[发明专利]一种燃料电池热管理系统及其控制方法

说明书

本发明涉及一种燃料电池热管理系统及其控制方法，属于燃料电池技术领域。其中控制方法为，获取流经第n个散热通道的冷却液的温度；若温度在持续设定时间之后高于/低于目标值，则控制第n+1个散热通道的阀打开/关闭，将第n+1个散热通道投入/退出使用。本发明根据系统整体的散热需求，通过依次控制散热器中的阀打开/关闭而依次控制散热通道的投入/退出，进而实现逐级增大或减少散热器的使用数量，减少了三通阀调节的次数，延长三通阀的使用寿命。并且，每个散热器的散热功率还可以采用从小到大或者从大到小的无级调节，进一步提高温度调节的精准度。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池热管理系统及其控制方法，属于燃料电池技术领域。

背景技术

燃料电池是将外部供应的燃料和氧化剂中的化学能通过电化学反应直接转为电能、热能和其他反应产物的发电装置，燃料电池中的电堆由多片单电池(膜电极)叠加而成。燃料电池发电功率越大，发热功率也越大，为正比关系。随着车辆对功率需求增加，燃料电池的发电功率需求也逐渐增加，因此燃料电池的散热管理成为燃料电池的重要部分。

现有的燃料电池热管理系统又叫散热系统或冷却系统，如图1所示，核心部件包括水泵4、节温器/三通阀3(也即电控三通阀)、散热器(含散热风扇)等，热管理系统的目的是维持燃料电池电堆5出口水温和入口水温满足电堆需求，也即T1温度传感器1和T2温度传感器2所处的位置的水温(即冷却液的温度)维持在一个范围内，维持水温的主要手段包括小循环和大循环。对于大功率燃料电池来讲，所需散热器较大，需要多组散热器，为第二散热器6和第一散热器8，第二散热器6和第一散热器8之间一般为并联，燃料电池冷却系统小循环为，燃料电池冷却液从燃料电池电堆5出来后流经水泵4和三通阀3直接返回电堆，不流经第二散热器6和第一散热器8，能够让燃料电池在起动初期快速升温。燃料电池冷却系统大循环为，燃料电池冷却液从燃料电池电堆5出来后流经水泵4、第二散热器6、第一散热器8和三通阀3返回电堆，大循环能够通过控制三通阀3的开度或者散热器中散热风扇的风速调节循环管路中冷却液的散热量，进而控制燃料电池电堆5入水口处冷却液的温度，为燃料电池电堆5降温。

具体的，现有的燃料电池热管理系统中大循环散热管理的控制逻辑如图2所示：三通阀3的开度小于设定开度上限值时，散热风扇不开启，通过调节三通阀3开度的大小控制燃料电池电堆5的出水口处冷却液的温度或者入水口处冷却液的温度；三通阀3的开度大于等于设定开度上限值a时，所有散热风扇全部开启，并通过控制散热风扇的转速控制燃料电池电堆5的出水口处冷却液的温度或者入水口处冷却液的温度。

然而，在冬季环境温度很低，所有散热风扇不工作时，散热器散热量也非常大，为了维持燃料电池电堆5的出水口处冷却液的温度和入水口处冷却液的温度，三通阀需要频繁的工作，不断的调节大、小循环的流量，如此控制，不仅会降低三通阀的使用寿命，而且控制精度也很低。

发明内容

本申请的目的在于提供燃料电池热管理系统及其控制方法，用以解决现有热管理系统中三通阀使用寿命短的问题。

为实现上述目的，本发明提出了第一种燃料电池热管理系统的控制方法的技术方案，按照设定的顺序依次将若干散热通道，以及与散热通道对应连接的散热器投入/退出使用，若干散热通道包括第n个和第n+1个散热通道，n大于1，散热通道用于向燃料电池电堆提供冷却液，散热通道中设有阀，阀用于控制散热通道与燃料电池的连通和断开，投入/退出使用的过程包括以下步骤：

(1)获取流经第n个散热通道的冷却液的温度；

(2)若所述温度在持续设定时间之后高于/低于目标值，则控制第n+1个散热通道的阀打开/关闭，将第n+1个散热通道以及对应连接的散热器投入/退出使用。