专利名称：阶段载入系统组件的燃料电池系统及其方法
技术领域：
本发明是关于一种燃料电池系统的设计，特别是指一种阶段载入系统组件的燃料
电池系统及其方法。
背景技术：
燃料电池(Fuel Cell)系统是一种借着电化学反应，直接利用含氢燃料和空气产 生电力的系统。由于燃料电池组具有低污染、高效率、高能量密度等优点，故成为近年来各 国研发和推广的对象。 燃料电池系统中的燃料电池组在反应时，其性能与各项操作条件，例如温度、湿 度、氢气流量、空气流量...等皆息息相关。以温度条件而言，必需使燃料电池组维持在适 合的工作温度下才能使其保持在较佳的运作效能。 可见燃料电池组的工作温度对其性能有着十分显著的影响。温度过低时，燃料电 池组的性能会恶化；温度升高时，虽然有利于提高燃料电池组的运作性能，但是若温度过高 也会使燃料电池组的性能变差。因此，保持燃料电池组内部的热平衡，使其在一定的温度范 围内工作是极其重要的。 在现有的技术之下，为了使燃料电池组维持在合适的工作温度下，一般会利用气 冷式或液冷式的方式。液冷式燃料电池系统的冷却方式一般是利用冷却循环管路来进行， 通过将一冷却液导入燃料电池组中以吸收燃料电池工作时所产生的热量，并将冷却液经由 冷却循环管路循环至散热降温用的系统组件进行散热降温，再让低温的冷却液流回至燃料 电池组中，使冷却液不停地循环以降低燃料电池组的工作温度。
发明内容
本发明所欲解决的技术问题 然而，燃料电池组虽然在工作时温度会逐渐升高，但在燃料电池系统启动时，初期 燃料电池组温度仍低，需要一段时间暖机后，温度才会升高至合适的工作温度。但燃料电池 系统在一开始启动运作时，冷却液即已循环于冷却循环管路中，透过系统组件发挥散热降 温的功效。在此种情况下，使燃料电池组温度上升的速度受到了影响，而缓慢地升温至适合 的工作温度，增加了燃料电池系统暖机所需花费的时间。 缘此，本发明的一目的在于提供一种阶段载入系统组件的燃料电池系统及其方
法，使燃料电池系统能快速升温到达适合的工作温度，縮短暖机时所需花费的时间。 本发明的另一 目的即是提供一种阶段载入系统组件的方法，使燃料电池系统在运
作时可不予以载入部分的系统组件，直至需要时才将系统组件分阶段地载入运作。 本发明的另一目的即是提供一种阶段载入系统组件的方法，使燃料电池系统在运
作时可分多阶方式载入系统组件，增加了应用上多重的选择性。 本发明解决问题的技术手段 本发明所采用的技术手段包括有一燃料电池组、一连接在燃料电池组空气入口的空气供应源、一连接在燃料电池组氢气入口的氢气供应源、至少一连接于燃料电池组冷却液出口与入口之间的冷却循环管路，以及至少一设置于该管路中的系统组件；而冷却循环管路中包括有一路径切换单元，此单元具有一连通于燃料电池组冷却液出口的共同端、一经由一旁通管路而连通于燃料电池组冷却液入口的第二路径端及一连通于冷却循环管路的第一路径端。 在启动燃料电池系统，并使燃料电池组的冷却液循环于冷却循环管路后，通过将
感测所得的冷却液温度值与一预设温度值进行比较，以当冷却液的温度值未达预设温度值
时，可将路径切换单元的共同端与第二路径端形成通路，使冷却液流经第二路径端与旁通
管路而循环回至燃料电池组的冷却液入口 ；直至冷却液的温度值超过预设温度值时，将路
径切换单元的共同端与第一路径端形成通路，使至少一部份的冷却液流经第一路径端、冷
却循环管路与系统组件，而循环回至燃料电池组的冷却液入口 。 本发明对照现有技术的功效 经由本发明所采用的技术手段，可调节燃料电池系统中冷却液的循环路径，使冷却液可选择性地不进行循环或绕过系统组件而直接循环回至燃料电池组中，直至需要时才将系统组件载入运作，使冷却液流经系统组件进行散热降温。此应用在燃料电池系统启动时的初期，可使燃料电池组快速升温到达适合的工作温度，縮短暖机时所需花费的时间。
再者，阶段载入系统组件的方法分成多阶，更可让控制单元使冷却液依比例分配至不同管路中，或是利用设置旁通管路以及辅助路径切换单元增加可选择的路径，以适应更多不同情况下的需求，使得在控制及应用上的弹性极大。
图1是本发明第一实施例的系统架构图；图2是本发明第一实施例的控制流程图之一；图3是本发明第一实施例的控制流程图之二；图4是本发明第二实施例的系统架构图；图5是本发明第三实施例的系统架构图；图6是本发明第四实施例的系统架构图；图7是本发明第五实施例的系统架构图。
附图标号100、 100a、 100b、 100c、 100d 燃料电池系统
1燃料电池组11空气入口12空气出口13氢气入口14氢气出口15冷却液出口16冷却液入口2空气供应源21加湿器
3氢气供应源31快速接头32压力调节阀33电磁阀34氢气循环器4水套41流入口42流出口5热交换器51散热风扇52温度感测单元6水泵浦7、7，、7a、7b路径切换单元71、71'、71a、71b共同端72、72，、72a、72b第一路径端73、73，、73a、73b第二路径端8控制单元81温度感测单元82处理单元83存储单元9辅助路径切换单元91共同端92第三路径端93第四路径端C冷却液Rl、Rl'、Rl"、Rla、Rlb 冷却循环管路
R2、R2'、R2a、R2b旁通管路R3辅助旁通管路Sl、Sla、Slb、S2控制信号T、Te温度值T0、T3预设温度值Tl第一预设温度值T2第二预设温度值
具体实施例方式
本发明所采用的具体实施例，将通过以下的实施例及附呈图式作进一步的说明。
请参阅图1所示，本发明第一实施例的系统架构图。如图所示，燃料电池系统100中至少包括有一燃料电池组l，其通过氢气与氧气的电化学反应，可产生电源输出。燃料电池组l具有一空气入口 11、一空气出口 12、一氢气入口 13、一氢气出口 14、一冷却液出口 15及一冷却液入口 16。 燃料电池组1反应时所需的氧气由一空气供应源2所供应，而在本实施例中为一鼓风装置；通过鼓风装置将空气弓I入至一加湿器21中，使其进行湿度调节后，由燃料电池组1的空气入口 ll送入，经反应后由空气出口 12排出。 燃料电池组1反应时所需的氢气由一氢气供应源3所供应，而在本实施例中为一储氢罐；氢气供应源3所供应的氢气经由一快速接头31、一压力调节阀32、一电磁阀33后，由燃料电池组l的氢气入口 13送入，经反应后由燃料电池组1的氢气出口 14排出。而在燃料电池组l的氢气入口 13与氢气出口 14间连接有一氢气循环器34，用以将自氢气出口14所排出的氢气回收循环送入燃料电池组1中，使其产生流动效果，藉以提高电化学反应的性能，让氢气的反应效率增加。 在燃料电池组1的冷却液出口 15与冷却液入口 16之间连接有至少一冷却循环管路R1，而冷却循环管路R1中设置有至少一系统组件；在本实施例中，系统组件包括有一水套4及一热交换器5。燃料电池系统100在正常运作情况下，由燃料电池组1的冷却液出口15所送出的冷却液C经由一水泵浦6带动，自冷却循环管路R1循环回至燃料电池组1的冷却液入口 16，并通过系统组件将流经冷却循环管路R1的冷却液C予以散热降温。
水套4包覆氢气供应源3，其具有一流入口 41及一流出口 42，流入口 41连通于燃料电池组1的冷却液出口 15，而流出口 42则连接于热交换器5。由于氢气供应源3在释放氢气时会吸收热量而变冷，因此在设计时会将燃料电池组1反应后热的冷却液C送到水套4中，通过流经水套4的冷却液C提供氢气供应源3供应氢气时所需吸收的热量，以维持供应氢气的速率；另一方面亦使冷却液C达到散热降温的目的。当然，水套4所提供的散热降温效果有限，亦可以在设计时不使用水套4或是不经过水套4 (如图4所示)，而改采用其他的设计，看实际使用上的需求。 热交换器5用以对冷却液C进行热交换，其设置有一散热风扇51及一温度感测单元52 ;散热风扇51用以加强热交换器5的散热效果；温度感测单元52用以感测热交换后冷却液C的温度值Te，并将该温度值Te传送至一控制单元8，而使控制单元8可据以调节热交换器5及散热风扇51的散热效果。热交换器5亦可以是散热水箱或其他的组件，用以将流经冷却循环管路Rl的冷却液C予以散热降温后，经由水泵浦6而循环回至燃料电池组1中。同样地，在设计时亦可省略热交换器5，而只设置水套4或其他的系统组件，看实际应用上的需求。 冷却循环管路Rl设置有一路径切换单元7，其具有一共同端71、一第一路径端72及一第二路径端73。其中共同端71连通于燃料电池组1的冷却液出口 15，第一路径端72经由一冷却循环管路Rl连通至水套4的流入口 41，第二路径端73经由一旁通管路R2而连通至燃料电池组1的冷却液入口 16。 当然，亦可将路径切换单元7设置于冷却循环管路Rl中的其他位置，像是将其连接在水套4的流出口 42与热交换器5之间(如图5所示)。若燃料电池系统中只有热交换器5而没有水套4时，则可直接将路径切换单元7连接在燃料电池组1的冷却液出口 15与热交换器5之间。 另外，本实施例中，路径切换单元7电性连接有一控制单元8，该控制单元8包括有一温度感测单元81、一处理单元82及一存储单元83。温度感测单元81用以感测冷却液C的温度值T，而处理单元82电性连接温度感测单元81及存储单元83，用以依据温度感测单 元81所感测到冷却液C的温度值T经判断后，产生一控制信号SI以控制该路径切换单元 7 ;存储单元83储存有至少一预设温度值T0，其可由使用者自行定义更新，亦可同时于存储 单元83中储存多个预设温度值。 请参阅图2所示，为本发明第一实施例的控制流程图之一，其显示燃料电池系统 100依据预设温度值TO而实施阶段载入系统组件的方法，并请同时配合前述图1对本发明 第一实施例的控制流程图作一说明如下 首先，启动燃料电池系统100，由空气供应源2将空气供应至燃料电池组1的空气 入口 ll，以供应燃料电池组l反应时所需的氧气；同时，由氢气供应源3将氢气供应至燃料 电池组1的氢气入口 13，以供应燃料电池组1反应时所需的氢气(步骤101)。接着，使燃 料电池组1的冷却液C循环于冷却循环管路Rl (步骤102)。 当冷却液C经由水泵浦6带动而自燃料电池组1的冷却液出口 15送出时，通过控 制单元8的温度感测单元81感测冷却液C的温度值T(步骤103)，以判断燃料电池组1目 前的工作温度。接着，由控制单元8的处理单元82将温度感测单元81所感测到冷却液C 的温度值T与储存在存储单元83中的预设温度值TO进行比较(步骤104)，然后判别冷却 液C的温度值T与预设温度值TO的大小？(步骤105)。 当冷却液C的温度值T未达预设温度值TO时(即T < TO)，由控制单元8的处理 单元82产生一控制信号SI至路径切换单元7，使路径切换单元7的共同端71与第二路径 端73之间形成通路，让冷却液C流向第二路径端73与旁通管路R2 (步骤106)。如此可让 燃料电池组l在未达工作温度之前，绕过系统组件(即水套4及热交换器5)而不进行散热 降温的动作，以使燃料电池组1快速升温到达适合的工作温度，縮短系统暖机的时间。
直至冷却液C的温度值T超过预设温度值TO时(即T > TO)，则控制单元8使路 径切换单元7的共同端71与第一路径端72之间形成通路，使至少一部分的冷却液C流向 第一路径端72、冷却循环管路Rl与系统组件(步骤107)。亦即让冷却液C流经水套4及 热交换器5进行散热降温，可使燃料电池组1维持在适合的工作温度下。接着，冷却液C经 水泵浦6后流向燃料电池组1的冷却液入口 16循环回至燃料电池组1中(步骤108)，使冷 却液C于燃料电池组1中吸收其热量后，再由燃料电池组1的冷却液出口 15送出而进行周 而复始的循环。 请参阅图3所示，为本发明第一实施例控制流程图之二，其显示燃料电池系统100 可依据预设的一第一预设温度值Tl及一第二预设温度值T2而实施阶段载入系统组件的方 法，并请同时配合前述图1对本发明第一实施例的控制流程图作一说明如下
本发明所采用多种阶段载入系统组件的方法，利用冷却液C的温度值T是否高于 预设的第一预设温度值Tl或第二预设温度值T2的关系，可将燃料电池系统100分成三个 阶段的载入方式。首先，启动燃料电池系统100，分别将空气供应至燃料电池组1的空气入 口 ll，而将氢气供应至燃料电池组l的氢气入口 13(步骤201)。接着，使燃料电池组l的 冷却液C循环于冷却循环管路Rl (步骤202)。 当冷却液C自燃料电池组1的冷却液出口 15送出时，由控制单元8的温度感测单 元81感测冷却液C的温度值T(步骤203)后，传送至控制单元8的处理单元82中。而处 理单元82将此冷却液C的 度值T与第一预设温度值Tl及第二预设温度值T2进行比较(步骤204)。然后分别判断冷却液C的温度值T与第一预设温度值Tl及第二预设温度值 T2的大小？(步骤205)。接着进行如下的判别与运作 1.当冷却液C的温度值T未达第一预设温度值Tl时(即T < Tl)，由控制单元8 的处理单元82产生一控制信号SI至路径切换单元7中，将路径切换单元7的共同端71与 第二路径端73形成通路，使冷却液C流向第二路径端73与旁通管路R2 (步骤206)。
2.当冷却液C的温度值T介于第一预设温度值Tl与一第二预设温度值T2之间 时(即T2 > T > Tl)，则控制单元8依据冷却液C的温度值T的大小将路径切换单元7的 共同端71同时与第一路径端72及第二路径端73形成通路，使冷却液C以一预定的比例分 流至第一路径端72、冷却循环管路Rl与系统组件，以及第二路径端73与旁通管路R2 (步骤 207)。亦即依据冷却液温度值T来调节冷却液C流经水套4及热交换器5进行散热降温的 量，提供一种过渡时期的散热效果。 3.当冷却液C的温度值T超过第二预设温度值T2时(即T2 < T)，则控制单元8 将路径切换单元7的共同端71与第一路径端72形成通路，使冷却液C全部流经第一路径 端72、冷却循环管路R1与系统组件(步骤208)，亦即使冷却液C完全流经水套4及热交换 器5进行散热降温。 最后，冷却液C同样经由水泵浦6流向燃料电池组1的冷却液入口 16循环回至燃 料电池组1中(步骤209)，使冷却液C于燃料电池组1中吸收热量后，再由燃料电池组1的 冷却液出口 15送出而进行周而复始的循环。 虽然在本实施例中，路径切换单元7具有第一路径端72及第二路径端73，通过路 径切换单元7的共同端71与第一路径端72及第二路径端73的连通与否？而可选择性地 使冷却液C流向第一路径端72、冷却循环管路Rl与系统组件，或者流向第二路径端73与旁 通管路R2。但于实际应用时，路径切换单元7亦可以只具有第一路径端72，而不需具有第 二路径端73，单纯通过路径切换单元7的共同端71与第一路径端72的连通与否，即可达到 阶段载入系统组件的目的。 此外，路径切换单元7在本实施例中由控制单元8所控制，但于实际应用时，亦可 直接应用物理方式来设计路径切换单元7，使其不需通过电控方式即能达到依据预设温度 值TO来达到阶段载入系统组件的目的。 所述应用的物理方式，例如材料透水性、物体热胀冷縮、物质相变化...等。而应 用这些物理方式的设计，例如(l)利用特殊化学材料薄膜在不同温度下的透水性差异来 调节冷却液通过的程度、(2)利用单一金属的热胀冷縮现象来开启或关闭管路、(3)利用将 不同热膨胀系数的双金属片结合，使之因温度变化而有不同的弯曲，进而达到路径切换的 作用、以及(4)利用物质在不同温度时所发生的相变化，通过不同物态(例如固态、液态、 气态)下的体积差异来开启或关闭管路，进而达到路径切换的作用...等。
请参阅图4所示，是本发明第二实施例的系统架构图。此实施例燃料电池系统 100a的系统架构大致上与前述第一实施例相同，故相同的构件标示相同的元件编号以资 对应，而整体系统的运作方式与上述的内容相同，故不再赘述。其差异在于燃料电池系统 100a中，冷却循环管路Rl'不经过水套4来散热降温，路径切换单元7连接于燃料电池组1 的冷却液出口 15及热交换器5之间，而本实施例亦可应用于不使用水套4的燃料电池系统 中。另外，亦可将水套4连结于燃料电池组1的冷却液出口 15与入口 16之间，而形成另一
9冷却循环管路，其上亦可设置一路径切换单元(如图6所示)；或者，不设置路径切换单元 亦可。 请参阅图5所示，本发明第三实施例的系统架构图。此实施例燃料电池系统100b 的系统架构大致上与前述第一实施例相同，故相同的构件标示相同的元件编号以资对应， 而整体系统的运作方式与上述的内容相同，故不再赘述。其差异在于燃料电池系统100b 中，路径切换单元7'连接在水套4的流出口 42与热交换器5之间，其共同端71'连通于水 套4的流出口 42，第一路径端72'经由冷却循环管路Rl"连通至热交换器5，第二路径端 73'经由一旁通管路R2'连通至燃料电池组1的冷却液入口 16。 请参阅图6所示，为本发明第四实施例的系统架构图。此实施例燃料电池系统 100c的系统架构大致上与前述第一实施例相同，故相同的构件标示相同的元件编号以资 对应，而整体系统的运作方式与上述的内容相同，故不再赘述。其差异在于燃料电池系统 100c中，包括二条冷却循环管路Rla、Rlb。 其中一条冷却循环管路Rla通过水套4来进行散热降温，该管路上设置有一路径 切换单元7a，由控制单元8的处理单元82所产生的控制信号Sla所控制。路径切换单元 7a的共同端71a连接在燃料电池组1的冷却液出口 15，第一路径端72a经由冷却循环管路 Rla连通至水套4的流入口 41，第二路径端73a经由一旁通管路R2a连通至燃料电池组1 的冷却液入口 16。 另一条冷却循环管路Rlb则通过热交换器5来进行散热降温，该管路上亦设置有 一路径切换单元7b，由控制单元8的处理单元82所产生的控制信号Slb所控制。路径切 换单元7b的共同端71b连接在燃料电池组1的冷却液出口 15，第一路径端72b经由冷却 循环管路Rlb连通至热交换器5，第二路径端73b经由一旁通管路R2b连通至燃料电池组1 的冷却液入口 16。通过二个路径切换单元7a、7b并联运作，可依不同的需要载入不同的系 统组件。 请参阅图7所示，为本发明第五实施例的系统架构图。此实施例燃料电池系统 100d的系统架构大致上与前述第一实施例相同，故相同的构件标示相同的元件编号以资 对应，而整体系统的运作方式与上述的内容相同，故不再赘述。其差异在于燃料电池系统 100d中，更包括有一辅助路径切换单元9。 辅助路径切换单元9设置于冷却循环管路Rl上，其具有一共同端91、一第三路径 端92及一第四路径端93。该辅助路径切换单元9的共同端91连通于水套4的流出口 42， 而第三路径端92连接于热交换器5，其第四路径端93经由一辅助旁通管路R3而连通于燃 料电池组1的冷却液入口 16。辅助路径切换单元9同样电性连接于控制单元8的处理单元 82，而处理单元82则依据冷却液C的温度值T，藉一控制信号S2以控制辅助路径切换单元 9。 当辅助路径切换单元9的共同端91与第四路径端93形成通路时，冷却液C则经由 水套4、第四路径端93与辅助旁通管路R3而循环回至燃料电池组1的冷却液入口 16，而不 经由热交换器5，提供燃料电池系统100d部份的散热降温效果，同时也提供了氢气供应源3 供应氢气时所需吸收的热量；直至到达一预设温度值T3时，则导通第三路径端92而载入热 交换器5进行散热降温后，经由水泵浦6而将冷却液C循环回至燃料电池组1中。如此可 使燃料电池系统100d具有多种阶段载入系统组件的方式，增加控制及应用上的选择性。
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由以上的实施例可知，本发明所提供的阶段载入系统组件的燃料电池系统及其方 法确具产业上的利用价值，故本发明业已符合专利的要件。以上的叙述仅为本发明的较佳 实施例说明，凡本领域技术人员当可依据上述的说明而作其它种种的修饰与改良，这些改 变仍属于本发明的发明精神及权利要求中。
权利要求
一种阶段载入系统组件的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统包括一燃料电池组，具有一空气入口、一氢气入口、一冷却液入口及一冷却液出口；一空气供应源，连接于所述燃料电池组的空气入口，用以供应反应时所需的氧气；一氢气供应源，连接于所述燃料电池组的氢气入口，用以供应反应时所需的氢气；至少一冷却循环管路，连接于所述燃料电池组的冷却液出口与冷却液入口之间，用以使自所述冷却液出口所送出的冷却液经由所述冷却循环管路循环回至所述冷却液入口；至少一系统组件，设置于所述冷却循环管路中，用以将流经所述冷却循环管路的冷却液予以散热降温；至少一路径切换单元，设置于所述冷却循环管路中，具有一共同端及一第一路径端，其中所述共同端连通于所述燃料电池组的冷却液出口，所述第一路径端连通于所述冷却循环管路，直至所述冷却液的温度值超过一预设温度值时，所述路径切换单元的共同端与所述第一路径端形成通路，使至少一部份的冷却液经由所述第一路径端、所述冷却循环管路与所述系统组件而循环回至所述燃料电池组的冷却液入口。
2. 如权利要求1所述的阶段载入系统组件的燃料电池系统，其特征在于，所述路径切换单元更包括有一第二路径端，所述第二路径端经由一旁通管路连通于所述燃料电池组的冷却液入口 ，在所述冷却液的温度值未达所述预设温度值时，所述路径切换单元的共同端与所述第二路径端形成通路，使所述冷却液经由所述第二路径端与所述旁通管路而循环回至所述燃料电池组的冷却液入口 。
3. 如权利要求1所述的阶段载入系统组件的燃料电池系统，其特征在于，所述系统组件包括一热交换器。
4. 如权利要求3所述的阶段载入系统组件的燃料电池系统，其特征在于，所述路径切换单元连接于所述燃料电池组的冷却液出口与所述热交换器之间。
5. 如权利要求3所述的阶段载入系统组件的燃料电池系统，其特征在于，所述系统组件更包括有一水套，包覆所述氢气供应源，所述水套具有一流入口及一流出口 ，所述流入口连接于所述燃料电池组的冷却液出口，所述流出口连接于所述热交换器或所述燃料电池组的冷却液入口 ，通过流经所述水套的冷却液提供所述氢气供应源供应氢气时所需吸收的热
6. 如权利要求5所述的阶段载入系统组件的燃料电池系统，其特征在于，所述路径切换单元连接于所述燃料电池组的冷却液出口与所述水套的流入口之间。
7. 如权利要求5所述的阶段载入系统组件的燃料电池系统，其特征在于，所述路径切换单元连接于所述水套的流出口与所述热交换器之间。
8. 如权利要求5所述的阶段载入系统组件的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统更包括有一辅助路径切换单元，设置于所述冷却循环管路中，具有一共同端及一第三路径端，其中所述共同端连通于所述水套的流出口 ，所述第三路径端连接于所述热交换器。
9. 如权利要求8所述的阶段载入系统组件的燃料电池系统，其特征在于，所述辅助路径切换单元更包括有一第四路径端，所述第四路径端经由一辅助旁通管路连通于所述燃料电池组的冷却液入口。
10. 如权利要求1所述的阶段载入系统组件的燃料电池系统，其特征在于，所述系统组件包括一水套，包覆所述氢气供应源，所述水套具有一流入口及一流出口 ，所述流入口连接 于所述燃料电池组的冷却液出口 ，所述流出口连接于所述燃料电池组的冷却液入口 ，通过 流经所述水套的冷却液提供所述氢气供应源供应氢气时所需吸收的热量。
11. 如权利要求10所述的阶段载入系统组件的燃料电池系统，其特征在于，所述路径 切换单元连接于所述燃料电池组的冷却液出口与所述水套的流入口之间。
12. 如权利要求1所述的阶段载入系统组件的燃料电池系统，其特征在于，所述路径切 换单元更电性连接有一控制单元，所述控制单元包括一温度感测单元，用以感测所述冷却液的温度值； 一存储单元，用以储存所述预设温度值；一处理单元，电性连接所述温度感测单元及所述存储单元，用以依据所述温度感测单 元所感测到所述冷却液的温度值据以控制所述路径切换单元。
13. —种燃料电池系统阶段载入系统组件的方法，其特征在于，所述燃料电池系统包括 有一燃料电池组、一空气入口 、一氢气入口 、一冷却液出口 、一冷却液入口 、至少一连接于所 述冷却液出口与所述冷却液入口之间的冷却循环管路、以及至少一设置于所述冷却循环管 路中的系统组件，所述冷却循环管路中包括有至少一路径切换单元，所述路径切换单元具 有一连通于所述燃料电池组的冷却液出口的共同端及一连通于所述冷却循环管路的第一 路径端，所述方法包括下列步骤a) 启动所述燃料电池系统，将空气供应至所述燃料电池组的空气入口，及将氢气供应 至所述燃料电池组的氢气入口；b) 使所述燃料电池组的冷却液循环于所述冷却循环管路；c) 感测所述冷却液的温度值；d) 将所述冷却液的温度值与预设温度值进行比较；e) 直至所述冷却液的温度值超过所述预设温度值时，将所述路径切换单元的共同端与 所述第一路径端形成通路，使至少一部份的所述冷却液流向所述第一路径端、所述冷却循 环管路与所述系统组件。
14. 如权利要求13所述的燃料电池系统阶段载入系统组件的方法，其特征在于，步骤 d)之后更包括当所述冷却液的温度值未达所述预设温度值时，将所述路径切换单元的共同 端与所述路径切换单元的第二路径端形成通路，经由一旁通管路连通于所述燃料电池组的 冷却液入口 ，使所述冷却液流向所述第二路径端与所述旁通管路的步骤。
15. 如权利要求13所述的燃料电池系统阶段载入系统组件的方法，其特征在于，步骤d) 之后更包括依据所述冷却液的温度值的大小，将所述路径切换单元的共同端同时与所述 第一路径端及所述路径切换单元的另一第二路径端形成通路，使所述冷却液以一预定比例 分流至所述第二路径端与一旁通管路，以及所述第一路径端、所述冷却循环管路与所述系 统组件的步骤。
16. 如权利要求13所述的燃料电池系统阶段载入系统组件的方法，其特征在于，步骤e) 中，包括将所述路径切换单元的共同端与所述第一路径端形成通路，使所述冷却液全部 流向所述第一路径端、所述冷却循环管路与所述系统组件。
17. 如权利要求13所述的燃料电池系统阶段载入系统组件的方法，其特征在于，步骤 e)之后，更包括将所述冷却液送回至所述燃料电池组的冷却液入口，进行循环的步骤。
全文摘要
本发明提供一种阶段载入系统组件的燃料电池系统及其方法，该系统包括一燃料电池组、一空气供应源、一氢气供应源、至少一冷却循环管路、以及至少一设置于该管路中的系统组件，冷却循环管路中包括有至少一路径切换单元，用以在启动燃料电池系统时，先使燃料电池组的冷却液循环于冷却循环管路后，直至冷却液的温度值超过一预设温度值时，透过该路径切换单元使至少一部分的冷却液流经系统组件而散热降温。阶段载入系统组件的方法分成多阶，可让控制单元使冷却液依比例分配至不同管路中，或是利用设置旁通管路以及辅助路径切换单元增加可选择的路径，以适应更多不同情况下的需求，使得在控制及应用上的弹性极大。
文档编号H01M8/24GK101789514SQ20091000598
公开日2010年7月28日 申请日期2009年1月22日 优先权日2009年1月22日
发明者吴玉川, 杨源生, 萧逢祥, 郭俊杰 申请人:亚太燃料电池科技股份有限公司