[发明专利]一种用于重卡汽车的燃料电池热管理系统

权利要求书

1.一种用于重卡汽车的燃料电池热管理系统，其特征在于，包括电堆、节温器、水泵、热管理控制器和设于车头迎风面处的散热器；

节温器的输入端一依次经散热器、水泵后接电堆的冷却液出口，输入端二经水泵后接电堆的冷却液出口，输出端接电堆的冷却液入口；

热管理控制器，用于在车辆行驶过程中，实时获取整车目标功率与车速，确定燃料电池的发热功率；以及，基于该发热功率，以入堆冷却液水温为控制目标，确定能够对电堆有效散热的节温器分流比、流经电堆的冷却液总量，进而生成节温器、水泵各自的控制前馈；以及，基于各自的控制前馈、原PID控制值相叠加形成的新控制信号，对水泵、节温器的运行状态实时调控，以消除行驶中风速对该热管理系统的影响；

所述热管理控制器执行如下程序：

S1.通过布设于整车上的速度传感器，实时获取整车车速v；

确定当前时刻的整车目标功率P_veh、整车上的附件功耗P_BOP；

获取当前时刻燃料电池的输出电流i、电堆单片总数N，通过下面公式得出电堆的平均单片电压V_cell，

V_cell=（P_veh+P_BOP）/（i×N）；

根据电堆的平均单片电压V_cell，通过下面公式得出燃料电池的发热功率P_h，

P_h=i×（1.45-V_cell）×N；

S2.获取当前时刻流经散热器后冷却液水温T₃、环境温度T_amb；

基于燃料电池的发热功率P_h，通过下面公式确定能够对电堆有效散热的流经散热器的冷却液流量m_rad，

m_rad=P_fc/[（y+A×e^v/t）×（T₃-T_amb）]，

P_h=P_fc，

式中，y、A、t均为拟合系数，P_fc为散热器的散热功率；

获取当前时刻的出堆冷却液水温T₂、经散热器后冷却液水温T₃；

以入堆冷却液水温T₁为控制目标，结合上述流经散热器的冷却液流量m_rad，通过下面公式确定流经节温器的输入端二处的小循环冷却液流量m_cir，

m_cir=[m_radT_1tgr-T₃×m_rad]/（T₂-T_1tgr）

式中，T_1tgr为入堆冷却液目标温度；

根据上述小循环冷却液流量m_cir，通过下面公式确定节温器分流比a，

a=m_cir/（m_rad+m_cir），

将上述节温器分流比a输入预设的节温器分流比-节温器开度的前馈模型中，得出节温器的控制前馈；

S4.根据流经散热器的冷却液流量m_rad、小循环冷却液流量m_cir，通过下面公式得出流经电堆的冷却液总量m_总，

m_总=m_rad+m_cir；

将上述冷却液总量m_总输入预设的冷却液总量-水泵转速的前馈模型中，得出水泵的控制前馈；

S5.将出堆冷却液水温T₂和入堆冷却液温度T₁之差作为PID控制的计算输入值，将计算输出值与步骤S4获得的水泵的控制前馈相加，得到水泵的新转速，控制水泵工作于所述新转速；

将入堆冷却液水温T₁作为PID控制的计算输入值，将计算输出值与步骤S3获得的节温器的控制前馈相加，得到节温器的新开度值，控制节温器工作于所述新开度值。