一种燃料电池低温启动控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及车辆技术领域，尤其涉及一种燃料电池低温启动控制系统及方法。该控制系统包括冷却液回路和空气回路，冷却液回路包括冷却液管路、高压水泵、第一三通阀、加热器和节温器；空气回路包括热交换装置、空气管路、节气门、第二三通阀、中冷器和空压机，空压机产生的高温空气能够流入热交换装置和空气管路相连通，从而对燃料电池进行加热，加热器通过对冷却液进行加热，也可以达到对燃料电池进行加热的目的，与现有技术相比，能够在不增加大功率部件的情况下，提高燃料电池低温启动时的温升速率，保证燃料电池的正常运行。保证燃料电池的正常运行。保证燃料电池的正常运行。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池低温启动控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及车辆
，尤其涉及一种燃料电池低温启动控制系统及方法。

技术介绍

[0002]燃料电池是通过电化学反应产生电能，膜电极及催化剂都对反应温度有一定的要求，一般运行温度在60℃
‑
80℃，但是在汽车上应用时，其运行环境温度甚至有可能低至
‑
40℃，而常见的燃料电池在
‑
10℃以下就必须借助外部加热或其它控制方法使燃料电池升温才能输出电能。另外，由于燃料电池阴极反应生成大量水，燃料电池启动系统中的一些电气设备及管路在低于0℃的环境下极易结冰，导致系统启动失败，影响燃料电池整车的正常运行。
[0003]因此，亟待需要一种燃料电池低温启动控制系统以解决上述问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的在于提供一种燃料电池低温启动控制系统，能够在不增加大功率部件的情况下，提高燃料电池低温启动时的温升速率，保证燃料电池的正常运行。
[0005]本专利技术的另一个目的在于提供一种燃料电池低温启动控制方法，通过应用上述燃料电池低温启动控制系统，
[0006]为实现上述目的，提供以下技术方案：
[0007]第一方面，提供了一种燃料电池低温启动控制系统，包括：
[0008]冷却液回路，包括冷却液管路、高压水泵、第一三通阀、加热器和节温器；所述冷却液管路布置于燃料电池周侧，所述冷却液管路的出口端与所述高压水泵的入口端连接；所述高压水泵的出口端通过所述第一三通阀流经所述加热器后与所述节温器的入口端相连通或直接与所述节温器的入口端相连通；所述节温器出口端与所述冷却液管路的入口端相连通；
[0009]空气回路，包括热交换装置、空气管路、节气门、第二三通阀、中冷器和空压机，所述热交换装置和所述空气管路并联且均布置于所述燃料电池周侧；所述空压机的高温空气流经所述中冷器后通过所述第二三通阀分别与所述热交换装置的入口端和所述空气管路的入口端相连通，所述热交换装置的出口端和所述空气管路的出口端均与所述节气门相连通。
[0010]作为所述燃料电池低温启动控制系统的可选方案，所述冷却液管路的出口端和所述高压水泵之间设有第一温度传感器。
[0011]作为所述燃料电池低温启动控制系统的可选方案，所述第二三通阀的第一出口端和所述热交换装置的入口端之间设有第二温度传感器。
[0012]作为所述燃料电池低温启动控制系统的可选方案，所述冷却液管路的出口端与所述中冷器的入口端相连通，所述中冷器的出口端与所述冷却液管路的入口端相连通。
[0013]作为所述燃料电池低温启动控制系统的可选方案，所述中冷器的出口端与所述冷
却液管路的入口端之间设有第三温度传感器。
[0014]作为所述燃料电池低温启动控制系统的可选方案，所述冷却液回路还包括暖风芯体，所述加热器的出口端与所述暖风芯体的入口端相连通，所述暖风芯体的出口端与所述节温器的入口端相连通。
[0015]第二方面，提供了一种燃料电池低温启动控制方法，所述燃料电池低温启动控制方法包括燃料电池预热方法，所述燃料电池预热方法包括如下步骤：
[0016]S1、检测燃料电池的冷却液管路出口温度T
C1
，并判断T
C1
是否不大于燃料电池低温启动温度限值T0；若是，则执行S2，若否，则进入常温启动模式；
[0017]S2、判断T
C1
是否不小于第一温度设定值T1；若否，则执行S311；
[0018]S311、第二三通阀切换第一出口端开启第二出口端关闭，空压机按预定转速启动，节气门按预定开度启动，进入热交换装置加热模式；高压水泵按预定转速启动，第一三通阀切换第一入口端开启第二入口端关闭，加热器开启，低压水泵开启，节温器第一出口端开启第二出口端关闭，进入加热器加热模式。
[0019]作为所述燃料电池低温启动控制方法的可选方案，在步骤S311之后还包括如下步骤：
[0020]S312、检测燃料电池的冷却液管路的出口温度T
C2
，并判断T
C2
是否不小于第二温度设定值T2；若是，则执行S313；若否，则执行S311；
[0021]S313、空压机停止运行，第二三通阀切换第一出口端关闭第二出口端开启，节气门关闭，退出热交换装置加热模式。
[0022]作为所述燃料电池低温启动控制方法的可选方案，在步骤S313之后还包括如下步骤：
[0023]S4、第一三通阀切换第一入口端关闭第二入口端开启，加热器关闭，退出加热器加热模式，燃料电池低温启动暖机过程结束。
[0024]作为所述燃料电池低温启动控制方法的可选方案，在步骤S2中，判断T
C1
是否不小于第一温度设定值T1；若是，则执行S321；
[0025]S321、高压水泵按预定转速启动，第一三通阀切换第一入口端开启第二入口端关闭，加热器开启，低压水泵开启，进入加热器加热模式。
[0026]作为所述燃料电池低温启动控制方法的可选方案，在步骤S321之后还包括如下步骤：
[0027]S322、检测燃料电池的冷却液管路的出口温度T
C3
，并判断T
C3
是否不小于第二温度设定值T2；若是，则执行S4；若否，则执行S321。
[0028]作为所述燃料电池低温启动控制方法的可选方案，所述燃料电池低温启动控制方法包括燃料电池保温方法，所述燃料电池保温方法包括如下步骤：
[0029]S100、检测燃料电池的冷却液管路的出口温度T
C4
，并判断T
C4
是否不大于第三温度设定值T3；若是，则执行S200；若否，则执行S300；
[0030]S200、根据
△
T＝T3‑
T
C4
，控制第二三通阀切换第一出口端和第二出口端开度，启动空压机，节气门按设定开度调节，直至T
C4
大于第三温度设定值T3，则执行S300；
[0031]S300、空压机恢复正常转速运行，节气门恢复正常开度，退出热交换装置加热模式，空气经空气回路流向所述节气门。
[0032]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0033]本专利技术提供的燃料电池低温启动控制系统，包括冷却液回路和空气回路，冷却液回路包括冷却液管路、高压水泵、第一三通阀、加热器和节温器；空气回路包括热交换装置、空气管路、节气门、第二三通阀、中冷器和空压机，空压机产生的高温空气能够流入热交换装置和空气管路相连通，从而对燃料电池进行加热，加热器通过对冷却液进行加热，也可以达到对燃料电池进行加热的目的，与现有技术相比，能够在不增加大功率部件的情况下，提高燃料电池低温启动时的温升速率，保证燃料电池的正常运行。
[0034]本专利技术提供的燃料电池低温启动控制方法，通过应用上述燃料电池低温启动控制系统，
附图说明...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池低温启动控制系统，其特征在于，包括：冷却液回路，包括冷却液管路(201)、高压水泵(202)、第一三通阀(203)、加热器(205)和节温器(207)；所述冷却液管路(201)布置于燃料电池(100)周侧，所述冷却液管路(201)的出口端与所述高压水泵(202)的入口端连接；所述高压水泵(202)的出口端通过所述第一三通阀(203)流经所述加热器(205)后与所述节温器(207)的入口端相连通或直接与所述节温器(207)的入口端相连通；所述节温器(207)出口端与所述冷却液管路(201)的入口端相连通；空气回路，包括热交换装置(306)、空气管路(307)、节气门(310)、第二三通阀(305)、中冷器(304)和空压机(303)，所述热交换装置(306)和所述空气管路(307)并联且均布置于所述燃料电池(100)周侧；所述空压机(303)的高温空气流经所述中冷器(304)后通过所述第二三通阀(305)分别与所述热交换装置(306)的入口端和所述空气管路(307)的入口端相连通，所述热交换装置(306)的出口端和所述空气管路(307)的出口端均与所述节气门(310)相连通。2.根据权利要求1所述的燃料电池低温启动控制系统，其特征在于，所述冷却液管路(201)的出口端和所述高压水泵(202)之间设有第一温度传感器(211)；和/或所述第二三通阀(305)的第一出口端和所述热交换装置(306)的入口端之间设有第二温度传感器(311)。3.根据权利要求2所述的燃料电池低温启动控制系统，其特征在于，所述冷却液管路(201)的出口端与所述中冷器(304)的入口端相连通，所述中冷器(304)的出口端与所述冷却液管路(201)的入口端相连通。4.根据权利要求3所述的燃料电池低温启动控制系统，其特征在于，所述中冷器(304)的出口端与所述冷却液管路(201)的入口端之间设有第三温度传感器(213)。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的燃料电池低温启动控制系统，其特征在于，所述冷却液回路还包括暖风芯体(206)，所述加热器(205)的出口端与所述暖风芯体(206)的入口端相连通，所述暖风芯体(206)的出口端与所述节温器(207)的入口端相连通。6.一种燃料电池低温启动控制方法，其特征在于，所述燃料电池低温启动控制方法包括燃料电池(100)预热方法，所述燃料电池(100)预热方法包括如下步骤：S1、检测燃料电池(100)的冷却液管路(201)出口温度T
C1
，并判断T
C1
是否不大于燃料电池(100)低温启动温度限值T0；若是，则执行S2，若否，则进...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲禄成，赵洪辉，韩令海，李金成，丁天威，王宇鹏，黄兴，段盼，郝志强，刘岩，马秋玉，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：