[发明专利]一种燃料电池低温保护控制系统及其方法

说明书

本发明公开一种燃料电池低温保护控制系统，包括：防冻系统控制模块，用于接收、处理和发送控制信息和指令；加热模块，包括继电单元和加热单元，所述加热单元对冷却液加热，继电单元由防冻系统控制模块进行控制；水冷模块，包括预充电单元、冷却水泵控制器和水泵，所述冷却水泵控制器分别与预充电单元、水泵连接，预充电单元由防冻系统控制模块进行控制；水冷模块外接交流三相电源，经整流桥将交流电源转化为直流电源。本发明还公开一种燃料电池低温保护控制方法，通过所述系统控制模块对加热模块和水冷模块的调控，使循环冷却液温度始终保持在适宜合理的范围，从而实现对燃料电池堆的温度保护，本发明的系统及方法智能化程度高、控温效果好。

技术领域

本发明是属于燃料电池低温保护技术领域，尤其是一种燃料电池低温保护控制系统及其方法。

背景技术

燃料电池是一种电化学的发电装置，等温的按电化学方式,直接将化学能转化为电能而不必经过热机过程,不受卡诺循环限制,因而能量转化效率高,且无噪音,无污染,正在成为理想的能源利用方式。同时,随着燃料电池技术不断成熟,以及页岩气能源革命提供了充足天然气源,燃料电池的商业化应用存在着广阔的发展前景。而燃料电池工作寿命、安全性和发电效率等受温度、水质影响较大。

基于燃料电池反应原理特性，燃料电池系统停止工作后，电堆内部流场和管道中会有残留的液态水，当环境温度足够低时，液态水结冰固化，会对电堆和系统零部件造成物理损坏，所以，在低温环境时，需对电堆进行保温。现有的保温多采用在管道中串联加热器的方式，电源通过外接380VAC市电、220VAC或者引入高压蓄电池的电来提供，通过水泵使冷却液流经电堆和关键的管道从而达到保温的作用，但针对防冻系统的控制方式却很少有人研究。现有技术只是强调需要通过加热来保温，如图1所示。目前，针对防冻系统仍缺乏稳定可靠的控制系统和控制方法。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，旨在提供为燃料电池防冻系统提供一套稳定可靠的控制系统，同时提供一种基于该燃料电池防冻系统的控制方法。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种燃料电池低温保护控制系统，其特征在于，包括：

防冻系统控制模块，用于接收、处理和发送控制信息和指令；

加热模块，包括继电单元和加热单元，所述加热单元对冷却液加热，继电单元由防冻系统控制模块进行控制；

水冷模块，包括预充电单元、冷却水泵控制器和水泵，所述冷却水泵控制器分别与预充电单元、水泵连接，预充电单元由防冻系统控制模块进行控制；水冷模块外接交流三相电源，经整流桥将交流电源转化为高压直流电源；

其中，所述冷却水泵控制器还分别与燃料电池系统控制器、防冻系统控制模块相连接，由燃料电池系统控制器控制冷却液低速循环流动。

进一步的，所述防冻系统控制模块包括防冻系统控制器、开关电源、系统状态指示灯和温度传感器，温度传感器与防冻系统控制器相连，外接交流电源经开关电源转换成直流电源接入防冻系统控制器。

进一步的，所述外接交流电源经开关电源，将高压交流电源转换成低压直流电源为其他低压器件供电。

进一步的，所述水冷模块其特征在于，预充电单元包括高压正接触器、预充电接触器、高压负接触器、预充电电阻；其中，

所述高压负接触器接入高压直流电源负极；

所述预充电接触器与预充电电阻串联后，再与高压正接触器并联，接入高压直流电源正极。

进一步的，所述加热模块其特征在于，继电单元包括过温继电器、防冻电源来电指示继电器、温控开关一、温控开关二、防冻电源启动继电器；其中，所述温控开关一在加热器加热温度达到60℃时断开，所述温控开关二在加热器加热温度达到70℃时断开。