[發明專利]一種燃料電池車輛的熱管理系統及控制方法

在審

• 申請號: 202010877032.5
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN112060981A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 李建文;陳日旺;陳子郵;江鵬
• 申請（專利權）人: 東風柳州汽車有限公司
• 主分類號: B60L58/34
• 分類號: B60L58/34;B60H1/14;H01M8/04007;H01M8/04029;H01M8/04223;H01M8/04225;H01M8/04302;H01M8/0432
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文;郝傳鑫

本發明提供了一種燃料電池車輛的熱管理系統及控制方法，涉及燃料電池領域。燃料電池車輛的熱管理系統包括電池堆、水液管路、取暖結構和控制器，水液管路與所述電池堆連通，水液管路包括依次連通形成閉合回路的主管路和第一支路，以及與第一支路并聯的第二支路；水液管路靠近所述電池堆的出水口處設有測溫元件，主管路上還設有加熱結構；第一支路與取暖結構相連，水液管路上還設有閥門，控制器分別與測溫元件、加熱結構和閥門電連接；控制器根據接收到的測溫元件發出的出水溫度信號以及駕駛室內暖風開關的開閉狀態，控制冷卻液在特定的回路中流通。通過將升溫后的冷卻液的熱量直接用于車內取暖，能量利用率高且保證了車輛具有更加充足的動力。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，特別是涉及一種燃料電池車輛的熱管理系統及控制方法。

背景技術

電動汽車具有零排放和高效率等特點，逐漸成為了今后車輛的主要發展方向。目前，氫燃料電池是一種替代內燃機的理想動力裝置，其利用燃料和氧化劑中的化學能直接轉化為電能。

燃料電池的電堆要求工作溫度處于合適區間，為了保證了燃料電池的高效工作，隨后發展出了如授權公告號為CN207441867U、授權公告日為2018.06.01的中國實用新型專利公開了一種燃料電池堆的熱管理系統，并具體公開了該燃料電池堆的熱管理系統包括燃料電池堆、流量控制單元和第一熱交換器；燃料電池堆通過第一管路與流量控制單元相連，燃料電池堆通過第二管路與第一熱交換器相連。流量控制單元用于在燃料電池堆的溫度小于第一溫度閾值時控制第一管路導通，使流經燃料電池堆的冷卻液按第一循環回路運行。流量控制單元還用于在燃料電池堆的溫度大于第一溫度閾值時控制第二管路導通，使流經燃料電池堆的冷卻液按第二循環回路運行。

現有技術中的燃料電池堆的熱管理系統根據冷卻液的溫度，控制冷卻液在第一循環回路或第二循環回路中運行，從而確保燃料電池堆處于合適的工作溫度。但是，在冬季車輛啟動時，由于溫度低電池堆中冷卻液的溫度往往達不到工作溫度，造成了車輛的冷啟動時間長的問題。另外，由于冬季車內需要供暖，將燃料電池產生的電能再轉換為熱量，則能量利用率低且取暖消耗了車輛的動力。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種燃料電池車輛的熱管理系統，以解決在冬季車輛啟動時，由于溫度低電池堆中冷卻液的溫度往往達不到工作溫度，造成了車輛的冷啟動時間長的問題。另外，由于冬季車內需要供暖，將燃料電池產生的電能再轉換為熱量，則能量利用率低且取暖消耗了車輛的動力的問題。同時本發明的目的還在于提供一種燃料電池車輛的熱管理系統的控制方法。

本發明的燃料電池車輛的熱管理系統的技術方案為：

燃料電池車輛的熱管理系統包括電池堆、水液管路、取暖結構和控制器，所述水液管路與所述電池堆連通，所述水液管路包括依次連通形成閉合回路的主管路和第一支路，以及與所述第一支路并聯布置的第二支路；

所述水液管路靠近所述電池堆的出水口處設有測溫元件，所述主管路上還設有加熱結構；所述第一支路與所述取暖結構相連，所述水液管路上還設有閥門，所述控制器分別與所述測溫元件、加熱結構和閥門電連接；

所述控制器用于接收所述測溫元件發出的出水溫度信號，在出水溫度低于設定溫度時，控制所述加熱結構啟動并使冷卻液經第二支路流通；以及在開啟所述取暖結構時，使冷卻液經第一支路流通。

進一步的，所述水液管路還包括第三支路，所述第三支路分別與所述第一支路、第二支路并聯設置，所述第三支路上連接有散熱結構；

所述控制器還與所述散熱結構電連接，以在出水溫度高于設定溫度時，使冷卻液經第三支路流通。

進一步的，所述閥門設有兩個，兩個所述閥門分別為接通在所述第一支路上的第一閥門，以及接通在所述第二支路、第三支路和主管路之間的第二閥門，所述第二閥門為三通閥。