[發明專利]具有冷啟動功能的車載燃料電池熱管理系統及控制方法

在審

• 申請號: 201810381424.5
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN110395143A
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 季孟波;馬學明
• 申請（專利權）人: 天津銀隆新能源有限公司;銀隆新能源股份有限公司
• 主分類號: B60L58/40
• 分類號: B60L58/40;B60H1/00;B60H1/06;H01M8/04302;H01M8/04029;H01M8/04014;H01M8/0432;H01M8/04701
• 代理公司: 深圳市合道英聯專利事務所(普通合伙) 44309
• 代理人: 廉紅果;侯峰

1.一種具有冷啟動功能的車載燃料電池熱管理系統，其特征在于，其包括動力系統平臺熱管理單元、燃料電池本體熱管理單元和熱管理控制器；所述熱管理控制器分別與動力系統平臺熱管理單元、燃料電池本體熱管理單元連接，所述動力系統平臺熱管理單元和燃料電池本體熱管理單元連接；

所述動力系統平臺熱管理單元包括第一水泵、DC/DC入口前冷卻液溫度傳感器、直流-直流變換器DC/DC、動力控制單元PCU、驅動電機、驅動電機出口后溫度傳感器、熱交換器、第一散熱器，所述熱交換器的一個輸出端依次通過散熱器、第一水泵、直流-直流變換器DC/DC、動力控制單元PCU、驅動電機連接到對應的輸入端；所述第一水泵和直流-直流變換器DC/DC之間設置DC/DC入口前冷卻液溫度傳感器，所述驅動電機和熱交換器之間設置驅動電機出口后溫度傳感器。

2.根據權利要求1所述的具有冷啟動功能的車載燃料電池熱管理系統，其特征在于，所述燃料電池本體熱管理單元包括第二水泵、第一溫度傳感器、燃料電池電堆、第二溫度傳感器、三通電磁閥、第二散熱器；所述燃料電池電堆的冷卻液出口通過三通電磁閥后一路接于第二散熱器的輸入端，另一路接于熱交換器的另一個輸入端，而與該輸入端對應的輸出端與所述第二散熱器的輸出端匯并后經第二水泵接于燃料電池電堆的冷卻液進口；所述第一溫度傳感器設置在第二水泵和燃料電池電堆的冷卻液進口之間，所述第二溫度傳感器設置在燃料電池電堆的冷卻液出口和三通電磁閥之間。

3.根據權利要求1或2所述的具有冷啟動功能的車載燃料電池熱管理系統，其特征在于，所述動力系統平臺熱管理單元還包括第一膨脹水箱，所述第一膨脹水箱通過管路連接在第一水泵的兩端。

4.根據權利要求3所述的具有冷啟動功能的車載燃料電池熱管理系統，其特征在于，所述燃料電池本體熱管理單元還包括第二膨脹水箱，所述第二膨脹水箱通過管路連接在第二水泵的兩端。

5.根據權利要求4所述的具有冷啟動功能的車載燃料電池熱管理系統，其特征在于，所述第一水泵、第一散熱器、第二水泵、三通電磁閥、第二散熱器均通過線路與熱管理控制器連接，所述DC/DC入口前冷卻液溫度傳感器、驅動電機出口后溫度傳感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器均通過線路與熱管理控制器連接。

6.一種采用如權利要求1-5任意一項所述的具有冷啟動功能的車載燃料電池熱管理系統的控制方法，其特征在于，該方法在冷啟動模式下通過如下步驟實現：

步驟(101)，當所述熱管理控制器檢測到所述燃料電池電堆的冷卻液溫度T_F＜T₁時，通過CAN線向整車控制器發送信號；所述整車控制器確定燃料電池從T_F升溫到T₁所需能量Q₁，然后獲取鋰離子動力電池的荷電狀態SOC值并確定以當前SOC的動力電池驅動汽車行駛至SOC降至預設下限時動力系統平臺所產生的熱量Q₂，并比較Q₁和Q₂之間的大小；如果Q₁＞Q₂，則需要外接充電設施為動力電池充電；如果Q₁＜Q₂，所述整車控制器則將該信息傳輸給所述熱管理控制器；

步驟(102)，所述整車控制器啟動鋰離子動力電池向直流高壓線輸送電能以純電模式驅動燃料電池汽車行駛；所述熱管理控制器獲取到Q₁＜Q₂后，啟動所述燃料電池本體熱管理單元對燃料電池電堆進行電堆加熱；同時，所述熱管理控制器關閉所述動力系統平臺熱管理單元的散熱功能；

步驟(103)，所述熱管理控制器接收通過所述動力系統平臺熱管理單元的冷卻液溫度T_D值并比較T_D和第二閾值溫度T₂的大小：如果T_D＜T₂，則使所述動力系統平臺熱管理單元的散熱功能繼續保持關閉狀態；如果T_D＞T₂，則開啟所述動力系統平臺熱管理單元的散熱功能，并通過PWM調制所述動力系統平臺熱管理單元進行控溫。