CN114771193A - 一种汽车热管理系统、控制方法及控制装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种汽车热管理系统、控制方法及控制装置,系统包括燃料电池、动力电池、换热器和PTC加热器;换热器设置有第一流道和第二流道;第一流道内设置有第一冷却液,第一流道连通燃料电池;第二流道内设置有第二冷却液,第二流道连通动力电池和驾驶室暖风通路;换热器上还设置安装部,PTC加热器与安装部固定连接;PTC加热器用于加热第一冷却液和第二冷却液;第一冷却液能够与第二冷却液进行热交换。本申请结构简单,通过在换热器上集成PTC加热器,使得PTC加热器能够同时对动力电池、燃料电池进行加热以及驾驶室暖风通路加热;并且燃料电池工作状态放出的热量能够对动力电池和暖风通路加热,减少电能的消耗,提高了加热效率。

Description

一种汽车热管理系统、控制方法及控制装置
技术领域
本申请涉及燃料电池技术领域,尤其涉及一种汽车热管理系统、控制方法及控制装置。
背景技术
燃料电池是一种直接将燃料化学能转化为电能的装置,可广泛应用于移动、固定和便携式辅助电力系统、潜艇和航天飞机等众多领域。
与传统的内燃机相比,燃料电池具有功率密度大、效率高、无污染等优点,是未来发展的终极能源形式。
目前,在燃料电池汽车中,燃料电池系统和汽车的空调系统都设置有PTC,燃料电池系统内置的PTC用于燃料电池的冷启动,汽车的空调系统内置的PTC用于车内的驾驶室取暖。这两个PTC分别用于给燃料电池系统和汽车的空调系统的冷却液加热,由于不同的冷却液对电导率的要求不同,其两个PTC不能共用,需要设置暖风芯体,将燃料电池冷却液通路的热量交换到车内的驾驶室取暖的暖风通路。这样存在两个PTC和一个暖风芯体,功能冗余,结构占空间较大,效率低。
因此,需要提供一种改进的汽车热管理系统,结构简单,减少了电能的消耗并且提高了加热效率。
发明内容:
针对现有技术的上述问题,本申请提供一种汽车热管理系统、控制方法及控制装置,以解决现有技术中燃料电池的加热效率低和结构冗余的技术问题。
为了达到目的,本申请采用的技术方案是:
一方面,本申请提供了一种汽车热管理系统,所述系统包括:燃料电池、动力电池、换热器和PTC加热器;
所述换热器设置有第一流道和第二流道;
所述第一流道内设置有第一冷却液,所述第一流道连通所述燃料电池;
所述第二流道内设置有第二冷却液,所述第二流道连通所述动力电池和驾驶室暖风通路;
所述换热器上还设置安装部,所述PTC加热器与所述安装部固定连接;
所述PTC加热器用于加热所述第一冷却液和第二冷却液;
所述第一冷却液能够与所述第二冷却液进行热交换。
进一步地,PTC加热器包括至少两个PTC加热单元,所述PTC加热单元与所述第一流道相邻设置;
进一步地,所述PTC加热单元与所述第一流道均匀交替设置。
进一步地,所述换热器为板式换热器,所述换热器为铝金属件,所述换热器采用真空钎焊工艺形成。
进一步地,所述PTC加热器上设置有导热散热片和绝缘导热片。
进一步地,所述第一流道上设置有燃料电池三通阀;通过控制所述燃料电池三通阀开度控制燃料电池的散热状态。
进一步地,所述第二流道上设置有暖风三通阀和动力电池通阀;
通过控制所述动力电池通阀开度控制所述动力电池的加热状态;
通过控制所述暖风三通阀开度控制所述驾驶室暖风通路的加热状态。
进一步地,所述PTC加热器与所述换热器为过盈配合连接。
另一方面,本申请提供了一种汽车热管理系统的控制方法,应用于上述的汽车热管理系统,所述系统包括:燃料电池、动力电池、换热器和PTC加热器;所述换热器设置有第一流道和第二流道;所述第一流道内设置有第一冷却液,所述第一流道连通所述燃料电池;所述第二流道内设置有第二冷却液,所述第二流道连通所述动力电池和驾驶室暖风通路;所述换热器上还设置安装部,所述PTC加热器与所述安装部固定连接;所述PTC加热器用于加热所述第一冷却液和第二冷却液;所述第一冷却液能够加热所述第二冷却液;
所述方法包括:
在所述汽车启动的情况下,监测流经所述燃料电池的第一冷却液的第一温度、流经所述动力电池的第二冷却液的第二温度和所述驾驶室暖风通路内的暖风温度;
在所述第一温度、所述第二温度和所述暖风温度满足第一预设条件的情况下,控制所述PTC加热器启动;
在所述第一温度、所述第二温度和所述暖风温度中不满足第一预设条件的情况下,控制所述PTC加热器关闭。
另一方面,本申请提供了一种汽车热管理系统的控制装置,应用于权利要求1-8中任一所述的汽车热管理系统,所述系统包括:燃料电池、动力电池、换热器和PTC加热器;
所述装置包括:
温度监测模块:在所述汽车启动的情况下,监测流经所述燃料电池的第一冷却液的第一温度、流经所述动力电池的第二冷却液的第二温度和所述驾驶室暖风通路内的暖风温度;
PTC加热器启动模块:在所述第一温度、所述第二温度和所述暖风温度满足第一预设条件的情况下,控制所述PTC加热器启动;
PTC加热器关闭模块:在所述第一温度、所述第二温度和所述暖风温度中不满足第一预设条件的情况下,控制所述PTC加热器关闭。
另一方面,本申请提供了一种电子设备,所述设备包括处理器和存储器,所述存储器中存储有至少一条指令和至少一段程序,所述至少一条指令和所述至少一段程序由所述处理器加载并执行以实现如上述的汽车热管理系统的控制方法。
另一方面,本申请提供了一种计算机存储介质,所述计算机存储介质中存储有至少一条指令和至少一段程序,所述至少一条指令和所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现如上述的汽车热管理系统的控制方法。
本申请的技术方案带来的有益效果是:
本申请结构简单,通过在换热器上集成PTC加热器,使得PTC加热器能够同时对动力电池、燃料电池进行加热以及驾驶室暖风通路加热;并且在第一冷却液将燃料电池加热到所需温度后,不需要在启动PTC加热器,燃料电池工作状态放出的热量直接通过第一冷却液给第二冷却液加热,进而能够对动力电池和驾驶室暖风通路进行加热,减少了电能的消耗,提高了加热效率;同时实现了燃料电池冷却系统和暖风系统的联动,减少电能的消耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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,还可以根据这些附图获得其他附图。
图1是本申请实施例提供的一种换热器和PTC加热器集成的结构示意图;
图2是本申请实施例提供的另一种换热器和PTC加热器集成的结构示意图;
图3是本申请实施例提供的另一种换热器和PTC加热器集成的结构示意图;
图4是本申请实施例提供的另一种换热器和PTC加热器集成的结构示意图;
图5是本申请实施例提供的另一种换热器和PTC加热器集成的结构示意图;
图6是本申请实施例提供的另一种换热器和PTC加热器集成的结构示意图;
图7是本申请实施例提供的一种汽车热管理系统控制方法的流程示意图;
图8是本申请实施例提供的一种汽车热管理系统原理图;
图9是本申请实施例提供的一种汽车热管理系统的热量流动图;
图10是本申请实施例提供的另一种汽车热管理系统的热量流动图;
图11是本申请实施例提供的一种汽车热管理系统控制装置的结构示意框图。
其中,图中附图标记对应为:1-第一流道入口;2-PTC加热器;3-第二流道出口;4-换热器;5-第一流道出口;6-第二流道入口。
具体实施方式
本申请实施例公开了一种汽车热管理系统、控制方法及控制装置,汽车热管理系统结构简单,减少了电能的消耗,并且提高了加热效率。
下面将结合本申请实施例中的附图,对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
需要说明的是,本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。
以下结合图1~图6介绍本申请公开的一种汽车热管理系统,系统包括:燃料电池、动力电池、换热器和PTC加热器;换热器设置有第一流道和第二流道;第一流道内设置有第一冷却液,第一流道连通燃料电池;第二流道内设置有第二冷却液,第二流道连通动力电池和驾驶室暖风通路;换热器上还设置安装部,PTC加热器与安装部固定连接; PTC加热器用于加热第一冷却液和第二冷却液;第一冷却液能够与第二冷却液进行热交换。具体地,第一冷却液能够加热第二冷却液。
本申请结构简单,通过在换热器上集成PTC加热器,使得PTC加热器能够同时对动力电池、燃料电池进行加热以及驾驶室暖风通路加热;并且在第一冷却液将燃料电池加热到所需温度后,不需要在启动PTC加热器,燃料电池工作状态放出的热量直接通过第一冷却液给第二冷却液加热,进而能够对动力电池和驾驶室暖风通路进行加热,减少了电能的消耗,提高了加热效率;同时实现了燃料电池冷却系统和暖风系统的联动,减少电能的消耗。
在一些实施例中,PTC加热器包括至少两个PTC加热单元,PTC加热单元与第一流道相邻设置。
在一些实施例中,PTC加热器与换热器为过盈配合连接。
在一个优选的实施例中,PTC加热单元与第一流道均匀交替设置。换热器为板式换热器,换热器为铝金属件,换热器采用真空钎焊工艺形成。
板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道,通过板片进行热量交换。换热采用真空钎焊技术,避免焊剂残留,同时出厂前进行去离子清洗,满足燃料电池的离子析出需求。
本申请的PTC加热单元采用双面散热,传热效率更高;扁平化设计,体积更小,安装空间灵活,重量更轻;分档递进加热满足不同工况。
PTC加热器工作时,电阻随温度升高而增加,加热功率随之减小,导致温度下降并且电阻下降;当电阻减少时,加热功率增大,温度升高,从而保持自身温度维持在设定值。
本申请将电加热PTC加热单元均布到板式换热器的一侧流道中(如图5所示),同时保留板式换热器的两个流道。这两个流道分别连通燃料电池冷却水路和整车暖风路 (动力电池热管理路)。使得PTC电加热芯体能够加热燃料电池冷却水,同时也可以通过铝板加热整车暖风水路(动力电池热管理路)。在冬季,燃料电池车启动时,燃料电池冷却液温度过低,同时整车暖风水路温度也无法为乘员舱升温,此时,PTC加热器启动,PTC加热器同时加热两条流道冷却水路。冷启动完成后,燃料电池系统功率升高,产热增加。由于燃料电池工作温度较高,冷启动完成后,燃料电池冷却液散热后温度仍然较高,此时可关闭PTC加热器,燃料电池冷却液通过板式换热器的金属将热量传递至整车暖风路(动力电池热管理路),实现了燃料电池余热利用。
在一些实施例中,PTC加热器上设置有导热散热片和绝缘导热片。由于PTC加热单元和冷却液均匀分布,本申请通过设置导热散热片和绝缘导热片,保证了高压安全同时又要减少了流阻。
在一些实施例中,第一流道上设置有燃料电池三通阀;通过控制燃料电池三通阀开度控制燃料电池的散热状态。通过设置燃料电池三通阀便于控制燃料电池的热量流向状态和燃料电池的散热状态。
在一些实施例中,第二流道上设置有暖风三通阀和动力电池通阀;通过控制动力电池通阀开度控制动力电池的加热状态;通过控制暖风三通阀开度控制驾驶室暖风通路的加热状态。通过设置暖风三通阀和动力电池通阀便于控制燃料电池的余热选择性的给驾驶室暖风加热和动力电池加热,提高了加热效率。
以下结合图7-图10介绍本申请公开的汽车热管理系统的控制方法,应用于汽车热管理系统,系统包括:燃料电池、动力电池、换热器和PTC加热器;换热器设置有第一流道和第二流道;第一流道内设置有第一冷却液,第一流道连通燃料电池;第二流道内设置有第二冷却液,第二流道连通动力电池和驾驶室暖风通路;换热器上还设置安装部,PTC加热器与安装部固定连接;PTC加热器用于加热第一冷却液和第二冷却液;第一冷却液能够与第二冷却液进行热交换。
请参阅图7,图7是本申请公开实施例提供的一种汽车热管理系统的控制方法的流程示意图,本申请公开提供了如实施例或流程图的方法操作步骤,但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式,不代表唯一的执行顺序。具体如图7所示,方法包括:
S201:在汽车启动的情况下,监测流经燃料电池的第一冷却液的第一温度、流经动力电池的第二冷却液的第二温度和驾驶室暖风通路内的暖风温度;
S203:在第一温度、第二温度和暖风温度满足第一预设条件的情况下,控制PTC 加热器启动;
具体地,第一预设条件为流经燃料电池的第一冷却液的第一温度不在燃料电池正常运行状态下所需的温度范围内,流经动力电池的第二冷却液的第二温度不在动力电池正常运行状态下的所需的温度范围内和驾驶室暖风通路内的暖风温度不在驾驶舱内所需达到的预设舱内温度范围内中的至少一种。
S205:在第一温度、第二温度和暖风温度不满足第一预设条件的情况下,控制PTC加热器关闭。
在一些实施例中,控制S203中,在第一冷却液流道上设置有燃料电池三通阀;在第二冷却液流道上设置有暖风三通阀和动力电池通阀,方法还包括:
S2031:在第一温度不在燃料电池正常运行状态下所需的温度范围内、第二温度不在动力电池正常运行状态下的所需温度范围内和暖风温度不在驾驶舱内所需达到的预设舱内温度范围内的情况下,控制PTC加热器启动,同时控制暖风三通阀和动力电池通阀均以开启状态运行,燃料电池三通阀连通散热器的一端为以关闭状态运行,燃料电池三通阀的其他端为以开启状态运行。
在一些实施例中,控制S203中,方法还包括:
S2032:在第一温度高于燃料电池正常运行状态下的所需的温度范围、第二温度不在动力电池正常运行状态下的所需温度范围内和暖风温度不在驾驶舱内所需达到的预设舱内温度范围内的情况下,控制PTC加热器启动,同时控制燃料电池三通阀、暖风三通阀和动力电池通阀均以开启状态运行。
在一些实施例中,控制S203中,方法还包括:
S2033:在第一温度高于燃料电池正常运行状态下的所需的温度范围、第二温度在动力电池正常运行状态下的所需温度范围内和暖风温度不在驾驶舱内所需达到的预设舱内温度范围内的情况下,控制PTC加热器启动,同时控制燃料电池三通阀、暖风三通阀和动力电池通阀均以开启状态运行,动力电池通阀的开度为较小开度。具体地,控制动力电池通阀的开度小于动力电池通阀的全部开度的一半。
在一些实施例中,控制S203中,方法还包括:
S2034:在第一温度高于燃料电池正常运行状态下的所需的温度范围、第二温度不在动力电池正常运行状态下的所需温度范围内和暖风温度在驾驶舱内所需达到的预设舱内温度范围内的情况下,控制PTC加热器启动,同时控制燃料电池三通阀、暖风三通阀和动力电池通阀均以开启状态运行,暖风三通阀的开度为较小开度。具体地,控制暖风三通阀的开度小于暖风三通阀的全部开度的一半。
本申请通过调节暖风三通阀的开度进而调节驾驶舱内温度;通过调节动力电池通阀的开度进而调节传递到动力电池内的热量;通过燃料电池三通阀调节燃料电池的热量流向状态和燃料电池的散热状态。
需要说明的是,控制PTC加热器启动状态的控制器采用CAN控,满足整车需求。
在一个实施例中,本申请的汽车热管理系统为低温冷启动工况,请参考图9,图9为本申请实施例提供的一种汽车热管理系统的热量流动图,实线箭头代表热流,虚线代表冷流。需要说明的是,图中的电加热暖风冷启动器均为PTC电加热器和换热器的集成件。
低温工况下(一般低于-20℃),动力电池、燃料电池和乘员舱都处于冷机状态。此时PTC电加热器开启。在燃料电池达到所需温度的情况下,控制PTC电加热器关闭,此时为燃料电池的余热通过电加热暖风冷启动器(PTC电加热器和换热器的集成件)给动力电池和驾驶室暖风(第二冷却液)加热。如图9所示,燃料电池产生的热量通过水泵后,一部分热量通过燃料电池三通阀从散热器流出,一部分热量通过燃料电池三通阀流向电加热暖风冷启动器(PTC电加热器和换热器的集成件),通过电加热暖风冷启动器(PTC电加热器和换热器的集成件)实现了燃料电池的余热对动力电池的加热和驾驶室的加热。
在另一个实施例中,本申请的汽车热管理系统为低温热机工况,请参考图10,图10为本申请实施例提供的另一种汽车热管理系统的热量流动图,实线箭头代表热流,虚线代表冷流。
低温工况下(一般低于-20℃),动力电池和燃料电池均处于热机状态,乘员舱处于冷机状态,需要暖风供热,动力电池热量基本维持自身温度。此时的PTC电加热器关闭状态。如图10所示,燃料电池产生的热量通过水泵后,一部分热量通过燃料电池三通阀从散热器流出,一部分热量通过燃料电池三通阀流向电加热暖风冷启动器(PTC 电加热器和换热器的集成件),通过电加热暖风冷启动器(PTC电加热器和换热器的集成件)实现了燃料电池的余热对驾驶室的加热。燃料电池的余热通过电加热暖风冷启动器(PTC电加热器和换热器的集成件)给暖风水路(第二冷却液)加热。
本申请实施例还提供了一种汽车热管理系统的控制装置,请参考图11,应用于上述的汽车热管理系统,系统包括:燃料电池、动力电池、换热器和PTC加热器;装置包括:
温度监测模块11:在汽车启动的情况下,监测流经燃料电池的第一冷却液的第一温度、流经动力电池的第二冷却液的第二温度和驾驶室暖风通路内的暖风温度;
PTC加热器启动模块12:在第一温度、第二温度和暖风温度满足第一预设条件的情况下,控制PTC加热器启动;
具体地,第一预设条件为流经燃料电池的第一冷却液的第一温度不在燃料电池正常运行状态下所需的温度范围内,流经动力电池的第二冷却液的第二温度不在动力电池正常运行状态下的所需的温度范围内和驾驶室暖风通路内的暖风温度不在驾驶舱内所需达到的预设舱内温度范围内中的至少一种。
PTC加热器关闭模块13:在第一温度、第二温度和暖风温度中不满足第一预设条件的情况下,控制PTC加热器关闭。
在一些实施例中,在第一冷却液流道上设置有燃料电池三通阀;在第二冷却液流道上设置有暖风三通阀和动力电池通阀。
在一些实施例中,PTC加热器启动模块12还用于在第一温度不在燃料电池正常运行状态下所需的温度范围内、第二温度不在动力电池正常运行状态下的所需温度范围内和暖风温度不在驾驶舱内所需达到的预设舱内温度范围内的情况下,控制PTC加热器启动,同时控制暖风三通阀和动力电池通阀均以开启状态运行,燃料电池三通阀连通散热器的一端为以关闭状态运行,燃料电池三通阀的其他端为以开启状态运行。
在一些实施例中,PTC加热器启动模块12还用于在第一温度高于燃料电池正常运行状态下的所需的温度范围、第二温度不在动力电池正常运行状态下的所需温度范围内和暖风温度不在驾驶舱内所需达到的预设舱内温度范围内的情况下,控制PTC加热器启动,同时控制燃料电池三通阀、暖风三通阀和动力电池通阀均以开启状态运行。
在一些实施例中,PTC加热器启动模块12还用于在第一温度高于燃料电池正常运行状态下的所需的温度范围、第二温度在动力电池正常运行状态下的所需温度范围内和暖风温度不在驾驶舱内所需达到的预设舱内温度范围内的情况下,控制PTC加热器启动,同时控制燃料电池三通阀、暖风三通阀和动力电池通阀均以开启状态运行,动力电池通阀的开度为较小开度。具体地,控制动力电池通阀的开度小于动力电池通阀的全部开度的一半。
在一些实施例中,PTC加热器启动模块12还用于在第一温度高于燃料电池正常运行状态下的所需的温度范围、第二温度不在动力电池正常运行状态下的所需温度范围内和暖风温度在驾驶舱内所需达到的预设舱内温度范围内的情况下,控制PTC加热器启动,同时控制燃料电池三通阀、暖风三通阀和动力电池通阀均以开启状态运行,暖风三通阀的开度为较小开度。具体地,控制暖风三通阀的开度小于暖风三通阀的全部开度的一半。
关于上述实施例中的控制装置,其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述,此处将不做详细阐述说明。
本申请还提供了一种电子设备,设备包括处理器和存储器,存储器中存储有至少一条指令和至少一段程序,至少一条指令和至少一段程序由处理器加载并执行以实现如上述的汽车热管理系统的控制方法。
本申请还提供了一种计算机存储介质,计算机存储介质中存储有至少一条指令和至少一段程序,至少一条指令和至少一段程序由处理器加载并执行以实现如上述的汽车热管理系统的控制方法。
可选地,在本实施例中,上述存储介质可以位于计算机网络的多个网络服务器中的至少一个网络服务器。可选地,在本实施例中,上述存储介质可以包括但不限于:U盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
综上,本申请的技术方案带来的有益效果是:
本申请结构简单,通过在换热器上集成PTC加热器,使得PTC加热器能够同时对动力电池、燃料电池进行加热以及驾驶室暖风通路加热;并且在第一冷却液将燃料电池加热到所需温度后,不需要再启动PTC加热器,燃料电池工作状态放出的热量直接通过第一冷却液给第二冷却液加热,进而能够对动力电池和驾驶室暖风通路进行加热,减少了电能的消耗,提高了加热效率。
上述说明已经充分揭露了本申请的具体实施方式。需要指出的是,熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地,本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (10)

1.一种汽车热管理系统,其特征在于,所述系统包括:燃料电池、动力电池、换热器和PTC加热器;
所述换热器设置有第一流道和第二流道;
所述第一流道内设置有第一冷却液,所述第一流道连通所述燃料电池;
所述第二流道内设置有第二冷却液,所述第二流道连通所述动力电池和驾驶室暖风通路;
所述换热器上还设置安装部,所述PTC加热器与所述安装部固定连接;
所述PTC加热器用于加热所述第一冷却液和第二冷却液;
所述第一冷却液能够与所述第二冷却液进行热交换。
2.根据权利要求1所述的汽车热管理系统,其特征在于,PTC加热器包括至少两个PTC加热单元,所述PTC加热单元与所述第一流道相邻设置。
3.根据权利要求2所述的汽车热管理系统,其特征在于,所述PTC加热单元与所述第一流道均匀交替设置。
4.根据权利要求1所述的汽车热管理系统,其特征在于,所述换热器为板式换热器,所述换热器为铝金属件,所述换热器采用真空钎焊工艺形成。
5.根据权利要求1所述的汽车热管理系统,其特征在于,所述PTC加热器上设置有导热散热片和绝缘导热片。
6.根据权利要求1所述的汽车热管理系统,其特征在于,所述第一流道上设置有燃料电池三通阀;通过控制所述燃料电池三通阀开度控制燃料电池的散热状态。
7.根据权利要求1所述的汽车热管理系统,其特征在于,所述第二流道上设置有暖风三通阀和动力电池通阀;
通过控制所述动力电池通阀开度控制所述动力电池的加热状态;
通过控制所述暖风三通阀开度控制所述驾驶室暖风通路的加热状态。
8.根据权利要求1所述的汽车热管理系统,其特征在于,所述PTC加热器与所述换热器为过盈配合连接。
9.一种汽车热管理系统的控制方法,其特征在于,所述系统包括:燃料电池、动力电池、换热器和PTC加热器;所述换热器设置有第一流道和第二流道;所述第一流道内设置有第一冷却液,所述第一流道连通所述燃料电池;所述第二流道内设置有第二冷却液,所述第二流道连通所述动力电池和驾驶室暖风通路;所述换热器上还设置安装部,所述PTC加热器与所述安装部固定连接;所述PTC加热器用于加热所述第一冷却液和第二冷却液;所述第一冷却液能够与所述第二冷却液进行热交换;
所述方法包括:
在所述汽车启动的情况下,监测流经所述燃料电池的第一冷却液的第一温度、流经所述动力电池的第二冷却液的第二温度和所述驾驶室暖风通路内的暖风温度;
在所述第一温度、所述第二温度和所述暖风温度满足第一预设条件的情况下,控制所述PTC加热器启动;
在所述第一温度、所述第二温度和所述暖风温度中不满足第一预设条件的情况下,控制所述PTC加热器关闭。
10.一种汽车热管理系统的控制装置,其特征在于,所述系统包括:燃料电池、动力电池、换热器和PTC加热器;
所述装置包括:
温度监测模块:在所述汽车启动的情况下,监测流经所述燃料电池的第一冷却液的第一温度、流经所述动力电池的第二冷却液的第二温度和所述驾驶室暖风通路内的暖风温度;
PTC加热器启动模块:在所述第一温度、所述第二温度和所述暖风温度满足第一预设条件的情况下,控制所述PTC加热器启动;
PTC加热器关闭模块:在所述第一温度、所述第二温度和所述暖风温度中不满足第一预设条件的情况下,控制所述PTC加热器关闭。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004241303A (ja) * 2003-02-07 2004-08-26 Denso Corp 燃料電池
KR20100042189A (ko) * 2008-10-15 2010-04-23 현대자동차주식회사 연료전지 차량의 실내 난방 장치
CN109249773A (zh) * 2018-08-28 2019-01-22 开沃新能源汽车集团有限公司 一种利用燃料电池余热和热泵耦合供热的汽车空调系统
CN110194044A (zh) * 2018-02-27 2019-09-03 翰昂汽车零部件有限公司 机动车的空调系统和用于运行空调系统的方法
CN211617370U (zh) * 2019-12-19 2020-10-02 东风汽车集团有限公司 一种氢燃料车专用风水电一体式热交换器以及连接结构
CN213007502U (zh) * 2020-07-13 2021-04-20 中通客车控股股份有限公司零部件分公司 一种燃料电池客车集成式热管理系统
CN113696793A (zh) * 2021-08-26 2021-11-26 东风汽车集团股份有限公司 一种燃料电池热管理系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004241303A (ja) * 2003-02-07 2004-08-26 Denso Corp 燃料電池
KR20100042189A (ko) * 2008-10-15 2010-04-23 현대자동차주식회사 연료전지 차량의 실내 난방 장치
CN110194044A (zh) * 2018-02-27 2019-09-03 翰昂汽车零部件有限公司 机动车的空调系统和用于运行空调系统的方法
CN109249773A (zh) * 2018-08-28 2019-01-22 开沃新能源汽车集团有限公司 一种利用燃料电池余热和热泵耦合供热的汽车空调系统
CN211617370U (zh) * 2019-12-19 2020-10-02 东风汽车集团有限公司 一种氢燃料车专用风水电一体式热交换器以及连接结构
CN213007502U (zh) * 2020-07-13 2021-04-20 中通客车控股股份有限公司零部件分公司 一种燃料电池客车集成式热管理系统
CN113696793A (zh) * 2021-08-26 2021-11-26 东风汽车集团股份有限公司 一种燃料电池热管理系统

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