[发明专利]一种多层次热管理控制的燃料电池系统

权利要求书

1.一种多层次热管理控制的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统包括：传感器系统、调控器、空冷系统和液冷大循环系统；

所述液冷大循环系统与系统电堆联通，所述空冷系统对所述液冷大循环系统的冷却液进行降温或加热；所述空冷系统包括蒸发箱和冷凝箱，所述蒸发箱内通过隔板A分割为蒸发区和降温区，所述蒸发区内设置有蒸发器，冷却液管道穿过所述降温区；所述冷凝箱内通过隔板B分割为冷凝区和升温区，所述冷凝区内设置有冷凝器，所述冷却液管道穿过所述升温区；所述蒸发箱和冷凝箱之间通过压缩机、储液干燥器和膨胀阀连接；所述蒸发区和所述冷凝区分别设置有风扇；

所述传感器系统包括设置在所述冷却液管道上的各个节点位置的温度传感器；

所述调控器根据所述传感器的实时测量值以及系统电堆的工作状态实时调整空冷系统和液冷大循环系统的运行工作状态。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，穿过所述蒸发箱和/或所述冷凝箱的所述冷却液管道为螺旋状循环管路结构或深波浪扁管结构。

3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述温度传感器包括：所述系统电堆的冷却液出口处的温度传感器A、冷却液穿过所述蒸发箱出口处的温度传感器B以及所述系统电堆的冷却液入口处的温度传感器C；

所述传感器系统还包括设置于所述系统电堆的冷却液入口处的压力传感器D。

4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，所述系统电堆的工作状态为常温启动状态时，所述调控器实时调整空冷系统和液冷大循环系统的运行工作状态包括：

所述调控器收到所述系统电堆启动的信号后，控制所述液冷大循环系统启动，所述液冷大循环系统按照初始设定冷却参数运行工作，所述空冷系统处于停止状态。

5.根据权利要求4所述的燃料电池系统，其特征在于，所述系统电堆的工作状态为常温启动后散热状态时，所述调控器实时调整所述空冷系统和液冷大循环系统的运行工作状态包括：

所述调控器判断所述温度传感器A实时测量的温度是否超过温度阈值T1，是则启动所述空冷系统，所述隔板A打开设定角度，所述蒸发器运行工作，风扇A运行吹出冷风对所述冷却液管道进行制冷；所述隔板B处于关闭状态，所述冷凝器运行工作，风扇B运行吹出热风，对所述冷却液管道不影响；否则按照现状态运行所述空冷系统和液冷大循环系统；

所述调控器判断所述温度传感器A实时测量的温度是否超过温度阈值T2，是则所述调控器控制所述空冷系统的所述压缩机和膨胀阀有机协调，所述隔板A增大开度；否则按照现状态运行所述空冷系统和液冷大循环系统；

所述调控器判断所述温度传感器B实时测量的温度是否超过温度阈值T3，是则所述调控器控制所述液冷大循环系统功率增大；否则按照现状态运行所述空冷系统和液冷大循环系统；

所述调控器判断所述压力传感器D实时测量的压力是否超过压力阈值P1，是则所述调控器向FCU发出系统电堆液压过大预警信号及系统电堆降功率运行请求信号，同时控制所述空冷系统的压缩机和膨胀阀有机协调至最大效果运行并控制所述隔板A开度最大，控制所述液冷大循环系统以最大允许功率运行,液压保持不变；否则按照现状态运行空冷系统和液冷大循环系统；

所述调控器判断所述温度传感器C实时测量的温度是否超过温度阈值T4，是则所述调控器向所述FCU发出系统电堆液温过高预警信号及系统电堆降功率运行请求信号，同时控制所述空冷系统的膨胀阀以最大效果开度运行并控制所述隔板A开度最大，控制所述液冷大循环系统以最大允许功率运行；否则按照现状态运行空冷系统和液冷大循环系统。

6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其特征在于，所述调控器向FCU发出系统电堆降功率运行请求信号时，通过仪表或者声光标识进行提醒。

7.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其特征在于，所述系统电堆的工作状态为所述散热状态时，所述调控器处理所述传感器系统的各个传感器是否超过阈值的优先级为：温度阈值T1＞温度阈值T2＞温度阈值T3＞压力阈值P1＞温度阈值T4。