[發明專利]一種燃料電池發動機控制系統

在審

• 申請號: 202111545111.7
• 申請日: 2021-12-17
• 公開（公告）號: CN114013342A
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 王海平;高云慶
• 申請（專利權）人: 北京億華通科技股份有限公司
• 主分類號: B60L58/31
• 分類號: B60L58/31;B60L58/27;H02J7/00;H02J7/14
• 代理公司: 北京共騰律師事務所 16031
• 代理人: 姚星

本發明提供了一種燃料電池發動機控制系統，屬于燃料電池技術領域，解決了現有技術低溫啟動時間過長、功率響應速率過慢、開關機次數過多的問題。該系統包括燃料電池發動機、雙向DC?DC變壓器、磷酸鐵鋰動力電池、鈦酸鋰電池、換熱器和控制器。其中，燃料電池發動機的供電端與磷酸鐵鋰動力電池連接，并經雙向DC?DC變壓器與鈦酸鋰電池連接，其換熱管路與換熱器的支路一連接；鈦酸鋰電池內部設置換熱管路，與換熱器的支路二連接。控制器，用于啟動時控制鈦酸鋰電池通過雙向DC?DC變壓器向燃料電池發動機中BOP供電；啟動后控制換熱器進入工作模式，以使燃料電池發動機產生的熱量給磷酸鐵鋰動力電池快速升溫；在怠速工況下，控制燃料電池發動機給鈦酸鋰電池充電。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，尤其涉及一種燃料電池發動機控制系統。

背景技術

隨著傳統汽車對環境的污染問題日漸突出，純電動汽車充電時間過長、續航里程受限等問題的不斷暴露，氫燃料電池由于具有零污染、高效率、續航里程長的優點被廣泛應用于汽車領域。

氫燃料電池汽車作為新能源汽車的一種，其燃料電池發動機和動力電池作為動力系統的核心部件。而在冬季低溫情況下，燃料電池發動機低溫啟動時間過長，功率響應速率過慢，開關機次數過多，嚴重影響燃料電池發動機的壽命。并且，動力電池在低溫情況下無法完成充電。

現有燃料電池發動機控制系統在低溫情況下無怠速模式，功率響應速率較慢，開關機次數過多。并且，車用磷酸鐵鋰類動力電池在低溫情況下，無法充電，無余熱利用，升溫時間過長。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明實施例旨在提供一種燃料電池發動機控制系統，用以解決現有燃料電池發動機低溫啟動時間過長、功率響應速率過慢、開關機次數過多的問題。

一方面，本發明實施例提供了一種燃料電池發動機控制系統，包括燃料電池發動機、雙向DC-DC變壓器、磷酸鐵鋰動力電池、鈦酸鋰電池、換熱器和控制器；

燃料電池發動機的供電端與磷酸鐵鋰動力電池連接，并經雙向DC-DC變壓器與鈦酸鋰電池連接，其換熱管路與換熱器的支路一連接；鈦酸鋰電池內部設置換熱管路，所述換熱管路與換熱器的支路二連接；

控制器，用于發動機啟動時，控制鈦酸鋰電池通過雙向DC-DC變壓器向燃料電池發動機中BOP（輔助系統）供電，直到啟動成功；發動機啟動后，控制換熱器進入工作模式，以使燃料電池發動機產生的熱量給磷酸鐵鋰動力電池快速升溫；以及，在怠速工況下，控制燃料電池發動機通過雙向DC-DC變壓器給鈦酸鋰電池充電。

上述技術方案的有益效果如下：在燃料電池發動機低溫啟動的時候，通過耐低溫的小容量鈦酸鋰電池、雙向DC-DC變壓器給燃料電池發動機中BOP供電。當燃料電池發動機啟動后，耐低溫的小容量鈦酸鋰電池作為怠速工況下燃料電池的負載，通過雙向DC-DC變壓器給鈦酸鋰電池充電。在冬季低溫情況，工作在怠速模式時，當整車需要大功率輸出時，快速響應系統的功率需求，提高了系統的響應速度，減少了燃料電池的開關機次數，提高了燃料電池的壽命。同時，利用燃料電池發動機的余熱給磷酸鐵鋰動力電池快速升溫，縮短了動力電池升溫的時間，提高了燃料電池系統的能量利用效率。

基于上述系統的進一步改進，該系統還包括DC-DC升壓器；其中，

DC-DC升壓器的低壓輸入端與燃料電池發動機的供電端連接，高壓輸出端一與燃料電池發動機中BOP供電端連接，高壓輸出端二分別與雙向DC-DC變壓器的一個端口、鈦酸鋰電池的供電端連接。

上述進一步方案的有益效果如下：增加了DC-DC升壓器后，可有效降低對燃料電池發動機的輸出電壓的要求。

進一步，所述控制器包括依次連接的數據采集單元、數據處理與控制單元；

所述數據采集單元進一步包括：

電流、電壓或功率傳感器，設于燃料電池發動機的供電端，用于采集燃料電池發動機的輸出電流或功率，發送至數據處理與控制單元；