[发明专利]一种多层次热管理控制的燃料电池系统

说明书

本发明涉及一种多层次热管理控制的燃料电池系统，液冷大循环系统与系统电堆联通，空冷系统对液冷大循环系统的冷却液进行降温或加热；空冷系统包括蒸发箱和冷凝箱，分割为蒸发区和降温区，蒸发区内设置有蒸发器，冷却液管道穿过降温区；冷凝箱内通过隔板B分割为冷凝区和升温区，冷凝区内设置有冷凝器，冷却液管道穿过升温区；传感器系统包括设置在冷却液管道上的各个节点位置的温度传感器；调控器根据传感器的实时测量值以及系统电堆的工作状态调整空冷系统和液冷大循环系统的运行工作状态；通过将空冷系统模式与液冷大循环系统模式有机关联，依据传感器检测信号，让系统电堆在合理的多层次冷热调控方案中实现安全且高效的运行。

技术领域

本发明涉及燃料电池系统领域，尤其涉及一种多层次热管理控制的燃料电池系统。

背景技术

大功率的燃料电池系统实车应用越来越迫切，大功率燃料电池系统电堆在工作时氢氧化学反应产生的热量也就变得更大，燃料电池系统的热管理系统也就至关重要。

现阶段，市场中常规使用系统FCU，水泵，散热器，节温器，胶管等部件组成的热管理冷却、加热系统，使冷却液循环流动，或者通过加大风扇的功率、增加散热器的面积以及改变散热器的布置位置等形式实现散热器高效的的热量散发性能，或者增大水泵的流速加速冷却液流动带走热量等技术方案来实现散热效果。在环境温度较低时，使用加热器给水加热，以达到升温从而满足工作温度状态。

此类方案在一定程度上通过合理的控制方案可较好地实现散热或者加热效果，但是也存在散热器效能提升局限性，以及导致的体积增大，风扇和水泵的功率增大等情况，从而影响燃料电池系统冷却液压力过大，在整车上布置的空间限制以及成本的上升等缺点。

如何实现高效，多用途且适应性强的冷却系统方案，实现燃料电池系统高效散热，且安全的控制燃料电池系统在合适温度下工作，同时适度的控制成本，以及合理的控制策略是此次专利方案的着力点。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种多层次热管理控制的燃料电池系统，通过将空冷系统模式与液冷大循环系统模式有机关联，搭建多层次新型冷热调控系统方案，依据传感器检测信号，结合调控器合理的策略控制方法，让系统电堆在合理的多层次冷热调控方案中实现安全且高效的运行。

根据本发明的第一方面，提供了一种多层次热管理控制的燃料电池系统，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，所述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和膨胀阀连接；

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。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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：