CN115257296A - 车辆和车辆的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了车辆和车辆的控制方法，车辆包括液氢气化系统、车内空调系统、燃料电池系统、整车系统和动力电池系统，所述液氢气化系统包括气‑气气化器和水浴气化器，所述车内空调系统与所述气‑气气化器相连，所述燃料电池系统、所述整车系统和所述动力电池系统与所述水浴气化器相连，以回收所述液氢气化系统中液氢气化的冷量。通过应用上述技术方案，可以合理优化车辆冷热能利用，提高能量利用率实现节能减排。

Description

车辆和车辆的控制方法

技术领域

本发明涉及车辆制造技术领域，特别涉及一种应用燃料电池的车辆应用于该车辆的车辆的控制方法。

背景技术

当前燃料电池车型作为新能源的最新技术，成为当前及今后汽车发展的重要方向，燃料电池车型已有部分应用于乘用车、商用车上了。氢燃料车型大多采用高压气态储氢的储氢方式，进行车载储氢应用。高压气态储氢存在储氢密度低，储氢量小，压力高，高压容器成本高等问题，不满足长途重载车型的续驶里程需求。液氢具备储氢密度高，车载储氢量大，压力低，储氢容器成本低等优势，更适用于长途、重载车型应用场景。具体而言，液氢因其固有物理特性，温度在-253℃存储，在其应用于燃料电池工作过程中，需要将其通过气化器进行气化。在气化过程中需要吸收大量的热能，即产生大量的冷能。

而相关技术中，在整车不同系统部件的正常工作过程中，存在产生大量热能需要散掉的工况情形，同时整车驾驶室空间温度调控的需要，导致整车不同系统间存在冷热能协调匹配，综合利用的问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种车辆，可以合理优化车辆冷热能利用，提高能量利用率实现节能减排。

本发明的另一个目的在于提出一种车辆的控制方法。

根据本发明实施例的车辆，包括液氢气化系统、车内空调系统、燃料电池系统、整车系统和动力电池系统，所述液氢气化系统包括气-气气化器和水浴气化器，所述车内空调系统与所述气-气气化器相连，所述燃料电池系统、所述整车系统和所述动力电池系统与所述水浴气化器相连，以回收所述液氢气化系统中液氢气化的冷量。

根据本发明实施例的车辆，可以合理优化车辆冷热能利用，提高能量利用率实现节能减排。

另外，根据本发明上述实施例的车辆还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些示例中，所述车内空调系统还包括舱内温度调节组件、加热器、第一风门、第二风门以及舱内供气通道，所述舱内供气通道连通车辆的内部空间，所述第一风门连接于所述气-气气化器和所述舱内供气通道之间，所述第二风门连接所述舱内温度调节组件、所述加热器以及所述舱内供气通道，以使所述舱内供气通道选择性地连通所述舱内温度调节组件和/或所述加热器。

在本发明的一些示例中，所述整车系统包括第一换热回路和第一切换组件，所述第一切换组件分别与所述水浴气化器和所述第一换热回路相连。

在本发明的一些示例中，所述燃料电池系统包括第二换热回路和第二切换组件，所述第二切换组件分别与所述水浴气化器和所述第二换热回路相连。

在本发明的一些示例中，所述动力电池系统包括换热流道和第三切换组件，所述第三切换组件分别与所述水浴气化器、所述换热流道和余热回收系统相连，以使第三换热回路选择性地连接所述余热回收系统和/或所述水浴气化器，所述余热回收系统为所述燃料电池系统或所述整车系统。

在本发明的一些示例中，所述车辆还包括第三换热器和第四切换组件，所述第三换热器与所述车内空调系统换热配合，所述第四切换组件与所述水浴气化器和所述第三换热器相连，且所述第四切换组件与所述动力电池系统、所述燃料电池系统和所述整车系统中的至少一个相连，以使所述第三换热器选择性地连接所述水浴气化器、所述整车系统、所述动力电池系统或所述燃料电池系统。

在本发明的一些示例中，所述气-气气化器包括换热配合的第一氢通道和第一气流通道，所述第一氢通道用于连接液氢储罐，所述第一气流通道接通所述车内空调系统。

在本发明的一些示例中，所述水浴气化器包括换热配合的第二氢通道和液流通道，所述第二氢通道用于连接液氢储罐，所述液流通道接通所述燃料电池系统、所述整车系统和所述动力电池系统。

根据本发明实施例的车辆的控制方法，包括：获取所述车内空调系统的运行模式以及环境温度；根据所述运行模式和所述环境温度，控制所述第一风门和所述第二风门，其中，在制冷模式下，如所述环境温度高于第一预设温度，所述第一风门接通所述气-气气化器和所述舱内供气通道，所述第二风门接通所述舱内温度调节组件和所述舱内供气通道；如所述环境温度低于第二预设温度，所述第一风门关闭，所述第一预设温度高于所述第二预设温度；在制热模式下，如所述环境温度低于第三预设温度，所述第一风门关闭，所述第二风门接通所述加热器和所述舱内供气通道，所述燃料电池系统与所述舱内供气通道换热配合。

根据本发明实施例的车辆的控制方法，通过控制不同阀件工作，实现各系统冷热能的综合利用，以实现节能效果。

在本发明的一些示例中，所述车辆的控制方法包括：获取燃料电池的温度；根据所述燃料电池的温度控制所述第二切换组件，如所述燃料电池的温度高于第四预设温度，则控制所述第二切换组件使所述水浴气化器接入所述第二换热回路；如所述燃料电池的温度不高于第五预设温度，则控制所述第二切换组件使所述水浴气化器与所述第二换热回路断开。

在本发明的一些示例中，所述车辆的控制方法包括：获取所述整车系统的温度；根据所述整车系统的温度控制所述第一切换组件，其中，如所述整车系统的温度高于第六预设温度，则控制所述第一切换组件使所述水浴气化器接入所述第一换热回路；如所述整车系统温度不高于第七预设温度，则控制所述第一切换组件使所述水浴气化器与所述第一换热回路断开。

在本发明的一些示例中，所述车辆的控制方法包括：获取所述动力电池的温度；根据所述动力电池的温度控制所述第三切换组件，其中，如所述动力电池的温度高于第八预设温度，则控制所述第三切换组件使所述水浴气化器接入所述换热流道；如所述动力电池的温度不高于第九预设温度，则控制所述第三切换组件使所述水浴气化器与所述换热流道断开。

在本发明的一些示例中，所述控制方法还包括：获取动力电池的温度；根据所述动力电池的温度控制所述第三切换组件，其中，如所述动力电池系统的温度低于第十预设温度，则控制所述第三切换组件使所述余热回收流路与所述换热流道连通；如所述动力电池系统的温度高于第十一预设温度，则控制所述第三切换组件使所述余热回收流路与所述换热流道不连通。

附图说明

图1是本发明一些实施例的车辆的结构示意图。

图2是本发明另一些实施例的车辆的结构示意图。

图3是本发明一些实施例的车内空调系统的结构示意图。

图4是本发明一些实施例的燃料电池系统的结构示意图。

图5是本发明一些实施例的第一换热回路的结构示意图。

附图标记：

100、车辆；10、液氢气化系统；11、第一气流通道；12、水浴气化器；13、气-气气化器；17、液氢储罐；18、氢气储罐；101、储氢系统出口；19a、手动阀；19b、电池阀；20、车内空调系统；21、第一风门；211、第一风门21的第一位置；212、第一风门21的第二位置；25、鼓风机；22、舱内供气通道；27a、第一换热器；26、压缩机；27b、第二换热器；27c、第三换热器；23、第三气流通道；28、加热器；29、第二风门；24、第四气流通道；30、电池系统；31、燃料电池系统；312、燃料电池发动机散热器；311、燃料电池发动机；313、电池发动机散热器；314、第四风门；32、动力电池系统；321、动力电池；40、整车系统；42、第一换热回路；421、整车散热器；422、附件散热器；423、电机控制器散热器；424、电机散热器；50、水泵；61、第一三通电池阀；62、第二三通电池阀；63、第三三通电池阀；64、第四三通电池阀；65、第五三通电池阀；66、第六三通电池阀；67、第七三通电池阀；68、第八三通电池阀。

具体实施方式

目前液氢储、供氢系统主要应用于航天领域，在车用领域实际应用较少。液氢燃料电池整车尚处于技术前期验证摸索阶段。整车冷热能利用还处于初期的各自独立进行技术研究阶段，尚无全面的整车冷热能利用架构及方案。在航天领域应用的液氢系统，因应用场景不同于车用。所以在结构设计、系统设计等方面存在不同于车用环境的理念及原则。无法在车用环境直接借用。当前国内、外开展以液氢作为储能方式的氢燃料车型的开发，刚处于起步阶段，在整车冷热能量综合利用方面还处于摸索状态、试验验证阶段。

因此，当前氢燃料车型至少还存在一下问题：1、当前燃料电池车大多采用高压气态储氢方式，无液氢气化冷能可以利用；2、在部分技术研究的液氢燃料电池车型中，液氢气化器单独设计，气化冷能释放在环境中，造成浪费，同时需要整车的热能进行加热，在部分工况下造成整车能量的损耗。3、燃料电池在工作过程中产生大量的热，无法散热，整车需匹配更大面积的散热器，造成布置困难；4、整车在夏季高温环境下整车空调系统负荷大，能耗高，较大影响整车续驶里程。上述原因在一定程度上导致液氢在整车上的应用存在一定的技术难度，整车能耗高，续驶里程受限，制约着氢燃料电池车型的发展，尤其是在中、重型运输车辆应用场景的推广。

为此，本发明主要提供一种为匹配液氢燃料电池车型的整车冷热能综合利用系统的技术方案，针对液氢燃料电池车车载环境，结合整车相关系统需求及特性，对整车冷热能相关系统进行设计，利用液氢气化冷能的特性，在保证安全、节能等方面进行合理化设计，解决液氢氢燃料电池车型，整车冷热能综合利用问题，并提升整车综合性能，节能减排。

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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

结合图1至图5，根据本发明实施例的车辆100，包括液氢气化系统10、车内空调系统20、电池系统30以及整车系统40，液氢气化系统10包括气-气气化器13和水浴气化器12，其中气-气气化器13可以利用气流传输能量，以将热能传递至液氢气化系统10对液氢进行气化，并回收液氢气化过程中的冷能；水浴气化器12可以利用液体传输能量，以将热能传递至液氢气化系统10对液氢进行气化，并回收液氢气化过程中的冷能。

车内空调系统20与气-气气化器13相连，燃料电池系统31、整车系统40和动力电池系统32与水浴气化器12相连，以回收液氢气化系统10中液氢气化的冷量。

根据本发明实施例的车辆100，通过将液氢气化系统10与车内空调系统20、电池系统30、整车系统40相连，可以合理优化车辆100冷热能利用，提高能量利用率实现节能减排。其中，利用气-气气化器13能够利用气流回收液氢气化过程中的冷量，以便于供车内空间的温度调节；利用水浴气化器12能够利用液流回收液氢气化过程中的冷量，以便于对其他系统的温度进行调节，可以提高液氢的气化效率，并有效地回收冷能，提高能量的利用率，节能环保。

其中，车内空调系统20可以为车辆100驾驶室提供冷或热，以提高驾驶舒适性；整车系统40可以包括电机、控制器等附件中的一个或多个，整车系统40可以维持整车系统40的运行环境，可以提高车辆100性能。电池系统30可以为车辆100提供能源，电池系统30可以包括燃料电池系统31和动力电池系统32。电池系统30具有换热装置，电池系统30的换热装置可以为电池系统30换热，以维持电池系统30的运行环境。车内空调系统20与气-气气化器13相连，以利用气流通道对气-气气化器13回收液氢气化系统10中液氢气化的冷量，电池系统30以及整车系统40中的至少一个与水浴气化器12相连，以利用液流通道对水浴气化器12回收液氢气化系统10中液氢气化的冷量。也就是说，本发明中可以通过气-气气化器13和水浴气化器12，回收液氢气化系统10中液氢气化的冷量。

液氢气化系统10还可以包括液氢储罐17和氢气储罐18，液氢储罐17可以在车内储存液氢。气-气气化器13可以包括换热配合的第一氢通道和第一气流通道11，水浴气化器12包括换热配合的第二氢通道和液流通道，液氢储罐17中的液氢可以通过第一氢通道和第二氢通道后送往氢气储罐18。并可以利用车内空调系统20、燃料电池系统31、整车系统40和动力电池系统32等加快液氢气化，同时回收液氢气化过程中的冷能。具体而言，可以将液氢气化系统10与车内空调系统20相连，以将液氢气化系统10中的冷能用于车内空调系统20，从而向驾驶室供冷；液氢气化系统10也可以与电池系统30和车内空调系统20相连，液氢气化系统10的冷能可以对电池系统30进行散热，同时燃料电池的余热也可以对液氢气化系统10供热，实现液氢快速气化，从而实现能量的综合利用。同时其他系统产生的热能也可以通过液氢气化系统10进行能量交换，实现车辆100多个系统能量的综合利用，解决整车冷热能综合利用问题，并提升整车综合性能。其中，电池系统30可以包括燃料电池系统31和动力电池系统32。

如图1和图3，在本发明的一些实施例中，车内空调系统20包括第一风门21和舱内供气通道22，第一风门21连接于气-气气化器13和舱内供气通道22之间。也就是说，气-气气化器13中回收的冷能可以输送至第一风门21进入舱内供气通道22，从舱内供气通道22将冷或热送至车辆100内部，以提高驾驶舒适性。这样，通过设置和舱内供气通道22，可以将液氢气化系统10的能量转化成用于调节车辆100内部空间温度的冷气或热气，实现能量的合理利用。

其中，结合图1，液氢气化系统10具有气-气气化器13，气-气气化器13可以包括换热配合的第一氢通道和第一气流通道11，第一氢通道的适于连接液氢储罐17并适于向燃料电池供氢，第一气流通道11和第一氢通道换热连接，且第一气流通道连通车内空调系统。可以回收液氢气化过程中的冷能供车辆100使用，且利于实现能量的充分利用。气-气气化器13的第一气流通道11与舱内供气通道22之间连接第一风门21。

另外，液氢气化系统10具有水浴气化器12，水浴气化器12可以包括换热配合的第二氢通道和液流通道，第二氢通道的适于连接液氢储罐17并适于向燃料电池供氢，液流通道和第二氢通道换热连接，且液流通道连通燃料电池系统、整车系统和动力电池系统。

结合图3，进一步地，车内空调系统20还包括舱内温度调节组件、加热器28和第二风门29，具体地，第二风门29连接于舱内温度调节组件、加热器28及舱内供气通道22之间，舱内温度调节组件和加热器28可以通过第二风门29，向舱内供气通道22内提供热风或冷风。其中，舱内供气通道22连通车辆100的内部空间，第一风门21连接于气-气气化器13和舱内供气通道22之间，第二风门29连接舱内温度调节组件、加热器28以及舱内供气通道22，以使舱内供气通道22选择性地连通舱内温度调节组件和/或加热器28。也就是说，车内空调系统20可以利用液氢气化系统10的能量对车内温度进行调节，也可以通过系统内的舱内温度调节组件和加热器28对车内温度进行调节，提高了车辆100使用的灵活性和功能性。

结合图1，根据本发明实施例的车辆100，舱内温度调节组件可以包括第一换热器27a、压缩机26和第二换热器27b，第一换热器27a、压缩机26和第二换热器27b连接成循环回路。车内空调系统20具有与第二换热器27b换热配合的第三气流通道23，第三气流通道23与舱内供气通道22相连。具体地，第一换热器27a、第二换热器27b和压缩机26可以形成热交换系统，第三气流通道23与舱内供气通道22相连，可以将换热器转换的冷或热从第三气流通道23输送至舱内供气通道22进而通向车辆100内部空间，即吹出冷风或热风，从而实现车内空调系统20的制冷或制热模式。车内空调系统20具有与加热器28换热配合的第四气流通道24，第四气流通道24与舱内供气通道22相连，且第三气流通道23和第四气流通道24与舱内供气通道22之间设有第二风门29。加热器28可以制造热量，为车内空调系统20提供热源，例如车辆100在低温情况下启动时，加热器28可以起到预热功能，也可以用于驾驶室取暖。具体而言，加热器28的热量可以通过第四气流通道24进入舱内供气通道22进而进入车辆100内部空间，进行加热。在本发明中，通过将电池系统30与车内空调系统20相连，使得车内空调系统20也可以利用燃料电池工作的余热，对驾驶室进行升温，这样，在部分环境温度下，关闭加热器28，也能达到加热效果，可以提高能量利用率，起到节能的效果。

结合图3，可选地，车内空调系统20还可以包括鼓风机25，鼓风机25连接于第一风门21和舱内供气通道22之间，可以将冷风或热风通过鼓风机25从舱内供气通道22送出，进而送至车辆100的内部空间，提高车辆100驾驶舒适性且利于节能。

结合图1和图3，根据本发明一些实施例的车辆100，气-气气化器13包括第一气流通道11和第一氢通道，车内空调系统20包括第一风门21、第二风门29、鼓风机25、第一换热器27a、第二换热器27b、第三换热器27c、压缩机26、加热器28、第二气流通、第三换热通道和第四换热通道。第一气流通道11与车内空调系统20相连。具体地，第一气流通道11与第一风门21相连，第一风门21、鼓风机25和舱内供气通道22依次连接；第二风门29连接于第二气流通道、第三气流通道23和舱内供气通道22之间，加热器28与第四气流通道24相连。其中，第三气流通道23和第四气流通道24均可以与舱内供气通道22相连，以连通车辆100内部空间。

在实际工作时，车内空调可以实现制冷和制热模式，在夏季天气炎热时，车内空调使用制冷模式，通过第一风门21，在驾驶室空调鼓风机25进风口引入液氢气化系统10产生的冷能，降低空调进风温度，降低空调压缩机26功耗。也可以是，通过水泵50，第一三通电池阀61，第二三通电池阀62，利用第三换热器27c引入液氢气化系统10的冷能，进一步降低空气温度，有利于驾驶室温度降低，在部分环境温度下，甚至可以关闭压缩机26，减少压缩机26功耗，提升整车能量利用率。在冬季天气寒冷时，车内空调使用制热模式，第一风门21关闭，隔断液氢气化系统10的冷能，并通过第三换热器27c，通过水泵50，第一三通电池阀61，第二三通电池阀62，利用燃料电池余热，对整车驾驶室进行升温，可以减小PTC功耗，在部分环境温度下，甚至可以关闭整车PTC，提升整车能量利用率。

结合图3，可选地，第一换热器27a可以是冷凝器，第二换热器27b可以是蒸发器，第三换热器27c可以是驾驶室冷热换热器，加热器28可以是PTC发热器。

结合图1和图4，在本发明的一些实施例中，燃料电池系统31包括第二换热回路和第二切换组件，第二切换组件分别与水浴气化器12和第二换热回路相连，以使水浴气化器12与第二换热回路连通或断开。由此，第二换热回路产生的热能可以通过第二切换组件进入水浴气化器12，以优化液氢的气化效率和效果，并可以利用水浴气化器12对第二换热回路提供冷能，以维持燃料电池系统31的运行环境，便于为燃料电池系统31提供较为稳定的工作环境，提高电池的工作的稳定性，且利于提高能量利用率。

结合图1和图2，第二切换组件可以包括第三三通电池阀63和第四三通电池阀64。

另外，车辆100还包括第三换热器27c和第四切换组件，第三换热器27c与车内空调系统20换热配合，第四切换组件与水浴气化器和第三换热器相连，且第四切换组件与动力电池系统、燃料电池系统和整车系统中的至少一个相连，以使第三换热器选择性地连接水浴气化器、整车系统、动力电池系统或燃料电池系统。从而可以实现整车热量的综合利用。

例如，第四切换组件分别与燃料电池系统31、第三换热器27c和水浴气化器12相连，以使第三换热器27c选择性地连接燃料电池系统31和/或水浴气化器12。其中，可以将第三换热器27c与水浴气化器12连接，在水浴气化器12与第三换热器27c之间设有水泵50、第一三通电池阀61和第二三通电池阀62。

结合图1和图4，可选地，燃料电池系统31包括燃料电池发动机散热器312、燃料电池发动机311以及水泵50，燃料电池发动机散热器312、燃料电池发动机311以及水泵50串联形成第二换热回路。具体地，燃烧电池发动机可以为车辆100提供能量，燃烧电池发动机散热器313可以为发动机散热，散热器可以带走水泵50中的热量，从而起到散热效果，以保证燃烧电池发动机可以稳定运行。进一步地，水浴气化器12与第二换热回路相连，第二换热回路与整车系统40相连，这样，水浴气化器12可以与第二换热回路进行热交换，例如将电池系统30的产生的热量带走，起到降温效果，同时，在特殊天气时，第二换热回路的余热还可以用于对整车系统40进行加热，以为其运行提供热量，以将电池系统30的热量充分应用于其他需要热能的系统中，利于实现节能减排。

实际应用时，当环境温度较高时，燃料电池通过第四风门314，引入液氢气化系统10产生的冷能，降低燃料电池进风口温度。燃料电池的热能可以通过第三三通电池阀63，第四三通电池阀64，与液氢气化系统10进行热量交换，利用液氢冷能对电池系统30进行散热，同时利用燃料电池余热对气化器进行加温。减小燃料电池系统31散热器体积及气化器体积。

更为具体地，第一风门21具有可以切换的第一位置211和第二位置212(参见图3)，第二风门29和第四风门314同样可以设有可切换的第一位置211和第二位置212，本发明不限于此。

结合图1和图2，可选地，气-气气化器13还包括第一气流通道11，第一气流通道11与燃料电池发动机311相连，使得气-气气化器13的能量可以通过第一气流通道11与燃料电池发动机311进行换热。例如，气-气气化器13的冷能可以用于燃料电池的降温。

结合图1和图5，进一步地，整车系统40包括第一换热回路42和第一切换组件，第一切换组件分别与水浴气化器12和所述第一换热回路42相连，以使水浴气化器12与第一换热回路42连通或断开，这样，第一切换组件连通水浴气化器12时，第一换热回路42的能量可以与水浴气化器12进行热交换或回收能量，提高能量利用率。结合图，第一切换组件可以为第七三通电池阀67和第八三通电池阀68。

结合图5，可选地，整车系统40包括串接成第一换热回路42的整车散热器421、水泵50、附件散热器422、电机控制器散热器423、电机散热器424，整车散热器421、水泵50、附件散热器422、电机控制器散热器423、电机散热器424串接成第一换热回路42。具体地，整车系统40中的部件可以用于控制整车或为车辆100提供电力等，其中，水泵50与整车散热器421、电机控制器散热器423和电机散热器424相连可以对整车电机或控制器等附件进行散热，以提高运行稳定性，提高各部件的使用寿命。进一步地，第一换热回路42与水浴气化器12相连，使得整车系统40可以与水浴气化器12进行热交换，可以避免能量损耗，提升能量综合利用效果。

结合图5，具体地，通过第七三通电池阀67及第八三通电池阀68，利用液氢气化系统10水浴气化器12的冷能对整车电机、控制器及附件系统进行冷却降温。

结合图1至图5，更进一步地，动力电池系统32包括换热流道和第三切换组件，第三切换组件分别与水浴气化器12、换热流道和余热回收系统相连，以使第三换热回路选择性地连接余热回收系统或水浴气化器12，其中，余热回收系统为燃料电池系统31或整车系统40。具体地，第三切换组件可以将换热流道与水浴气化器12和余热回收通道连接起来，这样，换热流道既可以与液流流道进行热交换，也可以将换热流道的余热输送至余热回收系统，实现能量的充分利用。其中，余热回收系统为第二换热回路或第一换热回路42。参见图1和图2，图1示出了换热流道通过第三切换组件与第二换热回路和液流流道相连的结构；图2示出了换热流道通过第三切换组件与第一换热回路42和液流流道相连的结构。可选地，换热流道也可以与换热流道、第二换热回路和第一换热回路42均相连，实现能量的综合利用。结合图2，第三切换组件可以为第九三通电池阀和第十三通电池阀。

结合图1，可选地，电池系统30包括换热流道，其中，换热流道与水浴气化器12相连。

可选地，换热流道也可以与第二换热回路相连。也就是说，电池换热通道可以与水浴气化器12相连，以与水浴气化器12进行热交换，换热流道也可以与第二换热回路相连，由此换热流道与第二换热回路和水浴气化器12均可以进行热交换，可以提升动力电池321的换热效果，从而提高能量利用率。

举例而言，换热流道与水浴气化器12相连，水浴气化器12中的冷能可以为换热流道降温，在一些特殊温度时，换热流道与第二换热回路相连，可以利用第二换热回路的余热对换热流道或整车进行加热，以提高能源利用率。

具体而言，环境温度低时候，动力电池321通过水泵50，第五三通电池阀65，第六三通电池阀66，利用燃料电池余热，或利用整车电机，控制器及附件系统余热进行动力电池321加热。

环境温度高或动力电池321温度高时，通过水泵50，第五三通电池阀65，第六三通电池阀66，利用水浴气化器12的冷能进行动力电池321降温。

结合图1至图5，根据本发明实施例的车辆100，通过将液氢气化系统10与车内空调系统20相连，提高了整车驾乘舒适度，夏季高温环境，充分利用液氢气化冷能，进行驾驶室整车温度调控，减少整车空调负荷，降低整车能量消耗，同时可采用小功率整车空调系统，或取消空调系统，降低成本；通过将液氢气化系统10与电池系统30和整车系统40相连，可以充分利用液氢气化冷能，提高燃料电池系统31散热能力，降低燃料电池散热系统体积及成本，解决整车散热器421布置空间问题，同时降低散热系统设计难度及系统成本，尤其更有利于匹配大功率燃料电池系统31的中、重型长途车型。在冬季等温度低的环境下，可利用燃料电池热能，对液氢气化装置进行加热，提升气化器工作效能的基础上，改善燃料电池散热效果，实现整车冷热能的有效协同匹配。进而实现合理优化整车冷热能利用，充分利用整车能量，降低整车能耗(即氢耗)，提升续驶里程，此技术适用于以液氢作为燃料的氢燃料电池车型，尤其是中、重型车辆100，同时此技术也可应用于乘用类型车辆100。

结合图1和图2，根据本发明一些实施例的车辆100，气-气气化器13的一端与液氢储罐17通过手动阀19a和/或电池阀19b相连。

需要说明的是，储氢罐的另一端可以连接储氢系统出口101，储氢系统出口101可以接进电池系统30氢气进口。

结合图2，根据本发明另一些实施例的车辆100，水浴气化器12的可以直接与电池系统30的第二换热回路和换热流道以及整车系统40的第一换热回路42相连，其中第二换热回路还可以与第一换热回路42并联，以提高能量综合利用效果。

当然，还可以是，电池换热通道位于第二换热回路和第一换热回路42之间，第二换热回路、第一换热回路42和电池换热通道分别相连，通过在连接管路上设置控制阀，以控制三者之间的连接关系，即可以根据实际运行情况判定如何接通，以利于提升能量利用率。

根据本发明实施例的车辆100，在液氢气化过程中吸收大量的热能，产生大量冷能用于整车，液氢气化属于物理过程，气化过程不耗费能量，故可以合理利用液氢气化冷能，有利于节省整车能量；且液氢气化过程同样需要大量热量才能完成，整车其他系统工作过程中产生的热量，正好提供给氢气气化。

本发明还提出一种车辆100的控制方法。

结合图1至图5，根据本发明实施例的车辆100的控制方法，可以应用于前述车辆100，包括：获取车内空调系统20的运行模式及环境温度，根据运行模式和环境温度控制第一风门21和第二风门29，其中，在制冷模式下，如环境温度高于第一预设温度，第一风门21接通气-气气化器13和舱内供气通道22，第二风门29接通舱内温度调节组件和舱内供气通道22；如环境温度低于第二预设温度，第一风门21关闭，第一预设温度高于第二预设温度；在制热模式下，如环境温度低于第三预设温度，第一风门21关闭，第二风门29接通加热器28和舱内供气通道22，燃料电池系统31与舱内供气通道22换热配合。也就是说，可以根据环境温度控制第一风门21和第二风门29，以对车内温度进行调整，通过获取各个系统的温度，控制第二切换组件、第一切换组件和第三切换组件，可以将燃烧电池、整车系统40和动力电池321之间的冷热能合理分配，综合利用。

根据本发明实施例的车辆100的控制方法，通过控制不同阀件工作，实现各系统冷热能的综合利用，以实现节能效果。

需要说明的是，环境温度可以是车内温度也可以是车外温度。

结合图3，可选地，根据环境温度控制第一风门21和第二风门29，包括：获取车内空调系统20的运行模式以及环境温度；根据运行模式和环境温度，控制第一风门21和第二风门29，其中，在制冷模式下，如环境温度高于第一预设温度，第一风门21接通第一气流通道11和舱内供气通道22，第二风门29接通舱内温度调节组件和舱内供气通道22；如环境温度低于第二预设温度，第一风门21关闭；如环境温度在第一预设温度和第二预设温度之间，则根据需求调整第一风门21和第二风门29，第一预设温度高于第二预设温度；在制热模式下，如环境温度低于第三预设温度，第一风门21关闭，第二风门29接通加热器28和舱内供气通道22，第二换热回路与舱内供气通道22换热配合。具体而言，第一风门21可以连通液氢气化系统10，第二风门29可以连通舱内温度调节组件和加热器28，根据不同的环境温度或用户期望的运行模式，调节第一风门21和第二风门29，可以在保证舒适性的同时合理利用液氢气化系统10或其他系统产生的能量对驾驶温度进行调节，实现节能效果。

可选地，车辆100的控制方法还包括：获取燃料电池的温度，根据所述燃料电池的温度控制所述第二切换组件，如燃料电池的温度高于第四预设温度，则控制第二切换组件使水浴气化器12接入第二换热回路；如燃料电池的温度不高于第五预设温度，则控制第一切换组件使水浴气化器12与第二换热回路断开，可以提高燃料电池系统31的换热效果，利于维持稳定的电池运行环境，从而提高电池使用性能。

结合图5，可选地，车辆100的控制方法还包括：获取整车系统40的温度，根据整车系统40的温度控制第一切换组件，如整车系统40的温度高于第六预设温度，则控制第一切换组件使水浴气化器12接入第一换热回路42；如整车系统40温度不高于第七预设温度，则控制第一切换组件使水浴气化器12与第一换热回路42断开。

应用时，可以根据整车系统40温度控制第一切换组件，通过控制第一切换组件接通或断开第一换热回路42和水浴气化器12，实现对整车系统40温度的控制。

结合图4，可选地，车辆100的控制方法还包括：获取动力电池321的温度，根据动力电池321的温度控制第三切换组件，其中，如动力电池321的温度高于第八预设温度，则控制第三切换组件使水浴气化器12接入换热流道；如动力电池321的温度不高于第九预设温度，则控制第三切换组件使水浴气化器12与换热流道断开。

应用时，可以根据动力电池321的温度控制第三切换组件，第三切换组件接通时，可以接通水浴气化器12和换热流道，以对换热流道进行换热，利于保持动力电池321的工作温度，提高运行稳定性。

结合图4，可选地，控制方法还包括：获取动力电池321的温度，根据动力电池321的温度控制第三切换组件，其中，如动力电池321的温度低于第十预设温度，则控制第三切换组件使余热回收流路与换热流道连通；如动力电池321的温度高于第十一预设温度，则控制第三切换组件使余热回收流路与换热流道不连通。

也就是说，动力电池321还包括余热回收流路和控制余热回收流路通断的第三切换组件，应用时，可以根据动力电池321的温度，控制第三切换组件将换热流道与余热回收流路接通，使得换热流道可以与燃料电池系统31或整车系统40进行换热，提高能量利用率。

下面参照附图描述本发明一个具体实施例的车辆100和车辆100的控制方法。

基于图中车辆100的冷热综合利用系统及系统部件，通过整车能量管理控制器，采集整车及系统的传感器相关信息，结合整车工况情况。与整车控制器VCU，动力电池321MS控制器，燃料电池FCU控制器，液氢系统控制器，整车空调控制器进行信息交互。根据不同系统模块对于冷热需求的不同，共享集成整车冷热能量管理的信息，并通过对各个执行部件及系统中电池阀19b的控制，完成整车冷热模块，在不同工况，不同应用环境下的正常工作。优化保证车辆100以安全，可靠，低能耗的运行，提升车辆100的续驶里程，并节能减排。

本液氢燃料电池整车冷热能综合利用智能化控制策略，主要包括：液氢气化系统10、车内空调系统20、燃料电池系统31、整车系统40以及动力电池系统32。具体地，液氢气化系统10具有气-气气化器13和水浴气化器12，车内空调系统20包括第一风门21、第二风门29、舱内供气通道22、舱内温度调节组件和加热器28。燃料电池系统31包括第二换热回路和第二切换组件(第三三通电池阀63和第四三通电池阀64)。整车系统40包括第一换热回路42和第一切换组件(第七三通电池阀67和第八三通电池阀68)。

动力电池系统32包括换热流道和第三切换组件(第九三通电池阀和第十三通电池阀)。车辆100还包括第三换热器27c和第四切换组件(第一三通电池阀61和第二三通电池阀62)。其中，整车系统40还包括，整车控制器VCU，动力电池321BMS控制器，燃料电池FCU控制器，液氢系统控制器，空调控制器等。

需要说明的是，三通电池阀可以带流量调节功能及三通截止功能。

根据本发明实施例的车辆100控制方法，主要包括以下功能：依托整车能量管理控制器，可以根据车辆100工况及场景需求，在保证安全，功能，性能基础上对车辆100液氢气化系统10，车内空调系统20，燃料电池系统31，动力电池系统32及整车系统40等冷热系统部件进行智能化综合控制。具体地，整车能量管理控制器与车辆100控制器VCU、动力电池321MS控制器、燃料电池FCU控制器、液氢气化系统10控制器等进行信息交互，并直接或通过其他控制器对车辆100各个系统(或功能)模块部件进行控制，完成车辆100多系统冷热能综合利用及控制。

更为具体地，车辆100能量综合管理模块通过车辆100及冷热模块状态及驾驶员意图进行信息采集模块。采集到的信息，通过程序控制，对车辆100冷热系统工作执行模块中的执行机构如控制电机，电池阀19b等进行控制，满足车辆100驾驶室及各个系统对车辆100冷热的需求，实现车辆100冷热智能化控制功能。

其中，车辆100能量管理器可以根据车辆100驾驶室及不同系统温度需求，通过控制方法，优先利用液氢气化系统10的冷能及燃料电池系统31的热能，在液氢气化系统10冷能不足，燃料电池热能不足的情况下分别通过，舱内温度调节组件及加热器28采暖系统补充，以最大限度的降低车辆100能耗的同时保证车辆100舒适性及车辆100安全。

下面以高温环境、低温环境和常温环境工作模式时车辆100的控制方法为例进行说明：

高温环境工作模式的控制方法：

夏季或环境温度高于30℃(可标定)，且车辆100能量管理器采集到驾驶员打开空调信号时，控制第一风门21到第一位置211，第二风门29到第二位置212，引入液氢气化冷能，降低空调功耗。温度低于15℃(可标定)，控制第一风门21到第二位置212，关闭液氢气化冷能利用。温度在15℃-30℃之间(可标定)，通过控制第一风门21的位置，优先利用液氢气化冷能调节驾驶室温度，不足部分利用空调压缩机26系统调节驾驶室温度。

燃料电池系统31温度达到60℃(可标定)以上，燃料电池需要散热时，车辆100能量管理器根据车辆100需求，打开调节第三三通电池阀63和第四三通电池阀64，切换到冷能利用模式，依据车辆100需求目标水温，控制两个三通阀开度，控制燃料电池系统31水温。优先利用液冷系统冷能，以降低能耗，不足部分由提高燃料电池散热系统风扇转速补充。燃料电池系统31温度低于60℃(可标定)，车辆100能量管理器关闭第三三通电池阀63和第四三通电池阀64。

动力电池系统32温度超过36℃(可标定)，车辆100能量管理器控制打开第五三通电池阀65和第六三通电池阀66，切换到冷能利用模式。利用液氢冷能对动力电池321降温。动力电池系统32温度低于20℃(可标定)时关闭第五三通电池阀65和第六三通电池阀66。

整车系统40(如车辆100电机、控制器及附件水路)温度超过60℃(可标定)，车辆100能量管理器控制打开第七三通电池阀67和第八三通电池阀68，切换到冷能利用模式。利用液氢冷能对车辆100电机水路系统降温。温度低于℃(可标定)关闭七三通电池阀67和第八三通电池阀68。

低温环境工作模式的控制方法：

冬季或温度低于0℃(可标定)，车辆100打开暖风模式时，车辆100能量管理控制器控制第一风门21到第二位置212，关闭驾驶室冷能利用模式。控制第二风门29到第二位置212，切换至到热能利用模式，控制第一三通电池阀61和第二三通电池阀62到热能利用模式，利用燃料电池余热对车辆100驾驶室加热，优先利用燃料电池余热，降低车辆100PTC功耗，不足部分由车辆100PTC补充。

动力电池系统32温度低于5℃(可标定)，打开第五三通电池阀65和第六三通电池阀66，切换到热能利用模式，利用燃料电池余热给动力电池321加热。温度高于℃，关闭第五三通电池阀65和第六三通电池阀66。

常温环境工作模式的控制方法：优先利用液氢气化系统10冷能及燃料电池系统31热能，整车系统40热能，对驾驶室温度环境及动力电池321温度进行冷热优化调节。确保驾驶室温度控制在20℃-26℃(可标定)，动力电池321温度控制在25℃-35℃(可标定)之间。

优先利用液氢气化系统10冷能，向燃料电池系统31及整车系统40降温，减少两个系统风扇转速，降低能耗。同时利用燃料电池系统31及整车系统40热量为液氢气化系统10液氢气化提供能量。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种车辆，其特征在于，包括液氢气化系统、车内空调系统、燃料电池系统、整车系统和动力电池系统，所述液氢气化系统包括气-气气化器和水浴气化器，所述车内空调系统与所述气-气气化器相连，所述燃料电池系统、所述动力电池系统和所述整车系统与所述水浴气化器相连，以回收所述液氢气化系统中液氢气化的冷量。

2.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述车内空调系统包括舱内温度调节组件、加热器、第一风门、第二风门以及舱内供气通道，所述舱内供气通道连通车辆的内部空间，所述第一风门连接于所述气-气气化器和所述舱内供气通道之间，所述第二风门连接所述舱内温度调节组件、所述加热器以及所述舱内供气通道，以使所述舱内供气通道选择性地连通所述舱内温度调节组件和/或所述加热器。

3.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述整车系统包括第一换热回路和第一切换组件，所述第一切换组件分别与所述水浴气化器和所述第一换热回路相连。

4.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述燃料电池系统包括第二换热回路和第二切换组件，所述第二切换组件分别与所述水浴气化器和所述第二换热回路相连。

5.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述动力电池系统包括换热流道和第三切换组件，所述第三切换组件分别与所述水浴气化器、所述换热流道和余热回收系统相连，以使第三换热回路选择性地连接所述余热回收系统和/或所述水浴气化器，所述余热回收系统为所述燃料电池系统或所述整车系统。

6.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述车辆还包括第三换热器和第四切换组件，所述第三换热器与所述车内空调系统换热配合，所述第四切换组件与所述水浴气化器和所述第三换热器相连，且所述第四切换组件与所述动力电池系统、所述燃料电池系统和所述整车系统中的至少一个相连，以使所述第三换热器选择性地连接所述水浴气化器、所述整车系统、所述动力电池系统或所述燃料电池系统。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的车辆，其特征在于，

所述气-气气化器包括换热配合的第一氢通道和第一气流通道，所述第一氢通道用于连接液氢储罐，所述第一气流通道接通所述车内空调系统；

和/或，所述水浴气化器包括换热配合的第二氢通道和液流通道，所述第二氢通道用于连接液氢储罐，所述液流通道接通所述燃料电池系统、所述动力电池系统和所述整车系统。

8.一种根据权利要求2所述的车辆的控制方法，其特征在于，包括：

获取所述车内空调系统的运行模式以及环境温度；

根据所述运行模式和所述环境温度，控制所述第一风门和所述第二风门，

其中，在制冷模式下，如所述环境温度高于第一预设温度，所述第一风门接通所述气-气气化器和所述舱内供气通道，所述第二风门接通所述舱内温度调节组件和所述舱内供气通道；如所述环境温度低于第二预设温度，所述第一风门关闭，所述第一预设温度高于所述第二预设温度；

在制热模式下，如所述环境温度低于第三预设温度，所述第一风门关闭，所述第二风门接通所述加热器和所述舱内供气通道，所述燃料电池系统与所述舱内供气通道换热配合。

9.一种根据权利要求3所述的车辆的控制方法，其特征在于，包括：

获取所述整车系统的温度；

根据所述整车系统的温度控制所述第一切换组件，

其中，如所述整车系统的温度高于第六预设温度，则控制所述第一切换组件使所述水浴气化器接入所述第一换热回路；如所述整车系统温度不高于第七预设温度，则控制所述第一切换组件使所述水浴气化器与所述第一换热回路断开。

10.一种根据权利要求4所述的车辆的控制方法，其特征在于，包括：

获取燃料电池的温度；

根据所述燃料电池的温度控制所述第二切换组件，

如所述燃料电池的温度高于第四预设温度，则控制所述第二切换组件使所述水浴气化器接入所述第二换热回路；如所述燃料电池的温度不高于第五预设温度，则控制所述第二切换组件使所述水浴气化器与所述第二换热回路断开。

11.一种根据权利要求5所述的车辆的控制方法，其特征在于，包括：

获取所述动力电池的温度；

根据所述动力电池的温度控制所述第三切换组件，

其中，如所述动力电池的温度高于第八预设温度，则控制所述第三切换组件使所述水浴气化器接入所述换热流道；如所述动力电池的温度不高于第九预设温度，则控制所述第三切换组件使所述水浴气化器与所述换热流道断开。

12.一种根据权利要求5所述的车辆的控制方法，其特征在于，包括：

获取动力电池的温度；

根据所述动力电池的温度控制所述第三切换组件，

其中，如所述动力电池系统的温度低于第十预设温度，则控制所述第三切换组件使所述余热回收流路与所述换热流道连通；如所述动力电池系统的温度高于第十一预设温度，则控制所述第三切换组件使所述余热回收流路与所述换热流道不连通。

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