CN113954696B - 一种增程式燃料电池汽车热管理集成系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃料电池热管理集成技术领域，尤其涉及一种增程式燃料电池汽车热管理集成系统及其控制方法。一种增程式燃料电池汽车热管理集成系统，包括：由第一水泵、燃料电池反应堆总成、第一三通阀、加热单元、散热单元、第二三通阀、换热器、第三三通阀和暖风芯体组成的第一冷却液循环回路，由第二水泵、增程电池、第四三通阀、电池冷却器和所述换热器组成的第二冷却液循环回路，由空调循环泵、冷凝器、蒸发器、第五三通阀和所述电池冷却器组成的冷媒循环回路。

Description

一种增程式燃料电池汽车热管理集成系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及燃料电池热管理集成技术领域，尤其涉及一种增程式燃料电池汽车热管理集成系统及其控制方法。
背景技术
氢燃料电池系统作为一种发电装置，在车载领域，目前主要用于搭载在货车及卡车等高载重车辆上，但是因目前的技术限制，电堆发热量较大，导致整车散热系统结构复杂，体积较大，如何提高整车电池、电驱动、空调等热系统集成度已经成为行业迫在眉睫需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种增程式燃料电池汽车热管理集成系统。
本发明提供一种增程式燃料电池汽车热管理集成系统，包括：由第一水泵、燃料电池反应堆总成、第一三通阀、加热单元、散热单元、第二三通阀、换热器、第三三通阀和暖风芯体组成的第一冷却液循环回路，由第二水泵、增程电池、第四三通阀、电池冷却器和所述换热器组成的第二冷却液循环回路，由空调循环泵、冷凝器、蒸发器、第五三通阀和所述电池冷却器组成的冷媒循环回路；
燃料电池反应堆总成通过第一三通阀分别与加热单元和散热单元并联，所述第二三通阀设置在加热单元与所述换热器的连接回路上，所述第三三通阀设置在所述加热单元与所述暖风芯体的连接回路上，所述第二三通阀和第三三通阀连通，所述第二水泵、所述增程电池、所述第四三通阀和所述板式换热器按冷却液的输送方向依次连接，所述电池冷却器通过所述第四三通阀与所述板式换热器并联设置，所述板式换热器的冷却液输出端和所述电池冷却器的冷却液输出端均与所述第二水泵连接并连通，所述空调循环泵、所述冷凝器、所述第五三通阀和所述蒸发器按冷媒的输送方向依次连接，所述电池冷却器通过所述第五三通阀与所述蒸发器并联设置，其冷媒输出端以及所述蒸发器的冷媒输出端均与所述空调循环泵的冷媒输入端连接并连通。
进一步地，所述散热单元包括散热器和散热风扇，所述散热风扇的冷却液进液端和冷却液出液端分别与所述第一三通阀和所述第一水泵连接并连通。
进一步地，第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀和第五三通阀均为比例调节三通阀。
进一步地，还包括蓄水壶和去离子器，所述蓄水壶、所述第一水泵、所述燃料电池反应堆总成、所述去离子器分别沿冷却液的输送方向依次连接，所述去离子器的冷却液输出端与所述蓄水壶连接并连通，所述燃料电池反应堆总成与所述去离子器之间设有回路开关。
一种汽车，包括上述增程式燃料电池汽车热管理集成系统，所述热管理集成系统与车身连接。
一种如上述增程式燃料电池汽车热管理集成系统的控制方法，具体包括以下步骤：
S1、同时监控燃料电池反应堆和增程电池的工作温度，以及空调请求；
S2、当燃料电池反应堆总成需求加热、增程电池需求加热以及空调有取暖请求时，第一三通阀仅连通燃料电池反应堆总成和加热单元，第四三通阀仅连通增程电池和换热器，同时，调整第二三通阀和第三三通阀的开度，使得冷却液按比例进入换热器和暖风芯体内，启动加热单元、换热器和暖风芯体，关闭空调循环泵；
当燃料电池反应堆总成需求降温、增程电池需求加热以及空调有取暖请求时，调节第一三通阀的开度、第二三通阀和第三三通阀的开度，控制冷却液分别进入加热单元和散热单元内的比例，以及进入换热器和暖风芯体内的比例，第四三通阀仅连通增程电池和换热器，启动散热单元、板式换热器和暖风芯体，关闭加热单元和空调循环泵；
当燃料电池反应堆总成需求加热、增程电池需求降温以及空调有取暖请求时，第一三通阀仅连通燃料电池反应堆总成和加热单元，同时，第二三通阀仅连通加热单元和第三三通阀，第三三通阀仅连通第二三通阀和暖风芯体，第四三通阀仅连通增程电池和电池冷却器，第五三通阀仅连通冷凝器和电池冷却器，启动加热单元、暖风芯体、空调循环泵、冷凝器和电池冷却器；
当燃料电池反应堆总成需求加热、增程电池需求降温以及空调有制冷请求时，第一三通阀仅连通燃料电池反应堆总成和加热单元，第四三通阀仅连通增程电池和电池冷却器，同时，调节第二三通阀和第三三通阀，使得冷却液不进入板式换热器和暖风芯体内，调节第五三通阀，控制冷媒分别进入蒸发器和电池冷却器内的比例，启动加热单元、空调循环泵、冷凝器、蒸发器和电池冷却器；
当燃料电池反应堆总成需求降温、增程电池需求降温以及空调有取暖请求时，调节第一三通阀的开度的开度，控制冷却液分别进入加热单元和散热单元内的比例，同时，第二三通阀仅连通加热单元和第三三通阀，第三三通阀仅连通第二三通阀和暖风芯体，第四三通阀仅连通增程电池和电池冷却器，第五三通阀仅连通冷凝器和电池冷却器，启动散热单元、暖风芯体空调循环泵、冷凝器、蒸发器和电池冷却器，关闭加热单元；
当燃料电池反应堆总成需求降温、增程电池需求降温以及空调有制冷请求时，第一三通阀仅连通燃料电池反应堆总成与散热单元，第四三通阀仅连通增程电池和电池冷却器，调节第五三通阀，控制冷媒分别进入蒸发器和电池冷却器内的比例，启动散热单元、电池冷却器、空调循环泵、冷凝器和蒸发器。
S3、监控冷却液的离子浓度，当冷却液中的离子浓度超过预设值，且燃料电池反应堆总成需求加热时，开启回路开关，使得冷却液依次经过第一水泵、燃料电池反应堆总成、回路开关、去离子器和蓄水壶后，返回至第一水泵内；而若在燃料电池反应堆总成处于需求降温、常温启动或未启动中任一工况时，回路开关处于常开状态。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明所述的一种增程式燃料电池汽车热管理集成系统，通过一体化集成结构，使得单个零件可以同时为两个系统服务，减少了系统的体积、质量成本。同时提高能量的利用率，使得电堆发热产生的热量用于空调加热、增程电池加热利用，同时利用板式换热器间接给电池加热，通过调节三通阀，可以精确控制电池加热所需要的热量。
附图说明
图1是本发明所述一种增程式燃料电池汽车热管理集成系统的模块连接图。
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。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种增程式燃料电池汽车热管理集成系统，包括：由第一水泵(2)、燃料电池反应堆总成(3)、第一三通阀(6)、加热单元(9)、散热单元、第二三通阀(10)、换热器(13)、第三三通阀(11)和暖风芯体(12)组成的第一冷却液循环回路，由第二水泵(14)、增程电池(15)、第四三通阀(16)、电池冷却器(chiller)(17)和所述换热器(13)组成的第二冷却液循环回路，由空调循环泵(21)、冷凝器(20)、蒸发器(18)、第五三通阀(19)和所述电池冷却器(17)组成的冷媒循环回路，其中，燃料电池反应堆总成(3)通过第一三通阀(6)分别与加热单元(9)和散热单元并联，所述第二三通阀(10)设置在加热单元(9)与所述换热器(13)的连接回路上，所述第三三通阀(11)设置在所述加热单元(9)与所述暖风芯体(12)的连接回路上，所述第二三通阀(10)和第三三通阀(11)连通，所述第二水泵(14)、所述增程电池(15)、所述第四三通阀(16)和所述板式换热器按冷却液的输送方向依次连接，所述电池冷却器(17)通过所述第四三通阀(16)与所述板式换热器并联设置，所述板式换热器的冷却液输出端和所述电池冷却器(17)的冷却液输出端均与所述第二水泵(14)连接并连通，所述空调循环泵(21)、所述冷凝器(20)、所述第五三通阀(19)和所述蒸发器(18)按冷媒的输送方向依次连接，所述电池冷却器(17)通过所述第五三通阀(19)与所述蒸发器(18)并联设置，其冷媒输出端以及所述蒸发器(18)的冷媒输出端均与所述空调循环泵(21)的冷媒输入端连接并连通。
在本发明中，燃料电池反应堆总成(3)为燃料电池反应堆和中冷器集成设置结构，其为现有技术，如专利号为CN200710093264.6，专利名为用于快速加热的热集成燃料电池加湿器的发明专利中公开的燃料电池堆模块即可作为本发明中燃料电池反应堆总成(3)的具体实施例。加热单元(9)为PTC加热器，散热单元包括散热器(8)和散热风扇(7)，散热风扇(7)的冷却液进液端和冷却液出液端分别与第一三通阀(6)和第一水泵(2)连接并连通。与传统汽车的布置类似，本发明中，冷凝器(20)与散热器(8)共同散热风扇(7)。换热器(13)为板式换热器，其冷却液输出端与第一水泵(2)的冷却液进液端连通，暖风芯体(12)的冷却液输出端与第一水泵(2)的冷却液进液端连通。第一三通阀(6)为比例调节三通阀，用于控制分别经过加热单元(9)和散热单元的冷却液流量，以实现对冷却液的加热和冷却。同理，第二三通阀(10)、第三三通阀(11)和第五三通阀(19)也均为比例调节三通阀，用于控制分别进入板式换热器和暖风芯体(12)的冷却液流量，以满足增程电池(15)和空调的加热需求，以及控制冷媒分别进入蒸发器(18)和电池冷却器(17)内的比例。本发明所述集成系统通过将燃料电池系统、整车电池系统和整车空调系统进行集成，并使得第一冷却液循环回路、第二冷却液循环回路和冷媒循环回路共用PTC加热器，一方面可是显著缩短各系统管路连接长度，降低各系统的空间占用面积，减少零件数量，降低成本，有利于释放车身空间，另一方面可实现对各系统热量的充分利用，提高能源利用率。
在上述实施例中，还包括蓄水壶(1)和去离子器(5)，所述蓄水壶(1)、所述第一水泵(2)、所述燃料电池反应堆总成(3)、所述去离子器(5)分别沿冷却液的输送方向依次连接，所述去离子器(5)的冷却液输出端与所述蓄水壶(1)连接并连通，所述燃料电池反应堆总成(3)与所述去离子器(5)之间设有回路开关(4)。
在本发明中，蓄水壶(1)与去离子器(5)之间通过溢气管连通，当冷却液中离子浓度太高时，可启动回路开关(4)，使冷却液流入去离子器(5)进行去离子处理后，再输送至蓄水壶(1)内，进而进行下一次的循环利用。具体的，回路开关(4)为二通阀。
本发明的一种增程式燃料电池汽车热管理集成系统，总共包括以下三条循环回路：
1、燃料电池反应堆总成(3)冷却水循环回路：冷却液在第一水泵(2)的作用下，首先经过燃料电池反应堆总成(3)，然后在第一三通阀(6)(6)的作用下，可进入PTC加热器(9)加热循环回路或者散热器(8)散热回路；当冷却液进入PTC加热器(9)加热循环后，在第二三通阀(10)的作用下，冷却液可以进入增程电池(15)用的板式换热器(13)，在第三三通阀(11)(11)的作用下，冷却液可进入用于采暖使用的暖风芯体(12)。在燃料电池反应堆总成(3)的冷却液输出端，溢气管首先连接到去离子器(5)，并在电堆与去离子器(5)之间连接一个两通阀(4)；
2、增程电池(15)循环水回路：冷却液在第二水泵(14)的作用下，首先经过增程电池(15)，然后在第四三通阀(16)的作用下，可选择冷却液流过chiller(17)起到降温作用，流过板式换热器(13)起到加热的作用；
3、空调冷媒循环回路：在空调循环泵(21)的作用下，空调冷媒先经过冷凝器(20)中，然后在第五三通阀(19)的作用下，冷媒可进入chiller(17)起到给增程电池(15)循环水回路中冷却水降温的作用，也可进入蒸发器(18)中，达到降温的作用。
一种汽车，包括所述热管理集成系统，所述热管理集成系统与车身连接。
一种增程式燃料电池汽车热管理集成系统的控制方法，其具体包括以下步骤：
S1、同时监控燃料电池反应堆和增程电池(15)的工作温度，以及空调请求；
S2、(a)当燃料电池反应堆总成(3)需求加热(工作温度低于预设值)、增程电池(15)需求加热(工作温度低于预设值)以及空调有取暖请求时：
第一三通阀(6)仅连通燃料电池反应堆总成(3)和加热单元(9)，同时，调整第二三通阀(10)和第三三通阀(11)的开度，启动加热单元(9)、板式换热器和暖风芯体(12)，冷却液从第一水泵(2)输出后，依次经过燃料电池反应堆总成(3)、第一三通阀(6)、加热单元(9)后，按比例分别进入板式换热器和暖风芯体(12)内后，再回到第一水泵(2)内，即第一水泵(2)→燃料电池反应堆总成(3)→第一三通阀(6)→加热单元(9)→第二三通阀(10)→(板式换热器(3)，第三三通阀(11)→暖风芯体(12))→第一水泵(2)；
第四三通阀(16)仅连通增程电池(15)和板式换热器，冷却液从第二水泵(14)输出后，依次经过增程电池(15)、第四三通阀(16)、板式换热器后，回到第二水泵(14)内，即第二水泵(14)→增程电池(15)→第四三通阀(16)→换热器(13)→第二水泵(14)；
空调循环泵(21)不开启，由进入暖风芯体(12)的冷却液为空调暖通系统提供空调加热所需的热量。
其中，由于燃料电池反应堆总成(3)的工作温度较高，一般为70℃(预设值)左右，而增程电池(15)的工作温度一般为25℃(预设值)左右，当燃料电池反应堆总成(3)和增程电池(15)均需要加热时，应当以增程电池(15)的工作温度为控制目标，第二三通阀(10)为控制对象，控制加热单元(9)对冷却液的加热温度，以及加热后冷却液进入板式换热器的比例。同时，从第二水泵(14)输出的冷却液全部经过板式换热器(13)，从而达到增程电池(15)循环水回路加热的作用。此处应当特别注意，为了保持增程电池(15)工作温差较小，不得通过调整第二水泵(14)来达到散热的作用。而在此工况下，即使空调有取暖请求，也无需启动冷媒循环回路，可以直接由进入暖风芯体(12)的冷却液为空调暖通系统提供空调加热所需的热量。在此，需要说明的是，本发明中的空调暖通系统为现有技术，其主要实现对乘员舱提供加热空气以及冷却空气，以满足驾驶员或乘客的室内采暖、制冷和自然风循环等要求，本发明对其具体结构组成和工作原理不再进行赘述。本发明热管理集成系统中的暖风芯体(12)、蒸发器(18)属于空调暖通系统的组成零部件。
(b)当燃料电池反应堆总成(3)需求降温(工作温度高于预设值)、增程电池(15)需求加热以及空调有取暖请求时：
调节第一三通阀(6)的开度、第二三通阀(10)和第三三通阀(11)的开度，控制冷却液分别进入加热单元(9)和散热单元内的比例，启动散热单元、板式换热器和暖风芯体(12)，关闭加热单元(9)，冷却液从第一水泵(2)输出后，依次经过燃料电池反应堆总成(3)和第一三通阀(6)后，按比例分别进入加热单元(9)和散热单元内，同时，经过加热单元(9)后的冷却液按比例分别进入板式换热器和暖风芯体(12)内后，均回到第一水泵(2)内，即第一水泵(2)→燃料电池反应堆总成(3)→第一三通阀(6)→加热单元(9)→(PTC加热器(9)→第二三通阀(10)→板式换热器(3)，第三三通阀(11)(11)→暖风芯体(12)，散热器(8))→第一水泵(2)；
第四三通阀(16)仅连通增程电池(15)和板式换热器，冷却液从第二水泵(14)输出后，依次经过增程电池(15)、第四三通阀(16)、板式换热器后，回到第二水泵(14)内，即第二水泵(14)→增程电池(15)→第四三通阀(16)→换热器(13)→第二水泵(14)；
空调循环泵(21)不开启，由进入暖风芯体(12)的冷却液为空调暖通系统提供空调加热所需的热量。
(c)当燃料电池反应堆总成(3)需求加热、增程电池(15)需求降温(工作温度高于预设值)以及空调有取暖请求时：
第一三通阀(6)仅连通燃料电池反应堆总成(3)和加热单元(9)，同时，第二三通阀(10)仅连通加热单元(9)和第三三通阀(11)，第三三通阀(11)仅连通第二三通阀(10)和暖风芯体(12)，启动加热单元(9)和暖风芯体(12)，冷却液从第一水泵(2)输出后，依次经过燃料电池反应堆总成(3)、第一三通阀(6)、加热单元(9)和暖风芯体(12)内后，再回到第一水泵(2)内，即第一水泵(2)→燃料电池反应堆总成(3)→第一三通阀(6)→加热单元(9)→第二三通阀(10)→第三三通阀(11)→暖风芯体(12)→第一水泵(2)；
第四三通阀(16)仅连通增程电池(15)和电池冷却器(17)，冷却液从第二水泵(14)输出后，依次经过增程电池(15)、第四三通阀(16)、电池冷却器(17)后，回到第二水泵(14)内，即第二水泵(14)→增程电池(15)→第四三通阀(16)→电池冷却器(17)→第二水泵(14)，即冷却液不再进入板式换热器中，从而达到给增程电池(15)降温的作用；
启动空调循环泵(21)、冷凝器(20)和电池冷却器(17)，第五三通阀(19)仅连通冷凝器(20)和电池冷却器(17)，冷媒依次经过空调循环泵(21)、冷凝器(20)和电池冷却器(17)后，回到空调循环泵(21)内，即空调循环泵(21)→冷凝器(20)→第五三通阀(19)→chiller(17)→空调循环泵(21)，冷凝器(20)不经过蒸发器(18)，从而达到给增程电池(15)降温的作用。
(d)当燃料电池反应堆总成(3)需求加热、增程电池(15)需求降温以及空调有制冷请求时：
第一三通阀(6)仅连通燃料电池反应堆总成(3)和加热单元(9)，同时，调节第二三通阀(10)和第三三通阀(11)，使得冷却液不进入板式换热器和暖风芯体(12)内，启动加热单元(9)，冷却液从第一水泵(2)输出后，依次经过燃料电池反应堆总成(3)、第一三通阀(6)、加热单元(9)、第二三通阀(10)和第三三通阀(11)后，再回到第一水泵(2)内，即第一水泵(2)→燃料电池反应堆总成(3)→第一三通阀(6)→(加热单元(9)→第二三通阀(10)→第三三通阀(11)，暖风芯体(12))→第一水泵(2)；
第四三通阀(16)仅连通增程电池(15)和电池冷却器(17)，冷却液从第二水泵(14)输出后，依次经过增程电池(15)、第四三通阀(16)、电池冷却器(17)后，回到第二水泵(14)内，冷却液不再进入板式换热器中，从而达到给增程电池(15)降温的作用，即第二水泵(14)→增程电池(15)→第四三通阀(16)→电池冷却器(17)→第二水泵(14)；
调节第五三通阀(19)，控制冷媒分别进入蒸发器(18)和电池冷却器(17)内的比例，启动空调循环泵(21)、冷凝器(20)、蒸发器(18)和电池冷却器(17)，冷媒依次经过空调循环泵(21)和冷凝器(20)后，按比例分别进入蒸发器(18)和电池冷却器(17)内，再均回到空调循环泵(21)内，在蒸发器(18)的作用下，为空调暖通系统提供空调制冷所需的冷源，即空调循环泵(21)→冷凝器(20)→三通阀(19)→(chiller(17)，蒸发器(18))→空调泵。
(e)当燃料电池反应堆总成(3)需求降温、增程电池(15)需求降温以及空调有取暖请求时：
调节第一三通阀(6)的开度的开度，控制冷却液分别进入加热单元(9)和散热单元内的比例，同时，第二三通阀(10)仅连通加热单元(9)和第三三通阀(11)，第三三通阀(11)仅连通第二三通阀(10)和暖风芯体(12)，启动散热单元和暖风芯体(12)，关闭加热单元(9)，冷却液从第一水泵(2)输出后，依次经过燃料电池反应堆总成(3)、第一三通阀(6)、加热单元(9)和暖风芯体(12)内后，再回到第一水泵(2)内，即第一水泵(2)→燃料电池反应堆总成(3)→第一三通阀(6)→(加热单元(9)→第二三通阀(10)→第三三通阀(11)→暖风芯体(12)，散热器(8))→第一水泵(2)；
第四三通阀(16)仅连通增程电池(15)和电池冷却器(17)，冷却液从第二水泵(14)输出后，依次经过增程电池(15)、第四三通阀(16)、电池冷却器(17)后，回到第二水泵(14)内，冷却液不再进入板式换热器中，从而达到给增程电池(15)降温的作用，即第二水泵(14)→增程电池(15)→第四三通阀(16)→电池冷却器(17)→第二水泵(14)；
启动空调循环泵(21)、冷凝器(20)和电池冷却器(17)，第五三通阀(19)仅连通冷凝器(20)和电池冷却器(17)，冷媒依次经过空调循环泵(21)、冷凝器(20)和电池冷却器(17)后，回到空调循环泵(21)内，即空调循环泵(21)→冷凝器(20)→第五三通阀(19)→chiller(17)→空调循环泵(21)，冷凝器(20)不经过蒸发器(18)，从而达到给增程电池(15)降温的作用。
(f)当燃料电池反应堆总成(3)需求降温、增程电池(15)需求降温以及空调有制冷请求时：
第一三通阀(6)仅连通燃料电池反应堆总成(3)与散热单元，启动散热单元，冷却液冷却液从第一水泵(2)输出后，依次经过燃料电池反应堆总成(3)、第一三通阀(6)、散热单元后，再回到第一水泵(2)内，即第一水泵(2)→燃料电池反应堆总成(3)→第一三通阀(6)→散热单元→第一水泵(2)；
第四三通阀(16)仅连通增程电池(15)和电池冷却器(17)，启动电池冷却器(17)，冷却液从第二水泵(14)输出后，依次经过增程电池(15)、第四三通阀(16)、电池冷却器(17)后，回到第二水泵(14)内，即第二水泵(14)→增程电池(15)→第四三通阀(16)→电池冷却器(17)→第二水泵(14)，即冷却液不再进入板式换热器中，从而达到给增程电池(15)降温的作用；
调节第五三通阀(19)，控制冷媒分别进入蒸发器(18)和电池冷却器(17)内的比例，启动空调循环泵(21)、冷凝器(20)、蒸发器(18)和电池冷却器(17)，冷媒依次经过空调循环泵(21)和冷凝器(20)后，按比例分别进入蒸发器(18)和电池冷却器(17)内，再均回到空调循环泵(21)内，在蒸发器(18)的作用下，为空调暖通系统提供空调制冷所需的冷源，即空调循环泵(21)→冷凝器(20)→三通阀(19)→(chiller(17)，蒸发器(18))→空调泵。
S3、监控冷却液的离子浓度，当冷却液中的离子浓度超过预设值(5us/cm)，且燃料电池反应堆总成(3)需求加热时，开启回路开关(4)，使得冷却液依次经过第一水泵(2)、燃料电池反应堆总成(3)、回路开关(4)、去离子器(5)和蓄水壶(1)后，返回至第一水泵(2)内，即第一水泵(2)→燃料电池反应堆总成(3)→回路开关(4)→去离子器(5)→蓄水壶(1)，以达到降低冷却液中离子浓度的目的，直至冷却液中的离子浓度降低到预设值时，关闭回路开关(4)，以减少热量散失。而若在燃料电池反应堆总成(3)处于需求降温、常温启动或未启动中任一工况时，回路开关(4)处于常开状态。
本发明所述增程式燃料电池汽车热管理集成系统的控制方法，通过三条回路之间的相互作用，使得单个零件可以同时为两个系统服务，同时提高能量的利用率，使得电堆发热产生的热量用于空调加热、电池加热利用。并能够满足燃料电池反应堆、空调、增程电池各自在不同加热或者降温下的需求的全部工作需求，只通过内部阀开关及分配情况，就能实现对目标控制的相互独立，同时利用间接加热方法，可以控制对应三通阀的开度去精确控制增程电池的工作温度。
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)

1.一种增程式燃料电池汽车热管理集成系统的控制方法，其特征在于，采用一种增程式燃料电池汽车热管理集成系统执行，增程式燃料电池汽车热管理集成系统包括：由第一水泵(2)、燃料电池反应堆总成(3)、第一三通阀(6)、加热单元(9)、散热单元、第二三通阀(10)、换热器(13)、第三三通阀(11)和暖风芯体(12)组成的第一冷却液循环回路，由第二水泵(14)、增程电池(15)、第四三通阀(16)、电池冷却器(17)和所述换热器(13)组成的第二冷却液循环回路，由空调循环泵(21)、冷凝器(20)、蒸发器(18)、第五三通阀(19)和所述电池冷却器(17)组成的冷媒循环回路；
燃料电池反应堆总成(3)通过第一三通阀(6)分别与加热单元(9)和散热单元并联，所述第二三通阀(10)设置在加热单元(9)与所述换热器(13)的连接回路上，所述第三三通阀(11)设置在所述加热单元(9)与所述暖风芯体(12)的连接回路上，所述第二三通阀(10)和第三三通阀(11)连通，所述第二水泵(14)、所述增程电池(15)、所述第四三通阀(16)和板式换热器按冷却液的输送方向依次连接，所述电池冷却器(17)通过所述第四三通阀(16)与所述板式换热器并联设置，所述板式换热器的冷却液输出端和所述电池冷却器(17)的冷却液输出端均与所述第二水泵(14)连接并连通，所述空调循环泵(21)、所述冷凝器(20)、所述第五三通阀(19)和所述蒸发器(18)按冷媒的输送方向依次连接，所述电池冷却器(17)通过所述第五三通阀(19)与所述蒸发器(18)并联设置，其冷媒输出端以及所述蒸发器(18)的冷媒输出端均与所述空调循环泵(21)的冷媒输入端连接并连通；
具体包括以下步骤：
S1、同时监控燃料电池反应堆和增程电池(15)的工作温度，以及空调请求；
S2、当燃料电池反应堆总成(3)需求加热、增程电池(15)需求加热以及空调有取暖请求时，第一三通阀(6)仅连通燃料电池反应堆总成(3)和加热单元(9)，第四三通阀(16)仅连通增程电池(15)和换热器(13)，同时，调整第二三通阀(10)和第三三通阀(11)的开度，使得冷却液按比例进入换热器(13)和暖风芯体(12)内，启动加热单元(9)、换热器(13)和暖风芯体(12)，关闭空调循环泵(21)；
当燃料电池反应堆总成(3)需求降温、增程电池(15)需求加热以及空调有取暖请求时，调节第一三通阀(6)的开度、第二三通阀(10)和第三三通阀(11)的开度，控制冷却液分别进入加热单元(9)和散热单元内的比例，以及进入换热器(13)和暖风芯体(12)内的比例，第四三通阀(16)仅连通增程电池(15)和换热器(13)，启动散热单元、板式换热器和暖风芯体(12)，关闭加热单元(9)和空调循环泵(21)；
当燃料电池反应堆总成(3)需求加热、增程电池(15)需求降温以及空调有取暖请求时，第一三通阀(6)仅连通燃料电池反应堆总成(3)和加热单元(9)，同时，第二三通阀(10)仅连通加热单元(9)和第三三通阀(11)，第三三通阀(11)仅连通第二三通阀(10)和暖风芯体(12)，第四三通阀(16)仅连通增程电池(15)和电池冷却器(17)，第五三通阀(19)仅连通冷凝器(20)和电池冷却器(17)，启动加热单元(9)、暖风芯体(12)、空调循环泵(21)、冷凝器(20)和电池冷却器(17)；
当燃料电池反应堆总成(3)需求加热、增程电池(15)需求降温以及空调有制冷请求时，第一三通阀(6)仅连通燃料电池反应堆总成(3)和加热单元(9)，第四三通阀(16)仅连通增程电池(15)和电池冷却器(17)，同时，调节第二三通阀(10)和第三三通阀(11)，使得冷却液不进入板式换热器和暖风芯体(12)内，调节第五三通阀(19)，控制冷媒分别进入蒸发器(18)和电池冷却器(17)内的比例，启动加热单元(9)、空调循环泵(21)、冷凝器(20)、蒸发器(18)和电池冷却器(17)；
当燃料电池反应堆总成(3)需求降温、增程电池(15)需求降温以及空调有取暖请求时，调节第一三通阀(6)的开度的开度，控制冷却液分别进入加热单元(9)和散热单元内的比例，同时，第二三通阀(10)仅连通加热单元(9)和第三三通阀(11)，第三三通阀(11)仅连通第二三通阀(10)和暖风芯体(12)，第四三通阀(16)仅连通增程电池(15)和电池冷却器(17)，第五三通阀(19)仅连通冷凝器(20)和电池冷却器(17)，启动散热单元、暖风芯体(12)空调循环泵(21)、冷凝器(20)、蒸发器(18)和电池冷却器(17)，关闭加热单元(9)；
当燃料电池反应堆总成(3)需求降温、增程电池(15)需求降温以及空调有制冷请求时，第一三通阀(6)仅连通燃料电池反应堆总成(3)与散热单元，第四三通阀(16)仅连通增程电池(15)和电池冷却器(17)，调节第五三通阀(19)，控制冷媒分别进入蒸发器(18)和电池冷却器(17)内的比例，启动散热单元、电池冷却器(17)、空调循环泵(21)、冷凝器(20)和蒸发器(18)；
S3、监控冷却液的离子浓度，当冷却液中的离子浓度超过预设值，且燃料电池反应堆总成(3)需求加热时，开启回路开关(4)，使得冷却液依次经过第一水泵(2)、燃料电池反应堆总成(3)、回路开关(4)、去离子器(5)和蓄水壶(1)后，返回至第一水泵(2)内；而若在燃料电池反应堆总成(3)处于需求降温、常温启动或未启动中任一工况时，回路开关(4)处于常开状态。
2.根据权利要求1所述的一种增程式燃料电池汽车热管理集成系统的控制方法，其特征在于，所述散热单元包括散热器(8)和散热风扇(7)，所述散热风扇(7)的冷却液进液端和冷却液出液端分别与所述第一三通阀(6)和所述第一水泵(2)连接并连通。
3.根据权利要求1所述的一种增程式燃料电池汽车热管理集成系统的控制方法，其特征在于，第一三通阀(6)、第二三通阀(10)、第三三通阀(11)和第五三通阀(19)均为比例调节三通阀。
4.根据权利要求1所述的一种增程式燃料电池汽车热管理集成系统的控制方法，其特征在于，还包括蓄水壶(1)和去离子器(5)，所述蓄水壶(1)、所述第一水泵(2)、所述燃料电池反应堆总成(3)、所述去离子器(5)分别沿冷却液的输送方向依次连接，所述去离子器(5)的冷却液输出端与所述蓄水壶(1)连接并连通，所述燃料电池反应堆总成(3)与所述去离子器(5)之间设有回路开关(4)。
5.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的一种增程式燃料电池汽车热管理集成系统的控制方法中记载的增程式燃料电池汽车热管理集成系统，所述增程式燃料电池汽车热管理集成系统与车身连接。
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