[發明專利]一種用于重卡汽車的燃料電池熱管理系統

有效

• 申請號: 202211293700.5
• 申請日: 2022-10-21
• 公開（公告）號: CN115360391B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 李飛強;趙興旺;高明昭;盛有冬;王鵬
• 申請（專利權）人: 北京億華通科技股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04701
• 分類號: H01M8/04701;H01M8/04746;H01M8/04992;H01M8/04029
• 代理公司: 北京共騰律師事務所 16031
• 代理人: 劉薇

1.一種用于重卡汽車的燃料電池熱管理系統，其特征在于，包括電堆、節溫器、水泵、熱管理控制器和設于車頭迎風面處的散熱器；

節溫器的輸入端一依次經散熱器、水泵后接電堆的冷卻液出口，輸入端二經水泵后接電堆的冷卻液出口，輸出端接電堆的冷卻液入口；

熱管理控制器，用于在車輛行駛過程中，實時獲取整車目標功率與車速，確定燃料電池的發熱功率；以及，基于該發熱功率，以入堆冷卻液水溫為控制目標，確定能夠對電堆有效散熱的節溫器分流比、流經電堆的冷卻液總量，進而生成節溫器、水泵各自的控制前饋；以及，基于各自的控制前饋、原PID控制值相疊加形成的新控制信號，對水泵、節溫器的運行狀態實時調控，以消除行駛中風速對該熱管理系統的影響；

所述熱管理控制器執行如下程序：

S1.通過布設于整車上的速度傳感器，實時獲取整車車速v；

確定當前時刻的整車目標功率P_veh、整車上的附件功耗P_BOP；

獲取當前時刻燃料電池的輸出電流i、電堆單片總數N，通過下面公式得出電堆的平均單片電壓V_cell，

V_cell=（P_veh+P_BOP）/（i×N）；

根據電堆的平均單片電壓V_cell，通過下面公式得出燃料電池的發熱功率P_h，

P_h=i×（1.45-V_cell）×N；

S2.獲取當前時刻流經散熱器后冷卻液水溫T₃、環境溫度T_amb；

基于燃料電池的發熱功率P_h，通過下面公式確定能夠對電堆有效散熱的流經散熱器的冷卻液流量m_rad，

m_rad=P_fc/[（y+A×e^v/t）×（T₃-T_amb）]，

P_h=P_fc，

式中，y、A、t均為擬合系數，P_fc為散熱器的散熱功率；

獲取當前時刻的出堆冷卻液水溫T₂、經散熱器后冷卻液水溫T₃；

以入堆冷卻液水溫T₁為控制目標，結合上述流經散熱器的冷卻液流量m_rad，通過下面公式確定流經節溫器的輸入端二處的小循環冷卻液流量m_cir，

m_cir=[m_radT_1tgr-T₃×m_rad]/（T₂-T_1tgr）

式中，T_1tgr為入堆冷卻液目標溫度；

根據上述小循環冷卻液流量m_cir，通過下面公式確定節溫器分流比a，

a=m_cir/（m_rad+m_cir），

將上述節溫器分流比a輸入預設的節溫器分流比-節溫器開度的前饋模型中，得出節溫器的控制前饋；

S4.根據流經散熱器的冷卻液流量m_rad、小循環冷卻液流量m_cir，通過下面公式得出流經電堆的冷卻液總量m_總，

m_總=m_rad+m_cir；

將上述冷卻液總量m_總輸入預設的冷卻液總量-水泵轉速的前饋模型中，得出水泵的控制前饋；

S5.將出堆冷卻液水溫T₂和入堆冷卻液溫度T₁之差作為PID控制的計算輸入值，將計算輸出值與步驟S4獲得的水泵的控制前饋相加，得到水泵的新轉速，控制水泵工作于所述新轉速；

將入堆冷卻液水溫T₁作為PID控制的計算輸入值，將計算輸出值與步驟S3獲得的節溫器的控制前饋相加，得到節溫器的新開度值，控制節溫器工作于所述新開度值。