[发明专利]车载燃料电池的启动运行辅助装置及控制方法

说明书

本发明提供了一种车载燃料电池的启动运行辅助装置，属于燃料电池供电技术领域，解决了现有技术低温启动受限的问题。该装置包括DC‑DC升压器、双向DC‑DC变换器、超级电容器、锂电池和控制器；其中，燃料电池电堆的供电端经所述DC‑DC升压器与所述锂电池的输入端连接，并依次经所述DC‑DC升压器、双向DC‑DC变换器与所述超级电容器连接；所述锂电池的输出端与整车电机连接；所述控制器的输出端分别与所述燃料电池电堆、DC‑DC升压器、双向DC‑DC变换器、超级电容器的控制端连接。实现了快速低温启动的功能。

技术领域

本发明涉及燃料电池供电技术领域，尤其涉及一种车载燃料电池的启动运行辅助装置及控制方法。

背景技术

氢燃料电池是一种将氢燃料中的化学能通过电化学反应转化为电能的装置，产物仅为水，具有高效率、高可靠性、低排放、无污染等优点。氢燃料电池的应用场景非常广泛，其中，与整车匹配是未来发展的重要趋势。

在与整车匹配运行时需要考虑到整车运行的工况环境，例如，低温环境下车辆行驶中，由于动力电池（锂电池）性能受到一定限制，只能进行放电而无法进行充电。当整车停机后，整车将无法对燃料电池系统提供电源，导致整车电机下电后，无法进行唤醒对电堆进行再次吹扫动作；在低温下停机后，电堆温度会随着时间的变化与环境温度相同，导引起电堆内未进行再次吹扫时内部已经结冰。因此，如何解决在低温环境下，整车无法提供电源时，燃料电池可进行保温操作和停机后再吹扫动作非常重要。

目前，缺少一种在低温环境下，车辆进行冷起动时燃料电池电堆拉载大功率，而锂电池又能进行充电的装置。

发明内容

本发明实施例旨在提供一种车载燃料电池的启动运行辅助装置，用以解决现有技术低温启动受限的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种车载燃料电池的启动运行辅助装置，包括DC-DC升压器、双向DC-DC变换器、超级电容器、锂电池和控制器；其中，

燃料电池电堆的供电端经所述DC-DC升压器与所述锂电池的输入端连接，并依次经所述DC-DC升压器、双向DC-DC变换器与所述超级电容器连接；所述锂电池的输出端与整车电机连接；所述控制器的输出端分别与所述燃料电池电堆、DC-DC升压器、双向DC-DC变换器、超级电容器的控制端连接。

上述技术方案的有益效果如下：虽然低温环境下燃料电池电堆的供电能力下降，但通过设置双向DC-DC变换器、超级电容器，使得低温环境下车辆行驶中，超级电容器能弥补燃料电池电能的不足；整车在低温环境完成停机后，超级电容器可以正常供电，后期停车吹扫（PPG）过程不受影响；在进行低温冷启动时，通过超级电容器拉载直大功率，锂电池在低温下仍可正常充电，达到快速低温启动的目的。

基于上述装置的进一步改进，所述控制器执行如下程序：

获取整车电机的当前运行状态，以及燃料电池电堆的实时温度；所述当前运行状态为正常运行、准备停机、停机状态、准备启动中的一种；

根据所述燃料电池电堆的实时温度，结合整车电机的当前运行状态，控制所述燃料电池电堆、DC-DC升压器、双向DC-DC变换器、超级电容器执行相应操作，使得正常运行时燃料电池电堆供电、超级电容器充电，准备停机时燃料电池电堆将超级电容器电量充满，停机状态时超级电容器定时对燃料电池电堆保温，准备启动时超级电容器为燃料电池电堆供电直到燃料电池电堆冷启动完成。

上述进一步改进方案的有益效果是：冷启动时，通过超级电容器对电堆提供能量，可以保证燃料电池电堆的温度能够保持在-20 ℃以上。

进一步，所述控制器进一步包括依次连接的：

数据采集单元，用于获取整车电机的实时转速，并接收用户输入的整车电机控制指令，确定整车电机的当前运行状态；以及，获取燃料电池电堆的实时温度和输出电流；并且，将所述整车电机的当前运行状态、燃料电池电堆的实时温度和输出电流发送至数据处理与控制单元；