[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

本發明提供了一種車載燃料電池的啟動運行輔助裝置，屬于燃料電池供電技術領域，解決了現有技術低溫啟動受限的問題。該裝置包括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。實現了快速低溫啟動的功能。

技術領域

本發明涉及燃料電池供電技術領域，尤其涉及一種車載燃料電池的啟動運行輔助裝置及控制方法。

背景技術

氫燃料電池是一種將氫燃料中的化學能通過電化學反應轉化為電能的裝置，產物僅為水，具有高效率、高可靠性、低排放、無污染等優點。氫燃料電池的應用場景非常廣泛，其中，與整車匹配是未來發展的重要趨勢。

在與整車匹配運行時需要考慮到整車運行的工況環境，例如，低溫環境下車輛行駛中，由于動力電池（鋰電池）性能受到一定限制，只能進行放電而無法進行充電。當整車停機后，整車將無法對燃料電池系統提供電源，導致整車電機下電后，無法進行喚醒對電堆進行再次吹掃動作；在低溫下停機后，電堆溫度會隨著時間的變化與環境溫度相同，導引起電堆內未進行再次吹掃時內部已經結冰。因此，如何解決在低溫環境下，整車無法提供電源時，燃料電池可進行保溫操作和停機后再吹掃動作非常重要。

目前，缺少一種在低溫環境下，車輛進行冷起動時燃料電池電堆拉載大功率，而鋰電池又能進行充電的裝置。

發明內容

本發明實施例旨在提供一種車載燃料電池的啟動運行輔助裝置，用以解決現有技術低溫啟動受限的問題。

一方面，本發明實施例提供了一種車載燃料電池的啟動運行輔助裝置，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。

上述技術方案的有益效果如下：雖然低溫環境下燃料電池電堆的供電能力下降，但通過設置雙向DC-DC變換器、超級電容器，使得低溫環境下車輛行駛中，超級電容器能彌補燃料電池電能的不足；整車在低溫環境完成停機后，超級電容器可以正常供電，后期停車吹掃（PPG）過程不受影響；在進行低溫冷啟動時，通過超級電容器拉載直大功率，鋰電池在低溫下仍可正常充電，達到快速低溫啟動的目的。

基于上述裝置的進一步改進，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。

上述進一步改進方案的有益效果是：冷啟動時，通過超級電容器對電堆提供能量，可以保證燃料電池電堆的溫度能夠保持在-20 ℃以上。

進一步，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；