车用燃料电池系统低压辅助启动电气控制系统及启动方法技术方案

本发明专利技术具体为一种车用燃料电池系统低压辅助启动电气控制系统及启动方法，装置包括电气切换装置、第一DC/DC、第二DC/DC、启动电池，启动电池通过第一DC/DC与电气切换装置电性连接，燃料电池系统的燃料电池堆通过第二DC/DC与电气切换装置电性连接。启动电池上电为燃料电池系统的控制系统供电，所述控制系统控制打开燃料电池系统的空气系统的供氧阀门以及氢气系统的供氢阀门，供氢同时，启动电池输出的电压通过第一DC/DC升压供给空气系统的空压机或鼓风机，少量的空气和氢气进入燃料电池堆，燃料电池堆发电，电气切换装置切换由第二DC/DC向空气系统、冷却系统、氢气系统、控制系统供电，增加空气供给量，提高燃料电池电堆发电量，从而完成燃料电池系统低压辅助启动。从而完成燃料电池系统低压辅助启动。从而完成燃料电池系统低压辅助启动。

【技术实现步骤摘要】
车用燃料电池系统低压辅助启动电气控制系统及启动方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池系统
，具体为一种车用燃料电池系统低压辅助启动电气控制系统及启动方法。

技术介绍

[0002]燃料电池的发电原理是氢气在阳极侧发生氧化反应生成质子和电子，质子通过质子交换膜传导至阴极，电子由外部通路传输到阴极，从而形成电流进行发电，最终在阴极侧由质子和电子和氧气生成水，因此，产物仅仅由水组成。燃料电池是一种高效、环保的能源转换方式，其能量转换效率非常高，且转换方式不受卡诺循环限制。燃料电池广泛应用于新能源汽车、轮船、无人机及热电联供发电等领域。
[0003]在新能源汽车领域燃料电池系统启动需要外部电源启动，例如在新能源汽车中不仅需要配置低压启动电池还需要配置高压启动电池才能完成燃料电池系统的启动，这将导致产品的成本升高，并限制燃料电池在车用领域的发展。其次，在低温环境下，启动电池的容量会变小，导致电压下降，并且其自身也得进行加热而消耗部分功率，这可能使得用于驱动空压机的可用功率不足而使启动困难甚至不能启动。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种车用燃料电池系统低压辅助启动电气控制系统及启动方法，以解决现有燃料电池在车辆应用时，对于高压电池高度依赖、整车应用复杂、成本高的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种车用燃料电池系统低压辅助启动电气控制系统，包括电气切换装置、第一DC/DC、第二DC/DC、启动电池，所述启动电池通过第一DC/DC与电气切换装置电性连接，所述燃料电池系统的燃料电池堆通过第二DC/DC与电气切换装置电性连接。
[0007]优选的，还包括第三DC/DC，所述第三DC/DC输入端电性连接第二DC/DC，输出端电性连接电气切换装置。
[0008]本专利技术还提供一种启动方法，所述方法为：启动电池上电为燃料电池系统的控制系统供电，所述控制系统控制打开燃料电池系统的空气系统的供氧阀门以及氢气系统的供氢阀门，供氢同时，启动电池输出的电压通过第一DC/DC升压供给空气系统的空压机或鼓风机，少量的空气和氢气进入燃料电池堆，燃料电池堆发电，电气切换装置切换由第二DC/DC向空气系统、冷却系统、氢气系统、控制系统供电，增加空气供给量，提高燃料电池电堆发电量，从而完成燃料电池系统低压辅助启动。
[0009]优选的，所述方法还包括电气切换装置切换由第三DC/DC向启动电池充电，为下一次燃料电池系统的低压辅助启动做准备。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0011]采用本专利技术技术的燃料电池系统发动机在车用领域应用时，可取消额外的高压启
动电池，从而降低车辆成本；在较低温时也能顺利启动，环境适应性强；本专利技术燃料电池系统可和当前的燃油车辆平台、纯电车辆平台较为完美的适配，符合发展和推广需求。
附图说明
[0012]图1为车用燃料电池系统低压辅助启动电气控制系统的原理框图；
[0013]图2为实施例1燃料电池系统的结构原理图；
[0014]图3为实施例1的启动方法流程图；
[0015]图4为实施例2燃料电池系统的结构原理图；
[0016]图5为实施例2的启动方法流程图。
[0017]附图标注：
[0018]空滤器1、空气流量计2、空压机3、后冷器4、进气阀5、空气进口温度压力传感器6、背压阀7、空气出口温度压力传感器8、液泵9、散热器10、开关阀11、比例阀12、引射器13、气液分离器14、排气阀15、氢气循环泵16、循环管路17、氢气进口温度压力传感器18、安全阀19、氢气出口温度压力传感器20、鼓风机21、散热风扇22、进风管路23。
具体实施方式
[0019]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，所描述的实施例仅仅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做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。
[0020]实施例1：
[0021]本实施例提出了一种车用燃料电池系统低压辅助启动电气控制系统，该装置如图1所示，包括电气切换装置、第一DC/DC、第二DC/DC、启动电池，所述启动电池通过第一DC/DC与电气切换装置电性连接，所述燃料电池系统的燃料电池堆FC通过第二DC/DC与电气切换装置电性连接。还包括第三DC/DC，所述第三DC/DC输入端电性连接第二DC/DC，输出端电性连接电气切换装置。
[0022]该装置已在30KW车用系统上完成应用开发，所用的燃料电池系统为液冷系统，包括燃料电池堆、空气系统、氢气系统、冷却系统、控制系统，所述电气切换装置分别与空气系统、氢气系统、冷却系统、控制系统电性连接。该燃料电池系统具体结构原理参见图2。所述空气系统包括在燃料电池堆空气进口端通过管路依次连接的空滤器1、空气流量计2、空压机3、后冷器4、进气阀5，以及设置在空气进口端管路上的空气进口温度压力传感器6。所述空气系统还包括在燃料电池堆空气出口端通过管路连接的背压阀7，以及设置在空气出口端管路上的空气出口温度压力传感器8。所述冷却系统包括燃料电池堆出水口与进水口之间通过管路依次连接的液泵9和散热器10。所述氢气系统包括在燃料电池堆氢气进口通过进氢管路依次连接的开关阀11、比例阀12、引射器13，在氢气出口通过出氢管路依次连接的气液分离器14、排气阀15，以及在进氢管路和出氢管路之间连接的氢气循环泵16。所述氢气系统还包括连接在引射器13和气液分离器14之间的循环管路17。所述氢气系统还包括在进氢管路上设置的氢气进口温度压力传感器18、安全阀19，在出氢管路上设置的氢气出口温度压力传感器20。
[0023]所述空气系统用于将空气供应至燃料电池堆阴极；氢气系统用于将氢燃料供应至燃料电池堆阳极；冷却系统用于调节燃料电池堆的温度；低压辅助启动电气控制系统包括24V启动电池、DC/DC和电气切换装置等，用于给各部件进行供电；控制系统为现有技术，包括各类传感器、执行器以及FCU等，用于检测和调控燃料电池堆的运行状态。本实施例需要3个DC/DC配合电气切换装置完成无辅助启动。启动电池上电后，通过第一DC/DC向控制系统和空气系统供电；燃料电池堆产生电能后，所有系统转换为由第二DC/DC供电，同时第三DC/DC向启动电池充电。
[0024]图2所示的燃料电池堆启动时，空压机3的运行需供应高压电，液泵9等部件的运行需供应低压电，因此，这就需要同时配置高压电源和低压电源，增加了系统的成本。其次，在低温启动时，启动电源首先得进行自身加热而消耗部分功率，这可能导致用于驱动空压机3的可用功率不足而使启动困难甚至不能启动。为此本实施例的燃料电池系统采用图1所述的电气控制系统并结合下述的启动方法来解决以上问题。
[0025]本实施例还提供了一种启动方法，参见附图3，具体为启动电池上电为燃料电池系统的控制系统供电，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车用燃料电池系统低压辅助启动电气控制系统，其特征在于：包括电气切换装置、第一DC/DC、第二DC/DC、启动电池，所述启动电池通过第一DC/DC与电气切换装置电性连接，所述燃料电池系统的燃料电池堆通过第二DC/DC与电气切换装置电性连接。2.根据权利要求1所述的车用燃料电池系统低压辅助启动电气控制系统，其特征在于：还包括第三DC/DC，所述第三DC/DC输入端电性连接第二DC/DC，输出端电性连接电气切换装置。3.一种采用权利要求1
‑
2任意一项所述车用燃料电池系统低压辅助启动电气控制系统的启动方法，其特征在于，所述方法为...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢佳平，朱维，匡金俊，李浩，
申请(专利权)人：海卓动力青岛能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：