[发明专利]一种适用于燃料电池汽车热系统的协同管理方法

说明书

本发明公开了一种适用于燃料电池汽车热系统的协同管理方法，所述燃料电池汽车热系统包括燃料电池散热回路、动力电池散热回路以及用于电机电气与空压机的散热回路，热化学储热模块和吸附式制冷模块。本发明对各回路进行协同管理，在满足各部件散热需求的同时不仅能够高效存储各部件产热，而且还能直接利用余热为乘员舱供暖或采用吸附式制冷技术供给冷气。本发明还采用化学储热技术，能够对热能进行长期且几乎无热损失的存储，储存的热量可用于车辆启动时的乘员舱供暖以及低温环境下燃料电池与动力电池的冷启动加热。本发明能够显著提升燃料电池汽车核心部件的工作性能及可靠性，推进燃料电池汽车的高效化、安全化及节能化。

技术领域

本发明属于燃料电池汽车技术领域，涉及一种适用于燃料电池汽车热系统的协同管理方法。

背景技术

燃料电池被认为是最富有希望的新型能源动力系统，其研发技术不断升级，成为世界主要汽车厂商的竞争焦点之一。燃料电池汽车作为一种理想的传统汽车替代方案有着清洁无污染、安静无噪声、功率输出平稳及燃料补充方便等固有的优势，但仍存在成本过高、储氢技术不成熟、辅助设施建设不完善及热系统管理效率低等问题。

目前，国内已有部分燃料电池商用车车型实现了量产并率先进入运营阶段，但乘用车燃料电池技术同国际先进水平仍存在一定差距。燃料电池热负荷大，工作时约有一半的能量以热的形式散出，但散热途径单一且温差小，热管理难题正制约着燃料电池往更高功率密度、更节能高效的方向发展。采取合适的热管理技术保障燃料电池工作安全及使用寿命，同时开发合适的余热利用技术对于燃料电池汽车的高效节能意义重大。

目前对于燃料电池热管理技术的研究主要有通过改进流道结构、散热器结构以及散热回路布置来提高燃料电池电堆的散热效能，现有技术仍存在以下几点不足：

1、大多现有技术单独对燃料电池进行高效热管理的效果较为局面，尚没有协同的高效管理方法。

2、燃料电池汽车在低温环境下工作时，将面临燃料电池及动力电池的冷启动问题。若采用PTC加热器在冷启动时消耗电池电能对燃料电池及动力电池的冷却水回路进行加热，将增加系统整体能耗且有损动力电池的使用寿命。

3、大多现有技术仅对燃料电池的产热进行余热的回收及利用，而忽略了动力电池、电机电气系统以及空压机等主要产热部件废热的高效利用。

4、现有技术中缺乏利用废热高效实现乘员舱制冷的方法。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明要解决的技术问题是设计一种适用于燃料电池汽车热系统的协同管理方法，能够对燃料电池汽车的各大热系统进行协同管理，能够高效散热、精准控温并有效利用余热为乘客舱空调系统供能，同时对产热进行长期、高效地储存，以解决燃料电池和动力电池的冷启动难题，提高燃料电池汽车核心部件的工作性能、可靠性及其使用寿命，旨在推进燃料电池汽车的高效化、安全化及节能化发展。

本发明提供的技术方案如下：

本发明公开了一种适用于燃料电池汽车热系统的协同管理方法，所述燃料电池汽车热系统包括燃料电池散热回路、动力电池散热回路、电机电气与空压机散热回路、热化学储热模块和吸附式制冷模块；所述燃料电池散热回路、动力电池散热回路、电机电气与空压机散热回路均包括将冷却水流经散热器的散热循环、将冷却水流经吸附式制冷模块的余热利用循环和将冷却水流经热化学储热模块的储热/放热循环；其中，燃料电池散热回路、动力电池散热回路的放热循环即为冷启动加热循环；热化学储热模块可控制其内的工质进行储热或放热；所述吸附式制冷模块可向乘员舱提供热量或通过其内部的制冷循环向乘员舱提供冷量；

所述协同管理方法包括如下步骤：