[发明专利]一种集成式燃料电池车热管理系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种集成式燃料电池车热管理系统及控制方法，涉及新能源氢燃料电池车型热管理领域，该系统包括燃料电池冷却回路和燃料电池加热回路，所述燃料电池冷却回路包括用于串联燃料电池电堆的冷却水路主路，以及通过电控三通阀并联于冷却水路主路上的冷却水路支路，所述冷却水路主路上设有第一电堆散热器和水泵，所述冷却水路支路上设有第二电堆散热器；所述燃料电池加热回路连接于燃料电池电堆两端的燃料电池冷却回路上，且燃料电池加热回路的一端与燃料电池冷却回路上设置的节温器连接，所述燃料电池加热回路上设有PTC水加热器。本发明能够简化控制策略、提高系统控制精度。

技术领域

本发明涉及新能源氢燃料电池车型热管理领域，具体涉及一种集成式燃料电池车热管理系统及控制方法。

背景技术

氢燃料电池具有功率密度高、无污染、噪声低等特点，是电动车的理想动力源。氢燃料电池电堆的最佳工作温度范围一般在60～80℃。温度过低，会导致燃料电池内部催化剂活性降低，欧姆极化严重并使电池阻抗增加，从而降低电池性能；温度过高，会加剧电池内部液态水的蒸发而引发质子交换膜脱水干涸，阻碍氢离子的传导并降低电池的效率，长期高温还会损害电池寿命。因此电堆对冷却水温要求较高，进水温度一般要求T_f(流动温度)±2℃，进出水口温差小于10℃。

由于燃料电池对散热系统要求较高，且要求进水温度范围小，因此目前行业内采用独立式的燃料电池冷却系统，以降低控制难度，达成控制目标。

独立式的燃料电池冷却系统，不受其他系统影响，控制相对简单。但是，由于电堆进出水口温差要求高，散热器占位空间大，随着电堆功率的增加，整车不能提供足够的散热器安装空间，导致无法满足电堆散热需求。另外，燃料电池车还需具备驱动电机、高压附件、动力电池等热管理系统，以满足各总成部件及驾驶室的温控需求，热管理系统多且分散，整车布置困难、装车繁琐。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种集成式燃料电池车热管理系统及控制方法，能够简化控制策略、提高系统控制精度。

为达到以上目的，本发明提供的一种集成式燃料电池车热管理系统，包括：

燃料电池冷却回路，所述燃料电池冷却回路包括用于串联燃料电池电堆的冷却水路主路，以及通过电控三通阀并联于冷却水路主路上的冷却水路支路，所述冷却水路主路上设有第一电堆散热器和水泵，所述冷却水路支路上设有第二电堆散热器；

燃料电池加热回路，所述燃料电池加热回路连接于燃料电池电堆两端的燃料电池冷却回路上，且燃料电池加热回路的一端与燃料电池冷却回路上设置的节温器连接，所述燃料电池加热回路上设有PTC水加热器；

其中，所述第一电堆散热器和第二电堆散热器处均设有电子风扇，且第一电堆散热器布置于车头处，所述第一电堆散热器处还设有空调冷凝器，所述第二电堆散热器处还设有电机及高压附件散热器，以及水冷机组冷凝器。

在上述技术方案的基础上，

所述第一电堆散热器的两端均设有温度传感器；

所述第二电堆散热器的两端均设有温度传感器；

所述燃料电池电堆的两端均设有温度传感器。

在上述技术方案的基础上，

所述燃料电池冷却回路上还设有压力传感器、过滤器和去离子器，所述燃料电池冷却回路上还连接有膨胀水箱；

所述水冷机组冷凝器为动力电池的电池水冷机组的冷凝器，所述电机及高压附件散热器，与电机及高压附件连接。

本发明提供的一种集成式燃料电池车热管理控制方法，用以对上述所述的集成式燃料电池车热管理系统进行控制，具体包括燃料电池电堆启动加热控制逻辑和燃料电池电堆冷却控制逻辑；

所述燃料电池电堆启动加热控制逻辑具体为：