一种燃料电池汽车低温预启动系统的制作方法

本实用新型涉及燃料电池领域，尤其涉及燃料电池低温冷启动领域。

背景技术：

在低温状况下，燃料电池的性能会显著降低，在低于0℃的环境中，燃料电池内质子交换膜中的水会结冰，从而导致质子交换膜鼓胀、破裂、穿孔等问题，同时，若燃料电池内的催化层发生冻结，电化学反应会因反应区域的冰封而停止。这些问题都将导致燃料电池汽车无法正常启动。而且我国目前存在的燃料电池汽车技术未能实现低温预启动，从而造成车主等候时间长，燃料电池汽车使用效率低的问题。

中国专利“用于燃料电池的冷启动控制系统和控制方法”（申请号：201910384921.5）和中国专利“氢燃料电池系统的冷启动装置”（申请号：201810154503.2）虽都提供了一种通过加热冷却燃料电池堆管线内的冷却水的方法来解决低温环境下燃料电池内部结冰，无法正常工作的问题，但该专利并未解决车主自主冷启动燃料电池汽车所带来的等候时间长、车辆使用效率低以及使用感差的问题。

中国专利“用于远程控制燃料电池电动车辆的装置和方法”（申请号：201710785133.8）提供了一种用于氢燃料电池车辆的远程启动控制的方法，车主可自由选择启动模式，达到远程操控的目的，但该发明所提供的方法未能避免人为选择模式错误的问题以及未有效解决低温环境下因燃料电池内部结冰所导致的燃料电池汽车无法正常启动的问题。

技术实现要素：

本实用新型针对燃料电池处于低于0℃环境时，因燃料电池内部结冰导致的电化学反应停止问题以及燃料电池汽车无法预启动升温问题，提供了一种燃料电池汽车低温预启动系统。本实用新型所提供的低温预启动系统，有效缩短了燃料电池汽车冷启动的时间，提高了燃料电池汽车的使用效率。燃料电池汽车低温预启动系统启用后，可根据温度对比结果，近一步判断燃料电池汽车是否需要启用低温预启动模式，这有利于避免人为选择模式错误所造成能源损耗。并且中央控制器实施低温预启动控制时以距离计较结果作为判定条件之一，这增加了低温预启动的有效性，避免了加热时间过长造成的能源浪费问题和加热时间过短导致的燃料电池内部结冰无法正常工作的问题。

本实用新型的技术方案是：

一种燃料电池汽车低温预启动系统，主要包括：遥控器，中央控制器，与中央控制器通过线束连接的接收器、电动机、辅助电源装置、燃料电池、温度传感器、距离传感器、加热装置，水泵，热交换器，燃料电池加湿器，贮氢罐，空气压缩机。

所述接收器接收车主通过遥控器所发出的命令，并通过线束传递给中央控制器。所述加热装置布置于燃料电池与水泵之间，与中央控制器、辅助电源装置通过线束连接。所述热交换器布置于水泵与燃料电池加湿器之间，与外界进行热量交换，降低冷却液的温度。所述贮氢罐通过燃料电池加湿器与燃料电池连接，并为燃料电池提供反应原料。

具体的，中央控制器内布置有温度控制器和距离控制器。

更具体的，温度控制器通过线束控制温度传感器，当温度传感器接收到检测命令后，检测燃料电池内部温度，并将检测温度传递给温度控制器，温度控制器接收检测数据后，将检测温度与预设温度进行比较，并将比较结果传递给中央控制器。

更具体的，距离控制器通过线束控制距离传感器，当距离传感器接收到检测命令后，检测遥控器与燃料电池汽车之间的距离，并将检测数据传递给距离控制器，距离控制器接收数据后，将检测距离与预设距离进行比较，并将比较结果传递给中央控制器。

本实用新型提供了一种燃料电池汽车低温预启动的工作模式。

为方便描述工作模式，标记温度传感器检测的燃料电池内部温度为t，预设温度为0，距离传感器检测的遥控器与燃料电池汽车之间的距离为l，预设距离为y。

车主根据自身需求，通过遥控器完成对燃料电池汽车启动模式的选择，遥控器将选择结果以无线信号的形式发送至接收器，接收器接收命令后继而通过线束将选择结果传递给中央控制器，中央控制器判断后执行命令。

低温预启动模式：

（1）车主选择低温预启动模式并通过遥控器发出命令。

（2）接收器接收命令，并将该命令通过线束传递给中央控制器。

（3）中央控制器接收命令并分别向温度控制器、距离控制器传递命令。

（4）温度控制器接收命令后，通过线束控制位于燃料电池内部的温度传感器，当温度传感器接收检测命令后，继而检测燃料电池内部温度，检测结果为t，随之将t传递给温度控制器。

（5）温度控制器将t与进行比较0。

当t大于等于0时，中央控制器不预先实施控制，等待车主正常启动燃料电池汽车；

当t小于0时，距离控制器控制距离传感器，距离传感器接收检测命令，继而检测遥控器与燃料电池汽车之间的距离，检测结果为l，随之将检测结果传递给距离控制器。

（6）距离控制器将l与y进行比较。

当l大于y时，距离控制器控制距离传感器继续检测遥控器与燃料电池汽车之间的距离；

当l等于y时，中央控制器实施控制，燃料电池汽车进行预启动。

具体的，中央控制器通过线束控制加热装置，加热装置通过加热冷却液进水管加热冷却液。同时，中央控制器控制热交换器，使得热交换器不工作，不与外界进行热量交换。

本发明采用上述技术方案后，与现有技术相比具有以下有益效果：

1、根据检测温度与预设温度的对比结果，近一步判断燃料电池汽车是否需要启用低温预启动模式，有利于避免由人为选择模式错误造成的辅助电源装置中电量的无用损耗，同时也降低贮氢罐内的氢气损耗。

2、通过加热装置加热冷却液可以有效提高燃料电池内部温度，降低了在温度低于0℃时，由于燃料电池的质子交换膜结冰导致的质子交换膜鼓胀、破裂、穿孔等问题发生的可能性，避免了由于燃料电池内部的催化层因水冻结，电化学反应停止而产生的启动失败的问题，有效缩短了燃料电池汽车冷启动的时间。与此同时，热交换器不工作，降低了冷却液的热量损失，提高了加热效率。

3、低温预启动模式下，将检测距离与预设距离的对比结果作为中央控制器实施低温预启动控制的判定条件之一，增加了低温预启动的有效性，避免了加热时间与车主从启动低温预启动模式到实际用车之间的时间不匹配问题，进而造成的加热时间过长导致的能源浪费问题以及加热时间过短导致的燃料电池内部再次结冰无法正常工作的问题。

4、在燃料电池汽车正常启动基础之上又增设了低温预启动模式，克服了单一模式的片面性，满足了车主在低温状况下快速启动燃料电池汽车的需求。

附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是低温预启动模式流程图；

图中：1-遥控器、2-接收器、3-电动机、4-中央控制器、41-温度控制器、42-距离控制器、5-辅助电源装置、6-水泵、7-热交换器、8-燃料电池加湿器、9-贮氢罐、10-空气压缩机、11-燃料电池、12-温度传感器、13-距离传感器、14-加热装置。

具体实施方式：

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。

下面结合附图1作以下详细说明：

如附图1所示，一种燃料电池汽车低温预启动系统，主要包括：遥控器1，中央控制器4，与中央控制器4通过线束连接的接收器2、电动机3、辅助电源装置5、燃料电池11、温度传感器12、距离传感器13、加热装置14，水泵6，热交换器7，燃料电池加湿器8，贮氢罐9，空气压缩机10。

所述接收器2接收车主通过遥控器1所发出的命令，并通过线束传递给中央控制器4。

所述加热装置14布置于燃料电池11与水泵6之间，与中央控制器4、辅助电源装置5通过线束连接。

如此好处是加热装置14通过加热冷却液进而快速提高燃料电池11内部温度，使得燃料电池11内部温度能够快速达到工作温度，缩短燃料电池11冷启动的时间。

所述热交换器7布置于水泵6与燃料电池加湿器8之间，与外界进行热量交换，降低冷却液的温度。

所述贮氢罐9通过燃料电池加湿器8与燃料电池11连接，并为燃料电池11提供反应原料。

具体的，中央控制器4内布置有温度控制器41和距离控制器42。

更具体的，温度控制器41通过线束控制温度传感器12，当温度传感器12接收到检测命令后，检测燃料电池11内部温度，并将检测温度传递给温度控制器41，温度控制器41接收检测数据后，将检测温度与预设温度进行比较，并将比较结果传递给中央控制器4。

如此好处是根据检测温度与预设温度的对比结果，近一步判断燃料电池汽车是否需要启用低温预启动模式，有利于避免由人为选择模式错误造成的辅助电源装置5电量的无用损耗，同时也降低贮氢罐9内的氢气损耗。

更具体的，距离控制器42通过线束控制距离传感器13，当距离传感器13接收到检测命令后，检测遥控器1与燃料电池汽车之间的距离，并将检测数据传递给距离控制器42，距离控制器42接收数据后，将检测距离与预设距离进行比较，并将比较结果传递给中央控制器4。

如此好处是低温预启动模式下，将检测距离与预设距离的对比结果作为中央控制器4实施低温预启动控制的判定条件之一，增加了低温预启动的有效性，避免了加热时间与车主从启动低温预启动模式到实际用车之间的时间不匹配问题，进而造成的加热时间过长导致的能源浪费问题以及加热时间过短导致的燃料电池内部再次结冰无法正常工作的问题。

本实用新型提供了一种燃料电池汽车低温预启动的工作模式。

为方便描述工作模式，标记温度传感器12检测的燃料电池11内部温度为t，预设温度为0，距离传感器13检测的遥控器1与燃料电池汽车之间的距离为l，预设距离为y。

车主根据自身需求，通过遥控器1完成对燃料电池汽车启动模式的选择，遥控器1将选择结果以无线信号的形式发送至接收器2，接收器2接收命令后继而通过线束将选择结果传递给中央控制器4，中央控制器4判断后执行命令。

如此好处是，本实用新型在车主自主正常启动燃料电池汽车基础之上又设置了低温预启动模式，克服了单一模式的片面性，满足了车主在低温状况下快速启动燃料电池汽车的需求。

低温预启动模式：

（1）车主选择低温预启动模式并通过遥控器1发出命令。

（2）接收器2接收命令，并将该命令通过线束传递给中央控制器4。

（3）中央控制器4接收命令并分别向温度控制器41、距离控制器42传递命令。

（4）温度控制器41接收命令后，通过线束控制位于燃料电池11内部的温度传感器12，当温度传感器12接收检测命令后，继而检测燃料电池11内部温度，检测结果为t，随之将t传递给温度控制器41。

（5）温度控制器41将t与0进行比较。

当t大于等于0时，中央控制器4不预先实施控制，等待车主正常启动燃料电池汽车；

当t小于0时，距离控制器42控制距离传感器13，距离传感器13接收检测命令，继而检测遥控器1与燃料电池汽车之间的距离，检测结果为l，随之将检测结果传递给距离控制器42。

（6）距离控制器42将l与y进行比较。

当l大于y时，距离控制器42控制距离传感器13继续检测遥控器1与燃料电池汽车之间的距离；

当l等于y时，中央控制器4实施控制，燃料电池汽车进行预启动。

具体的，中央控制器通过线束控制加热装置14，加热装置14通过加热冷却液进水管加热冷却液。同时，中央控制器4控制热交换器7，使得热交换器7不工作，不与外界进行热量交换。

如此好处是，通过加热装置14加热冷却液可以有效提高燃料电池内部温度，降低了在温度低于0℃时，由于燃料电池11的质子交换膜结冰导致的质子交换膜鼓胀、破裂、穿孔等问题发生的可能性，避免了由于燃料电池11内部的催化层因水冻结，电化学反应停止而产生的启动失败的问题。与此同时，热交换器7不工作，降低了冷却液的热量损失，提高了加热效率。

另外，本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解以上术语在本发明中的具体含义。术语“平齐”、“中心”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

综上所述，本发明的内容不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本发明的指导思想之内提出其他的实施例，但这些实施例都包括在本发明的范围之内。