一种燃料电池冷却系统的控制方法与流程

文档序号:26541634发布日期:2021-09-07 22:03阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种燃料电池冷却系统的控制方法,其特征在于,燃料电池冷却系统包括低温循环冷却单元、电堆高温循环冷却单元和辅助高温循环冷却单元,电堆高温循环冷却单元和辅助高温循环冷却单元分别连接在低温循环冷却单元的换热器(1)上,各高温循环冷却单元将热量传递至低温循环冷却单元;该燃料电池冷却系统的控制方法包括步骤:s10,采集电堆温度、低温循环冷却单元温度和辅助高温循环冷却单元温度;采集各个高温循环中循环泵的当前转速;s20,根据电堆温度判断电堆(7)是否过温,若是则开启电堆过温模式;若否则进行下一步;s30,根据辅助高温循环冷却单元温度判断辅助部件(11)是否过温,若是则开启辅助部件(11)过温模式;若否则进行下一步;s40,根据各个高温循环中循环泵的当前转速,查表插值计算各个冷却介质流量;s50,根据各个循环的温差和所述冷却介质流量,计算各个高温循环需求散热量和总散热量;s60,根据各个循环的温差和总散热量,查表插值计算低温循环冷却单元、电堆高温循环冷却单元和辅助高温循环冷却单元的运行参数;s70,将获得的运行参数分别发送至低温循环冷却单元、电堆高温循环冷却单元和辅助高温循环冷却单元的控制器,实现冷却系统的实时调节控制,保证系统各个产热部件工作在良好的温度范围内。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池冷却系统的控制方法,其特征在于,所述低温循环冷却单元包括散热器(4)、换热器(1)和低温循环泵(2),换热器(1)出口与低温循环泵(2)入口相连,低温循环泵(2)出口与散热器(4)入口相连,散热器(4)出口与换热器(1)入口相连,在换热器(1)上还并列设置有电堆高温循环冷却单元换热接口和辅助高温循环冷却单元换热接口;所述电堆高温循环冷却单元为燃料电池电堆冷却回路,包括电堆(7)和电堆高温循环泵(9),电堆(7)和电堆高温循环泵(9)串接后连接至电堆高温循环冷却单元换热接口;所述辅助高温循环冷却单元为燃料电池辅助部件(11)冷却回路,包括辅助部件(11)和辅助高温循环泵(13),辅助部件(11)和辅助高温循环泵(13)后连接至辅助高温循环冷却单元换热接口;电堆高温循环的冷却介质吸收电堆(7)产生的热量,并通过换热器(1)将热量传递至低温循环;同时,通过电堆高温循环冷却单元的电堆高温循环泵(9)驱动该循环中冷却介质流动加快热交换;辅助高温循环的冷却介质吸收辅助部件(11)产生的热量,并通过换热器(1)将热量传递至低温循环;同时,通过辅助高温循环冷却单元的辅助高温循环泵(13)驱动该循环中冷却介质流动加快热交换;低温循环的冷却介质通过换热器(1)吸收电堆高温循环冷却单元和辅助高温循环冷却单元的热量,并通过散热器(4)将热量排出燃料电池系统;同时,通过低温循环泵(2)驱动该循环中冷却介质流动加快热交换。3.根据权利要求2所述的一种燃料电池冷却系统的控制方法,其特征在于,在所述电堆过温模式时:燃料电池系统降功输出,低温循环冷却单元和高温循环冷却单元全速运行,直
到电堆温度小于电堆过温解除阈值。4.根据权利要求2所述的一种燃料电池冷却系统的控制方法,其特征在于,在所述辅助部件(11)过温模式时:燃料电池系统降功输出,散热器(4)、低温循环泵(2)和辅助高温循环泵(13)全速运行,直到辅助部件(11)温度小于辅助部件(11)过温解除判定阈值,方可进入下一个步骤。5.根据权利要求2所述的一种燃料电池冷却系统的控制方法,其特征在于,在步骤s10中,采集电堆高温循环泵(9)当前转速r
1p
和辅助高温循环冷却单元中辅助高温循环泵(13)当前转速r
2p
;在步骤s40中,根据转速r
1p
和转速r
2p
,从r1—m1对应表和r2—m2对应表插值计算得到电堆高温循环当前冷却介质质量流量m
1p
和辅助高温循环当前冷却介质质量流量m
2p
;在步骤s50中,根据电堆(7)进出口温差、辅助部件(11)进出口温差、电堆高温循环当前冷却介质质量流量m
1p
、辅助高温循环当前冷却介质质量流量m
2p
,计算各高温循环需求散热量及总需求散热量q;在步骤s60中,根据总需求散热量q,从q—r
f
对应表插值得到散热器(4)的风扇目标转速r
ft
;根据散热器(4)进出口温差δt0、电堆(7)进出口温差δt1、辅助部件(11)进出口温差δt2,从δt0—r0对应表、δt1—r1对应表、δt2—r2对应表调取插值得到低温循环泵(2)的目标转速r
0t
、电堆高温循环泵(9)的目标转速r
1t
、辅助高温循环泵(13)的目标转速r
2t
;在步骤s70中,将获得的散热器(4)的风扇目标转速r
ft
、低温循环泵(2)的目标转速r
0t
、电堆高温循环泵(9)的目标转速r
1t
、辅助高温循环泵(13)的目标转速r
2t
分别发送至散热器(4)控制器、低温循环泵(2)控制器、电堆高温循环泵(9)控制器、辅助高温循环泵(13)控制器,实现冷却系统的实时调节控制,保证系统各个产热部件工作在良好的温度范围内。6.根据权利要求5所述的一种燃料电池冷却系统的控制方法,其特征在于,各高温循环需求散热量及总需求散热量q,计算公式为:q1=(t
12

t
11
)
×
m
1p
×
c
p1 q2=(t
22

t
21
)
×
m
2p
×
c
p2
;式中:q1为电堆高温循环需求散热量,c
p1
为电堆高温循环冷却介质比热容,q2为辅助高温循环需求散热量,c
p2
为辅助高温循环冷却介质比热容。7.根据权利要求1所述的一种燃料电池冷却系统的控制方法,其特征在于,根据辅助部件(11)散热需求设置相应数量的辅助高温循环冷却单元,各个辅助高温循环冷却单元均并列连接在低温循环冷却单元上,各辅助高温循环冷却单元将热量传递至低温循环冷却单元。8.根据权利要求1或7所述的一种燃料电池冷却系统的控制方法,其特征在于,在一个所述辅助高温循环冷却单元中设置有多个辅助部件(11)。9.根据权利要求8所述的一种燃料电池冷却系统的控制方法,其特征在于,所述辅助部件(11)为燃料电池系统中除电堆(7)外其他需要散热的部件,包括中冷器、dc/dc变换器、空气压缩机及其控制器。10.根据权利要求1所述的一种燃料电池冷却系统的控制方法,其特征在于,所述换热器(1)包括低温换热区和多个高温换热区;低温换热区与低温循环冷却单元链接,多个高温
换热区分别与电堆高温循环冷却单元和辅助高温循环冷却单元;将多个高温换热区并列贴合在低温换热区上,低温换热区的冷却介质流动吸多个高温换热区的热量;对个高温换热区分别对电堆高温循环和辅助高温循环进行换热,将热量传递给低温换热区。

技术总结
本发明公开一种燃料电池冷却系统的控制方法,根据电堆温度判断电堆是否过温,若是则开启电堆过温模式;根据辅助高温循环冷却单元温度判断辅助部件是否过温,若是则开启辅助部件过温模式;根据各个高温循环中循环泵的当前转速,查表插值计算各个冷却介质流量;根据各个循环的温差和所述冷却介质流量,计算各个高温循环需求散热量和总散热量;根据各个循环的温差和总散热量,查表插值计算低温循环冷却单元、电堆高温循环冷却单元和辅助高温循环冷却单元的运行参数。本发明能够有效协调各个循环之间的工作状态,使整个冷却系统能够根据实际运行情况达到最优冷却效果,提高冷却效果的同时,能够有效降低生产使用维护成本。能够有效降低生产使用维护成本。能够有效降低生产使用维护成本。


技术研发人员:张伟明 曾厚铭 贺中立 陈桥松 陶诗涌 杨春华
受保护的技术使用者:四川荣创新能动力系统有限公司
技术研发日:2021.05.28
技术公布日:2021/9/6
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