[发明专利]燃料电池的热管理系统及控制方法

说明书

本申请实施例提供一种燃料电池的热管理系统及控制方法，该系统包括：燃料电池堆、散热器、冷却剂进料通道、冷却剂排出通道、电堆旁路通道、电堆旁通阀、泄压电阻以及控制器；电堆旁路通道中设置有泄压电阻，控制器用于在紧急停车状态下，控制所述电堆旁通阀使得冷却剂从所述冷却剂进料通道分别流向所述电堆入口端和电堆旁路通道。本申请提供的系统能够在紧急停机时快速的使燃料电池系统中的组件处于热平衡状态，进而增加电堆与整个系统的使用寿命。

技术领域

本申请实施例涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池的热管理系统及控制方法。

背景技术

燃料电池通过氢气与空气中的氧气反应产生电力，反应产物是水。不受卡诺循环的限制，效率可以达到50％以上。因此不仅环保而且节能，适用于燃料电池动力车辆。为了将燃料电池堆的温度保持在工作温度内，以避免损坏燃料电池，在燃料电池系统中使用冷却回路。

在燃料电池系统中，冷却剂回路用于将燃料电池堆的温度保持在工作温度内。在冷却剂回路中，冷却水通过燃料电池组和散热器循环。冷却水从燃料电池堆吸收热量，并在散热器中冷却以维持燃料电池堆温度。因此，在诸如燃料电池堆启动、低功率状况、高功率状况和关闭之类的各种驱动条件下控制燃料电池堆的温度对于提高燃料电池堆的效率和寿命至关重要。

但是，现有技术中无法在紧急停机期间使燃料电池系统中的组件快速处于热平衡状态，使得组件处于高温状态时间过长，导致组件退化或损坏。

发明内容

本申请实施例提供一种燃料电池的热管理系统及控制方法，以克服现有技术中无法在紧急停机期间使燃料电池系统中的组件快速处于热平衡状态，使得组件处于高温状态时间过长，导致组件退化或损坏的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种燃料电池的热管理系统，包括：燃料电池堆、散热器、冷却剂进料通道、冷却剂排出通道、电堆旁路通道、电堆旁通阀、泄压电阻以及控制器；

所述燃料电池堆设置有电堆入口端、电堆出口端以及所述电堆入口端与所述电堆出口端形成的堆叠冷却通道，所述散热器设置有散热器入口端、散热器出口端以及所述散热器入口端与所述散热器出口端形成的散热器冷却通道，所述电堆入口端与所述散热器出口端通过冷却剂进料通道连接，所述电堆出口端与所述散热器入口端通过冷却剂排出通道连接，在靠近所述冷却剂进料通道且远离所述冷却剂排出通道的位置处设置有所述电堆旁路通道，所述电堆旁路通道与所述述冷却剂进料通道形成第一循环通道，所述电堆旁路通道中设置有泄压电阻；

其中，所述电堆旁通阀设置在所述冷却剂进料通道和所述电堆旁路通道的分支点上，所述控制器用于在紧急停车状态下，控制所述电堆旁通阀使得冷却剂从所述冷却剂进料通道分别流向所述电堆入口端和电堆旁路通道。

在一种可能的设计中，所述控制器成与所述电堆旁通阀连通，所述控制器具体用于：

通过至少一个预设车载传感器检测自车是否处于紧急停车状态；

若检测到自车处于紧急停车状态，则控制所述电堆旁通阀的占空比以使冷却剂的第一部分流向所述电堆旁路通道和冷却剂的第二部分流向所述电堆入口端；

其中，流向所述电堆旁路通道的冷却剂的流量与流向所述电堆入口端的冷却剂的流量之差在第一预设差值阈值范围内。

在一种可能的设计中，所述系统还包括：散热器旁路通道和散热器旁通阀；

所述散热器旁路通道设置在靠近所述散热器入口端位置的冷却剂排放通道和靠近所述散热器出口端的冷却剂进料通道之间用于提供流体连接；

所述散热器旁通阀设置在冷却剂排放通道和散热器旁路通道之间，所述控制器，还用于：

控制所述散热器旁通阀以使冷却剂的一部分流向所述散热器旁路通道和以使冷却剂的另一部分流行所述散热器；