CN115249828A - 燃料电池进气进水温度控制系统、控制方法及新能源汽车 - Google Patents
燃料电池进气进水温度控制系统、控制方法及新能源汽车 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115249828A CN115249828A CN202211148953.3A CN202211148953A CN115249828A CN 115249828 A CN115249828 A CN 115249828A CN 202211148953 A CN202211148953 A CN 202211148953A CN 115249828 A CN115249828 A CN 115249828A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fuel cell
- cell stack
- inlet
- way valve
- intercooler
- 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.)
- Granted
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
- H01M8/04298—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
- H01M8/04708—Temperature of fuel cell 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
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04029—Heat exchange using liquids
-
- 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
- H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
- H01M8/04268—Heating of fuel cells during the start-up of the fuel cells
-
- 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
- H01M8/04723—Temperature of the coolant
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
本发明公开了一种燃料电池进气进水温度控制系统、控制方法及新能源汽车,控制方法,包括:预先在燃料电池堆的空气入口通道上的中冷器处设置加热装置;若燃料电池堆处于冷启动阶段,则控制燃料电池堆的冷却液出堆口排出的冷却液不经过散热器,且由所述加热装置加热后被泵入燃料电池堆的冷却液入堆口;否则控制加热装置停止工作,且控制燃料电池堆的冷却液出堆口排出的冷却液先经过散热器,然后被同时泵至燃料电池堆的冷却液入堆口和燃料电池堆的冷却液出堆口。本发明减少系统低温冷启动时间,有效提升冷启动速度;空气、冷却液两腔同时加热,加热均匀,避免单一加热造成温差过大而导致电堆内部损坏。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池温度控制领域,尤其涉及一种燃料电池进气进水温度控制系统、控制方法及新能源汽车。
背景技术
氢燃料电池系统一般由电堆、氢气系统、空气系统、热管理系统、电控系统等组成。氢燃料电池系统在常温下正常工作过程中,会因电化学反应释放热能,使电堆本体温度升高,因而需要外部热管理系统进行降温,使反应始终维持在合理的温度范围内。
热管理系统的常规设置为,在空压机的出口设置中冷器,使空气在进入燃料电池电堆前降低温度,以及设置冷却液循环流道,并设置散热器对电堆内部排出到外部流道的冷却液进行降温后再泵入电堆内部。
然而燃料电池电堆也有加热需求,比如在零摄氏度以下的低温天气,电池反应速率缓慢导致电池性能大幅下降,通常需要利用外部电加热器对冷却液进行加热,比如公开号为CN 114122451A的中国发明专利申请,其公开了利用三通阀控制冷却液选择PTC加热器总成的小循环模式或经过散热器总成的大循环模式,但是其至少存在以下缺陷:
1)进堆空气只能选择是否经过空气中冷器,而无法实现经过加热后进入电堆,尤其在零摄氏度以下的低温启动阶段,冷空气至少部分地中和加热后的冷却液对燃料电池堆的升温作用,使得能源耗费以及冷启动效率低;
2)无论是选择PTC加热器总成的小循环模式或经过散热器总成的大循环模式,其系统中水泵的输出均是一分为二,在进堆冷却液的流量一定的情况下,相比于泵直接一路输出至电堆的情况,该现有技术对泵的动力性能提出了更高的要求,提高系统整体能耗;
3)为PTC加热器总成单独设置一个分支支路,使得系统的管路设计复杂,系统结构复杂臃肿,增大体积和流道总长,使得降低热管理系统的能耗称为难题。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案,其并不必然属于本专利申请的现有技术,也不必然会给出技术教导;在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日之前已经公开的情况下,上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明的目的是提供一种控制策略简洁的燃料电池进气进水温度控制系统,减少燃料电池系统低温冷启动的时间。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种燃料电池进气进水温度控制系统,包括燃料电池堆、氢气出入通道、空气出入通道和冷却液出入通道,其中,所述空气出入通道中的空气入口通道上设有中冷器,所述中冷器处设有加热装置,所述加热装置具有工作状态和停止状态;
所述冷却液出入通道包括第一流通通道和第二流通通道,其中,仅所述第二流通通道上设有散热器,所述第一流通通道和第二流通通道上均设有流体增压装置且均流经所述中冷器;
所述温度控制系统被配置有第一运行模式和第二运行模式,在第一运行模式下,所述第二流通通道关闭,在所述流体增压装置的作用下,冷却液流经所述第一流通通道,且所述加热装置对所述冷却液进行加热,加热后的冷却液进入所述燃料电池堆;在第二运行模式下,所述第一流通通道关闭,在所述流体增压装置的作用下,冷却液流经所述第二流通通道,所述加热装置停止加热,且经所述散热器降温后的冷却液进入所述燃料电池堆和中冷器。
进一步地,承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合,在第一运行模式下,所述中冷器位于所述流体增压装置的输入侧,所述流体增压装置的输出侧仅与所述燃料电池堆的冷却液入堆口相连通;
在第二运行模式下,所述散热器位于所述流体增压装置的输入侧,所述流体增压装置的输出侧同时与所述燃料电池堆的冷却液入堆口、所述中冷器相连通。
进一步地,承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合,所述流体增压装置的输出侧与所述中冷器相连通的分支通道上设有流量调节元件,其被配置为在第一运行模式转换至第二运行模式后,随第二运行模式运行时间的增长而调节其所在的分支通道的流量降低。
进一步地,承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合,所述第一流通通道和第二流通通道为两个独立的通道,所述第一流通通道上的流体增压装置与第二流通通道上的流体增压装置为不同个流体增压装置。
进一步地,承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合,所述第一流通通道上的流体增压装置与第二流通通道上的流体增压装置为同一个流体增压装置;所述冷却液出入通道上设有至少三个三通阀,所述三通阀被配置为控制所述第一流通通道和第二流通通道中的流通状态。
进一步地,承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合,所述散热器的出口侧与所述流体增压装置的输入侧连通,所述流体增压装置的输出侧与所述燃料电池堆的冷却液入堆口连通。
进一步地,承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合,所述冷却液出入通道上设有第一三通阀、第二三通阀和第三三通阀,其中,所述第一三通阀的三个阀口分别与所述燃料电池堆的冷却液出堆口、第二三通阀的其中一阀口、散热器连通,所述第二三通阀的另外两阀口分别与所述中冷器的入口侧、流体增压装置的输出侧连通,所述第三三通阀的三个阀口分别与所述中冷器的出口侧、燃料电池堆的冷却液出堆口、流体增压装置的输入侧连通。
进一步地,承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合,燃料电池进气进水温度控制系统还包括电子控制器,所述三通阀为电子控制阀,所述加热装置通过电子可控开关与供电电源连接,所述三通阀、电子可控开关与所述电子控制器的输出端电连接。
进一步地,承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合,所述燃料电池进气进水温度控制系统还包括与所述电子控制器的输出端电连接的温度传感器,所述温度传感器被配置为检测燃料电池堆内部温度或者其所处的环境温度;
若检测温度结果低于预设的低温阈值,则所述电子控制器控制所述温度控制系统工作在所述第一运行模式,否则控制其工作在所述第二运行模式。
进一步地,承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合,所述加热装置为PTC加热器,所述中冷器为水空中冷器,所述中冷器与加热装置集成为一体装置。
根据本发明的另一方面,提供了一种燃料电池进气进水温度控制方法,基于如上所述的燃料电池进气进水温度控制系统,控制方法包括以下步骤:
若燃料电池堆处于冷启动阶段,则控制所述温度控制系统工作在第一运行模式,直至电堆达到自启状态后,控制其工作在第二运行模式;
若燃料电池堆启动温度大于预设的低温阈值,则控制所述温度控制系统直接以第二运行模式启动。
进一步地,承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合,所述燃料电池进气进水温度控制系统的冷却液出入通道上设有第一三通阀、第二三通阀和第三三通阀,其中,第一三通阀的三个阀口分别与燃料电池堆的冷却液出堆口、第二三通阀的其中一阀口、散热器连通,第二三通阀的另外两阀口分别与中冷器的入口侧、流体增压装置的输出侧连通,第三三通阀的三个阀口分别与中冷器的出口侧、燃料电池堆的冷却液出堆口、流体增压装置的输入侧连通;
控制第一三通阀连通燃料电池堆的冷却液出堆口、第二三通阀的其中一阀口,第二三通阀连通第一三通阀、中冷器的入口侧,以及第三三通阀连通中冷器的出口侧、流体增压装置的输入侧,则所述温度控制系统工作在第一运行模式;
控制第一三通阀连通燃料电池堆的冷却液出堆口、散热器,第二三通阀连通流体增压装置的输出侧、中冷器的入口侧,以及第三三通阀连通中冷器的出口侧、燃料电池堆的冷却液出堆口,则所述温度控制系统工作在第二运行模式。
根据本发明的再一方面,提供了一种燃料电池进气进水温度控制方法,包括以下步骤:
预先在燃料电池堆的空气入口通道上的中冷器处设置加热装置;
若燃料电池堆处于冷启动阶段,则控制燃料电池堆的冷却液出堆口排出的冷却液不经过散热器,且由所述加热装置加热后被泵入燃料电池堆的冷却液入堆口;
否则控制燃料电池堆的冷却液出堆口排出的冷却液先经过散热器,然后被泵入第一分支通道和第二分支通道,其中,所述第一分支通道与燃料电池堆的冷却液入堆口连通,所述第二分支通道依次与中冷器、燃料电池堆的冷却液出堆口连通。
进一步地,承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合,若燃料电池堆由冷启动阶段达到自启状态后,控制燃料电池堆的冷却液出堆口排出的冷却液先经过散热器,然后被泵入第一分支通道和第二分支通道,并在经过一段时间后,调节所述第二分支通道的流量降低。
本发明还提供了一种新能源汽车,包括如上所述的燃料电池进气进水温度控制系统。
本发明提供的技术方案带来的有益效果如下:
a. 在中冷器处集成加热装置,使得空气、冷却液两腔同时加热,加热均匀,避免单一加热造成温差过大而导致电堆内部损坏;
b. 通过切换两种流通通道来控制燃料电池的冷启动模式和常温模式,使得在冷启动模式下提高启动效率,在常温启动模式下冷却液辅助入堆空气降温,降低中冷器的制冷负担;
c. 可灵活调节常温模式下泵至燃料电池堆和中冷器的冷却液比例,以适配不同的环境温度,随着环境温度的下降,将冷却液比例向泵至燃料电池堆的部分倾斜,降低流体增压装置的动力性能需求,实现冷却液给电堆、入堆空气降温的协调。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,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地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例,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的附图。
图1为本发明的一个示例性实施例提供的燃料电池进气进水温度控制系统的进气进水流通通道示意图;
图2为本发明的一个示例性实施例提供的在第一运行模式下的燃料电池进气进水流通通道示意图;
图3为本发明的一个示例性实施例提供的在第二运行模式下的燃料电池进气进水流通通道示意图;
图4为本发明的一个示例性实施例提供的燃料电池进气进水温度控制方法流程示意图。
其中,附图标记包括:100-燃料电池堆,210-中冷器,220-加热装置,300-流体增压装置,400-散热器,512-第一三通阀第一阀口,514-第一三通阀第二阀口,516-第一三通阀第三阀口,522-第二三通阀第一阀口,524-第二三通阀第二阀口,526-第二三通阀第三阀口,532-第三三通阀第一阀口,534-第三三通阀第二阀口,536-第三三通阀第三阀口,600-流量调节元件。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本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发明一部分的实施例,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,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明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,以便这里描述的本发明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,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
在本发明的一个实施例中,提供了一种燃料电池进气进水温度控制系统,如图1所示,所述系统包括燃料电池堆100、氢气出入通道、空气出入通道和冷却液出入通道,其中,所述空气出入通道中的空气入口通道上设有中冷器210,所述中冷器210处设有加热装置220,所述加热装置220具有工作状态和停止状态,在一个具体的实施例中,所述加热装置220为PTC加热器,所述中冷器210为水空中冷器210,所述中冷器210与加热装置220集成为一体装置,无需为加热装置220单独设置分支流道,系统整体结构简洁。
所述冷却液出入通道包括第一流通通道和第二流通通道,其中,仅所述第二流通通道上设有散热器400,所述第一流通通道和第二流通通道上均设有流体增压装置300且均流经所述中冷器210,本实施例中,流体增压装置300为电动水泵或机械水泵;冷却液经第一流通通道形成循环通道的示意图如图2所示,冷却液经第二流通通道形成循环通道的示意图如图3所示:
所述温度控制系统被配置有第一运行模式和第二运行模式,在第一运行模式下,所述第二流通通道关闭,在所述流体增压装置300的作用下,冷却液流经所述第一流通通道,且所述加热装置220对所述冷却液进行加热,加热后的冷却液进入所述燃料电池堆100;在第二运行模式下,所述第一流通通道关闭,在所述流体增压装置300的作用下,冷却液流经所述第二流通通道,所述加热装置220停止加热,且经所述散热器400降温后的冷却液进入所述燃料电池堆100和中冷器210。
如图2所示,在第一运行模式(即冷启动模式)下,所述中冷器210位于所述流体增压装置300的输入侧,所述流体增压装置300的输出侧仅与所述燃料电池堆100的冷却液入堆口相连通;
如图3所示,在第二运行模式(即常温模式)下,所述散热器400位于所述流体增压装置300的输入侧,所述流体增压装置300的输出侧同时与所述燃料电池堆100的冷却液入堆口、所述中冷器210相连通。
如图1所示,所述流体增压装置300的输出侧与所述中冷器210相连通的分支通道上设有流量调节元件600,其被配置为在第一运行模式转换至第二运行模式后,随第二运行模式运行时间的增长而调节其所在的分支通道的流量降低。其工作原理如下:由于本发明实施例中低温启动阶段工作在第一运行模式,使得经过中冷器210的冷却液被加热装置220加热,在转换至第二运行模式后,即使加热装置220关闭,仍有部分被加热的冷却液残留在中冷器210中,通过流体增压装置300将流经散热器400后的被冷却的冷却液泵入中冷器210,经过一段时间后,中冷器210内的冷却液恢复低温;流量调节元件600的作用即在中冷器210内流动的冷却液恢复低温后,调节其所在的分支通道,即流体增压装置300出口端至中冷器210入口端之间的通道上的流量变小,以使冷却液流量更集中在进入燃料电池堆的方向;另一方面,中冷器210的作用是为了对入堆空气进行预冷处理,流量调节元件600所在分支通道向中冷器210运输冷却后的冷却液,降低中冷器210的制冷性能要求,并且,可以随着环境温度的变化,流量调节元件600调节其所在分支通道的流量,在一个具体的实施例中,当第一运行模式转换至第二运行模式后,流量调节元件600的开度达到100%,使得经过散热器400后分别被泵入燃料电池堆100的冷却液入堆口、中冷器210中的流量比例为1:1,经过预设的时间(比如5至10秒)后或者流经中冷器210的冷却液温度降低至预设的温度后,流量调节元件600的开度根据当前环境温度来具体调节开度,比如在夏天,经过压缩机后输入中冷器210的空气温度比较高,则流量调节元件600的开度可以设置在50%以上(比如60%),若在冬天,则流量调节元件600的开度可以设置在50%以下,比如当环境温度介于10℃至22℃之间,则流量调节元件600的开度设置为40%;当环境温度介于3℃至10℃之间,则流量调节元件600的开度设置为25%;当环境温度低于3℃,则流量调节元件600的开度设置为小于或等于10%。
如图1所示,第一流通通道上的流体增压装置300与第二流通通道上的流体增压装置300为同一个流体增压装置300;所述散热器400的出口侧与所述流体增压装置300的输入侧连通,所述流体增压装置300的输出侧与所述燃料电池堆100的冷却液入堆口连通。所述冷却液出入通道上设有第一三通阀、第二三通阀和第三三通阀,其为电子控制阀,并与燃料电池进气进水温度控制系统的电子控制器电连接,其各个阀口与燃料电池堆100、中冷器210、流体增压装置300、400、流量调节元件600的连接关系如图1所示:
第一三通阀第一阀口512与燃料电池堆100的冷却液出堆口连通,第一三通阀第二阀口514与第二三通阀第一阀口522连通,第一三通阀第三阀口516与散热器400连通,第二三通阀第二阀口524与中冷器210的入口侧连通,第二三通阀第三阀口526与流体增压装置300的输出侧连通并形成流量调节元件600所在的分支通道;第三三通阀第一阀口532与中冷器210的出口侧连通,第三三通阀第二阀口534与燃料电池堆100的冷却液出堆口连通,第三三通阀第三阀口536与流体增压装置300的输入侧连通。
所述电子控制器还用于控制加热装置220的工作状态,具体的方式可以采用所述加热装置220通过电子可控开关与供电电源连接,电子控制器控制所述电子可控开关导通,则加热装置220工作,电子控制器控制所述电子可控开关关断,则加热装置220停止工作。
燃料电池进气进水温度控制系统还包括与所述电子控制器的输出端电连接的温度传感器,所述温度传感器被配置为检测燃料电池堆100内部温度或者其所处的环境温度;
若检测温度结果低于预设的低温阈值(比如0℃),则所述电子控制器控制所述温度控制系统工作在所述第一运行模式,否则控制其工作在所述第二运行模式。
若燃料电池堆100处于冷启动阶段,则控制所述温度控制系统工作在第一运行模式,具体为控制三个三通阀的通断状态如下:如图2所示,控制第一三通阀第一阀口512与第一三通阀第二阀口514导通、第一三通阀第三阀口516关断,控制第二三通阀第一阀口522与第二三通阀第二阀口524导通、第二三通阀第三阀口526关断,控制第三三通阀第一阀口532与第三三通阀第三阀口536导通、第三三通阀第二阀口534关断,即燃料电池堆100的冷却液出堆口排出的冷却液依次经过第一三通阀、第二三通阀、中冷器210/加热装置220、第三三通阀、流体增压装置300后进入燃料电池堆100的冷却液入堆口。
直至电堆由冷启动阶段达到自启状态后,控制其工作在第二运行模式;
若燃料电池堆100启动温度大于预设的低温阈值,则控制所述温度控制系统直接以第二运行模式启动,具体为控制三个三通阀的通断状态如下:如图3所示,控制第一三通阀第一阀口512与第一三通阀第三阀口516导通、第一三通阀第二阀口514关断,控制第二三通阀第二阀口524与第二三通阀第三阀口526导通、第二三通阀第一阀口522关断,控制第三三通阀第一阀口532与第三三通阀第二阀口534导通、第三三通阀第三阀口536关断,即燃料电池堆100的冷却液出堆口排出的冷却液依次经过第一三通阀、散热器400、流体增压装置300后进入燃料电池堆100的冷却液入堆口,另外,经过流体增压装置300的冷却液还有部分依次经过流量调节元件600、第二三通阀、中冷器210、第三三通阀与燃料电池堆100的冷却液出堆口的冷却液汇集后循环流入第一三通阀。
需要说明的是,图1的冷却液流通通道仅为其中一个可实施的例子,比如在别的实施例中,第一流通通道和第二流通通道为两个独立的通道,第一流通通道上和第二流通通道上各有一个流体增压装置300,且不是同一个流体增压装置300。其实质为将图2和图3中的流通方式相独立。
在本发明的一个实施例中,提供了一种燃料电池进气进水温度控制方法,如图4所示,包括以下步骤:
预先在燃料电池堆100的空气入口通道上的中冷器210处设置加热装置220;
若燃料电池堆100处于冷启动阶段,则控制燃料电池堆100的冷却液出堆口排出的冷却液不经过散热器400,且由所述加热装置220加热后被泵入燃料电池堆100的冷却液入堆口;
否则控制燃料电池堆100的冷却液出堆口排出的冷却液先经过散热器400,然后被泵入第一分支通道和第二分支通道,其中,所述第一分支通道与燃料电池堆100的冷却液入堆口连通,所述第二分支通道依次与中冷器210、燃料电池堆100的冷却液出堆口连通。
若燃料电池堆100由冷启动阶段达到自启状态后,控制燃料电池堆100的冷却液出堆口排出的冷却液先经过散热器400,然后被泵入第一分支通道和第二分支通道,并在经过一段时间后,调节所述第二分支通道的流量降低。具体调节第二分支通道的流量降低的方式同于上述燃料电池进气进水温度控制系统实施例中利用流量调节元件600的调节方式。
本控制方法与上述控制系统实施例属于相同的发明构思,可将控制系统实施例的全部内容通过引用的方式并入本控制方法实施例。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (15)
1.一种燃料电池进气进水温度控制系统,包括燃料电池堆、氢气出入通道、空气出入通道和冷却液出入通道,其中,所述空气出入通道中的空气入口通道上设有中冷器,其特征在于,所述中冷器处设有加热装置,所述加热装置具有工作状态和停止状态;
所述冷却液出入通道包括第一流通通道和第二流通通道,其中,仅所述第二流通通道上设有散热器,所述第一流通通道和第二流通通道上均设有流体增压装置且均流经所述中冷器;
所述温度控制系统被配置有第一运行模式和第二运行模式,在第一运行模式下,所述第二流通通道关闭,在所述流体增压装置的作用下,冷却液流经所述第一流通通道,且所述加热装置对所述冷却液进行加热,加热后的冷却液进入所述燃料电池堆;在第二运行模式下,所述第一流通通道关闭,在所述流体增压装置的作用下,冷却液流经所述第二流通通道,所述加热装置停止加热,且经所述散热器降温后的冷却液进入所述燃料电池堆和中冷器。
2.根据权利要求1所述的燃料电池进气进水温度控制系统,其特征在于,在第一运行模式下,所述中冷器位于所述流体增压装置的输入侧,所述流体增压装置的输出侧仅与所述燃料电池堆的冷却液入堆口相连通;
在第二运行模式下,所述散热器位于所述流体增压装置的输入侧,所述流体增压装置的输出侧同时与所述燃料电池堆的冷却液入堆口、所述中冷器相连通。
3.根据权利要求2所述的燃料电池进气进水温度控制系统,其特征在于,所述流体增压装置的输出侧与所述中冷器相连通的分支通道上设有流量调节元件,其被配置为在第一运行模式转换至第二运行模式后,随第二运行模式运行时间的增长而调节其所在的分支通道的流量降低。
4.根据权利要求1所述的燃料电池进气进水温度控制系统,其特征在于,所述第一流通通道和第二流通通道为两个独立的通道,所述第一流通通道上的流体增压装置与第二流通通道上的流体增压装置为不同个流体增压装置。
5.根据权利要求1所述的燃料电池进气进水温度控制系统,其特征在于,所述第一流通通道上的流体增压装置与第二流通通道上的流体增压装置为同一个流体增压装置;所述冷却液出入通道上设有至少三个三通阀,所述三通阀被配置为控制所述第一流通通道和第二流通通道中的流通状态。
6.根据权利要求5所述的燃料电池进气进水温度控制系统,其特征在于,所述散热器的出口侧与所述流体增压装置的输入侧连通,所述流体增压装置的输出侧与所述燃料电池堆的冷却液入堆口连通。
7.根据权利要求6所述的燃料电池进气进水温度控制系统,其特征在于,所述冷却液出入通道上设有第一三通阀、第二三通阀和第三三通阀,其中,所述第一三通阀的三个阀口分别与所述燃料电池堆的冷却液出堆口、第二三通阀的其中一阀口、散热器连通,所述第二三通阀的另外两阀口分别与所述中冷器的入口侧、流体增压装置的输出侧连通,所述第三三通阀的三个阀口分别与所述中冷器的出口侧、燃料电池堆的冷却液出堆口、流体增压装置的输入侧连通。
8.根据权利要求5所述的燃料电池进气进水温度控制系统,其特征在于,还包括电子控制器,所述三通阀为电子控制阀,所述加热装置通过电子可控开关与供电电源连接,所述三通阀、电子可控开关与所述电子控制器的输出端电连接。
9.根据权利要求8所述的燃料电池进气进水温度控制系统,其特征在于,还包括与所述电子控制器的输出端电连接的温度传感器,所述温度传感器被配置为检测燃料电池堆内部温度或者其所处的环境温度;
若检测温度结果低于预设的低温阈值,则所述电子控制器控制所述温度控制系统工作在所述第一运行模式,否则控制其工作在所述第二运行模式。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的燃料电池进气进水温度控制系统,其特征在于,所述加热装置为PTC加热器,所述中冷器为水空中冷器,所述中冷器与加热装置集成为一体装置。
11.一种燃料电池进气进水温度控制方法,其特征在于,基于权利要求1所述的燃料电池进气进水温度控制系统,控制方法包括以下步骤:
若燃料电池堆处于冷启动阶段,则控制所述温度控制系统工作在第一运行模式,直至电堆达到自启状态后,控制其工作在第二运行模式;
若燃料电池堆启动温度大于预设的低温阈值,则控制所述温度控制系统直接以第二运行模式启动。
12.根据权利要求11所述的燃料电池进气进水温度控制方法,其特征在于,所述燃料电池进气进水温度控制系统的冷却液出入通道上设有第一三通阀、第二三通阀和第三三通阀,其中,第一三通阀的三个阀口分别与燃料电池堆的冷却液出堆口、第二三通阀的其中一阀口、散热器连通,第二三通阀的另外两阀口分别与中冷器的入口侧、流体增压装置的输出侧连通,第三三通阀的三个阀口分别与中冷器的出口侧、燃料电池堆的冷却液出堆口、流体增压装置的输入侧连通;
控制第一三通阀连通燃料电池堆的冷却液出堆口、第二三通阀的其中一阀口,第二三通阀连通第一三通阀、中冷器的入口侧,以及第三三通阀连通中冷器的出口侧、流体增压装置的输入侧,则所述温度控制系统工作在第一运行模式;
控制第一三通阀连通燃料电池堆的冷却液出堆口、散热器,第二三通阀连通流体增压装置的输出侧、中冷器的入口侧,以及第三三通阀连通中冷器的出口侧、燃料电池堆的冷却液出堆口,则所述温度控制系统工作在第二运行模式。
13.一种燃料电池进气进水温度控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
预先在燃料电池堆的空气入口通道上的中冷器处设置加热装置;
若燃料电池堆处于冷启动阶段,则控制燃料电池堆的冷却液出堆口排出的冷却液不经过散热器,且由所述加热装置加热后被泵入燃料电池堆的冷却液入堆口;
否则控制加热装置停止工作,且控制燃料电池堆的冷却液出堆口排出的冷却液先经过散热器,然后被泵入第一分支通道和第二分支通道,其中,所述第一分支通道与燃料电池堆的冷却液入堆口连通,所述第二分支通道依次与中冷器、燃料电池堆的冷却液出堆口连通。
14.根据权利要求13所述的燃料电池进气进水温度控制方法,其特征在于,若燃料电池堆由冷启动阶段达到自启状态后,控制燃料电池堆的冷却液出堆口排出的冷却液先经过散热器,然后被泵入第一分支通道和第二分支通道,并在经过一段时间后,调节所述第二分支通道的流量降低。
15.一种新能源汽车,其特征在于,包括如权利要求1至10中任一项所述的燃料电池进气进水温度控制系统。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211148953.3A CN115249828B (zh) | 2022-09-21 | 2022-09-21 | 燃料电池进气进水温度控制系统、控制方法及新能源汽车 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211148953.3A CN115249828B (zh) | 2022-09-21 | 2022-09-21 | 燃料电池进气进水温度控制系统、控制方法及新能源汽车 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115249828A true CN115249828A (zh) | 2022-10-28 |
CN115249828B CN115249828B (zh) | 2022-12-27 |
Family
ID=83700444
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202211148953.3A Active CN115249828B (zh) | 2022-09-21 | 2022-09-21 | 燃料电池进气进水温度控制系统、控制方法及新能源汽车 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115249828B (zh) |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2589445A1 (en) * | 2004-12-21 | 2006-06-29 | Ballard Power Systems Inc. | Passive microcoolant loop for an electrochemical fuel cell |
CN108847497A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-11-20 | 湖北雷迪特冷却系统股份有限公司 | 一种车用燃料电池热管理系统 |
CN208277791U (zh) * | 2018-04-27 | 2018-12-25 | 上海汽车集团股份有限公司 | 一种燃料电池车用热泵空调系统 |
CN110712496A (zh) * | 2019-10-21 | 2020-01-21 | 上海捷氢科技有限公司 | 一种燃料电池车辆的热管理系统 |
CN111342079A (zh) * | 2020-03-14 | 2020-06-26 | 中山大洋电机股份有限公司 | 一种冷却加热两用中冷器及燃料电池系统和控制方法 |
CN112216853A (zh) * | 2020-11-06 | 2021-01-12 | 风氢扬氢能科技(上海)有限公司 | 一种燃料电池系统及其湿度控制方法 |
CN212667175U (zh) * | 2020-06-08 | 2021-03-09 | 福州市雪人新能源技术有限公司 | 一种氢燃料电池发动机的冷却液循环系统 |
CN112687910A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-20 | 中国第一汽车股份有限公司 | 汽车燃料电池冷启动控制系统和方法 |
CN114023993A (zh) * | 2021-11-04 | 2022-02-08 | 上海重塑能源科技有限公司 | 燃料电池热管理系统 |
CN114220989A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-03-22 | 安徽理安极科技有限公司 | 一种燃料电池电堆的散热系统 |
-
2022
- 2022-09-21 CN CN202211148953.3A patent/CN115249828B/zh active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2589445A1 (en) * | 2004-12-21 | 2006-06-29 | Ballard Power Systems Inc. | Passive microcoolant loop for an electrochemical fuel cell |
CN208277791U (zh) * | 2018-04-27 | 2018-12-25 | 上海汽车集团股份有限公司 | 一种燃料电池车用热泵空调系统 |
CN108847497A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-11-20 | 湖北雷迪特冷却系统股份有限公司 | 一种车用燃料电池热管理系统 |
CN110712496A (zh) * | 2019-10-21 | 2020-01-21 | 上海捷氢科技有限公司 | 一种燃料电池车辆的热管理系统 |
CN111342079A (zh) * | 2020-03-14 | 2020-06-26 | 中山大洋电机股份有限公司 | 一种冷却加热两用中冷器及燃料电池系统和控制方法 |
CN212667175U (zh) * | 2020-06-08 | 2021-03-09 | 福州市雪人新能源技术有限公司 | 一种氢燃料电池发动机的冷却液循环系统 |
CN112216853A (zh) * | 2020-11-06 | 2021-01-12 | 风氢扬氢能科技(上海)有限公司 | 一种燃料电池系统及其湿度控制方法 |
CN112687910A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-20 | 中国第一汽车股份有限公司 | 汽车燃料电池冷启动控制系统和方法 |
CN114023993A (zh) * | 2021-11-04 | 2022-02-08 | 上海重塑能源科技有限公司 | 燃料电池热管理系统 |
CN114220989A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-03-22 | 安徽理安极科技有限公司 | 一种燃料电池电堆的散热系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115249828B (zh) | 2022-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110165247B (zh) | 具有冷启动功能的燃料电池汽车热管理系统及其控制方法 | |
CN113629270B (zh) | 一种燃料电池阴极再循环低温启动系统及其控制方法 | |
US7141326B2 (en) | Warm-up apparatus for fuel cell | |
US10276882B2 (en) | Fuel cell system and method for controlling fuel cell system | |
CN209786084U (zh) | 车用燃料电池系统的冷却系统 | |
KR101136897B1 (ko) | 공기조절제어시스템 | |
CN110120533A (zh) | 车用燃料电池系统的冷却系统 | |
US8192881B2 (en) | Control method for cold fuel cell system operation | |
CN107539065B (zh) | 一种用于电动汽车的热量调节控制系统及方法 | |
CN113937325B (zh) | 一种燃料电池发动机热管理控制方法 | |
CN114614049B (zh) | 一种燃料电池的快速冷启动系统及方法 | |
CN110949184A (zh) | 一种燃料电池系统及燃料电池控制方法 | |
CN113140749A (zh) | 一种燃料电池低温快速启动控制方法及系统 | |
CN114883611B (zh) | 一种燃料电池低温启动控制系统及方法 | |
CN113696715A (zh) | 一种燃料电池汽车冷却系统及温度控制方法 | |
CN111682243A (zh) | 一种燃料电池快速冷启动系统及快速冷启动方法 | |
JP4894156B2 (ja) | 燃料電池システム | |
CN210866371U (zh) | 一种燃料电池加热系统 | |
CN213007502U (zh) | 一种燃料电池客车集成式热管理系统 | |
CN115249828B (zh) | 燃料电池进气进水温度控制系统、控制方法及新能源汽车 | |
CN106887616B (zh) | 一种基于液态有机储氢的燃料电池冷启动系统及方法 | |
CN210926166U (zh) | 一种燃料电池系统低温启动加热装置 | |
CN217641419U (zh) | 一种燃料电池系统冷启动装置 | |
CN112740452A (zh) | 用于使机动车的燃料电池系统运行的方法 | |
JP2015064942A (ja) | 燃料電池車両及び燃料電池車両の制御方法 |
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 | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |