[发明专利]一种散热量可调节的燃料电池热管理系统及控制方法

说明书

本发明提出了一种具备热能回收的燃料电池热管理系统及控制方法，通过换热器与蓄热系统换热方式利用燃料电池系统产生的热量为其他需要热量的部件提供热量，对燃料电池系统热量进行有效利用；增加第二三向阀，热管理系统通过调整第二三向阀的工作角度，就能控制流经散热器的流量了，当温度处于下限温度与上限温度之间时，且散热器的风扇降转速直至0后，热管理系统控制单元判断到温度值T2要比温度值T4点的温度要低太多，则可以判断出当前散热器处于迎风状态且在不断地散热中，为了避免过多的热量耗散出去，控制单元控制第二三向阀，对散热器进行节流来避免过多的热量耗散。

技术领域

本发明涉及燃料电池系统技术领域，特别涉及一种散热量可调节的燃料电池热管理系统及控制方法。

背景技术

燃料电池系统是一种将燃料(还原剂)和氧气(氧化剂)通过电化学的方式将化学能转换为电能的装置，其中氢燃料电池的基本原理2H2+O2→2H2O+电能+热能。燃料电池在不断的工作下，其热能会不断地积累，引起整个系统温度上升，此时就需要热管理系统对燃料电池系统进行热管理，保证燃料电池能够在一个适宜的温度下工作。

现有的技术方案，基本方案为两个温度采样点(T1/T2)，一个水泵，一个散热器，一个加热器，一个水箱，一个三向阀，其中温度采样点为热管理控制系统提供了状态输入，水泵用于调节冷却液的流量，加热器为快速提升热管理冷却液温度，散热器降低冷却液温度，三向阀调节加热器支路的流量，水箱存储冷却液；然而现有技术存在以下不足：1、燃料电池系统所产生的热量都通过热管理系统散发到了外界环境之中，无法对该热量有效利用；2、燃料电池系统在冷机升温状态下或进入适宜温度后但还未能产出较多废热的情况，热管理系统冷却液流经散热器时就产生了一定的散热，严重情况下迎风下的散热器会给热管理系统产生过多的降温，造成更加不可控的散热量，导致燃料电池系统整体温度难以上升。

为了提高燃料电池系统的效率，可以通过降低热管理工作时的功耗和通过利用燃料电池系统工作所成产生的热量。本专利主要通过迎风及冷却液流量控制是去实现降低热管理功耗，通过换热方式利用燃料电池系统产生的热量为其他需要热量的部件提供热量，同时通过一系列控制方法保证整个系统的温度保持稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种散热量可调节的燃料电池热管理系统及控制方法，通过换热器与蓄热系统换热方式利用燃料电池系统产生的热量为其他需要热量的部件提供热量，对燃料电池系统热量进行有效利用；同时通过迎风下的散热器冷却液流量控制是去实现降低热管理功耗并保持燃料电池系统温度的稳定。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请公开了一种散热量可调节的燃料电池热管理系统的控制方法，包括如下步骤：

S1、控制单元接收预先设定的上限温度与下限温度，获取冷却液管路出口处的温度值T1、冷却液管路的进口处的温度值T2、换热器进口处的温度值T3和换热器出口处的温度值T4，计算流经换热器的换热功率P1，判断温度值T2是否小于下限温度；

S2、若温度值T2大于等于下限温度，则包含如下子步骤：

S21、通过控制单元命令加热器停止工作，同时控制三向阀关闭连接加热器的进口阀门，使得第一支路流量为0，再判断温度值T2是否大于上限温度；

S22、若温度值T2大于上限温度，通过控制单元关闭第二三向阀的通往散热器出口的支路，同时增加散热器的风扇工作转速进行散热；

S23、若温度值T2小于等于上限温度，通过控制单元降低散热器的风扇工作转速进行散热；当散热器风扇工作转速降到0时，判断温度值T2是否小于温度值T4与管路热耗散diff的差值；

S231、若温度值T2小于温度值T4与管路热耗散diff的差值，则控制第二三向阀减小流经散热器的流量；