[发明专利]带蓄热加热功能的燃料电池热管理系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种带蓄热加热功能的燃料电池热管理系统及控制方法，包括小循环水路系统、大循环冷却系统和去离子水循环系统等水循环系统和以控制器ECU为核心的控制系统。小循环水路系统采用蓄热器实现对燃料电池的低温加热功能，相对于传统的电加热器技术，具有控制精度更高、更节能高效的优点。同时，本发明采的去离子水循环系统巧妙地将离子交换器设计在大循环水路的除气管路上面，将系统除气功能和去离子功能完美的结合起来，有效地避免了现有技术中的高水阻离子交换器对主循环水路的影响。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池的热管理系统及控制方法，更具体地说，本发明涉及一种带蓄热加热功能的燃料电池热管理系统及控制方法。

背景技术

传统燃油汽车为石油资源和环境保护带来了巨大压力，开发新能源汽车成为世界各国研究的热点。采用燃料电池为动力源的新能源车，能够实现零排放，且不受续航里程限制，是未来新能源车的一种发展方向。但燃料电池需要在一定温度范围内才具有最佳性能，最佳温度范围下限值Tmin一般为60℃，上限值Tmax一般为75℃。因此，设计合理的热管理系统对于燃料电池的可靠、高效运行尤为重要。

目前燃料电池热管理系统采用电加热的方式实现燃料电池的低温加热，存在能量利用率低和控制粗糙的问题；此外，离子交换器安装在循环水路中，存在影响循环水路的水流量以及高温水可能导致离子交换器失效的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种带蓄热加热功能的燃料电池热管理系统及控制方法。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

带蓄热加热功能的燃料电池热管理系统及控制方法包括小循环水路系统、大循环冷却系统、去离子水循环系统和控制系统。控制系统可以为控制器ECU。

所述的小循环水路系统的功能在于燃料电池低温加热和对蓄热器进行蓄热，包括电子水泵、电磁阀、蓄热器、电子节温器、流量计、压力传感器、燃料电池、温度传感器和硬质水管；冷却液经电子水泵流出，经三通分成两部分，一部分经过蓄热器另一部分经过电磁阀，经电子节温器汇合后，依次经流量计、压力传感器、燃料电池、温度传感器后回到电子水泵完成水路循环；当燃料电池出口温度T小于最佳温度范围下限值Tmin时，ECU给出指令，关闭电子节温器，调节电磁阀使得进入燃料电池的水流量最大、且进口压力小于燃料电池最高许用压力，完成对燃料电池进行加热；当燃料电池出口温度T大于最佳温度范围上限值Tmax且蓄热器内相变材料单元的温度低于其相变温度Ts时，ECU采用相同指令，不同的是流经蓄热器的高温冷却液将热量传递给蓄热器，完成对蓄热器的加热蓄热功能。

所述的电磁阀的作用在于调节经过蓄热器和电磁阀所在支路的流量分配，使得进入燃料电池的水流量最大、且进口压力小于燃料电池最高许用压力。

所述的蓄热器是采用交叉流热交换器的结构，包括蓄热器进水口、相变材料单元、水侧流道、蓄热器出水口、温度传感器。所述的相变材料单元内储存的相变材料的相变温度Ts略小于燃料最佳温度范围上限值Tmax，如Tmax为75℃时，可选择CH₃COONa·3H₂O基相变材料，相变温度Ts在70℃左右。所述的温度传感器用于检测相变材料单元内部温度，该温度低于相变材料的相变温度Ts时，控制器ECU会根据系统运行情况，及时启动蓄热程序。