[发明专利]燃料电池进气进水温度控制系统、控制方法及新能源汽车

说明书

本发明公开了一种燃料电池进气进水温度控制系统、控制方法及新能源汽车，控制方法，包括：预先在燃料电池堆的空气入口通道上的中冷器处设置加热装置；若燃料电池堆处于冷启动阶段，则控制燃料电池堆的冷却液出堆口排出的冷却液不经过散热器，且由所述加热装置加热后被泵入燃料电池堆的冷却液入堆口；否则控制加热装置停止工作，且控制燃料电池堆的冷却液出堆口排出的冷却液先经过散热器，然后被同时泵至燃料电池堆的冷却液入堆口和燃料电池堆的冷却液出堆口。本发明减少系统低温冷启动时间，有效提升冷启动速度；空气、冷却液两腔同时加热，加热均匀，避免单一加热造成温差过大而导致电堆内部损坏。

技术领域

本发明涉及燃料电池温度控制领域，尤其涉及一种燃料电池进气进水温度控制系统、控制方法及新能源汽车。

背景技术

氢燃料电池系统一般由电堆、氢气系统、空气系统、热管理系统、电控系统等组成。氢燃料电池系统在常温下正常工作过程中，会因电化学反应释放热能，使电堆本体温度升高，因而需要外部热管理系统进行降温，使反应始终维持在合理的温度范围内。

热管理系统的常规设置为，在空压机的出口设置中冷器，使空气在进入燃料电池电堆前降低温度，以及设置冷却液循环流道，并设置散热器对电堆内部排出到外部流道的冷却液进行降温后再泵入电堆内部。

然而燃料电池电堆也有加热需求，比如在零摄氏度以下的低温天气，电池反应速率缓慢导致电池性能大幅下降，通常需要利用外部电加热器对冷却液进行加热，比如公开号为CN 114122451A的中国发明专利申请，其公开了利用三通阀控制冷却液选择PTC加热器总成的小循环模式或经过散热器总成的大循环模式，但是其至少存在以下缺陷：

1）进堆空气只能选择是否经过空气中冷器，而无法实现经过加热后进入电堆，尤其在零摄氏度以下的低温启动阶段，冷空气至少部分地中和加热后的冷却液对燃料电池堆的升温作用，使得能源耗费以及冷启动效率低；

2）无论是选择PTC加热器总成的小循环模式或经过散热器总成的大循环模式，其系统中水泵的输出均是一分为二，在进堆冷却液的流量一定的情况下，相比于泵直接一路输出至电堆的情况，该现有技术对泵的动力性能提出了更高的要求，提高系统整体能耗；

3）为PTC加热器总成单独设置一个分支支路，使得系统的管路设计复杂，系统结构复杂臃肿，增大体积和流道总长，使得降低热管理系统的能耗称为难题。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，也不必然会给出技术教导；在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日之前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制策略简洁的燃料电池进气进水温度控制系统，减少燃料电池系统低温冷启动的时间。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种燃料电池进气进水温度控制系统，包括燃料电池堆、氢气出入通道、空气出入通道和冷却液出入通道，其中，所述空气出入通道中的空气入口通道上设有中冷器，所述中冷器处设有加热装置，所述加热装置具有工作状态和停止状态；

所述冷却液出入通道包括第一流通通道和第二流通通道，其中，仅所述第二流通通道上设有散热器，所述第一流通通道和第二流通通道上均设有流体增压装置且均流经所述中冷器；

所述温度控制系统被配置有第一运行模式和第二运行模式，在第一运行模式下，所述第二流通通道关闭，在所述流体增压装置的作用下，冷却液流经所述第一流通通道，且所述加热装置对所述冷却液进行加热，加热后的冷却液进入所述燃料电池堆；在第二运行模式下，所述第一流通通道关闭，在所述流体增压装置的作用下，冷却液流经所述第二流通通道，所述加热装置停止加热，且经所述散热器降温后的冷却液进入所述燃料电池堆和中冷器。