CN114361516A - 一种复合能源船散热系统、控制单元及控制方法 - Google Patents

一种复合能源船散热系统、控制单元及控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114361516A
CN114361516A CN202111481014.6A CN202111481014A CN114361516A CN 114361516 A CN114361516 A CN 114361516A CN 202111481014 A CN202111481014 A CN 202111481014A CN 114361516 A CN114361516 A CN 114361516A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat dissipation
temperature
cooled
circulating device
cooling medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111481014.6A
Other languages
English (en)
Inventor
孙公权
高越
杨林林
王素力
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhongke Jiahong Foshan New Energy Technology Co ltd
Original Assignee
Zhongke Jiahong Foshan New Energy Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhongke Jiahong Foshan New Energy Technology Co ltd filed Critical Zhongke Jiahong Foshan New Energy Technology Co ltd
Priority to CN202111481014.6A priority Critical patent/CN114361516A/zh
Publication of CN114361516A publication Critical patent/CN114361516A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04029—Heat exchange using liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/38—Apparatus or methods specially adapted for use on marine vessels, for handling power plant or unit liquids, e.g. lubricants, coolants, fuels or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04701—Temperature

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明公开了一种复合能源船散热系统、控制单元及控制方法，其中，系统包括：待散热系统，与储能电池并联，用于输出供电；温度检测单元，与待散热系统串联，用于检测待散热系统的温度；散热控制单元，与温度检测单元连接，用于检测到待散热系统的温度大于设定值时，启动对流辅热单元进行强制散热；对流辅热单元，用于接收所述散热控制单元的控制信号，对所述待散热系统进行直接/间接辅助散热。通过本发明的散热控制系统、方法及控制单元，可以满足复合能源船散热方面的需求。

Description

一种复合能源船散热系统、控制单元及控制方法
技术领域
本发明涉及复合能源领域，尤其涉及一种应用于船用的复合能源船散热系统、控制单元及控制方法。
背景技术
传统内燃机，需要给内燃机散热。一般在船体底部配备散热器，当船行驶时，流经的水流为散热器中的水散热，达到冷却的效果。随着船速的变化，内燃机需要的散热量随之变化，而水流也随着船速增加或减少；当船静止时，内燃机不需要工作，同时也不需要散热。因此在内燃机船的散热完全通过行驶的水流流经船底散热器即可达到散热效果。
随着国家船运排放标准的建立，新能源船的市场占有率逐渐增加。而在新能源船领域，纯电动船只适合短距离续航工况，而燃料电池船适合长距离续航的运行工况。复合新能源如燃料电池、太阳能电池等发电装置与储能电池在船舶领域的复合应用，其在实际应用中具有非常大的优势，比如：能效转换率高、零排放、选择多样化、运行平稳、低噪声等。复合新能源中，有些比如燃料电池是将化学能直接转换成电能的发电装置，同时也会产生部分热能，但是它与传统的内燃机不同，因为复合能源船的工作状态不完全与船速成正比，有些复合能源船同时也会考虑船载储能电池的容量，故现有的散热系统并不能满足船用复合能源散热的需求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种复合能源船散热系统、控制装置及控制方法，以满足复合能源船散热方面的需求。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
根据本申请的一个方面，提供了一种复合能源船散热系统，包括：待散热系统，与储能电池并联，用于输出供电；温度检测单元，与所述待散热系统串联，用于检测所述待散热系统的温度；散热控制单元，与所述温度检测单元连接，用于当所述待散热系统的温度大于设定值时，启动对流辅热单元进行强制散热；对流辅热单元，与所述散热控制单元相连，用于接收所述散热控制单元的启动控制信号，对所述待散热系统进行直接/间接辅助散热。
可选的，所述待散热系统可以包括燃料电池系统，储能电池的发动机系统，比如光伏，汽柴油发电机等等，燃料电池系统可以是氢氧，氢空，直接甲醇，高温甲醇，固体氧化物，镁空气，铝空气，锌空气，铝水等任何能发生氧化还原反应，都可以作为燃料电池；所述储能电池可以包括锂电池，铅酸电池，镍氢电池等。
可选的，所述对流辅热单元一体化设置在所述复合能源船的散热器上，与所述待散热系统串联；或者所述对流辅热单元单独设置，对所述待散热系统强制对流散热；或者所述对流辅热单元与所述待散热系统以及所述复合能源船的散热器串联。
优选的，所述复合能源散热系统还可以包括；
第一循环装置、换热装置、第二循环装置；
其中，所述第一循环装置，与所述待散热系统串联，用于通过第一散热冷却介质对所述待散热系统进行散热循环；
所述换热装置，与所述第一循环装置和所述第二循环装置相连，用于对所述第一循环装置的第一散热冷却介质和所述第二循环装置的第二冷却介质进行换热；
所述第二循环装置，与所述换热装置相连，用于通过所述第二冷却介质对所述第一循环装置的所述第一散热冷却介质进行冷却循环。
可选的，所述换热装置可包括板式换热器、管壳式换热器、风冷换热器；
所述换热装置可包括四个端口，其中两个端口与所述温度检测单元和所述第一循环装置相连，构成所述散热循环；其他两个端口与所述对流辅热单元及所述第二循环装置相连，构成冷却循环。
可选的，所述第一散热冷却介质和/或第二冷却介质可以包括导热油、水、乙二醇、水溶液。
可选的，所述第二循环装置还可设置有温度检测单元，与所述第二循环装置相连，用于对所述第二循环装置进行温度检测；
所述散热控制单元，与所述第一循环装置及第二循环装置的温度检测单元相连，检测到所述第二循环装置的温度大于预设值时，启动所述对流辅热单元对所述第二循环装置强制对流散热；检测到所述待散热系统的出入口温度差大于预设值时，控制所述第一循环装置的第一散热冷却介质流量进行出入口温度调节；
所述对流辅热单元，用于通过对所述第二循环装置进行强制对流，间接对所述待散热系统辅助散热。
可选的，该系统还可以包括第二循环装置对应的控制装置；
所述散热控制单元与所述第二循环装置对应的控制装置相连，还用于检测到所述第一散热冷却介质/燃料电池的入口温度大于设定值时，控制所述第二循环装置的控制装置的流量/转速，进行所述第一散热冷却介质/燃料电池的入口温度调节。
根据本申请的另一个方面，提供了一种散热控制单元，应用于复合能源船，包括：接收子单元，用于接收复合能源船待散热系统的温度检测信号；处理子单元，用于检测到所述待散热系统的温度大于设定值时，启动强制散热信号；发送子单元，用于发送对应的控制信号。
可选的，所述处理子单元包括：第一处理子单元，用于检测到所述待散热系统的入口温度大于预设值时，发送直接对所述待散热系统辅助散热的控制信号；和/或第二处理子单元，用于检测到所述待散热系统的出入口温度差大于预设值时，发送进行出入口温度调节的控制信号。
可选的，所述处理子单元包括：第一处理子单元，用于检测到第二循环装置的温度大于预设值时，发送对所述第二循环装置强制对流辅助散热的控制信号，间接对所述待散热系统辅助散热；和/或
第二处理子单元，用于检测到所述待散热系统的出入口温度差大于预设值时，发送调节所述待散热系统的第一散热冷却介质的流量控制信号，进行所述待散热系统的出入口温度调节；和/或
第三处理子单元，用于检测到当所述第一散热冷却介质/燃料电池的入口温度大于设定值时，发送所述入口温度调节的控制信号。
根据本申请的另一个方面，提供了复合能源船散热系统的控制方法，包括以下步骤：在所述复合能源船设置对流辅热单元和温度检测单元；当检测到与复合能源船的储能电池并联的待散热系统的温度大于设定值时，启动所述对流辅热单元进行强制对流辅助散热。
可选的，当检测到所述待散热系统的入口温度大于设定值时，启动所述对流辅热直接对所述待散热系统进行强制对流辅助散热；和/或
当检测到所述待散热系统的出入口温度差大于设定值时，控制所述待散热系统的第一散热冷却介质的流量直接调节所述待散热系统的出入口温度差。
可选的，所述控制方法还可以包括：在所述复合能源船设置第一循环装置、换热装置、第二循环装置；
通过所述第一循环装置内的第一散热冷却介质对所述待散热系统进行散热循环；
通过换热装置对所述第一循环装置的第一散热冷却介质和所述第二循环装置的第二冷却介质进行换热；
通过所述第二冷却介质对所述第一散热冷却介质进行冷却循环。
可选的，所述当检测到与复合能源船的储能电池并联的待散热系统的温度大于设定值时，启动对流辅热单元进行强制对流辅助散热包括：
检测到所述第二循环装置/第二冷却介质的温度大于预设值时，通过所述对流辅热单元对所述第二循环装置强制对流散热，间接对所述待散热系统辅助散热；和/或
当检测到所述待散热系统的出入口温度差大于预设值时，控制所述第一散热冷却介质的流量对所述待散热系统的出入口温度调节；和/或
检测到所述第一散热冷却介质/燃料电池入口温度大于设定值时，控制所述第二循环装置对应的控制装置的流量/转速对第一散热冷却介质的入口温度进行调节。
本发明提出的复合能源船散热系统、单元和控制方法，通过对待散热系统进行温度检测，可以监测系统的出入口温度，及判断出入口温度差，在出入口温度差或者入口温度过高时进行强制对流辅助散热，满足复合能源船在船静止/行驶过程中待散热系统温度过高时，及时进行强制对流辅助散热，可以兼容现有的船用散热系统或进行改造，以满足散热需求，解决现有技术不能满足复合能源船散热需求的技术问题。本发明部分实施例还将散热系统分成散热循环和冷却循环，并对此进行换热，散热循环可以对系统进行循环散热，冷却循环可以对散热循环内的散热冷却介质进行冷却并保持一定的温度范围，保证待散热系统的稳定可靠性，及延长电池使用寿命，由于本发明中的第一散热冷却介质温度不会随着第二冷却介质温度而降低的过低，可以保持电堆每节电池的温度一致性，从而延长电堆的寿命，使其达到更优的工作性能。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一方面提出的复合能源船散热系统实施例一结构示意图；
图2是本发明一方面提出的复合能源船散热系统的实施例二应用环境示意图；
图3是本发明一方面提出的复合能源船散热系统实施例三结构示意图；
图4是本发明一方面提出的复合能源船散热系统实施例四结构示意图；
图5是本发明一方面提出的复合能源船散热系统的应用环境实施例五示意图；
图6是本发明另一方面提出的复合能源船散热控制单元结构实施例一示意图；
图7是本发明另一方面提出的散热控制单元实施例二结构示意图；
图8是本发明另一方面提出的复合能源船散热控制方法实施例一流程图；
图9是本发明另一方面提出的复合能源船散热控制方法的实施例二流程示意图；
图10是本发明另一方面提出的复合能源船散热控制方法的实施例三流程示意图；
图11是本发明另一方面提出的复合能源船散热控制方法的实施例四流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明一方面提出的复合能源船散热系统实施例一结构示意图，如图1所示，本实施例包括：
待散热系统，与储能电池并联输出供电；本实施例中，待散热系统可以是燃料电池系统，储能电池的发动机系统，比如光伏，汽柴油发电机等等，燃料电池系统可以是氢氧，氢空，直接甲醇，高温甲醇，固体氧化物，镁空气，铝空气，锌空气，铝水等任何能发生氧化还原反应，就可以作为燃料电池；所述储能电池可以包括锂电池，铅酸电池，镍氢电池等。
温度检测单元，包括待散热系统的入口和出口温度检测，用于检测待散热系统的温度；
散热控制单元，与温度检测单元连接，用于检测到待散热系统的温度大于设定值时，启动对流辅热单元进行强制散热；散热控制单元可以是搭建在复合能源船上的微处理器，CPU，电子控制单元(Electronic Control Unit，简称ECU)，微机控制器等，也可以是上下位机或者其他分体式仪表等控制单元的其他表现形式或者实现此散热控制功能和流程的任意载体。
对流辅热单元，与散热控制单元相连，用于接收散热控制单元的控制信号，对待散热系统进行直接/间接辅助散热。对流辅热单元可以一体化设置在复合能源船原有的散热器上，与待散热系统串联；或者如图1所示，对流辅热单元可以单独设置，如图1中虚线所示的对流辅热单元仅和散热控制单元相连，属于在船的散热系统中新增了一套风冷散热器，例如风扇，可以强制对流，对待散热系统强制对流散热；或者对流辅热单元与待散热系统以及所述复合能源船的散热器串联，如图1中右边虚线所示的对流辅热单元。
图2是本发明一方面提出的复合能源船散热系统的实施例二应用环境示意图，如图2所示，本实施例中待散热系统为燃料电池系统，水作为散热冷却介质对待散热系统进行散热循环，此处的散热循环装置为水泵。
如图2所示，在船航行时，电池系统功率随航速变化。同时随着船速的快慢，流经散热器的水流量改变，可携带走的热量也随之变化，此时基本调节水泵流速就可满足燃料电池系统散热需求。当船行驶时，船身自带储能电池电压过高时，燃料电池会降低功率，此时散热量增加，但也不会影响燃料电池性能。当燃料电池系统不工作，船行驶速度较快时，循环水温度低对燃料电池系统无大影响。当船静止，船身自带储能电池电压过低时，燃料电池系统为储能电池充电，此时没有水流流经散热器，散热量就会大大折扣，就需要启动叶轮(或风扇类)，强制水流动，达到强制换热的目的。此叶轮(或风扇类)不需要只在水中，也可以在管路中增加一套风冷散热器，打开风扇强制散热也可达到效果，本实施例是直接增加强制对流的叶轮，更为简单。图1和图2实施例增加出入口温度检测，比如温度传感器，以及强制散热的叶轮/风扇等散热单元。
如图1和/或图2所示，当检测到与复合能源船的储能电池并联的待散热系统的温度大于设定值时，启动所述对流辅热单元进行强制对流辅助散热。
例如：当检测到电池系统或储能电池的发动机系统的入口温度大于设定值时，启动风扇/叶轮进行强制对流辅助散热；和/或
检测到该待散热系统的出入口温度差大于设定值时，控制散热冷却介质流量比如图2中调节水泵转速进而调节散热循环中散热水的量从而直接调节燃料电池系统的出入口温度差。
图8是本发明另一方面提出的复合能源船散热控制方法实施例一流程图，下面结合图1、图2和图8对散热系统及控制方法举例说明：
如图1、图2、图3的复合能源船散热系统，可以通过如图8所示的方法进行散热控制，通过散热监控单元实现，其控制方法包括：
系统稳定输出运行时，通过散热控制单元控制散热冷却介质(图2为水)入口温度在目标温度允许范围内，同时控制出入口温度差在允许范围内，具体地：
当检测到待散热系统的入口温度大于设定值时，启动风扇/叶轮等散热单元对待散热系统进行强制对流辅助散热；叶轮转速关联入口温度，入口温度大于目标设定值范围提高叶轮转速；入口温度低降低叶轮转速；
当检测到出入口温度差大于设定值时，通过控制散热循环装置，比如图2水泵转速控制散热冷却介质流量，进而直接调节电池系统的出入口温度差，出入口温差大提高水泵转速，温差小降低转速。
图3是本发明一方面提出的复合能源船散热系统实施例三结构示意图，包括入口温度传感器1，和出口的温度传感器2，以及散热控制单元。下面结合图2-图3以锂电池作为储能电池，待散热系统为燃料电池系统对本发明的散热系统及散热方法在不同运行情况下举例，本领域技术人员应当了解，还可以用铅酸电池作为储能电池只是不同储能电池的工况温度不同，根据不同储能电池的工况温度即可设置不同的设定值(或者预设值)：
电池系统并联储能电池，其运行功率关联锂电池电压/荷电状态(state ofcharge,，以下简称SOC)，用于反应电池剩余容量，锂电池电压/SOC过高时，电池系统低功率输出；锂电池电压/SOC过低时，提高电池系统输出功率。
运行情况1：锂电池电压/SOC适中，具体的，可以根据实际情况不同设置SOC适中、过高、过低的范围，船正常行驶，燃料电池系统功率随航速变化。随船速快慢流经散热器的水流量改变，散热量也随之改变，此时经过图2散热器可满足系统散热需求。
情况1举例：船航行时速10海里/时(以下简称节)，需求功率100kW，锂电池容量60％；燃料电池输出100kW，发电功率与航速匹配，流经散热器的水流量随船速改变，可携带走的热量也随之变化，此时调节水泵流速通过散热器散热就可满足燃料电池系统散热需求，不需要额外辅助散热，风扇/叶轮关闭。
运行情况2：船行驶时，锂电池电压/SOC过高，燃料电池系统会降低功率，此时船速与燃料电池功率不匹配，实际散热量增加，通过微调水泵转速控制冷却液流量即可满足需求散热，根据情况可以不需额外辅助散热。
情况2举例：船航行时速10节，需求功率100kW，锂电池容量80％；燃料电池输出20kW，发电功率与航速无法匹配，随船速的快慢，通过微调水泵转速流经散热器的水流量改变，可携带走的散热量大于燃料电池系统散热需求，即实际可散热量大于需求散热量，不需要额外辅助散热，风扇/叶轮关闭。
运行情况3：当船低速行驶或静止，船身自带锂电池电压/SOC过高，燃料电池不工作或者低功率工作，通过微调水泵转速控制冷却液流量即可满足需求散热，不需要额外辅助散热，风扇/叶轮关闭。
运行情况4：当船低速行驶或静止，船身自带锂电池电压/SOC过低，燃料电池需要为锂电池充电，此时流经散热器的水散热不足，实际可散热量小于需要散热量，此时需要控制打开叶轮(或风扇类)，强制水流动，达到辅助散热的目的。同理，叶轮(或风扇类)不需要只在水中，还可以如图1所示另在管路中增加一套风冷散热器，打开风扇强制散热也可达到同样效果。
情况4举例：船静止时，需求功率0kW，锂电池容量20％；燃料电池输出100kW，发电功率与航速无法匹配，实际散热量小于需求散热量。通过散热控制单元调节叶轮转速，控制散热冷却介质，如图2中冷却液入口温度处于设定范围内，如75±5℃，当入口温度大于设定值，比如设置80℃打开叶轮强制对流，提高叶轮转速，增加冷却液流量；入口温度低于设定值，比如70℃降低叶轮转速，具体的入口温度也可以根据实际情况进行不同的设置，不限定70、80℃；
散热控制单元检测到燃料电池系统出入口温度差大于设定值时，如图2调节水泵、图3调节散热循环装置进而直接调节电池系统的出入口温度差，比如：温度差设定值可以设为10℃，保证散热冷却介质出入口温差＜10℃，检测到出入口温差大于10℃则提高散热循环装置，例如水泵的转速，增加冷却液入口流量，具体的出入口温度差也可以根据实际情况进行不同的设置，不限定10℃。
图4是本发明一方面提出的复合能源船散热系统实施例四结构示意图。
图5是本发明一方面提出的复合能源船散热系统的应用环境实施例五示意图。
图9是本发明另一方面提出的复合能源船散热控制方法的实施例二流程示意图，图10是本发明另一方面提出的复合能源船散热控制方法的实施例三流程示意图，图11是本发明另一方面提出的复合能源船散热控制方法的实施例四流程示意图。下面结合图4、图5、图9、图10、图11对散热系统及控制方法进行举例说明。
如图4所示，本实施例增加了第一循环装置、换热装置、第二循环装置；
其中，第一循环装置，与待散热系统串联，用于通过第一散热冷却介质对待散热系统进行散热循环；
换热装置，与第一循环装置和第二循环装置相连，用于对第一循环装置的第一散热冷却介质和第二循环装置的第二冷却介质进行换热；
第二循环装置，与换热装置相连，用于通过第二冷却介质对第一循环装置的第一散热冷却介质进行冷却循环。
如图4所示，本实例通过换热装置包括两个循环，其中一个形成散热循环，另一个对散热循环内的散热介质，即第一散热冷却介质进行冷却循环。
其中，换热装置可以包括板式换热器、管壳式换热器、风冷换热器等任意可以进行两个循环的换热装置即可。
本实施例将散热系统分成散热循环和冷却循环，并对此进行换热，散热循环可以对系统进行循环散热，冷却循环可以对散热循环内的第一散热冷却介质进行冷却并保持一定的温度范围，保证待散热系统的稳定可靠性，及延长电池使用寿命，由于本发明中的第一散热冷却介质温度不会随着第二冷却介质温度而降低的过低，因此可以保持电堆每节电池的温度一致性，从而延长电堆的寿命，使其达到更优的工作性能的技术效果。
换热装置，比如板式换热器，管壳式换热器等可以包括四个端口，其中两个端口与温度检测单元和第一循环装置相连，构成散热循环；其他两个端口与对流辅热单元及第二循环装置相连，构成冷却循环；风冷换热器也可以将风作为第二冷却介质进行换热或者冷却循环，如果是风冷换热器(也可以有四个端口)的话，还是有两端连接第一循环装置，其他两端连接第二循环装置，此时第二循环装置可以如空气压缩机，或风扇等将风吹入对第一散热循环内的散热介质比如图5的冷却液进行冷却，此时第二循环装置可以直接与图4中的强制对流辅热散热单元合为一体达到风冷的散热冷却循环，如果合为一体作为第二循环装置，则可以直接省去图4中的散热器/强制对流辅助散热单元，实现散热冷却的目的。
本发明实施例中第一散热冷却介质和/或第二冷却介质可以包括导热油、水、乙二醇、水溶液。
第二循环装置还可以设置有温度检测单元，与第二循环装置相连，用于对第二循环装置进行温度检测。
图5中换热装置以板式换热器为例，第一循环装置为冷却液泵，第二循环装置为冷却介质箱水箱为例，第二循环装置控制器为水泵为例进行举例说明。
如图5所示，包括板式换热器，散热冷却介质调节器(比如冷却液泵，冷却液可以是水，导热油，乙二醇、水等)，冷却介质箱及冷却介质箱的温度检测单元，如图4中包括三个温度检测单元，待散热系统入口的第一温度检测单元，出口的第二温度检测单元及与第二循环装置相连的第三温度检测单元；
图5实施例中板式换热器，有四个端口，如图4、5所示其中两个端口与温度检测单元相连及第一循环装置，图5为热冷却介质调节器冷却液泵相连，形成散热循环，第三端口与对流辅热单元(本实施例中与散热器一体化设置，实际应用中也可以如图1中单独设置或串联图4中)相连，第四端口与第二循环装置，冷却介质箱连接；散热冷却介质调节器与待散热系统及待散热系统的出口或入口的温度检测单元串联；
图4实施例中散热控制单元可集成ECU中，除了如图1-3与其他部件逻辑连接，本实施例中还与第一循环装置及第三温度检测单元相连，对其他部件进行散热控制，具体的散热控制方法如图9所示，包括：
当第二循环装置/第二冷却介质的温度大于预设值时，通过对流辅热单元对第二循环装置强制对流散热，间接对待散热系统辅助散热；和/或
当检测到待散热系统的出入口温度差大于预设值时，控制第一循环装置的流量对待散热系统的出入口温度调节；和/或
当检测到第一散热冷却介质/燃料电池的入口温度大于设定值时，控制第二循环装置对应控制装置，例如图5中检测到冷却液入口温度大于设定值时，控制水泵的流量对第一散热冷却介质，冷却液的入口温度进行调节。
如图4和图5实施例，储能电池为锂电池，待散热系统为燃料电池系统时，散热控制单元可以具体的进行如下散热控制：
冷却介质箱温度大于预设值时，启动对流辅热单元对冷却介质箱强制对流辅助散热；当检测到待散热系统的出入口温度差大于预设值时，控制冷却液泵的流量，比如控制冷却液泵转速调节流量进行待散热系统的出入口温度调节；当检测到冷却液入口温度大于设定值时，控制水泵的流量/转速进行冷却液入口温度调节。
本实施例中对流辅热单元，通过对冷却液箱进行强制对流，对冷却液进行散热，从而控制冷却液进入待散热系统的温度，间接对待散热系统辅助散热。
图4-5实施例的待散热的电池系统散热循环的温度更为稳定，第一散热冷却介质经过板式换热器与第二冷却介质换热。换热之后的第一散热冷却介质再经过水下的散热器换热。与前面的实施例相比，仍是通过控制单元控制冷却液入口处温度及燃料电池等待散热系统的出入口温度差，本实施例中电池系统冷却液温度不会随着换热系统水温而降低的过低，可以保持电堆每节电池的温度一致性，从而延长电堆的寿命，使其达到更优的工作性能。
图10是本发明另一方面提出的复合能源船散热控制方法的实施例三流程示意图，具体的可结合图1-图3和图4、图5方便理解，其可以通过散热控制单元实现，图10以燃料电池系统和锂电池举例，同样的，本领域技术人员应当了解，储能电池不同，待散热系统，比如发动机、不同的燃料电池，只是在散热监控单元中设置的温度预设值或设定值(出入口温度差设定值，待散热系统入口温度设定值、冷却液箱温度预设值或设定值)不同，其控制策略基本一致，下面以待散热系统为燃料电池举例，本领域技术人员应了解，如果待散热系统为发动机系统时其控制策略基本一致只是设置不同的温度设定值，下面以燃料电池为例：
1.燃料电池系统/第一散热冷却介质，冷却液入口温度通过调节第二循环装置，水泵对第二冷却介质的流量控制，入口温度高于设定值(比如75℃，80℃)调节水泵增加冷却水流量，温度低调节水泵减小冷却水流量，即图4、图5中通过换热器交换冷却液的热量；
2.燃料电池系统冷却液出入口(或进出口)温差(如10℃)通过调节第一循环装置，如冷却液泵控制冷却液流量，温差大于设定值增大流量，温差小减小流量，如图11所示；
3.第二循环装置，如冷却液箱的温度通过对流辅热单元比如图4中与散热器一体的叶轮控制，水箱温度大于设定值时启动叶轮增加叶轮开度转速，水箱温度低于设定值降低叶轮开度转速；
图6是本发明另一方面提出的复合能源船散热控制单元结构实施例一示意图，如图6所示，包括：接收子单元，用于接收待散热系统的温度检测信号；处理子单元，用于检测到所述待散热系统的温度大于设定值时，启动强制散热信号；发送子单元，用于发送对应的控制信号。其中接收子单元和发送子单元可以一体设置为收发子单元，如图7所示。本实施例可结合本发明的其他系统及方法实施例示意图方便理解，具体内部控制流程不再赘述。
图7是本发明另一方面提出的散热控制单元实施例二结构示意图，如图7所示，处理子单元可以包括：
第一处理子单元，用于检测到所述待散热系统的入口温度大于预设值时，发送直接对所述待散热系统辅助散热的控制信号；和/或
第二处理子单元，用于检测到所述待散热系统的出入口温度差大于预设值时，发送进行出入口温度调节的控制信号。
所述处理子单元还包括：
第一处理子单元，用于检测到第二循环装置的温度大于预设值时，发送对所述第二循环装置强制对流辅助散热的控制信号，间接对所述待散热系统辅助散热；和/或
第二处理子单元，用于检测到所述待散热系统的出入口温度差大于预设值时，发送调节所述待散热系统的散热冷却介质的控制信号，进行所述待散热系统的出入口温度调节；和/或
第三处理子单元，用于检测到当所述第一散热冷却介质/燃料电池的入口温度大于设定值时，发送入口温度调节的控制信号。
通过处理子单元实现图1-图5、图8-图11相应的散热控制。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种复合能源船散热系统，其特征在于，包括：
待散热系统，与储能电池并联，用于输出供电；
温度检测单元，与所述待散热系统串联，用于检测所述待散热系统的温度；
散热控制单元，与所述温度检测单元连接，用于检测到所述待散热系统的温度大于设定值时，启动对流辅热单元进行强制散热；
对流辅热单元，与所述散热控制单元相连，用于接收所述散热控制单元的控制信号，对所述待散热系统进行直接/间接辅助散热。
2.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，还包括：
第一循环装置、换热装置、第二循环装置；
其中，所述第一循环装置，与所述待散热系统串联，用于通过第一散热冷却介质对所述待散热系统进行散热循环；
所述换热装置，与所述第一循环装置和所述第二循环装置相连，用于通过所述第一循环装置和所述第二循环装置进行换热；
所述第二循环装置，与所述换热装置相连，用于通过第二冷却介质对所述第一散热冷却介质进行冷却循环。
3.根据权利要求2所述的散热系统，其特征在于，
所述第二循环装置还设置有温度检测单元，与所述第二循环装置相连，用于对所述第二循环装置进行温度检测；
所述散热控制单元，进一步与所述第二循环装置的温度检测单元及所述第一循环装置相连，用检测到所述第二冷却介质/第二循环装置的温度大于预设值时，启动所述对流辅热单元对所述第二循环装置强制对流散热；检测到所述待散热系统的出入口温度差大于预设值时，控制所述第一散热冷却介质流量进行所述待散热系统的出入口温度调节；
所述对流辅热单元，用于对所述第二循环装置进行强制对流，间接对所述待散热系统辅助散热。
4.根据权利要求3所述的散热系统，其特征在于，还包括第二循环装置对应的控制装置；
所述散热控制单元与所述第二循环装置对应的控制装置相连，还用于检测到所述第一散热冷却介质/燃料电池的入口温度大于设定值时，通过所述第二循环装置对应的控制装置调节所述入口温度。
5.一种散热控制单元，其特征在于，应用于权利要求1-4任一所述复合能源船散热系统，包括：
接收子单元，用于接收待散热系统的温度检测信号；
处理子单元，用于检测到所述待散热系统的温度大于设定值时，启动强制散热信号；
发送子单元，用于发送对应的控制信号。
6.根据权利要求5所述控制单元，其特征在于，所述处理子单元包括：
第一处理子单元，用于检测到所述待散热系统的入口温度大于预设值时，发送对所述待散热系统辅助散热的控制信号；和/或
第二处理子单元，用于检测到所述待散热系统的出入口温度差大于预设值时，发送进行出入口温度调节的控制信号。
7.根据权利要求5或6所述控制单元，其特征在于，所述处理子单元包括：
第一处理子单元，用于检测到第二循环装置的温度大于预设值时，发送对所述第二循环装置强制对流散热的控制信号，间接对所述待散热系统辅助散热；和/或
第二处理子单元，用于检测到所述待散热系统的出入口温度差大于预设值时，进行所述待散热系统的出入口温度调节；和/或
第三处理子单元，用于检测到所述第一散热冷却介质/燃料电池的入口温度大于设定值时，发送所述入口温度调节的控制信号。
8.一种应用于所述1-4任一所述复合能源船散热系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
在所述复合能源船设置对流辅热单元和温度检测单元；
当检测到与复合能源船的储能电池并联的待散热系统的温度大于设定值时，启动所述对流辅热单元进行强制对流辅助散热。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：在所述复合能源船设置第一循环装置、换热装置、第二循环装置；
通过所述第一循环装置内的第一散热冷却介质对所述待散热系统进行散热循环；
通过换热装置对所述第一循环装置的第一散热冷却介质和所述第二循环装置的第二冷却介质进行换热；
通过所述第二冷却介质对所述第一散热冷却介质进行冷却循环。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述当检测到与复合能源船的储能电池并联的待散热系统的温度大于设定值时，启动对流辅热单元进行强制对流辅助散热包括：
检测到所述第二冷却介质或第二循环装置的温度大于预设值时，通过所述对流辅热单元对所述第二循环装置强制对流散热，间接对所述待散热系统辅助散热；和/或
检测到所述待散热系统的出入口温度差大于预设值时，控制所述第一散热冷却介质的流量对所述待散热系统的出入口温度调节；和/或
检测到所述第一散热冷却介质/燃料电池的入口温度大于设定值时，调节所述第二冷却介质的流量/转速，进行所述入口温度调节。
CN202111481014.6A 2021-12-06 2021-12-06 一种复合能源船散热系统、控制单元及控制方法 Pending CN114361516A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111481014.6A CN114361516A (zh) 2021-12-06 2021-12-06 一种复合能源船散热系统、控制单元及控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111481014.6A CN114361516A (zh) 2021-12-06 2021-12-06 一种复合能源船散热系统、控制单元及控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114361516A true CN114361516A (zh) 2022-04-15

Family

ID=81097703

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111481014.6A Pending CN114361516A (zh) 2021-12-06 2021-12-06 一种复合能源船散热系统、控制单元及控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114361516A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109461952A (zh) * 2018-11-19 2019-03-12 安徽明天氢能科技股份有限公司 一种船用燃料电池热电联供系统
CN111029616A (zh) * 2019-12-06 2020-04-17 吉林大学 一种考虑电堆寿命的港口运输车燃料电池热管理系统
CN111987333A (zh) * 2020-08-28 2020-11-24 全球能源互联网研究院有限公司 一种燃料电池储能系统的控制方法及控制系统
CN114361509A (zh) * 2021-12-06 2022-04-15 中科嘉鸿(佛山市)新能源科技有限公司 一种复合电源供应系统、控制单元及控制方法
CN217426798U (zh) * 2021-12-06 2022-09-13 中科嘉鸿(佛山市)新能源科技有限公司 一种复合电源热电联供系统及控制单元

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109461952A (zh) * 2018-11-19 2019-03-12 安徽明天氢能科技股份有限公司 一种船用燃料电池热电联供系统
CN111029616A (zh) * 2019-12-06 2020-04-17 吉林大学 一种考虑电堆寿命的港口运输车燃料电池热管理系统
CN111987333A (zh) * 2020-08-28 2020-11-24 全球能源互联网研究院有限公司 一种燃料电池储能系统的控制方法及控制系统
CN114361509A (zh) * 2021-12-06 2022-04-15 中科嘉鸿(佛山市)新能源科技有限公司 一种复合电源供应系统、控制单元及控制方法
CN217426798U (zh) * 2021-12-06 2022-09-13 中科嘉鸿(佛山市)新能源科技有限公司 一种复合电源热电联供系统及控制单元

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109278590B (zh) 一种氢燃料电池汽车热管理系统
US8159823B2 (en) Electric vehicle and method of cooling vehicular DC/DC converter
US20070248861A1 (en) Cooling device for fuel cells and motor vehicle equipped with such cooling device
CN102610838B (zh) 燃料电池热管理系统、燃料电池系统及具有该系统的车辆
CN106299411B (zh) 燃料电池热管理系统和具有其的车辆
CN111029616A (zh) 一种考虑电堆寿命的港口运输车燃料电池热管理系统
US20210328248A1 (en) Container type power generation fuel cell system
CN113258105B (zh) 一种液氢燃料电池余热回收系统的控制方法
CN114447379A (zh) 一种燃料电池冷却液温度控制方法、系统及其控制器
CN114447366A (zh) 一种抑制燃料电池冷却液温度过冲方法、系统及其控制器
JP2014073802A (ja) 電気自動車用の冷却システム
CN202474108U (zh) 燃料电池热管理系统、燃料电池系统及具有该系统的车辆
CN214672694U (zh) 一种船用氢燃料电池冷却系统
US11358464B2 (en) Cooling system of electric power system for vehicle
CN113309764A (zh) 一种纯电动工程机械散热系统及控制方法
JP2020053287A (ja) 燃料電池システム
US11355765B2 (en) Cooling control system and method for fuel cells
CN117239188A (zh) 一种燃料电池热管理系统及方法
CN111725539B (zh) 用于燃料电池液冷系统的气泡检测系统及检测方法
CN114361516A (zh) 一种复合能源船散热系统、控制单元及控制方法
CN113437328B (zh) 一种潜用多模块燃料电池热管理系统
CN214647452U (zh) 一种电动推土机热管理系统及电动推土机
JP2016119195A (ja) 車両用溶融塩電池の温調装置
US20220082143A1 (en) Cooling system and method for auxiliary brake device of hydrogen fuel cell truck
CN114361509A (zh) 一种复合电源供应系统、控制单元及控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination