[发明专利]燃料电池汽车多环境综合热管理方法

权利要求书

1.一种燃料电池汽车多环境综合热管理方法，其特征在于，所述燃料电池汽车多环境综合热管理方法应用于燃料电池热管理子系统(10)，所述燃料电池热管理子系统(10)包括燃料电池系统(110)、第一水泵(120)、第一阀门(130)、第一加热器(140)、第二阀门(150)、第一散热器(160)以及第一水箱(170)，所述燃料电池系统(110)具有冷却液入口(111)与冷却液出口(112)；

所述冷却液入口(111)与所述第一加热器(140)输出端连接，所述第一加热器(140)输入端与所述第一阀门(130)第一端连接，所述第一阀门(130)第二端与所述第一水泵(120)输出端连接，所述第一水泵(120)输入端与所述冷却液出口(112)连接；

所述冷却液入口(111)与所述第一散热器(160)输出端连接，所述第一散热器(160)输入端与所述第二阀门(150)第一端连接，所述第二阀门(150)第二端与所述第一阀门(130)第三端连接；

所述第一加热器(140)、所述第一阀门(130)、所述第一水泵(120)以及所述燃料电池系统(110)形成小循环系统；

所述第一散热器(160)、所述第二阀门(150)、所述第一阀门(130)、所述第一水泵(120)以及所述燃料电池系统(110)形成大循环系统；

所述燃料电池汽车多环境综合热管理方法包括：

检测当前环境温度T；

当所述当前环境温度T不小于第一环境温度阈值T₁时，控制所述燃料电池汽车进入第一控制模式；

所述第一控制模式包括：

获取所述第一水泵(120)的水泵转速n_pump和/或所述第一阀门(130)的开度α和/或所述第一散热器(160)的风扇开关u_fan；

根据所述水泵转速n_pump和/或所述开度α和/或所述风扇开关u_fan进行前馈控制；

检测所述燃料电池系统(110)的当前燃料电池实际温度T_fc，根据所述燃料电池实际温度T_fc与所述燃料电池目标温度T₂的偏差量进行反馈控制，获得补偿量；

根据所述补偿量，对前馈控制进行补偿，控制所述燃料电池系统(110)的燃料电池温度达到燃料电池目标温度T₂；

检测当前燃料电池实际温度T_fc，当所述燃料电池实际温度T_fc小于燃料电池目标温度T₂时，控制所述小循环系统工作；

当所述燃料电池实际温度T_fc大于所述燃料电池目标温度T₂时，控制所述大循环系统工作，或者控制减小所述燃料电池系统(110)的燃料电池工作电流且增大所述燃料电池系统(110)的燃料电池工作电压；

所述燃料电池汽车还包括动力电池热管理子系统(20)、车舱暖风加热子系统(30)以及热交换子系统(40)；

所述动力电池热管理子系统(20)包括动力电池(210)、第二水泵(220)、第四阀门(230)、第二散热器(240)、第二加热器(250)、第三阀门(260)以及第五阀门(270)；

所述车舱暖风加热子系统(30)包括取暖器(310)、除霜器(320)、第三加热器(330)、第三水泵(340)以及散热器模块(350)；

所述热交换子系统(40)包括换热器(410)与第六阀门(420)；

所述第六阀门(420)第一端与所述第一阀门(130)第三端连接，所述第六阀门(420)第二端与所述换热器(410)第一入口(411)连接，所述换热器(410)第一出口(412)与所述第一散热器(160)输入端连接；

所述换热器(410)第二入口(414)与所述第二加热器(250)输入端连接，所述动力电池(210)冷却液出口与所述第二加热器(250)输入端连接，所述第二加热器(250)输出端与所述第三阀门(260)第一端连接，所述第三阀门(260)第二端与所述第二水泵(220)输入端连接，所述第二水泵(220)输出端与所述动力电池(210)冷却液入口连接，所述第二散热器(240)输入端与所述动力电池(210)冷却液出口连接，所述第二散热器(240)输出端与所述第四阀门(230)第一端连接，所述第四阀门(230)第二端与所述第二水泵(220)输入端连接，所述第三阀门(260)第二端与所述第五阀门(270)第一端连接；

所述换热器(410)第二出口(413)与所述第三水泵(340)输入端连接，所述第三水泵(340)输出端与所述第三加热器(330)输入端连接，所述第三加热器(330)输出端与所述除霜器(320)输入端连接，所述除霜器(320)输出端与所述取暖器(310)输入端连接，所述取暖器(310)输出端与所述散热器模块(350)输入端连接，所述散热器模块(350)输出端与所述第五阀门(270)第二端连接；

当所述当前环境温度T小于所述第一环境温度阈值T₁时，控制所述燃料电池汽车进入第二控制模式，所述第二控制模式包括：

根据热平衡模型，获得车厢温度不变时，车厢内所需供暖量Q_T,tgt，所述热平衡模型为

其中，c_p为车厢内空气的比热容，ρ_g为车厢内空气的密度，V_cabin为车厢体积，T_cabin为车厢温度，Q_T为所述换热器(410)向车厢内提供的热量，Q_B为通过车体围护结构传入车厢的热量，Q_W为通过各玻璃表面进入车厢的热量，Q_E为动力舱传入车厢的热量，Q_V为由于通风和密封性差而从外界泄露进车厢的热量，Q_p为乘员散发的热量；

当所述车厢内所需供暖量Q_T,tgt由所述换热器(410)提供，获取所述大循环系统中冷却液流量Q_h,fc，其中

Q_T,tgt＝ρc_wQ_h,fc·(T_w,out-T_h,fc,out)

ρ为冷却液密度，C_w为冷却液的比热容，T_w,out为所述冷却液出口(112)的冷却液温度，T_h,fc,out为所述换热器(410)的所述第二出口(413)的冷却液温度；

根据所述大循环系统中冷却液流量Q_h,fc，获取流经所述换热器(410)的流量Q₁，其中

α₁和α₂分别为所述第六阀门(420)、所述第二阀门(150)的开度，f(α₁,α₂)为α₁和α₂的函数。