本申请提供了一种燃料电池冷启动装置及其控制方法、车辆，燃料电池冷启动装置控制方法包括：获取电池堆所处的环境温度；判断环境温度是否小于预设温度，生成第一判断结果；在第一判断结果为是时，控制第一三通阀、第二三通阀和空气压缩机对氢气进行加热；在第一判断结果为否时，控制第一三通阀和第二三通阀使空气和氢气进入电池堆。本申请能够根据燃料电池的状态实时控制高温气体的流量进而控制加热氢气的温度，提升燃料电池的冷启动性能。提升燃料电池的冷启动性能。提升燃料电池的冷启动性能。
【技术实现步骤摘要】
燃料电池冷启动装置及其控制方法、车辆
[0001]本申请涉及电动汽车
，具体而言，涉及一种燃料电池冷启动装置及其控制方法、车辆。
技术介绍
[0002]现有技术中为了提升燃料电池冷启动的性能，采取的对氢气进行加热的方式有电加热和燃料电池冷却液加热两种主要方法。电加热方式需增加额外的供电设备和加热装置，增加了系统的复杂度和成本。采用燃料电池出口处冷却液进行加热的方式，在燃料电池低温冷启动初始阶段并无法实施，此时燃料电池系统温度较低，无法产生多余的热量对氢气进行加热。
[0003]现有利用空气对氢气进行加热的装置，无法对氢气加热温度进行有效的控制。空压机出来的高温空气全部经过氢
‑
空热交换器，无法实现对加热氢气温度的精确调节和控制，且空气需全部经过氢
‑
空热交换器才能进入电堆，这样增大了空气的阻力，在一定程度上降低了进堆前空气的压力，间接导致了空压机能耗的增大。并且无法对需加热的氢气的量进行控制。
技术实现思路
[0004]本申请旨在解决上述技术问题的至少之一。
[0005]为此，本申请的第一目的在于提供一种燃料电池冷启动装置控制方法。
[0006]本申请的第二目的在于提供一种燃料电池冷启动装置。
[0007]本申请的第三目的在于提供一种车辆。
[0008]为实现本申请的第一目的，本申请第一方面的技术方案提供了一种燃料电池冷启动装置控制方法，用于车辆，车辆包括车体和第一三通阀、第二三通阀、空气压缩机、换热器、电池堆和旁通阀，第一三通阀、第二三通阀、空气压缩机、换热器、电池堆和旁通阀设置于车体上，燃料电池冷启动装置控制方法包括：获取电池堆所处的环境温度；判断环境温度是否小于预设温度，生成第一判断结果；在第一判断结果为是时，控制第一三通阀、第二三通阀、换热器和空气压缩机对氢气进行加热；在第一判断结果为否时，控制第一三通阀和第二三通阀使空气和氢气进入电池堆。
[0009]根据本申请提供的燃料电池冷启动装置控制方法，通过燃料电池系统或整车所配置的温度传感器得出当前电池堆所处的环境温度，根据该温度判断当前是否处于低温冷启动状态。若处于低温冷启动状态，则控制第一三通阀、第二三通阀、换热器和空气压缩机对氢气进行加热，从而提升燃料电池低温冷启动的性能。若处于常温状态，则控制第一三通阀和第二三通阀的开度，使空气和氢气直接进入电池堆，不对氢气进行加热。通过控制第一三通阀和第二三通阀的开度，可以控制高温气体的流量，进而控制加热氢气的温度。还可根据电池堆的状态实时控制需进行加热的氢气的量，从而更加精确的控制进入电池堆的氢气的温度，进一步提升燃料电池的低温冷启动性能。
[0010]另外，本申请提供的技术方案还可以具有如下附加技术特征：
[0011]上述技术方案中，在第一判断结果为是时，控制第一三通阀、第二三通阀和空气压缩机对氢气进行加热，具体包括：获取进入电池堆的氢气温度，控制空气压缩机运行在额定转速状态；根据氢气温度与预设温度的偏差，调节第一三通阀、第二三通阀的开度，使氢气温度达到预设温度；判断氢气温度是否达到预设温度，生成第二判断结果；在第二判断结果为是时，调节空气压缩机、第一三通阀、第二三通阀和旁通阀，回到正常的工作状态。
[0012]在该技术方案中，在低温冷启动状态，根据系统检测到的进入电池堆的氢气温度，调节第一三通阀的开度，使其合理分配流向换热器的高温空气流量，从而保证有足够的空气加热氢气使其达到需求的温度，并在这个过程中根据进入电池堆的氢气的温度以及燃料电池堆的温度，实时控制调节第一三通阀的状态。还通过控制第二三通阀，使一部分氢气流经换热器进行加热。通过监测燃料电池堆温度以及环境温度的变化，实时控制第二三通阀流经换热器的氢气流量，即控制需加热的氢气的流量，从而使进入燃料电池堆的氢气达到最佳温度。在燃料电池启动过程中，为了保证空气压缩机出口的空气温度，控制空气压缩机在燃料电池启动阶段就工作在其额定转速下。
[0013]上述技术方案中，在第一判断结果为是时，控制第一三通阀、第二三通阀和空气压缩机对氢气进行加热，具体包括：获取进入电池堆的氢气温度，控制空气压缩机运行在额定转速状态；获取电池堆所需空气流量；根据电池堆所需空气流量与第一空气流量计和第二空气流量计的偏差，调节旁通阀的开度，使第二空气流量计流量等于电池堆所需空气流量。
[0014]在该技术方案中，由于在启动阶段，燃料电池所需的空气流量不是很大，空气压缩机在额定转速下的排气量大于燃料电池所需的空气量，燃料电池控制器实时计算当前状态所需的空气流量，并通过监测第一空气流量计和第二空气流量计的数值控制旁通阀，将多余的空气排出系统外。
[0015]为实现本申请的第二目的，本申请第二方面的技术方案提供了一种燃料电池冷启动装置，包括：电池堆；储氢瓶；空气压缩机；换热器，换热器的一端设有氢气进气口和空气进气口，换热器的另一端设有氢气出气口和空气出气口，氢气进气口与储氢瓶连接，氢气出气口、空气出气口均与电池堆连通；第一三通阀，第一三通阀包括第一进气通路、第一出气通路和第二出气通路，空气压缩机与第一进气通路连通，第一出气通路与电池堆连通，第二出气通路连通与空气进气口连通。
[0016]根据本申请提供的燃料电池冷启动装置，包括电池堆、储氢瓶、空气压缩机、换热器和第一三通阀。空气压缩机用于将大气空气进行增压处理，加压后的空气温度较高，一般情况下可以达到120℃
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180℃。换热器的一端设置有氢气进气口和空气进气口，储氢瓶输出氢气通过氢气进气口进入换热器，空气压缩机压缩后的高温空气通过空气进气口进入换热器，在换热器内进行热量交换，对氢气进行加热。空气压缩机与换热器之间设有第一三通阀，第一三通阀将增压后的空气进行分流。第一三通阀包括第一进气通路、第一出气通路和第二出气通路，第一进气通路与空气压缩机连通，第一出气通路与电池堆连通，第二出气通路与换热器的空气进气口连通，从而使空气压缩机压缩后的高温空气能够部分进入换热器对氢气进行加热。通过调节第一三通阀的开度，控制流经换热器的高温空气流量，进而控制需加热氢气的温度，提升燃料电池低温冷启动的性能。并且空气经过第一三通阀分流，减小了空气的阻力，从而提升了进堆前空气的压力，降低了空气压缩机的能耗。
[0017]上述技术方案中，燃料电池冷启动装置还包括第二三通阀，第二三通阀包括第二进气通路、第三出气通路和第四出气通路，第二进气通路与储氢瓶连通，第三出气通路与氢气进气口连通，第四出气通路与电池堆连通。
[0018]在该技术方案中，燃料电池冷启动装置还包括第二三通阀。第二三通阀用于使储氢瓶和换热器、电池堆连通。第二三通阀包括第二进气通路、第三出气通路和第四出气通路，第二进气通路与储氢瓶连通，第三出气通路与氢气进气口连通，第四出气通路与电池堆连通。通过调节第二三通阀的开度，能够对需加热的氢气的量进行控制，进而提升燃料电池的低温冷启动性能。
[0019]上述技术方案中，燃料电池冷启动装置还包括：减压阀，减压阀设本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种燃料电池冷启动装置控制方法，用于车辆，其特征在于，所述车辆包括车体和第一三通阀、第二三通阀、空气压缩机、换热器、电池堆和旁通阀，所述第一三通阀、所述第二三通阀、所述空气压缩机、所述换热器、所述电池堆和所述旁通阀设置于所述车体上，所述燃料电池冷启动装置控制方法包括：获取电池堆所处的环境温度；判断所述环境温度是否小于预设温度，生成第一判断结果；在所述第一判断结果为是时，控制第一三通阀、第二三通阀和空气压缩机对氢气进行加热；在所述第一判断结果为否时，控制第一三通阀和第二三通阀使空气和氢气进入所述电池堆。2.根据权利要求1所述的燃料电池冷启动装置控制方法，其特征在于，所述在所述第一判断结果为是时，控制第一三通阀、第二三通阀和空气压缩机对氢气进行加热，具体包括：获取进入电池堆的氢气温度，控制所述空气压缩机运行在额定转速状态；根据所述氢气温度与预设温度的偏差，调节所述第一三通阀、所述第二三通阀的开度，使所述氢气温度达到所述预设温度；判断所述氢气温度是否达到所述预设温度，生成第二判断结果；在所述第二判断结果为是时，调节所述空气压缩机、所述第一三通阀、所述第二三通阀和旁通阀，回到正常的工作状态。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池冷启动装置控制方法，其特征在于，所述在所述第一判断结果为是时，控制第一三通阀、第二三通阀和空气压缩机对氢气进行加热，具体包括：获取进入电池堆的氢气温度，控制所述空气压缩机运行在额定转速状态；获取电池堆所需空气流量；根据电池堆所需空气流量与第一空气流量计和第二空气流量计的偏差，调节所述旁通阀的开度，使第二空气流量计流量等于电池堆所需空气流量。4.一种燃料电池冷启动装置，其特征在于，包括：电池堆(100)；储氢瓶(220)；空气压缩机(110)；换热器(120)，所述换热器(120)的一端设有氢气进气口和空气进气口，所述换热器(120)的另一端设有氢气出气口和空气出气口，所述氢气进气口与所述储氢瓶(220)连接，所述氢气出气口、所述空气出气口均与所述电池堆(100)连通；第一三通阀(130)，所述第一三通阀(130)包括第一进气通路、第一出气通路和第二出气通路，所述空气压缩机(110)与所述第一进气通路连通，所述第一出气通路与所述电池堆(100)连通，所述第二出气通路连通与所述空气进气口连通。5.根据权利要求4所述的燃料电池冷启动装置，其特征在于，所述燃料电池冷启动装置还包括：第二三通阀(140)，所述第二三通阀(140)包括第二进气通路、第三出气通路和第四出气通路，所述第二进...
【专利技术属性】
技术研发人员：王兵杰，李玉鹏，
申请(专利权)人：三一汽车制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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