[发明专利]一种燃料电池热管理系统及其控制方法

说明书

本申请涉及一种燃料电池热管理系统及其控制方法，其包括小循环回路和大循环回路，所述小循环回路连接于燃料电池电堆上，所述小循环回路用于对所述燃料电池电堆进行加热或冷却；所述大循环回路通过阀门与所述小循环回路相连，所述大循环回路用于对所述燃料电池电堆进行冷却；以及，所述阀门可基于燃料电池的需求电流、冷却液的出堆温度实测值和冷却液的进堆温度实测值，控制经所述小循环回路和所述大循环回路流入所述燃料电池电堆的冷却液的比例，以对所述燃料电池电堆进行加热或冷却。本申请能够解决相关技术中未能充分利用冷却液的小循环系统的问题。

技术领域

本申请涉及燃料电池与自动控制领域，特别涉及一种燃料电池热管理系统及其控制方法。

背景技术

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。

燃料电池的种类众多，其中有一类称之为质子交换膜燃料电池，这种燃料电池是采用能传导质子的固态高分子薄膜材料作为电解质。而这种由固态高分子薄膜材料制作而成的电解质，其具有高功率-质量比和低工作温度、能量转化效率高、响应迅速，以及零排放等优点，是一种能够应用于固定和移动装置的理想材料，也被视作具备良好发展前景的汽车动力源。

燃料电池系统中的一个重要的子系统便是热管理系统，采用热管理系统，其中一个重要功能是在燃料电池系统正常工作中，可以对燃料电池电堆进行冷却，使其始终工作在最适宜的温度下。

在一些相关技术方案中，燃料电池电堆通常采用冷却液大、小两种循环，即小循环加热系统和大循环冷却系统，其中，小循环加热系统只在冷启动时才使用，以对燃料电池电堆进行加热，而大循环冷却系统是在燃料电池电堆正常工作时才使用，以对燃料电池电堆进行冷却。它们的缺点是，在对燃料电池电堆进行冷却时，只能使用大循环，未能充分利用冷却液的小循环系统，这样增加了能耗，降低了整个燃料电池系统的输出效率。

发明内容

本申请实施例提供一种燃料电池热管理系统及其控制方法，以解决相关技术中未能充分利用冷却液的小循环系统的问题。

第一方面，提供了一种燃料电池热管理系统，其包括：

小循环回路，所述小循环回路连接于燃料电池电堆上，所述小循环回路用于对所述燃料电池电堆进行加热或冷却；

大循环回路，所述大循环回路通过阀门与所述小循环回路相连，所述大循环回路用于对所述燃料电池电堆进行冷却；以及，

所述阀门可基于燃料电池的需求电流、冷却液的出堆温度实测值和冷却液的进堆温度实测值，控制经所述小循环回路和所述大循环回路流入所述燃料电池电堆的冷却液的比例，以对所述燃料电池电堆进行加热或冷却。

一些实施例中，所述小循环回路包括第一管路，所述第一管路连接于所述燃料电池电堆上，所述第一管路上设有加热装置、水泵、用于测量所述出堆温度实测值的第一温度传感器、用于测量所述进堆温度实测值的第二温度传感器、中冷器，以及所述阀门；

所述大循环回路包括第二管路，所述第二管路一端与所述第一管路连接，另一端与所述阀门连接，所述第二管路上设有散热器；

所述热管理系统还包括控制装置，所述控制装置用于根据所述需求电流、出堆温度实测值和进堆温度实测值，控制所述阀门、所述加热装置、所述水泵、所述散热器执行相应动作。

一些实施例中，所述散热器与所述加热装置并联。

一些实施例中，所述中冷器为所述管理系统中用于对通入所述燃料电池电堆阴极的空气进行冷却的中冷器。

一些实施例中，所述阀门采用比例三通阀或电子节温器。

一些实施例中，所述管理系统还包括：