CN113071376A - 一种车用燃料电池热管理系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车用燃料电池水热管理系统，包括第一采暖回路、第二采暖回路、第三采暖回路、第一冷却回路、第二冷却回路、去离子水循环系统、燃料电池堆和控制系统；第一采暖回路为燃料电池堆加热回路，通过PTC加热装置加热冷却液以提高燃料电池堆温度；第二采暖回路为乘员舱辅助加热回路，由PTC加热装置直接为乘员舱供暖；第三采暖回路为燃料电池乘员舱供暖回路，利用燃料电池堆工作产生的余热加热乘员舱；第一冷却回路为散热器冷却回路，通过换热器将燃料电池堆工作产生的热量传递至散热器，与外界换热；第二冷却回路为空调辅助冷却回路，利用空调系统制冷剂相变换热辅助燃料电池堆散热。

Description

一种车用燃料电池热管理系统及其控制方法
技术领域
本发明属于汽车技术领域，具体涉及一种车用燃料电池热管理系统及其控制方法。
背景技术
汽车技术高速发展，环保要求逐年提高，新能源汽车的研发愈渐成熟，多种动力源被应用到汽车领域。燃料电池作为一种新型的能源转换装置，因其高效清洁等优势被加以重视。其中，质子交换膜燃料电池系统具有无污染、零排放、续驶里程长、环境适应性强等优点，具有广阔的研究、应用空间。与传统内燃机汽车相比，温度是制约燃料电池系统性能、可靠性与使用寿命的重要因素。过低的启动温度导致电化学反应活性下降，反应物排放受阻，膜结构受损，造成电池系统不可逆的损失；过高的工作温度导致膜的含水量下降，同时由于膜的耐高温性能有限，将会降低系统可靠性甚至造成严重事故。因此，提高燃料电池热管理水平对其使用效率、可靠性以及使用寿命具有重要意义。
公开号为CN 112208392A的发明专利提出了一种氢燃料电池汽车水热管理系统，该系统将客舱与散热器并联，可以利用燃料电池工作余热对客舱进行升温以提高燃料电池工作效率。但该系统未考虑燃料电池冷启动问题，当外界环境温度低于燃料电池启动温度时可能对燃料电池造成损害。
公开号为CN 104934619A的发明专利提出一种水冷型质子交换膜燃料电池热管理系统及其控制方法，该系统采用具有加热功能的水箱以简化冷启动装置。但没有考虑到离子水循环系统，这会造成热管理系统长时间工作后冷却水电导率上升，进而影响电堆和电池内部化学反应。
公开号为CN 212022402U的实用新型专利提出了一种燃料电池车辆热管理系统，该系统采用散热器与热交换器并联的方式以提高热管理水平。但散热器与外界空气换热，当外界温度较高时，散热效率较低。
本发明设计了一种车用燃料电池水热管理系统，将汽车乘员舱、采暖系统、冷却系统相关联，利用高效率的液-液换热方式提高换热效率，达到提高燃料电池工作效率、降低氢耗、提高工作可靠性、延长燃料电池寿命、提升乘员舱舒适性等目的。当汽车所处寒冷环境温度低于燃料电池启动温度时，通过第一采暖回路对燃料电池进行加热，满足冷启动要求；同时通过第二采暖回路对暖风芯体进行加热，可以对乘员舱空气进行升温，提升舒适性；燃料电池启动后，通过第三采暖回路对暖风芯体进行加热、第一冷却回路进行散热，在保证工作温度合理的同时加热乘员舱，提高了能量利用率。当外界温度较高时，在第一冷却回路工作的同时通过第二冷却回路辅助散热，通过空调制冷剂相变换热提高散热能力。
发明内容
本发明旨在解决现有热管理系统低温环境下启动的问题，提供一种车用燃料电池热管理系统及其控制方法，将汽车乘员舱、采暖系统、冷却系统相关联，使启动后的燃料电池在合适的温度区间工作，利用高效率的液-液换热方式提高换热效率，达到提高燃料电池工作效率、降低氢耗、提高工作可靠性、延长燃料电池寿命、提升乘员舱舒适性等目的。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下，结合附图：
一种车用燃料电池水热管理系统，包括第一采暖回路、第二采暖回路、第三采暖回路、第一冷却回路、第二冷却回路、去离子水循环系统、燃料电池堆1和控制系统；
所述第一采暖回路为燃料电池堆加热回路，包括PTC加热装置9、第二水泵10、换热器6、燃料电池堆1、第一水泵2、第一三通装置3、第二三通装置7、第一节温器8；PTC加热装置9、第二水泵10、换热器6、第二三通装置7、第一节温器8依次串联为PTC加热装置回路；燃料电池堆1、第一水泵2、第一三通装置3、换热器6依次串联为燃料电池堆回路；PTC加热装置回路与燃料电池堆回路之间通过换热器6进行热量传递；
所述第二采暖回路为乘员舱辅助加热回路，包括依次串联为回路的PTC加热装置9、第二水泵10、暖风芯体11、第一节温器8；所述第一采暖回路与第二采暖回路通过第一节温器8实现并联；
所述第三采暖回路为燃料电池乘员舱供暖回路，包括燃料电池堆1、第一水泵2、第一三通装置3、换热器6、第二三通装置7、第三水泵12、第二节温器13、暖风芯体11；燃料电池堆1、第一水泵2、第一三通装置3、换热器6依次串联为燃料电池堆回路；换热器6、第二三通装置7、第三水泵12、第二节温器13、暖风芯体11依次串联为暖风芯体回路；暖风芯体回路与燃料电池堆回路之间通过换热器6进行热量传递；
所述第一冷却回路为散热器冷却回路，包括燃料电池堆1、第一水泵2、第一三通装置3、换热器6、第二三通装置7、第三水泵12、第二节温器13、散热器14；燃料电池堆1、第一水泵2、第一三通装置3、换热器6依次串联为燃料电池堆回路；换热器6、第二三通装置7、第三水泵12、第二节温器13、散热器14依次串联为散热器回路；散热器回路与燃料电池堆回路之间通过换热器6传递热量；
所述第二冷却回路为空调辅助冷却回路，包括燃料电池堆1、第一水泵2、第一三通装置3、换热器6、第三节温器15、空调压缩机16、空调冷凝器17、第四节温器18、热力膨胀阀19、电磁阀20、空调蒸发器21、电子膨胀阀22；燃料电池堆1、第一水泵2、第一三通装置3、换热器6依次串联为燃料电池堆回路；第三节温器15、空调压缩机16、空调冷凝器17、第四节温器18、热力膨胀阀19、电磁阀20、空调蒸发器21依次串联为空调系统回路；第三节温器15安装在空调系统回路与换热器6之间，第四节温器18安装在空调系统与换热器6之间；电子膨胀阀22分别与第四节温器18、换热器6相连；
所述第一采暖回路、第三采暖回路、第一冷却回路、第二冷却回路通过换热器6实现并联；
所述去离子水循环系统包括依次串联为回路的第一三通装置3、离子交换器4、离子浓度传感器5。
进一步地，所述控制系统与离子浓度传感器5相连以检测冷却液离子浓度。
进一步地，所述控制系统分别与第一水泵2、第一三通装置3、第二三通装置7、第一节温器8、PTC加热装置、第二水泵10、第三水泵12、第二节温器13、第三节温器15、空调压缩机16、第四节温器18、热力膨胀阀19、电磁阀20、电子膨胀阀22相连以实现不同工作模式的切换。
优选地，所述第一三通装置3安装在换热器6与燃料电池堆1之间，第一三通装置3入口与第二水泵10相连，第一三通装置3的一个出口与换热器6相连，第一三通装置3的另一个出口与离子交换器4相连；第二三通装置7安装在换热器6与PTC加热装置9之间，第二三通装置7的入口与换热器6相连，第二三通装置7的一个出口与第一节温器8相连，第二三通装置7的另一个出口与第三水泵12相连；第一节温器8安装在换热器6与PTC加热装置9之间，第一节温器8的一个入口与第二三通装置7的出口相连，第一节温器8的另一个入口与暖风芯体相连，第一节温器8的出口与PTC加热装置9相连；第二节温器13安装在暖风芯体11与换热器6之间，第二节温器13的入口与第三水泵12相连，第二节温器13的一个出口与暖风芯体相连，第二节温器13的另一个出口与散热器14相连；第三节温器15的一个入口与换热器6相连，第三节温器15的另一个入口与空调蒸发器21相连，第三节温器15的出口与压缩机16相连；第四节温器18的入口与空调冷凝器17相连，第四节温器18的一个出口与电子膨胀阀22相连，第四节温器18的另一个出口与热力膨胀阀19相连；电子膨胀阀22分别与第四节温器18、换热器6相连。
本发明所述一种车用燃料电池水热管理系统的工作原理为：
所述的燃料电池堆1可根据负载要求提供电能，工作初期需要预热，工作期间产生热量。所述的第一水泵2作用是保证冷却液流动方向的前提下控制液体流量。所述的第一三通装置3分别与换热器和去离子回路连接，通过控制三个接口的开关调节液体流动方向。所述的离子交换器4作用是过滤管路材料析出的离子，锈蚀反应生成的离子，确保冷却液电导率符合要求。所述的离子浓度传感器5用于检测液体中离子浓度。所述的换热器6作用是传递热量。
所述的第二三通装置7分别与第一采暖回路和第三采暖回路连接，用来切换不同模式。所述的第一节温器8分别与第一采暖回路和第二采暖回路连接，通过控制器给出的信号控制两个回路冷却液体的流量。所述的PTC加热装置9作用是加热冷却液，提供热量。所述的第二水泵10作用是保证冷却液流动方向的前提下控制液体流量。所述的暖风芯体11可以利用高温冷却液的热量为乘员舱加热。
所述的第三水泵12的作用是控制冷却液流动方向及流量。所述的第二节温器13分别与第三采暖回路和第一冷却回路连接，通过控制信号控制两个回路冷却液流量。所述的散热器14与外界换热，可以通过调节风扇转速改变冷却液降温速度。
所述的第三节温器15入水口分别与第二冷却回路和空调回路连接。所述的空调压缩机16作用是将低压制冷剂蒸汽压缩形成高压蒸汽。所述的空调冷凝器17作用是将高压制冷蒸汽冷凝至液态，释放热量。所述的第四节温器18分别于第二冷却回路和空调回路连接。所述的热力膨胀阀19作用是调节制冷剂流量与雾化制冷剂。所述的电磁阀20作用是调节冷却剂流量、方向及流速。所述的空调蒸发器21作用是将雾状液滴制冷剂气化蒸发，吸收热量以降低乘员舱温度。所述的电子膨胀阀22作用是调节冷却液流量。
本发明同时提供一种车用燃料电池热管理系统的控制方法，包括以下步骤：
S1.首先启动第一水泵2、PTC加热装置9、第二水泵10，调节冷却液流量，对冷却液进行加热。根据乘员舱温度信号是否高于设定温度判断是否需要辅助升温，如果低于设定温度且需要辅助供暖则调节第一节温器8开度，系统处于第二采暖回路；
S2.当乘员舱温度高于设定温度或不需要辅助加热时，根据燃料电池堆1温度信号判断当前温度是否低于启动温度。如果低于启动温度则调节第一三通装置3、第二三通装置7的开度，根据当前温度与启动温度调节第一节温器8的开度使系统处于第一采暖回路，对燃料电池堆1进行加热；
S3.当燃料电池堆1温度高于启动温度时，根据燃料电池堆1温度信号判断当前温度是否介于最低启动温度与设定温度阈值T1之间。如果当前温度不在最低启动温度与设定温度阈值T1之间，判断当前温度是否介于设定温度阈值T1与设定温度阈值T2之间。如果当前温度介于设定温度阈值T1与设定温度阈值T2之间，启动第三水泵12控制流量，调节第二三通装置7、第二节温器13的开度使系统处于第一冷却回路，与外界自然换热；
S4.如果当前温度高于设定温度阈值T2，控制电子膨胀阀22调节冷却剂流量，控制第三节温器15处于第二冷却回路，启动压缩机16辅助散热，同时调节第二三通装置7、第二节温器13的开度使系统处于第一冷却回路；
S5.如果燃料电池堆1温度介于最低启动温度与设定温度阈值T1之间，判断乘员舱内是否需要供暖。如果需要供暖则根据乘员舱温度与燃料电池堆温度调节第二节温器13开度，使系统处于第三采暖回路；
S6.如果乘员舱不需要供暖，根据离子传感器5检测信号判断离子浓度是否超标。如果离子浓度高于标准值，则调节第一三通装置3开度，使冷却液流入去离子循环回路，通过离子交换器4过滤冷却水中的离子；
S7.如果离子浓度在标准范围之间，判断是否接受停机信号。如果接受停机信号，关闭第一水泵2、PTC加热装置9、第二水泵10、第三水泵12。
本发明与现有技术相比，有益效果如下：
1.本发明所述的一种车用燃料电池热管理系统可有效解决燃料电池汽车在低温环境下启动问题，通过PTC加热装置预热，提高燃料电池使用寿命。
2.本发明所述的一种车用燃料电池热管理系统可以提高乘员舱温度。通过加热装置直接加热与燃料电池间接加热两种方式为乘员舱供暖，减轻了散热器的负担，在满足经济性的同时提高乘员舱舒适性。
3.本发明所述的一种车用燃料电池热管理系统可以提高电池工作性能，通过节温器调节冷却液体流量，有效控制燃料电池工作在最佳温度区间。
4.本发明所述的一种车用燃料电池热管理系统可以有效提高冷却效率，提供了高温条件下空调辅助冷却的方案，减少了散热器的负担，提高了燃料电池可靠性。
5.本发明所述的一种车用燃料电池热管理系统，当汽车所处寒冷环境温度低于燃料电池启动温度时，通过第一采暖回路对燃料电池进行加热，满足冷启动要求；同时通过第二采暖回路对暖风芯体进行加热，可以对乘员舱空气进行升温，提升舒适性；燃料电池启动后，通过第三采暖回路对暖风芯体进行加热、第一冷却回路进行散热，在保证工作温度合理的同时加热乘员舱，提高了能量利用率。当外界温度较高时，在第一冷却回路工作的同时通过第二冷却回路辅助散热，通过空调制冷剂相变换热提高散热能力。
综上，本发明所述的一种车用燃料电池热管理系统可以有效去除系统长时间工作产生的离子，维持冷却液体电导率处于合理范围，减少燃料电池电化学反应由于冷却液体电导率上升产生的不良影响。
附图说明
下面结合附图对本发明进行进一步说明：
图1为本发明所述的一种车用燃料电池热管理系统的结构原理图；
图2为本发明所述的一种车用燃料电池热管理系统的控制方法流程图；
图中：
1-燃料电池堆，2-第一水泵，3-第一三通装置，4-离子交换器，5-离子浓度传感器，6-换热器，7-第二三通装置，8-第一节温器，9-PTC加热装置，10-第二水泵，11-暖风芯体，12-第三水泵，13-第二节温器，14-散热器，15-第三节温器，16-空调压缩机，17-空调冷凝器，18-第四节温器，19-热力膨胀阀，20-电磁阀，21-空调蒸发器，22-电子膨胀阀。
具体实施方式
参阅图1，本发明提供一种车用燃料电池水热管理系统，包括第一采暖回路、第二采暖回路、第三采暖回路、第一冷却回路、第二冷却回路、去离子水循环系统、燃料电池堆1和控制系统；
所述的第一采暖回路为燃料电池堆加热回路，通过PTC加热装置加热冷却液以提高燃料电池堆温度。第一采暖回路包括PTC加热装置9、第二水泵10、换热器6、燃料电池堆1、第一水泵2、第一三通装置3、第二三通装置7、第一节温器8；PTC加热装置9、第二水泵10、换热器6、第二三通装置7、第一节温器8依次串联为回路；燃料电池堆1、第一水泵2、第一三通装置3、换热器6依次串联为回路；PTC加热装置9与燃料电池堆1之间通过换热器6进行热量传递。第一三通装置3安装在换热器6与燃料电池堆1之间，第一三通装置3入口与第二水泵10相连，第一三通装置3的一个出口与换热器6相连，第一三通装置3的另一个出口与离子交换器4相连；第二三通装置7安装在换热器6与PTC加热装置9之间，第二三通装置7的入口与换热器6相连，第二三通装置7的一个出口与第一节温器8相连，第二三通装置7的另一个出口与第三水泵12相连；第一节温器8安装在换热器6与PTC加热装置9之间，第一节温器8的一个入口与第二三通装置7的出口相连，第一节温器8的另一个入口与暖风芯体相连，第一节温器8的出口与PTC加热装置9相连；
所述第二采暖回路为乘员舱辅助加热回路，由PTC加热装置直接为乘员舱供暖。第二采暖回路包括依次串联为回路的PTC加热装置9、第二水泵10、暖风芯体11、第一节温器8；
所述的第三采暖回路为燃料电池乘员舱供暖回路，利用燃料电池堆工作产生的余热加热乘员舱。第三采暖回路包括燃料电池堆1、第一水泵2、第一三通装置3、换热器6、第二三通装置7、第三水泵12、第二节温器13、暖风芯体11；燃料电池堆1、第一水泵2、第一三通装置3、换热器6依次串联为回路；换热器6、第二三通装置7、第三水泵12、第二节温器13、暖风芯体11依次串联为回路；暖风芯体11与燃料电池堆1之间通过换热器6进行热量传递；第二节温器13安装在暖风芯体11与换热器6之间，第二节温器13的入口与第三水泵12相连，第二节温器13的一个出口与暖风芯体相连，第二节温器13的另一个出口与散热器14相连；
所述的第一冷却回路为散热器冷却回路，通过换热器将燃料电池堆工作产生的热量传递至散热器，与外界换热；第一冷却回路包括燃料电池堆1、第一水泵2、第一三通装置3、换热器6、第二三通装置7、第三水泵12、第二节温器13、散热器14；燃料电池堆1、第一水泵2、第一三通装置3、换热器6依次串联；换热器6、第二三通装置7、第三水泵12、第二节温器13、散热器14依次串联；散热器14与燃料电池堆1之间通过换热器6传递热量；
所述的第二冷却回路为空调辅助冷却回路，利用空调系统制冷剂相变换热辅助燃料电池堆散热。第二冷却回路包括燃料电池堆1、第一水泵2、第一三通装置3、换热器6、第三节温器15、空调压缩机16、空调冷凝器17、第四节温器18、热力膨胀阀19、电磁阀20、空调蒸发器21、电子膨胀阀22；燃料电池堆1、第一水泵2、第一三通装置3、换热器6依次串联；第三节温器15、空调压缩机16、空调冷凝器17、第四节温器18、热力膨胀阀19、电磁阀20、空调蒸发器21依次串联；第三节温器15安装在空调系统与换热器6之间，第三节温器15的一个入口与换热器6相连，第三节温器15的另一个入口与空调蒸发器21相连，第三节温器15的出口与压缩机16相连；第四节温器18安装在空调系统与换热器6之间，第四节温器18的入口与空调冷凝器17相连，第四节温器18的一个出口与电子膨胀阀22相连，第四节温器18的另一个出口与热力膨胀阀19相连；电子膨胀阀22分别与第四节温器18、换热器6相连；
所述的第一采暖回路与第二采暖回路通过第一节温器8实现并联；所述的第一采暖回路、第三采暖回路、第一冷却回路、第二冷却回路通过换热器6实现并联；
所述的去离子水循环系统包括依次串联的第一三通装置3、离子交换器4、离子浓度传感器5；
所述的控制系统分别与燃料电池堆1的进水口、燃料电池堆1的出水口、换热器6的进水口、换热器6的出水口、乘员舱处的温度传感器相连以检测温度；所述控制系统与离子浓度传感器5相连以检测冷却液离子浓度；所述的控制系统分别与第一水泵2、第一三通装置3、第二三通装置7、第一节温器8、PTC加热装置、第二水泵10、第三水泵12、第二节温器13、第三节温器15、空调压缩机16、第四节温器18、热力膨胀阀19、电磁阀20、电子膨胀阀22相连以实现不同工作模式的切换。
参阅图1，本发明提出的车用燃料电池热管理系统及其控制方法可以根据系统当前运行的工作温度切换冷却模式。设定温度阈值T1、T2，其中T1表示燃料电池堆最佳工作温度区间的最大值，即当燃料电池堆温度高于T1时，需要散热器进行散热，使燃料电池堆降温或缓慢升温；T2表示散热器额定功率下与外界换热时燃料电池堆的温度，即当燃料电池堆温度高于T2，散热器不足以使燃料电池堆温度降低。
当燃料电池堆1温度高于温度阈值T1时，启动第三水泵12控制流量，调节第二三通装置7、第二节温器13的开度使系统处于第一冷却回路，与外界自然换热。当温度高于温度阈值T2时，散热器换热不足以满足换热需求，控制电子膨胀阀22调节冷却剂流量，控制第三节温器15处于第二冷却回路，启动压缩机16辅助散热，此时空调与散热器共同作用进行散热。
参阅图1，本发明提出的车用燃料电池热管理系统及其控制方法可以根据乘员舱当前温度切换采暖模式。寒冷工况下乘员舱温度较低，需要辅助供暖，调节第一节温器8开度，系统处于第二采暖回路，此时PTC加热装置直接加热暖风芯体11使乘员舱升温。当燃料电池堆1工作一段时间后，冷却液温度升高，调节第二节温器13开度，使系统处于第三采暖回路，此时利用燃料电池堆1余热进行供暖，同时降低散热器工作负担。
参阅图1，本发明提出的去离子水循环系统利用离子交换器4去除冷却水中有与系统长时间工作，管路锈蚀产生的离子。由于系统长时间工作，管路发生锈蚀，离子析出导致冷却液电导率改变。当离子浓度传感器5检测冷却液中离子浓度高于设定值时，控制第一三通装置3开度处于去离子回路，使冷却液流入离子交换器4，从而降低冷却液电导率。
参阅图1与图2，本发明提供一种车用燃料电池热管理系统的控制方法，包括：
系统开始运行，启动第一水泵2、PTC加热装置9、第二水泵10，调节冷却液流量，对冷却液进行加热。根据乘员舱温度信号是否高于设定温度判断是否需要辅助升温，如果低于设定温度且需要辅助供暖则调节第一节温器8开度，系统处于第二采暖回路。
当乘员舱温度高于设定温度或不需要辅助加热时，根据燃料电池堆1温度信号判断当前温度是否低于启动温度。如果低于启动温度则调节第一三通装置3、第二三通装置7的开度，根据当前温度与启动温度调节第一节温器8的开度使系统处于第一采暖回路，对燃料电池堆1进行加热。
当燃料电池堆1温度高于启动温度时，根据燃料电池堆1温度信号判断当前温度是否介于最低启动温度与设定温度阈值T1之间。如果当前温度不在最低启动温度与设定温度阈值T1之间，判断当前温度是否介于设定温度阈值T1与设定温度阈值T2之间。如果当前温度介于设定温度阈值T1与设定温度阈值T2之间，启动第三水泵12控制流量，调节第二三通装置7、第二节温器13的开度使系统处于第一冷却回路，与外界自然换热。
如果当前温度高于设定温度阈值T2，控制电子膨胀阀22调节冷却剂流量，控制第三节温器15处于第二冷却回路，启动压缩机16辅助散热，同时调节第二三通装置7、第二节温器13的开度使系统处于第一冷却回路。
如果燃料电池堆1温度介于最低启动温度与设定温度阈值T1之间，判断乘员舱内是否需要供暖。如果需要供暖则根据乘员舱温度与燃料电池堆温度调节第二节温器13开度，使系统处于第三采暖回路。
如果乘员舱不需要供暖，根据离子传感器5检测信号判断离子浓度是否超标。如果离子浓度高于标准值，则调节第一三通装置3开度，使冷却液流入去离子循环回路，通过离子交换器4过滤冷却水中的离子。
如果离子浓度在标准范围之间，判断是否接受停机信号。如果接受停机信号，关闭第一水泵2、PTC加热装置9、第二水泵10、第三水泵12。若果没有接受停机指令，则热管理系统运行下一个循环。

Claims (6)

1.一种车用燃料电池水热管理系统，其特征在于，包括第一采暖回路、第二采暖回路、第三采暖回路、第一冷却回路、第二冷却回路、去离子水循环系统、燃料电池堆(1)和控制系统；
所述第一采暖回路为燃料电池堆加热回路，包括PTC加热装置(9)、第二水泵(10)、换热器(6)、燃料电池堆(1)、第一水泵(2)、第一三通装置(3)、第二三通装置(7)、第一节温器(8)；PTC加热装置(9)、第二水泵(10)、换热器(6)、第二三通装置(7)、第一节温器(8)依次串联为PTC加热装置回路；燃料电池堆(1)、第一水泵(2)、第一三通装置(3)、换热器(6)依次串联为燃料电池堆回路；PTC加热装置回路与燃料电池堆回路之间通过换热器(6)进行热量传递；
所述第二采暖回路为乘员舱辅助加热回路，包括依次串联为回路的PTC加热装置(9)、第二水泵(10)、暖风芯体(11)、第一节温器(8)；所述第一采暖回路与第二采暖回路通过第一节温器(8)实现并联；
所述第三采暖回路为燃料电池乘员舱供暖回路，包括燃料电池堆(1)、第一水泵(2)、第一三通装置(3)、换热器(6)、第二三通装置(7)、第三水泵(12)、第二节温器(13)、暖风芯体(11)；燃料电池堆(1)、第一水泵(2)、第一三通装置(3)、换热器(6)依次串联为燃料电池堆回路；换热器(6)、第二三通装置(7)、第三水泵(12)、第二节温器(13)、暖风芯体(11)依次串联为暖风芯体回路；暖风芯体回路与燃料电池堆回路之间通过换热器(6)进行热量传递；
所述第一冷却回路为散热器冷却回路，包括燃料电池堆(1)、第一水泵(2)、第一三通装置(3)、换热器(6)、第二三通装置(7)、第三水泵(12)、第二节温器(13)、散热器(14)；燃料电池堆(1)、第一水泵(2)、第一三通装置(3)、换热器(6)依次串联为燃料电池堆回路；换热器(6)、第二三通装置(7)、第三水泵(12)、第二节温器(13)、散热器(14)依次串联为散热器回路；散热器回路与燃料电池堆回路之间通过换热器(6)传递热量；
所述第二冷却回路为空调辅助冷却回路，包括燃料电池堆(1)、第一水泵(2)、第一三通装置(3)、换热器(6)、第三节温器(15)、空调压缩机(16)、空调冷凝器(17)、第四节温器(18)、热力膨胀阀(19)、电磁阀(92)、空调蒸发器(21)、电子膨胀阀(22)；燃料电池堆(1)、第一水泵(2)、第一三通装置(3)、换热器(6)依次串联为燃料电池堆回路；第三节温器(15)、空调压缩机(16)、空调冷凝器(17)、第四节温器(18)、热力膨胀阀(19)、电磁阀(92)、空调蒸发器(21)依次串联为空调系统回路；第三节温器(15)安装在空调系统回路与换热器(6)之间，第四节温器(18)安装在空调系统与换热器(6)之间；电子膨胀阀(22)分别与第四节温器(18)、换热器(6)相连；
所述第一采暖回路、第三采暖回路、第一冷却回路、第二冷却回路通过换热器(6)实现并联；
所述去离子水循环系统包括依次串联为回路的第一三通装置(3)、离子交换器(4)、离子浓度传感器(5)。
2.如权利要求1所述的一种车用燃料电池水热管理系统，其特征在于，所述控制系统分别与燃料电池堆(1)的进水口、燃料电池堆(1)的出水口、换热器(6)的进水口、换热器(6)的出水口、乘员舱处的温度传感器相连以检测温度。
3.如权利要求1所述的一种车用燃料电池水热管理系统，其特征在于，所述控制系统与离子浓度传感器(5)相连以检测冷却液离子浓度。
4.如权利要求1所述的一种车用燃料电池水热管理系统，其特征在于，所述控制系统分别与第一水泵(2)、第一三通装置(3)、第二三通装置(7)、第一节温器(8)、PTC加热装置、第二水泵(10)、第三水泵(12)、第二节温器(13)、第三节温器(15)、空调压缩机(16)、第四节温器(18)、热力膨胀阀(19)、电磁阀(92)、电子膨胀阀(22)相连以实现不同工作模式的切换。
5.如权利要求1所述的一种车用燃料电池水热管理系统，其特征在于，所述第一三通装置(3)安装在换热器(6)与燃料电池堆(1)之间，第一三通装置(3)入口与第二水泵(10)相连，第一三通装置(3)的一个出口与换热器(6)相连，第一三通装置(3)的另一个出口与离子交换器(4)相连；第二三通装置(7)安装在换热器(6)与PTC加热装置(9)之间，第二三通装置(7)的入口与换热器(6)相连，第二三通装置(7)的一个出口与第一节温器(8)相连，第二三通装置(7)的另一个出口与第三水泵(12)相连；第一节温器(8)安装在换热器(6)与PTC加热装置(9)之间，第一节温器(8)的一个入口与第二三通装置(7)的出口相连，第一节温器(8)的另一个入口与暖风芯体相连，第一节温器(8)的出口与PTC加热装置(9)相连；第二节温器(13)安装在暖风芯体(11)与换热器(6)之间，第二节温器(13)的入口与第三水泵(12)相连，第二节温器(13)的一个出口与暖风芯体相连，第二节温器(13)的另一个出口与散热器(14)相连；第三节温器(15)的一个入口与换热器(6)相连，第三节温器(15)的另一个入口与空调蒸发器(21)相连，第三节温器(15)的出口与压缩机16相连；第四节温器(18)的入口与空调冷凝器(17)相连，第四节温器(18)的一个出口与电子膨胀阀(22)相连，第四节温器(18)的另一个出口与热力膨胀阀(19)相连；电子膨胀阀(22)分别与第四节温器(18)、换热器(6)相连。
6.如权利要求1所述的一种车用燃料电池水热管理系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.启动第一水泵(2)、PTC加热装置(9)、第二水泵(10)，调节冷却液流量，对冷却液进行加热；根据乘员舱温度信号是否高于设定温度判断是否需要辅助升温，如果低于设定温度且需要辅助供暖则调节第一节温器(8)开度，系统处于第二采暖回路；
S2.当乘员舱温度高于设定温度或不需要辅助加热时，根据燃料电池堆(1)温度信号判断当前温度是否低于启动温度；如果低于启动温度则调节第一三通装置(3)、第二三通装置(7)的开度，根据当前温度与启动温度调节第一节温器(8)的开度使系统处于第一采暖回路，对燃料电池堆(1)进行加热；
S3.当燃料电池堆(1)温度高于启动温度时，根据燃料电池堆(1)温度信号判断当前温度是否介于最低启动温度与设定温度阈值T1之间；如果当前温度不在最低启动温度与设定温度阈值T1之间，判断当前温度是否介于设定温度阈值T1与设定温度阈值T2之间；如果当前温度介于设定温度阈值T1与设定温度阈值T2之间，启动第三水泵(12)控制流量，调节第二三通装置(7)、第二节温器(13)的开度使系统处于第一冷却回路，与外界自然换热；
S4.如果当前温度高于设定温度阈值T2，控制电子膨胀阀(22)调节冷却剂流量，控制第三节温器(15)处于第二冷却回路，启动压缩机16辅助散热，同时调节第二三通装置(7)、第二节温器(13)的开度使系统处于第一冷却回路；
S5.如果燃料电池堆(1)温度介于最低启动温度与设定温度阈值T1之间，判断乘员舱内是否需要供暖；如果需要供暖则根据乘员舱温度与燃料电池堆温度调节第二节温器(13)开度，使系统处于第三采暖回路；
S6.如果乘员舱不需要供暖，根据离子传感器5检测信号判断离子浓度是否超标；如果离子浓度高于标准值，则调节第一三通装置(3)开度，使冷却液流入去离子循环回路，通过离子交换器(4)过滤冷却水中的离子；
S7.如果离子浓度在标准范围之间，判断是否接受停机信号；如果接受停机信号，关闭第一水泵(2)、PTC加热装置(9)、第二水泵(10)、第三水泵(12)。
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