CN112506250A - 氢能汽车燃料电池热管理温度控制系统及氢能汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种氢能汽车燃料电池热管理温度控制系统及氢能汽车，前方道路信息获取模块用于获取前方道路信息；燃料电池系统控制器依据车辆性能参数，根据整车热管理控制原理建立热管理控制模型，燃料电池系统控制器与前方道路信息获取模块通讯连接，接收前方道路信息；电子水泵、电子节温器和电子风扇与燃料电池系统控制器电性连接，燃料电池系统控制器根据前方道路信息，依据热管理控制模型，计算出各部件的工作参数，燃料电池系统控制器根据各工作参数对电子水泵、电子节温器和电子风扇进行控制。本发明提出的技术方案的有益效果是：实现对燃料电池热管理温度的主动控制，使得燃料电池系统内水温波动更小，保证燃料电池效率。

Description

氢能汽车燃料电池热管理温度控制系统及氢能汽车

技术领域

本发明涉及氢能汽车技术领域，尤其涉及一种氢能汽车燃料电池热管理温度控制系统及氢能汽车。

背景技术

随着燃料电池技术的逐步成熟，燃料电池技术在汽车上的运用逐渐增多。但由于燃料电池本身特性原因，相对于传统汽车有更多的限制。其中，燃料电池对温度特别敏感。随着水温由低到高，燃料电池效率会逐步提升，但水温超过某一限制(一般80℃)，又会影响催化剂，影响反应效率。因此，一般燃料电池工作温度范围要求70～80℃，相对于传统燃油车，温度范围更窄。

目前的传统发动机和燃料电池热管理控制，均是由功率变化，引起水温变化，从而调整水泵、节温器、风扇转速等冷却系统零部件的工作状态，保证水温在小范围波动，从而保证水温工作在合理的范围内，这属于一种被动调节。

虽然，随着水泵、节温器、风扇等零件的电器化发展，相对于传统车热管理系统零部件的机械传动控制，燃料电池使用的电器化零部件在反应速度和控制精度上已经有了很大提高，但被动调节造成的温度波动依然无法避免。温度波动不仅是一种能量浪费，加上燃料电池对温度的敏感性，燃料电池热管理的主动调节策略就显得至关重要。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明的实施例提供了一种氢能汽车燃料电池热管理温度控制系统及氢能汽车。

本发明的实施例提供一种氢能汽车燃料电池热管理温度控制系统，包括：

前方道路信息获取模块，用于获取前方道路信息；

燃料电池系统控制器，依据车辆性能参数，根据整车热管理控制原理建立热管理控制模型，所述燃料电池系统控制器与所述前方道路信息获取模块通讯连接，接收所述前方道路信息；

电子水泵、电子节温器和电子风扇，与所述燃料电池系统控制器电性连接，所述燃料电池系统控制器根据所述前方道路信息，依据所述热管理控制模型，计算出电子水泵、电子节温器、电子风扇的工作参数，所述燃料电池系统控制器根据各所述工作参数对所述电子水泵、电子节温器和电子风扇进行控制。

进一步地，所述车辆性能参数包括整车重量、风阻系数、滚阻系数、轮胎直径、电子水泵性能、电子风扇性能、电子节温器性能的一种或多种。

进一步地，所述整车热管理控制原理包括整车控制原理、热管理原理、热力学、传热学的一种或多种。

进一步地，所述前方道路信息包括道路通畅度、红绿灯数据、前方道路坡度及距离的一种或多种

本发明的实施例还提供一种氢能汽车，包括如上所述的氢能汽车燃料电池热管理温度控制系统。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：依据车辆性能参数，根据整车热管理控制原理建立热管理控制模型后，通过获取车辆前方道路信息，将前方道路信息作为输入值，以热管理控制模型作为运算模型，可计算出电子水泵、电子节温器和电子风扇所需的输出功率，燃料电池系统控制器根据所需的输出功率，对电子水泵、电子节温器和电子风扇进行控制，可免除传统的先调节水温，再通过水温调整电子水泵、电子节温器和电子风扇等冷却系统零部件的工作状态，进行主动控制，从而实现对燃料电池热管理温度的主动控制，使得燃料电池系统内水温波动更小，保证燃料电池效率，同时电子水泵、电子节温器和电子风扇等零件可更加精准的介入工作，达到节能的目的。

附图说明

图1是本发明提供的氢能汽车燃料电池热管理温度控制系统一实施例的结构示意图。

图中：前方道路信息获取模块1、燃料电池系统控制器2、电子水泵3、电子节温器4、电子风扇5。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

本发明的实施例提供一种氢能汽车燃料电池热管理温度控制系统和氢能汽车，创新点在于氢能汽车燃料电池热管理温度控制系统，因此对氢能汽车燃料电池热管理温度控制系统进行具体说明。

请参见图1，本发明的实施例提供一种氢能汽车燃料电池热管理温度控制系统，包括前方道路信息获取模块1、燃料电池系统控制器2、电子水泵3、电子节温器4和电子风扇5。

前方道路信息获取模块1用于获取前方道路信息，前方道路信息获取模块1包括GPS导航定位模块、ADAS模块、图像采集模块等，获取的前方道路信息包括道路通畅度、红绿灯数据、前方道路坡度及距离等。燃料电池系统控制器2依据车辆性能参数，根据整车热管理控制原理建立热管理控制模型。所述车辆性能参数包括整车重量、风阻系数、滚阻系数、轮胎直径、电子水泵3性能、电子风扇5性能、电子节温器4性能等。所述整车热管理控制原理包括整车控制原理、热管理原理、热力学、传热学等。所述燃料电池系统控制器2与所述前方道路信息获取模块1通讯连接，接收所述前方道路信息。电子水泵3、电子节温器4和电子风扇5与所述燃料电池系统控制器2电性连接，所述燃料电池系统控制器2根据所述前方道路信息，依据所述热管理控制模型，计算出电子水泵3、电子节温器4、电子风扇5的工作参数，所述燃料电池系统控制器2根据各所述工作参数对所述电子水泵3、电子节温器4和电子风扇5进行控制。

依据车辆性能参数，根据整车热管理控制原理建立热管理控制模型后，通过获取车辆前方道路信息，将前方道路信息作为输入值，以热管理控制模型作为运算模型，可计算出电子水泵3、电子节温器4和电子风扇5所需的输出功率，燃料电池系统控制器2根据所需的输出功率，对电子水泵3、电子节温器4和电子风扇5进行控制，可免除传统的先调节水温，再通过水温调整电子水泵3、电子节温器4和电子风扇5等冷却系统零部件的工作状态，进行主动控制，从而实现对燃料电池热管理温度的主动控制，使得燃料电池系统内水温波动更小，保证燃料电池效率，同时电子水泵3、电子节温器4和电子风扇5等零件可更加精准的介入工作，达到节能的目的。

具体的，当前方道路为长距离的上坡时，燃料电池系统控制器2获取前方高速长距离的上坡信息，根据热管理控制模型，计算燃料电池的输出功率需要增加△W，为避免水温升高和保证电堆进出口的温差较小，电子水泵3转速需达到Vpump，电子节温器4需转到角度θ，电子风扇5的转速需提高到V，根据上述各工作参数，燃料电池系统控制器2对电子水泵3、电子节温器4和电子风扇5进行控制，从而主动达到该功率下的热平衡状态，避免由水温升高后被动达到，保证水温稳定性。

当车辆处于大功率行驶状态，前方道路为长距离的下坡时，电子风扇5和电子水泵3都以很高的转速在运行，电子节温器4的角度也完全打开，此时燃料电池系统内的水温也相对很高。当车辆在大功率行驶后，燃料电池系统控制器2获取到前方长距离的下坡信息时，根据热管理控制模型，计算燃料电池的输出功率需要减小△W，电子水泵3转速需降低到Vpump，电子节温器4需转到角度θ，电子风扇5转速需降低到V。即使当前水温较高，也可以提前降低电子水泵3转速，降低电子风扇5转速或使电子风扇5停止运转，可以主动达到该功率下的热平衡状态，利用长下坡引起的风速，可以对电子风扇提供冷却效果，利用外部条件辅助散热，实现节能。而常规的被动控制，当水温未下降到需求值时，电子水泵3和电子风扇5的转速不会提前降低。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种氢能汽车燃料电池热管理温度控制系统，其特征在于，包括：

前方道路信息获取模块，用于获取前方道路信息；

燃料电池系统控制器，依据车辆性能参数，根据整车热管理控制原理建立热管理控制模型，所述燃料电池系统控制器与所述前方道路信息获取模块通讯连接，接收所述前方道路信息；

电子水泵、电子节温器和电子风扇，与所述燃料电池系统控制器电性连接，所述燃料电池系统控制器根据所述前方道路信息，依据所述热管理控制模型，计算出电子水泵、电子节温器、电子风扇的工作参数，所述燃料电池系统控制器根据各所述工作参数对所述电子水泵、电子节温器和电子风扇进行控制。

2.如权利要求1所述的氢能汽车燃料电池热管理温度控制系统，其特征在于，所述车辆性能参数包括整车重量、风阻系数、滚阻系数、轮胎直径、电子水泵性能、电子风扇性能、电子节温器性能的一种或多种。

3.如权利要求1所述的氢能汽车燃料电池热管理温度控制系统，其特征在于，所述整车热管理控制原理包括整车控制原理、热管理原理、热力学、传热学的一种或多种。

4.如权利要求1所述的氢能汽车燃料电池热管理温度控制系统，其特征在于，所述前方道路信息包括道路通畅度、红绿灯数据、前方道路坡度及距离的一种或多种。

5.一种氢能汽车，其特征在于，包括如权利要求1至4任一项所述的氢能汽车燃料电池热管理温度控制系统。

Images