大功率燃料电池相变散热系统、方法、车辆和存储介质与流程

本申请涉及电池控制，尤其涉及一种大功率燃料电池相变散热系统、方法、车辆和存储介质。

背景技术：

1、燃料电池动力汽车在工作时会产生大量的热量，需要通过散热器将其排出。如果热量不能及时散发，会导致燃料电池温度升高，可能会损坏燃料电池堆，并且会对整个车辆的性能和寿命产生负面影响。

2、燃料电池需要散出的热量取决于车辆的使用条件、燃料电池系统的设计以及散热器的散热能力等多种因素。在环境温度过高、燃料电池负载过大等特殊场景时，会导致车辆的散热能力跟不上使车辆以及燃料电池保持在良好性能的环境下所需要的散热需求。而大功率燃料电池系统中对于散热需求更大。

3、对于这种情况，传统技术要么是加大车辆中冷却回路的供应流量，要么是增加新的相变材料，利用该相变材料通过散热器的产生相变来对车辆进行散热。然而流量供应通常是有上限的，超过这一上限要么需要答复提高散热成本，要么难以达到良好的散热效果；采用相变材料散热的话，相变材料相变后需要使其散热回到相变前同样又需要对相变材料进行散热，也会提高车辆散热的复杂度或散热成本。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种大功率燃料电池相变散热系统、方法、车辆和存储介质，以解决上述至少一种问题。

2、本申请第一方面，提供了一种燃料电池相变散热系统，所述系统包括：

3、控制器、风扇、输水管路、位于所述输水管路供水端的燃料电池电堆组、依次处于所述供水端下游的储水部、水泵和喷洒部；

4、所述燃料电池电堆组工作产生的水通过所述储水部的进水端流入所述储水部；

5、所述储水部的出水端连接所述水泵；

6、所述水泵处于所述储水部的出水端，用于将所述储水部中的水通过所述输水管路泵送至所述喷洒部；

7、所述喷洒部处于散热器和所述风扇的中间，用于将流经的水以水雾的形态喷洒至散热器，并对所述散热器进行相变散热，使所述流经的水汽化排出；

8、所述风扇用于将所述喷洒部喷出的水雾吹送至所述散热器；

9、所述控制器用于当所述散热器的高温部温度超过第一温度阈值时，控制所述水泵、所述喷洒部和所述风扇的工作状态，从而控制从所述输水管路供应的水对所述散热器进行相变散热所吸收的热量。

10、在其中一个实施例中，所述系统还包括：

11、第一开关阀，位于所述燃料电池电堆组和所述储水部之间，用于控制所述燃料电池电堆组产生的水流入所述储水部内；

12、第二开关阀，位于所述储水部底部，用于控制所述储水部内的水排出；

13、液位传感器，处于所述储水部内部，用于检测所述储水部内的水位高度；

14、所述控制器还用于根据所述液位传感器检测到的所述水位高度来控制所述第二开关阀的工作状态。

15、在其中一个实施例中，所述系统还包括：当所述水位高度达到第一高度阈值时，所述控制器控制所述第二开关阀的开启，将所述储水部内的水导入至所述燃料电池电堆组的加湿系统中。

16、在其中一个实施例中，所述系统还包括：

17、中冷器，处于所述第一开关阀与所述燃料电池电堆组之间，用于对从所述燃料电池电堆组中产生出来的水进行冷却；

18、止回阀，处于所述水泵与所述喷洒部之间，用于防止所述流经的水反向流入所述储水部；

19、开度调节阀，处于所述止回阀与所述喷洒部之间，用于调节所述流经的水的流量；

20、温压传感器，处于所述开度调节阀与所述喷洒部之间，用于测量所述流经的水的温度和压力。

21、本申请第二方面，提供了一种燃料电池相变散热方法，所述方法包括：

22、确定车辆的当前散热需求量；

23、确定所述车辆的散热器当前散热量和最大散热量；

24、在所述当前散热量达到所述最大散热量的第一比例且小于所述当前散热需求量时，获取所述散热器的高温部温度；

25、当所述高温部温度超过第二温度阈值时，根据所述当前散热需求量和所述当前散热量计算出所需的相变散热量；

26、基于所述相变散热量控制相变散热系统中的喷洒部的喷雾量，使得从所述喷洒部中喷出的水雾流经所述散热器后经过相变所吸收的热量达到所述相变散热量；

27、所述相变散热系统为本申请任一项实施例中所述的燃料电池相变散热系统。

28、在其中一个实施例中，所述基于所述相变散热量控制相变散热系统中的喷洒部的喷雾量，包括：

29、基于所述相变散热量和所述相变散热系统中的输水管路的流经的水的流出温度，计算出所述流经的水的需求流量、所述喷洒部的需求开度和所述风扇的需求转速；

30、控制所述相变散热系统中的开度调节阀达到第一开度，控制所述相变散热系统中的喷洒部达到第二开度，控制所述相变散热系统中的风扇的转速达到第一转速，使所述流经的水到达所述散热器的第一喷雾量达到所述需求流量。

31、在其中一个实施例中，所述方法还包括：

32、获取所述相变散热系统中的储水部中的当前水位高度；

33、当所述当前水位高度低于第二高度阈值时，根据所述当前散热需求量和所述最大散热量提高所述散热器当前散热量，并降低所述喷洒部的喷雾量。

34、在其中一个实施例中，在所述根据所述当前散热需求量和所述最大散热量提高所述散热器当前散热量之前，所述方法还包括：

35、根据外部参数预测所述车辆在未来预设时长内的平均散热需求量是否达到所述当前散热需求量，若是，则执行所述根据所述当前散热需求量和所述最大散热量提高所述散热器当前散热量。

36、本申请第三方面，提供了一种车辆，所述车辆包括本申请中任意一项实施例中所述的燃料电池相变散热系统。

37、本申请第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行本申请任意一项实施例中所述的燃料电池相变散热方法。

38、本申请中的燃料电池相变散热系统、方法、车辆和存储介质，通过收集燃料电池所产生的水，当散热器的高温部温度超过第一温度阈值的时候，可以利用所收集的水来为系统提供相变散热进行散热辅助，可以减轻散热器自身的散热压力，并降低了散热成本。同时，利用相变散热可以提高整个系统的散热能力，可以有效减缓高温引起的燃料电池系统中的相关材料的损伤，在实现大功率散热应用的前提下，有效保障了燃料电池系统的使用寿命需求。

技术特征：

1.一种大功率燃料电池相变散热系统，其特征在于，所述系统包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

5.一种大功率燃料电池相变散热方法，其特征在于，所述方法包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述相变散热量控制相变散热系统中的喷洒部的喷雾量，包括：

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述根据所述当前散热需求量和所述最大散热量提高所述散热器当前散热量之前，所述方法还包括：

9.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求1至4中任意一项所述的大功率燃料电池相变散热系统。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，

技术总结
本申请提供一种大功率燃料电池相变散热系统、方法、车辆和存储介质，属于电池控制技术领域。该方法包括：确定车辆的当前散热需求量；确定车辆的散热器当前散热量和最大散热量；在当前散热量达到最大散热量的第一比例且小于当前散热需求量时，获取散热器的高温部温度；当高温部温度超过第二温度阈值时，根据当前散热需求量和当前散热量计算出所需的相变散热量；基于相变散热量控制相变散热系统中的喷洒部的喷雾量，使得从喷洒部中喷出的水雾流经散热器后经过相变所吸收的热量达到相变散热量。本申请通过利用燃料电池所产生的水来提供相变散热，可以减轻散热器自身的散热压力，并降低了散热成本。

技术研发人员：何晓波,翟双,赵雄,程准
受保护的技术使用者：北京重理能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13