[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

本發明提供了一種用于重卡汽車的燃料電池熱管理系統，屬于燃料電池技術領域，解決了現有技術未考慮風速影響導致高速行駛時燃料電池的熱管理控制精度較差的問題。該系統包括電堆、節溫器、水泵、熱管理控制器和設于車頭迎風面處的散熱器。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；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；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。該系統實現了車輛高速行駛時燃料電池熱管理控制的可靠性。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，尤其涉及一種用于重卡汽車的燃料電池熱管理系統。

背景技術

氫能燃料電池汽車是一種具有廣闊發展前景的新能源汽車，具有加氫時間短、續駛里程長等諸多優點。其搭載的燃料電池通常包含電堆和外圍的氫氣、空氣、冷卻等零部件。

伴隨著燃料電池向重卡汽車領域的商業化應用，燃料電池的熱管理，尤其是如何在有限空間內實現大功率散熱是該應用領域的開發重點工作。

目前，燃料電池熱管理系統中的散熱芯體和風扇等部分地布置于重卡汽車的車頭區域，即迎風區域。這種布設方式下，重卡汽車高速行駛時的風速將會對燃料電池的熱管理控制產生較大的影響，導致控制精度變差。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明實施例旨在提供一種用于重卡汽車的燃料電池熱管理系統，用以解決現有技術未考慮風速影響導致高速行駛時燃料電池的熱管理控制精度較差的問題。

一方面，本發明實施例提供了一種用于重卡汽車的燃料電池熱管理系統，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；其中，

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。

上述技術方案的有益效果如下：提出了一種將車速因子耦合到散熱器的散熱功率估計中以消除行駛中風速對該熱管理系統的影響的方案。根據整車目標功率與車速獲得節溫器、水泵的控制前饋，從而實現了可以根據車速的變化自適應調整控制參數，避免僅依賴PID控制帶來的控制響應速度、控制誤差無法兼容的問題，提高了重卡汽車上燃料電池的可靠性和安全性，提高了用戶體驗。

基于上述系統的進一步改進，所述熱管理控制器進一步包括依次連接的：

數據獲取單元，用于獲取整車目標功率與車速；

數據處理與控制單元，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，基于該發熱功率確定流經散熱器的冷卻液流量，再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。

進一步，所述數據獲取單元包括：

第一溫度傳感器，設于電堆的冷卻液入口處，用于獲取入堆冷卻液水溫T₁；

第二溫度傳感器，設于電堆的冷卻液出口處，用于獲取出堆冷卻液水溫T₂；