态不变，继续继续下一周期第二温度监测设备的实时数据的监测。9.根据权利要求1、2、3、5、6、7、8任一项所述的质子交换膜燃料电池的低温启动系统，其特征在于，所述磁性导体采用铁、钴、镍中的一种材料制备。10.根据权利要求1、2、3、5、6、7、8任一项所述的质子交换膜燃料电池的低温启动系统，其特征在于，所述第一磁性导体开口、第二磁性导体开口均具有两个相对设置且平行、面积相等的端面；所述第二磁性导体开口的上述两端面与燃料电池中双极板和膜电极所在的平面平行。

技术总结
本发明提供了一种质子交换膜燃料电池的低温启动系统，属于燃料电池技术领域，解决了现有技术低温启动时加热时间过长、加热不均匀以及燃料电池输出功率受限的问题。该系统包括磁滞效应加热组件、动力锂电池、燃料电池、DC-DC转换器、DC-AC转换器、变频器和第一电磁阀。磁滞效应加热组件包括磁性导体和缠绕于磁性导体上的通电线圈。磁性导体的一端设有置入动力锂电池的第一磁性导体开口，其另一端设有置入燃料电池的第二磁性导体开口。第一电磁阀、通电线圈和变频器依次连接，构成磁滞效应发生回路。燃料电池依次经DC-DC转换器、DC-AC转换器后为磁滞效应发生回路供电。该系统通过磁滞效应加热组件产生交变磁场，实现对燃料电池和动力锂电池加热。动力锂电池加热。动力锂电池加热。


技术研发人员：方川 孙成 石焱 李飞强
受保护的技术使用者：北京亿华通科技股份有限公司
技术研发日：2023.01.05
技术公布日：2023/6/26