CN113043907A - 一种冷启动方法、系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷启动方法，该方案中，动力电池上电后先为加热装置供电以使燃料电池的温度升高至预设温度，在燃料升高至预设温度之后再启动以实现对车辆的牵引。可见，本申请中将动力电池与燃料电池相结合，利用动力电池在低温的环境性虽然性能较差，但仍然能输出小功率的特性，在车辆启动前期，使用动力电池为负载供电的同时，还输出小功率为燃料电池的加热装置供电以提高燃料电池的温度，以使燃料电池在低温的环境中也可以实现启动，且不需要设置额外的电源模块，从而保证了车辆的正常启动。本发明还公开了一种冷启动系统及车辆，与上述冷启动方法具有相同的有益效果。

Description

一种冷启动方法、系统及车辆

技术领域

本发明涉及冷启动领域，特别是涉及一种冷启动方法、系统及车辆。

背景技术

目前列车的供电系统通常包括动力电池及燃料电池，其中，动力电池用于为列车中的小功率负载进行供电，例如列车内的照明设备等，燃料电池用于牵引列车。但是在温度较低的环境中，动力电池和燃料电池的性能都比较差，其中，动力电池在低温的环境中，性能虽然较差但可以输出小功率以为负载供电，并在为负载供电的同时，使自身的温度升高以提高自身的性能；但是由于燃料电池的副产物有水，燃料电池在低温的环境下容易出现冷冻的现象，从而使燃料电池不能工作，影响对列车的牵引。

发明内容

本发明的目的是提供一种冷启动方法、系统及车辆，使燃料电池在低温的环境中也可以实现启动，且不需要设置额外的电源模块，从而保证了车辆的正常启动。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种冷启动方法，包括：

向动力电池发送上电信号；

控制所述动力电池输出功率以为加热装置供电以使燃料电池的温度升高，其中，所述加热装置设置于所述燃料电池内部；

判断所述燃料电池的温度是否大于第一预设温度；

若是，则控制所述燃料电池输出功率以便对车辆进行牵引。

优选地，判定所述燃料电池的温度大于第一预设温度且控制所述燃料电池输出功率以便对车辆进行牵引之前，还包括：

控制所述燃料电池为所述动力电池充电以提高所述动力电池的温度及电量。

优选地，控制所述燃料电池为所述动力电池充电以提高所述动力电池的温度及电量之后，还包括：

判断所述动力电池的温度是否大于第二预设温度；

若是，则进入控制所述燃料电池输出功率以便对车辆进行牵引的步骤。

优选地，在判定所述燃料电池的温度大于第一预设温度之后，还包括：

控制换热模块利用所述燃料电池输出功率时产生的热量为所述动力电池升温，所述换热系统设置于所述燃料电池与所述动力电池之间。

优选地，控制所述燃料电池输出功率以便对车辆进行牵引之后，还包括：

判断所述燃料电池是否持续输出功率；

若否，则控制所述动力电池输出功率以便对车辆进行牵引。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种冷启动系统，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于在执行所述计算机程序时实现上述所述的冷启动方法。

优选地，还包括：

动力电池，用于在上电后为加热装置供电，并与燃料电池共同对车辆进行牵引；

所述燃料电池，用于在启动后对车辆进行牵引；

设置于所述燃料电池内部的加热装置，用于在自身上电后升高所述燃料电池的温度。

优选地，还包括：

设置于所述燃料电池内部的温度检测模块，用于检测所述燃料电池的温度并发送至所述处理器。

优选地，还包括：

设置于所述燃料电池与所述动力电池之间的换热模块，用于利用所述燃料电池输出功率时产生的热量为所述动力电池升温。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种车辆，包括上述所述的冷启动系统。

本申请提供了一种冷启动方法，该方案中，动力电池上电后先为加热装置供电以使燃料电池的温度升高至预设温度，在燃料升高至预设温度之后再启动以实现对车辆的牵引。可见，本申请中将动力电池与燃料电池相结合，利用动力电池在低温的环境性虽然性能较差，但仍然能输出小功率的特性，在车辆启动前期，使用动力电池为负载供电的同时，还输出小功率为燃料电池的加热装置供电以提高燃料电池的温度，以使燃料电池在低温的环境中也可以实现启动，且不需要设置额外的电源模块，从而保证了车辆的正常启动。

本申请还提供一种冷启动系统及车辆，与上述描述的冷启动方法具有相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种冷启动方法的流程示意图；

图2为本发明提供的另一种冷启动方法的流程示意图；

图3为本发明提供的一种冷启动系统的结构框图；

图4为本发明提供的另一种冷启动系统的结构框图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种冷启动方法、系统及车辆，使燃料电池在低温的环境中也可以实现启动，且不需要设置额外的电源模块，从而保证了车辆的正常启动。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明提供的一种冷启动方法的流程示意图，该方案包括：

S11：向动力电池3发送上电信号；

S12：控制动力电池3输出功率以为加热装置41供电以使燃料电池4的温度升高，其中，加热装置41设置于燃料电池4内部；

S13：判断燃料电池4的温度是否大于第一预设温度；

S14：若是，则控制燃料电池4输出功率以便对车辆进行牵引。

目前，大部分车辆的供电系统包括动力电池3和燃料电池4，动力电池3和燃料电池4在低温环境下的性能均较低，且由于燃料电池4的副产物中有水，燃料电池4在温度较低的时候还有可能会出现冷冻的现象，从而使燃料电池4无法正常使用，不能实现对车的牵引。

为解决上述技术问题，本申请的设计思路为考虑到动力电池3在低温环境下的性能较差，但是仍然可以输出小功率，因此可以使用动力电池3向燃料电池4的加热装置41小功率供电，以使燃料电池4进行升温，从而使燃料电池4能正常使用从而与动力电池3相配合以便对车辆进行牵引。

基于此，本申请中先对动力电池3发送上电信号，动力电池3上电后，向燃料电池4内部的加热装置41供电以使燃料电池4的温度升高，在燃料电池4的温度达到第一预设温度时，启动燃料电池4与动力电池3相配合以便对车辆进行牵引，此时，车辆完成冷启动过程。可见，本申请利用动力电池3为燃料电池4的加热装置41供电，可以完成冷启动，且不需要设置额外的电源模块为燃料电池4进行加热，降低了成本。

此外，本申请中的动力电池3在为燃料电池4进行供电的同时，由于自身有电流输出，因此也利用自身发热提升自身的温度，从而改善动力电池3的性能。动力电池3在为加热装置41供电的同时，也可以为车辆上的负载供电，例如车辆上的照明设备或者通信设备等，具体根据实际情况而定，本申请在此不再限定。

需要说明的是，考虑到氢燃料的无污染及能量密度高等优点，氢能源与传统的内燃能源相比，具有高效及环保等优点，因此，本申请中的燃料电池4可以为氢燃料电池4，本申请中的动力电池3可以为可充电电池。此外，本申请中的加热装置41可以设置于燃料电池4的内部，也可以设置于燃料电池4的旁边或者其他位置，只要能实现升高燃料电池4的温度即可，具体位置根据实际情况而定。当然，本申请中的动力电池3及燃料电池4不限于上述举例，本申请在此不做特别的限定。

综上，本申请中将动力电池3与燃料电池4相结合，利用动力电池3在低温的环境性虽然性能较差，但仍然能输出小功率的特性，在车辆启动前期，使用动力电池3为负载供电的同时，还输出小功率为燃料电池4的加热装置41供电以提高燃料电池4的温度，以使燃料电池4在低温的环境中也可以实现启动，且不需要设置额外的电源模块，从而保证了车辆的正常启动。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，判定燃料电池4的温度大于第一预设温度之后，还包括：

控制动力电池3停止为加热装置41供电。

考虑到动力电池3在低温环境下虽然可以以小功率输出以为燃料电池4内部的加热模块供电，但是动力电池3的性能依然较差，因此，在燃料电池4能启动后(也即是燃料电池4的温度大于第一预设温度之后)，燃料电池自身可以加热，此时使动力电池3停止为加热装置41供电，以节省动力电池3的电量。

可见，采用本实施例中的方式，在可以实现车辆的冷启动的同时，节省了动力电池的电量。

请参照图2，图2为本发明提供的另一种冷启动方法的流程示意图。

作为一种优选的实施例，判定燃料电池4的温度大于第一预设温度且控制燃料电池4输出功率以便对车辆进行牵引之前，还包括：

S15：控制燃料电池4为动力电池3充电以提高动力电池3的温度及电量。

考虑到在动力电池3为可充电电池时，动力电池3为加热装置41供电之后，动力电池3的电量会有所消耗，尤其是在温度较低的时候，动力电池3为加热装置41供电以使燃料电池4升温至预设温度所需要的时间较长，所需要消耗的电量也较多，此时，由于动力电池3还需要为车辆上的负载供电，但动力电池3的剩余电量较少，可能不足以为车辆上的负载供电，并且在现实使用时通常是通过动力电池3与燃料电池4共同使用以实现对车辆的牵引功能，若动力电池3的温度较低，也即是性能较差时，则可能不能实现对车辆的牵引功能。

为解决上述技术问题，本申请在燃料电池4启动以便对车辆进行牵引之后，燃料电池4还为动力电池3充电，从而保证动力电池3的电量充足，并且由于燃料电池4为动力电池3充电时，有电流存在，从而能够加速动力电池3的温度的升高以便更快的恢复动力电池3的性能。

可见，通过本实施例中的方式可以加速动力电池3的升温并且可以保证动力电池3具有充足的电量以为负载供电，提高了负载运行的可靠性，以及为动力电池3升温，提高了对车辆牵引的可靠性。

作为一种优选的实施例，控制燃料电池4为动力电池3充电以提高动力电池3的温度及电量之后，还包括：

S16：判断动力电池3的温度是否大于第二预设温度；

若是，则进入控制燃料电池4输出功率以便对车辆进行牵引的步骤。

考虑到动力电池3在低温的环境下的性能较差，且在现实使用时，主要是通过动力电池3与燃料电池4相配合共同实现对车辆的牵引功能，则在动力电池3的温度较低的时候，可能不能完成对车辆的牵引功能。

为解决上述技术问题，本申请在控制燃料电池4为动力电池3充电以提高动力电池3的温度及电量之后，还判断动力电池3的温度是否大于第二预设温度，并在动力电池3的温度大于第二预设温度时，认为动力电池3的性能较好，然后动力电池3与燃料电池4可以实现较好的配合以实现对车辆的牵引。

综上，本申请中的方式提高了对车辆牵引的可靠性。

作为一种优选的实施例，控制燃料电池4为动力电池3充电以提高动力电池3的温度及电量之后，还包括：

判断动力电池3的电量是否不小于第一预设电量；

若是，则控制燃料电池4停止为动力电池3充电。

考虑到动力电池3的容量有限，则在充电完成之后若仍然对动力电池3继续充电，可能会对动力电池3造成损坏。

基于此，本申请在动力电池3的电量大于第一预设电量时，控制燃料电池4停止为动力电池3充电，既可以保证动力电池3有充足的的电量，也不会因为过度充电对动力电池3造成损坏，避免动力电池3的损坏。

其中，本申请中的第一预设电量可以为100％或者85％等，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选的实施例，控制燃料电池4停止为动力电池3充电之后，还包括：

判断动力电池3的电量是否小于第二预设电量，第一预设电量大于第二预设电量；

若是，则控制燃料电池4再次为动力电池3充电。

考虑到动力电池3可能会为车辆上的负载供电，从而消耗动力电池3的电量，动力电池3的电量会减少，为了保证动力电池3的电量充足，本申请还对动力电池3的电量进行监测，具体地，在动力电池3的电量小于第二预设电量时，控制燃料电池4为动力电池3充电以保证动力电池3具有充足的电量。

其中，本申请中的第二预设电量可以但不限于为30％或者其他的数值，本申请在此不再限定。

作为一种优选的实施例，在判定燃料电池4的温度大于第一预设温度之后，还包括：

S17：控制换热模块5利用燃料电池4输出功率时产生的热量为动力电池3升温。

考虑到燃料电池4在工作的时候的温度较高，例如，氢燃料电池4在工作时的温度为六十度左右，此时，可以设置一个换热模块5，然后控制换热模块5在燃料电池4输出功率以便对车辆进行牵引之后利用燃料电池4输出功率时产生的热量为动力电池3升温，从而加速动力电池3的升温以改善动力电池3的性能。

可见，本实施例充分利用冷启动过程中产生的能量，将燃料电池4散出的热量用于为动力电池3升温，提高了能量利用率。

需要说明的是，本申请中的换热模块5可以为水循环模块，利用水的导热性及流动性将燃料电池4产生的热量为动力电池3升温，也可以为其他的换热模块5，本申请在此不做特别的限定。此外，若燃料电池4与动力电池3之间的距离较近的话，也可以不需要额外设置换热模块5，燃料电池4散出的热量可以直接通过空气给动力电池3加热。此时不需要设置换热模块5，节约成本。

作为一种优选的实施例，控制燃料电池4输出功率以便对车辆进行牵引之后，还包括：

判断燃料电池4是否持续输出功率；

若否，则控制动力电池3输出功率以便对车辆进行牵引。

考虑到可能存在某种原因，如燃料电池4的燃料管道堵塞等，从而造成燃料电池4不能继续输出功率从而不能对车辆进行牵引。

为解决上述技术问题，本申请还在燃料电池4输出功率以便对车辆进行牵引之后，还判断燃料电池4是否能持续输出功率，若不能，则判定燃料电池4输出功率异常，不能实现对车辆的牵引，此时，控制动力电池3对车辆进行牵引。

可见，通过本申请中的方式，可以在燃料电池4发生故障时，仍能够对车辆进行牵引，保证了车辆的正常行驶，提高了供电的可靠性。

请参照图3，图3为本发明提供的一种冷启动系统的结构框图，该系统包括：

存储器1，用于存储计算机程序；

处理器2，用于在执行计算机程序时实现上述的冷启动方法。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种冷启动系统，具体关于冷启动系统的描述请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。

请参照图3，图3为本发明提供的另一种冷启动系统的结构框图。

作为一种优选的实施例，还包括：

动力电池3，用于在上电后为加热装置41供电，并与燃料电池4共同对车辆进行牵引；

燃料电池4，用于在启动后对车辆进行牵引；

设置于燃料电池4内部的加热装置41，用于在自身上电后升高燃料电池4的温度。

考虑到在燃料电池4为请燃料电池4时，现有技术中许多对燃料电池4进行加热的方式，为使用喷枪对燃料电池4的管道及箱体进行加热，采用这种方式需要携带额外的喷枪等装置，加热方式麻烦。

为解决上述技术问题，本申请中将加热装置41设置于燃料电池4内部，并使用动力电池3为其供电的方式，不用携带额外的装置，节省空间，且加热方式简单易于实现。此外，本申请中的燃料电池4在启动后对车辆进行牵引，本申请中的启动的条件可以是在燃料电池4的温度大于第一预设温度之后且动力电池3的温度大于第二预设温度之后，也即是车辆的整个冷启动过程完成之后。对于本申请中加热装置41的具体实现方式本申请不再限定，只要能满足为燃料电池4升温即可。

当然，本申请中加热装置41的设置位置不限于为燃料电池4的内部，也可以是其他的位置，如燃料电池4的旁边等，具体根据加热装置41的具体实现方式相关。本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选的实施例，还包括：

设置于燃料电池4内部的温度检测模块42，用于检测燃料电池4的温度并发送至处理器2。

为了在加热的过程中能够准确的了解到燃料电池4的温度变化，本申请在燃料电池4的内部还设置了温度检测模块42，从而能够实时的检测燃料电池4的温度，以使处理器2能监测到燃料电池4的温度变化。其中，本申请中的温度检测模块42可以但不限于温度传感器，也可以为其他的温度检测模块42，如热敏电阻等，本申请不再限定。

可见，本实施例中的温度检测模块42能够准确的了解到燃料电池4的温度变化，从而能够实时的检测燃料电池4的温度。

当然，本实施例中的温度检测模块42也不限于设置于燃料电池4的内部，也可以设置于其他位置，只要能实现对燃料电池4的温度的检测即可，本申请不再限定。

作为一种优选的实施例，还包括：

设置于动力电池3内部的动力电池温度检测模块，用于检测动力电池3的温度并发送至处理器2。

为了能够在冷启动过程中能够基于动力电池3的温度并在动力电池3的温度大于第二预设温度时，实现动力电池3与燃料电池4相配合以对车辆进行牵引的功能，本申请还设置了动力电池温度检测模块，检测动力电池3的温度并发送至处理器2。

本实施例中的动力电池温度检测模块也不限于设置于动力电池3的内部，也可以设置于其他位置，只要能实现对动力电池3的温度的检测即可，本申请不再限定.

作为一种优选的实施例，还包括：

设置于燃料电池4与动力电池3之间的换热模块5，用于利用燃料电池4输出功率时产生的热量为动力电池3升温。

考虑到燃料电池4在工作的时候，也即是在燃料电池4输出功率以便实现对车辆的牵引时的温度较高，例如，氢燃料电池4在工作时的温度为六十度左右。

本申请的设计思路为：为了能够充分利用冷启动过程中的所有能量，从而提高能量利用率，可以使用燃料电池4工作时散出的热量为动力电池3加热，从而实现能量的充分利用，在燃料电池4与动力电池3之间的距离较近时，燃料电池4散出的热量可以直接通过空气给动力电池3加热，但是燃料电池4与动力电池3之间的距离较远时，通过空气可能达不到为动力电池3加热的效果，或者加热的效果较差。

为解决上述技术问题，本申请还在燃料电池4与动力电池3之间设置了换热模块5，利用燃料电池4输出功率时产生的热量为动力电池3升温，从而加速动力电池3的升温以改善动力电池3的性能。

可见，本实施例充分利用冷启动过程中产生的能量，将燃料电池4散出的热量用于为动力电池3升温。

需要说明的是，本申请中的换热模块5可以为水循环模块，利用水的导热性及流动性将燃料电池4产生的热量为动力电池3升温，也可以为其他的换热模块5，本申请在此不做特别的限定。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种车辆，包括上述的冷启动系统。

本申请还提供了一种车辆，对于车辆的具体描述请参照上述方法实施例，本申请在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种冷启动方法，其特征在于，包括：

向动力电池发送上电信号；

控制所述动力电池输出功率以为加热装置供电以使燃料电池的温度升高，其中，所述加热装置设置于所述燃料电池内部；

判断所述燃料电池的温度是否大于第一预设温度；

若是，则控制所述燃料电池输出功率以便对车辆进行牵引。

2.如权利要求1所述的冷启动方法，其特征在于，判定所述燃料电池的温度大于第一预设温度且控制所述燃料电池输出功率以便对车辆进行牵引之前，还包括：

控制所述燃料电池为所述动力电池充电以提高所述动力电池的温度及电量。

3.如权利要求2所述的冷启动方法，其特征在于，控制所述燃料电池为所述动力电池充电以提高所述动力电池的温度及电量之后，还包括：

判断所述动力电池的温度是否大于第二预设温度；

若是，则进入控制所述燃料电池输出功率以便对车辆进行牵引的步骤。

4.如权利要求1所述的冷启动方法，其特征在于，在判定所述燃料电池的温度大于第一预设温度之后，还包括：

控制换热模块利用所述燃料电池输出功率时产生的热量为所述动力电池升温，所述换热系统设置于所述燃料电池与所述动力电池之间。

5.如权利要求1-4任一项所述的冷启动方法，其特征在于，控制所述燃料电池输出功率以便对车辆进行牵引之后，还包括：

判断所述燃料电池是否持续输出功率；

若否，则控制所述动力电池输出功率以便对车辆进行牵引。

6.一种冷启动系统，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于在执行所述计算机程序时实现如权利要求1-5任一项所述的冷启动方法。

7.如权利要求6所述的冷启动系统，其特征在于，还包括：

动力电池，用于在上电后为加热装置供电，并与燃料电池共同对车辆进行牵引；

所述燃料电池，用于在启动后对车辆进行牵引；

设置于所述燃料电池内部的加热装置，用于在自身上电后升高所述燃料电池的温度。

8.如权利要求7所述的冷启动系统，其特征在于，还包括：

设置于所述燃料电池内部的温度检测模块，用于检测所述燃料电池的温度并发送至所述处理器。

9.如权利要求8所述的冷启动系统，其特征在于，还包括：

设置于所述燃料电池与所述动力电池之间的换热模块，用于利用所述燃料电池输出功率时产生的热量为所述动力电池升温。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求6-9任一项所述的冷启动系统。

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