燃料电池热管理控制方法、热管理系统及燃料电池与流程

本发明涉及燃料电池，尤其涉及一种燃料电池热管理控制方法、热管理系统及燃料电池。

背景技术：

1、燃料电池热管理系统包括冷却泵、散热器和中冷器，其中，冷却泵、电堆和散热器依次相连构成冷却循环回路，冷却泵驱动冷却液流经电堆以对电堆进行降温，之后利用散热器对冷却液进行降温，再由冷却泵将冷却液送至电堆。中冷器和电堆并联，冷却泵提供的部分冷却液通过中冷器后再与电堆流出的冷却液一起进入散热器内。

2、但是由于不同流量下电堆支路和中冷器支路的流阻不同，会导致电堆支路和中冷器支路的流量分配不能满足使用需求，通常会出现中冷器流量过大，造成电堆进口空气温度低于该功率下电堆实际所需的空气温度，从而在一定程度上降低电堆的性能。

3、此外，在总冷却流量相同的情况下，中冷器支路流量过大，电堆支路流量必然相对减小，极易导致电堆的冷却液流量不足，以致电堆温度过高，电堆性能下降，此时若增大冷却泵转速，必然导致燃料电池系统的效率再次降低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种燃料电池热管理控制方法、热管理系统及燃料电池，能够精准控制电堆空气进口的温度，以满足电堆使用需求，提高电堆的性能，降低散热功耗，提高燃料电池系统的效率。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、燃料电池热管理控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、获取电堆的需求电流；

5、基于电堆的需求电流确定电堆的空气进口的目标空气温度；

6、保持冷却泵的出口流量不变，同时根据目标空气温度调节中冷器的冷却液进口的实际冷却液流量。

7、作为上述燃料电池热管理控制方法的一种优选技术方案，基于电堆的需求电流确定电堆的空气进口的目标空气温度，包括：

8、根据电堆的电流和电堆的空气进口的空气温度之间的对应关系，查询与需求电流对应的电堆的空气进口的空气温度；

9、将查询到的与所述需求电流对应的电堆的空气进口的空气温度作为目标空气温度。

10、作为上述燃料电池热管理控制方法的一种优选技术方案，根据目标空气温度调节中冷器的冷却液进口的实际冷却液流量，包括：

11、获取电堆的空气进口的实际空气温度；

12、判断电堆的空气进口的实际空气温度与目标空气温度的差值是否在预设空气温度差值范围内；

13、若电堆的空气进口的实际空气温度与目标空气温度的差值未在预设空气温度差值范围内，则调节冷却液流量调节单元，使电堆的空气进口的实际空气温度与目标空气温度的差值在预设空气温度差值范围内。

14、作为上述燃料电池热管理控制方法的一种优选技术方案，若电堆的空气进口的实际空气温度与目标空气温度的差值在预设空气温度差值范围内，则基于电堆的需求电流确定电堆的冷却液进口的目标冷却液温度；

15、若电堆的冷却液进口的实际冷却液温度和目标冷却液温度的差值未在预设冷却液温度差值范围内，则调节冷却泵的出口流量，使电堆的冷却液进口的实际冷却液温度和目标冷却液温度的差值在预设冷却液温度差值范围内。

16、作为上述燃料电池热管理控制方法的一种优选技术方案，基于电堆的需求电流确定电堆的冷却液进口的目标冷却液温度，包括：

17、根据电堆的电流和电堆的冷却液进口的冷却液温度之间的对应关系，查询与所述需求电流对应的电堆的冷却液进口的冷却液温度；

18、将查询到的电堆的冷却液进口的冷却液温度作为目标冷却液温度。

19、为了实现上述目的，本发明还提供了一种燃料电池热管理系统，用于实施上述任一方案所述的燃料电池热管理控制方法，所述燃料电池热管理系统包括：

20、冷却泵、电堆和散热器，所述冷却泵、所述电堆和所述散热器依次相连形成散热回路；

21、中冷器，所述中冷器的冷却液进口连接于由所述冷却泵的出口至所述电堆的冷却液进口的所述散热回路，所述中冷器的冷却液出口连接于由所述电堆的冷却液出口至所述散热器的冷却液进口的所述散热回路；

22、空气温度检测单元，设于所述电堆的空气进口；

23、冷却液流量调节单元，设于所述中冷器的冷却液进口，用于调节所述中冷器的冷却液进口的冷却液流量。

24、作为上述燃料电池热管理系统的一种优选技术方案，还包括：

25、冷却液温度检测单元，设于所述电堆的冷却液进口。

26、作为上述燃料电池热管理系统的一种优选技术方案，所述冷却液流量调节单元为流量调节电磁阀。

27、作为上述燃料电池热管理系统的一种优选技术方案，还包括：

28、阀门组件，所述阀门组件包括工作进口和两个工作出口，所述工作进口能够与至少一个所述工作出口相连，所述工作进口与所述电堆的冷却液出口、所述中冷器的冷却液出口均相连，其中一个所述工作出口与所述散热器的冷却液进口相连；

29、加热器，所述加热器的冷却液进口与另一个所述工作出口相连，所述加热器的冷却液出口与所述冷却泵的进口相连。

30、为了实现上述目的，本发明还提供了一种燃料电池，包括上述任一方案所述的燃料电池热管理系统。

31、本发明有益效果：本发明提供的燃料电池热管理控制方法、热管理系统及燃料电池，在中冷器的冷却液进口设置一个冷却液流量调节单元，用于调节中冷器的冷却液进口的冷却液流量。通过空气温度检测单元实时地检测电堆进口的空气温度，在电堆进口的空气温度不符合要求时，再通过冷却液流量调节单元调节进入中冷器的冷却液流量大小，保证进入中冷器的冷却液流量适宜，实现对进入中冷器的冷却液流量的精准调节，以避免进入中冷器的流量过多而影响电堆的降温性能，最大化地利用冷却泵提供的冷却液，降低燃料电池热管理系统的功耗，提高电堆的自身性能和燃料电池热管理系统的热管理效率。

技术特征：

1.燃料电池热管理控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的燃料电池热管理控制方法，其特征在于，基于电堆(2)的需求电流确定电堆(2)的空气进口的目标空气温度，包括：

3.根据权利要求2所述的燃料电池热管理控制方法，其特征在于，根据目标空气温度调节中冷器(4)的冷却液进口的实际冷却液流量，包括：

4.根据权利要求3所述的燃料电池热管理控制方法，其特征在于，若电堆(2)的空气进口的实际空气温度与目标空气温度的差值在预设空气温度差值范围内，则基于电堆(2)的需求电流确定电堆(2)的冷却液进口的目标冷却液温度；

5.根据权利要求4所述的燃料电池热管理控制方法，其特征在于，基于电堆(2)的需求电流确定电堆(2)的冷却液进口的目标冷却液温度，包括：

6.燃料电池热管理系统，其特征在于，用于实施权利要求1至5任一项所述的燃料电池热管理控制方法，所述燃料电池热管理系统包括：

7.根据权利要求6所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求6所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述冷却液流量调节单元(5)为流量调节电磁阀。

9.根据权利要求6所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，还包括：

10.燃料电池，其特征在于，包括权利要求6至9任一项所述的燃料电池热管理系统。

技术总结
本发明涉及燃料电池技术领域，公开了一种燃料电池热管理控制方法、热管理系统及燃料电池，在中冷器的冷却液进口设置一个冷却液流量调节单元，用于调节中冷器的冷却液进口的冷却液流量。通过空气温度检测单元实时地检测电堆进口的空气温度，在电堆进口的空气温度不符合要求时，再通过冷却液流量调节单元调节进入中冷器的冷却液流量大小，保证进入中冷器的冷却液流量适宜，实现对进入中冷器的冷却液流量的精准调节，以避免进入中冷器的流量过多而影响电堆的降温性能，最大化地利用冷却泵提供的冷却液，降低燃料电池热管理系统的功耗，提高电堆的自身性能和燃料电池热管理系统的热管理效率。

技术研发人员：孙远志,王苁,邬智宇,陆敏敏,王金伟
受保护的技术使用者：常州永安行氢能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13