一种燃料电池发动机热管理系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种燃料电池发动机热管理系统及其控制方法，其中前者包括控制器、电堆、第一水泵、第一加热器、第一电磁阀、第二电磁阀、去离子器、第二加热器、第二水泵、中冷器、水过滤器，电堆的两端分别与进、出水管路相连；进水管路上设有第三电磁阀和入堆温度传感器，出水管路上设有第四电磁阀和出堆温度传感器；第一电磁阀、第一水泵、第一加热器和第二电磁阀依次设在第一管路上，去离子器设在第二管路上，第二加热器设在第三管路上，第二水泵、中冷器和水过滤器依次设在第四管路上，各管路的两端分别与进、出水管路相连；两水泵、第一加热器、各温度传感器和各电磁阀分别与控制器电连接。本发明专利技术能够缩短燃料电池发动机的冷启动时间。间。间。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池发动机热管理系统及其控制方法


[0001]本专利技术属于车辆安全测试
，具体涉及一种燃料电池发动机热管理系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]燃料电池发动机的核心部件电堆及附件需要在合适的温度范围内工作，过高或过低的温度均会导致电堆性能下降，因此需要设计合理高效的热管理系统。燃料电池发动机在低温环境中(一般低于
‑
30℃)冷启动时，电堆初期反应速率较低，产生的热量不足使其快速升温，反应产生的水在低温的影响下结冰，导致发动机冷启动失败。
[0003]为避免燃料电池发动机冷启动失败，现有技术中如中国专利技术专利CN207705315U，公开了一种商用车燃料电池热管理系统，如图1所示，但是其在燃料电池发动机冷启动时，使用的小循环路径为电控三通阀3、电加热器4、变频水泵9、去离子装置7、节流阀8、颗粒物过滤器10组成的路径，该小循环路径上的部件较多，导致热量散失较多，从而使得燃料电池发动机冷启动的时间较长。因此，如何设计一种燃料电池发动机热管理系统，以有效地缩短燃料电池发动机的冷启动时间，成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种燃料电池发动机热管理系统，以解决现有技术中的上述技术问题。本专利技术的另一目的是提供一种用于燃料电池发动机热管理系统的控制方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
[0006]一种燃料电池发动机热管理系统，其包括控制器、电堆、第一水泵、第一加热器、第一电磁阀、第二电磁阀、去离子器、第二加热器、第二水泵、中冷器、水过滤器，所述电堆的进水口与进水管路相连，所述电堆的出水口与出水管路相连；所述进水管路上设置有第三电磁阀和入堆温度传感器，所述出水管路上设置有第四电磁阀和出堆温度传感器；所述第一电磁阀、所述第一水泵、所述第一加热器和所述第二电磁阀依次设置在第一管路上，所述去离子器设置在第二管路上，所述第二加热器设置在第三管路上，所述第二水泵、所述中冷器和所述水过滤器依次设置在第四管路上，所述第一管路的一端与所述第三电磁阀下方的所述进水管路相连，所述第一管路的另一端与所述第四电磁阀上方的所述出水管路相连；所述第二管路、所述第三管路和所述第四管路的一端分别与所述第三电磁阀上方的所述进水管路相连，所述第二管路、所述第三管路和所述第四管路的另一端分别与所述第四电磁阀下方的所述出水管路相连；所述第一水泵、所述第一加热器、所述第二水泵、各所述温度传感器和各所述电磁阀分别与所述控制器电连接。
[0007]优选地，其还包括电子节温器和电子风扇总成，所述电子风扇总成包括散热器和电子风扇，所述电子节温器设置在所述第四管路上且位于所述第二水泵与所述中冷器之间，所述散热器设置在第五管路上，所述第五管路的一端与所述电子节温器相连，所述第五管路的另一端与所述第四管路的连接处位于所述水过滤器与所述中冷器之间；所述电子节
温器和所述电子风扇总成分别与所述控制器电连接。
[0008]优选地，其还包括膨胀水壶，所述膨胀水壶的下端通过第六管路与所述第四电磁阀下方的所述出水管路相连。
[0009]优选地，所述膨胀水壶的一侧通过气管与所述散热器的除气口相连。
[0010]优选地，所述第一加热器为水加热器，所述第二加热器为氢气加热器。
[0011]一种用于燃料电池发动机热管理系统的控制方法，其包括以下步骤：
[0012]步骤S1、控制器通过环境温度传感器获取外界环境温度，通过出堆温度传感器获取冷却水出堆后的温度；
[0013]步骤S2、控制器根据外界环境温度和冷却水出堆后的温度，判断发动机是否满足冷启动条件，若满足，则执行步骤S3；若不满足，则执行步骤S4；
[0014]步骤S3、控制器控制第三电磁阀和第四电磁阀关闭，第一电磁阀和第二电磁阀打开，同时控制第一水泵和第一加热器工作，直至冷却水入堆前的温度和出堆后的温度不满足冷启动条件，而后执行步骤S4；
[0015]步骤S4、控制器控制第一电磁阀和第二电磁阀关闭，第三电磁阀和第四电磁阀打开，同时控制第二水泵、电子节温器、电子风扇总成工作，直至冷却水出堆后的温度到达预设温度，而后执行步骤S5；
[0016]步骤S5、控制器根据冷却水入堆前的温度和出堆后的温度之间的温差，实时调节上述各部件的工作参数，使得冷却水出堆后的温度保持在该预设温度，以保持热管理系统稳定。
[0017]优选地，在步骤S2中，冷启动条件为外界环境温度小于第一设定温度，且冷却水出堆后的温度小于第二设定温度。
[0018]优选地，上述预设温度在80℃至95℃之间的取值；第一设定温度和第二设定温度的取值范围均为0℃至30℃。
[0019]本专利技术的有益效果在于：
[0020]本专利技术的燃料电池发动机热管理系统，其在发动机冷启动时，控制器控制第三电磁阀和第四电磁阀关闭，第一电磁阀和第二电磁阀打开，同时控制第一水泵和第一加热器工作，使得冷却水只需经过第一电磁阀、第一水泵、第一加热器、第二电磁阀和电堆进行循环，可见，与现有技术相比，本专利技术在冷启动循环路径上的部件较少，能够较好地减少热量散失，从而便于电堆快速升温，进而能够有效地缩短燃料电池发动机的冷启动时间。
[0021]本专利技术提供的控制方法同样具有上述有益效果。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，并将结合附图对本专利技术的具体实施例作进一步的详细说明，其中
[0023]图1为现有燃料电池热管理系统的示意图；
[0024]图2为本专利技术实施例提供的燃料电池发动机热管理系统的示意图。
[0025]附图中标记：
[0026]1、补水箱，2、散热器，3、电控三通阀，4、电加热器，5、温度传感器一，6、温度传感器
二，7、去离子装置，8、节流阀，9、变频水泵，10、颗粒物过滤器，11、变频风扇，12、控制器，13、氢燃料电池系统，
[0027]21、电堆，22、第一水泵，23、第一加热器，24、第二水泵，25、电子节温器，26、膨胀水壶，27、第二加热器，28、去离子器，29、中冷器，30、入堆温度传感器，31、出堆温度传感器，32、水过滤器，33、电子风扇，34、第三电磁阀，35、第四电磁阀，36、第一电磁阀，37、第二电磁阀，38、控制器，39、散热器。
具体实施方式
[0028]为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面将结合具体实施例对本方案作进一步地详细介绍。
[0029]如图2所示，本专利技术实施例提供了一种燃料电池发动机热管理系统，其包括控制器38、电堆21、第一水泵22、第一加热器23、第一电磁阀36、第二电磁阀37、去离子器28、第二加热器27、第二水泵24、中冷器29、水过滤器32，所述电堆21的进水口与进水管路相连，所述电堆的出水口与出水管路相连；所述进水管路上设置有第三电磁阀34和入堆温度传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池发动机热管理系统，其特征在于，其包括控制器、电堆、第一水泵、第一加热器、第一电磁阀、第二电磁阀、去离子器、第二加热器、第二水泵、中冷器、水过滤器，所述电堆的进水口与进水管路相连，所述电堆的出水口与出水管路相连；所述进水管路上设置有第三电磁阀和入堆温度传感器，所述出水管路上设置有第四电磁阀和出堆温度传感器；所述第一电磁阀、所述第一水泵、所述第一加热器和所述第二电磁阀依次设置在第一管路上，所述去离子器设置在第二管路上，所述第二加热器设置在第三管路上，所述第二水泵、所述中冷器和所述水过滤器依次设置在第四管路上，所述第一管路的一端与所述第三电磁阀下方的所述进水管路相连，所述第一管路的另一端与所述第四电磁阀上方的所述出水管路相连；所述第二管路、所述第三管路和所述第四管路的一端分别与所述第三电磁阀上方的所述进水管路相连，所述第二管路、所述第三管路和所述第四管路的另一端分别与所述第四电磁阀下方的所述出水管路相连；所述第一水泵、所述第一加热器、所述第二水泵、各所述温度传感器和各所述电磁阀分别与所述控制器电连接。2.根据权利要求1所述的燃料电池发动机热管理系统，其特征在于，其还包括电子节温器和电子风扇总成，所述电子风扇总成包括散热器和电子风扇，所述电子节温器设置在所述第四管路上且位于所述第二水泵与所述中冷器之间，所述散热器设置在第五管路上，所述第五管路的一端与所述电子节温器相连，所述第五管路的另一端与所述第四管路的连接处位于所述水过滤器与所述中冷器之间；所述电子节温器和所述电子风扇总成分别与所述控制器电连接。3.根据权利要求2所述的燃料电池发动机热管理系统，其特征在于，其还包括膨胀水壶，所述膨胀水壶的下端通过第六管路与所述第四...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈彬彬，杨磊，张扬，乔曌，姚帅杰，
申请(专利权)人：安徽江淮汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：