一种燃料电池低温冷启动加热装置、控制方法以及车辆与流程

本发明涉及燃料电池，具体涉及一种燃料电池低温冷启动加热装置、控制方法以及车辆。

背景技术：

1、燃料电池发动机，将氢和氧经过电化学反应将化学能转变成电能的发动机系统。一般包括燃料电池堆、气体输配和回收系统、散热系统、监测和控制系统、氢气安全系统、辅助电源、电能输出系统。

2、低温环境会对燃料电池发动机的影响较大，其中最主要的难题就是氢燃料电池发动机的低温冷起动，直接决定了氢燃料电池车能否在低温地区投入使用。氢燃料电池发动机对低温环境的适应性，已经成为氢燃料电池发动机发展路上的重大课题。

3、目前国内厂商已经实现氢燃料电池发动机-30℃环境下的低温冷起动，通常来讲在氢燃料电池发动机的起动过程中，先利用电加热器对发动机进行加热，加热至一定温度后，再进行氢燃料电池发动机的自起动。但是，目前氢燃料电池发动机低温冷起动策略全部依靠消耗动力电池的电量；燃料电池发热量无法回收利用。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种减少动力电池的电量消耗，加快燃料电池发动机升温，实现电堆发热的回收利用的燃料电池低温冷启动加热装置、控制方法以及车辆。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的第一种技术方案为：

3、一种燃料电池低温冷启动加热装置，燃料电池包括电堆、fcu和冷却循环系统，所述电堆包括冷却入口和冷却出口，所述冷却循环系统包括冷却液内管，所述冷却液内管连接在冷却入口和冷却出口上，所述低温冷启动加热装置包括冷却液外管和扰动组件，所述冷却液外管包覆在冷却液内管上，所述冷却液外管与冷却液内管之间填充有过饱和醋酸钠溶液，所述扰动组件与过饱和醋酸钠溶液接触，所述fcu控制扰动组件的工作。

4、优选地，所述冷却循环系统还包括散热器、节温器和水泵；

5、所述冷却出口、散热器、节温器、水泵、冷却入口依次通过冷却液内管连通形成散热循环；

6、所述冷却出口、节温器、水泵、冷却入口依次通过冷却液内管连通形成节温循环。

7、优选地，所述冷却出口与节温器之间的冷却液内管、所述节温器与水泵之间的冷却液内管、所述水泵与冷却入口之间的冷却液内管中的一段或多段上套设置有冷却液外管。

8、优选地，所述扰动组件有三组，三组所述扰动组件分别与所述冷却出口与节温器之间的过饱和醋酸钠溶液、所述节温器与水泵之间的过饱和醋酸钠溶液、所述水泵与冷却入口之间过饱和醋酸钠溶液接触。

9、优选地，所述扰动组件包括继电器和与继电器连接的扰动片，所述扰动片设置在过饱和醋酸钠溶液内，所述继电器设置在冷却液内管或冷却液外管上。

10、为了解决上述技术问题，本发明采用的第二种技术方案为：

11、一种上述的燃料电池低温冷启动加热装置的控制方法，包括

12、判断车辆是否需要进行冷启动，若否则不动作，若是则fcu控制继电器进而控制扰动片工作，同时fcu控制开启水泵，进行循环对电堆进行加热，并启动电堆；

13、冷启动完成后，fcu控制继电器不动作。

14、为了解决上述技术问题，本发明采用的第三种技术方案为：

15、一种车辆，包括上述的燃料电池低温冷启动加热装置。

16、优选地，还包括对电堆加热的电加热器。

17、本发明的有益效果在于：通过设置冷却液外管，对冷却液内管进行包覆，并在两者之间填充过饱和醋酸钠溶液，通过在进行冷起动时，利用继扰动组件，扰动使过饱和醋酸钠溶液发生结晶，结晶过程释放大量的热，实现对冷却液的加热，进而对电堆进行加热，继而减少冷起动过程中动力电池的电量消耗，并且在电堆启动后，产生的废热能够加热过饱和醋酸钠结晶再次溶于水，得到过饱和醋酸钠溶液，等待下一次冷起动时使用；实现回收燃料电池电堆发热量；进一步的，双层的冷却液管道能够实现保温，加快燃料电池电堆升温。

技术特征：

1.一种燃料电池低温冷启动加热装置，燃料电池包括电堆、fcu和冷却循环系统，所述电堆包括冷却入口和冷却出口，所述冷却循环系统包括冷却液内管，所述冷却液内管连接在冷却入口和冷却出口上，其特征在于，所述低温冷启动加热装置包括冷却液外管和扰动组件，所述冷却液外管包覆在冷却液内管上，所述冷却液外管与冷却液内管之间填充有过饱和醋酸钠溶液，所述扰动组件与过饱和醋酸钠溶液接触，所述fcu控制扰动组件的工作。

2.根据权利要求1所述的燃料电池低温冷启动加热装置，其特征在于，所述冷却循环系统还包括散热器、节温器和水泵；

3.根据权利要求2所述的燃料电池低温冷启动加热装置，其特征在于，所述冷却出口与节温器之间的冷却液内管、所述节温器与水泵之间的冷却液内管、所述水泵与冷却入口之间的冷却液内管中的一段或多段上套设置有冷却液外管。

4.根据权利要求3所述的燃料电池低温冷启动加热装置，其特征在于，所述扰动组件有三组，三组所述扰动组件分别与所述冷却出口与节温器之间的过饱和醋酸钠溶液、所述节温器与水泵之间的过饱和醋酸钠溶液、所述水泵与冷却入口之间过饱和醋酸钠溶液接触。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的燃料电池低温冷启动加热装置，其特征在于，所述扰动组件包括继电器和与继电器连接的扰动片，所述扰动片设置在过饱和醋酸钠溶液内，所述继电器设置在冷却液内管或冷却液外管上。

6.一种权利要求1-5任意一项所述的燃料电池低温冷启动加热装置的控制方法，其特征在于，包括

7.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-5任意一项所述的燃料电池低温冷启动加热装置。

8.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于，还包括对电堆加热的电加热器。

技术总结
本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池低温冷启动加热装置、控制方法以及车辆，燃料电池包括电堆、FCU和冷却循环系统，电堆包括冷却入口和冷却出口，冷却循环系统包括冷却液内管，冷却液内管连接在冷却入口和冷却出口上，所述低温冷启动加热装置包括冷却液外管和扰动组件，冷却液外管包覆在冷却液内管上，冷却液外管与冷却液内管之间填充有过饱和醋酸钠溶液，扰动组件与过饱和醋酸钠溶液接触，所述FCU控制扰动组件工作；本发明通过设置冷却液外管，对冷却液内管进行包覆，并在两者之间填充过饱和醋酸钠溶液，在冷起动时，利用继扰动组件使过饱和醋酸钠溶液发生结晶，结晶过程释放大量的热，减少冷起动过程中动力电池的电量消耗。

技术研发人员：陈云,丛志龙,冀晶
受保护的技术使用者：亿华通动力科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27