[發明專利]一種多能量源燃料電池汽車熱管理控制方法

有效

• 申請號: 202011490163.4
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112550085B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 曾小華;李亞朋;聶彥鑫;杜邵峰;武慶濤;牛超凡;岳一霖;黃鈺峰
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B60L58/40
• 分類號: B60L58/40;B60L50/40;H01M8/04029;H01M10/615;H01M10/613;H01M10/625;H01M10/6556;H01M10/6567;H01M10/66;H01G11/18
• 代理公司: 長春市恒譽專利代理事務所(普通合伙) 22212
• 代理人: 李榮武

1.一種多能量源燃料電池汽車熱管理控制方法，熱管理系統包括燃料電池子系統、蓄電池子系統、超級電容子系統、熱交換子系統和后處理子系統，由燃料電池堆、蓄電池、超級電容、主電機、副電機、駕駛艙、主散熱器、副散熱器、離子檢測裝置、去離子裝置、水箱、流量計、溫度傳感器、控制閥、三通控制閥、流量調節閥和單向閥組成；其特征在于，所述控制方法包括以下步驟：

檢測多能量源燃料電池汽車的燃料電池、蓄電池和超級電容的輸出電流、輸出功率及其冷卻液出口溫度、乘員艙所需的熱量；

根據燃料電池、蓄電池和超級電容的輸出電流、輸出功率及其冷卻液出口溫度、乘員艙所需的熱量，燃料電池汽車熱管理系統在極寒模式、小循環、中循環、大循環和極熱模式之間切換；

在各個模式下計算可使燃料電池、蓄電池和超級電容的實時效率最高的最優冷卻液流量，并控制流量調節閥使經過燃料電池、蓄電池和超級電容的冷卻液流量為最優冷卻液流量；

利用檢測得到的燃料電池汽車的各能量源的輸出功率和輸出電流可得各能量源的最佳工作溫度，當燃料電池汽車的燃料電池堆冷卻液出口溫度T₁小于此時燃料電池堆工作的最佳溫度T_u1，或蓄電池冷卻液出口溫度T₂小于此時蓄電池工作的最佳溫度T_u2，或超級電容冷卻液出口溫度T₃小于此時超級電容工作的最佳溫度T_u3時，控制閥一關閉，三通控制閥一右端關閉，左端、下端導通，控制閥二關閉，副電機啟動，熱管理系統切換到極寒模式，冷卻液只在燃料電池子系統、蓄電池子系統、超級電容子系統之間循環，不經過熱交換子系統和后處理子系統；當燃料電池堆的需求功率大于或等于燃料電池堆最小輸出功率時，令燃料電池堆的輸出功率P₁等于需求功率；燃料電池堆的需求功率小于燃料電池堆最小輸出功率時，令燃料電池堆的輸出功率P₁等于最小輸出功率；

根據式(1)可計算出各能量源不同冷卻液流量所導致的冷卻液進出口溫度變化量；

式中ΔT代表各部件冷卻液的進出口溫度變化量；P代表各能量源的輸出功率；η代表各能量源的效率；S代表所流經的冷卻液流量；C代表冷卻液的比熱容；

根據燃料電池堆、蓄電池、超級電容的輸出電流、輸出功率和冷卻液出口溫度查表可知此時的各部分能量源效率η₁、η₂、η₃，結合式(1)可得對于各能量源單位流量的增加所帶來的溫度的變化及效率的增加Δη₁、Δη₂、Δη₃，通過式(2)可計算出各能量源單位流量的增加對于動力源部分總效率η的提升η_a1、η_a2、η_a3；

式中，P₁、P₂、P₃分別為燃料電池堆、蓄電池、超級電容的輸出功率，η₁、η₂、η₃分別為燃料電池堆、蓄電池、超級電容的效率；

蓄電池和超級電容所需冷卻液流量之間關系如式(3)；

式中S₂、S₃分別為蓄電池、超級電容所需冷卻液流量；S₂、S₃與燃料電池堆所需冷卻液流量S₁還需滿足式(4)；

S₁＝S₂+S₃ (4)

S₁可遍歷0至此時燃料電池子系統的最大流量，尋求使動力源部分總效率η達到最大值的最優流量S_u1，結合式(3)與式(4)可計算出S_u2和S_u3；

利用流量調節閥一、流量調節閥二和流量調節閥三使燃料電池子系統、蓄電池子系統、超級電容子系統的冷卻液流量分別達到S_u1、S_u2、S_u3。