用于燃料电池的热管理装置、控制方法和存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供了用于燃料电池的热管理装置、该装置的控制方法和存储介质。该热管理装置包括散热循环系统、加热循环系统以及储热缓冲系统。该储热缓冲系统包括储热分支管路、换热器、储热缓冲装置以及第一储热循环管路。储热缓冲装置包含储热缓冲材料，用于储存来自燃料电池的热量或者向燃料电池提供热量。以此方式，能够在散热器散热性能不足的情况下，提供辅助散热功能。此外，还能够利用储存在储热缓冲装置中的热量来辅助燃料电池的冷启动，或者为暖风系统提供热量。

【技术实现步骤摘要】
用于燃料电池的热管理装置、控制方法和存储介质
本专利技术主要涉及氢燃料电池，并且更具体地，涉及用于燃料电池的热管理装置、控制方法和存储介质。
技术介绍
燃料电池系统的散热问题制约着其性能的提高，现有散热器在环境温度较高时可能存在无法完全满足燃料电池系统散热的情况，导致燃料电池系统内部热量堆积，温度不断升高，轻则影响燃料电池系统输出性能，重则导致燃料电池系统停止运行，大大缩短寿命。现有技术方案（例如，CN107994242A等）一般只为燃料电池系统配一个散热器，冬季冷启动依靠燃料电池自发热或外部电加热的方式实现，未考虑燃料电池热量的余热利用。此外，这些技术方案在整车应用时需要热量的时间和燃料电池产生热量的时间不一致时，无法实现对于热量的有效利用。
技术实现思路
根据本公开的示例实施例，提供了一种用于燃料电池的热管理技术方案。该方案的目的在于，在散热器散热性能不足的情况下，分担一部分散热量，起到辅助散热的作用。此外，通过将燃料电池产生的热量储存起来，可以在需要时有控制地利用，为燃料电池系统冷启动和整车暖风系统等提供热量。在本公开的第一方面中，提供了一种用于燃料电池的热管理装置。该装置包括：散热循环系统，包括散热器，通过管路流体连接至燃料电池，适于将燃料电池产生的热量排放到环境中；以及加热循环系统，用于为燃料电池加热。该装置还包括储热缓冲系统，该储热缓冲系统包括：储热分支管路，被配置为与散热器并联，其中在储热分支管路的入口处设置有三通阀，三通阀能够被操作以控制媒质在散热器和储热分支管路中的流动；换热器，被设置在储热分支管路上，用于其中的媒质的热交换；储热缓冲装置，包含储热缓冲材料，用于储存来自燃料电池的热量或者向燃料电池提供热量；以及第一储热循环管路，被配置为在换热器和储热缓冲装置之间传递热量，其中在换热器处，第一储热循环管路中的媒质适于与储热分支管路中的媒质流体隔绝地进行热交换，并且在储热缓冲装置处，第一储热循环管路中的媒质适于与储热缓冲材料流体隔绝地进行热交换。在本公开的第二方面中，提供了一种根据上述第一方面的用于燃料电池的热管理装置的控制方法。该方法包括：（a）响应于燃料电池的温度低于或等于电池温度低目标值，将媒质流动限制在加热循环系统中，以加热燃料电池；（b）响应于燃料电池的温度高于电池温度低目标值并且低于或等于电池温度中目标值，将媒质流动按预定比例限制在加热循环系统和散热循环系统中；（c）响应于燃料电池的温度高于电池温度中目标值并且低于或等于电池温度高目标值，将媒质流动限制在散热循环系统中；以及（d）响应于燃料电池的温度高于电池温度高目标值，控制三通阀，使得媒质流动经过散热循环系统和储热缓冲系统，以将来自燃料电池的热量部分地储存在储热缓冲材料中。在本公开的第三方面中，提供了一种根据上述第一方面的用于燃料电池的热管理装置的控制方法。该方法包括：（a）响应于储热缓冲装置中媒质的温度高于或等于预定目标值，使媒质流动经过储热分支管路；（b）在储热缓冲系统中，利用储热缓冲材料中储存的热量来加热储热分支管路中的媒质，以向燃料电池提供热量；以及（c）在预定时间间隔后，响应于燃料电池的温度高于或等于电池温度低目标值，使燃料电池进入正常运行状态。在本公开的第四方面中，提供了一种根据上述第一方面的用于燃料电池的热管理装置的控制方法。该方法包括：（a）响应于燃料电池的温度低于或等于电池温度低目标值，将媒质流动限制在加热循环系统中，以加热燃料电池；（b）响应于燃料电池的温度高于电池温度低目标值并且低于或等于电池温度中目标值，（b1）将媒质流动按预定比例限制在加热循环系统和储热缓冲系统中，以及（b2）开启至少一个电动阀，以启用供暖换热器；（c）响应于燃料电池的温度高于电池温度中目标值并且低于或等于电池温度高目标值，（c1）将媒质流动按预定比例限制在储热缓冲系统和散热循环系统中，以及（c2）开启至少一个电动阀，以启用供暖换热器；以及（d）响应于燃料电池的温度高于电池温度高目标值，控制三通阀，使得媒质流动经过散热循环系统。在本公开的第五方面中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现根据本公开的第二方面至第四方面中任一方面的方法。根据本公开的示例实施例，储热缓冲系统可以在散热器散热性能不足的情况下，分担一部分燃料电池的散热量，达到缓冲的目的。此外，储热缓冲系统可以将上述热量收集并储存起来，并保温一段时间，以供各种应用。例如，在燃料电池冷启动的条件下，可以在预定的时间段中完全依靠上述储存的热量来为低温的燃料电池加热，以完成冷启动，从而有效降低冷启动时消耗的电能。另外，在整车有热量需求的情况下，使用储热缓冲装置中储存的热量，还可以有其他多种用途。例如，将上述热量提供给整车暖风系统来加热车舱，或者提供给空调系统中的车外换热器，以达到节能和提高空调系统性能的目的。上述热量还可以提供给车窗的除霜除雾系统使用。应当理解，
技术实现思路
部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。附图说明结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标注表示相同或相似的元素，其中：图1示出了根据本公开的一个示例实施例的用于燃料电池的热管理装置的示意图；图2示出了根据本公开的一个示例实施例的储热缓冲装置的结构示意图；图3示出了根据本公开的另一个示例实施例的用于燃料电池的热管理装置的示意图；图4示出了根据本公开的另一个示例实施例的用于燃料电池的热管理装置的示意图；图5示出了根据本公开的又一个示例实施例的用于燃料电池的热管理装置的示意图；图6示出了根据本公开的示例实施例的用于燃料电池的热管理装置的控制方法的流程图；图7示出了根据本公开的示例实施例的用于燃料电池的热管理装置的另一控制方法的流程图；以及图8示出了根据本公开的示例实施例的用于燃料电池的热管理装置的另一控制方法的流程图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的范围。在本公开的实施例的描述中，术语“包括”及其类似用语应当理解为开放性包含，即“包括但不限于”。术语“基于”应当理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”或“该实施例”应当理解为“至少一个实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。总体上，根据本公开的实施例，提供了一种用于燃料电池的热管理装置的改进和控制方案。在该方案中，利用储热缓冲装置将燃料电池在高温运行时产生的热量暂时地储存起来。在后续的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于燃料电池的热管理装置，包括：/n散热循环系统，包括散热器，通过管路流体连接至所述燃料电池，适于将所述燃料电池产生的热量排放到环境中；/n加热循环系统，用于为所述燃料电池加热；以及/n储热缓冲系统，包括：/n储热分支管路，被配置为与所述散热器并联，其中在所述储热分支管路的入口处设置有三通阀，所述三通阀能够被操作以控制媒质在所述散热器和所述储热分支管路中的流动；/n换热器，被设置在所述储热分支管路上，用于其中的媒质的热交换；/n储热缓冲装置，包含储热缓冲材料，用于储存来自所述燃料电池的热量或者向所述燃料电池提供热量；以及/n第一储热循环管路，被配置为在所述换热器和所述储热缓冲装置之间传递热量，其中在所述换热器处，所述第一储热循环管路中的媒质适于与所述储热分支管路中的媒质流体隔绝地进行热交换，并且在所述储热缓冲装置处，所述第一储热循环管路中的媒质适于与所述储热缓冲材料流体隔绝地进行热交换。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于燃料电池的热管理装置，包括：
散热循环系统，包括散热器，通过管路流体连接至所述燃料电池，适于将所述燃料电池产生的热量排放到环境中；
加热循环系统，用于为所述燃料电池加热；以及
储热缓冲系统，包括：
储热分支管路，被配置为与所述散热器并联，其中在所述储热分支管路的入口处设置有三通阀，所述三通阀能够被操作以控制媒质在所述散热器和所述储热分支管路中的流动；
换热器，被设置在所述储热分支管路上，用于其中的媒质的热交换；
储热缓冲装置，包含储热缓冲材料，用于储存来自所述燃料电池的热量或者向所述燃料电池提供热量；以及
第一储热循环管路，被配置为在所述换热器和所述储热缓冲装置之间传递热量，其中在所述换热器处，所述第一储热循环管路中的媒质适于与所述储热分支管路中的媒质流体隔绝地进行热交换，并且在所述储热缓冲装置处，所述第一储热循环管路中的媒质适于与所述储热缓冲材料流体隔绝地进行热交换。


2.根据权利要求1所述的用于燃料电池的热管理装置，其中所述储热缓冲装置还包括：
外壳，内部包含所述储热缓冲材料；以及
内壳，由导热性材料制成并且内部形成用于媒质的腔体。


3.根据权利要求1或2所述的用于燃料电池的热管理装置，其中所述储热缓冲材料选自下列项目中的一种或多种：
无机相变材料、有机相变材料、复合相变材料、聚氨酯、硅酸铝。


4.根据权利要求1所述的用于燃料电池的热管理装置，其中所述储热缓冲系统还包括第二储热循环管路，被配置为与所述储热缓冲装置并联，并且包括：
供暖换热器，用于所述第二储热循环管路中媒质的热交换，以用于供暖用途；以及
至少一个电动阀，能够被操作以控制媒质在所述第二储热循环管路中的流动。


5.根据权利要求1所述的用于燃料电池的热管理装置，其中所述加热循环系统包括：
加热分支管路，被配置为与所述储热分支管路并联，其中在所述加热分支管路的入口处设置有节温器，所述节温器能够被操作以控制媒质在所述加热分支管路中的流动；以及
加热装置，被配置为适于加热所述加热分支管路中的媒质。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于燃料电池的热管理装置的控制方法，包括：
（a）响应于所述燃料电池的温度低于或等于电池温度低目标值，将媒质流动限制在所述加热循环系统中，以加热所述燃料电池；
（b）响应于所述燃料电池的温度高于所述电池温...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国强，丰收，李飞强，李佳莹，郑文良，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11