一种燃料电池余热利用系统及控制方法与流程

本发明涉及新能源汽车，特别是涉及一种燃料电池余热利用系统及控制方法。

背景技术：

1、新能源汽车的燃料电池电堆在工作时会产生大量的热能，但是现有的新能源汽车对这部分热能的利用较少，一般通过冷却水回路热交换的方式带走多余热能，保持燃料电池电堆的工作温度。这种系统无法对燃料电池电堆产生的热量进行利用，只能浪费掉。

2、此外，为了实现冬季供暖，一般需要设置供暖系统，供暖系统由燃料电池提供电力，由于冬季制暖耗电高，燃料电池续航短，因此，如何将燃料电池产生的余热进行利用供暖，从而降低燃料电池的功耗，提高燃料电池冬季的续航能力，是亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是：提供一种燃料电池余热利用系统及控制方法，可对燃料电池的余热进行利用，用于冬季供暖，提高燃料电池在冬季的续航能力。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种燃料电池余热利用系统，包括：

3、控制器；

4、冷却水回路；

5、供暖水回路；

6、换热器；所述换热器分别与所述冷却水回路、供暖水回路相连，用于将所述冷却水回路中的热量导入所述供暖水回路中；

7、所述冷却水回路包括电堆、第一温度传感器、第一三通阀、散热器和第二温度传感器，所述电堆的出水口、第一三通阀、散热器和所述电堆的进水口依次连通；所述第一温度传感器设于所述电堆的出水口；所述第二温度传感器设于所述电堆的进水口；所述第一三通阀具有a口、b1口和b2口，所述a口与所述b1口连通形成a-b1通路，所述a口与所述b2口连通形成a-b2通路，所述散热器与所述b1口连通，所述换热器与所述b2口连通；

8、所述供暖水回路包括水泵、电加热ptc组、第四温度传感器、供暖单元；所述水泵用于所述供暖水回路中的水循环流动；所述第四温度传感器用于监测所述供暖水回路中温度，所述电加热ptc组用于加热所述供暖水回路；所述供暖单元用于将所述供暖水回路中的热量传递至驾驶室。

9、更进一步地，所述供暖单元包括第二三通阀、除霜器和蒸发器，所述第二三通阀具有a2口、b3口和b4口，所述a2口与所述b3口连通形成a2-b3通路，所述a2口与所述b4口连通形成a2-b4通路，所述除霜器与所述b3口连通，所述蒸发器与所述b4口连通。

10、更进一步地，所述冷却水回路还包括与所述散热器相对设置的风扇，所述风扇与所述控制器电连接。

11、更进一步地，所述冷却水回路还包括与所述燃料电池的进水口连通的过滤器。

12、本发明还提供了一种电池余热利用系统的控制方法，包括以下步骤：

13、s1、判断驾驶室温度是否小于供暖设置温度t0，若是则打开供暖模式；

14、s2、获取第四温度传感器的温度t4；获取所述供暖水回路中最低供暖水温t5、最高供暖水温t6；

15、s3、调节所述a-b1通路和所述a-b2通路的开度，并控制所述电加热ptc组工作功率或断电，使t5≤t4≤t6。

16、更进一步地，还包括以下步骤：

17、s41、获取第一温度传感器的温度t1；获取所述电堆的最低进水温度t7；

18、s51、判断t1＜t7，若是，所述a-b1通路开启，所述a-b2通路关闭，控制所述电加热ptc组工作效率或断电，使t5≤t4≤t6。

19、更进一步地，还包括以下步骤：

20、s42、获取第二温度传感器的温度t2；获取所述电堆的最低进水温度t7、最高进水温度t8；

21、s52、判断t7<t2<t8，若是，所述a-b1通路开启，所述a-b2通路的开启，控制所述电加热ptc组工作效率或断电，使t5≤t4≤t6。

22、更进一步地，所述步骤s52替换为：

23、s53、判断t7<t2<t8，若是，所述a-b1通路开启，所述a-b2通路的开启，所述电加热ptc组断电，使t5≤t4≤t6。

24、更进一步地，所述步骤替s52替换为：

25、s54、判断t2＞t8，若是，调节所述a-b1通路、所述a-b2通路开启，所述电加热ptc组断电，使t5≤t4≤t6。

26、发明实施例一种燃料电池余热利用系统与现有技术相比，其有益效果在于：冷却水回路、供暖水回路通过换热器相连，可将冷却水回路中的热量导入供暖水回路中，对电堆中产生的余热进行利用，用于冬季供暖，提高了燃料电池在冬季的续航能力。本发明实施例一种燃料电池余热利用系统的控制方法，可通过调节a-b1通路、a-b2通路的开度，并控制电加热ptc组的工作效率或断电，能适用燃料电池的多种工况，调节方便，控制简单。

技术特征：

1.一种燃料电池余热利用系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的燃料电池余热利用系统，其特征在于：所述供暖单元包括第二三通阀、除霜器和蒸发器，所述第二三通阀具有a2口、b3口和b4口，所述a2口与所述b3口连通形成a2-b3通路，所述a2口与所述b4口连通形成a2-b4通路，所述除霜器与所述b3口连通，所述蒸发器与所述b4口连通。

3.如权利要求1所述的燃料电池余热利用系统，其特征在于：所述冷却水回路还包括与所述散热器相对设置的风扇，所述风扇与所述控制器电连接。

4.如权利要求1所述的燃料电池余热利用系统，其特征在于：所述冷却水回路还包括与所述燃料电池的进水口连通的过滤器。

5.一种基于权利要求1-4任一项所述的电池余热利用系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.如权利要求5所述的电池余热利用系统的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

7.如权利要求5所述的电池余热利用系统的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

8.如权利要求7所述的电池余热利用系统的控制方法，其特征在于，所述步骤s52替换为：

9.如权利要求7所述的电池余热利用系统的控制方法，其特征在于，所述步骤替s52替换为：

技术总结
本发明涉及新能源汽车技术领域，公开了一种燃料电池余热利用系统及控制方法，包括控制器；冷却水回路；供暖水回路；换热器；所述冷却水回路包括燃料电池、第一温度传感器、第一三通阀、散热器和第二温度传感器；所述第一温度传感器设于所述燃料电池的出水口；所述第二温度传感器设于所述燃料电池的进水口；所述供暖水回路包括水泵、电加热PTC组、第四温度传感器、供暖单元；所述第四温度传感器用于监测所述供暖水回路中温度，所述电加热PTC组用于加热所述供暖水回路；所述供暖单元用于将所述供暖水回路中的热量传递至驾驶室。本发明的有益效果：对电堆中产生的余热进行利用，用于冬季供暖，提高了燃料电池在冬季的续航能力。

技术研发人员：卢建闯,邹文君,刘志祥
受保护的技术使用者：上海鸿芯氢能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15