[發(fā)明專利]一種多層次熱管理控制的燃料電池系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210056758.1
• 申請日: 2022-01-18
• 公開（公告）號: CN114094139B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 全琎;胡雄暉;俞雅茹;熊熒;全書海
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢海億新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04014
• 分類號: H01M8/04014;H01M8/04029;H01M8/0432;H01M8/0438;H01M8/04701;H01M8/04746;H01M8/04955;B60L58/33;B60L58/34
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 萬暢

1.一種多層次熱管理控制的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料電池系統(tǒng)包括：傳感器系統(tǒng)、調(diào)控器、空冷系統(tǒng)和液冷大循環(huán)系統(tǒng)；

所述液冷大循環(huán)系統(tǒng)與系統(tǒng)電堆聯(lián)通，所述空冷系統(tǒng)對所述液冷大循環(huán)系統(tǒng)的冷卻液進行降溫或加熱；所述空冷系統(tǒng)包括蒸發(fā)箱和冷凝箱，所述蒸發(fā)箱內(nèi)通過隔板A分割為蒸發(fā)區(qū)和降溫區(qū)，所述蒸發(fā)區(qū)內(nèi)設(shè)置有蒸發(fā)器，冷卻液管道穿過所述降溫區(qū)；所述冷凝箱內(nèi)通過隔板B分割為冷凝區(qū)和升溫區(qū)，所述冷凝區(qū)內(nèi)設(shè)置有冷凝器，所述冷卻液管道穿過所述升溫區(qū)；所述蒸發(fā)箱和冷凝箱之間通過壓縮機、儲液干燥器和膨脹閥連接；所述蒸發(fā)區(qū)和所述冷凝區(qū)分別設(shè)置有風(fēng)扇；

所述傳感器系統(tǒng)包括設(shè)置在所述冷卻液管道上的各個節(jié)點位置的溫度傳感器；

所述調(diào)控器根據(jù)所述傳感器的實時測量值以及系統(tǒng)電堆的工作狀態(tài)實時調(diào)整空冷系統(tǒng)和液冷大循環(huán)系統(tǒng)的運行工作狀態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，穿過所述蒸發(fā)箱和/或所述冷凝箱的所述冷卻液管道為螺旋狀循環(huán)管路結(jié)構(gòu)或深波浪扁管結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度傳感器包括：所述系統(tǒng)電堆的冷卻液出口處的溫度傳感器A、冷卻液穿過所述蒸發(fā)箱出口處的溫度傳感器B以及所述系統(tǒng)電堆的冷卻液入口處的溫度傳感器C；

所述傳感器系統(tǒng)還包括設(shè)置于所述系統(tǒng)電堆的冷卻液入口處的壓力傳感器D。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)電堆的工作狀態(tài)為常溫啟動狀態(tài)時，所述調(diào)控器實時調(diào)整空冷系統(tǒng)和液冷大循環(huán)系統(tǒng)的運行工作狀態(tài)包括：

所述調(diào)控器收到所述系統(tǒng)電堆啟動的信號后，控制所述液冷大循環(huán)系統(tǒng)啟動，所述液冷大循環(huán)系統(tǒng)按照初始設(shè)定冷卻參數(shù)運行工作，所述空冷系統(tǒng)處于停止狀態(tài)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)電堆的工作狀態(tài)為常溫啟動后散熱狀態(tài)時，所述調(diào)控器實時調(diào)整所述空冷系統(tǒng)和液冷大循環(huán)系統(tǒng)的運行工作狀態(tài)包括：

所述調(diào)控器判斷所述溫度傳感器A實時測量的溫度是否超過溫度閾值T1，是則啟動所述空冷系統(tǒng)，所述隔板A打開設(shè)定角度，所述蒸發(fā)器運行工作，風(fēng)扇A運行吹出冷風(fēng)對所述冷卻液管道進行制冷；所述隔板B處于關(guān)閉狀態(tài)，所述冷凝器運行工作，風(fēng)扇B運行吹出熱風(fēng)，對所述冷卻液管道不影響；否則按照現(xiàn)狀態(tài)運行所述空冷系統(tǒng)和液冷大循環(huán)系統(tǒng)；

所述調(diào)控器判斷所述溫度傳感器A實時測量的溫度是否超過溫度閾值T2，是則所述調(diào)控器控制所述空冷系統(tǒng)的所述壓縮機和膨脹閥有機協(xié)調(diào)，所述隔板A增大開度；否則按照現(xiàn)狀態(tài)運行所述空冷系統(tǒng)和液冷大循環(huán)系統(tǒng)；

所述調(diào)控器判斷所述溫度傳感器B實時測量的溫度是否超過溫度閾值T3，是則所述調(diào)控器控制所述液冷大循環(huán)系統(tǒng)功率增大；否則按照現(xiàn)狀態(tài)運行所述空冷系統(tǒng)和液冷大循環(huán)系統(tǒng)；

所述調(diào)控器判斷所述壓力傳感器D實時測量的壓力是否超過壓力閾值P1，是則所述調(diào)控器向FCU發(fā)出系統(tǒng)電堆液壓過大預(yù)警信號及系統(tǒng)電堆降功率運行請求信號，同時控制所述空冷系統(tǒng)的壓縮機和膨脹閥有機協(xié)調(diào)至最大效果運行并控制所述隔板A開度最大，控制所述液冷大循環(huán)系統(tǒng)以最大允許功率運行,液壓保持不變；否則按照現(xiàn)狀態(tài)運行空冷系統(tǒng)和液冷大循環(huán)系統(tǒng)；

所述調(diào)控器判斷所述溫度傳感器C實時測量的溫度是否超過溫度閾值T4，是則所述調(diào)控器向所述FCU發(fā)出系統(tǒng)電堆液溫過高預(yù)警信號及系統(tǒng)電堆降功率運行請求信號，同時控制所述空冷系統(tǒng)的膨脹閥以最大效果開度運行并控制所述隔板A開度最大，控制所述液冷大循環(huán)系統(tǒng)以最大允許功率運行；否則按照現(xiàn)狀態(tài)運行空冷系統(tǒng)和液冷大循環(huán)系統(tǒng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)控器向FCU發(fā)出系統(tǒng)電堆降功率運行請求信號時，通過儀表或者聲光標識進行提醒。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)電堆的工作狀態(tài)為所述散熱狀態(tài)時，所述調(diào)控器處理所述傳感器系統(tǒng)的各個傳感器是否超過閾值的優(yōu)先級為：溫度閾值T1＞溫度閾值T2＞溫度閾值T3＞壓力閾值P1＞溫度閾值T4。