一种增程式燃料电池低温热管理系统及汽车技术方案

本实用新型专利技术提供了一种增程式燃料电池低温热管理系统，所述系统包括：热管理控制器、水泵、动力电池、燃料电池、对燃料电池进行加热的加热回路和对燃料电池进行降温的降温回路；所述燃料电池的第一出口通过电子三通阀与所述动力电池和所述降温回路连通，所述燃料电池的第二出口与所述加热回路连通；所述动力电池、所述降温回路和所述加热回路的出口均通过所述水泵接入所述燃料电池的入口；所述热管理控制器与控制所述水泵、所述加热回路、所述降温回路和所述电子三通阀电连接。回路和所述电子三通阀电连接。回路和所述电子三通阀电连接。

【技术实现步骤摘要】
一种增程式燃料电池低温热管理系统及汽车


[0001]本技术属于新能源汽车
，尤其涉种增程式燃料电池低温热管理系统及汽车。

技术介绍

[0002]增程式燃料电池汽车较纯电动，提高了续驶里程，缓解了里程焦虑问题，但由于燃料电池系统的功率响应慢，无法实现功率跟随，因此需要与动力电池配合，才能满足电动汽车驱动性能的要求。特别是在低温下，目前存在诸多问题。
[0003]首先燃料电池冷启动问题，当燃料电池在不采取任何保护措施情况下在低于0℃的低温环境中启动时，其反应所产生的水首先会在催化层内部结冰，导致催化层反应活性位点被覆盖和氧气传输受阻，电压出现骤降；当催化层完全被冰覆盖而电堆温度还未升至0℃以上则会在扩散层和流道内结冰导致冷启动失败。
[0004]因此在寒冷低温环境中还需要为燃料电池提供热量以辅助其低温启动。
[0005]另外低温动力经济性问题，由于增程式燃料电池系统响应慢，为了保护动力电池系统，燃料电池发电功率需兼顾动力蓄电池最大充电能力限制。而低温时，由于电池内阻增大，动力蓄电池充放电峰值功率及放电量随温度降低，逐渐降低，因此有必要对动力蓄电池进行加热调节。
[0006]其次燃料电池堆在运行过程中会产生大量热能，约占燃料化学能的50％，如果能将燃料电池产生的热量综合利用，势必会提高燃料电池汽车的经济性与能量利用率。

技术实现思路

[0007]本技术的目的是提供一种增程式燃料电池低温热管理系统及汽车，用以改善低温冷启动及低温动力经济性问题。
[0008]本技术的技术方案为：
[0009]本技术提供了一种增程式燃料电池低温热管理系统，所述系统包括：
[0010]热管理控制器、水泵、动力电池、燃料电池、对燃料电池进行加热的加热回路和对燃料电池进行降温的降温回路；
[0011]所述燃料电池的第一出口通过电子三通阀与所述动力电池和所述降温回路连通，所述燃料电池的第二出口与所述加热回路连通；
[0012]所述动力电池、所述降温回路和所述加热回路的出口均通过所述水泵接入所述燃料电池的入口；
[0013]所述热管理控制器与控制所述水泵、所述加热回路、所述降温回路和所述电子三通阀电连接。
[0014]优选地，所述加热回路包括：串联布置的暖风芯体和PTC电加热器，所述暖风芯体的入口和所述燃料电池的第一出口连通，所述PTC电加热器的出口与所述水泵的入口连通；
[0015]所述降温回路包括：电堆散热器；
[0016]所述PTC电加热器和所述电堆散热器均与所述热管理控制器电连接。
[0017]优选地，所述系统还包括：
[0018]布置在所述燃料电池的第三出口和所述水泵的入口之间的中冷器。
[0019]优选地，所述系统还包括：
[0020]对所述燃料电池的出水温度进行检测的温度传感器，所述温度传感器与所述热管理控制器电连接。
[0021]本技术还提供了一种汽车，包括上述的增程式燃料电池低温热管理系统。
[0022]本技术的有益效果为：
[0023]（1）设置N个随环境温度变化，开启PTC电加热器加热的下限电池SOC
min
，保证在任何低温环境下，采用PTC电加热器加热燃料电池至冰点温度，确保燃料电池既能完成冷启动，又不会过分降低纯电续驶里程；
[0024]（2）燃料电池冷启动后，利用燃料电池的余热给动力电池加热，动力电池快速升温至工作温度，降低动力电池内阻，提升动力电池充放电功率及燃料电池的发电功率，进一步提升了整车动力性及续驶里程；
[0025]（3）燃料电池启动后，可用其余热给乘员舱取暖，降低了低温能耗，进一步延长了低温续驶里程。
附图说明
[0026]图1为本实施例中的增程式燃料电池低温热管理系统的结构示意图；
[0027]图2为本实施例中实施的控制方法流程图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图与具体实施方式对本技术作进一步详细描述：
[0029]本技术实施例提供了一种增程式燃料电池低温热管理系统，适用于增程式燃料电池的低温控制。
[0030]如图1所示，本技术实施例的增程式燃料电池低温热管理系统包括燃料电池1、中冷器2、电堆散热器3、动力电池4、PTC电加热器5、暖风芯体6、水泵7、电动三通阀8。
[0031]其中，PTC电加热器5和暖风芯体6构成对燃料电池1加热的加热回路，电堆散热器3构成对燃料电池降温的降温回路。
[0032]具体的水路连接方式表现为：所述燃料电池1的第三出口连接中冷器2的进口，燃料电池1的第一出口连接暖风芯体6的进口，燃料电池1的第二出口连接电子三通阀8的进口；所述电子三通阀8的第一出口A连接电堆散热器3的进口，其第二出口B连接动力电池4的进口；暖风芯体6之后的PTC电加热器5、中冷器2、电堆散热器3、动力电池4在水泵7进口汇合后，连接燃料电池1的进口。
[0033]如图1所示，热管理控制器11通过电气接线接收燃料电池出水温度、PTC开启信号、水泵开启信号及电子三通阀开启信号，并控制水泵7、PTC电加热器5、电子三通阀8、风扇（与电堆散热器配合）的开关。同时热管理控制器11还通过CAN信号与整车控制器10进行信息传输和交换。当热管理控制器11将环境温度信号发送至整车控制器10，整车控制器10接受信号，并根据驾驶员需求启动燃料电池1动力电池驱动汽车行驶。
[0034]如图2所示，本技术实施例的增程式燃料电池低温热管理系统在实际实施时，执行如下控制流程：
[0035]1、热管理控制器11检测车辆是否上电运行，如果车辆没有上电,运行则结束，否则进入下一步；
[0036]2、热管理控制器11检测上电时的环境温度T,及该环境温度T下启动PTC电加热器5开始加热的下限SOCmin；
[0037]3、热管理控制器11检测上电时的电池SOC,并与SOCmin做比较，若SOC >SOCmin,则进行下一步，否则，进入充电提示环节；
[0038]4、整车控制器10基于热管理控制器11的指令，启动动力电池4以纯电模式驱动汽车行驶，此后动力电池4的电池SOC不断降低；
[0039]5、当动力电池SOC降低至SOCmin，热管理控制器11启动PTC电加热器5加热燃料电池1至第一预设温度T1；
[0040]6、热管理控制器11向整车控制器10发出指令，整车控制器10控制燃料电池1启动，燃料电池1以不大于动力电池4的充电功率的功率发电；同时，热管理控制器11控制PTC电加热器5停止加热。热管理控制器11控制电子三通阀8闭合，保持电动三通阀8的第一出口A断开及保持电动三通阀8的第二出口B闭合状态。利用燃料电池1的发热量对动力电池4加热；
[0041]7、当燃料电池1的出水水温升至第二预设温度T2，热管理控制器11控制电子三通阀8切换，保持电动三通阀8的第一出口A闭本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增程式燃料电池低温热管理系统，其特征在于，所述系统包括：热管理控制器（11）、水泵（7）、动力电池（4）、燃料电池（1）、对燃料电池（1）进行加热的加热回路和对燃料电池（1）进行降温的降温回路；所述燃料电池（1）的第一出口通过电子三通阀（8）分别与所述动力电池（4）和所述降温回路连通，所述燃料电池（1）的第二出口与所述加热回路连通；所述动力电池（4）、所述降温回路和所述加热回路的出口均通过所述水泵（7）接入所述燃料电池（1）的入口；所述热管理控制器（11）与控制所述水泵（7）、所述加热回路、所述降温回路和所述电子三通阀（8）电连接。2.根据权利要求1所述的增程式燃料电池低温热管理系统，其特征在于，所述加热回路包括：串联布置的暖风芯体（6）和PTC电加热器（5），所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳梅，万松，
申请(专利权)人：重庆长安新能源汽车科技有限公司，
类型：新型
国别省市：