[發明專利]氫燃料電池系統冷卻回路大循環小循環切換控制方法及裝置

在審

• 申請號: 202010098094.6
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111370736A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 葉麥克;全琎;熊熒;全睿;肖慧鵬;吳漢軍;全歡;全書海
• 申請（專利權）人: 武漢海億新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04298
• 分類號: H01M8/04298;H01M8/0432;H01M8/04992
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 黃冠華

1.一種氫燃料電池系統冷卻回路大循環小循環切換控制方法，其特征在于，包括：

步驟S1，系統初始化；

步驟S2，氫燃料電池系統運行，氫燃料電池堆(2)工作，氫燃料電池控制器(1)輸出信號c控制循環水泵(5)于初始狀態工作，電磁三通閥(3)保持1號口與3號口聯通，2號口與3號口不聯通的小循環初始狀態；

步驟S3，冷卻回路控制定時器計時；

步驟S4，判斷定時器計時是否到達預設時間tn，若不是則進入步驟S3繼續計時，若計時到達tn則進入S5；

步驟S5，氫燃料電池控制器(1)采集溫度信號t1、t2、t3和電磁三通閥(3)開度反饋信號u2，并結合氫燃料電池堆當前工作功率p，計算輸出控制信號c調節循環水泵(5)轉速；

步驟S6，判斷氫燃料電池堆(2)入口溫度t1或出口溫度t2是否小于氫燃料電池堆最高限定溫度，若小于則進入步驟S7，否則進入S8；

步驟S7，判斷氫燃料電池堆(2)入口溫度t1是否大于氫燃料電池堆(2)最佳工作溫度，并且氫燃料電池堆(2)入口溫度t1減去預設溫差ΔT1是否小于散熱器(4)出口溫度t3，如果是則進入步驟S8，否則進入步驟S9；

步驟S8，電磁三通閥(3)完全切換到大循環回路，即2號口與3號口聯通，1號口與3號口不聯通；

步驟S9，判斷氫燃料電池堆(2)最佳工作溫度減去預設溫差ΔT2是否大于氫燃料電池堆(2)入口溫度t1，若是則進入步驟S10，否則進入步驟S12；

步驟S10，電磁三通閥(3)完全切換到小循環回路，即電磁三通閥(3)1號口與3號口聯通，而2號口與3號口不聯通；

步驟S11，判斷氫燃料電池堆(2)是否停止工作，若已經停止則進入步驟S13，否則進入步驟S3；

步驟S12，氫燃料電池控制器(1)根據擬合好的溫度曲線計算輸出電磁三通閥(3)控制信號u1＝a*t12+b*t1+m，調節電磁三通閥大小循環開度；

步驟S13，氫燃料電池堆(2)停止工作，電磁三通閥(3)完全切換到小循環狀態，即電磁三通閥(3)1號口與3號相聯通，而2號口與3號口不聯通，大小循環切換控制結束。

2.一種氫燃料電池系統冷卻回路大循環小循環切換控制裝置，其特征在于，包括：

氫燃料電池控制器(1)、氫燃料電池堆(2)、燃料電池堆入口第一溫度傳感器T1、燃料電池堆出口第二溫度傳感器T2、電磁三通閥(3)、散熱器(4)及其出口第三溫度傳感器T3和循環水泵(5)；

電磁三通閥(3)3號口管路與氫燃料電池堆(2)入口In相連接，氫燃料電池堆(2)出口Out通過管道與循環水泵(5)相連接，循環水泵(5)出口管道第一路與散熱器(4)相連接，散熱器(4)經管路與電磁三通閥(3)2號口相連接，由此構成大循環冷卻回路，即電磁三通閥(3)2號口與3號口相聯通，1號口與3號口不聯通；

循環水泵(5)出口管道第二路直接與電磁三通閥(3)1號口相連接，由此構成小循環冷卻回路，即電磁三通閥(3)1號口與3號口相聯通，2號口與3號口不聯通；

散熱器(4)出口第三溫度傳感器T3、電磁三通閥(3)輸入端VT2、第一溫度傳感器T1和第二溫度傳感器T2分別與氫燃料電池控制器(1)輸入端A1、A2、A3、A4相連接，氫燃料電池控制器(1)的輸出端C1、C2分別與電磁三通閥(3)輸入端VT1、循環水泵(5)輸入端CT相連接。

3.根據權利要求2所述的氫燃料電池系統冷卻回路大循環小循環切換控制裝置，其特征在于，根據不同氫燃料電池堆(2)的工作溫度環境需求，以及電池三通閥(3)開度與流量、電堆入口溫度的關系，能夠將電磁三通閥(3)開度設定成隨電堆入口溫度相應變化的一條穩定的曲線如u1＝a*t12+b*t1+m，其中a，b，m分別為曲線參數；氫燃料電池控制器(1)通過采集當前氫燃料電池(2)堆入口溫度t1，便能快速計算出對應的電磁三通閥(3)的開度控制信號u1，調節氫燃料電池系統冷卻大小循環回路；氫燃料電池控制器(1)能夠根據電磁三通閥(3)反饋開度信號u2，氫燃料電池堆(2)功率p，以及氫燃料電池堆(2)入口溫度t1及出口溫度t2得到循環水泵(5)的控制信號c＝A*u2+B*p+C*(t2-t1)+D，調節水泵轉速，其中A、B、C、D為對應參數值。