CN113071287A - 一种燃料电池热管理模式切换与控制方法 - Google Patents

一种燃料电池热管理模式切换与控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池热管理模式切换与控制方法，通过获取各热管理回路温度监测点的温度值，在一级控制器中基于温度监测点的温度值进行模式切换判断，如果温度值满足模式切换条件，则由二级控制器基于模式切换判断结果进行热管理模式切换，否则各热管理回路保持当前热管理模式。在二级控制器中根据环境温度与各热管理回路温度值划分了不同的热管理模式，保证整个燃料电池热管理系统高效稳定地运行。本发明控制简单，可以通过两级控制器更好地执行热管理系统的模式切换与控制。

Description

一种燃料电池热管理模式切换与控制方法
技术领域
本发明属于燃料电池汽车领域，特别涉及一种燃料电池热管理模式切换与控制方法。
背景技术
近年来燃料电池的不断发展促进了燃料电池汽车的推广应用。而燃料电池系统是一个多耦合、非线性的复杂系统，各个子系统之间只有相互协调，才能保证燃料电池的性能与效率。在燃料电池热管理系统中，环境温度与各热管理子系统温度不断变化，需要根据实时的温度变化做出相应的模式切换以保证整个燃料电池热管理系统的高效稳定运行。
燃料电池汽车热管理系统具体包括燃料电池热管理系统、动力电池热管理系统、电机热管理系统与乘员舱热管理系统。各热管理系统的温度水平不尽相同。其中燃料电池热管理系统温度在60-80℃之间，在各热管理系统中温度最高；电机热管理系统温度次之，动力电池与乘员舱热管理系统温度较低。在热管理模式切换时由于不同温度水平的冷却液进行热量交换，会导致相应的热管理部件与燃料电池、动力电池与电机受到温度冲击，从而降低各自的工作效率，缩短了各部件的使用寿命。设计一种燃料电池热管理模式切换与控制方法可以减少热管理模式切换时的温度冲击，提高整个热管理系统的工作效率与寿命。现有的专利如中国专利公布号为CN110085943B，公告日为2021-03-26，公开了一种电池热管理系统的控制方法，所述控制方法包括：获取电池包内部的多个温度检测点的温度值；基于所述多个温度检测点的温度值设定下一热管理模式；以及控制所述电池热管理系统从当前热管理模式切换至所述下一热管理模式，响应于所述下一热管理模式为制冷模式，于切换过程中，逐渐占用所述制冷剂资源；响应于所述当前热管理模式为制冷模式，于切换过程中，逐渐释放所述制冷剂资源。又如专利申请公布号为CN110500169A，公开日为2019-11-26，公开了一种改善排放的整车热管理控制方法及装置，可以获取与尾气温度相关的汽车的运行参数，运行参数包括发动机运行模式指令，当运行参数满足进入保温热管理模式的条件时，将当前的热管理模式切换至保温热管理模式；在保温热管理模式下，控制汽车的冷却部件执行尾气保温处理以提高汽车的尾气温度。从而提高选择性催化还原反应的温度，提高尾气中有害的氮氧化物的转换效率，减少排放量。上述专利的实施方案均未涉及燃料电池热管理系统，且控制方法较为复杂。
针对上述的技术不足，本发明提供一种燃料电池热管理模式切换与控制方法，通过获取各热管理回路温度监测点的温度值，在一级控制器中基于温度监测点的温度值进行模式切换判断，如果温度值满足模式切换条件，则由二级控制器基于模式切换判断结果进行热管理模式切换，否则各热管理回路保持当前热管理模式。在二级控制器中根据环境温度与各热管理回路温度值划分了不同的热管理模式，保证整个燃料电池热管理系统高效稳定地运行。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明的目的是提供了一种燃料电池热管理模式切换与控制方法，通过合理的方案设计实现热管理系统的高效稳定运行。
本发明提供的一种燃料电池热管理模式切换与控制方法为：通过获取燃料电池汽车各热管理回路温度监测点的温度值，在一级控制器中基于温度监测点的温度值进行模式切换判断，如果温度值满足模式切换条件，则由二级控制器基于模式切换判断结果进行热管理模式切换，否则各热管理回路保持当前热管理模式。
本发明提供的一种燃料电池热管理模式切换与控制方法为：在二级控制器中根据环境温度与各热管理回路温度值划分了不同的热管理模式；首先根据环境温度将运行环境分为低温、正常与高温；其次根据燃料电池汽车的乘员舱、电机、动力电池与电堆热管理回路的温度分别进行判断；若运行环境为正常，则热管理模式进入模式3；当电堆温度低于其温度低阈值时，此时电堆温度过低，热管理系统进入模式2；否则判断电机温度是否低于其温度低阈值，若满足说明此时电机温度过低，热管理模式进入模式1；否则判断动力电池温度是否低于其温度低阈值，若满足说明此时动力电池温度过低，热管理模式进入模式6；否则判断乘员舱温度是否低于其温度低阈值，若满足说明此时乘员舱温度过低，热管理模式进入模式7；否则热管理模式进入模式8。
本发明提供的一种燃料电池热管理模式切换与控制方法为：当电堆温度高于其温度高阈值时，此时电堆温度过高，热管理系统进入模式4；否则判断电机温度是否高于其温度高阈值，若满足说明此时电机温度过高，热管理模式进入模式5；否则判断动力电池温度是否高于其温度高阈值，若满足说明此时动力电池温度过高，热管理模式进入模式10；否则判断乘员舱温度是否高于其温度高阈值，若满足说明此时乘员舱温度过高，热管理模式进入模式9；否则热管理模式进入模式8。
本发明提供的一种燃料电池热管理模式切换与控制方法为：一级控制器进行热管理模式切换判断操作，二级控制器根据一级控制器的判断结果执行热管理模式的切换；两控制器按照各自的执行顺序进行运作。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1)本发明的一种燃料电池热管理模式切换与控制方法可以在热管理模式切换时根据相应切换条件进行判断，减少了模式切换时的热冲击。
2)本发明通过一级控制器的模式切换判断与二级控制器的模式切换，提高了燃料电池热管理系统的效率与寿命。
附图说明
本发明的上述方面和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例的一种燃料电池热管理模式切换与控制方法的流程示意图；
图2为根据本发明实施例的一种燃料电池热管理模式切换判断的流程示意图；
图3为根据本发明实施例的一种燃料电池热管理模式切换示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
在本发明的描述中，需要说明的是，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系只是为了便于叙述本发明各部件之间的关系而确定的关系词，并非特指某一部件，不能理解为对本发明的限制；对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解具体含义。
如图1所示，本发明提供的一种燃料电池热管理模式切换与控制方法的流程为：步骤101：首先获取各热管理回路温度监测点的温度值；步骤102：然后在一级控制器中基于温度监测点的温度值进行模式切换判断:；步骤103：最后由二级控制器基于模式切换判断结果进行热管理模式切换，在二级控制器中根据环境温度与各热管理回路温度值划分了不同的热管理模式，保证整个燃料电池热管理系统高效稳定地运行。
如图2所示，本发明提供的一种燃料电池热管理模式切换判断方法为：步骤201：首先获取各热管理回路温度监测点的温度值；步骤202：然后基于温度监测点的温度值进行模式切换判断；步骤203：之后根据各回路温度判断当前温度是否满足切换条件，如果满足则进行步骤204：控制热管理系统从当前模式切换至另一模式，否则返回重新执行步骤202。
如图3所示，本发明提供的一种燃料电池热管理模式切换方法为：在二级控制器中根据环境温度与各热管理回路温度值划分了不同的热管理模式；首先根据环境温度将运行环境分为低温、正常与高温；其次根据燃料电池汽车的乘员舱、电机、动力电池与电堆热管理回路的温度分别进行判断；若运行环境为正常，则热管理模式进入模式3；当电堆温度低于其温度低阈值时，此时电堆温度过低，热管理系统进入模式2；否则判断电机温度是否低于其温度低阈值，若满足说明此时电机温度过低，热管理模式进入模式1；否则判断动力电池温度是否低于其温度低阈值，若满足说明此时动力电池温度过低，热管理模式进入模式6；否则判断乘员舱温度是否低于其温度低阈值，若满足说明此时乘员舱温度过低，热管理模式进入模式7；否则热管理模式进入模式8。
如图3所示，本发明提供的一种燃料电池热管理模式切换方法为：当电堆温度高于其温度高阈值时，此时电堆温度过高，热管理系统进入模式4；否则判断电机温度是否高于其温度高阈值，若满足说明此时电机温度过高，热管理模式进入模式5；否则判断动力电池温度是否高于其温度高阈值，若满足说明此时动力电池温度过高，热管理模式进入模式10；否则判断乘员舱温度是否高于其温度高阈值，若满足说明此时乘员舱温度过高，热管理模式进入模式9；否则热管理模式进入模式8。
本发明提供的一种燃料电池热管理模式切换与控制方法为：一级控制器进行热管理模式切换判断操作，二级控制器根据一级控制器的判断结果执行热管理模式的切换；两控制器按照各自的执行顺序进行运作。
本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。在本说明书的描述中，对术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体方法或者特点可以在任何实施例中适当的结合。
本发明的实施方式只是示例，但不限于此，本领域技术人员依据本发明的思路与原理，未脱离本发明所做的修改、替代、简化等，都应该在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种燃料电池热管理模式切换与控制方法，其特征在于：通过获取燃料电池汽车各热管理回路温度监测点的温度值，在一级控制器中基于温度监测点的温度值进行模式切换判断，如果温度值满足模式切换条件，则由二级控制器基于模式切换判断结果进行热管理模式切换，否则各热管理回路保持当前热管理模式。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池热管理模式切换与控制方法，其特征在于：在二级控制器中根据环境温度与各热管理回路温度值划分了不同的热管理模式；首先根据环境温度将运行环境分为低温、正常与高温；其次根据燃料电池汽车的乘员舱、电机、动力电池与电堆热管理回路的温度分别进行判断；若运行环境为正常，则热管理模式进入模式3；当电堆温度低于其温度低阈值时，此时电堆温度过低，热管理系统进入模式2；否则判断电机温度是否低于其温度低阈值，若满足说明此时电机温度过低，热管理模式进入模式1；否则判断动力电池温度是否低于其温度低阈值，若满足说明此时动力电池温度过低，热管理模式进入模式6；否则判断乘员舱温度是否低于其温度低阈值，若满足说明此时乘员舱温度过低，热管理模式进入模式7；否则热管理模式进入模式8。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池热管理模式切换与控制方法，其特征在于：当电堆温度高于其温度高阈值时，此时电堆温度过高，热管理系统进入模式4；否则判断电机温度是否高于其温度高阈值，若满足说明此时电机温度过高，热管理模式进入模式5；否则判断动力电池温度是否高于其温度高阈值，若满足说明此时动力电池温度过高，热管理模式进入模式10；否则判断乘员舱温度是否高于其温度高阈值，若满足说明此时乘员舱温度过高，热管理模式进入模式9；否则热管理模式进入模式8。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池热管理模式切换与控制方法，其特征在于：一级控制器进行热管理模式切换判断操作，二级控制器根据一级控制器的判断结果执行热管理模式的切换；两控制器按照各自的执行顺序进行运作。
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