[发明专利]一种燃料电池冷启动系统、方法及车辆

说明书

本发明公开了一种燃料电池冷启动系统、方法及车辆，所述系统包括：电控单元与冷启动子系统，冷启动子系统包括电堆、背压阀、混排、三通阀以及依次连接的空气过滤器、空压机与中冷器，中冷器的出口与电堆的入口连通，电堆的出口与背压阀的入口连通；其中，三通阀设置在空压机与中冷器的连接管路上，三通阀的第一出口与中冷器的入口连通，三通阀的第二出口与背压阀的入口连通，背压阀的出口与混排的入口连通；电控单元与三通阀电连接，用于控制三通阀的第一出口截止，第二出口流通，以使得经过空压机压缩排出后的高温空气经过三通阀的第二出口进入背压阀。该系统能够有效地减少背压阀中的水分残留，防止燃料电池系统在冷启动时背压阀结冰。

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种燃料电池冷启动系统、方法及车辆。

背景技术

车用燃料电池系统一般采用质子交换膜燃料电池，它是通过氢气与空气中的氧气的化学反应产生电能，反应生成物为水。合适的通气压力、温度、湿度会发挥燃料电池系统的最优性能，其中空气压力主要是通过调节背压阀开度实现的。但是在燃料电池冷启动过程中，由于低温使被压阀结冰冻住无法调节开度，燃料电池控制器在接收到背压阀结冰无法正常工作时，发出指令禁止空压机启动，导致燃料电池无法完成冷启动。

分析发现，背压阀结冰主要是由于空气中含有的部分水分残留在背压阀中，燃料电池系统停机吹扫动作并未将背压阀中水分完全吹扫干净。这样在低温状态下，被压阀自身破冰能力不足，进而破冰失败，最终控制策略导致空压机无法启动，使燃料电池冷启动失败。

发明内容

本申请实施例提供了一种燃料电池冷启动系统、方法及车辆，该系统能够有效地减少背压阀中的水分残留，以防止燃料电池系统在冷启动时背压阀结冰，使背压阀能够正常调节开度，进而顺利启动空压机，确保燃料电池冷启动成功。

第一方面，本发明通过本发明的一实施例提供如下技术方案：

一种燃料电池冷启动系统，包括：

电控单元与冷启动子系统，所述冷启动子系统包括电堆、背压阀、混排、三通阀以及依次连接的空气过滤器、空压机与中冷器，所述中冷器的第一出口与所述电堆的入口连通，所述中冷器的第二出口与所述电堆的扫气入口连通，所述电堆的出口与所述背压阀的入口连通；其中，所述三通阀设置在所述空压机与所述中冷器的连接管路上，所述三通阀的第一出口与所述中冷器的入口连通，所述三通阀的第二出口与所述背压阀的入口连通，所述背压阀的出口与所述混排的入口连通；所述电控单元分别与所述空压机、所述三通阀以及所述背压阀电连接，所述电控单元用于控制所述三通阀的第一出口截止，第二出口流通，以使得经过所述空压机压缩排出后的高温空气经过所述三通阀的第二出口进入所述背压阀，加热所述背压阀内的残留水分至蒸发。

优选地，所述冷启动子系统还包括：止回阀，所述止回阀的入口与所述三通阀的第二出口连通，所述止回阀的出口与所述背压阀的入口连通，所述止回阀用于防止所述三通阀流入所述背压阀的空气回流。

优选地，所述冷启动子系统还包括：泄流截止阀，所述泄流截止阀的入口与所述中冷器的出口连通，所述泄流截止阀的第一出口与所述电堆的入口连通，所述泄流截止阀的第二出口均与所述混排的入口连通，所述泄流截止阀的控制端与所述电控单元电连接，用于在所述电堆内的空气压力超压时对空气进行泄流以降低空气压力。

优选地，所述冷启动子系统还包括：增湿器，所述增湿器的第一入口与所述泄流截止阀的出口连通，所述增湿器的第一出口与所述电堆的入口连通，所述电堆的出口与所述增湿器的第二入口连通，所述增湿器的第二出口与所述背压阀的入口连通；所述增湿器用于控制所述电堆排出废气中的水分与所述增湿器的第一入口进入的干空气进行湿度交换。

优选地，所述冷启动子系统还包括：第一温压传感器与第二温压传感器，所述第一温压传感器布置于所述电堆的入口，所述第二温压传感器布置于所述电堆的出口，所述第一温压传感器与第二温压传感器均与所述电控单元电连接，分别用于采集进入所述电堆中的空气的温度与压力值以及流出所述电堆的空气的温度与压力值。