[发明专利]一种燃料电池热管理系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池热管理系统及其控制方法，属于燃料电池领域。本燃料电池热管理系统包括电堆、节温器、散热部件、水泵、水箱、去离子罐和常开电磁阀，且燃料电池的热管理系统构成有L1回路和L3回路，L1回路包含节温器和水泵；L3回路包含常开电磁阀、去离子罐和水箱，水箱的入口与水泵的入口连接，去离子罐连接在水箱和常开电磁阀之间，常开电磁阀的出口与散热部件的出口连接。由于启动过程中，L3回路与L2回路并联，导致热容较大、暖机时间较长，甚至导致冷启动失败等，其通过在L3回路增加常开电磁阀，可以在启动时通过关闭L3回路提高系统的动态特性；而在常规运行中，则可以通过保持常开电磁阀打开，满足降低电导率、补液排气的功能。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，尤其涉及一种燃料电池热管理系统及其控制方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池的工作原理是氢气和氧气发生电化学反应，生成水的同时输出电能。由于燃料电池单体的电压通常小于1V,在实际应用时，需要将上百片单体串联组成燃料电池电堆，并匹配相应的外围附件，构成燃料电池系统。

热管理系统是燃料电池的关键子系统之一，其承担着保证电堆的正常启动和运行的暖机散热需求等。并且，由于燃料电池电堆是高电压零部件，因此为保证热管理系统较低的电导率要求，通常会在系统中安装有按需求更换保养的去离子罐。

现有的方案有将去离子罐放置在燃料电池系统小循环回路。但是，由于去离子罐是维修保养零部件，将去离子罐放置在小循环回路，更换保养较为复杂。

因此，亟需提供一种便于更换且安全的燃料电池热管理系统及其控制方法，以解决现有技术中去离子罐放置在小循环回路，更换保养较为复杂的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料电池热管理系统及其控制方法，在保证系统绝缘安全的前提下，兼顾了燃料电池热管系统的维修便利性、高压安全性和动态特性。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

本发明提供了一种燃料电池热管理系统，包括电堆、节温器、散热部件、水泵、水箱、去离子罐和常开电磁阀，且所述燃料电池的热管理系统构成有L1回路和L3回路，所述L1回路包含所述节温器和所述水泵；所述L3回路包含所述常开电磁阀、所述去离子罐和所述水箱，所述水箱的入口与所述水泵的入口连接，所述去离子罐连接在所述水箱和所述常开电磁阀之间，所述常开电磁阀的出口与所述散热部件的出口连接。

进一步地，所述节温器的入口连接所述水泵的出口，所述节温器的出口连接所述电堆的入口。

进一步地，所述燃料电池的热管理系统还包括电导率仪，所述电导率仪一端连接所述水入温度传感器、另一端连接所述节温器的出口。

进一步地，所述燃料电池热管理系统还构成有L2回路，所述L2回路包含所述散热部件，所述散热部件的入口连接所述水泵的出口，所述散热部件的出口连接所述节温器的出口，所述L2回路与所述L3回路并联。

本发明还提供了一种如上述任一项技术方案所述的燃料电池热管理系统的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

S100：判断电导率数值是否低于目标值，若是，则转入S300，若否，则转入S200；

S200：降低电导率；

S300：燃料电池热管理系统进行常规工作。

进一步地，S300中的常规工作包括：

S310：判断电堆出口水温是否低于目标值，若是，则转入S330，若否，则转入S320；

S320：燃料电池热管理系统正常运行；

S330：关闭常开电磁阀，执行暖机或者冷启动操作。

进一步地，S330中执行暖机或者冷启动操作的具体步骤包括：

S331：判断燃料电池热管理系统是否处于低温模式，若是，则转入S333，若否，则转入S332；