[实用新型]一种燃料电池低温启动控制装置

说明书

本实用新型涉及燃料电池控制技术领域，特别是一种燃料电池低温启动控制装置。该控制装置包括电加热模块、燃烧室、控制模块和用于检测燃料电池电堆温度的第一温度传感器，电加热模块通过电加热产生热能对电堆进行加热，燃烧室通过设定燃料燃烧产生热能对电堆进行加热；控制模块的输入端连接第一温度传感器，控制模块的输出端连接电加热模块和燃烧室，控制模块通过控制电加热模块和燃烧室的状态，实现燃料电池车辆在低温情况下的快速启动，解决单纯依靠电加热方式进行低温启动时燃料转化成电能再转化成热能导致的燃料利用率低的问题。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池控制技术领域，特别是一种燃料电池低温启动控制装置。

背景技术

在环境污染、全球变暖及石油匮乏等问题的背景下，燃料电池汽车作为一种高效、清洁的新能源汽车，因其相对于纯电动汽车具有续航里程长、加氢时间短、零污染的特性，成为最适合作为汽车动力源被认为是新能源汽车发展的终极方向。由于温度对燃料电池系统性能及可靠性有重要的影响，特别在北方寒冷地区，其冬季温度低和室内外温差大的气候特点给燃料电池汽车带来了巨大的挑战；当燃料电池汽车放置于寒冷环境时，燃料电池汽车无法直接启动，直接制约了燃料电池汽车在北方高寒地区的推广和应用。

为了保证燃料电池汽车电堆启动正常，电堆必须进行预热升温，燃料电池低温启动的策略可以归纳为两个大的类别，分别是“保温策略”与“加热融冰策略”。其中，保温法虽然理念较好，但是冬天需要保温，夏天就会阻碍热量的散失，即使方便拆卸，仍需驾驶员根据当天温度进行安装或拆卸，在实际情况下不可行；而在加热融冰方面有中国专利公布号为CN107171004A的专利文献公开了一种燃料电池低温启动分级预热控制方法，使用了温度分级策略控制，能够保证电堆升温的合理性、安全性并延长电堆耐久性，但是在温度较低时，主要依靠加热丝升温，动力电池在低温时输出能力有限，容易造成动力电池SOC亏损较大，且动力电池的能量来源于氢能，氢能变电能的转化率为50％左右，且动力电池在低温时，电流输出能力及储能量下降明显，综合计算氢能转化热的利用率很低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种燃料电池低温启动控制装置，用以解决单纯依靠电加热方式进行低温启动时燃料转化成电能再转化成热能导致的燃料利用率低的问题。

为了实现燃料电池车辆在低温情况下的快速启动，解决单纯依靠电加热方式进行低温启动时燃料转化成电能再转化成热能导致的燃料利用率低的问题，本实用新型提供一种燃料电池低温启动控制装置，包括电加热模块、用于设置在燃料电池电堆的换热单元进出水口之间的循环管路和用于检测燃料电池电堆温度的第一温度传感器，所述电加热模块设置于所述循环管路上，还包括燃烧室和控制模块，所述燃烧室上设置有用于连接气源的燃料进气口，所述燃烧室中设置有燃烧换热单元，所述燃烧换热单元的接入所述循环管路；所述控制模块的输入端连接第一温度传感器，所述控制模块的输出端连接燃烧室和电加热模块。

进一步地，为了便于将热量传递给燃料电池电堆，所述循环管路中包括电加热支路和燃烧加热支路，所述电加热支路通过电加热模块用于连接燃料电池电堆的换热单元的进出水口，所述燃烧加热支路通过燃烧换热单元用于连接燃料电池电堆的换热单元的进出水口。

进一步地，为了避免燃烧室对燃烧加热支路的空加热，防止能量浪费和设备损坏，所述燃烧换热单元的入水口处设置有水量传感器。进一步地，所述控制模块的输入端连接所述水量传感器，所述控制模块根据水量传感器的信号控制燃烧室的燃料进气量。

进一步地，为了防止燃烧室燃料积压过多，氧气不足导致燃烧不充分和燃料浓度过大引起的爆炸，所述燃烧室上还设置有风机，所述控制模块的输入端连接所述水量传感器和所述风机，当水量达到设定水量值时，所述控制模块控制风机开启，当风机转速达到设定转速值时，所述控制模块控制燃烧室进气。

进一步地，为了实现对燃料气体流入量的控制，所述燃烧室的燃料进气口的出气端连接燃气比例阀，所述控制模块的输出端连接所述燃气比例阀。