一种燃料电池车辆及其低温启动方法技术

本发明专利技术涉及一种燃料电池车辆及其低温启动方法，该低温启动方法包括判断动力电池温度是否大于第一预设温度，若否则对动力电池进行加热；在动力电池加热过程中，判断燃料电池温度是否大于第二预设温度，若是，则在三个燃料电池启动条件的任一个满足的情况下，启动燃料电池；三个燃料电池启动条件分别为：动力电池加热功率大于/等于燃料电池最低净功率；动力电池充电功率与动力电池加热功率之和大于/等于燃料电池最低净功率；动力电池充电功率、动力电池加热功率以及电附件功率之和大于/等于燃料电池最低净功率。在本发明专利技术中，能够解决现有技术中动力电池加热完成后再开启燃料电池，导致的启动时间较长和动力电池的负担较大的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池车辆及其低温启动方法


[0001]本专利技术属于燃料电池汽车领域，具体涉及一种燃料电池车辆及其低温启动方法。

技术介绍

[0002]氢燃料电池汽车当前主流使用基于燃料电池
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动力电池的电
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电混合动力系统，动力系统主要包括燃料电池、动力电池(锂电池等)、主DC/DC转换器、车载氢系统和驱动电机等部件，其中燃料电池和动力电池作为能量源为整车行驶、空调等电附件提供能量。因为燃料电池不能快速加、减载(输出电功率上升和下降)，其电功率输出不能跟随整车行驶需求实时变化，在短时间内是恒功率输出，因此需要动力电池起到蓄水池式的“削峰填谷”作用，将高压电路中燃料电池和动力电池混连，当燃料电池输出电量高于整车需求时，多余的电流充进动力电池；当燃料电池输出电量少于整车需求时，燃料电池和动力电池一同为整车供电，不足部分由动力电池补充。
[0003]作为车辆的能量源之一，燃料电池系统/发动机在外接氢源的条件下可以正常工作，燃料电池系统/发动机包括燃料电池电堆和辅助系统，燃料电池辅助系统主要包括：热管理系统、氢气系统、空气系统、电气系统、控制系统等；燃料电池电堆将外部供应的氢气和空气中氧气的化学能通过电化学反应直接转为电能、热能和水的发电装置，燃料电池电堆由多片单电池(膜电极)叠加而成，氢气和空气流经电池阳极和阴极侧，发生反应，生成水。当前的燃料电池在自身温度＜0℃下启动时，如果不能够快速升温，反应生成的水会结成冰，进而影响反应的进行，甚至导致起动失败，另外燃料电池系统/发动机开机后还做不到完全跟随整车需求和无法实现零功率输出，其最低净输出功率约为12.5％额定功率，以燃料电池额定功率为80kW为例，其最低净输出功率约为10kW，即燃料电池开机后最小净输出10kW。
[0004]作为车辆的另一能量源，目前使用的动力电池为锂离子电池，其存在低温适应性问题，电池在自身温度＜0℃时无法充电，因此在当前的电
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电混合动力系统中动力电池失去了“削峰填谷”的功能，当车辆刹车、停车时，燃料电池多余的电量不能充进锂电池，导致低温下燃料电池无法开机，并且动力电池升温缓慢，当前行业最快水平约为0.5℃/min，即动力电池从
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30℃加热至0℃需要60min。
[0005]针对上述因燃料电池无法做到完全跟随整车需求和无法实现零功率输出、动力电池低温下无法充电，导致低温下燃料电池无法开机的燃料电池汽车低温启动问题，现有技术中在低温下给动力电池开启加热，待加热至解除低温状态、动力电池的充电性能满足可以充电后，燃料电池再开机启动。例如在申请公开号为CN109962313A的中国专利申请文档中公开了一种燃料电池混合动力车辆及其低温启动控制方法、装置，该专利申请文档提供了一种能量控制策略：在低温下首先纯电动行驶，动力电池自加热升温，待到第一设定温度时，动力电池给燃料电池加热提供能量，待燃料电池到达第二设定温度时，燃料电池开启给整车提供能量。
[0006]然而现有技术存在下列问题：1)燃料电池无法开机为整车提供能量，导致整车只
能以纯电动模式行驶，因燃料电池车辆配置锂电池较少(相对动力电池)，整车低温下纯电行驶时间和行驶里程受限，如果电池温度很低(意味着升温时间很长)或电池SOC不足，整车可能低温下无法行车，会导致客户/驾驶员在需要等待整车暖机，2)动力电池加热完成后再开启燃料电池，此时如果燃料电池处于低温状态，燃料电池还需要进行加热暖机后才能启动，以燃料电池和动力电池均处于
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30℃为例，动力电池需加热约60min后可结束低温状态，此时燃料电池可以开机，但燃料电池还需要在加热15min后才能开机，启动时间过长。
[0007]综上，现有技术中在动力电池加热完成后再开启燃料电池，使得启动时间较长，导致动力电池的负担较大。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供了一种燃料电池车辆及其低温启动方法，用以解决现有技术中动力电池加热完成后再开启燃料电池，导致的启动时间较长和动力电池的负担较大的问题。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种燃料电池车辆低温启动方法，包括：
[0010]1)判断动力电池温度是否大于第一预设温度，若否则对动力电池进行加热；
[0011]2)在动力电池加热过程中，判断燃料电池温度是否大于第二预设温度，若是，则在三个燃料电池启动条件的任一个满足的情况下，启动燃料电池；三个燃料电池启动条件分别为：动力电池加热功率大于/等于燃料电池最低净功率；动力电池充电功率与动力电池加热功率之和大于/等于燃料电池最低净功率；动力电池充电功率、动力电池加热功率以及电附件功率之和大于/等于燃料电池最低净功率。
[0012]上述技术方案的有益效果为：在动力电池温度未达到第一预设温度时对动力电池进行加热，并在燃料电池超过第二预设温度时通过燃料电池启动条件判定燃料电池是否启动，在这种情况下燃料电池可以在动力电池加热过程中完成启动，燃料电池不用等到动力电池温度达到第一预设温度时再启动，缩短了启动时间、以降低动力电池的负担；另外在对动力电池加热过程中对启动条件进行判断，其中启动条件考虑了动力电池充电功率、动力电池加热功率以及电附件功率的不同组合情况，能够使得启动判断变得更加灵活。
[0013]进一步地，为了避免燃料电池的温度过低导致车辆起动失败，本专利技术提供了一种燃料电池车辆低温启动方法，还包括在步骤2)中，若燃料电池温度小于或等于第二预设温度，燃料电池进入暖机模式。
[0014]进一步地，本专利技术提供了一种燃料电池车辆低温启动方法，电附件包括空调和/或除霜器。
[0015]进一步地，为了能够及时发现动力电池的异常，本专利技术提供了一种燃料电池车辆低温启动方法，还包括在步骤1)中，实时检测动力电池是否正常加热，若否则动力电池出现故障。
[0016]进一步地，为了便于对动力电池加热，本专利技术提供了一种燃料电池车辆低温启动方法，还包括动力电池采用内部设置的电加热模块进行加热。
[0017]本专利技术还提供一种燃料电池车辆，包括燃料电池、动力电池、电附件、电池管理系统、燃料电池控制器和整车控制器，电池管理系统与动力电池连接，燃料电池控制器与燃料电池连接，整车控制器与电池管理系统和燃料电池控制器连接，电池管理系统用于判断动力电池温度是否大于第一预设温度，若否则控制动力电池进行加热；燃料电池控制器用于
在动力电池加热过程中，判断燃料电池温度是否大于第二预设温度，若是则向整车控制器反馈判断结果；当燃料电池温度是否大于第二预设温度时，整车控制器判断三个燃料电池启动条件的任一个是否满足，三个燃料电池启动条件分别为：动力电池加热功率大于/等于燃料电池最低净功率；动力电池充电功率与动力电池加热功率之和大于/等于燃料电池最低净功率；动力电池充电功率、动力电池加热功率以及电附件功率之和大于/等于燃料电池最低净功率，若任一个燃料电池启动条件满足，则向燃料电池控制器发送启动指令，以启动燃料电池。
[0018]进一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池车辆低温启动方法，其特征在于，包括：1)判断动力电池温度是否大于第一预设温度，若否则对动力电池进行加热；2)在动力电池加热过程中，判断燃料电池温度是否大于第二预设温度，若是，则在三个燃料电池启动条件的任一个满足的情况下，启动燃料电池；三个燃料电池启动条件分别为：动力电池加热功率大于/等于燃料电池最低净功率；动力电池充电功率与动力电池加热功率之和大于/等于燃料电池最低净功率；动力电池充电功率、动力电池加热功率以及电附件功率之和大于/等于燃料电池最低净功率。2.根据权利要求1所述的燃料电池车辆低温启动方法，其特征在于，在步骤2)中，若燃料电池温度小于或等于第二预设温度，燃料电池进入暖机模式。3.根据权利要求1所述的燃料电池车辆低温启动方法，其特征在于，电附件包括空调和/或除霜器。4.根据权利要求1所述的燃料电池车辆低温启动方法，其特征在于，在步骤1)中，实时检测动力电池是否正常加热，若否则动力电池出现故障。5.根据权利要求1或4所述的燃料电池车辆低温启动方法，其特征在于，动力电池采用内部设置的电加热模块进行加热。6.一种燃料电池车辆，包括燃料电池、动力电池、电附件、电池管理系统、燃料电池控制器和整车控制器，电池管理系统与动力电池连接，燃料电池控制器与燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴结实，蒋尚峰，孟德水，贾莉，
申请(专利权)人：宇通客车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：