[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(lán)寶石專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 萬暢

本發(fā)明涉及一種多層次熱管理控制的燃料電池系統(tǒng)，液冷大循環(huán)系統(tǒng)與系統(tǒng)電堆聯(lián)通，空冷系統(tǒng)對液冷大循環(huán)系統(tǒng)的冷卻液進(jìn)行降溫或加熱；空冷系統(tǒng)包括蒸發(fā)箱和冷凝箱，分割為蒸發(fā)區(qū)和降溫區(qū)，蒸發(fā)區(qū)內(nèi)設(shè)置有蒸發(fā)器，冷卻液管道穿過降溫區(qū)；冷凝箱內(nèi)通過隔板B分割為冷凝區(qū)和升溫區(qū)，冷凝區(qū)內(nèi)設(shè)置有冷凝器，冷卻液管道穿過升溫區(qū)；傳感器系統(tǒng)包括設(shè)置在冷卻液管道上的各個節(jié)點位置的溫度傳感器；調(diào)控器根據(jù)傳感器的實時測量值以及系統(tǒng)電堆的工作狀態(tài)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)；通過將空冷系統(tǒng)模式與液冷大循環(huán)系統(tǒng)模式有機關(guān)聯(lián)，依據(jù)傳感器檢測信號，讓系統(tǒng)電堆在合理的多層次冷熱調(diào)控方案中實現(xiàn)安全且高效的運行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種多層次熱管理控制的燃料電池系統(tǒng)。

背景技術(shù)

大功率的燃料電池系統(tǒng)實車應(yīng)用越來越迫切，大功率燃料電池系統(tǒng)電堆在工作時氫氧化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量也就變得更大，燃料電池系統(tǒng)的熱管理系統(tǒng)也就至關(guān)重要。

現(xiàn)階段，市場中常規(guī)使用系統(tǒng)FCU，水泵，散熱器，節(jié)溫器，膠管等部件組成的熱管理冷卻、加熱系統(tǒng)，使冷卻液循環(huán)流動，或者通過加大風(fēng)扇的功率、增加散熱器的面積以及改變散熱器的布置位置等形式實現(xiàn)散熱器高效的的熱量散發(fā)性能，或者增大水泵的流速加速冷卻液流動帶走熱量等技術(shù)方案來實現(xiàn)散熱效果。在環(huán)境溫度較低時，使用加熱器給水加熱，以達(dá)到升溫從而滿足工作溫度狀態(tài)。

此類方案在一定程度上通過合理的控制方案可較好地實現(xiàn)散熱或者加熱效果，但是也存在散熱器效能提升局限性，以及導(dǎo)致的體積增大，風(fēng)扇和水泵的功率增大等情況，從而影響燃料電池系統(tǒng)冷卻液壓力過大，在整車上布置的空間限制以及成本的上升等缺點。

如何實現(xiàn)高效，多用途且適應(yīng)性強的冷卻系統(tǒng)方案，實現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)高效散熱，且安全的控制燃料電池系統(tǒng)在合適溫度下工作，同時適度的控制成本，以及合理的控制策略是此次專利方案的著力點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種多層次熱管理控制的燃料電池系統(tǒng)，通過將空冷系統(tǒng)模式與液冷大循環(huán)系統(tǒng)模式有機關(guān)聯(lián)，搭建多層次新型冷熱調(diào)控系統(tǒng)方案，依據(jù)傳感器檢測信號，結(jié)合調(diào)控器合理的策略控制方法，讓系統(tǒng)電堆在合理的多層次冷熱調(diào)控方案中實現(xiàn)安全且高效的運行。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種多層次熱管理控制的燃料電池系統(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(jìn)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，所述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和膨脹閥連接；

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)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以作出如下改進(jìn)。

可選的，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)。

可選的，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。

可選的，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：