氢内燃机系统、氢燃料电池系统联合的冷启动方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及燃料电池系统领域，公开了一种氢内燃机系统、氢燃料电池系统联合的冷启动方法及装置，包括：S1：判断环境温度，若温度高于T时，启动氢燃料电池冷却子系统，输出车辆的需求功率，若温度低于T时，进入冷启动，启动氢内燃机冷却子系统；S2：氢内燃机冷却子系统单独开始工作，输出车辆的需求功率，同时对氢燃料电池冷却子系统进行预热；S3：判断氢燃料电池冷却子系统的冷却液温度，若温度低于T1，则继续通过氢内燃机冷却子系统进行加热，若温度满足不低于T1时，实现了冷启动，同时启动氢燃料电池冷却子系统进行单独工作。本方案有效的缩短了冷启动时间，无需额外添加外部加热装置，无需占用额外空间、添加额外重量及消耗额外的能量而产生额外的成本。能量而产生额外的成本。能量而产生额外的成本。

【技术实现步骤摘要】
氢内燃机系统、氢燃料电池系统联合的冷启动方法及装置


[0001]本专利技术涉及燃料电池系统领域，特别涉及一种氢内燃机系统、氢燃料电池系统联合的冷启动方法及装置。

技术介绍

[0002]目前，氢动力汽车分为两种，分别为氢内燃汽车及氢燃料电池汽车，氢内燃汽车是以内燃机燃烧氢气及空气中的氧而产生推动汽车的动力，氢燃料电池汽车是指氢气与空气发生电化学反应，将化学能转化为电能，利用电能推动电动机从而驱动汽车，上述二者的产物主要是水，无污染物产生及排出。
[0003]“冷启动”是氢燃料电池系统面临的一大难点，在零下的低温环境中，由于燃料电池系统电化学反应生成水会因低温冻结，阻碍阴阳极气体到达催化层的通道；同时在电堆循环冻结
‑
融化会对电堆组件结构如质子交换膜、催化层、气体扩散层造成损坏，严重将导致物理变形或击穿，造成燃料电池的损坏。
[0004]为了确保“冷启动”成功，需使电堆的融冰速率大于结冰速率，通常采用外部加热方法，通过在设备外部加装加热装置，对电堆进行升温，但此法不仅会占用额外的空间、重量，同时会消耗额外能量，增加燃料电池系统的成本。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中氢燃料电池系统的“冷启动”采用外部加装加热装置而导致占用额外空间、重量，消耗额外能量，增加燃料电池系统成本的问题，本专利技术提供了一种氢内燃机系统、氢燃料电池系统联合的冷启动方法及装置。
[0006]本专利技术的
技术实现思路
如下：
[0007]一种氢内燃机系统、氢燃料电池系统联合的冷启动方法，包括：
[0008]S1：判断环境温度，若温度高于T时，启动氢燃料电池冷却子系统，输出车辆的需求功率，若温度低于T时，进入冷启动，启动氢内燃机冷却子系统；
[0009]S2：氢内燃机冷却子系统单独开始工作，输出车辆的需求功率，同时对氢燃料电池冷却子系统进行预热；
[0010]S3：判断氢燃料电池冷却子系统的冷却液温度，若温度低于T1，则继续通过氢内燃机冷却子系统进行加热，若温度满足不低于T1时，实现了冷启动，同时启动氢燃料电池冷却子系统进行单独工作。
[0011]进一步地，所述T的取值范围为
‑
10～10℃。
[0012]进一步地，所述T1的取值范围为20～50℃。
[0013]一种氢内燃机系统、氢燃料电池系统联合的冷启动装置，用于上述的冷启动方法，包括氢燃料电池冷却子系统与氢内燃机冷却子系统，所述氢内燃机冷却子系统与所述氢燃料电池冷却子系统相连进行热量交换实现冷启动。
[0014]进一步地，所述氢燃料电池冷却子系统包括燃料电池电堆、第一水泵、第一调节
阀、第一散热器与换热器冷流道，所述燃料电池电堆、所述第一散热器及所述换热器冷流道三者并联连接，所述第一水泵与所述第一调节阀串联连接，所述第一调节阀与所述第一散热器连接。
[0015]进一步地，所述燃料电池电堆、所述第一散热器、所述第一调节阀及所述第一水泵形成所述氢燃料电池冷却子系统的第一回路，所述燃料电池电堆、所述换热器冷流道、所述第一调节阀与所述第一水泵形成形成所述氢燃料电池冷却子系统的第二回路。
[0016]进一步地，所述氢内燃机冷却子系统包括氢内燃发动机、第二水泵、第二调节阀、第二散热器与换热器热流道，所述氢内燃发动机、所述第二散热器及所述换热器热流道三者并联连接，所述第二水泵与所述第二调节阀串联连接，所述第二调节阀与所述第二散热器连接。
[0017]进一步地，所述氢内燃发动机、所述第二散热器、所述第二调节阀及所述第二水泵形成所述氢内燃机冷却子系统的第一回路，所述氢内燃发动机、所述换热器热流道、所述第二调节阀与所述第二水泵形成氢内燃机冷却子系统的第二回路。
[0018]进一步地，所述氢内燃机冷却子系统通过所述换热器热流道与所述氢燃料电池冷却子系统的所述换热器冷流道的连接实现两个子系统的热量交换。
[0019]进一步地，所述氢燃料电池冷却子系统与所述氢内燃机冷却子系统通过控制第一调节阀、第二调节阀关闭与所述第一散热器、第二散热器的回路，实现所述氢内燃机冷却子系统单独工作进入冷启动。
[0020]本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种冷启动的优化方案，适应与零下低温环境中使用，通过氢内燃发动机单独工作来满足车辆的目标功率需求，同时对氢燃料电池发动机进行预热，当冷却液升温到一定温度时，切换为氢燃料电池冷却子系统单独工作，成功实现冷启动，本方案有效的缩短了冷启动时间，无需额外添加外部加热装置，无需占用额外空间、添加额外重量及消耗额外的能量而产生额外的成本。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的冷启动方法的流程结构示意图。
[0022]图2为本专利技术的冷启动装置的结构组成示意图。
[0023]其中：
[0024]1‑
氢燃料电池冷却子系统；
[0025]101
‑
燃料电池电堆；
[0026]102
‑
第一水泵；
[0027]103
‑
第一调节阀；
[0028]104
‑
第一散热器；
[0029]105
‑
换热器冷流道；
[0030]2‑
氢内燃机冷却子系统；
[0031]201
‑
氢内燃发动机；
[0032]202
‑
第二水泵；
[0033]203
‑
第二调节阀；
[0034]204
‑
第二散热器；
[0035]205
‑
换热器热流道。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]结合图1
‑
2所示，本专利技术公开了一种氢内燃机系统、氢燃料电池系统联合的冷启动方法，包括：
[0038]S1：判断环境温度，若温度高于T时，启动氢燃料电池冷却子系统，输出车辆的需求功率，若温度低于T时，进入冷启动，启动氢内燃机冷却子系统；
[0039]S2：氢内燃机冷却子系统单独开始工作，通过氢与氧的燃烧，提供动力及产生大量热量，满足车辆需求的功率，输出车辆的需求功率，同时对氢燃料电池冷却子系统进行预热；
[0040]S3：判断氢燃料电池冷却子系统的冷却液温度，若温度低于T1，则继续通过氢内燃机冷却子系统进行加热，若温度满足不低于T1时，实现了冷启动，同时启动氢燃料电池冷却子系统进行单独工作。
[0041]进一步地，所述T的取值范围为
‑
10～10℃。车辆或燃料电池系统上均设置有环境温度传感器，温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢内燃机系统、氢燃料电池系统联合的冷启动方法，其特征在于：包括：S1：判断环境温度，若温度高于T时，启动氢燃料电池冷却子系统，输出车辆的需求功率，若温度低于T时，进入冷启动，启动氢内燃机冷却子系统；S2：氢内燃机冷却子系统单独开始工作，输出车辆的需求功率，同时对氢燃料电池冷却子系统进行预热；S3：判断氢燃料电池冷却子系统的冷却液温度，若温度低于T1，则继续通过氢内燃机冷却子系统进行加热，若温度满足不低于T1时，实现了冷启动，同时启动氢燃料电池冷却子系统进行单独工作。2.根据权利要求1所述的一种冷启动方法，其特征在于：所述T的取值范围为
‑
10～10℃。3.根据权利要求1所述的一种冷启动方法，其特征在于：所述T1的取值范围为20～50℃。4.一种氢内燃机系统、氢燃料电池系统联合的冷启动装置，用于权利要求1
‑
3任意一项所述的冷启动方法，其特征在于：包括氢燃料电池冷却子系统与氢内燃机冷却子系统，所述氢内燃机冷却子系统与所述氢燃料电池冷却子系统相连进行热量交换实现冷启动。5.根据权利要求4所述的一种冷启动装置，其特征在于：所述氢燃料电池冷却子系统包括燃料电池电堆、第一水泵、第一调节阀、第一散热器与换热器冷流道，所述燃料电池电堆、所述第一散热器及所述换热器冷流道三者并联连接，所述第一水泵与所述第一调节阀串联连接，所述第一调节阀与所述第一散热器连接。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁铁新，闪念，方川，李飞强，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：