[發明專利]一種適用于燃料電池汽車熱系統的協同管理方法

在審

• 申請號: 202011166015.7
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112339614A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 翁昕晨;黃瑞;俞小莉;陳俊玄;祝慶偉;陳沛禹
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B60L58/26
• 分類號: B60L58/26;B60L58/33;B60L58/40;B60H1/14;B60H1/32;H01M8/04007;H01M8/04029;H01M10/613;H01M10/615;H01M10/625;H01M10/6567;H01M10/663;H01M10/667
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發明公開了一種適用于燃料電池汽車熱系統的協同管理方法，所述燃料電池汽車熱系統包括燃料電池散熱回路、動力電池散熱回路以及用于電機電氣與空壓機的散熱回路，熱化學儲熱模塊和吸附式制冷模塊。本發明對各回路進行協同管理，在滿足各部件散熱需求的同時不僅能夠高效存儲各部件產熱，而且還能直接利用余熱為乘員艙供暖或采用吸附式制冷技術供給冷氣。本發明還采用化學儲熱技術，能夠對熱能進行長期且幾乎無熱損失的存儲，儲存的熱量可用于車輛啟動時的乘員艙供暖以及低溫環境下燃料電池與動力電池的冷啟動加熱。本發明能夠顯著提升燃料電池汽車核心部件的工作性能及可靠性，推進燃料電池汽車的高效化、安全化及節能化。

技術領域

本發明屬于燃料電池汽車技術領域，涉及一種適用于燃料電池汽車熱系統的協同管理方法。

背景技術

燃料電池被認為是最富有希望的新型能源動力系統，其研發技術不斷升級，成為世界主要汽車廠商的競爭焦點之一。燃料電池汽車作為一種理想的傳統汽車替代方案有著清潔無污染、安靜無噪聲、功率輸出平穩及燃料補充方便等固有的優勢，但仍存在成本過高、儲氫技術不成熟、輔助設施建設不完善及熱系統管理效率低等問題。

目前，國內已有部分燃料電池商用車車型實現了量產并率先進入運營階段，但乘用車燃料電池技術同國際先進水平仍存在一定差距。燃料電池熱負荷大，工作時約有一半的能量以熱的形式散出，但散熱途徑單一且溫差小，熱管理難題正制約著燃料電池往更高功率密度、更節能高效的方向發展。采取合適的熱管理技術保障燃料電池工作安全及使用壽命，同時開發合適的余熱利用技術對于燃料電池汽車的高效節能意義重大。

目前對于燃料電池熱管理技術的研究主要有通過改進流道結構、散熱器結構以及散熱回路布置來提高燃料電池電堆的散熱效能，現有技術仍存在以下幾點不足：

1、大多現有技術單獨對燃料電池進行高效熱管理的效果較為局面，尚沒有協同的高效管理方法。

2、燃料電池汽車在低溫環境下工作時，將面臨燃料電池及動力電池的冷啟動問題。若采用PTC加熱器在冷啟動時消耗電池電能對燃料電池及動力電池的冷卻水回路進行加熱，將增加系統整體能耗且有損動力電池的使用壽命。

3、大多現有技術僅對燃料電池的產熱進行余熱的回收及利用，而忽略了動力電池、電機電氣系統以及空壓機等主要產熱部件廢熱的高效利用。

4、現有技術中缺乏利用廢熱高效實現乘員艙制冷的方法。

發明內容

針對上述現有技術存在的不足，本發明要解決的技術問題是設計一種適用于燃料電池汽車熱系統的協同管理方法，能夠對燃料電池汽車的各大熱系統進行協同管理，能夠高效散熱、精準控溫并有效利用余熱為乘客艙空調系統供能，同時對產熱進行長期、高效地儲存，以解決燃料電池和動力電池的冷啟動難題，提高燃料電池汽車核心部件的工作性能、可靠性及其使用壽命，旨在推進燃料電池汽車的高效化、安全化及節能化發展。

本發明提供的技術方案如下：

本發明公開了一種適用于燃料電池汽車熱系統的協同管理方法，所述燃料電池汽車熱系統包括燃料電池散熱回路、動力電池散熱回路、電機電氣與空壓機散熱回路、熱化學儲熱模塊和吸附式制冷模塊；所述燃料電池散熱回路、動力電池散熱回路、電機電氣與空壓機散熱回路均包括將冷卻水流經散熱器的散熱循環、將冷卻水流經吸附式制冷模塊的余熱利用循環和將冷卻水流經熱化學儲熱模塊的儲熱/放熱循環；其中，燃料電池散熱回路、動力電池散熱回路的放熱循環即為冷啟動加熱循環；熱化學儲熱模塊可控制其內的工質進行儲熱或放熱；所述吸附式制冷模塊可向乘員艙提供熱量或通過其內部的制冷循環向乘員艙提供冷量；

所述協同管理方法包括如下步驟：