一种燃料电池发动机控制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种燃料电池发动机控制系统，属于燃料电池技术领域，解决了现有技术低温启动时间过长、功率响应速率过慢、开关机次数过多的问题。该系统包括燃料电池发动机、双向DC

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池发动机控制系统


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种燃料电池发动机控制系统。

技术介绍

[0002]随着传统汽车对环境的污染问题日渐突出，纯电动汽车充电时间过长、续航里程受限等问题的不断暴露，氢燃料电池由于具有零污染、高效率、续航里程长的优点被广泛应用于汽车领域。
[0003]氢燃料电池汽车作为新能源汽车的一种，其燃料电池发动机和动力电池作为动力系统的核心部件。而在冬季低温情况下，燃料电池发动机低温启动时间过长，功率响应速率过慢，开关机次数过多，严重影响燃料电池发动机的寿命。并且，动力电池在低温情况下无法完成充电。
[0004]现有燃料电池发动机控制系统在低温情况下无怠速模式，功率响应速率较慢，开关机次数过多。并且，车用磷酸铁锂类动力电池在低温情况下，无法充电，无余热利用，升温时间过长。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种燃料电池发动机控制系统，用以解决现有燃料电池发动机低温启动时间过长、功率响应速率过慢、开关机次数过多的问题。
[0006]一方面，本专利技术实施例提供了一种燃料电池发动机控制系统，包括燃料电池发动机、双向DC
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DC变压器、磷酸铁锂动力电池、钛酸锂电池、换热器和控制器；燃料电池发动机的供电端与磷酸铁锂动力电池连接，并经双向DC
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DC变压器与钛酸锂电池连接，其换热管路与换热器的支路一连接；钛酸锂电池内部设置换热管路，所述换热管路与换热器的支路二连接；控制器，用于发动机启动时，控制钛酸锂电池通过双向DC
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DC变压器向燃料电池发动机中BOP（辅助系统）供电，直到启动成功；发动机启动后，控制换热器进入工作模式，以使燃料电池发动机产生的热量给磷酸铁锂动力电池快速升温；以及，在怠速工况下，控制燃料电池发动机通过双向DC
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DC变压器给钛酸锂电池充电。
[0007]上述技术方案的有益效果如下：在燃料电池发动机低温启动的时候，通过耐低温的小容量钛酸锂电池、双向DC
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DC变压器给燃料电池发动机中BOP供电。当燃料电池发动机启动后，耐低温的小容量钛酸锂电池作为怠速工况下燃料电池的负载，通过双向DC
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DC变压器给钛酸锂电池充电。在冬季低温情况，工作在怠速模式时，当整车需要大功率输出时，快速响应系统的功率需求，提高了系统的响应速度，减少了燃料电池的开关机次数，提高了燃料电池的寿命。同时，利用燃料电池发动机的余热给磷酸铁锂动力电池快速升温，缩短了动力电池升温的时间，提高了燃料电池系统的能量利用效率。
[0008]基于上述系统的进一步改进，该系统还包括DC
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DC升压器；其中，DC
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DC升压器的低压输入端与燃料电池发动机的供电端连接，高压输出端一与燃
料电池发动机中BOP供电端连接，高压输出端二分别与双向DC
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DC变压器的一个端口、钛酸锂电池的供电端连接。
[0009]上述进一步方案的有益效果如下：增加了DC
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DC升压器后，可有效降低对燃料电池发动机的输出电压的要求。
[0010]进一步，所述控制器包括依次连接的数据采集单元、数据处理与控制单元；所述数据采集单元进一步包括：电流、电压或功率传感器，设于燃料电池发动机的供电端，用于采集燃料电池发动机的输出电流或功率，发送至数据处理与控制单元；温度传感器，设于钛酸锂电池的换热管路内壁上，用于采集钛酸锂电池的换热管路内液体温度，发送至数据处理与控制单元。
[0011]上述进一步方案的有益效果如下：通过采集燃料电池发动机的输出电流或功率以及钛酸锂电池的换热管路内液体温度，可以使得低温启动以及低温怠速工况控制过程更加精准。
[0012]进一步，发动机启动时，所述数据处理与控制单元执行如下程序：控制钛酸锂电池通过双向DC
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DC变压器向燃料电池发动机中BOP供电，双向DC
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DC变压器工作在恒压模式下；供电后，实时监测燃料电池发动机的输出电流、电压、功率，直到所述输出电流、电压、功率均达到怠速工况的设定值，判定启动成功；控制燃料电池发动机向其自身的BOP供电，并通过双向DC
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DC变压器向钛酸锂电池充电。
[0013]上述进一步方案的有益效果如下：可快速响应系统的启动需求，提高了系统的响应速度，并提高燃料电池发动机的寿命。燃料电池发动机FC启动成功后，以怠速工况功率运行，其负载为钛酸锂电池BAT2，燃料电池发动机FC此时不向整车供电，双向DCDC变压器工作在恒压模式，给钛酸锂电池BAT2充电。
[0014]进一步，发动机启动后，所述数据处理与控制单元执行如下程序：控制换热器启动后进入工作模式，将燃料电池发动机中电堆的冷却液与磷酸铁锂动力电池的换热管路内液体在换热器内换热，使得磷酸铁锂动力电池快速升温；实时监测磷酸铁锂动力电池中换热管路内温度，根据所述换热管路内温度与设定值比较判断磷酸铁锂动力电池是否可以进入充放电模式；当所述换热管路内温度未达到设定值时，判定磷酸铁锂动力电池尚未可以进入充放电模式，直到达到或超过设定值，判定磷酸铁锂动力电池可以进入充电放模式；在磷酸铁锂动力电池进入充电放模式后，控制燃料电池发动机向磷酸铁锂动力电池供电使其充电，并控制燃料电池发动机和磷酸铁锂动力电池分别向整车负载供电。
[0015]上述进一步方案的有益效果如下：利用燃料电池发动机的余热给磷酸铁锂动力电池快速升温，缩短了磷酸铁锂动力电池升温的时间，提高了燃料电池发动机的能量利用效率。
[0016]进一步，所述数据处理与控制单元执行如下程序识别怠速工况：识别燃料电池发动机的输出功率是否低于预设值；如果是，判定当前时刻处于怠速工况；否则，执行下一步；
识别车辆是否处于停止制动状态；如果是，判定当前时刻处于怠速工况；否则，执行下一步；监测燃料电池发动机的输出电压，判断燃料电池发动机是否从正常运行模式进入怠速状态；一旦燃料电池发动机的输出电压达到怠速工况时的预定电压，判定当前时刻处于怠速工况；否则，处于非怠速工况。
[0017]上述进一步方案的有益效果如下：可有效识别怠速工况。
[0018]进一步，在怠速工况下，所述数据处理与控制单元执行如下程序：控制燃料电池发动机通过双向DC
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DC变压器给钛酸锂电池充电；实时监测磷酸铁锂动力电池中换热管路内温度，根据所述换热管路内温度与设定值比较判断磷酸铁锂动力电池是否可以进入充电模式；当所述换热管路内温度未达到设定值时，判定磷酸铁锂动力电池尚未可以进入充电模式，继续对钛酸锂电池充电，直到达到或超过设定值，判定磷酸铁锂动力电池可以进入充电模式，停止对钛酸锂电池充电，并控制燃料电池发动机向磷酸铁锂动力电池供电使其充电。
[0019]上述进一步方案的有益效果如下：在冬季低温、怠速模式下，当整车需要大功率输出时，可快速响应系统的功率需求，提高了系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池发动机控制系统，其特征在于，包括燃料电池发动机、双向DC
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DC变压器、磷酸铁锂动力电池、钛酸锂电池、换热器和控制器；燃料电池发动机的供电端与磷酸铁锂动力电池连接，并经双向DC
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DC变压器与钛酸锂电池连接，其换热管路与换热器的支路一连接；钛酸锂电池内部设置换热管路，所述换热管路与换热器的支路二连接；控制器，用于发动机启动时，控制钛酸锂电池通过双向DC
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DC变压器向燃料电池发动机中BOP供电，直到启动成功；发动机启动后，控制换热器进入工作模式，以使燃料电池发动机产生的热量给磷酸铁锂动力电池快速升温；以及，在怠速工况下，控制燃料电池发动机通过双向DC
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DC变压器给钛酸锂电池充电。2.根据权利要求1所述的燃料电池发动机控制系统，其特征在于，还包括DC
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DC升压器；其中，DC
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DC升压器的低压输入端与燃料电池发动机的供电端连接，高压输出端一与燃料电池发动机中BOP供电端连接，高压输出端二分别与双向DC
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DC变压器的一个端口、钛酸锂电池的供电端连接。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池发动机控制系统，其特征在于，所述控制器包括依次连接的数据采集单元、数据处理与控制单元；所述数据采集单元进一步包括：电流、电压或功率传感器，设于燃料电池发动机的供电端，用于采集燃料电池发动机的输出电流或功率，发送至数据处理与控制单元；温度传感器，设于钛酸锂电池的换热管路内壁上，用于采集钛酸锂电池的换热管路内液体温度，发送至数据处理与控制单元。4.根据权利要求3所述的燃料电池发动机控制系统，其特征在于，发动机启动时，所述数据处理与控制单元执行如下程序：控制钛酸锂电池通过双向DC
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DC变压器向燃料电池发动机中BOP供电，双向DC
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DC变压器工作在恒压模式下；供电后，实时监测燃料电池发动机的输出电流、电压、功率，直到所述输出电流、电压、功率均达到怠速工况的设定值，判定启动成功；控制燃料电池发动机向其自身的BOP供电，并通过双向DC
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DC变压器向钛酸锂电池充电。5.根据权利要求4所述的燃料电池发动机控制系统，其特征在于，发动机启动后，所述数据处理与控制单元执行如下程序：控制换热器启动后进入工作模式，将燃料电池发动机中电堆的冷却液与磷酸铁锂动力电池的换热管路内液体在换热器...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海平，高云庆，
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：