CN112549994A - 一种氢能燃料电池汽车带冷却组件的动力系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氢能燃料电池汽车带冷却组件的动力系统及控制方法。动力系统包括超级电容器、DC/DC变换器和燃料电池DC变换器依次通过管路串接形成的第一支路，和电机控制器和电机通过管路串接形成的第二支路；第一支路的进液端通过第一管路与冷却组件的出液端连通，第一支路的出液端通过第二管路与冷却组件的进液端连通；第二支路并接于第一支路的两端，第二管路上设有水泵。本发明的动力系统包括超级电容器、DC/DC变换器、燃料电池DC变换器串接形成第一支路和电机控制器、电机形成的第二支路，使得冷却组件可以分别对第一支路和第二支路进行冷却，冷却组件与动力系统布置合理，能够满足动力系统中不同的元器件的独立冷却要求，冷却效果好。

Description

一种氢能燃料电池汽车带冷却组件的动力系统及控制方法
技术领域
本发明涉及氢能燃料电池汽车技术领域，尤其涉及一种氢能燃料电池汽车带冷却组件的动力系统及控制方法。
背景技术
燃料电池汽车作为一种新能源驱动汽车，具有节能无污染，效率高、噪声低等优点，是未来理想发展方向。由于整车系统所需大功率电器件较多，这些设备都需要水冷却，现有技术中的动力系统的冷却系统，一般只是针对很少的元器件设计，因此需要设计多个冷却系统，才能达到整个动力系统进行冷却，现有技术中存在冷却系统结构布置不合理，冷却效果不好等缺陷。
因此，需要对现有动力系统的冷却系统的进行改进，以满足多个大功率元器件的冷却需求，提升冷却效果。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种布置合理、冷却效果好的氢能燃料电池汽车动力系统的冷却系统及控制方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种氢能燃料电池汽车带冷却组件的动力系统，所述动力系统包括超级电容器、DC/DC变换器和燃料电池DC变换器依次通过管路串接形成的第一支路，以及电机控制器和电机通过管路串接形成的第二支路；所述第一支路的进液端通过第一管路与冷却组件的出液端连通，所述第一支路的出液端通过第二管路与所述冷却组件的进液端连通；所述第二支路并接于所述第一支路的两端，所述第二管路上设有水泵。
优选的，所述冷却组件包括膨胀水箱和散热器，所述第一支路的进液端通过所述第一管路与所述膨胀水箱的出液端连通，所述第一支路的进液端通过所述第二管路与所述冷却组件的出液端连通；所述散热器并接在所述膨胀水箱的进液端和出液端，所述散热器旁设有电子风扇。
优选的，所述超级电容器通过管路与所述第一管路连通，所述电机控制器通过管路与所述第一管路连通。
优选的，所述第二管路上设有温度传感器，且所述第四管路位于所述温度传感器与所述膨胀水箱之间。
优选的，所述第一支路上设有第一阀门，且所述第一阀门位于所述第一管路与所述超级电容器之间；所述第二支路上设有第二阀门，且所述第二阀门位于所述第一管路与所述电机控制器之间。
优选的，所述第一支路上设有第一压力传感器，且所述第一压力传感器位于所述第一阀门与所述超级电容器之间；所述第二支路上设有第二压力传感器，且所述第二压力传感器位于所述第二阀门与所述电机控制器之间。
优选的，所述第一支路上设有第一流量计，且所述第一流量计位于所述燃料电池DC变换器与所述第二管路之间；所述第二支路上设有第二流量计，且所述第二流量计位于所述电机与所述第二管路之间。
优选的，所述第一阀门和第二阀门均为电磁阀；所述冷却系统还包括控制器，所述第一阀门、第二阀门、温度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、第一流量计、第二流量计、水泵、电子风扇均与所述控制器电连接。
优选的，所述控制器包括数据检测模块、数据分析模块、阀门控制模块、水泵控制模块、风扇控制模块；所述数据检测模块与所述数据分析模块电连接，所述数据分析模块分别与所述阀门控制模块、水泵控制模块和风扇控制模块电连接；所述数据检测模块分别与所述温度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、第一流量计和第二流量计电连接；所述阀门控制模块分别与所述第一阀门和第二阀门电连接；所述水泵控制模块与所述水泵电连接；所述风扇控制模块与所述电子风扇电连接。
一种如上所述的氢能燃料电池汽车带冷却组件的动力系统的控制方法，具体的控制过程如下：
温度传感器将检测到的温度数据，第一压力传感器和第二压力传感器将检测到的压力数据，第一流量计和第二流量计将检测到的流量数据实时发送给控制器；
当第二管路的温度高于某一温度设定值时，控制器开启水泵和电子风扇，对第一支路和第二支路进行降温；同时控制器通过控制第一阀门和第二阀门的开度以及水泵的转速，将第一支路的压力控制在第一压力设定值范围，将第一支路的流量控制在第一流量设定值范围；将第二支路的压力控制在第二压力设定值范围，将第二支路的流量控制在第二流量设定值范围。
本发明的一种氢能燃料电池汽车带冷却组件的动力系统及控制方法。动力系统包括超级电容器、DC/DC变换器和燃料电池DC变换器依次通过管路串接形成的第一支路，以及电机控制器和电机通过管路串接形成的第二支路；第一支路的进液端通过第一管路与冷却组件的出液端连通，第一支路的出液端通过第二管路与冷却组件的进液端连通；第二支路并接于第一支路的两端，第二管路上设有水泵。本发明的动力系统包括将超级电容器、DC/DC变换器和燃料电池DC变换器串接形成的第一支路，和将电机控制器和电机串接形成第二支路，使得冷却组件可以分别对两条支路进行冷却，能够对第一支路和第二支路进行冷却，冷却组件和动力系统布置合理，能够满足动力系统中不同的元器件的独立冷却要求，冷却效果好。
附图说明
图1为本发明实施例的一种氢能燃料电池汽车带冷却组件的动力系统的结构示意图；
图2为本发明实施例的一种氢能燃料电池汽车带冷却组件的动力系统的控制原理框图。
图中标记说明：
1、动力系统；2、冷却组件；3、超级电容器；4、DC/DC变换器；5、燃料电池DC变换器；6、第一支路；7、电机控制器；8、电机；9、第二支路；10、第一管路；11、第二管路；12、水泵；13、膨胀水箱；14、散热器；15、电子风扇；16、温度传感器；17、第一阀门；18、第二阀门；19、第一压力传感器；20、第二压力传感器；21、第一流量计；22、第二流量计；23、控制器；24、数据检测模块；25、数据分析模块；26、阀门控制模块；27、水泵控制模块；28、风扇控制模块。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
如图1所示，一种氢能燃料电池汽车带冷却组件的动力系统，动力系统1包括超级电容器3、DC/DC变换器4和燃料电池DC变换器5依次通过管路串接形成的第一支路6，以及电机控制器7和电机8通过管路串接形成的第二支路9；第一支路6的进液端通过第一管路10与冷却组件2的出液端连通，第一支路6的出液端通过第二管路11与冷却组件2的进液端连通；第二支路9并接于第一支路6的两端，第二管路11上设有水泵12。
本发明的一种氢能燃料电池汽车带冷却组件的动力系统及控制方法。动力系统包括超级电容器、DC/DC变换器和燃料电池DC变换器依次通过管路串接形成的第一支路，以及电机控制器和电机通过管路串接形成的第二支路；第一支路的进液端通过第一管路与冷却组件的出液端连通，第一支路的出液端通过第二管路与冷却组件的进液端连通；第二支路并接于第一支路的两端，第二管路上设有水泵。本发明的动力系统包括将超级电容器、DC/DC变换器和燃料电池DC变换器串接形成的第一支路，和将电机控制器和电机串接形成第二支路，使得冷却组件可以分别对两条支路进行冷却，能够对第一支路和第二支路进行冷却，冷却组件和动力系统布置合理，能够满足动力系统中不同的元器件的独立冷却要求，冷却效果好。
冷却组件2的类型可以有多种，在这里不做限定，本实施例中的冷却组件2可以包括膨胀水箱13和散热器14，第一支路6的进液端通过第一管路10与膨胀水箱13的出液端连通，第一支路6的进液端通过第二管路11与冷却组件2的出液端连通；散热器14并接在膨胀水箱13的进液端和出液端，散热器14旁可以设有电子风扇15，通过开启电子风扇15，能够加速散热器14的散热效果。
由于超级电容器3对冷却要求较高，超级电容器3可以通过管路与第一管路10连通，使得超级电容器3被布置在离水泵12的出液口最近的位置，可以满足超级电容器3的冷却需求；由于电机控制器7对冷却要求较高，电机控制器7可以通过管路与第一管路10连通，使得电机控制器7被布置在离水泵12的出液口最近的位置，可以满足超级电容器3的冷却需求。
第二管路11上可以设有温度传感器16，以检测第二管路11内液体的温度。
第一支路6上可以设有第一阀门17，且第一阀门17可以位于第一管路10与超级电容器3之间，通过调整第一阀门17的开度，可以控制第一支路6的压力和流量，可以防止压力过大对第一支路6内的电器件造成损坏；第二支路9上可以设有第二阀门18，且第二阀门18可以位于第一管路10与电机控制器7之间，通过调整第二阀门18的开度，可以控制第二支路9的压力和流量，可以防止压力过大对第二支路9内的电器件造成损坏。
第一支路6上可以设有第一压力传感器19，以检测第一支路6的压力，且第一压力传感器19可以位于第一阀门17与超级电容器3之间；第二支路9上可以设有第二压力传感器20，以检测第二支路9的压力，且第二压力传感器20可以位于第二阀门18与电机控制器7之间。
第一支路6上可以设有第一流量计21，以检测第一支路6的流量，且第一流量计21可以位于燃料电池DC变换器5与第二管路11之间；第二支路9上可以设有第二流量计22，以检测第一支路6的流量，且第二流量计22可以位于电机8与第二管路11之间。
为实现自动控制功能，第一阀门17和第二阀门18均可以为电磁阀；冷却系统还可以包括控制器23，第一阀门17、第二阀门18、温度传感器16、第一压力传感器19、第二压力传感器20、第一流量计21、第二流量计22、水泵12和电子风扇15均可以与控制器23电连接。
如图2所示，控制器23可以包括数据检测模块24、数据分析模块25、阀门控制模块26、水泵控制模块27、风扇控制模块28；数据检测模块24可以与数据分析模块25电连接，数据分析模块25可以分别与阀门控制模块26、水泵控制模块27和风扇控制模块28电连接；数据检测模块24可以分别与温度传感器16、第一压力传感器19、第二压力传感器20、第一流量计21和第二流量计22电连接；阀门控制模块26可以分别与第一阀门17和第二阀门18电连接；水泵控制模块27可以与水泵12电连接；风扇控制模块28可以与电子风扇15电连接。
一种氢能燃料电池汽车带冷却组件的动力系统的控制方法，具体的控制过程如下：
温度传感器16将检测到的温度数据，第一压力传感器19和第二压力传感器20将检测到的压力数据，第一流量计21和第二流量计22将检测到的流量数据实时发送给数据检测模块24；数据检测模块24将检测到的数据发送至数据分析模块25；
当数据分析模块25分析出第二管路11的温度高于某一温度设定值时，数据分析模块25发指令给水泵控制模块27和风扇控制模块28，水泵控制模块27开启水泵12，风扇控制模块28开启电子风扇15，对第一支路6和第二支路9进行降温；
同时数据分析模块25发指令给阀门控制模块26，阀门控制模块26通过控制第一阀门17和第二阀门18的开度以及水泵12的转速，将第一支路6的压力控制在第一压力设定值范围，将第一支路6的流量控制在第一流量设定值范围；将第二支路9的压力控制在第二压力设定值范围，将第二支路9的流量控制在第二流量设定值范围。
以上未涉及之处，适用于现有技术。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围，本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例来做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的方向或者超越所附权利要求书所定义的范围。本领域的技术人员应该理解，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种氢能燃料电池汽车带冷却组件的动力系统，其特征在于，所述动力系统(1)包括超级电容器(3)、DC/DC变换器(4)和燃料电池DC变换器(5)依次通过管路串接形成的第一支路(6)，以及电机控制器(7)和电机(8)通过管路串接形成的第二支路(9)；所述第一支路(6)的进液端通过第一管路(10)与冷却组件(2)的出液端连通，所述第一支路(6)的出液端通过第二管路(11)与所述冷却组件(2)的进液端连通；所述第二支路(9)并接于所述第一支路(6)的两端，所述第二管路(11)上设有水泵(12)。
2.如权利要求1所述的一种氢能燃料电池汽车带冷却组件的动力系统，其特征在于，所述冷却组件(2)包括膨胀水箱(13)和散热器(14)，所述第一支路(6)的进液端通过所述第一管路(10)与所述膨胀水箱(13)的出液端连通，所述第一支路(6)的进液端通过所述第二管路(11)与所述冷却组件(2)的出液端连通；所述散热器(14)并接在所述膨胀水箱(13)的进液端和出液端，所述散热器(14)旁设有电子风扇(15)。
3.如权利要求2所述的一种氢能燃料电池汽车带冷却组件的动力系统，其特征在于，所述超级电容器(3)通过管路与所述第一管路(10)连通，所述电机控制器(7)通过管路与所述第一管路(10)连通。
4.如权利要求3所述的一种氢能燃料电池汽车带冷却组件的动力系统，其特征在于，所述第二管路(11)上设有温度传感器(16)。
5.如权利要求4所述的一种氢能燃料电池汽车带冷却组件的动力系统，其特征在于，所述第一支路(6)上设有第一阀门(17)，且所述第一阀门(17)位于所述第一管路(10)与所述超级电容器(3)之间；所述第二支路(9)上设有第二阀门(18)，且所述第二阀门(18)位于所述第一管路(10)与所述电机控制器(7)之间。
6.如权利要求5所述的一种氢能燃料电池汽车带冷却组件的动力系统，其特征在于，所述第一支路(6)上设有第一压力传感器(19)，且所述第一压力传感器(19)位于所述第一阀门(17)与所述超级电容器(3)之间；所述第二支路(9)上设有第二压力传感器(20)，且所述第二压力传感器(20)位于所述第二阀门(18)与所述电机控制器(7)之间。
7.如权利要求6所述的一种氢能燃料电池汽车带冷却组件的动力系统，其特征在于，所述第一支路(6)上设有第一流量计(21)，且所述第一流量计(21)位于所述燃料电池DC变换器(5)与所述第二管路(11)之间；所述第二支路(9)上设有第二流量计(22)，且所述第二流量计(22)位于所述电机与所述第二管路(11)之间。
8.如权利要求7所述的一种氢能燃料电池汽车带冷却组件的动力系统，其特征在于，所述第一阀门(17)和第二阀门(18)均为电磁阀；所述冷却系统还包括控制器(23)，所述第一阀门(17)、第二阀门(18)、温度传感器(16)、第一压力传感器(19)、第二压力传感器(20)、第一流量计(21)、第二流量计(22)、水泵(12)、电子风扇(15)均与所述控制器(23)电连接。
9.如权利要求8所述的一种氢能燃料电池汽车带冷却组件的动力系统，其特征在于，所述控制器(23)包括数据检测模块(24)、数据分析模块(25)、阀门控制模块(26)、水泵控制模块(27)、风扇控制模块(28)；所述数据检测模块(24)与所述数据分析模块(25)电连接，所述数据分析模块(25)分别与所述阀门控制模块(26)、水泵控制模块(27)和风扇控制模块(28)电连接；所述数据检测模块(24)分别与所述温度传感器(16)、第一压力传感器(19)、第二压力传感器(20)、第一流量计(21)和第二流量计(22)电连接；所述阀门控制模块(26)分别与所述第一阀门(17)和第二阀门(18)电连接；所述水泵控制模块(27)与所述水泵(12)电连接；所述风扇控制模块(28)与所述电子风扇(15)电连接。
10.一种如权利要求9所述的氢能燃料电池汽车带冷却组件的动力系统的控制方法，其特征在于，具体的控制过程如下：
温度传感器(16)将检测到的温度数据，第一压力传感器(19)和第二压力传感器(20)将检测到的压力数据，第一流量计(21)和第二流量计(22)将检测到的流量数据实时发送给控制器(23)；
当第二管路(11)的温度高于某一温度设定值时，控制器(23)开启水泵(12)和电子风扇(15)，对第一支路(6)和第二支路(9)进行降温；同时控制器(23)通过控制第一阀门(17)和第二阀门(18)的开度以及水泵(12)的转速，将第一支路(6)的压力控制在第一压力设定值范围，将第一支路(6)的流量控制在第一流量设定值范围；将第二支路(9)的压力控制在第二压力设定值范围，将第二支路(9)的流量控制在第二流量设定值范围。
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