【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于氢燃料电池，特别是涉及一种燃料电池电堆冷却系统及控制方法。
技术介绍
1、氢燃料电池是一种将氢气和氧气的化学能直接转化为电能的发电装置，具有启动速度快、零污染、比功率高、电效率高、噪声低、可实现低温冷启动等优点，在低碳零碳能源领域中脱颖而出，引起了政府、企业和科研院所高度重视。
2、众所周知，氢燃料电池氢电转换效率仅40～60％，意味着仍有50％左右的氢能无法转换为电能，而是以热能的形式从燃料电池电堆中产生。这占氢能50％左右的热量，如果不能及时释放出来，将导致燃料电池电堆温度过高、分布不均，从而影响燃料电池性能、效率和寿命。为了完成散热，对于大功率水冷型燃料电池系统，一般采用液冷散热方式，将电堆产热通过去离子水、去离子水和乙二醇溶液等液体冷却工质带出，再释放到外部环境或被利用。通常不幸的是，尤其在高温、高海拔、干燥恶劣环境下，往往散热能力无法满足要求，散热寄生能耗占比高，导致燃料电池性能差、运行效率低。
3、为此，专利技术专利“一种燃料电池相变强化散热方法(申请号：2022108364142)”和专利技术专利“一种燃料电池相变强化散热方法(申请号：2022108364142)”，提出了一种相变强化散热方法，通过相变材料实现散热的强化。但是，上述专利所提方法，仍然基于传统的液冷散热系统，虽然采用相变强化散热，但属于被动模式，相变材料无法主动调节，强化效果有限。因此上述问题有待解决。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种燃料电池电堆冷却系
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种燃料电池电堆冷却系统，包括冷却液泵wp、换热器he、相变循环泵hp、冷凝器ce、相变储罐st、喷雾器ws、水回收器wr和控制器cc；燃料电池电堆fcs的冷却液出口与冷却液泵wp的入口之间通过冷却液管路p11相连、且冷却液管路p11上靠近燃料电池电堆fcs侧设有温度传感器t1，冷却液泵wp的出口与换热器he的冷却液入口之间通过冷却液管路p12相连，换热器he的冷却液出口与燃料电池电堆fcs的冷却液入口之间通过冷却液管路p13相连、且冷却液管路p13上靠近燃料电池电堆fcs侧设有温度传感器t2；换热器he的相变流体出口与冷凝器ce的入口之间通过相变流体管路p21相连、且相变流体管路p21上靠近换热器he侧设有温度传感器t3和压强传感器p1，冷凝器ce的出口与相变储罐st的入口之间通过相变流体管路p22相连，所述相变流体管路p22和相变储罐st内装相变材料，且相变流体管路p22上靠近相变储罐st侧设有温度传感器t4和压强传感器p2，相变储罐st的出口与相变循环泵hp的入口之间通过相变流体管路p23相连、且相变流体管路p23上靠近相变循环泵hp侧设有温度传感器t5和压强传感器p3，相变循环泵hp的出口与换热器he的相变流体入口之间通过相变流体管路p24相连，相变循环泵hp的入口与出口之间通过旁通相变流体管路p25相连、且相变流体旁通管路p25上设有阀门m1；燃料电池电堆fcs的排水口与水回收器wr的入口之间通过喷雾水管路p31相连，水回收器wr的出口与喷雾器ws的入口通过喷雾水管路p32相连，喷雾器ws向冷凝器ce喷雾以便强化散热；
4、所述控制器cc的采集信号输入端口分别与温度传感器t1、温度传感器t2、温度传感器t3、温度传感器t4、温度传感器t5、压强传感器p1、压强传感器p2、压强传感器p3的信号端一一对应相连，控制器cc的控制信号输出端口分别与冷却液泵wp、相变循环泵hp、阀门m1、喷雾器ws的信号端一一对应相连；控制器cc通过对冷却液泵wp、相变循环泵hp、阀门m1、喷雾器ws的控制，实现燃料电池电堆fcs的冷却。具体地，相变流体管路和相变储罐st内装相变材料，通过控制器cc控制阀门m1的开度、相变循环泵hp的转速和喷雾器ws的喷雾量，保持温度传感器t3的测量值vt3高于压强vp1下的相变温度vtp1、温度传感器t4的测量值vt4低于压强vp2下的相变温度vtp2、温度传感器t5的测量值vt5低于压强vp3下的相变温度vtp3，使得换热器he中的部分液态相变材料从液态相变为气态，气态的相变材料经冷凝器ce冷凝后重新变成液态流入相变储罐st，相变储罐st中液态的相变材料经阀门m1或相变循环泵hp流入换热器he中完成相变材料的循环，从而实现温度传感器t2的测量值vt2处于预设目标值vtr附近。
5、本专利技术的另一个目的是提供一种燃料电池电堆冷却系统的控制方法，它能有效地解决燃料电池电堆冷却系统的按需控制的技术问题，该方法包括冷却液循环子系统控制、相变循环子系统控制和喷雾子系统控制；
6、进一步地，所述冷却液循环子系统控制，通过控制器cc控制冷却液泵wp的转速，使得燃料电池电堆fcs进出口温差δvt＝vt1-vt2处于符合要求的范围内，具体控制流程如下：
7、s311.控制器cc开启冷却液泵wp，使得冷却液泵wp按最低转速运行；
8、s312.控制器cc采集温度传感器t1的实时测量值vt1、温度传感器t2的实时测量值vt2；
9、s313.控制器cc实时计算燃料电池电堆fcs进出口温差δvt＝vt1-vt2；
10、s314.如果δvt≤δvtmin，控制器cc控制冷却液泵wp按最低转速运行；
11、s315.如果δvtmin＜δvt≤δvtmax，控制器cc控制冷却液泵wp的转速，使得δvt处于δvtr附近；
12、s316.如果δvt≥δvtmax，控制器cc控制冷却液泵wp按最高转速运行；
13、s317.收到是否停机指令，如果停机，跳转至s318；否则跳转至s312；
14、s318.控制器cc逐渐调低冷却液泵wp的转速至最低转速，直到vt2≤vtrmin后关闭冷却液泵wp；
15、进一步地，所述相变循环子系统控制，通过控制器cc实时控制阀门m1的开度、相变循环泵hp的转速，使得vt2处于vtr附近，具体控制流程如下：
16、s321.控制器cc采集温度传感器t2的实时测量值vt2、温度传感器t3的实时测量值vt3、温度传感器t4的实时测量值vt4、温度传感器t5的实时测量值vt5和压强传感器p1的实时测量值vp1、压强传感器p2的实时测量值vp2、压强传感器p3的实时测量值vp3；
17、s322.当vt2≤vtrmin时：如果阀门m1和相变循环泵hp都处于关闭状态，两者继续保持关闭状态；如果阀门m1的开度大于0或相变循环泵hp的转速大于0，控制器cc关闭阀门m1和相变循环泵hp；
18、s323.当vtrmin＜vt2≤vtrmax时：
19、1)如果阀门m1和相变循环泵hp都处于关闭状态，控制器cc控制阀门m1的开度，使得vt2处于vtr附近：如果vt2偏大则增大阀门m1的开度，否则调小阀门m1的开度；
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1.一种燃料电池电堆冷却系统，包括冷却液泵WP、换热器HE、相变循环泵HP、冷凝器CE、相变储罐ST、喷雾器WS、水回收器WR和控制器CC，其特征在于：燃料电池电堆FCS的冷却液出口与冷却液泵WP的入口之间通过冷却液管路P1l相连、且冷却液管路P11上靠近燃料电池电堆FCS侧设有温度传感器T1，冷却液泵WP的出口与换热器HE的冷却液入口之间通过冷却液管路P12相连，换热器HE的冷却液出口与燃料电池电堆FCS的冷却液入口之间通过冷却液管路P13相连、且冷却液管路P13上靠近燃料电池电堆FCS侧设有温度传感器T2；换热器HE的相变流体出口与冷凝器CE的入口之间通过相变流体管路P21相连、且相变流体管路P21上靠近换热器HE侧设有温度传感器T3和压强传感器P1，冷凝器CE的出口与相变储罐ST的入口之间通过相变流体管路P22相连，所述相变流体管路P22和相变储罐ST内装相变材料，且相变流体管路P22上靠近相变储罐ST侧设有温度传感器T4和压强传感器P2，相变储罐ST的出口与相变循环泵HP的入口之间通过相变流体管路P23相连、且相变流体管路P23上靠近相变循环泵HP侧设有温度传感器T5和压
2.一种基于权利要求1所述的燃料电池电堆冷却系统的控制方法，其特征在于：所述控制器CC通过控制阀门M1的开度、相变循环泵HP的转速和喷雾器WS的喷雾量，保持温度传感器T3的测量值VT3高于压强VP1下的相变温度VTP1、温度传感器T4的测量值VT4低于压强VP2下的相变温度VTP2、温度传感器T5的测量值VT5低于压强VP3下的相变温度VTP3，使得换热器HE中的部分液态相变材料从液态相变为气态，气态的相变材料经冷凝器CE冷凝后重新变成液态流入相变储罐ST，相变储罐ST中液态的相变材料经阀门M1或相变循环泵HP流入换热器HE中完成相变材料的循环，从而实现温度传感器T2的测量值VT2处于预设目标值VTR附近。
3.根据权利要求2所述的燃料电池电堆冷却系统的控制方法，其特征在于，包括冷却液循环子系统控制、相变循环子系统控制和喷雾子系统控制；
...【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电堆冷却系统，包括冷却液泵wp、换热器he、相变循环泵hp、冷凝器ce、相变储罐st、喷雾器ws、水回收器wr和控制器cc，其特征在于：燃料电池电堆fcs的冷却液出口与冷却液泵wp的入口之间通过冷却液管路p1l相连、且冷却液管路p11上靠近燃料电池电堆fcs侧设有温度传感器t1，冷却液泵wp的出口与换热器he的冷却液入口之间通过冷却液管路p12相连，换热器he的冷却液出口与燃料电池电堆fcs的冷却液入口之间通过冷却液管路p13相连、且冷却液管路p13上靠近燃料电池电堆fcs侧设有温度传感器t2；换热器he的相变流体出口与冷凝器ce的入口之间通过相变流体管路p21相连、且相变流体管路p21上靠近换热器he侧设有温度传感器t3和压强传感器p1，冷凝器ce的出口与相变储罐st的入口之间通过相变流体管路p22相连，所述相变流体管路p22和相变储罐st内装相变材料，且相变流体管路p22上靠近相变储罐st侧设有温度传感器t4和压强传感器p2，相变储罐st的出口与相变循环泵hp的入口之间通过相变流体管路p23相连、且相变流体管路p23上靠近相变循环泵hp侧设有温度传感器t5和压强传感器p3，相变循环泵hp的出口与换热器he的相变流体入口之间通过相变流体...
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