[发明专利]一种电电混合的燃料电池汽车水热管理系统及其控制方法

权利要求书

1.一种电电混合的燃料电池汽车水热管理系统，其特征在于，包括动力电池热管理系统、燃料电池热管理系统、控制器与检测单元；

所述动力电池热管理系统包括第一电动三通阀(3)、PTC加热器(4)、第二电动三通阀(6)、动力电池系统(8)、第二水泵(9)、第三电动三通阀(10)、散热器风扇(12)与散热器(13)；通过外部管路向水凝胶(15)内部注入冷却水，水凝胶(15)内部的冷却水通过贴在电芯与电芯之间或模组四周来吸收电池产热发生热传递或相变来对动力电池系统进行加热或冷却；

所述燃料电池热管理系统包括第一水泵(2)、第一电动三通阀(3)、散热器(13)、散热器风扇(12)、第三电动三通阀(10)、保温储水箱(11)、燃料电池电堆(1)与冷凝器(5)；保温储水箱(11)存储上次运行时流出的高温冷却液，在低温工况下，将保存好的高温冷却液流入水凝胶(15)中对动力电池系统进行加热；冷凝器(5)安装在散热器(13)前方，冷凝器(5)用于将燃料电池排出的饱和水蒸气冷凝为液态水，随后液态水流入动力电池热管理系统的水凝胶体中；散热器(13)用于冷却燃料电池的冷却液，与第二水泵、保温储水箱构成冷却回路；

控制器根据检测单元的检测结果控制PTC加热器(4)、水泵组、散热器(13)和散热器风扇(12)的工作状态，进而进行燃料电池系统与动力电池系统的低温冷启动以及恒温运行状态控制。

2.根据权利要求1所述的一种电电混合的燃料电池汽车水热管理系统，其特征在于，所述动力电池热管理系统的具体构造为：

散热器风扇(12)安装在散热器(13)后方；第一电动三通阀(3)安装在散热器出水口；其两端分别安装有第一水泵(2)与PTC加热器(4)；动力电池系统(8)的进出口分别安装有第二电动三通阀(6)与第二水泵(9)；第二水泵(9)与第三电动三通阀(10)连接；

上述系统中各子部件具有如下功能：第一电动三通阀(3)、第二电动三通阀(6)与第三电动三通阀(10)用于控制回路中的开闭；PTC加热器(4)通过对冷却水的直接加热来间接加热动力电池系统；第二水泵(9)用于输送回路中的冷却液；散热器风扇(12)与散热器(13)用于对燃料电池电堆排出的高温冷却液进行冷却；当车辆在运行时，第一电动三通阀(3)和第二电动三通阀(6)根据高低温工况选择不同开闭通路，通过外部管路向水凝胶(15)内部注入冷却水，水凝胶(15)内部的冷却水通过贴在电芯与电芯之间或模组四周来吸收电池产热发生热传递或相变来对动力电池系统进行加热或冷却。

3.根据权利要求1所述的一种电电混合的燃料电池汽车水热管理系统，其特征在于，所述燃料电池热管理系统的具体构造为：

燃料电池电堆(1)进出口分别安装有第一水泵(2)与保温储水箱(11)；散热器风扇(12)安装在散热器(13)后方，两者组成一体后安装在第一电动三通阀(3)与第三电动三通阀(10)之间；冷凝器(5)两端分别与燃料电池电堆(1)与第二电动三通阀(6)相连接并安装在散热器(13)前方；

上述系统中各子部件具有如下功能：第一水泵(2)用于输送回路中的冷却液；第一电动三通阀(3)与第三电动三通阀(10)用于控制回路中的开闭；散热器风扇(12)与散热器(13)用于对燃料电池电堆排出的高温冷却液进行冷却；冷凝器(5)用于将燃料电池排出的饱和水蒸气冷凝为液态水，随后液态水流入动力电池热管理系统的水凝胶(15)中；保温储水箱(11)用于存储上次运行时流出的高温冷却液，以保证有热源对动力电池加热；在低温工况下，将保存好的高温冷却液流入水凝胶中对动力电池系统进行加热，保证燃料电池水热管理系统的水热分布情况处在合理的状态。

4.根据权利要求1所述的一种电电混合的燃料电池汽车水热管理系统，其特征在于，所述的燃料电池电堆(1)至少是由两个单体燃料电池以串联方式层叠而成；

所述的动力电池系统(8)由若干个动力电池模组、电池箱体组成。

5.根据权利要求1所述的一种电电混合的燃料电池汽车水热管理系统，其特征在于，所述检测单元包括两个温度检测单元和一个压力检测单元，所述的温度检测单元分别布置在燃料电池电堆系统和动力电池系统内部；所述的压力检测单元布置在水凝胶体的入口处检测冷却液压力。