System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种燃料电池冷启动系统技术方案_技高网

一种燃料电池冷启动系统技术方案

技术编号:40106634 阅读:15 留言:0更新日期:2024-01-23 18:31
本申请公开了一种燃料电池冷启动系统,包括:电堆本体、冷却液主流路、冷却液辅助流路和主控模块,冷却液主流路流经第一电控三通阀、主散热器和加热器,第一电控三通阀的输入端与冷却液主流路的入口端连接,第一输出端与主散热器连接,第二输出端与加热器连接;冷却液辅助流路依次流经辅助散热器、空压机控制器和空压机,冷却液辅助流路设有与辅助散热器并联的旁通支路,辅助散热器的输入端和旁通支路的入口端处设有导通控制部件;主控模块用于根据第一温度传感器和第二温度传感器改变第一电控三通阀和导通控制部件的导通状态。本申请能够提高系统的冷启动速度。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及燃料电池,特别涉及一种燃料电池冷启动系统


技术介绍

1、随着化石等传统能源的紧缺与全球气候不断变暖,人类面临着巨大的能源危机与生存危机。亟需寻求新型、高效、清洁能源来逐步替代传统能源以应对能源危机。燃料电池以其优异的性能成为世界各个国家研究的热点,在发电,移动电源,车载电源上发挥了巨大作用。燃料电池汽车的研究日益深入,但其商业化仍然存在技术瓶颈问题,除了电池耐久性和成本因素,提高低温启动性能也是关键问题之一。

2、当燃料电池内的温度低于冰点时,燃料电池工作产生的水会发生冻结。在电池内的温度上升到零度之前,催化层内的水如果发生冻结,电化学反应将会因反应区域的冰封而停止,同时冰的形成由于体积膨胀可能会对膜电极组件的结构产生严重的破坏。目前通常都会通过辅助加热来解决冷启动问题,最常用的就是通过ptc(positive temperaturecoefficient,正温度系数)水加热器来辅助冷启动。由于目前的ptc水加热器的加热功率有限,在20~200kw系统中通常使用6kw或8kw的ptc水加热器,而越大功率的水加热器体积越大,受技术和系统空间限制,难以通过大功率的ptc水加热器来提高冷启动速度。


技术实现思路

1、本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本申请提出一种燃料电池冷启动系统,能够提高系统的冷启动速度。

2、本申请提供了一种燃料电池冷启动系统,包括:

3、电堆本体,所述电堆本体包括冷却液入口和冷却液出口;

<p>4、冷却液主流路,所述冷却液主流路的出口端设有第一温度传感器,且与所述冷却液入口对接,所述冷却液主流路的入口端设有第二温度传感器,且与所述冷却液出口对接,所述冷却液主流路流经第一电控三通阀、主散热器和加热器,所述第一电控三通阀的输入端与所述冷却液主流路的入口端连接,所述第一电控三通阀的第一输出端与所述主散热器的输入端连接,所述第一电控三通阀的第二输出端与所述加热器的输入端连接,所述主散热器的输出端与所述加热器的输出端相连且与所述冷却液主流路的出口端连接;

5、冷却液辅助流路,所述冷却液辅助流路的入口端连接于所述加热器与所述冷却液主流路的出口端之间的管路,所述冷却液辅助流路的出口端连接于所述第一电控三通阀与所述冷却液主流路的入口端之间的管路,所述冷却液辅助流路依次流经辅助散热器、空压机控制器和空压机,所述冷却液辅助流路还设有与所述辅助散热器并联的旁通支路,所述辅助散热器的输入端和所述旁通支路的入口端处设有导通控制部件;

6、主控模块,用于根据所述第一温度传感器和所述第二温度传感器检测的温度值,改变所述第一电控三通阀和所述导通控制部件的导通状态。

7、根据本申请实施例的燃料电池冷启动系统,至少具有如下有益效果:根据第一温度传感器和第二温度传感器检测得到的温度值,可以获取到冷却液进入电堆本体的温度和从电堆本体流出的温度,当电堆本体内的温度低于冰点时,电堆本体工作产生的水会发生冻结,此时在电堆本体启动工作前需要提前进行冷启动,即预先提升冷却液的温度。在冷却液主流路中,可以通过启动加热器为流过的冷却液进行加热,以能够快速提升进入电堆本体的冷却液温度,同时,可以通过控制第一电控三通阀使得冷却液主流路上的冷却液大部分或全部流经加热器;另一方面,在冷却液辅助流路中,因需要提升冷却液的温度,因此通过控制导通控制部件控制冷却液大部分或全部流经旁通支路,以免经过辅助散热器后使得冷却液温度再次降低,空压机控制器和空压机在工作时会产生大量的热量,尤其是空压机,从旁通支路流出的冷却液在经过空压机控制器和空压机后,带走该电子器件在工作时产生的热量,以达到提升冷却液的温度,通过冷却液主流路和冷却液辅助流路的共同作用下,能够加快冷却液温度的提升,以达到提高燃料电池系统的冷启动速度。

8、根据本申请的一些实施例,所述导通控制部件为第二电控三通阀,所述第二电控三通阀的输入端连接于所述加热器与所述冷却液主流路的出口端之间的管路,所述第二电控三通阀的第一输出端与所述辅助散热器的输入端连接,所述第二电控三通阀的第二输出端与所述旁通支路的入口端连接;所述主控模块具体用于:当所述第二温度传感器检测的温度值小于预设的第一温度阈值,打开所述加热器,并调整所述第一电控三通阀和所述第二电控三通阀的开度,以使所述冷却液主流路中的冷却液只流经设有所述加热器的支路,以及所述冷却液辅助流路中的冷却液只流经所述旁通支路。

9、根据本申请的一些实施例,所述冷却液辅助流路在所述辅助散热器、所述旁通支路之后和在所述空压机之前的管路处设有第三温度传感器,所述主控模块还用于:当所述第一温度传感器检测的温度值大于或等于预设的第二温度阈值,调整所述第二电控三通阀的开度,以使所述冷却液辅助流路中的冷却液只流经设有所述辅助散热器的支路;当所述第三温度传感器检测的温度值大于或等于预设的第三温度阈值,开启所述辅助散热器的散热风扇并控制所述辅助散热器的散热风扇的转速,以使所述第三温度传感器检测的温度值达到预设的第一目标温度值;其中,所述第三温度阈值大于或等于所述第二温度阈值;当所述第一温度传感器检测的温度值大于或等于预设的第四温度阈值,关闭所述加热器,并调整所述第一电控三通阀的开度,以使所述冷却液主流路中的冷却液同时流经设有所述加热器的支路和设有所述主散热器的支路;其中,所述第四温度阈值大于或等于所述第二温度阈值;当所述第一温度传感器检测的温度值大于或等于预设的第五温度阈值,开启所述主散热器的散热风扇并控制所述辅助散热器的散热风扇的转速,以使所述第一温度传感器检测的温度值达到预设的第二目标温度值,并调整所述第一电控三通阀的开度,以使所述冷却液主流路中的冷却液只流经设有所述主散热器的支路;其中,所述第五温度阈值大于或等于所述第四温度阈值。

10、根据本申请的一些实施例,所述导通控制部件为电磁阀,所述电磁阀设置于所述旁通支路上;所述主控模块具体用于:当所述第二温度传感器检测的温度值小于预设的第一温度阈值,打开所述加热器,并调整所述第一电控三通阀的开度和控制所述电磁阀打开,以使所述冷却液主流路中的冷却液只流经设有所述加热器的支路,以及所述冷却液辅助流路中的冷却液只流经所述旁通支路;当所述第一温度传感器检测的温度值大于预设的第二温度阈值,控制所述电磁阀关闭,以使所述冷却液辅助流路中的冷却液只流经设有所述辅助散热器的支路。

11、根据本申请的一些实施例,所述冷却液辅助流路还设有氢泵控制器和升压模组,所述氢泵控制器和所述升压模组设置于所述辅助散热器、所述旁通支路之后,且所述氢泵控制器对应的管路、经过所述升压模组对应的管路、经过所述空压机控制器和所述空压机对应的管路相互并联设置。

12、根据本申请的一些实施例,所述电堆本体还包括空气入口和空气出口;所述燃料电池冷启动系统还包括空气进气流路和空气出气流路;所述空气进气流路的入口端用于供外部空气进入,所述空气进气流路内的空气流经所述空压机,所述空气进气流路在所述空压机之后分为空气吹扫支路和空本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种燃料电池冷启动系统,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的燃料电池冷启动系统,其特征在于,所述导通控制部件为第二电控三通阀,所述第二电控三通阀的输入端连接于所述加热器与所述冷却液主流路的出口端之间的管路,所述第二电控三通阀的第一输出端与所述辅助散热器的输入端连接,所述第二电控三通阀的第二输出端与所述旁通支路的入口端连接;所述主控模块具体用于:

3.根据权利要求2所述的燃料电池冷启动系统,其特征在于,所述冷却液辅助流路在所述辅助散热器、所述旁通支路之后和在所述空压机之前的管路处设有第三温度传感器,所述主控模块还用于:

4.根据权利要求1所述的燃料电池冷启动系统,其特征在于,所述导通控制部件为电磁阀,所述电磁阀设置于所述旁通支路上;所述主控模块具体用于:

5.根据权利要求1所述的燃料电池冷启动系统,其特征在于,所述冷却液辅助流路还设有氢泵控制器和升压模组,所述氢泵控制器和所述升压模组设置于所述辅助散热器、所述旁通支路之后,且所述氢泵控制器对应的管路、经过所述升压模组对应的管路、经过所述空压机控制器和所述空压机对应的管路相互并联设置。

6.根据权利要求1所述的燃料电池冷启动系统,其特征在于,所述电堆本体还包括空气入口和空气出口;所述燃料电池冷启动系统还包括空气进气流路和空气出气流路;所述空气进气流路的入口端用于供外部空气进入,所述空气进气流路内的空气流经所述空压机,所述空气进气流路在所述空压机之后分为空气吹扫支路和空气进气支路,所述空气吹扫支路上设有第一背压阀,所述空气吹扫支路的出口端连接于所述电堆本体的外壳,所述空气进气支路的出口端与所述空气入口对接,所述空气进气支路上设有第二背压阀;所述空气出气流路的入口端与所述空气出口对接;

7.根据权利要求6所述的燃料电池冷启动系统,其特征在于,所述空气出气流路上设有第三背压阀,所述空气吹扫支路在所述第一背压阀的输出端后侧设有连接于所述第三背压阀前侧的排气支路,所述排气支路上设有球阀;所述主控模块具体用于:

8.根据权利要求6所述的燃料电池冷启动系统,其特征在于,所述空气进气流路在所述空压机的输出端后侧设有中冷器,所述中冷器上还设有冷却液支路,所述冷却液支路的入口端连接于所述加热器与所述冷却液主流路的出口端之间的管路,所述冷却液支路的出口端连接于所述第一电控三通阀与所述冷却液主流路的入口端之间的管路,所述冷却液支路内的冷却液用于为所述空气进气流路内的气体换热。

9.根据权利要求7所述的燃料电池冷启动系统,其特征在于,所述电堆本体还包括氢气入口和氢气出口;所述燃料电池冷启动系统还包括氢气流路,所述氢气流路的第一入口端与外部供氢装置连接,所述氢气流路的第二入口端与所述氢气出口对接,所述氢气流路的出口端与所述氢气入口对接,所述氢气流路的第一入口端接收的气体依次流经氢气过滤器、关断阀和比例阀至所述氢气流路的出口端,所述氢气流路的第二入口端接收的气体依次流经气液分离器和循环泵至所述氢气流路的出口端,所述循环泵的输出端与所述比例阀的输出端相连,所述气液分离器的排水口通过排水阀连接于所述第三背压阀的输出端;所述主控模块还用于:

10.根据权利要求9所述的燃料电池冷启动系统,其特征在于,所述主控模块还用于:当所述第一温度传感器检测的温度大于预设的第七温度阈值,减小所述第一背压阀的开度,控制所述第二背压阀完全开启,调整所述第三背压阀的开度以及所述空压机的转速,以使得所述空气进气流路的入口端的空气流量以及所述空气入口的气压达到所述电堆本体工作怠速点的标准。

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【技术特征摘要】

1.一种燃料电池冷启动系统,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的燃料电池冷启动系统,其特征在于,所述导通控制部件为第二电控三通阀,所述第二电控三通阀的输入端连接于所述加热器与所述冷却液主流路的出口端之间的管路,所述第二电控三通阀的第一输出端与所述辅助散热器的输入端连接,所述第二电控三通阀的第二输出端与所述旁通支路的入口端连接;所述主控模块具体用于:

3.根据权利要求2所述的燃料电池冷启动系统,其特征在于,所述冷却液辅助流路在所述辅助散热器、所述旁通支路之后和在所述空压机之前的管路处设有第三温度传感器,所述主控模块还用于:

4.根据权利要求1所述的燃料电池冷启动系统,其特征在于,所述导通控制部件为电磁阀,所述电磁阀设置于所述旁通支路上;所述主控模块具体用于:

5.根据权利要求1所述的燃料电池冷启动系统,其特征在于,所述冷却液辅助流路还设有氢泵控制器和升压模组,所述氢泵控制器和所述升压模组设置于所述辅助散热器、所述旁通支路之后,且所述氢泵控制器对应的管路、经过所述升压模组对应的管路、经过所述空压机控制器和所述空压机对应的管路相互并联设置。

6.根据权利要求1所述的燃料电池冷启动系统,其特征在于,所述电堆本体还包括空气入口和空气出口;所述燃料电池冷启动系统还包括空气进气流路和空气出气流路;所述空气进气流路的入口端用于供外部空气进入,所述空气进气流路内的空气流经所述空压机,所述空气进气流路在所述空压机之后分为空气吹扫支路和空气进气支路,所述空气吹扫支路上设有第一背压阀,所述空气吹扫支路的出口端连接于所述电堆本体的外壳,所述空气进气支路的出口端与所述空气入口对接,所述空气进气支路上设有第二背压阀;所述空气出气流路的入口端与所述空气出口对接;<...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴苗丰曹桂军郭跃新曹桦钊韩一丹王亮
申请(专利权)人:深圳市氢蓝时代动力科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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