一种大功率燃料电池发动机用双泵式热管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种大功率燃料电池发动机用双泵式热管理系统，包括：燃料电池电堆出水口经过出堆温度压力传感器后分支出路；第一路分支经过去离子器，并联在燃料电池电堆的两端；第二路分支经过氢气加热器，并联在燃料电池电堆的两端；第三路分支通过低压水泵、水加热器、高压水泵和电子节温器；第四路分支通过旁路在低压水泵和水加热器上的管路、高压水泵和电子节温器；在小循环开启时，电子节温器的输出水路通过中冷器和水过滤器，经过入堆温度压力传感器进入燃料电池电堆；在大循环开启时，电子节温器的输出水路通过电子风扇总成和水过滤器，经过入堆温度压力传感器进入燃料电池电堆。本发明专利技术精确控制系统升温和冷却，以满足不同的热管理需求。足不同的热管理需求。足不同的热管理需求。

【技术实现步骤摘要】
一种大功率燃料电池发动机用双泵式热管理系统


[0001]本专利技术涉及汽车
，更具体地，涉及一种大功率燃料电池发动机用双泵式热管理系统。

技术介绍

[0002]相比传统燃油汽车，燃料电池发动机对散热效率的要求更高。燃料电池汽车在运行中，其发动机核心部件电堆会产生大量的热量，通常是传统内燃机汽车的2倍，而电堆对温度的敏感性较高，冷却水温的变化对电堆效率的影响非常大。相比燃油车，燃料电池汽车冷却液温度与室温更接近，需求散热量更大，因此对燃料电池的热管理系统提出了更高的要求。在启动、拉载、减载等复杂工况下，受水泵、散热风扇等零部件响应时间因素影响，会导致系统对冷却液温度的控制有一定的滞后性，增大电堆进出口冷却液温度的波动幅度，进而影响燃料电池发动机系统的动态响应性能及电堆的使用寿命。另外，除了增加散热面积、合理的进气格栅设计、优化散热器布置和结构设计、提高电堆效率等因素外，快速精确及高效的热管理系统控制策略对于燃料电池发动机系统及整车的安全运行具有十分重要的意义。且随着燃料电池使用场景向重型商用车的扩展，更大功率的燃料电池发动机势必带来更高的散热需求。
[0003]现有技术一的技术方案
[0004]专利CN 112506250 A公开了一种氢能汽车燃料电池热管理温度控制系统及氢能汽车，其技术方案如图1所示，依据车辆性能参数，根据整车热管理控制原理建立热管理控制模型后，通过获取车辆前方道路信息，将前方道路信息作为输入值，以热管理控制模型作为运算模型，可计算出电子水泵、电子节温器和电子风扇所需的输出功率，燃料电池系统控制器根据所需的输出功率，对电子水泵、电子节温器和电子风扇进行控制。
[0005]现有技术一的缺点
[0006]1)现有技术方案导致控制模型过于复杂，涉及车辆性能参数包括整车重量、风阻系数、滚阻系数、轮胎直径等参数，导致电堆实际输出功率与计算模型偏差过大，模型失真。
[0007]2)电堆控制系统控制零部件较少，控制零部件不全，当系统功率较大或设计复杂时不能覆盖所有控制的零部件。
[0008]因此，如何提供一种大功率燃料电池发动机用双泵式热管理系统成为本领域亟需解决的技术难题。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种大功率燃料电池发动机用双泵式热管理系统。
[0010]本专利技术第一方面公开了一种大功率燃料电池发动机用双泵式热管理系统，所述系统包括：所述系统包括：燃料电池电堆、低压水泵、水加热器、高压水泵、电子节温器、氢气加热器、去离子器、中冷器、入堆温度压力传感器、出堆温度压力传感器、水过滤器、电子风扇总成和燃料电池系统控制器；
[0011]所述燃料电池电堆出水口经过所述出堆温度压力传感器后分支出路；第一路分支为经过所述去离子器，并联在所述燃料电池电堆的两端；第二路分支为经过所述氢气加热器，并联在所述燃料电池电堆的两端；第三路分支为通过所述低压水泵、水加热器、高压水泵和电子节温器；第四路分支为通过旁路在低压水泵和水加热器上的管路、高压水泵和电子节温器；在小循环开启时，电子节温器的输出水路通过所述中冷器和水过滤器，经过所述入堆温度压力传感器进入所述燃料电池电堆；在大循环开启时，电子节温器的输出水路通过所述电子风扇总成和水过滤器，经过所述入堆温度压力传感器进入所述燃料电池电堆；
[0012]所述燃料电池系统控制器与所述低压水泵硬线电连接，并对所述低压水泵进行PWM控制；
[0013]所述燃料电池系统控制器与所述电子风扇总成硬线电连接，并对所述电子风扇总成进行PWM控制；
[0014]所述燃料电池系统控制器与所述高压水泵3CAN通信连接，并通过CAN通信控制所述高压水泵；
[0015]所述燃料电池系统控制器与所述电子节温器5CAN通信连接，并通过CAN通信控制所述电子节温器；
[0016]所述燃料电池系统控制器与所述加热器CAN通信连接，并通过CAN通信控制所述加热器。
[0017]根据本专利技术第一方面的系统，所述系统还包括：膨胀水壶；
[0018]所述膨胀水壶与所述高压水泵和所述电子风扇总成连接；所述膨胀水壶在高压水泵前进行补水，在电子风扇总成前进行除气。
[0019]根据本专利技术第一方面的系统，其特征在于，所述系统还包括：状态监测单元；
[0020]所述状态监测单元与所述燃料电池系统控制器CAN通信连接。
[0021]根据本专利技术第一方面的系统，其特征在于，所述状态监测单元以环境温度传感器的温度数据、入堆温度压力传感器的温度数据、出堆温度压力传感器的温度数据为输入，以所述低压水泵、水加热器、高压水泵、电子节温器和电子风扇总成的控制设定值为输出，建立优化控制模型；
[0022]所述状态监测单元应用所述优化控制模型，根据环境温度传感器的温度数据、入堆温度压力传感器的温度数据、出堆温度压力传感器的温度数据，给出低压水泵、水加热器、高压水泵、电子节温器和电子风扇总成的控制设定值，并将所述控制设定值输出给所述燃料电池系统控制器。
[0023]根据本专利技术第一方面的系统，其特征在于，所述燃料电池系统控制器根据所述控制设定值，对所述低压水泵、水加热器、高压水泵、电子节温器和电子风扇总成进行控制。
[0024]根据本专利技术第一方面的系统，其特征在于，所述对所述低压水泵、水加热器、高压水泵、电子节温器和电子风扇总成进行控制的方法包括：
[0025]如环境温度传感器的温度数据＜第一预设值T1，且出堆温度压力传感器的温度数据＜第二预设值T2，则进入低温冷启动模式；
[0026]如环境温度传感器的温度数据＜第一预设值T1，第二预设值T2＜出堆温度压力传感器的温度数据＜第三预设值T3，则进入低温热启动模式；
[0027]如环境温度传感器的温度数据≥第一预设值T1，出堆温度压力传感器的温度数据
≥第三预设值T3，则进入常温启动模式；
[0028]如出堆温度压力传感器的温度数据＞第四预设值T4，或者出堆温度压力传感器的温度数据
‑
入堆温度压力传感器的温度数据＞10℃，且持续20S，则进入过温保护控制功能。
[0029]根据本专利技术第一方面的系统，其特征在于，所述低温冷启动模式的方法包括：高压水泵转速为0rpm，电子节温器旋转角度0
°
，低压水泵占空比信号为90％，水加热器功率信号为100％。
[0030]根据本专利技术第一方面的系统，其特征在于，所述低温热启动模式的方法包括：高压水泵转速为0rpm，电子节温器旋转角度0
°
，低压水泵占空比信号为50％，水加热器功率信号为50％。
[0031]根据本专利技术第一方面的系统，其特征在于，所述常温启动模式的方法包括：高压水泵转速为3000rpm，电子节温器旋转角度0
°
，低压水泵占空比信号为0％，水加热器功率信号为0％。
[0032]根据本专利技术公开的
技术实现思路
，具有如下有益效果：
[0033]1)建立了以低压水泵和高压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大功率燃料电池发动机用双泵式热管理系统，其特征在于，所述系统包括：燃料电池电堆、低压水泵、水加热器、高压水泵、电子节温器、氢气加热器、去离子器、中冷器、入堆温度压力传感器、出堆温度压力传感器、水过滤器、电子风扇总成和燃料电池系统控制器；所述燃料电池电堆出水口经过所述出堆温度压力传感器后分支出路；第一路分支为经过所述去离子器，并联在所述燃料电池电堆的两端；第二路分支为经过所述氢气加热器，并联在所述燃料电池电堆的两端；第三路分支为通过所述低压水泵、水加热器、高压水泵和电子节温器；第四路分支为通过旁路在低压水泵和水加热器上的管路、高压水泵和电子节温器；在小循环开启时，电子节温器的输出水路通过所述中冷器和水过滤器，经过所述入堆温度压力传感器进入所述燃料电池电堆；在大循环开启时，电子节温器的输出水路通过所述电子风扇总成和水过滤器，经过所述入堆温度压力传感器进入所述燃料电池电堆；所述燃料电池系统控制器与所述低压水泵硬线电连接，并对所述低压水泵进行PWM控制；所述燃料电池系统控制器与所述电子风扇总成硬线电连接，并对所述电子风扇总成进行PWM控制；所述燃料电池系统控制器与所述高压水泵CAN通信连接，并通过CAN通信控制所述高压水泵；所述燃料电池系统控制器与所述电子节温器CAN通信连接，并通过CAN通信控制所述电子节温器；所述燃料电池系统控制器与所述加热器CAN通信连接，并通过CAN通信控制所述加热器。2.根据权利要求1所述的一种大功率燃料电池发动机用双泵式热管理系统，其特征在于，所述系统还包括：膨胀水壶；所述膨胀水壶与所述高压水泵和所述电子风扇总成连接；所述膨胀水壶在高压水泵前进行补水，在电子风扇总成前进行除气。3.根据权利要求1所述的一种大功率燃料电池发动机用双泵式热管理系统，其特征在于，所述系统还包括：状态监测单元；所述状态监测单元与所述燃料电池系统控制器CAN通信连接。4.根据权利要求3所述的一种大功率燃料电池发动机用双泵式热管理系统，其特征在于，所述状态监测单元以环境温度传感器的温度数据、入堆温度压力传感器的温度数据、出堆温度压力传感器的温度数据为输入，以所述低压水泵、水加热器、高压水泵、电子节温器和电子风扇总成的控制设定值为输出，建立优化控制模型；所述状态监测单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈彬彬，杨磊，乔曌，张扬，姚帅杰，温敏，欧力郡，董先瑜，
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：