[发明专利]一种多能量源燃料电池汽车热管理控制方法

权利要求书

1.一种多能量源燃料电池汽车热管理控制方法，热管理系统包括燃料电池子系统、蓄电池子系统、超级电容子系统、热交换子系统和后处理子系统，由燃料电池堆、蓄电池、超级电容、主电机、副电机、驾驶舱、主散热器、副散热器、离子检测装置、去离子装置、水箱、流量计、温度传感器、控制阀、三通控制阀、流量调节阀和单向阀组成；其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

检测多能量源燃料电池汽车的燃料电池、蓄电池和超级电容的输出电流、输出功率及其冷却液出口温度、乘员舱所需的热量；

根据燃料电池、蓄电池和超级电容的输出电流、输出功率及其冷却液出口温度、乘员舱所需的热量，燃料电池汽车热管理系统在极寒模式、小循环、中循环、大循环和极热模式之间切换；

在各个模式下计算可使燃料电池、蓄电池和超级电容的实时效率最高的最优冷却液流量，并控制流量调节阀使经过燃料电池、蓄电池和超级电容的冷却液流量为最优冷却液流量；

利用检测得到的燃料电池汽车的各能量源的输出功率和输出电流可得各能量源的最佳工作温度，当燃料电池汽车的燃料电池堆冷却液出口温度T₁小于此时燃料电池堆工作的最佳温度T_u1，或蓄电池冷却液出口温度T₂小于此时蓄电池工作的最佳温度T_u2，或超级电容冷却液出口温度T₃小于此时超级电容工作的最佳温度T_u3时，控制阀一关闭，三通控制阀一右端关闭，左端、下端导通，控制阀二关闭，副电机启动，热管理系统切换到极寒模式，冷却液只在燃料电池子系统、蓄电池子系统、超级电容子系统之间循环，不经过热交换子系统和后处理子系统；当燃料电池堆的需求功率大于或等于燃料电池堆最小输出功率时，令燃料电池堆的输出功率P₁等于需求功率；燃料电池堆的需求功率小于燃料电池堆最小输出功率时，令燃料电池堆的输出功率P₁等于最小输出功率；

根据式(1)可计算出各能量源不同冷却液流量所导致的冷却液进出口温度变化量；

式中ΔT代表各部件冷却液的进出口温度变化量；P代表各能量源的输出功率；η代表各能量源的效率；S代表所流经的冷却液流量；C代表冷却液的比热容；

根据燃料电池堆、蓄电池、超级电容的输出电流、输出功率和冷却液出口温度查表可知此时的各部分能量源效率η₁、η₂、η₃，结合式(1)可得对于各能量源单位流量的增加所带来的温度的变化及效率的增加Δη₁、Δη₂、Δη₃，通过式(2)可计算出各能量源单位流量的增加对于动力源部分总效率η的提升η_a1、η_a2、η_a3；

式中，P₁、P₂、P₃分别为燃料电池堆、蓄电池、超级电容的输出功率，η₁、η₂、η₃分别为燃料电池堆、蓄电池、超级电容的效率；

蓄电池和超级电容所需冷却液流量之间关系如式(3)；

式中S₂、S₃分别为蓄电池、超级电容所需冷却液流量；S₂、S₃与燃料电池堆所需冷却液流量S₁还需满足式(4)；

S₁＝S₂+S₃ (4)

S₁可遍历0至此时燃料电池子系统的最大流量，寻求使动力源部分总效率η达到最大值的最优流量S_u1，结合式(3)与式(4)可计算出S_u2和S_u3；

利用流量调节阀一、流量调节阀二和流量调节阀三使燃料电池子系统、蓄电池子系统、超级电容子系统的冷却液流量分别达到S_u1、S_u2、S_u3。