[發明專利]一種燃料電池集成式整車熱管理集成系統與控制方法

在審

• 申請號: 202111387905.5
• 申請日: 2021-11-22
• 公開（公告）號: CN114122451A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 袁齊馬;李濤;歐陽瑞;劉昕;繩新發
• 申請（專利權）人: 重慶地大工業技術研究院有限公司
• 主分類號: H01M8/04007
• 分類號: H01M8/04007;H01M8/04014;H01M8/04029;H01M8/04302;H01M8/0432;H01M8/04701;B60L58/31;B60L58/33;B60L58/34
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 郝明琴

本發明涉及燃料電池技術領域，尤其涉及一種燃料電池集成式整車熱管理集成系統與控制方法。一種燃料電池集成式整車熱管理集成系統，包括蓄水壺、水泵、燃料電池反應堆、水冷中冷器、第一三通閥、空冷中冷器、第二三通閥、加熱單元、散熱組件、第三三通閥、去離子器、蒸發器芯體、第四三通閥、暖風芯體和風向切換單元。本發明所述燃料電池集成式整車熱管理集成系統，通過集成一體化方案，使得燃料電池反應堆進氣溫度在不增加散熱風扇的情況下，可根據不同的功率下對進氣溫度的需求調節進氣溫度，與此同時，參與冷卻后的空氣通過管路連接到空壓機進氣前端，在壓力的作用下，可降低空壓機所消耗的功率，同時對多余的能量展開回收利用。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，尤其涉及一種燃料電池集成式整車熱管理集成系統與控制方法。

背景技術

氫燃料電池系統作為一種發電裝置，在車載領域，目前主要用于搭載在貨車及卡車等高載重車輛上，目前主流燃料電池反應堆廠家均要求發動機進水溫度與發動機進氣溫度溫差在2-5℃，一般空氣溫度小于等于進水溫度時，為燃料電池反應堆最佳工作點，有助于提高燃料電池反應堆的輸出功率及壽命，因此為了保證溫差，一般中冷器與燃料電池反應堆均采用并聯設計，采用燃料電池反應堆進水口前的水分流并聯去冷卻空氣，因此燃料電池反應堆進氣溫度一般均高于進水溫度2-3℃，所以需要將由原本150℃的空氣經過中冷器冷卻到燃料電池反應堆進水口(一般為70℃左右)溫度高2-3℃后，進一步冷卻2-5℃。同時在燃料電池領域，因燃料電池反應堆發熱量較大，為了進一步對能量開展利用，將燃料電池反應堆多余的熱量用于駕駛及乘員艙的采暖。

現有技術方案一般僅通過燃料電池反應堆與中冷器并聯或者利用單獨輔助冷卻的方案去完成冷卻，若采用單并聯結構去實現冷卻，則進氣溫度無法降低到進水溫度以下。而采用單獨輔助冷卻的方案，則會導致空水溫差極大，同時輔助回路設計難度加大，成本升高。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種燃料電池集成式整車熱管理集成系統與控制方法。

本發明提供一種燃料電池集成式整車熱管理集成系統，包括蓄水壺、水泵、燃料電池反應堆、水冷中冷器、第一三通閥、空冷中冷器、第二三通閥、加熱單元、散熱組件、第三三通閥、去離子器、蒸發器芯體、第四三通閥、暖風芯體和風向切換單元，所述水泵的進液端與所述蓄水壺的出液端連通，其出液端分別與所述燃料電池反應堆的進液端和所述水冷中冷器的進液端連通，所述水冷中冷器的出氣端和所述空冷中冷器的進氣端與所述第一三通閥連通，所述空冷中冷器的出氣端分別與所述燃料電池反應堆的進氣端和所述第一三通閥連通，所述第二三通閥分別與所述燃料電池反應堆的出液端、所述水冷中冷器的出液端、所述加熱單元的進液端連通和所述散熱組件的進液端連通，所述第三三通閥分別與所述加熱單元的出液端、所述暖風芯體的進液端和所述水泵的進液端連通，所述散熱單元的出液端與所述水泵的進液端連通，所述去離子器的進液端與所述燃料電池反應堆的出液端和所述水冷中冷器的出液端連通，其出液端與所述水泵的進液端連通，所述空冷中冷器、所述蒸發器芯體、所述暖風芯體分別沿空氣的輸送方向依次連接，所述第四三通閥分別與所述蒸發器芯體的出氣端、所述暖風芯體的進氣端和所述暖風芯體的出氣端連通，所述風向切換單元與所述暖風芯體的出氣端、空壓機進氣端和乘員艙連通。

進一步地，所述第一三通閥為比例調節三通閥。

進一步地，所述加熱單元為PTC加熱器總成。

進一步地，所述冷卻組件包括散熱器總成和散熱風扇總成。

進一步地，所述空冷中冷器的一側設有空調鼓風機。

一種燃料電池集成式整車熱管理集成系統的控制方法，其包括以下步驟：

S1、燃料電池反應堆啟動后，根據外界環境及冷卻液溫度判斷是進入熱啟動或者冷啟動；