[发明专利]插电式燃料电池混合动力汽车热管理系统及其控制方法

说明书

本发明涉及混合动力汽车技术领域，具体公开了一种插电式燃料电池混合动力汽车热管理系统及其控制方法，该插电式燃料电池混合动力汽车热管理系统配备氢气燃烧加热装置和PTC加热器，氢气燃烧加热装置或PTC加热器可以用来为燃料电池电堆暖机，也可以为动力电池暖机；同时，氢气燃烧加热装置和PTC加热器在暖机的过程中，如果驾驶员有空调暖风需求时，也可以在暖机的同时为驾驶员提供暖风需求；根据驾驶员的空调暖风需求，在氢气燃烧加热装置或PTC加热器的基础上，若燃料电池电堆产生的废热足够，还可以利用燃料电池电堆产生的废热对取暖进行补充，保障低温环境下的燃料电池电堆和动力电池的性能并满足驾驶员的空调暖风获取需求。

技术领域

本发明涉及混合动力汽车技术领域，尤其涉及一种插电式燃料电池混合动力汽车热管理系统及其控制方法。

背景技术

插电式燃料电池混合动力汽车，存在两种动力源，分别是燃料电池发动机和动力电池，由于燃料电池发动机在低温环境下，其转化效率很低，需要暖机。动力电池在低温环境下其放电功率亦很低，尤其在电池的荷电状态很低的情况下，温度对于电池的放电能力影响很大。另外在燃料电池混合动力车上采用很多的PTC热风空调是一种很不经济的取暖方式。

因此，为了保证插电式燃料电池混合动力汽车低温下正常工作，特别是燃料电池电堆，需要对其进行低温加热以保证其低温性能。对于目前的燃料电池电堆低温性能提升主要通过引进外部热源加热系统，或者提高燃料电池内部焦耳热来给燃料电池加热，外部热源包括主要包括PTC和氢气燃烧加热器。针对低温下驾驶员的暖风方案，燃料电池混合动力一般采用动力系统部件(电池，电机，电堆等)的余热或者PTC来获取。以上采用PTC方案的热能获取，一方面效率太低，另一方面耗费整车电能(因整车电能最终来源于氢气的化学能，电堆发电效率低和电池能量充放存在能量损失)；引用其他热源可以提高废热利用，但是燃料电池汽车热源的能级太低，对于低温的暖风需求往往不能满足。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种插电式燃料电池混合动力汽车热管理系统及其控制方法，以提高整车在低温环境下的燃料电池电堆性能、动力电池低温性能并满足驾驶员的空调暖风获取需求。

一方面，本发明提供一种插电式燃料电池混合动力汽车热管理系统，该插电式燃料电池混合动力汽车热管理系统包括：

燃料电池电堆调温回路，包括燃料电池电堆、散热器、冷却风扇、第一电动水泵和节温器，所述散热器分别通过第一管路和第二管路连接所述燃料电池电堆，所述节温器包括第一接口、第二接口和第三接口，所述第一接口和所述第三接口串联于所述第一管路，且流经所述燃料电池电堆的冷却液流入所述第三接口，所述第一接口用于将冷却液输送至所述散热器，所述第二接口连通所述第二管路，所述第一电动水泵设置于所述第二管路，且用于驱动冷却液流向所述燃料电池电堆，所述冷却风扇用于给所述散热器降温；

制热回路，包括PTC加热器、氢气燃烧加热器、暖风芯体、第一三通阀、换热器和第二电动水泵，所述换热器的介质侧的出口、所述PTC加热器、所述氢气燃烧加热器和所述暖风芯体依次串联，所述第一三通阀包括A1接口、B1接口和C1接口，所述A1接口连接所述暖风芯体，所述B1接口连接所述第二电动水泵的入口，所述C1接口连接所述第一管路，且所述C1接口和所述第一管路的连接位置位于所述节温器和所述燃料电池电堆之间，所述第二电动水泵的出口连接所述换热器的介质侧的出口，所述暖风芯体还与所述第一管路连接；

动力电池调温回路，包括动力电池、第二三通阀、第三电动水泵和冷却器，所述第二三通阀包括A2接口、B2接口和C2接口，所述第一接口连接所述换热器的换热侧的入口，所述第二接口分别连接所述换热器的换热侧的出口以及所述第三电动水泵的出口，所述第三电动水泵的入口连接所述冷却器，所述冷却器连接所述动力电池，所述动力电池连接所述C2接口；

调温空调，用于给所述冷却器提供冷量；

第一温度传感器，所述第一温度传感器用于采集从所述燃料电池电堆流出的冷却液的温度；