一种燃料电池循环冷却装置及温度均衡控制方法与流程

文档序号:31873955发布日期:2022-10-21 20:40阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种燃料电池循环冷却装置,包括与燃料电池电堆通过两条管路连通的散热器总成,控制冷却液是否进入散热器总成的开关阀,采集燃料电池电堆冷却液进出口温度、压力的温度传感器和压力传感器,其特征在于:还包括冷却液循环换向机构,所述冷却液循环换向机构连接在燃料电池电堆与散热器总成连通的管路上,为冷却液流动提供动力以及切换冷却液流动方向。2.根据权利要求1所述的燃料电池循环冷却装置,其特征在于:所述冷却液循环换向机构采用可逆泵,所述可逆泵设置在燃料电池电堆与散热器总成连通的一条管路上。3.根据权利要求1所述的燃料电池循环冷却装置,其特征在于:所述冷却液循环换向机构包括单向泵、四个换向阀、第一支路和第二支路,所述第一支路和第二支路上分别设置一个换向阀,所述第一支路和第二支路交叉接入燃料电池电堆与散热器总成连通的两条管路上;所述单向泵、一个换向阀设置在燃料电池电堆与散热器总成连通的一条管路上;一个换向阀设置在燃料电池电堆与散热器总成连通的另一条管路上。4.根据权利要求1所述的燃料电池循环冷却装置,其特征在于:还包括水箱,所述水箱通过管路接入燃料电池电堆与散热器总成连通的一条管路上。5.一种采用权利要求1-4任意一项所述燃料电池循环冷却装置的温度均衡控制方法,其特征在于:所述方法为采集燃料电池电堆的冷却液进、出堆温度,采集燃料电池电堆每一片单电池的阴极入口、阴极出口、阳极入口、阳极出口四个位置电压,通过燃料电池控制器计算冷却液进出堆温差、电堆温度,计算所述燃料电池电堆的压差、以及电堆的所有单电池的四个位置电压值的方差,根据计算的冷却液进出堆温差,结合燃料电池工作温度范围,判断燃料电池电堆是否达到散热要求,进一步根据计算的电堆温度与预设电堆温度的差值、冷却液进出堆温差,以及所计算的燃料电池电堆的压差、电堆的所有单电池的四个位置电压值的方差划分温度均衡控制模式,对于达到散热要求的燃料电池电堆,选择合适的温度均衡控制模式,控制燃料电池循环冷却装置的冷却液循环换向机构驱动冷却液单向流动或者换向流动,控制散热器总成风扇工作在合适速度区间。6.根据权利要求5所述的温度均衡控制方法,其特征在于:所述电堆温度通过冷却液进、出堆温度的平均值表示。7.根据权利要求6所述的温度均衡控制方法,其特征在于:所述燃料电池电堆的压差δv通过公式(1)计算,δv=max(v1,v2,v3,

,v
n
)-min(v1,v2,v3,

,v
n
)
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(1)其中,n为燃料电池电堆中单电池的总片数,v1,v2,v3,

,v
n
为计算的每一片单电池的表征电压。8.根据权利要求7所述的温度均衡控制方法,其特征在于,所述单电池的表征电压通过公式(2)计算:其中,燃料电池电堆的第i片单电池的阳极入口电压为v
i1
、阳极出口电压为v
i2
、阴极入口电压为v
i3
、阴极出口电压为v
i4
,i=1,2,

,n,n为燃料电池电堆中单电池的总片数,k1=1.5,k2=0.5,k3=1.5,k4=0.5。9.根据权利要求8所述的温度均衡控制方法,其特征在于:所述电堆的所有单电池的四
个位置电压值的方差通过公式(3)计算,其中,为燃料电池电堆的所有单电池的表征电压的平均值。10.根据权利要求9所述的温度均衡控制方法,其特征在于:所述温度均衡控制模式设置为三个模式,模式一即满足条件:|t-t0|≤d1,|t1-t2|≤d2,并且δv≤d3,σv≤d4;模式二即满足条件d1<|t-t0|≤e1,d2<|t1-t2|≤e2,并且d3<δv≤e3,d4<σv≤e4;模式三即满足条件e1<|t-t0|≤f1,e2<|t1-t2|≤f2,并且e3<δv≤f3,e4<σv≤f4;其中,t为电堆温度,t0为预设电堆温度,t1为冷却液进堆温度,t2为冷却液出堆温度,δv为燃料电池电堆的压差,σv为电堆的所有单电池的四个位置电压值的方差。

技术总结
本发明具体为一种燃料电池循环冷却装置及温度均衡控制方法,所述装置包括与燃料电池电堆通过两条管路连通的散热器总成,控制冷却液是否进入散热器总成的开关阀,冷却液循环换向机构连接在燃料电池电堆与散热器总成连通的管路上,为冷却液流动提供动力以及切换冷却液流动方向。所述方法为根据计算的电堆温度与预设电堆温度的差值、冷却液进出堆温差,以及所计算的燃料电池电堆的压差、电堆的所有单电池的四个位置电压值的方差划分温度均衡控制模式,对于达到散热要求的燃料电池电堆,选择合适的模式,控制冷却液循环换向机构驱动冷却液单向流动或者换向流动,控制散热器总成风扇工作在合适速度区间。通过本发明实现控制燃料电池系统的温度一致性。电池系统的温度一致性。电池系统的温度一致性。


技术研发人员:谢佳平 朱维 王超
受保护的技术使用者:上海卓微氢科技有限公司
技术研发日:2022.07.01
技术公布日:2022/10/20
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