一种燃料电池发动机冷启动装置的制作方法

1.本实用新型涉及冷启动装置技术领域，尤其是涉及一种燃料电池发动机冷启动装置。


背景技术：

2.燃料电池发动机在低温冷启动时，首先使用动力电池(高压蓄电池)对ptc供电，ptc通过对循环水路加热，循环水加热燃料电池，从而使燃料电池达到工作温度。
3.然而，动力电池的性能和效率非常低，还会遇到低温情况下无法使用的情况，因此，常常造成燃料电池发动机冷启动效率低或者无法启动的情况。此外，还需要额外消耗动力电池的能量。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种燃料电池发动机冷启动装置，旨在解决现有技术中燃料电池发动机冷启动效率低或者无法启动的问题，并降低额外消耗的能量。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
6.一种燃料电池发动机冷启动装置，包括中冷器、电堆和第一三通阀；
7.所述中冷器的冷却液出口与所述第一三通阀的入口导通连接，所述第一三通阀的第一出口与所述电堆的冷却液入口导通连接，所述第一三通阀的第二出口与所述电堆的冷却液出口导通连接，所述中冷器的空气出口与所述电堆的空气入口导通连接，所述电堆的空气出口与大气导通；
8.当所述电堆温度小于冷启动所需温度时，所述第一三通阀的入口与所述第一三通阀的第一出口导通；当所述电堆的温度大于或者等于冷启动所需温度时，所述第一三通阀的入口与所述第一三通阀的第二出口导通。
9.在一个具体的实施方案中，所述燃料电池发动机冷启动装置还包括冷却管；
10.所述冷却管的入口与所述第一三通阀的第一出口导通连接，所述冷却管的出口与所述电堆的冷却液入口导通连接；
11.所述冷却管外包覆有保温材料层。
12.在另一个具体的实施方案中，所述保温材料层为保温泡沫材料层。
13.在另一个具体的实施方案中，所述燃料电池发动机冷启动装置还包括热交换器；
14.所述热交换器的一侧开设有第一通道，所述第一通道的一端用于通入冷却液，所述第一通道的另一端与所述电堆的冷却液入口及所述中冷器的冷却液入口均导通连接；
15.所述热交换器的另一侧开设第二通道，所述第二通道用于通入能够加热所述第一通道内的冷却液的换热液体。
16.在另一个具体的实施方案中，所述燃料电池发动机冷启动装置还包括泄放电阻和第二三通阀；
17.所述第二三通阀的入口与所述泄放电阻的冷却液出口导通连接，所述第二三通阀
的第一出口与所述第二通道的入口导通连接，所述第二三通阀的第二出口与所述第二通道的出口导通连接；
18.当所述电堆温度小于冷启动所需温度时，所述第二三通阀的入口与所述第二三通阀的第一出口导通；当所述电堆的温度大于或者等于冷启动所需温度时，所述第二三通阀的入口与所述第二三通阀的第二出口导通。
19.在另一个具体的实施方案中，所述第二三通阀为电磁阀。
20.在另一个具体的实施方案中，所述第一三通阀为电磁阀。
21.在另一个具体的实施方案中，所述燃料电池发动机冷启动装置还包括增湿器；
22.所述增湿器的空气入口与所述中冷器的空气出口导通连接，所述增湿器的空气出口与所述电堆的空气入口导通连接。
23.在另一个具体的实施方案中，所述增湿器上还开设有空气通道；
24.所述空气通道的入口与所述电堆的空气出口导通连接，所述空气通道的出口与大气导通。
25.在另一个具体的实施方案中，所述燃料电池发动机冷启动装置还包括空压机；
26.所述空压机的空气入口与大气导通，所述空压机的空气出口与所述中冷器的空气入口导通连接。
27.根据本实用新型的各个实施方案可以根据需要任意组合，这些组合之后所得的实施方案也在本实用新型范围内，是本实用新型具体实施方式的一部分。
28.本实用新型提供的燃料电池发动机冷启动装置，当需要冷启动，且电堆温度小于冷启动所需温度时，第一三通阀的入口与第一三通阀的第一出口导通，流经中冷器的冷却液与流经中冷器的空气换热后，进入电堆内，通过该部分的热量，使得电堆内部升温，从而达到提高燃料电池发动机冷启动能力的目的，避免了使用动力电池造成的冷启动效率低或者无法启动的问题。此外，由于本实用新型利用的是中冷器内冷却液的热量，因此，避免了额外消耗动力电池的能量。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出新颖性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本实用新型提供的燃料电池发动机冷启动装置的结构示意图。
31.其中，图1中：
32.中冷器1、电堆2、第一三通阀3、冷却管4、热交换器5、泄放电阻6、第二三通阀7、增湿器8、空压机9。
具体实施方式
33.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
34.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶面”、“底面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.如图1所示，本实用新型提供了一种燃料电池发动机冷启动装置，能够提高燃料电池冷启动能力。
36.具体地，燃料电池发动机冷启动装置包括中冷器1、电堆2和第一三通阀3。
37.中冷器1的冷却液出口与第一三通阀3的入口导通连接，第一三通阀3的第一出口与电堆2的冷却液入口导通连接，第一三通阀3的第二出口与电堆2的冷却液出口导通连接，中冷器1的空气出口与电堆2的空气入口导通连接，电堆2的空气出口与大气导通。
38.当电堆2温度小于冷启动所需温度时，第一三通阀3的入口与第一三通阀3的第一出口导通；当电堆2的温度大于或者等于冷启动所需温度时，第一三通阀3的入口与第一三通阀3的第二出口导通。
39.为了便于第一三通阀3的控制，第一三通阀3为电磁阀。电堆2内设置有用于检测电堆2温度的温度传感器，燃料电池控制单元分别与第一三通阀3及温度传感器信号连接。
40.本实用新型提供的燃料电池发动机冷启动装置，当需要冷启动，且电堆2温度小于冷启动所需温度时，第一三通阀3的入口与第一三通阀3的第一出口导通，流经中冷器1的冷却液与流经中冷器1的空气换热后，进入电堆2内，通过该部分的热量，使得电堆2内部升温，从而达到提高燃料电池发动机冷启动能力的目的，避免了使用动力电池造成的冷启动效率低或者无法启动的问题。此外，由于本实用新型利用的是中冷器1内冷却液的热量，因此，避免了额外消耗动力电池的能量。
41.在一些实施例中，燃料电池发动机冷启动装置还包括冷却管4，冷却管4的入口与第一三通阀3的第一出口导通连接，冷却管4的出口与电堆2的冷却液入口导通连接，即通过设置冷却管4实现第一三通阀3和电堆2的连通。
42.冷却管4外包覆有保温材料层，尽量减少流经冷却管4的冷却液的热量。
43.进一步地，本实用新型公开了保温材料层为保温泡沫材料层，需要说明的是，保温材料层不限于为保温泡沫材料层，也可以是隔热棉制成的隔热棉层等。
44.在一些实施例中，燃料电池发动机冷启动装置还包括热交换器5，热交换器5的一侧开设有第一通道，第一通道的一端用于通入冷却液，第一通道的另一端与电堆2的冷却液入口及中冷器1的冷却液入口均导通连接。
45.热交换器5的另一侧开设第二通道，第二通道用于通入能够加热第一通道内的冷却液的换热液体。即换热液体的温度高于第一通道内的冷却液的温度，以便于实现换热液体和冷却液的换热。
46.进一步地，本实用新型公开了燃料电池发动机冷启动装置还包括泄放电阻6和第二三通阀7，第二三通阀7的入口与泄放电阻6的冷却液出口导通连接，第二三通阀7的第一出口与第二通道的入口导通连接，第二三通阀7的第二出口与第二通道的出口导通连接。
47.当电堆2温度小于冷启动所需温度时，第二三通阀7的入口与第二三通阀7的第一
出口导通，此时，泄放电阻6将热量传递给流经泄放电阻6的冷却液，经过泄放电阻6换热后进入热交换器5内的冷却液即为换热液体，换热液体进入热交换器5，与流经热交换器5的第一通道的冷却液换热，使得进入电堆2的冷却液的温度升高，进一步使得电堆2内部升温，进一步提高了燃料电池发动机冷启动能力。即本实用新型利用废热，提高了能量利用率，符合清洁能源理念。
48.当电堆2的温度大于或者等于冷启动所需温度时，第二三通阀7的入口与第二三通阀7的第二出口导通。即电堆2温度能够达到冷启动所需温度时，流经中冷器1的冷却液流向电堆2出口处。
49.进一步地，本实用新型公开了第二三通阀7为电磁阀，便于第二三通阀7的控制。
50.在一些实施例中，燃料电池发动机冷启动装置还包括增湿器8，增湿器8的空气入口与中冷器1的空气出口导通连接，增湿器8的空气出口与电堆2的空气入口导通连接。增湿器8用于空气湿度的调节，以满足电堆2的使用需求。
51.进一步地，本实用新型公开了增湿器8上还开设有空气通道，空气通道的入口与电堆2的空气出口导通连接，空气通道的出口与大气导通，电堆2内的尾气通过增湿器8排到大气中。
52.在一些实施例中，燃料电池发动机冷启动装置还包括空压机9，空压机9的空气入口与大气导通，空压机9的空气出口与中冷器1的空气入口导通连接。
53.本实用新型提供的燃料电池发动机冷启动装置在冷启动过程中，对宝贵的热量进行了充分利用，大大提高了冷启动效率，并且利用余热回收，提高了燃料利用率及发动机效率。
54.需要说明的是，在本文中，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，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
55.本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。