CN114649544A - 燃料电池热管理系统、控制方法以及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池热管理系统、控制方法以及车辆，燃料电池热管理系统包括：储氢系统；储氢换热系统；燃料电池；燃料电池冷却系统，燃料电池冷却系统用于对燃料电池进行冷却；储氢换热系统与燃料电池冷却系统能够组合形成不流经散热器的小循环以及流经散热器的大循环。由此，通过本申请的燃料电池热管理系统，储氢系统加氢时，可以避免储氢系统的温度和压力过高，从而可以提高储氢系统的加氢量，可以避免因储氢系统温度过高而发生危险，储氢系统供氢时，可以对储氢系统进行加热，从而可以使储氢系统放出更多氢气，可以提高氢气的利用率，可以提升车辆的续驶里程，同时，不需要额外加装水套，可以减小储氢系统的体积。

Description

燃料电池热管理系统、控制方法以及车辆
技术领域
本发明涉及车辆领域，尤其是涉及一种燃料电池热管理系统、控制方法以及车辆。
背景技术
燃料电池汽车的车载储氢系统在加氢气时，由于氢气压缩，氢气瓶的温度会升高，会导致车载储氢系统内部的压力升高，从而会导致加氢气的量较低，并且若氢气瓶升温过高还会发生危险，燃料电池汽车的车载储氢系统在释放氢气时，氢气瓶的温度会降低，会导致氢气瓶内部的压力降低，从而会导致氢气瓶释放氢气的量较少，进而会导致车辆的续驶里程缩短。
相关技术中，没有对燃料电池汽车的车载储氢系统在加氢气时进行热管理，并且车载储氢系统还需要额外加装水套，会导致车载储氢系统的体积较大。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种燃料电池热管理系统，通过本申请的燃料电池热管理系统，储氢系统加氢时，可以避免储氢系统的温度和压力过高，从而可以提高储氢系统的加氢量，还可以避免因储氢系统温度过高而发生危险，储氢系统供氢时，可以对储氢系统进行加热，从而可以使储氢系统放出更多氢气，可以提高氢气的利用率，还可以提升车辆的续驶里程，同时，不需要额外加装水套，可以减小储氢系统的体积。
本发明进一步提出了一种燃料电池热管理系统的控制方法。
本发明进一步提出了一种搭载该燃料电池热管理系统的车辆。
根据本发明的燃料电池热管理系统包括：储氢系统；储氢换热系统，所述储氢换热系统用于与所述储氢系统进行换热；燃料电池，所述燃料电池与所述储氢系统相连；燃料电池冷却系统，所述燃料电池冷却系统用于对所述燃料电池进行冷却，所述燃料电池冷却系统具有散热器；其中所述燃料电池冷却系统与所述储氢换热系统关联且配置成：所述储氢换热系统与所述燃料电池冷却系统能够组合形成不流经所述散热器的小循环以及流经所述散热器的大循环，从而使得所述燃料电池冷却系统能够与所述储氢换热系统根据换热量需求进行热交换。
根据本发明的燃料电池热管理系统，储氢系统加氢时，可以避免储氢系统的温度和压力过高，从而可以提高储氢系统的加氢量，还可以避免因储氢系统温度过高而发生危险，储氢系统供氢时，可以对储氢系统进行加热，从而可以使储氢系统放出更多氢气，可以提高氢气的利用率，还可以提升车辆的续驶里程，同时，不需要额外加装水套，可以减小储氢系统的体积。
在本发明的一些示例中，所述的燃料电池热管理系统还包括：散热器入口管路、散热器出口管路、回流管路，所述散热器入口管路连接在所述燃料电池和所述散热器的入口之间，所述散热器出口管路连接在所述散热器的出口和所述储氢换热系统之间，所述回流管路连接在所述储氢换热系统和所述燃料电池之间，其中从所述燃料电池流出的换热介质依次经过所述散热器入口管路、所述散热器、所述散热器出口管路、所述储氢换热系统、所述回流管路后回流至所述燃料电池，从而构成所述大循环。
在本发明的一些示例中，所述的燃料电池热管理系统还包括：小循环管路，所述小循环管路连接所述燃料电池和所述储氢换热系统，从所述燃料电池流出的换热介质依次经过所述小循环管路、所述储氢换热系统、所述回流管路后回流至所述燃料电池，从而构成所述小循环。
在本发明的一些示例中，所述散热器的出口连接有第一三通阀；所述储氢换热系统的入口连接有第二三通阀，所述第一三通阀和所述第二三通阀之间连接所述散热器出口管路；所述小循环管路包括：小循环上游段和小循环下游段，所述小循环上游段的入口与所述燃料电池相连且出口连接有节温器，所述小循环下游段的入口连接有第三三通阀且出口连接所述第二三通阀，所述节温器分别与所述第一三通阀和所述第三三通阀相连；所述回流管路上设置有第四三通阀，所述第四三通阀连接所述第三三通阀。
在本发明的一些示例中，所述储氢系统配置有温度传感器和压力传感器，所述第一三通阀、所述第二三通阀、所述第三三通阀和所述第四三通阀的导通状态基于所述温度传感器和所述压力传感器。
根据本发明的燃料电池热管理系统的控制方法，所述燃料电池热管理系统包括：储氢系统、储氢换热系统、燃料电池和燃料电池冷却系统，所述储氢换热系统用于与所述储氢系统进行换热；所述燃料电池与所述储氢系统相连；所述燃料电池冷却系统用于对所述燃料电池进行冷却，所述燃料电池冷却系统具有散热器；其中所述燃料电池冷却系统与所述储氢换热系统关联且配置成：所述储氢换热系统与所述燃料电池冷却系统能够组合形成不流经所述散热器的小循环以及流经所述散热器的大循环，从而使得所述燃料电池冷却系统能够与所述储氢换热系统根据换热量需求进行热交换，所述控制方法包括以下步骤：获取所述储氢系统的当前工作模式及工作参数；根据所述当前工作模式及所述工作参数控制所述燃料电池冷却系统与所述储氢换热系统进行热交换。
根据本发明的燃料电池热管理系统的控制方法，储氢系统加氢时，可以避免储氢系统的温度和压力过高，从而可以提高储氢系统的加氢量，还可以避免因储氢系统温度过高而发生危险，储氢系统供氢时，可以对储氢系统进行加热，从而可以使储氢系统放出更多氢气，可以提高氢气的利用率，以提升车辆的续驶里程，同时，不需要额外加装水套，可以减小储氢系统的体积。
在本发明的一些示例中,所述获取所述储氢系统的当前工作模式及工作参数，包括:在获取所述储氢系统的当前工作模式为加氢模式且获取所述储氢系统的温度参数高于第一预设温度时，控制所述燃料电池冷却系统对所述储氢换热系统进行冷却。
在本发明的一些示例中,所述获取所述储氢系统的当前工作模式及工作参数，包括:在获取所述储氢系统的当前工作模式为供氢模式且获取所述储氢系统的温度参数低于第二预设温度或者压力参数低于第一预设压力时，控制所述燃料电池冷却系统对所述储氢换热系统进行加热。
在本发明的一些示例中,在获取所述储氢系统的当前工作模式为供氢模式且所述储氢系统的压力参数低于第二预设压力时，停止所述燃料电池冷却系统对所述储氢换热系统进行加热，所述第二预设压力低于所述第一预设压力。
根据本发明的车辆，包括上述的燃料电池热管理系统。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从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是根据本发明实施例的燃料电池热管理系统的示意图；
图2是根据本发明实施例的燃料电池热管理系统的控制方法的流程图。
附图标记：
燃料电池热管理系统100；
空气系统1；燃料电池2；泵体3；第一换热介质温度传感器4；储液罐5；散热器入口管路6；散热器7；小循环上游段8；第二回流管路9；第二换热介质温度传感器10；第一三通阀11；第一出水管12；散热器出口管路13；节温器14；第三三通阀15；小循环下游段16；第四三通阀17；第一回流管路18；第二三通阀19；储氢换热系统20；温度/压力传感器总成21；储氢系统22；供氢系统25。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1和图2描述根据本发明实施例的燃料电池热管理系统100以及燃料电池热管理系统的控制方法。
如图1所示，根据本发明实施例的燃料电池热管理系统100包括：储氢系统22、储氢换热系统20、燃料电池2和燃料电池冷却系统。储氢系统22可以储存氢气，储氢换热系统20用于与储氢系统22进行换热，需要说明的是，储氢换热系统20可以与储氢系统22进行热交换，具体地，当储氢系统22需要加热时，储氢换热系统20可以与储氢系统22进行热交换以使储氢系统22升温，当储氢系统22需要冷却时，储氢换热系统20可以与储氢系统22进行热交换以使储氢系统22降温。
燃料电池2与储氢系统22相连，需要解释的是，燃料电池2与储氢系统22连通，储氢系统22能够向燃料电池2提供氢气，燃料电池冷却系统用于对燃料电池2进行冷却，燃料电池冷却系统具有散热器7，需要说明的是，燃料电池冷却系统可以对燃料电池2进行冷却降温，散热器7可以对流过散热器7的换热介质进行散热降温。
其中燃料电池冷却系统与储氢换热系统20关联并且配置成：储氢换热系统20与燃料电池冷却系统能够组合形成不流经散热器7的小循环以及流经散热器7的大循环，从而使得燃料电池冷却系统能够与储氢换热系统20根据换热量需求进行热交换。需要解释的是，燃料电池冷却系统与储氢换热系统20连通，储氢换热系统20与燃料电池冷却系统能够组合形成小循环以及大循环，其中，储氢换热系统20与燃料电池冷却系统组合形成的小循环不流经散热器7，储氢换热系统20与燃料电池冷却系统组合形成的大循环流经散热器7，储氢换热系统20通过与燃料电池冷却系统组合形成的小循环以及大循环，可以与储氢换热系统20进行热交换。
需要说明的是，燃料电池热管理系统100还可以包括：车辆控制器，车辆控制器能够获取储氢系统22的当前工作模式，车辆控制器还能够获取储氢系统22的当前工作参数，车辆控制器能够根据储氢系统22的当前工作模式及工作参数控制燃料电池冷却系统与储氢换热系统20进行热交换。
具体地，当车辆控制器获取储氢系统22的当前工作模式为加氢模式(即储氢系统22补充氢气)时，由于此时储氢系统22内的氢气压缩，储氢系统22的温度和压力会上升，此时，车辆控制器能够获取储氢系统22的当前工作参数，即储氢系统22的温度以及压力参数，车辆控制器能够根据储氢系统22的当前工作模式以及工作参数控制燃料电池冷却系统与储氢换热系统20进行热交换(冷媒流经大循环)，以使储氢系统22冷却降温，由此，可以避免储氢系统22的温度和压力过高，从而可以提高储氢系统22的加氢量，可以避免因储氢系统22温度过高而发生危险，
当车辆控制器获取储氢系统22的当前工作模式为供氢模式(即储氢系统22向燃料电池2充提供氢气，即车辆行驶时)时，由于此时储氢系统22内的氢气释放，储氢系统22的温度和压力会降低(尤其时冬天或者北方寒冷地区)，此时，车辆控制器能够获取储氢系统22的当前工作参数，即储氢系统22的温度以及压力参数，车辆控制器能够根据储氢系统22的当前工作模式以及工作参数控制燃料电池冷却系统与储氢换热系统20进行热交换(冷媒流经小循环)，以使储氢系统22加热升温，由此，可以对储氢系统22进行加热，从而可以使储氢系统22放出更多氢气，可以提高氢气的利用率，可以提升车辆的续驶里程。
其中，燃料电池热管理系统100还可以包括空气系统1和供氢系统25，空气系统1可以与燃料电池2连通，空气系统1可以向燃料电池2提供空气以对燃料电池2进行风冷，供氢系统25可以连接在燃料电池2和储氢系统22之间，储氢系统22可以通过供氢系统25将储存的氢气充入燃料电池2以使燃料电池2工作。
由此，通过本申请的燃料电池热管理系统100，储氢系统22加氢时，可以避免储氢系统22的温度和压力过高，从而可以提高储氢系统22的加氢量，可以避免因储氢系统22温度过高而发生危险，储氢系统22供氢时，可以对储氢系统22进行加热，从而可以使储氢系统22放出更多氢气，可以提高氢气的利用率，可以提升车辆的续驶里程，同时，不需要额外加装水套，可以减小储氢系统22的体积。
作为本发明的一些实施例，储氢系统22可以为高压气瓶集成了液流温控回路，储氢系统22可以为高压气瓶包含于一个温控水套内，储氢系统22也可以为集成液流回路的储氢合金，储氢系统22还可以为储氢合金包含于一个温控水套内，但储氢系统22不限于上述几种形式。
在本发明的一些示例中，如图1所示，燃料电池热管理系统100还可以包括：散热器入口管路6、散热器出口管路13和回流管路，其中，回流管路可以包括第一回流管路18和第二回流管路9，散热器入口管路6可以连接在燃料电池2和散热器7的入口之间，散热器出口管路13可以连接在散热器7的出口和储氢换热系统20之间，回流管路可以连接在储氢换热系统20和燃料电池2之间，其中从燃料电池2流出的换热介质依次经过散热器入口管路6、散热器7、散热器出口管路13、储氢换热系统20、回流管路可以后回流至燃料电池2，从而构成大循环。
需要说明的是，散热器入口管路6的一端可以与燃料电池2连接，散热器入口管路6的另一端可以与散热器7的入口连接，散热器出口管路13的一端可以与散热器7的出口连接，散热器出口管路13的另一端可以与储氢换热系统20连接，第一回流管路18的一端可以与储氢换热系统20连接，第一回流管路18的另一端可以与第二回流管路9的一端连接，第二回流管路9的另一端可以与燃料电池2连接，换热介质(冷媒)可以从燃料电池2流出，换热介质可以依次经过散热器入口管路6、散热器7、散热器出口管路13、储氢换热系统20、第一回流管路18和第二回流管路9然后返回至燃料电池2，以形成上述的大循环。
优选地，燃料电池热管理系统100还可以包括：泵体3，泵体3可以设置在散热器入口管路6上，泵体3可以对燃料电池2流出的换热介质进行加压后泵入散热器7，这样设置可以加快换热介质的流动速度。
在本发明的一些示例中，如图1所示，燃料电池热管理系统100还可以包括：小循环管路，小循环管路可以连接燃料电池2和储氢换热系统20。其中，回流管路可以包括第一回流管路18和第二回流管路9，从燃料电池2流出的换热介质可以依次经过小循环管路、储氢换热系统20、回流管路后回流至燃料电池2，从而构成小循环。
需要解释的是，小循环管路的一端可以与燃料电池2连接，小循环管路的另一端可以与储氢换热系统20连接，第一回流管路18的一端可以与储氢换热系统20连接，第一回流管路18的另一端可以与第二回流管路9的一端连接，第二回流管路9的另一端可以与燃料电池2连接，换热介质可以从燃料电池2流出，换热介质可以依次经过小循环管路、储氢换热系统20、第一回流管路18和第二回流管路9然后返回至燃料电池2，以形成上述的小循环。
在本发明的一些示例中，如图1所示，散热器7的出口可以连接有第一三通阀11，储氢换热系统20的入口可以连接有第二三通阀19，第一三通阀11和第二三通阀19之间可以连接散热器出口管路13，需要说明的是，第一三通阀11可以设置在散热器7的出口，第二三通阀19可以设置在储氢换热系统20的入口，散热器出口管路13可以连接在第一三通阀11和第二三通阀19之间。
小循环管路可以包括：小循环上游段8和小循环下游段16，小循环上游段8的入口可以与燃料电池2相连并且出口可以连接有节温器14，小循环下游段16的入口可以连接有第三三通阀15并且出口可以连接第二三通阀19，节温器14可以分别与第一三通阀11和第三三通阀15相连，需要解释的是，小循环上游段8和小循环下游段16可以共同构成小循环管路，小循环上游段8的入口可以与燃料电池2连接，小循环上游段8的出口可以设置有节温器14，小循环下游段16的入口可以设置有第三三通阀15，小循环下游段16的出口可以设置有第二三通阀19，节温器14可以与第一三通阀11连接，节温器14也可以与第三三通阀15连接，具体地，节温器14可通过第一出水管12与第一三通阀11连接。
回流管路上可以设置有第四三通阀17，第四三通阀17可以连接第三三通阀15，需要说明的是，第四三通阀17可以设置在回流管路上，具体地，第四三通阀17可以设置在第一回流管路18和第二回流管路9的连接处，第四三通阀17可以与第三三通阀15连接。
进一步地，车辆控制器可以根据储氢系统22的当前工作模式和储氢系统22的当前工作参数来控制第一三通阀11、第二三通阀19、第三三通阀15、节温器14和第四三通阀17的导通和关闭。由此，可以通过导通和关闭第一三通阀11、第二三通阀19、第三三通阀15、节温器14和第四三通阀17来实现上述大循环和小循环，从而可以实现燃料电池冷却系统与储氢换热系统20的热交换。
在本发明的一些示例中，如图1所示，储氢系统22可以配置有温度传感器和压力传感器，第一三通阀11、第二三通阀19、第三三通阀15和第四三通阀17的导通状态基于温度传感器和压力传感器。需要说明的是，温度传感器和压力传感器可以集成在温度/压力传感器总成21上，温度/压力传感器总成21可以设置在储氢系统22上，车辆控制器可以与温度/压力传感器总成21通信连接，车辆控制器可以与温度/压力传感器总成21也可以通过CAN总线连接，温度/压力传感器总成21可以将储氢系统22的温度和压力信息传递给车辆控制器，车辆控制器可以根据储氢系统22的温度和压力信息控制第一三通阀11、第二三通阀19、第三三通阀15和第四三通阀17的导通以及关闭，由此，可以使燃料电池热管理系统100的结构简单，也可以减小燃料电池热管理系统100的体积，还可以保证燃料电池热管理系统100的工作可靠性。
作为本发明的一些实施例，如图1所示，燃料电池热管理系统100还可以包括储液罐5、第一换热介质温度传感器4和第二换热介质温度传感器10，储液罐5可以用来储存换热介质，储液罐5可以与燃料电池2连接，第一换热介质温度传感器4可以设置在散热器入口管路6上，第一换热介质温度传感器4可以用来检测散热器入口管路6内的换热介质的温度，第二换热介质温度传感器10可以设置在散热器7的出口处，第二换热介质温度传感器10可以用来检测从散热器7流出的换热介质的温度，由此，当散热器7出现故障时可以及时发现，从而可以进一步保证燃料电池热管理系统100的工作可靠性。
作为本发明的一些实施例，在获取储氢系统的当前工作模式为供氢模式并且储氢系统的压力参数低于第二预设压力时，停止燃料电池冷却系统对储氢换热系统进行加热，第二预设压力低于第一预设压力。需要说明的是，当车辆控制器获取储氢系统22的当前工作模式为供氢模式，并且车辆控制器获取储氢系统22的压力参数低于第二预设压力时，燃料电池冷却系统停止对储氢换热系统进行加热，并且此时车辆控制器可以通过声音报警的方式或者仪表板指示灯闪烁的方式提醒驾驶员加氢，其中，第二预设压力低于第一预设压力，第二预设压力可以预先设置在车辆控制器内。
作为本发明的一些实施例，当燃料电池热管理系统100的某些管路或者阀发生故障时，车辆控制器可以控制第一三通阀11导通散热器7的出口以及第一出水管12，车辆控制器可以控制第三三通阀15、节温器14和第四三通阀17导通第一出水管12和第二回流管路9，此时换热介质可以从燃料电池2流出，换热介质可以依次经过散热器入口管路6、散热器7、第一出水管12、节温器14和第二回流管路9然后返回至燃料电池2，由此，换热介质可以在散热器7内进行降温，降温后的换热介质可以返回至燃料电池2对燃料电池2进行降温，由此，当燃料电池热管理系统100的某些管路或者阀发生故障时，换热介质仍然可以对燃料电池2进行降温，从而可以进一步保证燃料电池热管理系统100的工作可靠性。
图2为根据本发明实施例的燃料电池热管理系统的控制方法的流程图，上述实施例的燃料电池热管理系统可以实现该控制方法，如图2所示，该控制方法包括以下步骤：
S1，获取储氢系统的当前工作模式及工作参数，需要解释的是，燃料电池热管理系统包括：储氢系统、储氢换热系统、燃料电池和燃料电池冷却系统。燃料电池热管理系统为上述的燃料电池热管理系统，储氢系统可以储存氢气，储氢换热系统用于与储氢系统进行换热，需要说明的是，储氢换热系统可以与储氢系统进行热交换，具体地，当储氢系统需要加热时，储氢换热系统可以与储氢系统进行热交换以使储氢系统升温，当储氢系统需要冷却时，储氢换热系统可以与储氢系统进行热交换以使储氢系统降温。燃料电池与储氢系统相连，需要解释的是，燃料电池与储氢系统连通，储氢系统能够向燃料电池提供氢气。
燃料电池冷却系统用于对燃料电池进行冷却，燃料电池冷却系统具有散热器，需要说明的是，燃料电池冷却系统可以对燃料电池进行冷却降温，散热器可以对流过散热器的换热介质进行散热降温。其中燃料电池冷却系统与储氢换热系统关联并且配置成：储氢换热系统与燃料电池冷却系统能够组合形成不流经散热器的小循环以及流经散热器的大循环，从而使得燃料电池冷却系统能够与储氢换热系统根据换热量需求进行热交换。需要解释的是，燃料电池冷却系统与储氢换热系统连通，储氢换热系统与燃料电池冷却系统能够组合形成小循环以及大循环，其中，储氢换热系统与燃料电池冷却系统组合形成的小循环不流经散热器，储氢换热系统与燃料电池冷却系统组合形成的大循环流经散热器，储氢换热系统通过与燃料电池冷却系统组合形成的小循环以及大循环，可以与储氢换热系统进行热交换。
需要说明的是，燃料电池热管理系统还可以包括：车辆控制器，车辆控制器能够获取储氢系统的当前工作模式，车辆控制器还能够获取储氢系统的当前工作参数。
S2，根据当前工作模式及工作参数控制燃料电池冷却系统与储氢换热系统进行热交换，需要解释的是，车辆控制器能够根据储氢系统的当前工作模式及工作参数控制燃料电池冷却系统与储氢换热系统进行热交换。
具体地，当车辆控制器获取储氢系统的当前工作模式为加氢模式(即储氢系统补充氢气)时，由于此时储氢系统内的氢气压缩，储氢系统的温度和压力会上升，此时，车辆控制器能够获取储氢系统的当前工作参数，即储氢系统的温度以及压力参数，车辆控制器能够根据储氢系统的当前工作模式以及工作参数控制燃料电池冷却系统与储氢换热系统进行热交换(冷媒流经大循环)，以使储氢系统冷却降温，由此，可以避免储氢系统的温度和压力过高，从而可以提高储氢系统的加氢量，可以避免因储氢系统温度过高而发生危险，
当车辆控制器获取储氢系统的当前工作模式为供氢模式(即储氢系统向燃料电池充提供氢气，即车辆行驶时)时，由于此时储氢系统内的氢气释放，储氢系统的温度和压力会降低(尤其时冬天或者北方寒冷地区)，此时，车辆控制器能够获取储氢系统的当前工作参数，即储氢系统的温度以及压力参数，车辆控制器能够根据储氢系统的当前工作模式以及工作参数控制燃料电池冷却系统与储氢换热系统进行热交换(冷媒流经小循环)，以使储氢系统加热升温，由此，可以对储氢系统进行加热，从而可以使储氢系统放出更多氢气，可以提高氢气的利用率，可以提升车辆的续驶里程。
其中，燃料电池热管理系统还可以包括空气系统和供氢系统，空气系统可以与燃料电池连通，空气系统可以向燃料电池提供空气以对燃料电池进行风冷，供氢系统可以连接在燃料电池和储氢系统之间，储氢系统可以通过供氢系统将储存的氢气充入燃料电池以使燃料电池工作。
由此，通过本申请的控制方法，储氢系统加氢时，可以避免储氢系统的温度和压力过高，从而可以提高储氢系统的加氢量，可以避免因储氢系统温度过高而发生危险，储氢系统供氢时，可以对储氢系统进行加热，从而可以使储氢系统放出更多氢气，可以提高氢气的利用率，可以提升车辆的续驶里程，同时，不需要额外加装水套，可以减小储氢系统的体积。
作为本发明的一些实施例，储氢系统可以为高压气瓶集成了液流温控回路，储氢系统可以为高压气瓶包含于一个温控水套内，储氢系统也可以为集成液流回路的储氢合金，储氢系统还可以为储氢合金包含于一个温控水套内，但储氢系统不限于上述几种形式。
作为本发明的一些实施例，如图1所示，燃料电池热管理系统还可以包括：散热器入口管路、散热器出口管路和回流管路，其中，回流管路可以包括第一回流管路和第二回流管路，散热器入口管路可以连接在燃料电池和散热器的入口之间，散热器出口管路可以连接在散热器的出口和储氢换热系统之间，回流管路可以连接在储氢换热系统和燃料电池之间，其中从燃料电池流出的换热介质依次经过散热器入口管路、散热器、散热器出口管路、储氢换热系统、回流管路可以后回流至燃料电池，从而构成大循环。
需要说明的是，散热器入口管路的一端可以与燃料电池连接，散热器入口管路的另一端可以与散热器的入口连接，散热器出口管路的一端可以与散热器的出口连接，散热器出口管路的另一端可以与储氢换热系统连接，第一回流管路的一端可以与储氢换热系统连接，第一回流管路的另一端可以与第二回流管路的一端连接，第二回流管路的另一端可以与燃料电池连接，换热介质(冷媒)可以从燃料电池流出，换热介质可以依次经过散热器入口管路、散热器、散热器出口管路、储氢换热系统、第一回流管路和第二回流管路然后返回至燃料电池，以形成上述的大循环。
优选地，燃料电池热管理系统还可以包括：泵体，泵体可以设置在散热器入口管路上，泵体可以对燃料电池流出的换热介质进行加压后泵入散热器，这样设置可以加快换热介质的流动速度。
作为本发明的一些实施例，如图1所示，燃料电池热管理系统还可以包括：小循环管路，小循环管路可以连接燃料电池和储氢换热系统。其中，回流管路可以包括第一回流管路和第二回流管路，从燃料电池流出的换热介质可以依次经过小循环管路、储氢换热系统、回流管路后回流至燃料电池，从而构成小循环。
需要解释的是，小循环管路的一端可以与燃料电池连接，小循环管路的另一端可以与储氢换热系统连接，第一回流管路的一端可以与储氢换热系统连接，第一回流管路的另一端可以与第二回流管路的一端连接，第二回流管路的另一端可以与燃料电池连接，换热介质可以从燃料电池流出，换热介质可以依次经过小循环管路、储氢换热系统、第一回流管路和第二回流管路然后返回至燃料电池，以形成上述的小循环。
作为本发明的一些实施例，如图1所示，散热器的出口可以连接有第一三通阀，储氢换热系统的入口可以连接有第二三通阀，第一三通阀和第二三通阀之间可以连接散热器出口管路，需要说明的是，第一三通阀可以设置在散热器的出口，第二三通阀可以设置在储氢换热系统的入口，散热器出口管路可以连接在第一三通阀和第二三通阀之间。
小循环管路可以包括：小循环上游段和小循环下游段，小循环上游段的入口可以与燃料电池相连并且出口可以连接有节温器，小循环下游段的入口可以连接有第三三通阀并且出口可以连接第二三通阀，节温器可以分别与第一三通阀和第三三通阀相连，需要解释的是，小循环上游段和小循环下游段可以共同构成小循环管路，小循环上游段的入口可以与燃料电池连接，小循环上游段的出口可以设置有节温器，小循环下游段的入口可以设置有第三三通阀，小循环下游段的出口可以设置有第二三通阀，节温器可以与第一三通阀连接，节温器也可以与第三三通阀连接，具体地，节温器可通过第一出水管与第一三通阀连接。
回流管路上可以设置有第四三通阀，第四三通阀可以连接第三三通阀，需要说明的是，第四三通阀可以设置在回流管路上，具体地，第四三通阀可以设置在第一回流管路和第二回流管路的连接处，第四三通阀可以与第三三通阀连接。
进一步地，车辆控制器可以根据储氢系统的当前工作模式和储氢系统的当前工作参数来控制第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、和第四三通阀的导通和关闭。由此，可以通过导通和关闭第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、和第四三通阀来实现上述大循环和小循环，从而可以实现燃料电池冷却系统与储氢换热系统的热交换。
作为本发明的一些实施例，如图1所示，储氢系统可以配置有温度传感器和压力传感器，第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀和第四三通阀的导通状态基于温度传感器和压力传感器。需要说明的是，温度传感器和压力传感器可以集成在温度/压力传感器总成上，温度/压力传感器总成可以设置在储氢系统上，车辆控制器可以与温度/压力传感器总成通信连接，车辆控制器可以与温度/压力传感器总成也可以通过CAN总线连接，温度/压力传感器总成可以将储氢系统的温度和压力信息传递给车辆控制器，车辆控制器可以根据储氢系统的温度和压力信息控制第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀和第四三通阀的导通以及关闭，由此，可以使燃料电池热管理系统的结构简单，也可以减小燃料电池热管理系统的体积，还可以保证燃料电池热管理系统的工作可靠性。
作为本发明的一些实施例，如图1所示，燃料电池热管理系统还可以包括储液罐、第一换热介质温度传感器和第二换热介质温度传感器，储液罐可以用来储存换热介质，储液罐可以与燃料电池连接，第一换热介质温度传感器可以设置在散热器入口管路上，第一换热介质温度传感器可以用来检测散热器入口管路内的换热介质的温度，第二换热介质温度传感器可以设置在散热器的出口处，第二换热介质温度传感器可以用来检测从散热器流出的换热介质的温度，由此，当散热器出现故障时可以及时发现，从而可以进一步保证燃料电池热管理系统的工作可靠性。
在本发明的一些实施例中，获取储氢系统的当前工作模式及工作参数可以包括:在获取储氢系统的当前工作模式为加氢模式并且获取储氢系统的温度参数高于第一预设温度时，控制燃料电池冷却系统对储氢换热系统进行冷却。
需要解释的是，当车辆控制器获取储氢系统的当前工作模式为加氢模式，并且车辆控制器获取储氢系统的温度参数高于第一预设温度时，车辆控制器可以控制燃料电池冷却系统对储氢换热系统进行冷却，其中，第一预设温度可以预先设置在车辆控制器内，具体地，车辆控制器可以控制第一三通阀导通散热器的出口以及散热器出口管路，车辆控制器可以控制第二三通阀导通散热器出口管路以及储氢换热系统，车辆控制器可以控制第四三通阀导通第一回流管路和第二回流管路，同时车辆控制器可以控制第三三通阀和节温器关闭，此时换热介质可以从燃料电池流出，换热介质可以依次经过散热器入口管路、散热器、散热器出口管路、储氢换热系统、第一回流管路和第二回流管路然后返回至燃料电池(即上述的大循环)，换热介质可以在散热器内进行降温，降温后的换热介质可以在储氢换热系统内与储氢系统进行热交换以使储氢系统冷却降温，由此，可以对储氢系统冷却降温，可以避免储氢系统的温度和压力过高，从而可以提高储氢系统的加氢量，可以避免因储氢系统温度过高而发生危险。
在本发明的一些实施例中，获取储氢系统的当前工作模式及工作参数可以包括:在获取储氢系统的当前工作模式为供氢模式，并且获取储氢系统的温度参数低于第二预设温度或者压力参数低于第一预设压力时，控制燃料电池冷却系统对储氢换热系统进行加热。需要说明的是，当车辆控制器获取储氢系统的当前工作模式为供氢模式，并且车辆控制器获取储氢系统的温度参数低于第二预设温度时，和/或车辆控制器获取储氢系统的压力参数低于第一预设压力时，车辆控制器可以控制燃料电池冷却系统对储氢换热系统进行加热，其中，第二预设温度和第一预设压力可以预先设置在车辆控制器内。
具体地，作为一种实施例，车辆控制器可以控制第一三通阀导通散热器的出口以及第一出水管，车辆控制器可以控制第二三通阀导通小循环下游段以及储氢换热系统，车辆控制器可以控制第四三通阀导通第一回流管路和第二回流管路，同时车辆控制器可以控制第三三通阀和节温器导通第一出水管和小循环下游段，此时换热介质可以从燃料电池流出，换热介质可以依次经过散热器入口管路、散热器、第一出水管、节温器、小循环下游段、储氢换热系统、第一回流管路和第二回流管路然后返回至燃料电池，换热介质可以在散热器内进行降温，降温后的换热介质可以在储氢换热系统内与储氢系统进行热交换以使储氢系统加热升温，由此，在对换热介质进行降温散热的同时，可以用换热介质的余热对储氢系统加热升温，从而可以使储氢系统放出更多氢气，可以提高氢气的利用率，可以提升车辆的续驶里程，还可以有效利用燃料电池工作时产生的热量，可以避免能量的浪费。
具体地，作为另一种实施例，车辆控制器可以控制第一三通阀关闭，车辆控制器可以控制第二三通阀导通小循环下游段以及储氢换热系统，车辆控制器可以控制第四三通阀导通第一回流管路和第二回流管路，同时车辆控制器可以控制第三三通阀和节温器导通小循环上游段和小循环下游段，换热介质可以从燃料电池流出，换热介质可以依次经过小循环上游段、小循环下游段、储氢换热系统、第一回流管路和第二回流管路然后返回至燃料电池(即上述的小循环)，由此，，可以用换热介质的余热对储氢系统加热升温，从而可以使储氢系统放出更多氢气，可以提高氢气的利用率，可以提升车辆的续驶里程，还可以有效利用燃料电池工作时产生的热量，可以避免能量的浪费。
在本发明的一些实施例中，在获取储氢系统的当前工作模式为供氢模式且储氢系统的压力参数低于第二预设压力时，停止燃料电池冷却系统对储氢换热系统进行加热，第二预设压力低于第一预设压力。需要说明的是，当车辆控制器获取储氢系统的当前工作模式为供氢模式，并且车辆控制器获取储氢系统的压力参数低于第二预设压力时，燃料电池冷却系统停止对储氢换热系统进行加热，并且此时车辆控制器可以通过声音报警的方式或者仪表板指示灯闪烁的方式提醒驾驶员加氢，其中，第二预设压力低于第一预设压力，第二预设压力可以预先设置在车辆控制器内。
作为本发明的一些实施例，当燃料电池热管理系统的某些管路或者阀发生故障时，车辆控制器可以控制第一三通阀导通散热器的出口以及第一出水管，车辆控制器可以控制第三三通阀、节温器和第四三通阀导通第一出水管和第二回流管路，此时换热介质可以从燃料电池流出，换热介质可以依次经过散热器入口管路、散热器、第一出水管、节温器和第二回流管路然后返回至燃料电池，由此，换热介质可以在散热器内进行降温，降温后的换热介质可以返回至燃料电池对燃料电池进行降温，由此，当燃料电池热管理系统的某些管路或者阀发生故障时，换热介质仍然可以对燃料电池进行降温，从而可以进一步保证燃料电池热管理系统的工作可靠性。
根据本发明实施例的车辆，包括上述实施例的燃料电池热管理系统，通过本申请的燃料电池热管理系统，储氢系统22加氢时，可以避免储氢系统22的温度和压力过高，从而可以提高储氢系统22的加氢量，可以避免因储氢系统22温度过高而发生危险，储氢系统22供氢时，可以对储氢系统22进行加热，从而可以使储氢系统22放出更多氢气，可以提高氢气的利用率，可以提升车辆的续驶里程，同时，不需要额外加装水套，可以减小储氢系统22的体积。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述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，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种燃料电池热管理系统，其特征在于，包括：
储氢系统；
储氢换热系统，所述储氢换热系统用于与所述储氢系统进行换热；
燃料电池，所述燃料电池与所述储氢系统相连；
燃料电池冷却系统，所述燃料电池冷却系统用于对所述燃料电池进行冷却，所述燃料电池冷却系统具有散热器；
其中所述燃料电池冷却系统与所述储氢换热系统关联且配置成：所述储氢换热系统与所述燃料电池冷却系统能够组合形成不流经所述散热器的小循环以及流经所述散热器的大循环，从而使得所述燃料电池冷却系统能够与所述储氢换热系统根据换热量需求进行热交换。
2.根据权利要求1所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，还包括：
散热器入口管路、散热器出口管路、回流管路，所述散热器入口管路连接在所述燃料电池和所述散热器的入口之间，所述散热器出口管路连接在所述散热器的出口和所述储氢换热系统之间，所述回流管路连接在所述储氢换热系统和所述燃料电池之间，其中从所述燃料电池流出的换热介质依次经过所述散热器入口管路、所述散热器、所述散热器出口管路、所述储氢换热系统、所述回流管路后回流至所述燃料电池，从而构成所述大循环。
3.根据权利要求1所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，还包括：小循环管路，所述小循环管路连接所述燃料电池和所述储氢换热系统，从所述燃料电池流出的换热介质依次经过所述小循环管路、所述储氢换热系统、所述回流管路后回流至所述燃料电池，从而构成所述小循环。
4.根据权利要求2所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述散热器的出口连接有第一三通阀；
所述储氢换热系统的入口连接有第二三通阀，所述第一三通阀和所述第二三通阀之间连接所述散热器出口管路；
所述小循环管路包括：小循环上游段和小循环下游段，所述小循环上游段的入口与所述燃料电池相连且出口连接有节温器，所述小循环下游段的入口连接有第三三通阀且出口连接所述第二三通阀，所述节温器分别与所述第一三通阀和所述第三三通阀相连；
所述回流管路上设置有第四三通阀，所述第四三通阀连接所述第三三通阀。
5.根据权利要求4所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述储氢系统配置有温度传感器和压力传感器，所述第一三通阀、所述第二三通阀、所述第三三通阀和所述第四三通阀的导通状态基于所述温度传感器和所述压力传感器。
6.一种燃料电池热管理系统的控制方法，其特征在于，所述燃料电池热管理系统包括：储氢系统、储氢换热系统、燃料电池和燃料电池冷却系统，所述储氢换热系统用于与所述储氢系统进行换热；所述燃料电池与所述储氢系统相连；所述燃料电池冷却系统用于对所述燃料电池进行冷却，所述燃料电池冷却系统具有散热器；其中所述燃料电池冷却系统与所述储氢换热系统关联且配置成：所述储氢换热系统与所述燃料电池冷却系统能够组合形成不流经所述散热器的小循环以及流经所述散热器的大循环，从而使得所述燃料电池冷却系统能够与所述储氢换热系统根据换热量需求进行热交换，所述控制方法包括以下步骤：
获取所述储氢系统的当前工作模式及工作参数；
根据所述当前工作模式及所述工作参数控制所述燃料电池冷却系统与所述储氢换热系统进行热交换。
7.根据权利要求6所述的燃料电池热管理系统的控制方法，其特征在于，所述获取所述储氢系统的当前工作模式及工作参数，包括:
在获取所述储氢系统的当前工作模式为加氢模式且获取所述储氢系统的温度参数高于第一预设温度时，控制所述燃料电池冷却系统对所述储氢换热系统进行冷却。
8.根据权利要求6所述的燃料电池热管理系统的控制方法，其特征在于，所述获取所述储氢系统的当前工作模式及工作参数，包括:
在获取所述储氢系统的当前工作模式为供氢模式且获取所述储氢系统的温度参数低于第二预设温度或者压力参数低于第一预设压力时，控制所述燃料电池冷却系统对所述储氢换热系统进行加热。
9.根据权利要求8所述的燃料电池热管理系统的控制方法，其特征在于，在获取所述储氢系统的当前工作模式为供氢模式且所述储氢系统的压力参数低于第二预设压力时，停止所述燃料电池冷却系统对所述储氢换热系统进行加热，所述第二预设压力低于所述第一预设压力。
10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-5中任一项所述的燃料电池热管理系统。
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