[發(fā)明專利]一種氫燃料電池汽車低溫啟動(dòng)系統(tǒng)及控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811340970.0
• 申請(qǐng)日: 2018-11-12
• 公開（公告）號(hào): CN109473699A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳義磊;劉建祥;王章;朱增懷;高蒙蒙;趙狐龍;崔敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/04029
• 分類號(hào): H01M8/04029;H01M8/04223;H01M8/04302
• 代理公司: 北京維澳專利代理有限公司 11252
• 代理人: 王立民;賈博雍

本發(fā)明涉及一種氫燃料電池汽車低溫啟動(dòng)系統(tǒng)及控制方法，包括電池堆、第一水泵、第二水泵、第一水加熱器、第二水加熱器、暖風(fēng)換熱器、空調(diào)控制器、FCU控制器、去離子器、散熱器、第一風(fēng)扇、第二風(fēng)扇及節(jié)溫器。利用暖風(fēng)和水加熱器給冷卻液加熱，縮短了加熱時(shí)間，可快速實(shí)現(xiàn)低溫啟動(dòng)，不需高壓縮比的空氣壓縮機(jī)及冷卻系統(tǒng)處于大循環(huán)時(shí)，實(shí)現(xiàn)了電池堆余熱的回收利用，既節(jié)約了成本又能節(jié)約能源。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種氫燃料電池汽車低溫啟動(dòng)系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)

質(zhì)子交換膜燃料電池是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，其核心元件膜電極在-20℃下可以有效傳導(dǎo)離子，為燃料電池低溫發(fā)電奠定了基礎(chǔ)。然而，燃料電池主要產(chǎn)物為水，在每次運(yùn)行的過程中和運(yùn)行結(jié)束，其陰極和陽極均會(huì)有水存在，如停機(jī)溫度在0℃以下，則會(huì)造成冰凍，膜電極上催化劑及質(zhì)子交換膜被覆蓋，從而影響其啟動(dòng)反應(yīng)性能，冷凍嚴(yán)重的將完全不能發(fā)生反應(yīng)，甚至造成膜電極不可恢復(fù)性的破壞。因此質(zhì)子交換膜冷啟動(dòng)能力是其商業(yè)化進(jìn)程中的主要瓶頸技術(shù)之一。

目前國外關(guān)于燃料電池低溫啟動(dòng)的研究已經(jīng)取得了較大成效，而國內(nèi)關(guān)于燃料電池低溫啟動(dòng)的研究才剛剛起步，技術(shù)水平較國外相差很大。國內(nèi)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)研制單位實(shí)現(xiàn)了燃料電池系統(tǒng)低溫(-20℃)儲(chǔ)存與啟動(dòng)，這與國外-30℃以下的技術(shù)指標(biāo)存在很大的差距。

中國申請(qǐng)?zhí)朇N201220656397.6公開了一種燃料電池低溫快速啟動(dòng)系統(tǒng),

如圖1所示，該系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)01和燃料電池組02，空氣壓縮機(jī)通過一輸氣管04與燃料電池組相連，空氣壓縮機(jī)的進(jìn)氣口連接有一進(jìn)氣管03，進(jìn)氣管上設(shè)有入口空氣閥06，燃料電池組的出氣口連接有一排氣管05，排氣管上設(shè)有限壓閥07，燃料電池組的出氣口還設(shè)有一支路管道08與空氣壓縮機(jī)的進(jìn)氣口相連，使空氣壓縮機(jī)、輸氣管、燃料電池組及支路管道構(gòu)成一循環(huán)回路，并且支路管道上設(shè)有回路空氣閥09，上述空氣壓縮機(jī)、入口空氣閥、限壓閥、溫度傳感器及回路空氣閥均與一控制器連接。此系統(tǒng)在不增加過多額外附屬設(shè)備和不消耗額外燃料的情況下，通過設(shè)置一支路管道使空氣壓縮機(jī)和燃料電池組接通循環(huán)回路，使排出燃料電池組的空氣回到空氣壓縮機(jī)繼續(xù)壓縮升溫，并再次進(jìn)入燃料電池組循環(huán)加熱，使燃料電池組溫度升高，以達(dá)到使燃料電池在低溫條件下能進(jìn)行冷啟動(dòng)的目的。

現(xiàn)有技術(shù)的方案是通過加熱冷空氣，使冷空氣升溫后給電池堆加熱，在燃料電池堆較小、空氣壓縮機(jī)性能較強(qiáng)時(shí)確實(shí)可以較快的實(shí)現(xiàn)冷啟動(dòng)。但也存在一些問題。

1、空氣的比熱容較小，升溫緩慢，給電池堆加熱當(dāng)然也較慢。

2、需要較高壓縮比的空氣壓縮機(jī)，否則不能提供足夠多的進(jìn)氣量，從而也不能提供足夠多的熱量來加熱電池堆。尤其在電池堆較大時(shí)，更需要更多的熱空氣來加熱，才能實(shí)現(xiàn)電池堆的快速升溫。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種氫燃料電池汽車低溫啟動(dòng)系統(tǒng)及控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)冷啟動(dòng)較慢，及空氣比熱容較小的問題。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種氫燃料電池汽車低溫啟動(dòng)系統(tǒng)，包括電池堆、第一水泵、第二水泵、第一水加熱器、第二水加熱器、、暖風(fēng)換熱器、空調(diào)控制器、FCU控制器、去離子器、散熱器、第一風(fēng)扇、第二風(fēng)扇及節(jié)溫器；

所述第一水泵出口通過管路與暖風(fēng)換熱器第一進(jìn)口連接，所述暖風(fēng)換熱器第一出口通過管路與節(jié)溫器進(jìn)口連接，所述節(jié)溫器第一出口與第一水加熱器進(jìn)口連接，所述節(jié)溫器第二出口與散熱器進(jìn)口連接；

所述第一水加熱器出口與所述散熱器出口匯合后，再分別與電池堆進(jìn)口及去離子器進(jìn)口連接；

所述電池堆出口與去離子器出口匯合后與第一水泵進(jìn)口連接；

所述第二水泵出口與第二水加熱器進(jìn)口連接，第二水加熱器出口與暖風(fēng)換熱器第二進(jìn)口連接，暖風(fēng)第二出口與所述第二水泵進(jìn)口連接；