[发明专利]一种燃料电池冷却水回路温度控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种燃料电池冷却水回路温度控制系统，包括温度测量传感器、压力测量传感器、冷却液、管路、燃料电池电堆、水泵和水箱；其特征在于，所述温度控制系统还包括换热器组和控制器；

所述换热器组位于水箱的出口和燃料电池电堆的入堆口之间，由n个散热功率小于等于测试平台最大测试功率的1/3的换热器串联或并联组成，各换热器的最大散热功率之和大于燃料电池电堆的最大输出热功率；

所述控制器连接温度测量传感器、燃料电池电堆、水泵和各换热器，根据温度测量传感器采集的燃料电池电堆的入堆温度、当前燃料电池电堆的输出热功率和预存储的各换热器的最大散热功率，控制各换热器的工作状态，具体控制方法如下：

当各换热器的散热功率相同时，计算所需处于工作状态的换热器的个数m，满足：m个换热器的最大散热功率之和大于等于当前燃料电池电堆的输出热功率，且m-1个换热器的最大散热功率之和小于当前燃料电池电堆的输出热功率；之后控制m-1个换热器工作于最大散热功率，并根据燃料电池电堆的入堆温度与最佳工作温度的差值，调节第m个换热器的散热功率，以控制入堆温度稳定在最佳工作温度；其中，0m≤n；

当各换热器的散热功率不同时，控制步骤如下：

步骤1：将各换热器按照最大散热功率由小到大的顺序进行编号，依次为1,2,…,n，以当前燃料电池电堆的输出热功率为当前散热需求，根据当前散热需求和各换热器的最大散热功率，判断是否存在换热器A满足：换热器A的最大散热功率大于等于当前散热需求，且小于换热器A最大散热功率的所有换热器的最大散热功率均小于当前散热需求；若存在换热器A，则控制换热器A开启，再转至步骤4；否则，转至步骤2；

步骤2：控制器控制当前未处于工作状态的编号最大的换热器工作于最大散热功率，并计算得到当前散热需求减去当前未处于工作状态的编号最大的换热器的最大散热功率后的剩余散热需求；

步骤3：控制器根据剩余散热需求和当前未处于工作状态的各换热器的最大散热功率，判断是否存在换热器B满足：换热器B的最大散热功率大于等于剩余散热需求，且小于换热器B的最大散热功率的所有换热器的最大散热功率均小于剩余散热需求；若存在换热器B，控制器控制换热器B开启，再转至步骤4；否则，以剩余散热需求为当前散热需求，转回步骤2，直至开启满足当前散热需求的换热器，再转至步骤4；

步骤4：根据燃料电池电堆的入堆温度与最佳工作温度的差值，调节已开启的换热器中最后一个开启的换热器的散热功率，并将其余已开启的换热器设置为最大散热功率，以控制入堆温度稳定在最佳工作温度。

2.根据权利要求1所述燃料电池冷却水回路温度控制系统，其特征在于，当所述换热器组由n个换热器并联组成时，在水箱的出口设置n-1个串联并与前n-1个换热器一一对应的电磁三通阀，各电磁三通阀的出口b连接对应换热器，出口c连接后一个电磁三通阀的入口a，第1个电磁三通阀的入口a连接水箱的出口，第n-1个电磁三通阀的出口c连接第n个换热器；当换热器工作时，控制器控制与该换热器连接的电磁三通阀的出口导通。

3.根据权利要求1所述燃料电池冷却水回路温度控制系统，其特征在于，根据燃料电池电堆的入堆温度与最佳工作温度的差值，采用PID控制算法调节第m个换热器的散热功率，或已开启的换热器中最后一个开启的换热器的散热功率，以控制入堆温度稳定在最佳工作温度。