一种燃料电池汽车热管理系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种燃料电池汽车热管理系统及其使用方法，属于车辆辅助系统技术领域；它包括中冷器、压力传感器、电堆冷却液入口温度传感器、电堆、电堆冷却液出口温度传感器、电堆冷却液循环泵、电堆冷却液循环三通电磁阀、电堆散热器、电加热装置、去离子装置、电堆冷却液膨胀壶、动力电池冷却液膨胀壶、动力电池冷却液循环泵、动力电池冷却液循环三通电磁阀、动力电池散热器、动力电池冷却液进口温度传感器、动力电池包、动力电池加热循环三通电磁阀；本发明专利技术有效地实现了动力电池和燃料电池低温快速预热和精准温度控制，降低燃料电池汽车热管理系统成本，提高安全性。提高安全性。提高安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池汽车热管理系统及其使用方法


[0001]本专利技术涉及车辆辅助系统
，具体涉及一种燃料电池汽车热管理系统及其使用方法。

技术介绍

[0002]氢燃料电池是一种将化学能直接转化为直流电能的发电装置，具有清洁、高效、环境友好的优点。在国家双碳政策推动下，氢燃料电池在新能源汽车、分布式发电、轨道交通等领域发展迅速，应用前景十分广阔。
[0003]氢燃料电池在工作过程中产生与输出电能相当的热能，如不能及时有效将这部门热能进行转移，则可能导致质子交换膜干燥，降低膜性能，进而影响燃料电池输出特性和寿命；而在低温下，因结冰、电化学活性降低等原因，导致燃料电池无法直接启动，必须将其加热至合适的低温启动温度。对于锂离子动力电池，在极低温度下放电可能会诱导正极活性物质颗粒破裂，造成容量不可逆损失；在低温下充电，锂离子可能在负极表面直接生成金属锂枝晶，易引发严重的安全事故；高温可能造成锂离子电池内部副反应增加，形成不可逆容量损失，甚至有可能引发热失控。因此，在现有的燃料电池汽车中，通常采用既为燃料电池配备若干电加热装置的方法实现燃料电池能够本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池汽车热管理系统，其特征在于：它包括动力电池热管理系统和电堆热管理系统；电堆热管理系统包括中冷器（1）、压力传感器（2）、电堆冷却液入口温度传感器（3）、电堆（4）、电堆冷却液出口温度传感器（5）、电堆冷却液循环泵（6）、电堆冷却液循环三通电磁阀（7）、电堆散热器（8）、电加热装置（9）、去离子装置（10）、电堆冷却液膨胀壶（11）；动力电池热管理系统包括动力电池冷却液膨胀壶（12）、动力电池冷却液循环泵（13）、动力电池冷却液循环三通电磁阀（14）、动力电池散热器（15）、动力电池冷却液进口温度传感器（16）、动力电池包（17）、动力电池加热循环三通电磁阀（18）；所述中冷器（1）用于调控进入燃料电池电堆（4）的压缩空气的温度，其换热介质为电堆冷却液；所述压力传感器（2）用于检测电堆冷却液进堆压力；所述电堆冷却液入口温度传感器（3）用于检测电堆冷却液进堆温度；所述电堆冷却液出口温度传感器（5）用于检测电堆冷却液出堆温度；所述电堆（4）是一个将化学能直接转化为直流电能的发电场所，能够根据负载需求输出电能，同时产生热量；所述电堆冷却液循环泵（6）用于控制流经电堆（4）的燃料电池冷却液流量；所述电堆冷却液循环三通电磁阀（7）用于控制电堆冷却液流经电堆散热器（8）进行散热，或者流经电加热装置（9）对电堆进行快速加热；所述电堆散热器（8）用于将电堆（4）输出电能时所产生的热量及时与大气进行交换；所述电加热装置（9）用于加热电堆冷却液和动力电池冷却液；所述去离子装置（10）的作用是去除电堆冷却液在循环使用过程中与其接触的管路、双极板等析出的金属离子，降低电堆冷却液电导率；所述电堆冷却液膨胀壶（11）的作用是储存电堆冷却液，缓冲进入电堆散热器（8）冷却液温度，以及去除电堆冷却液循环过程中产生的气体；所述动力电池冷却液膨胀壶（12）储存动力电池冷却液，缓冲进入动力电池散热器（15）冷却液温度，以及去除动力电池冷却液循环过程中产生的气体；所述动力电池冷却液循环泵（13）的作用是控制流经动力电池包（17）的动力电池冷却液流量；所述动力电池冷却液循环三通电磁阀（14）的作用在于当动力电池包（17）在低温环境下需要加热时，动力电池冷却液流经动力电池冷却液循环三通电磁阀（14）后直接进入动力电池包（17），不流经动力电池散热器（15）；所述动力电池散热器（15）用于控制动力电池包（17）在充电或放电过程中动力电池冷却液温度超过散热器（15）散热风扇启动的最低阈值温度时，控制其散热风扇动作，以保证动力电池冷却液进入动力电池包（17）的温度所需范围内；所述动力电池冷却液进口温度传感器（16）用于检测进入动力电池包（17）的动力电池冷却液温度；所述动力电池包（17）用于为整车驱动提供高压直流电源，以及为低温环境下电加热装置（9）工作时输出电能；所述动力电池加热循环三通电磁阀（18）的作用在于当动力电池包（17）需要加热时，动
力电池冷却液流经动力电池加热循环三通电磁阀（18）后进入电加热装置（9），并通过动力电池冷却液循环泵（13）进行循环，当动力电池包（17）不需要加热时，动力电池冷却液流经动力电池加热循环三通电磁阀（18）后直接进入动力电池冷却液循环泵（13）进行循环。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池汽车热管理系统，其特征在于：还包括控制器，该控制器以中冷器（1）和电堆（4）作为电堆热管理系统的管理对象；以压力传感器（2）、电堆冷却液入口温度传感器（3）、电堆冷却液出口温度传感器（5）为电堆热管理系统的控制输入；同时又以动力电池包（17）为动力电池热管理系统的热管理对象；以动力电池冷却液进口温度传感器（16）为动力电池热管理系统的控制输入。3.根据权利要求1至2任一所述的一种燃料电池汽车热管理系统的使用方法，其特征在于：充电工况下，当环境温度T
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不高于动力电池的第一最高充电温度T
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，且动力电池单体最高电压U
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低于动力电池单体电压U
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时；或者环境温度T
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不高于动力电池的第二最高充电温度T
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，T
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＜T
char_max1
，且U
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不低于U
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时，动力电池管理系统向热管理系统控制器发送加热请求，电加热装置（9）开始工作，动力电池加热循环三通电磁阀（18）接通加热循环回路，动力电池冷却液循环三通电磁阀（14）接通冷却液直接进入动力电池包（17）回路；当动力电池冷却液进口温度传感器（16）检测到的动力电池冷却液温度或动力电池管理系统检测到的电池单体平均温度不低于T
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+ΔT1，且U
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低于U
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时，或者动力电池冷却液进口温度传感器（16）检测到的动力电池冷却液温度或动力电池管理系统检测到的电池单体平均温度不低于T
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+ΔT2，且U
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不低于U
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时，电动力电池管理系统向热管理系统控制器发送关闭指令，加热装置（9）关闭，动力电池加热循环三通电磁阀（18）关闭加热循环回路，直接与动力电池冷却液循环泵（13）接通，动力电池冷却液循环三通电磁阀（14）接通冷却液直接进入动力电池包（17）回路，当动力电池冷却液进口温度传感器（16）检测到的动力电池冷却液温度或动力电池管理系统检测到的电池单体平均温度不低于T
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+ΔT3时，动力电池冷却液...

【专利技术属性】
技术研发人员：季丽君，何昌奎，罗才震，田云波，文小伟，陈大华，朱前兵，汪克华，李建芳，许洪珊，
申请(专利权)人：奇瑞万达贵州客车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：