[發(fā)明專利]一種增程式燃料電池汽車熱管理集成系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111410240.5
• 申請日: 2021-11-25
• 公開（公告）號: CN113954696B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁齊馬;李濤;歐陽瑞;劉昕;繩新發(fā)
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶地大工業(yè)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: B60L58/26
• 分類號: B60L58/26;B60L58/27;B60L58/33;B60L58/34;B60H1/14;B60H1/32
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時代知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 郝明琴

1.一種增程式燃料電池汽車熱管理集成系統(tǒng)，其特征在于，包括：由第一水泵(2)、燃料電池反應(yīng)堆總成(3)、第一三通閥(6)、加熱單元(9)、散熱單元、第二三通閥(10)、換熱器(13)、第三三通閥(11)和暖風(fēng)芯體(12)組成的第一冷卻液循環(huán)回路，由第二水泵(14)、增程電池(15)、第四三通閥(16)、電池冷卻器(17)和所述換熱器(13)組成的第二冷卻液循環(huán)回路，由空調(diào)循環(huán)泵(21)、冷凝器(20)、蒸發(fā)器(18)、第五三通閥(19)和所述電池冷卻器(17)組成的冷媒循環(huán)回路；

燃料電池反應(yīng)堆總成(3)通過第一三通閥(6)分別與加熱單元(9)和散熱單元并聯(lián)，所述第二三通閥(10)設(shè)置在加熱單元(9)與所述換熱器(13)的連接回路上，所述第三三通閥(11)設(shè)置在所述加熱單元(9)與所述暖風(fēng)芯體(12)的連接回路上，所述第二三通閥(10)和第三三通閥(11)連通，所述第二水泵(14)、所述增程電池(15)、所述第四三通閥(16)和所述板式換熱器按冷卻液的輸送方向依次連接，所述電池冷卻器(17)通過所述第四三通閥(16)與所述板式換熱器并聯(lián)設(shè)置，所述板式換熱器的冷卻液輸出端和所述電池冷卻器(17)的冷卻液輸出端均與所述第二水泵(14)連接并連通，所述空調(diào)循環(huán)泵(21)、所述冷凝器(20)、所述第五三通閥(19)和所述蒸發(fā)器(18)按冷媒的輸送方向依次連接，所述電池冷卻器(17)通過所述第五三通閥(19)與所述蒸發(fā)器(18)并聯(lián)設(shè)置，其冷媒輸出端以及所述蒸發(fā)器(18)的冷媒輸出端均與所述空調(diào)循環(huán)泵(21)的冷媒輸入端連接并連通。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增程式燃料電池汽車熱管理集成系統(tǒng)，其特征在于，所述散熱單元包括散熱器(8)和散熱風(fēng)扇(7)，所述散熱風(fēng)扇(7)的冷卻液進液端和冷卻液出液端分別與所述第一三通閥(6)和所述第一水泵(2)連接并連通。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增程式燃料電池汽車熱管理集成系統(tǒng)，其特征在于，第一三通閥(6)、第二三通閥(10)、第三三通閥(11)和第五三通閥(19)均為比例調(diào)節(jié)三通閥。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的一種增程式燃料電池汽車熱管理集成系統(tǒng)，其特征在于，還包括蓄水壺(1)和去離子器(5)，所述蓄水壺(1)、所述第一水泵(2)、所述燃料電池反應(yīng)堆總成(3)、所述去離子器(5)分別沿冷卻液的輸送方向依次連接，所述去離子器(5)的冷卻液輸出端與所述蓄水壺(1)連接并連通，所述燃料電池反應(yīng)堆總成(3)與所述去離子器(5)之間設(shè)有回路開關(guān)(4)。

5.一種汽車，其特征在于，包括權(quán)利要求4所述的增程式燃料電池汽車熱管理集成系統(tǒng)，所述熱管理集成系統(tǒng)與車身連接。

6.一種如權(quán)利要求4所述的增程式燃料電池汽車熱管理集成系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

S1、同時監(jiān)控燃料電池反應(yīng)堆和增程電池(15)的工作溫度，以及空調(diào)請求；

S2、當(dāng)燃料電池反應(yīng)堆總成(3)需求加熱、增程電池(15)需求加熱以及空調(diào)有取暖請求時，第一三通閥(6)僅連通燃料電池反應(yīng)堆總成(3)和加熱單元(9)，第四三通閥(16)僅連通增程電池(15)和換熱器(13)，同時，調(diào)整第二三通閥(10)和第三三通閥(11)的開度，使得冷卻液按比例進入換熱器(13)和暖風(fēng)芯體(12)內(nèi)，啟動加熱單元(9)、換熱器(13)和暖風(fēng)芯體(12)，關(guān)閉空調(diào)循環(huán)泵(21)；

當(dāng)燃料電池反應(yīng)堆總成(3)需求降溫、增程電池(15)需求加熱以及空調(diào)有取暖請求時，調(diào)節(jié)第一三通閥(6)的開度、第二三通閥(10)和第三三通閥(11)的開度，控制冷卻液分別進入加熱單元(9)和散熱單元內(nèi)的比例，以及進入換熱器(13)和暖風(fēng)芯體(12)內(nèi)的比例，第四三通閥(16)僅連通增程電池(15)和換熱器(13)，啟動散熱單元、板式換熱器和暖風(fēng)芯體(12)，關(guān)閉加熱單元(9)和空調(diào)循環(huán)泵(21)；

當(dāng)燃料電池反應(yīng)堆總成(3)需求加熱、增程電池(15)需求降溫以及空調(diào)有取暖請求時，第一三通閥(6)僅連通燃料電池反應(yīng)堆總成(3)和加熱單元(9)，同時，第二三通閥(10)僅連通加熱單元(9)和第三三通閥(11)，第三三通閥(11)僅連通第二三通閥(10)和暖風(fēng)芯體(12)，第四三通閥(16)僅連通增程電池(15)和電池冷卻器(17)，第五三通閥(19)僅連通冷凝器(20)和電池冷卻器(17)，啟動加熱單元(9)、暖風(fēng)芯體(12)、空調(diào)循環(huán)泵(21)、冷凝器(20)和電池冷卻器(17)；

當(dāng)燃料電池反應(yīng)堆總成(3)需求加熱、增程電池(15)需求降溫以及空調(diào)有制冷請求時，第一三通閥(6)僅連通燃料電池反應(yīng)堆總成(3)和加熱單元(9)，第四三通閥(16)僅連通增程電池(15)和電池冷卻器(17)，同時，調(diào)節(jié)第二三通閥(10)和第三三通閥(11)，使得冷卻液不進入板式換熱器和暖風(fēng)芯體(12)內(nèi)，調(diào)節(jié)第五三通閥(19)，控制冷媒分別進入蒸發(fā)器(18)和電池冷卻器(17)內(nèi)的比例，啟動加熱單元(9)、空調(diào)循環(huán)泵(21)、冷凝器(20)、蒸發(fā)器(18)和電池冷卻器(17)；

當(dāng)燃料電池反應(yīng)堆總成(3)需求降溫、增程電池(15)需求降溫以及空調(diào)有取暖請求時，調(diào)節(jié)第一三通閥(6)的開度的開度，控制冷卻液分別進入加熱單元(9)和散熱單元內(nèi)的比例，同時，第二三通閥(10)僅連通加熱單元(9)和第三三通閥(11)，第三三通閥(11)僅連通第二三通閥(10)和暖風(fēng)芯體(12)，第四三通閥(16)僅連通增程電池(15)和電池冷卻器(17)，第五三通閥(19)僅連通冷凝器(20)和電池冷卻器(17)，啟動散熱單元、暖風(fēng)芯體(12)空調(diào)循環(huán)泵(21)、冷凝器(20)、蒸發(fā)器(18)和電池冷卻器(17)，關(guān)閉加熱單元(9)；

當(dāng)燃料電池反應(yīng)堆總成(3)需求降溫、增程電池(15)需求降溫以及空調(diào)有制冷請求時，第一三通閥(6)僅連通燃料電池反應(yīng)堆總成(3)與散熱單元，第四三通閥(16)僅連通增程電池(15)和電池冷卻器(17)，調(diào)節(jié)第五三通閥(19)，控制冷媒分別進入蒸發(fā)器(18)和電池冷卻器(17)內(nèi)的比例，啟動散熱單元、電池冷卻器(17)、空調(diào)循環(huán)泵(21)、冷凝器(20)和蒸發(fā)器(18)。

S3、監(jiān)控冷卻液的離子濃度，當(dāng)冷卻液中的離子濃度超過預(yù)設(shè)值，且燃料電池反應(yīng)堆總成(3)需求加熱時，開啟回路開關(guān)(4)，使得冷卻液依次經(jīng)過第一水泵(2)、燃料電池反應(yīng)堆總成(3)、回路開關(guān)(4)、去離子器(5)和蓄水壺(1)后，返回至第一水泵(2)內(nèi)；而若在燃料電池反應(yīng)堆總成(3)處于需求降溫、常溫啟動或未啟動中任一工況時，回路開關(guān)(4)處于常開狀態(tài)。