CN109263432A - 一种氢燃料电池车取暖设备及取暖控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种氢燃料电池车取暖设备及取暖控制方法，其中取暖设备，包括设于燃料电池堆的冷却系统中、用于为车内供暖的取暖水路，取暖水路与散热器所在的散热水路并联后，与燃料电池堆所在的冷却水路串联，取暖水路中设有第一流量控制阀，散热水路设有第二流量控制阀，取暖设备还包括用于控制第一流量控制阀和第二流量控制阀开度的取暖控制器，取暖控制器分别与第一流量控制阀和第二流量控制阀连接。与现有技术相比，本发明在散热水路和取暖水路都加上流量控制阀，对两个水路实时进行流量的分配来满足燃料电池堆散热的同时还能保证整车的取暖效果，同时也提高热的使用效率。

Description

一种氢燃料电池车取暖设备及取暖控制方法
技术领域
本发明涉及一种车辆取暖技术，尤其是涉及一种氢燃料电池车取暖设备及取暖控制方法。
背景技术
车辆取暖是车辆上应用的一项普遍性的技术，对于一般车辆发动机水循环的余温可以被用于取暖，燃料电池初期由于技术不成熟，取暖方式一般采用PTC(电加热取暖)，纯PTC取暖浪费功率。
后期随着技术的发展，开始利用燃料电池散热的余热，例如中国专利CN206148542U公开了一种燃料电池车冷却循环系统和燃料电池车，其中取暖用的水路与燃料电池的冷却水路连接，是PTC加上燃料电池散热共同取暖，然而由于取暖水路和燃料电池水路流量比例是恒定的，并且燃料电池散热器的流量一般都是大于取暖水路的流量，当整车所需功率比较少时，燃料电池堆整体反应速度降低相应整体冷却系统所需功率也会降低，此事水泵流量由于控制会降低导致整体流量降低，进而降低了取暖水路的流量和换热功率，在燃料电池散热器量少时取暖效果不好。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种氢燃料电池车取暖设备及取暖控制方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种氢燃料电池车取暖设备，包括设于燃料电池堆的冷却系统中、用于为车内供暖的取暖水路，所述取暖水路与散热器所在的散热水路并联后，与燃料电池堆所在的冷却水路串联，所述取暖水路中设有第一流量控制阀，所述散热水路设有第二流量控制阀，所述取暖设备还包括用于控制第一流量控制阀和第二流量控制阀开度的取暖控制器，所述取暖控制器分别与第一流量控制阀和第二流量控制阀连接。
所述取暖设备与整车控制单元或燃料电池控制系统连接并获取燃料电池堆的散热功率。
所述取暖设备与整车控制单元连接并获取车内外的温度。
所述取暖设备还包括车内温度传感器和车外温度传感器，所述车内温度传感器和车外温度传感器均与取暖控制器连接。
一种取暖控制方法，包括步骤：
S1：根据燃料电池堆的散热功率得到冷却水路的所需流量Q；
S2：根据车内外温度得到取暖水路的所需流量Q1；
S3：判断散热量是否大于取暖水路的所需流量，若为是，则执行步骤S4，如为否，则执行步骤S5；
S4：计算散热水路的流量Q2＝Q-Q1，更根据Q、Q1和Q2调节第一流量控制阀和第二流量控制阀的开度；
步骤S5：关闭第二流量控制阀，并全开第一流量控制阀。
所述步骤S4中，第一流量控制阀(11)和开度V1和第二流量控制阀(12)的开度V2具体为；
V1＝Q1/q1
V2＝Q2/q2
其中：q1为第一流量控制阀(11)的额定流量，q2为第二流量控制阀(12)的额定流量。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)在散热水路和取暖水路都加上流量控制阀，对两个水路实时进行流量的分配来满足燃料电池堆散热的同时还能保证整车的取暖效果，同时也提高热的使用效率，否则多余的热会被散热器散在外部而换热器取暖效果不够。
2)取暖设备与整车控制单元或燃料电池控制系统连接并获取燃料电池堆的散热功率，直接导入数据，无需增加检测设备便可以得到准确的流量Q。
3)第一流量控制阀和开度和第二流量控制阀的开度基于Q、Q1和Q2得到，考了取暖水路和散热水路相互之间的压力影响，提高了控制的精确度，并且延长了寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
其中：1、取暖水路，2、散热水路，3、冷却水路，4、燃料电池堆，5、电磁阀，6、散热器，7、水泵，8、内循环管路，9、电加热装置，10、节温器，11、第一流量控制阀，12、第二流量控制阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种氢燃料电池车取暖设备，如图1所示，包括设于燃料电池堆4的冷却系统中、用于为车内供暖的取暖水路1，取暖水路1与散热器6所在的散热水路2并联后，与燃料电池堆4所在的冷却水路3串联，取暖水路1中设有第一流量控制阀11，散热水路2设有第二流量控制阀12，取暖设备还包括用于控制第一流量控制阀11和第二流量控制阀12开度的取暖控制器，取暖控制器分别与第一流量控制阀11和第二流量控制阀12连接。
取暖设备与整车控制单元或燃料电池控制系统连接并获取燃料电池堆的散热功率。
取暖设备与整车控制单元连接并获取车内外的温度。
取暖设备还包括车内温度传感器和车外温度传感器，车内温度传感器和车外温度传感器均与取暖控制器连接。
具体的，燃料电池堆4的冷却系统还包括内循环管路8以及节温器10，在温度过低时，与冷却水路3构成闭合回路形成内循环。在取暖水路1和散热水路2并联后的干路上设有电磁阀5，在内循环是，电磁阀5关闭，冷却水路3上设有水泵7，用于为冷却水的流动提供动力，取暖水路1的热量和电加热装置9的热量一同为车内供暖。
上述设备的取暖控制方法，包括步骤：
S1：根据燃料电池堆的散热功率得到冷却水路3的所需流量Q；
S2：根据车内外温度得到取暖水路1的所需流量Q1；
S3：判断散热量是否大于取暖水路的所需流量，若为是，则执行步骤S4，如为否，则执行步骤S5；
S4：计算散热水路2的流量Q2＝Q-Q1，更根据Q、Q1和Q2调节第一流量控制阀11和第二流量控制阀12的开度；
S5：关闭第二流量控制阀，并全开第一流量控制阀。
步骤S4中，第一流量控制阀11和开度V1和第二流量控制阀12的开度V2具体为；
V1＝Q1/q1
V2＝Q2/q2
其中：q1为第一流量控制阀(11)的额定流量，q2为第二流量控制阀(12)的额定流量。
阀门额定流量：阀门全开时，密度1000kg/m3的水流经阀门进出压差为1bar时，水的流量值。如果阀门开度的界面为圆形，流量公式为：Q＝3600ⅹ管子截面积ⅹ流速。

Claims (6)

1.一种氢燃料电池车取暖设备，包括设于燃料电池堆(4)的冷却系统中、用于为车内供暖的取暖水路(1)，所述取暖水路(1)与散热器所在的散热水路(2)并联后，与燃料电池堆(4)所在的冷却水路(3)串联，其特征在于，所述取暖水路(1)中设有第一流量控制阀(11)，所述散热水路(2)设有第二流量控制阀(12)，所述取暖设备还包括用于控制第一流量控制阀(11)和第二流量控制阀(12)开度的取暖控制器，所述取暖控制器分别与第一流量控制阀(11)和第二流量控制阀(12)连接。
2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池车取暖设备，其特征在于，所述取暖设备与整车控制单元或燃料电池控制系统连接并获取燃料电池堆的散热功率。
3.根据权利要求2所述的一种氢燃料电池车取暖设备，其特征在于，所述取暖设备与整车控制单元连接并获取车内外的温度。
4.根据权利要求2所述的一种氢燃料电池车取暖设备，其特征在于，所述取暖设备还包括车内温度传感器和车外温度传感器，所述车内温度传感器和车外温度传感器均与取暖控制器连接。
5.一种如权利要求2～4中任一所述的取暖设备的取暖控制方法，其特征在于，包括步骤：
S1：根据燃料电池堆的散热功率得到冷却水路(3)的所需流量Q；
S2：根据车内外温度得到取暖水路(1)的所需流量Q1；
S3：判断散热量是否大于取暖水路的所需流量，若为是，则执行步骤S4，如为否，则执行步骤S5；
S4：计算散热水路(2)的流量Q2＝Q-Q1，更根据Q、Q1和Q2调节第一流量控制阀(11)和第二流量控制阀(12)的开度；
步骤S5：关闭第二流量控制阀(12)，并全开根据Q调节第一流量控制阀(11)。
6.根据权利要求5所述的取暖控制方法，其特征在于，所述步骤S4中，第一流量控制阀(11)和开度V1和第二流量控制阀(12)的开度V2具体为；
V1＝Q1/q1
V2＝Q2/q2
其中：q1为第一流量控制阀(11)的额定流量，q2为第二流量控制阀(12)的额定流量。
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