【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池发动机低温冷启动的辅助装置，尤其涉及一种电池发动机快速冷启动系统、汽车及冷启动方法。
技术介绍
1、燃料电池通过电化学反应将化学能直接转化为电能，其间没有热动能的转化，故转化效率高；由于燃料电池内部不存在机械传动装置，故噪声极低，且可靠性较高；当以纯氢作为燃料时，其电化学反应产物仅为水；当以富氢气体为燃料时，其电化学反应产物含有少量二氧化碳；故其排放污染物极少，是一种十分清洁的能源方式；然而，燃料电池汽车在寒冷地区的商业化推广需要解决低温环境下的启动问题，冷启动系统确保电堆在寒冷条件下能够正常启动并达到稳定运行温度，从而保持一致的性能，提高用户的使用体验。
2、现有技术大多采用保温和外部加热的方法，其中外部加热通常采用热电偶或氢气催化对冷却液加热；然而，这些方法存在着冷启动迟缓、热流利用不充分等缺点；因此，针对现有技术的不足，提供一种有利于燃料电池快速冷启动的冷却系统及其冷启动方法，进而改善冷启动迟缓、热流利用不充分的缺点，是非常有必要的。
3、专利cn115842143a提供了一种燃料电池低温冷启动系统及方法，包括氢气燃烧换热装置和蓄电池接入控制装置；启动时，一方面通过氢气燃烧产生的热量加热贯穿热交换器通气管道中的气体，利用加热后的气体堆燃料电池进行加热，另一方面，通过蓄电池向燃料电池放电，以使燃料电池的阴极点解析出氢气，通过化学反应放热加热燃料电池堆；该专利技术利用氢气燃烧和蓄电池放电两种外部能量同时加热燃料电池堆，加速了启动升温速度，但增加了额外的氢耗和功耗。
4、专利
5、专利cn116231006a提出了一种燃料电池低温无辅热冷启动方法及系统，利用空气路欠气拉载方法，增加燃料电池内部的热能，实现加热以及低温启动，通过欠气和非欠气的循环启动方式，在加热燃料电池的同时，使得燃料电池内部产生的水被排出，进而避免水淹；该专利技术装置和方法实施的前提是液态水未冻结，气体传输未受阻，因此不适用于周围气温在零下的环境。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供一种电池发动机快速冷启动系统，在燃料电池发动机停机后，利用真空保温储液罐，将燃料电池发动机冷却系统内的高温冷却液储存起来，在燃料电池冷启动时，将真空高保温储液罐内高温的冷却液泵入燃料电池冷却系统及燃料电池电堆内，使燃料电池电堆快速升温，有利于燃料电池快速冷启。
2、本专利技术提出一种电池发动机快速冷启动系统，包括燃料电池电堆、散热器以及第一冷却液泵；燃料电池电堆、散热器以及第一冷却液泵两两之间通过管路构成冷却液大循环回路，还包括节温器，节温器设置于散热器和第一冷却液泵之间的管路上，且节温器通过管路连通于燃料电池电堆和散热器之间的管路上，节温器、燃料电池电堆以及第一冷却液泵构成冷却液小循环回路；
3、所述节温器和第一冷却液泵之间的管路上设有真空保温罐，该真空保温罐上分别设有进液管和排液管，进液管和排液管露设于真空保温罐外的端部分别连通于节温器和第一冷却液泵之间的管路上，所述进液管外露部分设置有第二冷却液泵，燃料电池系统在停机后，其内部的冷却液温度一般在60℃～70℃，通过第二冷却液泵将冷却液小循环回路内的60℃～70℃的冷却液抽入真空保温罐内保存，如此可将冷却液热量保留，而且将冷却液小循环回路的冷却液抽入真空保温罐内可防止冷却液小循环回路由于外界环境温度过低导致冻结；在汽车停驶一两天内，真空保温罐内的冷却液温度只会损失降低3℃-10℃，当冷启动燃料电池电堆前，可通过第一冷却液泵将该余热的冷却液由真空保温罐内注入燃料电池电堆，使其环境温度快速上升，稳定10s左右，就可正常冷启动电池电堆。
4、真空保温罐由内外两层密封罐体构成，两层罐体间设有真空夹层腔体，真空保温罐上端连通有单向排气管，该单向排气管下端容置于真空保温罐内层密封罐体内，且其下端悬设于真空保温罐内层密封罐体上端内壁附近，以便需要储存带有余温的冷却液时，方便将真空保温罐内的空气排出罐体外；进液管下部和排液管下部分别容置于真空保温罐内层密封罐体内，进液管下端悬设于真空保温罐内层密封罐体上端内壁附近，排液管下端悬设于真空保温罐内层密封罐体下端内壁附近，方便注入冷却液和完全排出冷却液。
5、真空保温罐侧壁上设置有上液位传感器和下液位传感器，上液位传感器和下液位传感器分别插设固定于真空保温罐侧壁的上部和下部，上液位传感器的一端和下液位传感器的一端分别容置于真空保温罐的内层密封罐体内，上液位传感器的另一端和下液位传感器的另一端分别露设于真空保温罐的外层密封罐体外，以确保最大限度将冷却液小循环回路内的冷却液抽入真空保温罐内或注入燃料电池电堆，保证冷却液小循环回路不因严寒环境管路冻结，以及可对燃料电池电堆进行快速升温。
6、真空保温罐侧壁上还设有真空压力计和真空泵，真空压力计的探测端容置于真空保温罐内外两层密封罐体间的真空夹层腔体内，真空压力计的显示端露设于真空保温罐的外层密封罐体外；真空泵设置于真空保温罐外，且真空泵通过管路连通于真空保温罐内外两层密封罐体间的真空夹层腔体，以确保真空保温罐夹层的真空度，进而保证真空保温罐体内的冷却液温度不会快速下降。
7、所述第二冷却液泵上部的进液管上设置有第一电磁阀，所述真空保温罐上端外露的排液管上设置有第二电磁阀，以根据不同的需要控制真空保温罐抽入或排出冷却液。
8、燃料电池电堆和散热器之间的管路靠近散热器一端上设有第三电磁阀，以避免真空保温罐在回收余温冷却液时将散热器处的冷却液回收到真空保温罐内，避免真空保温罐内的冷却液温度过低，失去保温意义。
9、真空保温罐的内层密封罐体的体积为燃料电池电堆内部冷却液体积的1.1-2倍；真空保温罐的内部容积的体积略大于电堆内部可容纳冷却液的体积(电堆冷却腔的体积基于电堆内部双极板冷却腔的体积以及电堆堆芯的片数，在电堆设计之初即可简单算出)。
10、一种汽车，包括燃料电池控制器，还包括电池发动机快速冷启动系统，第一冷却液泵、第二冷却液泵、上液位传感器、下液位传感器、真空压力计、真空泵、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀分别与燃料电池控制器导线连接，以便通过燃料电池控制器获取参数控制相应的设备开闭。
11、一种电池发动机冷启动方法，应用于所述的电池发动机快速冷启动系统，包括余温冷却液存储以及燃料电池系统冷启动：
12、余温冷却液存储
13、s1、外部环境温度低于10℃时，燃料电池系统在停机后，其内部的冷却液保持较高的余温；此时，在燃料电池控制器的控制下，打开第一电磁阀，此时，第二电磁阀和第三电磁阀处于关闭状态；
【技术保护点】
1.一种电池发动机快速冷启动系统，包括燃料电池电堆(1)、散热器(2)以及第一冷却液泵(3)，燃料电池电堆(1)、散热器(2)以及第一冷却液泵(3)两两之间通过管路构成冷却液大循环回路，还包括节温器(4)，节温器(4)设置于散热器(2)和第一冷却液泵(3)之间的管路上，且节温器(4)通过管路连通于燃料电池电堆(1)和散热器(2)之间的管路上，节温器(4)、燃料电池电堆(1)以及第一冷却液泵(3)构成冷却液小循环回路，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种电池发动机快速冷启动系统，其特征在于：真空保温罐(5)由内外两层密封罐体构成，两层罐体间设有真空夹层腔体，真空保温罐(5)上端连通有单向排气管(53)，该单向排气管(53)下端容置于真空保温罐(5)内层密封罐体内，且其下端悬设于真空保温罐(5)内层密封罐体上端内壁附近；进液管(51)下部和排液管(52)下部分别容置于真空保温罐(5)内层密封罐体内，进液管(51)下端悬设于真空保温罐(5)内层密封罐体上端内壁附近，排液管(52)下端悬设于真空保温罐(5)内层密封罐体下端内壁附近。
3.根据权利要求2所述的
4.根据权利要求3所述的一种电池发动机快速冷启动系统，其特征在于：真空保温罐(5)侧壁上还设有真空压力计(56)和真空泵(57)，真空压力计(56)的探测端容置于真空保温罐(5)内外两层密封罐体间的真空夹层腔体内，真空压力计(56)的显示端露设于真空保温罐(5)的外层密封罐体外；真空泵(57)设置于真空保温罐(5)外，且真空泵(57)通过管路连通于真空保温罐(5)内外两层密封罐体间的真空夹层腔体。
5.根据权利要求4所述的一种电池发动机快速冷启动系统，其特征在于：所述第二冷却液泵(511)上部的进液管(51)上设置有第一电磁阀(512)，所述真空保温罐(5)上端外露的排液管(52)上设置有第二电磁阀(521)。
6.根据权利要求5所述的一种电池发动机快速冷启动系统，其特征在于：燃料电池电堆(1)和散热器(2)之间的管路靠近散热器一端上设有第三电磁阀(6)。
7.根据权利要求6所述的一种电池发动机快速冷启动系统，其特征在于：真空保温罐(5)的内层密封罐体的体积为燃料电池电堆(1)内部冷却液体积的1.1-2倍。
8.一种汽车，其特征在于：包括燃料电池控制器，还包括电池发动机快速冷启动系统，第一冷却液泵(3)、第二冷却液泵(511)、上液位传感器(54)、下液位传感器(55)、真空压力计(56)、真空泵(57)、第一电磁阀(512)、第二电磁阀(521)和第三电磁阀(6)分别与燃料电池控制器导线连接。
9.一种电池发动机冷启动方法，应用于如权利要求9所述的一种汽车，其特征在于：包括余温冷却液存储以及燃料电池系统冷启动：
10.根据权利要求9所述的一种电池发动机冷启动方法，其特征在于：步骤S2中，为了使真空保温罐(5)具有优异的保温效果，在真空保温罐上安装有真空压力计(56)，当真空压力计(56)监测到真空保温罐的夹层中绝对压力值高于3kPa时，真空压力计(56)传输信号给燃料电池控制器，燃料电池控制器控制开启真空泵(57)抽真空，待真空保温罐的夹层内绝对压力值低于3kPa时，燃料电池控制器控制关闭真空泵(57)。
...【技术特征摘要】
1.一种电池发动机快速冷启动系统，包括燃料电池电堆(1)、散热器(2)以及第一冷却液泵(3)，燃料电池电堆(1)、散热器(2)以及第一冷却液泵(3)两两之间通过管路构成冷却液大循环回路，还包括节温器(4)，节温器(4)设置于散热器(2)和第一冷却液泵(3)之间的管路上，且节温器(4)通过管路连通于燃料电池电堆(1)和散热器(2)之间的管路上，节温器(4)、燃料电池电堆(1)以及第一冷却液泵(3)构成冷却液小循环回路，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种电池发动机快速冷启动系统，其特征在于：真空保温罐(5)由内外两层密封罐体构成，两层罐体间设有真空夹层腔体，真空保温罐(5)上端连通有单向排气管(53)，该单向排气管(53)下端容置于真空保温罐(5)内层密封罐体内，且其下端悬设于真空保温罐(5)内层密封罐体上端内壁附近；进液管(51)下部和排液管(52)下部分别容置于真空保温罐(5)内层密封罐体内，进液管(51)下端悬设于真空保温罐(5)内层密封罐体上端内壁附近，排液管(52)下端悬设于真空保温罐(5)内层密封罐体下端内壁附近。
3.根据权利要求2所述的一种电池发动机快速冷启动系统，其特征在于：真空保温罐(5)侧壁上设置有上液位传感器(54)和下液位传感器(55)，上液位传感器(54)和下液位传感器(55)分别插设固定于真空保温罐(5)侧壁的上部和下部，上液位传感器(54)的一端和下液位传感器(55)的一端分别容置于真空保温罐(5)的内层密封罐体内，上液位传感器(54)的另一端和下液位传感器(55)的另一端分别露设于真空保温罐(5)的外层密封罐体外。
4.根据权利要求3所述的一种电池发动机快速冷启动系统，其特征在于：真空保温罐(5)侧壁上还设有真空压力计(56)和真空泵(57)，真空压力计(56)的探测端容置于真空保温罐(5)内外两层密封罐体间的...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩建，穆俊达，崔新然，曲宁，普星彤，李治达，
申请(专利权)人：一汽解放汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：
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