【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于用于直接转变化学能为电能的方法或装置领域，具体涉及一种船舶复合能源动力系统的热管理系统和控制方法。
技术介绍
1、为了人类社会和自然环境的可持续发展，发展新能源船舶成为保护海洋环境的重要手段之一，部分海域已经禁止传统动力船舶航行。现有新能源船舶纯电动力系统续驶里程短，氢燃料电池动力系统升温速度慢，氢内燃机动力系统效率较低，因此复合能源动力系统成为当前发展方向之一，但目前针对该种动力系统船舶的热管理系统仍有不足。单内燃机、燃料电池、动力电池船舶热管理系统已有一定数量专利，如《cn116072918a 一种船用质子交换膜氢燃料电池热电联产系统》、《cn115832523a 一种电动船舶动力电池能源热管理系统》、《cn218662337u 船舶及其热管理控制系统》但因为动力源目标工作温度单一，一般需要单独设置蓄热池，外部电加热器额外供电，减少了船舶上可利用空间并且降低系统整体效率；部分热管理系统及控制方法还存在无法对废热进行合理利用问题，进一步降低整体效率。另外受限于工作环境，外界对动力系统整体温度变化的限制一般大于陆地风冷环境，这虽然一定成都避免了燃料电池低温冷启动中电堆结冰启机失败，但也将造成燃料电池发动机难以迅速到达合适的工作温度，现有热管理系统较少考虑到此问题。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提出了一种船舶复合能源动力系统的热管理系统和控制方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。
2、为了实现上述目的，本专利
3、优选地，海水换热回路，包括第一换热器、第二换热器、第三换热器、海水入口、海水出口以及连接各部件的管路组成；海水入口、第一换热器、第二换热器、第三换热器、海水出口通过管路依次连接。
4、优选地，内燃机热管理回路，包括内燃机、第一换热器、第四换热器、第一水泵、第一膨胀水箱以及第一电磁三通阀；内燃机、第一水泵、第一换热器、第一电磁三通阀、第四换热器、第一膨胀水箱通过管路组成一个闭合环路，第一电磁三通阀与第一水泵通过管路连接；第一水泵，被配置为用于带动整个内燃机热管理回路中的冷却液的流动，带走内燃机工作过程中的产热；第一膨胀水箱，被配置为用于保证内燃机热管理回路内部的空气能够及时排出；第一换热器，被配置为用于使内燃机热管理回路与海水换热回路进行换热；第四换热器，被配置为用于使内燃机热管理回路与氢燃料电池热管理回路换热；第一电磁三通阀，被配置为用于调整散热量。
5、优选地，氢燃料电池热管理回路，包括氢燃料电池、第二换热器、第四换热器、第五换热器、第二水泵、第二膨胀水箱、电加热器、第二电磁三通阀；氢燃料电池、第二膨胀水箱、第二换热器、第五换热器、第二电磁三通阀和第二水泵通过管路组成一个闭合环路，氢燃料电池、第二膨胀水箱、第四换热器、电加热器、第二电磁三通阀和第二水泵通过管路组成另一个闭合环路；第二水泵，被配置为用于带动整个氢燃料电池热管理回路中的冷却液的流动，保证热量循环，减小氢燃料电池出入口温差；第二膨胀水箱，被配置为用于保证氢燃料电池热管理回路内部的空气能够及时排出；第二换热器，被配置为用于使氢燃料电池热管理回路与海水换热回路进行换热；第四换热器，被配置为用于使氢燃料电池热管理回路与内燃机热管理回路进行换热；电加热器，被配置为用于升温增加流经冷却液的温度；第五换热器，被配置为用于使氢燃料电池热管理回路与动力电池及辅件热管理回路换热，一方面降低冷却液的温度，另一方面提高动力电池及动力电池及辅件热管理回路中的冷却温度；第二电磁三通阀，被配置为用于调节散热量。
6、优选地，动力电池及辅件热管理回路，包括动力电池、控制器、第三换热器、第五换热器、第三水泵、第三膨胀水箱和第三电磁三通阀；动力电池、控制器、第三换热器、第三电磁三通阀、第三水泵通过管路组成一个闭合环路，动力电池、控制器、第五换热器、第三膨胀水箱、第三电磁三通阀、第三水泵通过管路组成另一个闭合环路；第三水泵，被配置为用于带动整个动力电池及辅件热管理回路冷却液的流动，保证热量循环；第三膨胀水箱，被配置为用于保证动力电池及辅件热管理回路内部的空气能够及时排出；第三换热器，被配置为用于使动力电池及辅件热管理回路与海水换热回路进行换热，降低流经第三换热器的冷却液的温度；第五换热器，被配置为用于使动力电池及辅件热管理回路与燃料电池热管理回路进行换热，增加流第五换热器的冷却液的温度；第三电磁三通阀，被配置为用于调节散热量。
7、此外，本专利技术还提到一种船舶复合能源动力系统的控制方法，该方法采用如上所述的船舶复合能源动力系统的热管理系统，具体内容如下：热管理工作模式分为冷启动与正常模式两种情况；冷启动分为常温冷启动与低温冷启动两种模式； t0为低温冷启动与常温冷启动界限，t1为内燃机工作温度区间下限，t4为内燃机工作温度区间上限，t2为氢燃料电池工作温度区间下限，t5为氢燃料电池工作温度区间上限，t3为动力电池工作温度区间下限，t6为动力电池工作温度区间上限；低温冷启动控制方法：当外界温度低于t0，进入低温冷启动循环，先由内燃机工作，第一三通电磁阀小开度，内燃机热管理回路走小循环，提升流经第四换热器冷却液的温度，直到内燃机入口温度达到t1，逐步改变第一电磁三通阀开度，控制内燃机温度工作在t1到t4之间；氢燃料电池热管理回路中的第二三通电磁阀小开度，回路走小循环，电加热器工作，提升氢燃料电池的入口温度，直到氢燃料电池入口温度达到t0，ptc停止工作，氢燃料电池开始启机；入口温度达到t2，逐步调节第二三通电磁阀的开度，使氢燃料电池工作在t2到t5之间；动力电池及辅件热管理回路中的第三电磁三通阀小开度，回路走小循环，直到冷却液入口温度到达t0后，动力电池开始为船舶复合能源动力系统供电，入口温度达到t3后，控制第三电磁阀的开度使冷却液入口温度控制在t3到t6之间；常温冷启动控制方法：当外界气温高于t0，进入常温冷启动循环，先由动力电池开始工作，提升船舶启动速度，同时进行燃料电池与内燃机启机；内燃机启机完成后与动力电池共同为船体前进提供动力，燃料电池入口温度达到t2前处于怠速运行模式，达到后进入正常工作模式；此阶段内燃机回路中的第一电磁三通阀小开度，提升流经第四换热器冷却液的温度，直到内燃机入口温度达到t1，逐步改变第一电磁三通阀开度，控制内燃机温度工作在t1到t4之间；氢燃料电池热管理回路中的第二三通电磁阀小开度，回本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.船舶复合能源动力系统的热管理系统，其特征在于：包括热管理回路，该热管理回路包括海水换热回路、内燃机热管理回路、氢燃料电池热管理回路、动力电池及辅件热管理回路；
2.根据权利要求1所述的船舶复合能源动力系统的热管理系统，其特征在于：海水换热回路，包括第一换热器、第二换热器、第三换热器、海水入口、海水出口以及连接各部件的管路组成；海水入口、第一换热器、第二换热器、第三换热器、海水出口通过管路依次连接。
3.根据权利要求2所述的船舶复合能源动力系统的热管理系统，其特征在于：内燃机热管理回路，包括内燃机、第一换热器、第四换热器、第一水泵、第一膨胀水箱以及第一电磁三通阀；内燃机、第一水泵、第一换热器、第一电磁三通阀、第四换热器、第一膨胀水箱通过管路组成一个闭合环路，第一电磁三通阀与第一水泵通过管路连接；
4.根据权利要求3所述的船舶复合能源动力系统的热管理系统，其特征在于：氢燃料电池热管理回路，包括氢燃料电池、第二换热器、第四换热器、第五换热器、第二水泵、第二膨胀水箱、电加热器、第二电磁三通阀；氢燃料电池、第二膨胀水箱、第二换热器、第五换热器、第二电
5.根据权利要求4所述的船舶复合能源动力系统的热管理系统，其特征在于：动力电池及辅件热管理回路，包括动力电池、控制器、第三换热器、第五换热器、第三水泵、第三膨胀水箱和第三电磁三通阀；动力电池、控制器、第三换热器、第三电磁三通阀、第三水泵通过管路组成一个闭合环路，动力电池、控制器、第五换热器、第三膨胀水箱、第三电磁三通阀、第三水泵通过管路组成另一个闭合环路；
6.船舶复合能源动力系统的控制方法，其特征在于：采用如权利要求5所述的船舶复合能源动力系统的热管理系统，具体内容如下：
...【技术特征摘要】
1.船舶复合能源动力系统的热管理系统，其特征在于：包括热管理回路，该热管理回路包括海水换热回路、内燃机热管理回路、氢燃料电池热管理回路、动力电池及辅件热管理回路；
2.根据权利要求1所述的船舶复合能源动力系统的热管理系统，其特征在于：海水换热回路，包括第一换热器、第二换热器、第三换热器、海水入口、海水出口以及连接各部件的管路组成；海水入口、第一换热器、第二换热器、第三换热器、海水出口通过管路依次连接。
3.根据权利要求2所述的船舶复合能源动力系统的热管理系统，其特征在于：内燃机热管理回路，包括内燃机、第一换热器、第四换热器、第一水泵、第一膨胀水箱以及第一电磁三通阀；内燃机、第一水泵、第一换热器、第一电磁三通阀、第四换热器、第一膨胀水箱通过管路组成一个闭合环路，第一电磁三通阀与第一水泵通过管路连接；
4.根据权利要求3所述的船舶复合能源动力系统的热管理系统，其特征在于：氢燃料电...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵子亮，付逸凡，郭斌，于继泰，申森豪，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
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