CN113715686B - 一种燃料电池汽车综合热管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种燃料电池汽车综合热管理方法。燃料电池汽车包括燃料电池回路、动力电池回路、供暖供冷回路、多功能热交换回路，其中供暖供冷回路和多功能热交换回路相互连通可以根据需求进行切换。综合热管理方法根据检测环境温度、车舱温度、燃料电池和动力电池温度，判断热管理系统进行工作模式的切换；能对车舱进行供冷供热，能保证燃料电池低温快速启动，能让燃料电池和动力电池工作产生的热量快速散出，达到了能源高效利用和提高燃料电池、动力电池工作效率的目的。

Description

一种燃料电池汽车综合热管理方法
技术领域
本发明涉及新能源燃料汽车技术领域，具体是一种燃料电池汽车综合热管理方法。
背景技术
与传统内燃机汽车相比散热效率需要提高。一般而言，在相同的车辆运行条件下，氢燃料电池的散热量比传统燃油发动机大10%-20%左右，但燃料电池系统的运行温度较低，与环境的温差较小，这导致了燃料电池对散热要求相比传统车高了很多。除了增加散热面积外、合理的进气格栅设计、提高电堆效率、优化散热器结构，更优的热管理系统将有助于解决散热困难的问题。
为了解决燃料电池汽车的热管理问题，现有的技术中，一些专利仅考虑燃料电池或动力电池设备的散热，没有考虑到低温下燃料电池汽车的启动问题。另一些专利考虑了燃料电池的冷启动工况，未能燃料电池工作产生的预热进行充分利用。
因此更好的热管理系统有助于提高燃料电池系统的使用寿命，同时更合理的热量综合利用有利于系统的节能减排，使得燃料电池汽车性能更佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池汽车综合热管理方法，实现燃料电池、动力电池散热的同时充分利用余热，并且满足了动力电池的保温需求，也保证了燃料电池在低温条件下快速启动，提供汽车工作效率和能源利用率。
为此，本发明采用以下技术方案：一种燃料电池汽车综合热管理方法，燃料电池汽车包括燃料电池回路、动力电池回路、供暖供冷回路、多功能热交换回路；综合热管理方法包括以下步骤：
S1，检测动力电池温度T1；
S2，当前检测到动力电池温度T1≥动力电池启动的最低温度时，燃料电池汽车进入正常启动模式，否则，燃料电池汽车进入S3低温启动模式；
S3，所述低温启动模式，汽车控制系统发送命令，动力电池外箱体内置的微元加热模块进行工作，将动力电池加热，直到动力电池温度T1大于动力电池最低的启动温度，然后燃料电池汽车正常启动；
S4，检测燃料电池温度T2；
S5，当燃料电池温度T2处于燃料电池的最佳工作温度区间时，进入正常工作模式，否则，进入步骤S6进行燃料电池的冷启动或冷却降温；
S6，所述的进行燃料电池的冷启动或冷却降温过程包括：
当燃料电池温度T2小于燃料电池的最佳工作温度区间的最低温度时，启动燃料电池冷启动工作循环过程，对燃料电池进行补热，直到燃料电池温度T2大于最佳工作温度区间的最低温度；
当燃料电池温度T2大于燃料电池的最佳工作温度区间的最高温度时，启动燃料电池冷却工作循环过程，对燃料电池进行降温，直到燃料电池温度T2小于最佳工作温度区间的最高温度；
S7，检测车舱内环境温度T3；
S8，当车舱内环境温度T3处于车舱的最佳舒适温度区间时，直接进入正常工作模式，否则，进入步骤S9进行舱内供暖或供冷；
S9，所述的进行舱内供暖或供冷过程包括：
当车舱内环境温度T3小于车舱内最佳舒适温度区间的最低温度时，启动车内供暖工作循环过程，对车舱进行升温，直到车舱内环境温度T3大于车舱内最佳舒适温度区间的最低温度；
当车舱内环境温度T3大于车舱内最佳舒适温度区间的最高温度时，启动车内供冷工作循环过程，对车舱进行降温，直到车舱内环境温度T3小于舱内最佳舒适温度区间的最高温度；
正常工作模式下，动力电池温度T1处于动力电池最佳工作温度区间，燃料电池温度T2处于燃料电池最佳工作温度区间，检测车舱内环境温度T3处于车舱的最佳舒适温度区间。
动力电池最佳工作温度区间由动力电池本身物性决定；燃料电池最佳工作温度区间由燃料电池本身物性、燃料化学反应决定；车舱的最佳舒适温度区间由乘客根据自身需求设定。
进一步地，当所述动力电池温度T1处于动力电池最佳工作温度区间，所述燃料电池温度T2小于燃料电池的最佳工作温度区间的最低温度，若车舱内环境温度T3小于车舱内最佳舒适温度区间的最低温度，进行燃料电池快速冷启动工作过程，对燃料电池补热和车内供暖；若车舱内环境温度T3处于车舱内最佳舒适温度区间，则进行冷启动工作过程只对燃料电池补热。
进一步地，当所述动力电池温度T1大于动力电池最佳工作温度区间的最高温度，所述燃料电池温度T2大于燃料电池的最佳工作温度区间的最高温度，车舱内环境温度T3处于车舱内最佳舒适温度区间，同时，检测工质温度满足膨胀机做功要求，进入余热利用工作过程，生产电能，储存利用。
进一步地，当所述动力电池温度T1大于动力电池最佳工作温度区间的最高温度，所述燃料电池温度T2大于燃料电池的最佳工作温度区间的最高温度，车舱内环境温度T3大于车舱内最佳舒适温度区间的最高温度，进行车内、动力电池、燃料电池联合供冷工作过程；
当所述动力电池温度T1大于动力电池最佳工作温度区间的最高温度，所述燃料电池温度T2大于燃料电池的最佳工作温度区间的最高温度，车舱内环境温度T3处于车舱内最佳舒适温度区间，同时，检测工质温度不满足膨胀机做功要求，进行动力电池、燃料电池散热工作过程。
进一步地，当所述动力电池温度T1大于动力电池最佳工作温度区间的最高温度，所述燃料电池温度T2大于燃料电池的最佳工作温度区间的最高温度，车舱内环境温度T3小于车舱内最佳舒适温度区间的最低温度，进行车内供暖工作过程。
进一步地，所述燃料电池回路、动力电池回路、供暖供冷回路、多功能热交换回路设备进出口管路都设有温度、压力监测装置，反馈工质状态，辅助进行控制；所述动力电池为燃料电池汽车热管理工作过程提供电能。
本发明具有以下优点：本发明实现了燃料电池工作散热、低温快速启动，同时，也能实现汽车舱内供暖、供冷，将燃料电池、动力电池、汽车空调系统融合到一起。通过监测温度车舱、燃料电池、动力电池温度变化，实现了系统多回路联动管理，以更低的能耗实现快速启动，同时，最大程度保证汽车处于最佳工况运行，提高了汽车续航能力，提高了能源利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得涵盖的范围内。
图1为本发明一种燃料电池汽车综合热管理方法工作原理结构示意图。
图2为本发明一种燃料电池汽车综合热管理方法的快速启动工作过程示意图。
图3为本发明一种燃料电池汽车综合热管理方法的供暖工作过程示意图。
图4为本发明一种燃料电池汽车综合热管理方法的余热利用工作过程示意图。
图5为本发明一种燃料电池汽车综合热管理方法的联合供冷工作过程示意图。
图6为本发明一种燃料电池汽车综合热管理方法的散热工作过程示意图。
图7为本发明一种燃料电池汽车综合热管理方法的流程图。
附图标记：101-第一换热器，102-第二换热器，103-第三换热器，104-第四换热器，201-第一截止阀，202-第二截止阀，203-第三截止阀，204-第四截止阀，205-第五截止阀，206-第六截止阀，207-第七截止阀，208-第八截止阀，301-第一三通阀，302-第二三通阀，303-第三三通阀，304-第四三通阀，305-第五三通阀，306-第六三通阀，401-第一液压泵，402-第二液压泵，5-节温器，6-去离子器，7-燃料电池电堆，8-热管，9-蓄电池，10-节流装置，11-压缩机，12-膨胀机，13-四通阀，14-储液罐。
实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：如图1所示，本发明涉及的一种燃料电池汽车包括燃料电池回路、动力电池回路、供暖供冷回路、多功能热交换回路。
所述燃料电池回路包括第二换热器102、节温器5、去离子器6、燃料电池电堆7、第二液压泵402；
所述动力电池回路包括第三换热器103、热管8、动力电池9；
所述供暖供冷回路包括第一换热器101、压缩机11、节流装置10、四通阀13、第四换热器104、储液罐14；
所述多功能热交换回路包括液压泵401、第一换热器101、压缩机11、节流装置10、四通阀13、第四换热器104、储液罐14、膨胀机12；
所述供暖供冷回路和多功能热交换回路相互嵌套连通，通过各阀门的开、关进行功能切换。
进一步地，所述燃料电池回路中燃料电池电堆7设置有冷媒入口和冷媒出口，冷媒出口通过管路连接液压泵402和去离子器6，去离子器6另一端通过管路连接节温器5，冷媒入口通过管路连接节温器5，第二换热器102位于燃料电池回路一侧的端口通过管路分别连接液压泵401的出口和节温器5入口。
进一步地，，所述动力电池回路中热管8的吸热段位于动力电池9集成箱中，热管8的放热段位于第三换热器103中，热管8的绝热段位于第三换热器103和动力电池9之间。
进一步地，所述供暖供冷回路中第一三通阀301具有第一端301a、第二端301b、第三端301c，所述第一端301a通过管路连接第二换热器102，中间有第四截止阀204；所述第二端301b通过管路连接液压泵401入口；
第二三通阀302具有第一端302a、第二端302b、第三端302c，所述第二端302b通过管路连接第二换热器102，所述第三端302c通过管路连接第三换热器103；
第三三通阀303具有第一端303a、第二端303b、第三端303c，所述第一端303a通过管路连接第二三通阀302的第一端302a，所述第二端303b通过管路连接第三换热器103，所述第三端303c通过管路连接第一换热器101；
进一步地，第一换热器101通过管路连接液压泵401出口，中间设有第一截止阀201和第二截止阀202；第一换热器101通过管路连接第二换热器102，中间设有第二截止阀202和第四截止阀204；第一换热器101通过管路连接第二三通阀302具有第一端302a，中间设有第二截止阀202和第三截止阀203，第三换热器103与第三三通阀303的第二端303b之间的管路设有第五截止阀205。
进一步地，所述多功能热交换回路中四通阀13具有第一端13a、第二端13b、第三端13c、第四端13d，所述第一端13a通过管路连接压缩机11入口，所述第二端13b通过管路连接第三换热器104，所述第三端13c通过管路连接压缩机11出口，所述第四端13d通过管路连接第四三通阀304的第二端304b；
第四三通阀304具有第一端304a、第二端304b、第三端304c，所述第一端304a通过管路连接膨胀机12入口，所述第三端304c通过管路连接第三三通阀303第二端303b；
第五三通阀305具有第一端305a、第二端305b、第三端305c，所述第一端305a通过管路连接节流装置10，所述第二端305b通过管路连接第一三通阀301的第三端301c，所述第三端305c通过管路连接储液罐14；
第六三通阀306具有第一端306a、第二端306b、第三端306c，所述第一端306a通过管路连接膨胀机12，所述第二端306b通过管路连接第四三通阀304的第三端304c，所述第三端306c通过管路连接第三换热器103；
进一步地，膨胀机12的出口通过管路连接第四换热器104，管路中间设有第七截止阀207；第四换热器104通过管路连接储液罐14，节流装置10另一端通过管路连接第一换热器101和第二换热器102，管路上设置第二截止阀202、第三截止阀203、第四截止阀204、第六截止阀206。
进一步地，所述动力电池9与外箱体和热管之间存在间隙，间隙中填充一种具有高相变潜热、高导热率凝胶或熔盐蓄热材料，动力电池9的外箱体由绝热材料包裹。
进一步地，所述第一截止阀201、第二截止阀202、第三截止阀203、第四截止阀204、第六截止阀206均有一端与第一三通阀301的第一端301a连接。
进一步地，所述第一换热器101通向车内，第四换热器104通向车外。
进一步地，所述膨胀机12集成发电装置，产生的电能通过线路传输储存在动力电池9中，提高动力电池9续航能力。
进一步地，所述热管理系统各设备进出口及必要测温位置均设有温度传感器、压力传感器，时时反映系统温度变化。
进一步地，所述供热供冷回路、多功能热交换回路的流体工质为有机工质，有机工质包括但不限于三氟二氯乙烷或四氟一氯乙烷。
进一步地，所述动力电池回路中动力电池9工作散出热量被间隙中填充的凝胶或熔岩材料吸收，热管8的吸热段吸收填充材料的热量，通过放热段，由第三换热器带走，热管8中的工质在放热段冷凝，流回吸热段，进行持续自循环。
进一步地，动力电池温度9下降，热管8暂停工作，间隙中的材料放出热量，使得动力电池9维持在最佳工作温度。
实施例2：请参阅图2，在一个实施例中，提了一种快速冷启动的工作过程，所述四通阀13的第一端13a和第二端13b导通，第三端13c和第四端13d导通，工质从四通阀第二端13b进入流经压缩机11产生高温高压工质从第四端13d流出，第三三通阀303的三个端口都导通，第二三通阀302的第一端302a和第二端302b导通，截止阀202、截止阀204、截止阀206开启，第五三通阀305的第一端305a和第三端305c导通。第三三通阀303调节流量，使高温高压工质进入第一换热器101和第二换热器102放热，工质在第一换热器101和第二换热器102中放完热流出，汇集一起流过节流装置10，变成低温低压工质，然后流经第四换热器104吸收热量，然后再进入压缩机11开始下个循环。经过这个循环给燃料电池回路加热实现汽车在低温下快速启动，同时给车内供暖。如果车内不需要供暖，第三三通阀303只导通第二端303a和第三端303b。其余同实施例1。
实施例3：请参阅图3，在一个实施例中，提供一种车内供暖的工作过程，所述截止阀201、截止阀202、截止阀204、截止阀205开启，第二三通阀302的第二端302b和第三端302c导通，第三三通阀303的第二端303b和第三端303c导通。工质从第三换热器103和第二换热器102中吸收热量后，由第六三通阀306进行分流，工质进入第一换热器101向车内供暖。当车内供暖需求满足后，仍有大量余热，第七截止阀207开启，第八截止阀208关闭，工质分流进入膨胀机107做功发电，然后流经第四换热器104冷却。若余热不满足膨胀机12的工作条件，第七截止阀207关闭，第八截止阀208开启，工质直接进入第四换热器104。进入工质泵401，与第一换热器101流出的工质汇集一起进入换热器102和换热器103开始下一个循环。其余同实施例1。
实施例4：请参阅图4，在一个实施例中，提供一种电池余热利用的工作过程，当车内不需要供暖时，第一截止阀201、第四截止阀204、第五截止阀205、第七截止阀207开启，第一三通阀301的第二端301b和第三端301c导通，第二三通阀302的第二端302b和第三端302c导通，第六三通阀306的第一端306a和第三端306c导通，第五三通阀305的第二端305b和第三端305c导通，其他的阀门关闭。工质泵401将工质加压后输送到第二换热器102，工质依次从第三换热器103和第二换热器102中吸收热量后变成高温高压蒸汽，进入膨胀机12做功产生电能储存在动力电池9中，做完功后工质进入第四换热器104中冷却，然后再进入工质泵401开始下一次循环。
若第二三通阀302的第一端302a和第二端303b导通、第三端302c关闭，第三三通阀303的第一端303a和第二端303b导通、第三端303c关闭，第六三通阀306的第一端306a和第二端306b导通、第三端306c关闭，第四截止阀204开启，第三截止阀203、第五截止阀205关闭，实现了工质只流经第二换热器102换热，只和燃料电池回路换热；若第三三通阀303关闭，第二三通阀302的第一端302a和第三端302c导通、第二端302b关闭，第六三通阀306的第一端306a和第三端306c导通、第二端306b关闭，第四截止阀204关闭，第三截止阀203、第五截止阀205开启，实现了工质只流经第三换热器103换热，只和动力电池回路换热。其余同实施例1。
实施例5：请参阅图5，在一个实施例中，提供一种车内、动力电池、燃料电池联合供冷工作过程。当燃料电池7和动力电池9工作产生的热量不满足膨胀机12的工作时，第六三通阀306的第二端306b和第三端306c导通、第一端306a关闭，第四三通阀304的第二端304b和第三端304b导通、第一端304a关闭。第二截止阀202、第四截止阀204、第五截止阀205和第六截止阀206开启，第三截止阀303的第二端303b和第三端303c导通、第一端303a关闭，第三截止阀302的第二端302b和第三端302c导通、第一端302a关闭，第五截止阀305的第一端305a和第三端305c导通、第二端305b关闭。四通阀13的第一端13a和第四段13d导通，第二端13b和第三端13c导通。工质从四通阀13的第四端13d流入压缩机11，从第二端13b流出，变成高温高压工质，进入第四换热器104放出热量，然后流出，进入节流装置10变成低温低压工质流出，工质分别进入第一换热器101和流经第二换热器102和第三换热器103，此时第一换热器101和第二换热器102、第三换热器103并联。工质流出三个换热器汇集一起进入压缩机11开始下一个循环。这个过程实现了车内供冷和燃料电池回路、动力电池回路的降温。其余同实施例1。
实施例6：请参阅图6，在一个实施例中，提供一种针对动力电池、燃料电池散热工作过程。当燃料电池7和动力电池9工作产生的热量不满足膨胀机12的工作时，同时车内也不需要供冷时，第四截止阀204、第五截止阀205、第六截止阀206开启，第二三通阀302的第二端302b和第三端302c导通、第一端302a关闭，第三三通阀303的第一端303a和第二端303b导通、第三端关闭303c，第五三通阀305的第一端305a和第三端305c导通、第二端305b关闭，其他阀门关闭，即进行燃料电池7和动力电池9的同时降温。
若第二三通阀302的第一端302a和第二端303b导通、第三端302c关闭，第三三通阀303的第一端303a和第二端303b导通、第三端303c关闭，第二截止阀203、第五截止阀205关闭，第四截止阀开启，实现了只和燃料电池回路换热，对燃料电池降温；若第三三通阀303关闭，第二三通阀302的第一端302a和第三端302c导通、第二端302b关闭，第四截止阀204关闭，第三截止阀203、第五截止阀205开启，实现了工质只流经第三换热器103换热，给动力电池9降温。该调节方式在联合车内供冷过程时也可实施。其余同实施例1。
请参阅图7，一种燃料电池汽车热管理方法，包括以下步骤：
S1，检测动力电池温度T1；
S2，当前检测到动力电池温度T1≥动力电池启动的最低温度时，燃料电池汽车进入正常启动模式，否则，燃料电池汽车进入S3低温启动模式；
S3，所述低温启动模式，汽车控制系统发送命令，动力电池外箱体内置的微元加热模块进行工作，将动力电池加热，直到动力电池温度T1大于动力电池最低的启动温度，然后燃料电池汽车正常启动；
S4，检测燃料电池温度T2；
S5，当燃料电池温度T2处于燃料电池的最佳工作温度区间时，进入正常工作模式，否则，进入步骤S6进行燃料电池的冷启动或冷却降温；
S6，所述的进行燃料电池的冷启动或冷却降温过程包括：
当燃料电池温度T2小于燃料电池的最佳工作温度区间的最低温度时，启动燃料电池冷启动工作循环过程，对燃料电池进行补热，直到燃料电池温度T2大于最佳工作温度区间的最低温度；
当燃料电池温度T2大于燃料电池的最佳工作温度区间的最高温度时，启动燃料电池冷却工作循环过程，对燃料电池进行降温，直到燃料电池温度T2小于最佳工作温度区间的最高温度；
S7，检测车舱内环境温度T3；
S8，当车舱内环境温度T3处于车舱的最佳舒适温度区间时，直接进入正常工作模式，否则，进入步骤S9进行舱内供暖或供冷；
S9，所述的进行舱内供暖或供冷过程包括：
当车舱内环境温度T3小于车舱内最佳舒适温度区间的最低温度时，启动车内供暖工作循环过程，对车舱进行升温，直到车舱内环境温度T3大于车舱内最佳舒适温度区间的最低温度；
当车舱内环境温度T3大于车舱内最佳舒适温度区间的最高温度时，启动车内供冷工作循环过程，对车舱进行降温，直到车舱内环境温度T3小于舱内最佳舒适温度区间的最高温度；
正常工作模式下，动力电池温度T1处于动力电池最佳工作温度区间，燃料电池温度T2处于燃料电池最佳工作温度区间，检测车舱内环境温度T3处于车舱的最佳舒适温度区间。
动力电池最佳工作温度区间由动力电池本身物性决定；所述燃料电池最佳工作温度区间由燃料电池本身物性、燃料化学反应决定；所述车舱的最佳舒适温度区间由乘客根据自身需求设定。
进一步地，当所述动力电池温度T1处于动力电池最佳工作温度区间，所述燃料电池温度T2小于燃料电池的最佳工作温度区间的最低温度，若车舱内环境温度T3小于车舱内最佳舒适温度区间的最低温度，进行燃料电池快速冷启动工作过程，对燃料电池补热和车内供暖；若车舱内环境温度T3处于车舱内最佳舒适温度区间，则进行冷启动工作过程只对燃料电池补热。如实施例2。
进一步地，当所述动力电池温度T1大于动力电池最佳工作温度区间的最高温度，所述燃料电池温度T2大于燃料电池的最佳工作温度区间的最高温度，车舱内环境温度T3处于车舱内最佳舒适温度区间，同时，检测工质温度满足膨胀机做功要求，进入余热利用工作过程，生产电能，储存利用。如实施例4。
进一步地，当所述动力电池温度T1大于动力电池最佳工作温度区间的最高温度，所述燃料电池温度T2大于燃料电池的最佳工作温度区间的最高温度，车舱内环境温度T3大于车舱内最佳舒适温度区间的最高温度，进行车内、动力电池、燃料电池联合供冷工作过程；如实施例5；
当所述动力电池温度T1大于动力电池最佳工作温度区间的最高温度，所述燃料电池温度T2大于燃料电池的最佳工作温度区间的最高温度，车舱内环境温度T3处于车舱内最佳舒适温度区间，同时，检测工质温度不满足膨胀机做功要求，进行动力电池、燃料电池散热工作过程。如实施例6。
进一步地，当所述动力电池温度T1大于动力电池最佳工作温度区间的最高温度，所述燃料电池温度T2大于燃料电池的最佳工作温度区间的最高温度，车舱内环境温度T3小于车舱内最佳舒适温度区间的最低温度，进行车内供暖工作过程。如实施例2。
进一步地，所述燃料电池回路、动力电池回路、供暖供冷回路、多功能热交换回路设备进出口管路都设有温度、压力监测装置，辅助进行控制；所述动力电池为燃料电池汽车热管理工作过程提供电能。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种燃料电池汽车综合热管理方法，其特征在于，所述燃料电池汽车包括燃料电池回路、动力电池回路、供暖供冷回路、多功能热交换回路；所述燃料电池回路包括第二换热器（102）、节温器（5）、去离子器（6）、燃料电池电堆（7）、第二液压泵（402）；所述动力电池回路包括第三换热器（103）、热管（8）、动力电池（9）；所述供暖供冷回路包括第一换热器（101）、压缩机（11）、节流装置（10）、四通阀（13）、第四换热器（104）、储液罐（14）；所述多功能热交换回路包括液压泵（401）、第一换热器（101）、压缩机（11）、节流装置（10）、四通阀（13）、第四换热器（104）、储液罐（14）、膨胀机（12）；所述供暖供冷回路和多功能热交换回路相互嵌套连通，通过各阀门的开、关进行功能切换；所述燃料电池回路中燃料电池电堆（7）设置有冷媒入口和冷媒出口，冷媒出口通过管路连接第二液压泵（402）和去离子器（6），去离子器（6）另一端通过管路连接节温器（5），冷媒入口通过管路连接节温器（5），第二换热器（102）位于燃料电池回路一侧的端口通过管路分别连接液压泵（401）的出口和节温器（5）入口；所述动力电池回路中热管（8）的吸热段位于动力电池（9）集成箱中，热管（8）的放热段位于第三换热器（103）中，热管（8）的绝热段位于第三换热器（103）和动力电池（9）之间；
所述供暖供冷回路中第一三通阀（301）具有第一端A1（301a）、第二端B1（301b）、第三端C1（301c），所述第一端A1（301a）通过管路连接第二换热器（102），中间有第四截止阀（204）；所述第二端B1（301b）通过管路连接液压泵（401）入口；
第二三通阀（302）具有第一端A2（302a）、第二端B2（302b）、第三端C2（302c），所述第二端B2（302b）通过管路连接第二换热器（102），所述第三端C2（302c）通过管路连接第三换热器（103）；
第三三通阀（303）具有第一端A3（303a）、第二端B3（303b）、第三端C3（303c），所述第一端A3（303a）通过管路连接第二三通阀（302）的第一端A2（302a），所述第二端B3（303b）通过管路连接第三换热器（103），所述第三端C3（303c）通过管路连接第一换热器（101）；
进一步地，第一换热器（101）通过管路接液压泵（401）出口，中间设有第一截止阀（201）和第二截止阀（202）；第一换热器（101）通过管路连接第二换热器（102），中间设有第二截止阀（202）和第四截止阀（204）；第一换热器（101）通过管路连接第二三通阀（302）的第一端A2（302a），中间设有第二截止阀（202）和第三截止阀（203），第三换热器（103）与第三三通阀（303）的第二端B3（303b）之间的管路设有第五截止阀（205）；
所述多功能热交换回路中四通阀（13）具有第一端（13a）、第二端（13b）、第三端（13c）、第四端（13d），所述第一端（13a）通过管路连接压缩机（11）入口，所述第二端（13b）通过管路连接第四换热器（104），所述第三端（13c）通过管路连接压缩机（11）出口，所述第四端（13d）通过管路连接第四三通阀（304）的第二端B4（304b）；
第四三通阀（304）具有第一端A4（304a）、第二端B4（304b）、第三端C4（304c），所述第一端A4（304a）通过管路连接膨胀机（12）入口，所述第三端C4（304c）通过管路连接第三三通阀（303）第二端B3（303b）；
第五三通阀（305）具有第一端A5（305a）、第二端B5（305b）、第三端C5（305c），所述第一端A5（305a）通过管路连接节流装置（10），所述第二端B5（305b）通过管路连接第一三通阀（301）的第三端C1（301c），所述第三端C5（305c）通过管路连接储液罐（14）；
第六三通阀（306）具有第一端A6（306a）、第二端B6（306b）、第三端C6（306c），所述第一端A6（306a）通过管路连接膨胀机（12），所述第二端B6（306b）通过管路连接第四三通阀（304）的第三端C4（304c），所述第三端C6（306c）通过管路连接第三换热器（103）；
进一步地，膨胀机（12）的出口通过管路连接第四换热器（104），管路中间设有第七截止阀（207）；第四换热器（104）通过管路连接储液罐（14），节流装置（10）另一端通过管路连接第一换热器（101）和第二换热器（102），管路上设置第二截止阀（202）、第三截止阀（203）、第四截止阀（204）、第六截止阀（206）；
综合热管理方法包括以下步骤：
S1，检测动力电池（9）温度T1；
S2，当前检测到动力电池（9）温度T1≥动力电池（9）启动的最低温度时，燃料电池汽车进入正常启动模式，否则，燃料电池汽车进入S3低温启动模式；
S3，所述低温启动模式，汽车控制系统发送命令，动力电池（9）外箱体内置的微元加热模块进行工作，将动力电池（9）加热，直到动力电池（9）温度T1大于动力电池（9）最低的启动温度，然后燃料电池汽车正常启动；
S4，检测燃料电池电堆（7）温度T2；
S5，当燃燃料电池电堆（7）温度T2处于燃料电池电堆（7）的最佳工作温度区间时，进入正常工作模式，否则，进入步骤S6进行燃料电池电堆（7）的冷启动或冷却降温；
S6，所述的进行燃料电池电堆（7）的冷启动或冷却降温过程包括：
当燃料电池电堆（7）温度T2小于燃料电池电堆（7）的最佳工作温度区间的最低温度时，启动燃料电池电堆（7）冷启动工作循环过程，对燃料电池电堆（7）进行补热，直到燃料电池电堆（7）温度T2大于最佳工作温度区间的最低温度；
当燃料电池电堆（7）温度T2大于燃料电池电堆（7）的最佳工作温度区间的最高温度时，启动燃料电池电堆（7）冷却工作循环过程，对燃料电池电堆（7）进行降温，直到燃料电池电堆（7）温度T2小于最佳工作温度区间的最高温度；
S7，检测车舱内环境温度T3；
S8，当车舱内环境温度T3处于车舱的最佳舒适温度区间时，直接进入正常工作模式，否则，进入步骤S9进行舱内供暖或供冷；
S9，所述的进行舱内供暖或供冷过程包括：
当车舱内环境温度T3小于车舱内最佳舒适温度区间的最低温度时，启动车内供暖工作循环过程，对车舱进行升温，直到车舱内环境温度T3大于车舱内最佳舒适温度区间的最低温度；
当车舱内环境温度T3大于车舱内最佳舒适温度区间的最高温度时，启动车内供冷工作循环过程，对车舱进行降温，直到车舱内环境温度T3小于舱内最佳舒适温度区间的最高温度；
所述正常工作模式，动力电池温度T1处于动力电池最佳工作温度区间，燃料电池温度T2处于燃料电池最佳工作温度区间，检测车舱内环境温度T3处于车舱的最佳舒适温度区间；
当所述动力电池温度T1处于动力电池最佳工作温度区间，所述燃料电池温度T2小于燃料电池的最佳工作温度区间的最低温度，若车舱内环境温度T3小于车舱内最佳舒适温度区间的最低温度，进行燃料电池快速冷启动工作过程，对燃料电池补热和车内供暖；若车舱内环境温度T3处于车舱内最佳舒适温度区间，则进行冷启动工作过程只对燃料电池补热；
所述快速冷启动的工作过程是：所述四通阀（13）的第一端（13a）和第二端（13b）导通，第三端（13c）和第四端（13d）导通，工质从四通阀第二端（13b）进入流经压缩机（11）产生高温高压工质从第四端（13d）流出，第三三通阀（303）的三个端口都导通，第二三通阀（302）的第一端A2（302a）和第二端B2（302b）导通，第二截止阀（202）、第四截止阀（204）、第六截止阀（206）开启，第五三通阀（305）的第一端A5（305a）和第三端C5（305c）导通；第三三通阀（303）调节流量，使高温高压工质进入第一换热器（101）和第二换热器（102）放热，工质在第一换热器（101）和第二换热器（102）中放完热流出，汇集一起流过节流装置（10），变成低温低压工质，然后流经第四换热器（104）吸收热量，然后再进入压缩机（11）开始下个循环；经过这个循环给燃料电池回路加热实现汽车在低温下快速启动，同时给车内供暖；如果车内不需要供暖，第三三通阀（303）只导通第一端A3（303a）和第二端B3（303b）；
所述车内供暖的工作过程是：所述第一截止阀（201）、第二截止阀（202）、第四截止阀（204）、第五截止阀（205）开启，第二三通阀（302）的第二端B2（302b）和第三端C2（302c）导通，第三三通阀（303）的第二端B3（303b）和第三端C3（303c）导通；工质从第三换热器（103）和第二换热器（102）中吸收热量后，由第六三通阀（306）进行分流，工质进入第一换热器（101）向车内供暖；当车内供暖需求满足后，仍有大量余热，第七截止阀（207）开启，第八截止阀（208）关闭，工质分流进入膨胀机（12）做功发电，然后流经第四换热器（104）冷却；若余热不满足膨胀机（12）的工作条件，第七截止阀（207）关闭，第八截止阀（208）开启，工质直接进入第四换热器（104）；进入液压泵（401），与第一换热器（101）流出的工质汇集一起进入第二换热器（102）和第三换热器（103）开始下一个循环。
2.根据权利要求1所述一种燃料电池汽车综合热管理方法，其特征在于，当所述动力电池温度T1大于动力电池最佳工作温度区间的最高温度，所述燃料电池温度T2大于燃料电池的最佳工作温度区间的最高温度，车舱内环境温度T3处于车舱内最佳舒适温度区间，同时，检测工质温度满足膨胀机做功要求，进入余热利用工作过程，生产电能，储存利用。
3.根据权利要求1所述一种燃料电池汽车综合热管理方法，其特征在于，当所述动力电池温度T1大于动力电池最佳工作温度区间的最高温度，所述燃料电池温度T2大于燃料电池的最佳工作温度区间的最高温度，车舱内环境温度T3大于车舱内最佳舒适温度区间的最高温度，进行车内、动力电池、燃料电池联合供冷工作过程；
当所述动力电池温度T1大于动力电池最佳工作温度区间的最高温度，所述燃料电池温度T2大于燃料电池的最佳工作温度区间的最高温度，车舱内环境温度T3处于车舱内最佳舒适温度区间，同时，检测工质温度不满足膨胀机做功要求，进行动力电池、燃料电池散热工作过程。
4.根据权利要求1所述一种燃料电池汽车综合热管理方法，其特征在于，当所述动力电池温度T1大于动力电池最佳工作温度区间的最高温度，所述燃料电池温度T2大于燃料电池的最佳工作温度区间的最高温度，车舱内环境温度T3小于车舱内最佳舒适温度区间的最低温度，进行车内供暖工作过程。
5.根据权利要求1所述一种燃料电池汽车综合热管理方法，其特征在于，所述燃料电池回路、动力电池回路、供暖供冷回路、多功能热交换回路设备的进出口管路都设有温度、压力监测装置，反馈工质状态，辅助进行控制；所述动力电池为燃料电池汽车热管理工作过程提供电能。
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