[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

本發明涉及一種多能量源燃料電池汽車熱管理控制方法。燃料電池汽車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。所述控制方法為根據燃料電池、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，在極寒模式、小循環、中循環、大循環和極熱模式之間切換熱管理系統控制方法。所述各個模式下，熱管理系統控制器通過控制各子系統所通過的冷卻液流量實現動力源效率最優，且在低溫環境下考慮動力源的快速響應特性，從而提升燃料電池汽車的經濟性和低溫環境下的快速響應性能。

技術領域

本發明涉及燃料電池汽車領域，具體涉及一種多能量源燃料電池汽車熱管理控制方法。

背景技術

燃料電池汽車以燃料電池堆作為主要的能量來源，相較于傳統汽車中的內燃機系統和純電動汽車中的電池系統分別具有節能、環保、能量轉化率高、噪音低和燃料加注快、能量密度大等優勢。其中由燃料電池、蓄電池和超級電容組成的多能量源燃料電池汽車能夠結合三者能量密度大、動態響應快和功率密度大的特點，保證整車的性能。但對于多能量源的燃料電池汽車，熱管理控制方法仍是阻礙多能量源燃料電池汽車發展的一大因素。

目前，已有的關于燃料電池汽車熱管理控制方法的專利大多僅僅考慮某個部件或系統的冷卻問題或冷啟動問題，且并未將熱管理對動力源部分效率的影響納入到熱管理控制方法的設計過程中。如中國專利公布號為CN109962268B，公布日為2019-07-02，公開了一種燃料電池汽車熱管理方法，該方法僅僅考慮了低溫下燃料電池快速啟動問題和動力電池保溫問題，沒有考慮熱管理系統在高溫條件下的運行，也沒有涉及到熱管理控制方法對動力源部分效率的影響。針對包含燃料電池、蓄電池和超級電容三個能量源的燃料電池汽車，考慮動力源部分效率的熱管理控制方法尚未出現。

發明內容

基于此，本發明針對如何保證多能量源的燃料電池汽車在包含低溫和高溫等極限工況的條件下保證效率最優的技術問題，提供了一種多能量源燃料電池汽車熱管理控制方法。

一種多能量源燃料電池汽車熱管理控制方法，所述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；所述控制方法包括以下步驟：

檢測所述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；和根據燃料電池、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，所述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，并改變控制方法。

由此，本發明的燃料電池汽車熱管理控制方法通過在極寒模式下利用副電機驅動冷卻液將燃料電池堆產生的熱量合理分配給蓄電池和超級電容，優化了整個燃料電池電池汽車的快速冷啟動性能和在極寒環境下的動力源部分效率；在其他模式下利用通過對每個部件所經過流量的合理分配，優化了燃料電池汽車的動力源部分效率，因此能夠滿足在多種條件下實現經濟性最優和極寒環境下快速響應的目的。另外，本發明的燃料電池汽車熱管理控制方法簡單有效。

另外，根據本發明的上述實施例還可以具有如下附加技術特征；