车载燃料电池的启动运行辅助装置及控制方法
阅读说明：本技术 车载燃料电池的启动运行辅助装置及控制方法 (Start operation auxiliary device of vehicle-mounted fuel cell and control method ) 是由 方川 李文文 李飞强 于 2021-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种车载燃料电池的启动运行辅助装置,属于燃料电池供电技术领域,解决了现有技术低温启动受限的问题。该装置包括DC-DC升压器、双向DC-DC变换器、超级电容器、锂电池和控制器；其中,燃料电池电堆的供电端经所述DC-DC升压器与所述锂电池的输入端连接,并依次经所述DC-DC升压器、双向DC-DC变换器与所述超级电容器连接；所述锂电池的输出端与整车电机连接；所述控制器的输出端分别与所述燃料电池电堆、DC-DC升压器、双向DC-DC变换器、超级电容器的控制端连接。实现了快速低温启动的功能。(The invention provides a starting operation auxiliary device of a vehicle-mounted fuel cell, belongs to the technical field of fuel cell power supply, and solves the problem of limited low-temperature starting in the prior art. The device comprises a DC-DC booster, a bidirectional DC-DC converter, a super capacitor, a lithium battery and a controller; the power supply end of the fuel cell stack is connected with the input end of the lithium battery through the DC-DC booster and is sequentially connected with the super capacitor through the DC-DC booster and the bidirectional DC-DC converter; the output end of the lithium battery is connected with a motor of the whole vehicle; and the output end of the controller is respectively connected with the control ends of the fuel cell stack, the DC-DC booster, the bidirectional DC-DC converter and the super capacitor. The function of quick low-temperature starting is realized.)
技术领域
本发明涉及燃料电池供电技术领域，尤其涉及一种车载燃料电池的启动运行辅助装置及控制方法。
背景技术
氢燃料电池是一种将氢燃料中的化学能通过电化学反应转化为电能的装置，产物仅为水，具有高效率、高可靠性、低排放、无污染等优点。氢燃料电池的应用场景非常广泛，其中，与整车匹配是未来发展的重要趋势。
在与整车匹配运行时需要考虑到整车运行的工况环境，例如，低温环境下车辆行驶中，由于动力电池（锂电池）性能受到一定限制，只能进行放电而无法进行充电。当整车停机后，整车将无法对燃料电池系统提供电源，导致整车电机下电后，无法进行唤醒对电堆进行再次吹扫动作；在低温下停机后，电堆温度会随着时间的变化与环境温度相同，导引起电堆内未进行再次吹扫时内部已经结冰。因此，如何解决在低温环境下，整车无法提供电源时，燃料电池可进行保温操作和停机后再吹扫动作非常重要。
目前，缺少一种在低温环境下，车辆进行冷起动时燃料电池电堆拉载大功率，而锂电池又能进行充电的装置。
发明内容
本发明实施例旨在提供一种车载燃料电池的启动运行辅助装置，用以解决现有技术低温启动受限的问题。
一方面，本发明实施例提供了一种车载燃料电池的启动运行辅助装置，包括DC-DC升压器、双向DC-DC变换器、超级电容器、锂电池和控制器；其中，
燃料电池电堆的供电端经所述DC-DC升压器与所述锂电池的输入端连接，并依次经所述DC-DC升压器、双向DC-DC变换器与所述超级电容器连接；所述锂电池的输出端与整车电机连接；所述控制器的输出端分别与所述燃料电池电堆、DC-DC升压器、双向DC-DC变换器、超级电容器的控制端连接。
上述技术方案的有益效果如下：虽然低温环境下燃料电池电堆的供电能力下降，但通过设置双向DC-DC变换器、超级电容器，使得低温环境下车辆行驶中，超级电容器能弥补燃料电池电能的不足；整车在低温环境完成停机后，超级电容器可以正常供电，后期停车吹扫（PPG）过程不受影响；在进行低温冷启动时，通过超级电容器拉载直大功率，锂电池在低温下仍可正常充电，达到快速低温启动的目的。
基于上述装置的进一步改进，所述控制器执行如下程序：
获取整车电机的当前运行状态，以及燃料电池电堆的实时温度；所述当前运行状态为正常运行、准备停机、停机状态、准备启动中的一种；
根据所述燃料电池电堆的实时温度，结合整车电机的当前运行状态，控制所述燃料电池电堆、DC-DC升压器、双向DC-DC变换器、超级电容器执行相应操作，使得正常运行时燃料电池电堆供电、超级电容器充电，准备停机时燃料电池电堆将超级电容器电量充满，停机状态时超级电容器定时对燃料电池电堆保温，准备启动时超级电容器为燃料电池电堆供电直到燃料电池电堆冷启动完成。
上述进一步改进方案的有益效果是：冷启动时，通过超级电容器对电堆提供能量，可以保证燃料电池电堆的温度能够保持在-20 ℃以上。
进一步，所述控制器进一步包括依次连接的：
数据采集单元，用于获取整车电机的实时转速，并接收用户输入的整车电机控制指令，确定整车电机的当前运行状态；以及，获取燃料电池电堆的实时温度和输出电流；并且，将所述整车电机的当前运行状态、燃料电池电堆的实时温度和输出电流发送至数据处理与控制单元；
数据处理与控制单元，用于根据接收到的整车电机的当前运行状态，结合燃料电池电堆的实时温度和输出电流，向执行单元发出相应控制信号，使得所述燃料电池电堆、DC-DC升压器、双向DC-DC变换器、超级电容器执行相应操作；
执行单元，用于根据接收到的所述相应控制信号，控制DC-DC升压器和双向DC-DC变换器内的信号传输，燃料电池电堆的供电、充电或低温存储，以及，超级电容器的充电、供电或者断开。
上述进一步改进方案的有益效果是：通过不同的数据采集单元结合不同的控制过程，实现了燃料电池电堆及每一部件之间的匹配工作逻辑顺序，使得能够保障低温运行过程和快速低温启动。
进一步，所述数据采集单元进一步包括：
速度传感器，设置于整车电机的转子处，用于获取所述整车电机的实时转速；
温度传感器，设置于燃料电池电堆内部，用于获取燃料电池电堆的实时温度；
电流传感器，设置于燃料电池电堆的供电输出端，用于获取燃料电池电堆的输出电流；
指令输入按钮，用于接收用户输入的整车电机控制指令。
上述进一步改进方案的有益效果是：通过不同传感器采集多种数据，可实现燃料电池工作状态的判定，即整车电机的当前运行状态。
进一步，所述数据处理与控制单元执行如下程序：
获取整车电机的当前运行状态；
在整车电机正常运行时，控制燃料电池电堆通过DC-DC升压器对锂电池充电，并对整车电机供电，同时，控制双向DC-DC变换器、超级电容器所在支路断开；
在整车电机准备停机时，控制燃料电池依次经DC-DC升压器、双向DC-DC变换器对超级电容器充电，直到超级电容器的电量充满，同时，控制锂电池、整车电机所在支路断开；
在整车电机停机后，控制超级电容器周期性地通过双向DC-DC变换器对燃料电池电堆内的冷却液加热，使得电堆温度保持在处于预设范围内，同时，控制DC-DC升压器、锂电池所在支路断开；在每次加热结束后，检测超级电容器的电量，一旦超级电容器的电量低于下限阈值，控制超级电容器停止加热，并控制DC-DC升压器、锂电池所在支路连通，启动燃料电池电堆执行停车吹扫操作，对超级电容器适量充电；
在整车电机准备启动时，控制超级电容器通过双向DC-DC变换器将燃料电池电堆内的冷却液加热到预设温度后，对燃料电池电堆进行供电直到燃料电池电堆的输出电流达到预设可拉载电流后，控制双向DC-DC变换器、超级电容器所在支路断开，并控制燃料电池电堆通过DC-DC升压器对锂电池充电，并对整车电机供电，完成燃料电池电堆的冷启动。
上述进一步改进方案的有益效果是：对数据处理与控制单元执行的程序进行了限定，通过判断整车电机的不同工作状态，进一步切换燃料电池电堆、超级电容器、DC-DC部件（DC-DC升压器、双向DC-DC变换器）之间的工作状态，从而完成电堆的冷启动。
进一步，所述执行单元进一步包括：
多个MOS开关，分别设置于DC-DC升压器、双向DC-DC变换器、锂电池、超级电容器、热敏电阻的前端，用于控制DC-DC升压器、双向DC-DC变换器、锂电池、超级电容器、热敏电阻所在支路的电信号传输；所述前端指靠近燃料电池电堆的一侧；
热敏电阻，置于对燃料电池电堆内部，输入端经MOS开关与双向DC-DC变换器连接，用于对燃料电池电堆内的冷却液加热。
上述进一步改进方案的有益效果是：通过超级电容器与双向DCDC之间的匹配，从而实现对电堆内热敏电阻（PTC）控制，进而加热冷却液。
进一步，整车电机正常运行时，所述数据处理与控制单元执行如下程序：
分别控制DC-DC升压器、锂电池前端的MOS开关闭合，热敏电阻、双向DC-DC变换器、超级电容器前端的MOS开关打开，使得燃料电池电堆通过DC-DC升压器提升预设倍数的电压后，对锂电池快速充电，并对整车电机供电；
在整车电机准备停机时，所述数据处理与控制单元执行如下程序：
识别超级电容器的电量是否充满，如果已充满，将DC-DC升压器双向DC-DC变换器、锂电池、超级电容器、热敏电阻前端的MOS开关全部打开，否则，执行下一步；
控制DC-DC升压器、双向DC-DC变换器、超级电容器前端的MOS开关闭合，热敏电阻、锂电池前端的MOS开关打开，使得燃料电池依次经DC-DC升压器、双向DC-DC变换器对超级电容器充电，直到超级电容器的电量充满后，将DC-DC升压器、双向DC-DC变换器、超级电容器前端的MOS开关打开。
上述进一步改进方案的有益效果是：通过在超级电容器前端设置MOS开关，实现超级电容器的充放电过程。
进一步，在整车电机停机时，所述数据处理与控制单元执行如下程序：
每隔预设时间，控制双向DC-DC变换器、超级电容器、热敏电阻前端的MOS开关闭合，DC-DC升压器、锂电池前端的MOS开关断开，使得超级电容器通过双向DC-DC变换器周期性对燃料电池电堆内的冷却液加热，使得电堆温度保持在处于预设范围内；
在上述每次加热结束后，实时监测超级电容器的SOC电量，一旦超级电容器的SOC电量达到下限阈值，控制热敏电阻前端的MOS开关打开，不再进行上述周期性的加热，然后，控制DC-DC升压器、锂电池前端的MOS开关闭合，启动燃料电池电堆执行停车吹扫操作；
在上述吹扫操作的过程中，实时检测电堆内单片的电压内阻值，当电堆内每一单片的内阻均达到目标值时，停止吹扫操作，并对超级电容器适量充电，充电电量Q为
Q=(I*V-P bop)*t
式中，I为吹扫时电堆拉载的电流，单位为A；V为吹扫时电堆的总电压单位为V；P bop为燃料电池的消耗功率，单位为kw；t为吹扫时间，单位为h；
充电结束后，控制DC-DC升压器、双向DC-DC变换器、锂电池、超级电容器、热敏电阻前端的MOS开关全部断开。
上述进一步改进方案的有益效果是：通过超级电容器可实现电堆的保温及吹扫动作，进一步启动电堆后可对超级电容器进行补充电量。
进一步，在整车电机准备启动时，所述数据处理与控制单元执行如下程序：
控制双向DC-DC变换器、超级电容器、热敏电阻前端的MOS开关闭合，DC-DC升压器、锂电池前端的MOS开关打开，使得超级电容器通过双向DC-DC变换器对燃料电池电堆内的冷却液加热；
在上述加热的过程中，获取燃料电池电堆的实时温度，将所述实时温度与预设温度比较，一旦达到预设温度，控制热敏电阻前端的MOS开关打开，停止加热，同时，控制DC-DC升压器、锂电池前端的MOS开关闭合，使得超级电容器对燃料电池电堆进行反向供电；
在上述反向供电的过程中，获取燃料电池电堆的输出电流，直到燃料电池电堆的输出电流达到预设可拉载电流，控制双向DC-DC变换器、超级电容器前端的MOS开关断开，使得燃料电池电堆通过DC-DC升压器对锂电池充电，并对整车电机供电，完成燃料电池电堆的冷启动。
上述进一步改进方案的有益效果是：燃料电池冷启动时超级电容器发出的电量可对锂电池进行充电，从而实现避免低温下锂电池无法充电的问题。
另一方面，本发明实施例提供了一种车载燃料电池的启动运行控制方法，包括如下步骤：
获取整车电机的当前运行状态；
如果处于正常运行状态，识别是否接收到整车的停车指令；如果未接收到，控制燃料电池电堆通过DC-DC升压器对超级电容器充电，同时，对整车电机供电；如果接收到，检测超级电容器内的剩余电量，如果未充满，通过DC-DC升压器、双向DC-DC变换器对超级电容器充电，直到超级电容器的电量充满后，对整车进行关机；
如果处于停车状态，识别是否接收到整车的启动指令；如果未接收到，定时检测电堆温度，如果电堆温度超过下限阈值，控制超级电容器对电堆进行加热保温，直到超级电容器的电量达到下限阈值，停止加热保温，并控制燃料电池电堆供电执行停车吹扫；如果接收到，控制超级电容器将燃料电池电堆冷却液提升至预设温度后，为燃料电池电堆供电，直到燃料电池电堆冷启动完成。
采用上述方案的有益效果是：虽然低温环境下燃料电池电堆的供电能力下降，但通过设置双向DC-DC变换器、超级电容器，使得低温环境下车辆行驶中，超级电容器能弥补燃料电池电能的不足；整车在低温环境完成停机后，超级电容器可以正常供电，后期停车吹扫（PPG）过程不受影响；在进行低温冷启动时，通过超级电容器拉载直大功率，锂电池在低温下仍可正常充电，达到快速低温启动的目的。
提供发明内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的
具体实施方式
中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了实施例1车载燃料电池的启动运行辅助装置结构示意图；
图2示出了实施例1车载燃料电池的启动运行辅助装置电路连接示意图；
图3示出了实施例2车载燃料电池的启动运行辅助装置结构示意图；
图4示出了实施例2超级电容器的SOC电量变化；
图5示出了实施例2低温启动实例示意图。
附图标记：
V+- 燃料电池电堆的正极；V--燃料电池电堆的负极；
Time- 时间；MOS开关1- DC-DC升压器前端的MOS开关；
MOS开关2- 双向DC-DC变换器前端的MOS开关；
MOS开关3- 锂电池前端的MOS开关；
MOS开关4- 超级电容器前端的MOS开关。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
实施例1
本发明的一个实施例，提供了一种车载燃料电池的启动运行辅助装置，如图1~2所示，包括DC-DC升压器、双向DC-DC变换器、超级电容器、锂电池和控制器。
燃料电池电堆的供电端经DC-DC升压器与锂电池的输入端连接，并依次经DC-DC升压器、双向DC-DC变换器与超级电容器连接；锂电池的输出端与整车电机连接；控制器的输出端分别与所述燃料电池电堆、DC-DC升压器、双向DC-DC变换器、超级电容器的控制端连接。
DC-DC升压器，用于燃料电池电堆正常运行时，将燃料电池电堆输出的电压平台提升至锂电池可充电的电压平台，示例性地，可提升6倍，达到600 V，使得充电速度加快。DC-DC升压器内部具备对燃料电池电压进行扰动功能。
双向DC-DC变换器，用于对超级电容器充电与放电的直流电能进行双向流动。
超级电容器，用于在整车电机准备停机时，充电；在停机后，周期性放电对燃料电池电堆进行加热保温；以及，在启动时，现将燃料电池电堆进行加热到预设温度后，对燃料电池电堆充电，直到燃料电池的输出电流达到可拉载电流，实现冷启动成功。
锂电池，用于燃料电池电堆正常运行时充电，并维持整车电机运行的预设电压。
控制器，用于控制DC-DC升压器、双向DC-DC变换器的通断、信号传输方向，以及控制超级电容器、锂电池的充放电。
与现有技术相比，本实施例提供的装置虽然低温环境下燃料电池电堆的供电能力下降，但通过设置双向DC-DC变换器、超级电容器，使得低温环境下车辆行驶中，超级电容器能弥补燃料电池电能的不足；整车在低温环境完成停机后，超级电容器可以正常供电，后期停车吹扫（PPG）过程不受影响；在进行低温冷启动时，通过超级电容器拉载直大功率，锂电池在低温下仍可正常充电，达到快速低温启动的目的。
实施例2
在实施例1的基础上进行优化，控制器执行如下程序：
S1. 获取整车电机的当前运行状态，以及燃料电池电堆的实时温度；所述当前运行状态为正常运行、准备停机、停机状态、准备启动中的一种；
S2. 根据所述燃料电池电堆的实时温度，结合整车电机的当前运行状态，控制所述燃料电池电堆、DC-DC升压器、双向DC-DC变换器、超级电容器执行相应操作，使得正常运行时燃料电池电堆供电、超级电容器充电，准备停机时燃料电池电堆将超级电容器电量充满，停机状态时超级电容器定时对燃料电池电堆保温，准备启动时超级电容器为燃料电池电堆供电直到燃料电池电堆冷启动完成。
具体的，如果整车电机的速度不为0，识别是否接收到整车的停车指令；如果未接收到(步骤S21)，则处于正常运行的状态；如果接收到(步骤S22)，则处于准备停机状态；如果整车电机的速度为0，识别是否接收到整车的启动指令；如果未接收到(步骤S23)，则处于停机状态；如果接收到(步骤S24)，则处于准备启动状态。
优选地，控制器进一步包括依次连接的数据采集单元、数据处理与控制单元、执行单元，如图3所示。
数据采集单元，用于获取整车电机的实时转速，并接收用户输入的整车电机控制指令，确定整车电机的当前运行状态；以及，获取燃料电池电堆的实时温度和输出电流；并且，将所述整车电机的当前运行状态、燃料电池电堆的实时温度和输出电流发送至数据处理与控制单元。
优选地，数据采集单元进一步包括速度传感器、温度传感器、电流传感器和指令控制按钮。速度传感器，设置于整车电机的转子处，用于获取所述整车电机的实时转速。温度传感器，设置于燃料电池电堆内部，用于获取燃料电池电堆的实时温度。电流传感器，设置于燃料电池电堆的供电输出端，用于获取燃料电池电堆的输出电流。指令输入按钮，用于接收用户输入的整车电机控制指令。
数据处理与控制单元，用于根据接收到的整车电机的当前运行状态，结合燃料电池电堆的实时温度和输出电流，向执行单元发出相应控制信号，使得所述燃料电池电堆、DC-DC升压器、双向DC-DC变换器、超级电容器执行相应操作。
执行单元，用于根据接收到的所述相应控制信号，控制DC-DC升压器和双向DC-DC变换器内的信号传输，燃料电池电堆的供电、充电或低温存储，以及，超级电容器的充电、供电或者断开。
优选地，执行单元进一步包括多个MOS开关和热敏电阻。多个MOS开关，分别设置于DC-DC升压器、双向DC-DC变换器、锂电池、超级电容器、热敏电阻的前端，用于控制DC-DC升压器、双向DC-DC变换器、锂电池、超级电容器、热敏电阻所在支路的电信号传输。热敏电阻，置于对燃料电池电堆内部，输入端经MOS开关与双向DC-DC变换器连接，用于对燃料电池电堆内的冷却液加热。
优选地，该装置还包括燃料电池巡检模块。所述燃料电池巡检模块，用于检测电堆内每一单片的内阻值，参见专利CN202020941200.8 。燃料电池巡检模块，用于监测电堆内每一单片的内阻，当电堆内每一单片的内均达到预设目标值时，停止吹扫操作。
优选地，数据处理与控制单元执行如下程序，即步骤S2进一步细化为：
S21.在整车电机正常运行时，控制燃料电池电堆通过DC-DC升压器对锂电池充电，并对整车电机供电，同时，控制双向DC-DC变换器、超级电容器所在支路断开；
S22. 在整车电机准备停机时，控制燃料电池依次经DC-DC升压器、双向DC-DC变换器对超级电容器充电，直到超级电容器的电量充满，同时，控制锂电池、整车电机所在支路断开；
S23. 在整车电机停机后，控制超级电容器周期性地通过双向DC-DC变换器对燃料电池电堆内的冷却液加热，使得电堆温度保持在处于预设范围内，同时，控制DC-DC升压器、锂电池所在支路断开；在每次加热结束后，检测超级电容器的电量，一旦超级电容器的电量低于下限阈值，控制超级电容器停止加热，并控制DC-DC升压器、锂电池所在支路连通，启动燃料电池电堆执行停车吹扫操作，对超级电容器适量充电；
S24. 在整车电机准备启动时，控制超级电容器通过双向DC-DC变换器将燃料电池电堆内的冷却液加热到预设温度后，对燃料电池电堆进行供电直到燃料电池电堆的输出电流达到预设可拉载电流后，控制双向DC-DC变换器、超级电容器所在支路断开，并控制燃料电池电堆通过DC-DC升压器对锂电池充电，并对整车电机供电，完成燃料电池电堆的冷启动。
优选地，步骤S21进一步细化为：
S211. 分别控制DC-DC升压器、锂电池前端的MOS开关闭合，热敏电阻、双向DC-DC变换器、超级电容器前端的MOS开关打开，使得燃料电池电堆通过DC-DC升压器提升预设倍数的电压后，对锂电池快速充电，并对整车电机供电。
此时，燃料电池的输出功率=锂电池容量*80%-锂电池剩余容量+整车电机消耗功率。
优选地，步骤S22进一步细化为：
S221. 识别超级电容器的SOC电量是否充满，如果已充满，将DC-DC升压器双向DC-DC变换器、锂电池、超级电容器、热敏电阻前端的MOS开关全部打开，否则，执行下一步；
S222. 控制DC-DC升压器、双向DC-DC变换器、超级电容器前端的MOS开关闭合，热敏电阻、锂电池前端的MOS开关打开，使得燃料电池依次经DC-DC升压器、双向DC-DC变换器对超级电容器充电，直到超级电容器的SOC电量充满后，将DC-DC升压器、双向DC-DC变换器、超级电容器前端的MOS开关打开。即燃料电池系统进行关机。
优选地，步骤S23进一步细化为：
S231. 每隔预设时间（停机4 h之内，每隔1 h；停机后4 h，每隔30 min），控制双向DC-DC变换器、超级电容器、热敏电阻前端的MOS开关闭合，DC-DC升压器、锂电池前端的MOS开关断开，使得超级电容器通过双向DC-DC变换器周期性对燃料电池电堆内的冷却液加热，使得电堆温度保持在处于预设范围内（不低于-20℃）；
S232. 在上述每次加热结束后，实时监测超级电容器的SOC电量，一旦超级电容器的SOC电量达到下限阈值（示例性地，40%），控制热敏电阻前端的MOS开关打开，不再进行上述周期性的加热，然后，控制DC-DC升压器、锂电池前端的MOS开关闭合，启动燃料电池电堆执行停车吹扫操作（即燃料电池系统空气和氢气系统开始工作对电堆氢空两路吹扫）；
S233. 在上述吹扫操作的过程中，实时检测电堆内单片的电压内阻值，当电堆内每一单片的内阻均达到目标值时，停止吹扫操作，并对超级电容器适量充电，充电电量Q为
Q=(I*V-P bop)*t
式中，I为吹扫时电堆拉载的电流，单位为A；V为吹扫时电堆的总电压单位为V；P bop为燃料电池的消耗功率，单位为kw；t为吹扫时间，单位为h；由于燃料电池吹扫时会产生一定的热量及电量，超级电容器内电容量及电堆的温度会出现升温现象；
S234. 充电结束后，控制DC-DC升压器、双向DC-DC变换器、锂电池、超级电容器、热敏电阻前端的MOS开关全部断开。
优选地，步骤S24进一步细化为：
S241. 控制双向DC-DC变换器、超级电容器、热敏电阻前端的MOS开关闭合，DC-DC升压器、锂电池前端的MOS开关打开，使得超级电容器通过双向DC-DC变换器对燃料电池电堆内的冷却液加热；
S242. 在上述加热的过程中，获取燃料电池电堆的实时温度，将所述实时温度与预设温度（5 ℃）比较，一旦达到预设温度，控制热敏电阻前端的MOS开关打开，停止加热，同时，控制DC-DC升压器、锂电池前端的MOS开关闭合，使得超级电容器对燃料电池电堆进行反向供电；
S243. 在上述反向供电的过程中，获取燃料电池电堆的输出电流，直到燃料电池电堆的输出电流达到预设可拉载电流，控制双向DC-DC变换器、超级电容器前端的MOS开关断开，使得燃料电池电堆通过DC-DC升压器对锂电池充电，并对整车电机供电，完成燃料电池电堆的冷启动；
S244. 冷启动完成后，控制燃料电池电堆向超级电容器进行充电，直到超级电容器的SOC电量达到95%，输出功率根据整车电机需求功率进行输出即可。
在步骤S21-S24过程，超级电容器的SOC电量变化如图4所示，实例流程如图5所示。
与实施例1相比，本实施例提供的装置通过温度传感器获取了燃料电池电堆的实时温度，结合通过速度传感器和指令输入模块获得的整车电机的当前运行状态（即正常运行、准备停机、停机状态、准备启动中的一种），控制所述燃料电池电堆、DC-DC升压器、双向DC-DC变换器、超级电容器执行相应操作，使得正常运行时燃料电池电堆供电、超级电容器充电，准备停机时燃料电池电堆将超级电容器电量充满，停机状态时超级电容器定时对燃料电池电堆保温，准备启动时超级电容器为燃料电池电堆供电直到燃料电池电堆冷启动完成。
实施例3
本发明还提供了一种与实施例1或2所述装置对应的车载燃料电池的低温启动控制方法，包括如下步骤：
S1. 获取整车电机的当前运行状态；
S2*. 如果处于正常运行状态，识别是否接收到整车的停车指令；如果未接收到(步骤S21)，控制燃料电池电堆通过DC-DC升压器对超级电容器充电，同时，对整车电机供电；如果接收到(步骤S22)，检测超级电容器内的剩余电量，如果未充满，通过DC-DC升压器、双向DC-DC变换器对超级电容器充电，直到超级电容器的电量充满后，对整车进行关机；
S2**. 如果处于停车状态，识别是否接收到整车的启动指令；如果未接收到(步骤S23)，定时检测电堆温度，如果电堆温度超过下限阈值，控制超级电容器对电堆进行加热保温，直到超级电容器的电量达到下限阈值，停止加热保温，并控制燃料电池电堆供电执行停车吹扫；如果接收到(步骤S24)，控制超级电容器将燃料电池电堆冷却液提升至预设温度后，为燃料电池电堆供电，直到燃料电池电堆冷启动完成。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对现有技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
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