CN115020764A - 一种燃料电池系统控制方法和控制装置 - Google Patents

一种燃料电池系统控制方法和控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及燃料电池技术领域，公开了一种燃料电池系统控制方法和控制装置，包括以下步骤：启动燃料电池系统，并通过燃料电池系统控制器检测锂电池温度；判断所述锂电池温度是否低于第一预设温度，得到判断结果；根据判断结果调节与所述锂电池连接的单向电磁阀，实现燃料电池系统内锂电池的低温加热或不加热。本发明在不增加燃料电池系统外部功耗元件的情形下，通过燃料电池电堆余热给锂电池升温加热，既能有效的解决锂电池自身加热慢的问题，又能解决额外给锂电池加热所需耗能的问题，进而也解决了环境温度低时，锂电池无法充电的问题。

Description

一种燃料电池系统控制方法和控制装置
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池系统控制方法和控制装置。
背景技术
燃料电池是一种新型的电化学发电装置，随着燃料电池技术的发展，燃料电池运用在交通领域的范围也越来越广。
目前，应用到叉车领域的燃料电池，在正常工作时会生成水，正常情况下，生成的水会被直接排出，但若叉车是在室内运行，排出的水容易导致室内积水，进而影响室内工作安全；若叉车在室外运行，尤其是在气温较低下的天气里，生成的水在排放时可能会结成冰，从而造成安全事故，通常是采用给叉车匹配储水箱来解决这个问题。但是在环境低于0℃以下时，储水箱会被冰冻。此外，叉车燃料电池一般与锂电池配合使用，但锂电池在环境低于0℃以下时，一般不被允许充电，及锂电池利用自身加热片进行加热时，不仅速度较慢，还会消耗额外耗能，导致影响到整车制动回收。
发明内容
为了解决现有技术在环境温度较低时，燃料电池系统使用锂电池不便的问题，本发明提供了一种燃料电池系统控制方法和控制装置，以此解决温度较低时，锂电池无法充电且自身加热慢的问题。
本发明的技术内容如下：
一方面，本发明提供了一种燃料电池系统控制方法，包括以下步骤：
启动燃料电池系统，并通过燃料电池系统控制器检测锂电池温度；
判断所述锂电池温度是否低于第一预设温度，得到判断结果；
根据判断结果调节与所述锂电池连接的单向电磁阀，实现燃料电池系统内锂电池的低温加热或不加热。
进一步地，根据所述判断结果调节与所述锂电池连接的单向电磁阀，包括：
当所述锂电池温度低于第一预设温度时，打开与所述锂电池连接的单向电磁阀，通过燃料电池电堆余热对锂电池进行加热。
进一步地，所述通过燃料电池电堆余热对锂电池进行加热，包括：
当所述锂电池温度大于或等于第一预设温度时，关闭与所述锂电池连接的单向电磁阀，停止对锂电池的低温加热。
进一步地，当所述锂电池温度大于或等于第一预设温度时，关闭与所述锂电池连接的单向电磁阀时，包括：
所述锂电池温度不超过第二预设温度。
进一步地，根据所述判断结果调节与所述锂电池连接的单向电磁阀，还包括：
当所述锂电池温度不低于第一预设温度时，与所述锂电池连接的单向电磁阀处于关闭状态。
另一方面，本发明提供了一种燃料电池系统控制装置，所述装置包括：
运行单元，用于启动燃料电池系统，并通过燃料电池系统控制器检测锂电池温度；
判断单元，用于判断锂电池温度是否低于第一预设温度，得到判断结果；
调控单元，用于根据判断结果调节与所述锂电池连接的单向电磁阀，实现燃料电池系统内锂电池的低温加热或不加热。
进一步地，还包括：
监控单元，用于监控所述锂电池温度是否大于或等于第一预设温度。
进一步地，所述监控单元，
还用于监控所述锂电池温度是否不超过第二预设温度。
再一方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述任一项所述的燃料电池系统控制方法的操作。
再另一方面，本发明还提供了一种电子设备，包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现上述任一项所述的燃料电池系统控制方法的操作。
本发明的有益效果至少包括：在不增加燃料电池系统外部功耗元件的情形下，通过燃料电池电堆余热给锂电池升温加热，既能有效的解决锂电池自身加热慢的问题，又能解决额外给锂电池加热所需耗能的问题，进而解决了环境温度低时，锂电池无法充电的问题。
附图说明
图1为本发明的一种燃料电池系统控制方法的流程框图示意图。
图2为本发明实施例1的一种燃料电池系统控制方法的逻辑框图示意图。
图3为本发明实施例2的一种燃料电池系统控制装置的结构框图示意图。
图4为本发明实施例3的一种燃料电池系统的结构框图示意图。
其中，图4中的各标记表示为：
1-燃料电池电堆；2-第一温度传感器；3-第二温度传感器；4-锂电池；5-单向电磁阀；6-水泵；7-电控三通阀；8-PTC加热器；9-过滤器；10-散热器；11-第三温度传感器；12-第四温度传感器；13-热交换装置；14-储水箱；15-高液位传感器；16-溢流管；17-低液位传感器；18-排水阀；19-低点排液管；20-环境温度传感器；21-上排气管路；22-补水箱；23-去离子装置；24-下排气管路；25-第二电控三通阀。
具体实施方式
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作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。
实施例1
结合图1-2所示，本实施例提供了一种燃料电池系统控制方法，包括以下步骤：
启动燃料电池系统，并通过燃料电池系统控制器检测锂电池温度；
判断所述锂电池温度是否低于第一预设温度t1，得到判断结果；
根据判断结果调节与所述锂电池连接的单向电磁阀，实现燃料电池系统内锂电池的低温加热或不加热。
当所述锂电池温度低于第一预设温度t1时，打开与所述锂电池连接的单向电磁阀，通过燃料电池电堆余热对锂电池进行加热。
直到所述锂电池温度大于或等于第一预设温度时，关闭与所述锂电池连接的单向电磁阀，停止对锂电池的低温加热。所述锂电池温度不超过第二预设温度。
当所述锂电池温度不低于第一预设温度时，与所述锂电池连接的单向电磁阀处于关闭状态。
通过判断结果调节与锂电池连接的单向电磁阀，实现燃料电池系统内锂电池的低温加热或不加热的目的之后，结束该次锂电池加热或不加热进程。
通过本实施例，可以有效的解决锂电池在环境温度低下的情形下不易加热或加热慢、且不能充电的问题，并且本实施例无需添加额外的功耗元件，可以达到节省资源、成本的目的。
实施例2
结合实施例1与图3所示，本实施例提供了一种燃料电池系统控制装置，包括：
运行单元，用于启动燃料电池系统，并通过燃料电池系统控制器检测锂电池温度；
判断单元，用于判断锂电池温度是否低于第一预设温度，得到判断结果；
调控单元，用于根据判断结果调节与所述锂电池连接的单向电磁阀，实现燃料电池系统内锂电池的低温加热或不加热。
进一步地，还包括：
监控单元，用于监控所述锂电池温度是否大于或等于第一预设温度t1。
进一步地，所述监控单元，
还用于监控所述锂电池温度是否不超过第二预设温度t2。
t1～t2温度区间是为锂电池的舒适工作区间。
通过本实施例，可以实现了燃料电池系统控制方法的操作步骤。
实施例3
结合实施例1、2与图4所示，本实施例提供了一种燃料电池系统，包括：
燃料电池电堆(1)；
锂电池加热回路、电堆加热回路、电堆散热回路，所述锂电池加热回路、电堆加热回路、电堆散热回路均与燃料电池电堆(1)并联连接，燃料电池电堆(1)进、出口上分别设置有第一温度传感器(2)与第二温度传感器(3)；
锂电池加热回路包括锂电池(4)及单向电磁阀(5)，锂电池(4)两端分别与燃料电池电堆(1)进、出口连接，单向电磁阀(5)设置在与锂电池(4)的同一条管路上并与锂电池(4)连接；燃料电池系统通过燃料电池控制器监测锂电池温度，进而判断是否需要调节单向电磁阀(4)，若锂电池温度小于第一预设温度，则打开单向电磁阀(4)，利用燃料电池电堆余热对锂电池(4)进行加热，同时监测锂电池温度，当锂电池温度大于或等于第一预设温度，且不超过第二预设温度时，即可以关闭单向电磁阀(5)，结束锂电池低温加热进程。
电堆加热回路包括第一电控三通阀(7)、PTC加热器(8)与水泵(6)，PTC加热器(8)两端分别与燃料电池电堆(1)进、出口连接，第一电控三通阀(7)与水泵(6)分别连接在PTC加热器(8)两侧，PTC加热器(8)所在的管路与锂电池(4)所在的管路并联；
电堆散热回路包括热交换装置(13)、散热器(10)、过滤器(9)与第二电控三通阀(25)，散热器(10)两端分别与燃料电池电堆(1)进、出口连接，第二电控三通阀(25)分别与水泵(6)、热交换装置(13)及散热器(10)连接，过滤器(9)设置在散热器(10)冷却液的出口侧，过滤器(9)与第一电控三通阀(7)连接，热交换装置(13)上设置有储水箱(14)，通过控制第二电控三通阀(25)的阀门开度，控制冷却液从燃料电池电堆(1)流出后，流经水泵(6)、第二电控三通阀(25)、散热器(10)进行降温；或先利用温度升高的冷却液对储水箱(14)进行加热解冻后，再通过散热器(10)进行散热，即冷却液从燃料电池电堆(1)流出后，流经水泵(6)、第二电控三通阀(25)、热交换装置(13)，在流经热交换装置(13)时，利用温度升高的冷却液对储水箱(14)进行加热，后冷却液流至散热器进行降温。
在散热器(10)进、出口两端分别设置有第三温度传感器(11)与第四温度传感器(12)。
通过本实施例，在燃料电池水温升高，需要散热器(10)散热时，打开第一电控三通阀(7)与第二电控三通阀(25)，使冷却液流入散热器(10)进行散热；当需要对储水箱(14)加热时，同样打开第一电控三通阀(7)与第二电控三通阀(25)，使第二电控三通阀(25)接通热交换装置(13)，令冷却液流经热交换装置(13)，对储水箱(14)进行加热，在环境温度较低的情形时，可以通过冷却液对储水箱(14)加热以解决储水箱冰冻的问题，然后冷却液再流入散热器(10)进行散热。
本实施例使用的储水箱(14)上设置有高液位传感器(15)、低液位传感器(17)，对储水箱(14)内水液位进行识别，以此判断水液位是否超出，或是否排放干净，储水箱(14)内部设置倾斜面，更便于液体排放，并且设置有溢流管(16)，以免水液位过高导致燃料电池排气端被堵塞，进而影响燃料电池运行。
同时，本实施例的燃料电池系统上还包括有去离子装置(23)和补水箱(22)，补水箱(22)与燃料电池电堆(1)的上排气管路(21)相连，补水箱(22)与去离子装置(23)连接，去离子装置(23)与散热器(10)出口连接，燃料电池电堆(1)的下排气管路(24)穿过储水箱(14)，下排气管路(24)与储水箱(14)的溢流管(16)配合，使得燃料电池电堆(1)的下排气管路(24)排气更通畅。
电堆散热回路上的热交换装置(13)的冷却液入口还设置有低点排液管(19)，在热交换装置(13)的冷却液出口上设置有排水阀(18)，用于排水，在燃料电池系统外框架上还设置有环境温度传感器(20)，用于监测环境温度，以此确定是否对储水箱(14)进行加热，进而控制第二电控三通阀(25)的阀门开启。
实施例4
本实施例根据实施例1提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述实施例1任一项所述的燃料电池系统控制方法的操作。
实施例5
本实施例还根据实施例1提供了一种电子设备，包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现上述实施例1任一项所述的燃料电池系统控制方法的操作。
通过上述多个实施例，本发明在不增加外部功耗元件的前提下，通过燃料电池电堆废热给储水箱加热，防止储水箱在温度较低情况时结冰的情况；同时通过燃料电池电堆余热给锂电池进行升温加热，能够有效的解决锂电池自身加热慢、能耗高，且温度较低时无法进行充电的问题，通过将锂电池进行加热后，锂电池可以顺利的在环境温度较低的情况下进行充电。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种燃料电池系统控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
启动燃料电池系统，并通过燃料电池系统控制器检测锂电池温度；
判断所述锂电池温度是否低于第一预设温度，得到判断结果；
根据判断结果调节与所述锂电池连接的单向电磁阀，实现燃料电池系统内锂电池的低温加热或不加热。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统控制方法，其特征在于：根据所述判断结果调节与所述锂电池连接的单向电磁阀，包括：
当所述锂电池温度低于第一预设温度时，打开与所述锂电池连接的单向电磁阀，通过燃料电池电堆余热对锂电池进行加热。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统控制方法，其特征在于：所述通过燃料电池电堆余热对锂电池进行加热，包括：
当所述锂电池温度大于或等于第一预设温度时，关闭与所述锂电池连接的单向电磁阀，停止对锂电池的低温加热。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统控制方法，其特征在于：当所述锂电池温度大于或等于第一预设温度时，关闭与所述锂电池连接的单向电磁阀时，包括：
所述锂电池温度不超过第二预设温度。
5.根据权利要求2所述的燃料电池系统控制方法，其特征在于：根据所述判断结果调节与所述锂电池连接的单向电磁阀，还包括：
当所述锂电池温度不低于第一预设温度时，与所述锂电池连接的单向电磁阀处于关闭状态。
6.一种燃料电池系统控制装置，其特征在于：所述装置包括：
运行单元，用于启动燃料电池系统，并通过燃料电池系统控制器检测锂电池温度；
判断单元，用于判断锂电池温度是否低于第一预设温度，得到判断结果；
调控单元，用于根据判断结果调节与所述锂电池连接的单向电磁阀，实现燃料电池系统内锂电池的低温加热或不加热。
7.根据权利要求6所述的燃料电池系统控制装置，其特征在于：还包括：
监控单元，用于监控所述锂电池温度是否大于或等于第一预设温度。
8.根据权利要求7所述的燃料电池系统控制装置，其特征在于：所述监控单元，
还用于监控所述锂电池温度是否不超过第二预设温度。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述权利要求1-5任一项所述的燃料电池系统控制方法的操作。
10.一种电子设备，其特征在于：包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现上述权利要求1-5任一项所述的燃料电池系统控制方法的操作。
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