[發明專利]車載燃料電池的啟動運行輔助裝置及控制方法

在審

• 申請號: 202111101291.X
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113782766A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 方川;李文文;李飛強
• 申請（專利權）人: 北京億華通科技股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H01M8/04225;H01M8/04302;H01M8/0432;H01M8/04701
• 代理公司: 北京共騰律師事務所 16031
• 代理人: 姚星

1.一種車載燃料電池的啟動運行輔助裝置,其特征在于，包括DC-DC升壓器、雙向DC-DC變換器、超級電容器、鋰電池和控制器；其中，

燃料電池電堆的供電端經所述DC-DC升壓器與所述鋰電池的輸入端連接，并依次經所述DC-DC升壓器、雙向DC-DC變換器與所述超級電容器連接；所述鋰電池的輸出端與整車電機連接；所述控制器的輸出端分別與所述燃料電池電堆、DC-DC升壓器、雙向DC-DC變換器、超級電容器的控制端連接。

2.根據權利要求1所述的車載燃料電池的啟動運行輔助裝置,其特征在于，所述控制器執行如下程序：

獲取整車電機的當前運行狀態，以及燃料電池電堆的實時溫度；所述當前運行狀態為正常運行、準備停機、停機狀態、準備啟動中的一種；

根據所述燃料電池電堆的實時溫度，結合整車電機的當前運行狀態，控制所述燃料電池電堆、DC-DC升壓器、雙向DC-DC變換器、超級電容器執行相應操作，使得正常運行時燃料電池電堆供電、超級電容器充電，準備停機時燃料電池電堆將超級電容器電量充滿，停機狀態時超級電容器定時對燃料電池電堆保溫，準備啟動時超級電容器為燃料電池電堆供電直到燃料電池電堆冷啟動完成。

3.根據權利要求1或2所述的車載燃料電池的啟動運行輔助裝置,其特征在于，所述控制器進一步包括依次連接的：

數據采集單元，用于獲取整車電機的實時轉速，并接收用戶輸入的整車電機控制指令，確定整車電機的當前運行狀態；以及，獲取燃料電池電堆的實時溫度和輸出電流；并且，將所述整車電機的當前運行狀態、燃料電池電堆的實時溫度和輸出電流發送至數據處理與控制單元；

數據處理與控制單元，用于根據接收到的整車電機的當前運行狀態，結合燃料電池電堆的實時溫度和輸出電流，向執行單元發出相應控制信號，使得所述燃料電池電堆、DC-DC升壓器、雙向DC-DC變換器、超級電容器執行相應操作；

執行單元，用于根據接收到的所述相應控制信號，控制DC-DC升壓器和雙向DC-DC變換器內的信號傳輸，燃料電池電堆的供電、充電或低溫存儲，以及，超級電容器的充電、供電或者斷開。

4.根據權利要求3所述的車載燃料電池的啟動運行輔助裝置,其特征在于，所述數據采集單元進一步包括：

速度傳感器，設置于整車電機的轉子處，用于獲取所述整車電機的實時轉速；

溫度傳感器，設置于燃料電池電堆內部，用于獲取燃料電池電堆的實時溫度；

電流傳感器，設置于燃料電池電堆的供電輸出端，用于獲取燃料電池電堆的輸出電流；

指令輸入按鈕，用于接收用戶輸入的整車電機控制指令。

5.根據權利要求4所述的燃料電池的啟動運行輔助裝置,其特征在于，所述數據處理與控制單元執行如下程序：

獲取整車電機的當前運行狀態；

在整車電機正常運行時，控制燃料電池電堆通過DC-DC升壓器對鋰電池充電，并對整車電機供電，同時，控制雙向DC-DC變換器、超級電容器所在支路斷開；

在整車電機準備停機時，控制燃料電池依次經DC-DC升壓器、雙向DC-DC變換器對超級電容器充電，直到超級電容器的電量充滿，同時，控制鋰電池、整車電機所在支路斷開；

在整車電機停機后，控制超級電容器周期性地通過雙向DC-DC變換器對燃料電池電堆內的冷卻液加熱，使得電堆溫度保持在處于預設范圍內，同時，控制DC-DC升壓器、鋰電池所在支路斷開；在每次加熱結束后，檢測超級電容器的電量，一旦超級電容器的電量低于下限閾值，控制超級電容器停止加熱，并控制DC-DC升壓器、鋰電池所在支路連通，啟動燃料電池電堆執行停車吹掃操作，對超級電容器適量充電；

在整車電機準備啟動時，控制超級電容器通過雙向DC-DC變換器將燃料電池電堆內的冷卻液加熱到預設溫度后，對燃料電池電堆進行供電直到燃料電池電堆的輸出電流達到預設可拉載電流后，控制雙向DC-DC變換器、超級電容器所在支路斷開，并控制燃料電池電堆通過DC-DC升壓器對鋰電池充電，并對整車電機供電，完成燃料電池電堆的冷啟動。