燃料电池汽车的dc-dc升压转换器控温系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃料电池汽车技术领域，特别涉及一种燃料电池汽车的DC-DC升压转换器控温系统及方法。
【背景技术】
[0002]目前，绝大部分汽车都以汽油、柴油为燃料，不仅消耗了大量的石油资源，而且汽车尾气造成了严重的大气污染。为应对此资源问题和环境问题，电动汽车的开发变得非常重要。电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的车辆。电动汽车包括纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车。燃料电池汽车是指装备了燃料电池作为获得驱动力的电源的电动汽车，燃料电池汽车的燃料电池用于氢气及空气中的氧气发生电化学反应产生电能。燃料电池产生的电通常为15?35V的直流电压，但汽车马达所需要的电通常为200?750V的直流电压，因此，燃料电池汽车还需要配置DC-DC升压转换器，以便将燃料电池的低压直流电压升压转换为汽车马达所需要的高压直流电压。
[0003]燃料电池汽车的DC-DC升压转换器在工作时，通常会散发大量热量，因此，对DC-DC升压转换器的温度控制显得非常关键。在现有技术中，DC-DC升压转换器的温度控制装置通常采用风冷散热器，但是DC-DC升压转换器的风冷散热器至少具有以下缺陷:其一、风冷散热器的散热风扇噪音高，不利于燃料电池系统的降噪;其二、由于空气的散热速度较慢，使得风冷散热器的散热效率较低，当DC-DC升压转换器有功率调整时，易出现尖峰温度，破坏DC-DC升压转换器;其三、风冷散热器的散热风扇本身需要电能供给才能维持运转，耗能高；其四、DC-DC升压转换器所产生的热量被散热风扇吹走，浪费了热能;其五、DC-DC升压转换器排出的热量易对汽车内部电子电路造成不利影响。
[0004]随着液冷散热器技术的发展，液冷散热器也逐渐应用于于燃料电池汽车的DC-DC升压转换器。中国专利200810246572.2(申请日:2008-12-25，申请人:清华大学)公开了一种燃料电池城市客车车载冷却循环系统，该系统水箱、散热器、增压栗、DC/DC变换器、辅助DC/DC变换器、电机控制器、电机通过钢丝耐压水管连接实现冷却系统水路连接，并由控制系统对冷却系统的增压栗进行控制，实现水路循环，其散热效率较好。
[0005]然而，上述专利200810246572.2所公开的冷却循环系统还具有如下缺陷:其一、该冷却循环系统需要设置水箱、增压栗和散热器，增压栗驱动水箱中的水流经DC/DC变换器及散热器，当DC/DC变换器达到一定温度后，散热器工作(隐含有风扇)，冷却;这样一来，不仅增加了设备成本、占用了较大空间，而且这些设备本身也需要耗费能量才能维持运转；其二、DC-DC升压转换器所产生的热量仍然被散热器带走，浪费了热能；其三、DC-DC升压转换器排出的热量仍然很容易对汽车内部电子电路造成不利影响。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术中的不足，提供一种燃料电池汽车的DC-DC升压转换器控温系统，该DC-DC升压转换器控温系统噪音低、散热效果好、耗能低，占用空间小，并且燃料电池汽车能够有效利用DC-DC升压转换器所产生的热量，不会因为DC-DC升压转换器热量的排出而影响燃料电池汽车的其他电子电路工作运转。为此，本发明还要提供一种该DC-DC升压转换器控温系统的控温方法。
[0007]为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是:一种燃料电池汽车的DC-DC升压转换器控温系统，包括:
甲醇容器，其内储存有以甲醇为主的液体；
输送栗，用于将甲醇容器中的甲醇液体通过输送管道栗送至制氢系统；
DC-DC升压转换器，用于将燃料电池输出的低压直流电转换为汽车马达所需要的高压直流电；所述DC-DC升压转换器具有甲醇控温器，所述甲醇液体在输送栗的栗送过程中，流经该甲醇控温器，以控制DC-DC升压转换器的工作温度；
制氢系统，用于甲醇制氢，制得的氢气供应给燃料电池；
燃料电池，用于氢气及空气中的氧气发生电化学反应产生低压直流电，该低压直流电经DC-DC升压转换器转换成高压直流电后，供应给汽车马达；
以及控制系统，用于控制所述输送栗、DC-DC升压转换器、制氢系统及燃料电池的工作运转。
[0008]优选地，所述DC-DC升压转换器控温系统还包括三通调节分流阀和三通合流阀，所述三通调节分流阀的进液口与输送栗相连通，所述输送栗栗送的甲醇液体经三通调节分流阀后分成两路流体，其中，第一路流体经DC-DC升压转换器的甲醇控温器后进入三通合流阀，第二路流体直接进入三通合流阀；两路流体在三通合流阀中合流后，输送至制氢系统。进一步，所述DC-DC升压转换器设置有温度感应器，该温度感应器与控制系统电性连接。
[0009]优选地，所述制氢系统包括换热器和重整器，所述换热器安装于甲醇液体的输送管道上，甲醇液体在换热器中，与重整器输出的高温氢气进行换热，甲醇液体温度升高，氢气温度降低;所述重整器设有重整室、加热装置及氢气纯化装置，所述加热装置为重整室提供350-570°C温度的热能;所述重整室内设有催化剂，在重整室内，发生甲醇和水的重整制氢反应，制得以二氧化碳和氢气为主的高温混合气体;所述重整室与氢气纯化装置通过连接管路连接，连接管路的全部或部分设置于重整室内，能通过重整室内的高温继续加热从重整室输出的高温混合气体;所述连接管路作为重整室与氢气纯化装置之间的缓冲，使得从重整室输出的高温混合气体的温度与氢气纯化装置的温度相同或接近;从氢气纯化装置的产气端得到氢气，该氢气经换热器后输出至燃料电池。
[0010]优选地，所述重整器的加热装置为电加热器或者电磁加热器或者氢气燃料腔。
[0011 ]为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是:一种燃料电池汽车的DC-DC升压转换器控温系统的控温方法，包括以下步骤:
(1)甲醇容器中的甲醇液体在输送栗的栗送作用力下，流经DC-DC升压转换器的甲醇控温器，甲醇液体在流经甲醇控温器的过程中，带走DC-DC升压转换器中的热量，并使甲醇液体温度上升；
(2)温度上升后的甲醇液体进入制氢系统，在制氢系统中，甲醇液体温度继续上升，甲醇和水发生重整制氢反应，制得氢气，并供应给燃料电池；
(3)在燃料电池内，氢气及空气中的氧气发生电化学反应产生低压直流电，该低压直流电经DC-DC升压转换器转换成高压直流电后，供应给汽车马达。
[0012]优选地，所述输送栗栗送的甲醇液体经三通调节分流阀后分成两路流体，其中，第一路流体经DC-DC升压转换器的甲醇控温器后进入三通合流阀，第二路流体直接进入三通合流阀；两路流体在三通合流阀中合流后，输送至制氢系统;控制系统根据DC-DC升压转换器的温度，通过三通调节分流阀控制流经甲醇控温器的甲醇液体流量，当DC-DC升压转换器温度过高时，控制系统控制三通调节分流阀加大第一路流体的流量，第二路流体的流量则相应减少；当DC-DC升压转换器温度偏低时，控制系统控制三通调节分流阀减少第一路流体的流量，第二路流体的流量则相应加大。
[0013]优选地，所述DC-DC升压转换器设置温度感应器，该温度感应器实时将DC-DC升压转换器的温度信号反馈给控制系统，控制系统根据该温度信号，调节流经甲醇控温器的甲醇液体流量，以控制DC-DC升压转换器的温度处于设定的范围内。
[0014]本发明的有益效果是:其一、本发明的DC-DC升压转换器采用甲醇控温器散热，无需另外设置增压栗和风扇，占用空间小、无噪声，有利于整个燃料电池汽车的设备布局和降噪；其二、DC-DC升压转换器的甲醇控温器巧妙地利用甲醇液体带走DC-DC升压转换器产生的热量，无需另外设置液冷散热风扇，无需耗费电能;其三、甲醇液体带走DC-DC升压转换器产生的热量后，能使甲醇液体温度提升，从而使DC-DC升压转换器产生的热量得到了巧妙的利用；其五、又由于DC-DC升压转换器产生的热量得到了利用，从而使DC-DC升压转换器，不会向燃料电池汽车内部排出热量，保障了燃料电池汽车的工作稳定性。此外，在本发明优选方式中，设置了三通调节分流阀和三通合流阀，从而使得本发明的控制系统能根据DC-DC升压转换器的温度信号，调节流经甲醇控温器的甲醇液体流量，以控制DC-DC升压转换器的温度处于设定的范围内，稳定、可靠。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的整体结构方框图。
[0016]图2为本发明一优选方式的整体结构方框图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
[0018]如图1所述，本发明为一种燃料电池汽车的DC-DC升压转换器控温系统，包括:
甲醇容器I，其内储存有以甲醇为主的液体，优选为甲醇水溶液；
输送栗2，用于将甲醇容器I中的甲醇液体通过输送管道栗送至制氢系统；
DC-DC升压转换器3，用于将燃料电池5输出的低压直流电转换为汽车马达7所需要的高压直流电，该低压直流电通常为15?35V的直流电，该高压直流电通常为200?750V的直流电；所述DC-DC升压转换器3具有甲醇控温器31，所述甲醇液体在输送栗2的栗送过程中，流经该甲醇控温器31，以控制DC-DC升压转换器3的工作温度；
制氢系统，用于甲醇制氢，制得的氢气供应给燃料电池6;
燃料电池6，用于氢气及空气中的氧气发生电化学反应产生低压直流电，在燃料电池的阳极:2H2—4H++4e—,?分裂成两个质子和两个电子，质子穿过质子交