一种燃料电池低温启动控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及燃料电池控制技术领域，特别是一种燃料电池低温启动控制装置。该控制装置包括电加热模块、燃烧室、控制模块和用于检测燃料电池电堆温度的第一温度传感器，电加热模块通过电加热产生热能对电堆进行加热，燃烧室通过设定燃料燃烧产生热能对电堆进行加热；控制模块的输入端连接第一温度传感器，控制模块的输出端连接电加热模块和燃烧室，控制模块通过控制电加热模块和燃烧室的状态，实现燃料电池车辆在低温情况下的快速启动，解决单纯依靠电加热方式进行低温启动时燃料转化成电能再转化成热能导致的燃料利用率低的问题。

A Low Temperature Start-up Control Device for Fuel Cells

The utility model relates to the technical field of fuel cell control, in particular to a low temperature start control device for fuel cell. The control device includes an electric heating module, a combustion chamber, a control module and a first temperature sensor used to detect the temperature of the fuel cell stack. The electric heating module heats the stack by generating heat energy by electric heating, and the combustion chamber heats the stack by setting the heat energy generated by fuel combustion. The input end of the control module is connected with the first temperature sensor, and the output end of the control module is connected. Electric heating module and combustion chamber, the control module controls the state of heating module and combustion chamber to realize fast start-up of fuel cell vehicles at low temperature. It solves the problem of low fuel utilization rate caused by the conversion of fuel into electricity and then into heat energy when starting at low temperature solely by means of electric heating.

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池低温启动控制装置
本技术涉及燃料电池控制
，特别是一种燃料电池低温启动控制装置。
技术介绍
在环境污染、全球变暖及石油匮乏等问题的背景下，燃料电池汽车作为一种高效、清洁的新能源汽车，因其相对于纯电动汽车具有续航里程长、加氢时间短、零污染的特性，成为最适合作为汽车动力源被认为是新能源汽车发展的终极方向。由于温度对燃料电池系统性能及可靠性有重要的影响，特别在北方寒冷地区，其冬季温度低和室内外温差大的气候特点给燃料电池汽车带来了巨大的挑战；当燃料电池汽车放置于寒冷环境时，燃料电池汽车无法直接启动，直接制约了燃料电池汽车在北方高寒地区的推广和应用。为了保证燃料电池汽车电堆启动正常，电堆必须进行预热升温，燃料电池低温启动的策略可以归纳为两个大的类别，分别是“保温策略”与“加热融冰策略”。其中，保温法虽然理念较好，但是冬天需要保温，夏天就会阻碍热量的散失，即使方便拆卸，仍需驾驶员根据当天温度进行安装或拆卸，在实际情况下不可行；而在加热融冰方面有中国专利公布号为CN107171004A的专利文献公开了一种燃料电池低温启动分级预热控制方法，使用了温度分级策略控制，能够保证电堆升温的合理性、安全性并延长电堆耐久性，但是在温度较低时，主要依靠加热丝升温，动力电池在低温时输出能力有限，容易造成动力电池SOC亏损较大，且动力电池的能量来源于氢能，氢能变电能的转化率为50％左右，且动力电池在低温时，电流输出能力及储能量下降明显，综合计算氢能转化热的利用率很低。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种燃料电池低温启动控制装置，用以解决单纯依靠电加热方式进行低温启动时燃料转化成电能再转化成热能导致的燃料利用率低的问题。为了实现燃料电池车辆在低温情况下的快速启动，解决单纯依靠电加热方式进行低温启动时燃料转化成电能再转化成热能导致的燃料利用率低的问题，本技术提供一种燃料电池低温启动控制装置，包括电加热模块、用于设置在燃料电池电堆的换热单元进出水口之间的循环管路和用于检测燃料电池电堆温度的第一温度传感器，所述电加热模块设置于所述循环管路上，还包括燃烧室和控制模块，所述燃烧室上设置有用于连接气源的燃料进气口，所述燃烧室中设置有燃烧换热单元，所述燃烧换热单元的接入所述循环管路；所述控制模块的输入端连接第一温度传感器，所述控制模块的输出端连接燃烧室和电加热模块。进一步地，为了便于将热量传递给燃料电池电堆，所述循环管路中包括电加热支路和燃烧加热支路，所述电加热支路通过电加热模块用于连接燃料电池电堆的换热单元的进出水口，所述燃烧加热支路通过燃烧换热单元用于连接燃料电池电堆的换热单元的进出水口。进一步地，为了避免燃烧室对燃烧加热支路的空加热，防止能量浪费和设备损坏，所述燃烧换热单元的入水口处设置有水量传感器。进一步地，所述控制模块的输入端连接所述水量传感器，所述控制模块根据水量传感器的信号控制燃烧室的燃料进气量。进一步地，为了防止燃烧室燃料积压过多，氧气不足导致燃烧不充分和燃料浓度过大引起的爆炸，所述燃烧室上还设置有风机，所述控制模块的输入端连接所述水量传感器和所述风机，当水量达到设定水量值时，所述控制模块控制风机开启，当风机转速达到设定转速值时，所述控制模块控制燃烧室进气。进一步地，为了实现对燃料气体流入量的控制，所述燃烧室的燃料进气口的出气端连接燃气比例阀，所述控制模块的输出端连接所述燃气比例阀。进一步地，为了实现燃料加热的大小可控，防止电堆的换热单元的进水口处的温度过高导致局部高温对电堆的损害，所述控制模块的输入端还连接第二温度传感器，所述第二温度传感器设置于燃料电池电堆的换热单元的进水口处，所述控制模块根据燃料电池电堆的换热单元的进水口处的水温控制所述燃气比例阀的开度。进一步地，为了便于燃料的管理，减少冗余的燃料气源布置，所述燃料进气口的进气端通过选通阀用于接入燃料电池气源与燃料电池电堆之间的供气管路上，所述控制模块的输出端连接所述选通阀。进一步地，为了节约成本、能量消耗和简化线路布置，所述循环管路上还设置有水泵，所述控制模块的输出端连接所述水泵。进一步地，为了防止热源过量集中，导致局部大功率引起的电极损伤，所述电加热模块包括第一PTC和第二PTC，所述第一PTC与所述第二PTC设置于电加热支路上并间隔设定距离。本技术还提供一种能够用于上述燃料电池低温启动控制装置的方法，包括以下步骤：1)获取燃料电池电堆温度，并判断电堆温度是否小于第一设定值；2)若是，则控制设定燃料燃烧产生热能对电堆进行加热，直至电堆温度大于第一设定值；3)控制电加热产生热能对电堆进行加热，并判断电堆温度是否大于第二设定值；当电堆温度大于第二设定值时关闭电加热。进一步地，为了便于燃料的管理，减少冗余的燃料气源布置，该燃料电池低温启动控制方法中的所述设定燃料的供气气源为燃料电池电堆的燃料气源。进一步地，为了减少能源的浪费，避免加热过度，该燃料电池低温启动控制方法中的步骤2)中电堆温度大于第一设定值后关闭燃烧加热。进一步地，为了提升驾驶员的主观感受，使驾驶的自主性更强，提高升温等级使更加快速的进行冷启动，燃料电池低温启动控制方法中还判断是否接收到低温启动信号，当未接收到低温启动信号时执行步骤1)、步骤2)和步骤3)；当接收到低温启动信号时，控制设定燃料燃烧和电加热产生热能对电堆进行加热。附图说明图1是装置实施例1的一种燃料电池低温启动控制装置的连接示意图；图2是装置实施例2的一种燃料电池低温启动控制装置的连接示意图；图3是方法实施例1的一种燃料电池低温启动控制方法的流程图；图4是方法实施例2的一种燃料电池低温启动控制方法的流程图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步详细的说明。装置实施例1本装置实施例1提供一种用于燃料电池的低温启动控制装置，如图1所示，该控制装置包括电加热模块、用于设置在燃料电池电堆的换热单元进出水口之间的循环管路和用于检测燃料电池电堆温度的第一温度传感器，电加热模块设置于循环管路上；该控制装置还包括燃烧室和控制模块，燃烧室上设置有用于连接气源的燃料进气口，燃烧室中设置有燃烧换热单元，燃烧换热单元的接入循环管路；控制模块用于根据第一温度传感器检测到的电堆温度，控制燃烧室和电加热模块的启停。其中，上述循环管路包括电加热支路和燃烧加热支路，其中，电加热支路通过电加热模块用于连接燃料电池电堆的换热单元的进出水口，燃烧加热支路通过燃烧室连接用于连接燃料电池电堆的换热单元的进出水口，该电加热支路和燃烧加热支路中流通的可以是水，也可以是其他能够进行热交换的液态物质。此外，上述燃烧室的燃料进气口的进气端通过选通阀用于接入燃料电池气源与燃料电池电堆之间的供气管路上，设定燃料的供气气源为燃料电池电堆的燃料气源；控制模块的输出端连接选通阀，当燃烧室工作完成后，将选通阀导通燃料电池电堆的供气。其中，选通阀为L型三通球阀，气源通过L型三通球阀将气体分别输送给燃烧室和燃料电池；控制模块控制连接该L型三通球阀，以控制气体是否通入燃烧室。为了使循环管路循环管路上还设置有水泵，控制模块的输出端连接水泵，只有需要进行冷启动加热的时候，才控制水泵动作使水循环。上述的电加热模块通过动力电池进行供电，同时，动力电池内的换热单元也可以接入循环管路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池低温启动控制装置，包括电加热模块、用于设置在燃料电池电堆的换热单元进出水口之间的循环管路和用于检测燃料电池电堆温度的第一温度传感器，所述电加热模块设置于所述循环管路上，其特征在于，还包括燃烧室和控制模块，所述燃烧室上设置有用于连接气源的燃料进气口，所述燃烧室中设置有燃烧换热单元，所述燃烧换热单元的接入所述循环管路；所述控制模块的输入端连接第一温度传感器，所述控制模块的输出端连接燃烧室和电加热模块。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池低温启动控制装置，包括电加热模块、用于设置在燃料电池电堆的换热单元进出水口之间的循环管路和用于检测燃料电池电堆温度的第一温度传感器，所述电加热模块设置于所述循环管路上，其特征在于，还包括燃烧室和控制模块，所述燃烧室上设置有用于连接气源的燃料进气口，所述燃烧室中设置有燃烧换热单元，所述燃烧换热单元的接入所述循环管路；所述控制模块的输入端连接第一温度传感器，所述控制模块的输出端连接燃烧室和电加热模块。2.根据权利要求1所述的燃料电池低温启动控制装置，其特征在于，所述循环管路中包括电加热支路和燃烧加热支路，所述电加热支路通过电加热模块用于连接燃料电池电堆的换热单元的进出水口，所述燃烧加热支路通过燃烧换热单元用于连接燃料电池电堆的换热单元的进出水口。3.根据权利要求2所述的燃料电池低温启动控制装置，其特征在于，所述燃烧换热单元的入水口处设置有水量传感器。4.根据权利要求3所述的燃料电池低温启动控制装置，其特征在于，所述控制模块的输入端连接所述水量传感器。5.根据权利要求3所述的燃料...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵琨，李维国，杨春博，曹卓涛，王传秋，李飞强，
申请(专利权)人：郑州宇通客车股份有限公司，
类型：新型
国别省市：河南,41