CN116666686A - 燃料电池热管理系统、控制方法、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种燃料电池热管理系统、控制方法、电子设备及存储介质，涉及燃料电池技术领域，该系统包括：电堆、冷却液流路和加热支路；冷却液流路包括依次连接的水泵、三通阀、散热器、温度传感器；加热支路的两端分别连接于三通阀的另一输出端和冷却液流路上的散热器后的管路之间，加热支路包括加热器、设置于加热器两侧的第一控制阀和第二控制阀；控制方法包括：获取温度传感器在冷却液流路输出口处采集的第一温度；当第一温度大于或等于预设的温度阈值，控制第一控制阀和第二控制阀关闭，并关闭加热器和控制三通阀与散热器导通，以断开加热支路，从而提高冷却液流路的总绝缘阻值。本申请提高冷却液流路的整体绝缘阻值，以提高系统的安全性。

Description

燃料电池热管理系统、控制方法、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池热管理系统、控制方法、电子设备及存储介质。

背景技术

在现有的燃料电池热管理系统中，其冷却液循环流路上设有包括加热器的加热支路，通过加热支路上的加热器为冷却液进行外部预热，由于现行的加热器的水路(即加热支路)与电路板接通，加热器又属于高压部件，按照国家标准需要接地。因燃料电池特性，系统工作时加热支路会带电，因为加热支路作为并联设置于冷却液流路上，从而导致冷却液流路整体的等效绝缘阻值较低。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种燃料电池热管理系统、控制方法、电子设备及存储介质，能够提高冷却液流路的整体绝缘阻值，以提高系统的安全性。

第一方面，本申请提供了一种燃料电池热管理系统，包括：

电堆；

冷却液流路，所述冷却液流路包括首尾两端的输入口和输出口，以及所述输入口和所述输出口之间依次连接的水泵、三通阀、散热器、温度传感器，所述输入口与所述输出口分别与所述电堆连接；所述温度传感器用于采集所述输出口处的第一温度；

加热支路，所述加热支路的两端分别连接于所述三通阀的另一输出端和所述冷却液流路上的所述散热器后的管路之间，所述加热支路包括加热器、第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀和所述第二控制阀分别设置于所述加热器的两侧；

控制模块，所述控制模块分别与所述温度传感器、所述三通阀、所述第一控制阀和所述第二控制阀，所述控制模块用于：获取所述第一温度；当所述第一温度大于或等于预设的温度阈值，控制所述第一控制阀和所述第二控制阀关闭，并关闭所述加热器和控制所述三通阀与所述散热器导通，以断开所述加热支路，从而降低所述冷却液流路的总绝缘阻值从而提高所述冷却液流路的总绝缘阻值。

根据本申请第一方面实施例的燃料电池热管理系统，至少具有如下有益效果：冷却液流路的管道内填充有冷却液，冷却液从电堆流出到输入口，依次经过水泵、三通阀、散热器、温度传感器，通过散热器为冷却液降温后重新从输出口流入至电堆，但冷却液流入电堆的温度较低时，则会带走电堆内较多的热量，从而电堆自身需要消耗更多的氢气来自产升温，因此在冷却液流路上设有加热支路，能够提升进入电堆处的冷却液温度，同时本申请加热支路上的加热器两侧设有第一控制阀和第二控制阀，当温度传感器采集的第一温度大于或等于预设的温度阈值，为了提高冷却液流路的安全性，控制第一控制阀和第二控制阀关闭，并关闭加热器和控制三通阀与散热器导通，以减低加热器的电能消耗的同时，还达到断开加热支路的目的，即冷却液流路减少了一条并联支路，从而提高了整个冷却液流路的等效总绝缘电阻，提高了燃料电池热管理系统的安全性。

根据本申请第一方面的一些实施例，所述控制模块还用于：当所述第一温度小于所述温度阈值，控制所述第一控制阀和第二控制阀导通，并启动所述加热器和控制所述三通阀与所述加热器导通。

根据本申请第一方面的一些实施例，还包括中冷器，所述中冷器设置在所述冷却流路上的所述三通阀前的管路和所述散热器后的管路之间。

根据本申请第一方面的一些实施例，还包括去离子器，所述去离子器设置在所述冷却流路上的所述三通阀前的管路和所述散热器后的管路之间。

根据本申请第一方面的一些实施例，还包括膨胀水箱，所述膨胀水箱设置于所述输入口和所述冷却流路上的所述水泵前的管路之间。

第二方面，本申请还提供了一种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电堆、冷却液流路和加热支路；所述冷却液流路包括依次连接的水泵、三通阀、散热器、温度传感器；所述加热支路的两端分别连接于所述三通阀的另一输出端和所述冷却液流路上的所述散热器后的管路之间，所述加热支路包括加热器、第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀和所述第二控制阀分别设置于所述加热器的两侧；

所述控制方法包括：

获取所述温度传感器在所述冷却液流路输出口处采集的第一温度；

当所述第一温度大于或等于预设的温度阈值，控制所述第一控制阀和所述第二控制阀关闭，并关闭所述加热器和控制所述三通阀与所述散热器导通，以断开所述加热支路，从而提高所述冷却液流路的总绝缘阻值。

根据本申请第二方面实施例的燃料电池热管理系统的控制方法，至少具有如下有益效果：冷却液流路的管道内填充有冷却液，冷却液从电堆流出到输入口，依次经过水泵、三通阀、散热器、温度传感器，通过散热器为冷却液降温后重新从输出口流入至电堆，但冷却液流入电堆的温度较低时，则会带走电堆内较多的热量，从而电堆自身需要消耗更多的氢气来自产升温，因此在冷却液流路上设有加热支路，能够提升进入电堆处的冷却液温度，同时本申请加热支路上的加热器两侧设有第一控制阀和第二控制阀，当温度传感器采集的第一温度大于或等于预设的温度阈值，为了提高冷却液流路的安全性，控制第一控制阀和第二控制阀关闭，并关闭加热器和控制三通阀与散热器导通，以减低加热器的电能消耗的同时，还达到断开加热支路的目的，即冷却液流路减少了一条并联支路，从而提高了整个冷却液流路的等效总绝缘电阻，提高了燃料电池热管理系统的安全性。

根据本申请第二方面的一些实施例，所述控制方法还包括：当所述第一温度小于所述温度阈值，控制所述第一控制阀和第二控制阀导通，并启动所述加热器和控制所述三通阀与所述加热器导通。

根据本申请第二方面的一些实施例，所述温度阈值为60℃。

第三方面，本申请还提供了一种电子设备，包括：至少一个存储器；至少一个处理器；至少一个程序；所述程序被存储在所述存储器中，所述处理器执行至少一个所述程序以实现如第二方面任意一项实施例所述的燃料电池热管理系统的控制方法。

第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行信号，所述计算机可执行信号用于执行如权利要求5至8任一项所述的燃料电池热管理系统的控制方法。

本申请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，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的附加方面和优点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为本申请一些实施例的燃料电池热管理系统的示意图；

图2为本申请一些实施例的燃料电池热管理系统的控制方法的流程图。

附图标号如下：

电堆100；输入口210；输出口220；膨胀水箱230；水泵240；三通阀250；散热器260；温度传感器270；中冷器280；去离子器290；加热器310；第一控制阀320；第二控制阀330；控制模块400。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，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，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

在现有的燃料电池热管理系统中，其冷却液循环流路上设有包括加热器的加热支路，通过加热支路上的加热器为冷却液进行外部预热，由于现行的加热器的水路(即加热支路)与电路板接通，加热器又属于高压部件，按照国家标准需要接地。因燃料电池特性，系统工作时加热支路会带电，因为加热支路作为并联设置于冷却液流路上，从而导致冷却液流路整体的等效绝缘阻值较低。

基于此，本申请提供了一种燃料电池热管理系统、控制方法、电子设备及存储介质，其能够提高冷却液流路的整体绝缘阻值，以解决上述的技术问题。下面对本申请的内容进行一一赘述。

第一方面，参照图1，本申请提供了一种燃料电池热管理系统，包括：电堆100、冷却液流路、加热支路和控制模块400；冷却液流路包括首尾两端的输入口210和输出口220，以及输入口210和输出口220之间依次连接的水泵240、三通阀250、散热器260、温度传感器270，输入口210与输出口220分别与电堆100连接；温度传感器270用于采集输出口220处的第一温度；加热支路的两端分别连接于三通阀250的另一输出端和冷却液流路上的散热器260后的管路之间，加热支路包括加热器310、第一控制阀320和第二控制阀330，第一控制阀320和第二控制阀330分别设置于加热器310的两侧；控制模块400分别与温度传感器270、三通阀250、第一控制阀320和第二控制阀330，控制模块400用于：获取第一温度；当第一温度大于或等于预设的温度阈值，控制第一控制阀320和第二控制阀330关闭，并关闭加热器310和控制三通阀250与散热器260导通，以断开加热支路，从而提高冷却液流路的总绝缘阻值。

冷却液流路的管道内填充有冷却液，冷却液从电堆100流出到输入口210，依次经过水泵240、三通阀250、散热器260、温度传感器270，通过散热器260为冷却液降温后重新从输出口220流入至电堆100，但冷却液流入电堆100的温度较低时，则会带走电堆100内较多的热量，从而电堆100自身需要消耗更多的氢气来自产升温，因此在冷却液流路上设有加热支路，能够提升进入电堆100处的冷却液温度，同时本申请加热支路上的加热器310两侧设有第一控制阀320和第二控制阀330，当温度传感器270采集的第一温度大于或等于预设的温度阈值，说明此时冷却液流入电堆100能达到冷却的效果且减少氢气的消耗，为了提高冷却液流路的安全性，控制第一控制阀320和第二控制阀330关闭，并关闭加热器310和控制三通阀250与散热器260导通，以减低加热器310的电能消耗的同时，还达到断开加热支路的目的，即冷却液流路减少了一条并联支路，从而提高了整个冷却液流路的等效总绝缘电阻，提高了燃料电池热管理系统的安全性。

需要说明的是，第一控制阀320和第二控制阀330可以为电磁阀或电子膨胀阀，在本申请对此不做限定。

继续参照图1，可以理解的是，控制模块400还用于当第一温度小于温度阈值，控制第一控制阀320和第二控制阀330导通，并启动加热器310和控制三通阀250与加热器310导通。当第一温度小于温度阈值时，说明此时进入电堆100的冷却液温度较低，冷却液在经过电堆100时会带走电堆100内较多的热量，从而电堆100自身需要消耗更多的氢气来自产升温，因此控制第一控制阀320和第二控制阀330导通，使得冷却液经过加热器310进行预热，提高进入电堆100的冷却液温度，从而减少不必要的氢气消耗。

继续参照图1，可以理解的是，本申请提供的燃料电池热管理系统还包括中冷器280，中冷器280设置在冷却流路上的三通阀250前的管路和散热器260后的管路之间。通过中冷器280实现冷却液与高压空气之间的换热，用于降低高压空气的温度。

继续参照图1，可以理解的是，本申请提供的燃料电池热管理系统还包括去离子器290，去离子器290设置在冷却流路上的三通阀250前的管路和散热器260后的管路之间，用于去除冷却液中游离的导电离子。

继续参照图1，可以理解的是，本申请提供的燃料电池热管理系统还包括膨胀水箱230，膨胀水箱230设置于输入口210和冷却流路上的水泵240前的管路之间。通过膨胀水箱230为冷却液流路提供冷却液。

第二方面，参照图2，本申请燃料电池热管理系统的控制方法，其中燃料电池热管理系统包括电堆、冷却液流路和加热支路；冷却液流路包括依次连接的水泵、三通阀、散热器、温度传感器；加热支路的两端分别连接于三通阀的另一输出端和冷却液流路上的散热器后的管路之间，加热支路包括加热器、第一控制阀和第二控制阀，第一控制阀和第二控制阀分别设置于加热器的两侧；控制方法可以包括但不限于以下步骤：

步骤S110：获取温度传感器在冷却液流路输出口处采集的第一温度；

步骤S120：当第一温度大于或等于预设的温度阈值，控制第一控制阀和第二控制阀关闭，并关闭加热器和控制三通阀与散热器导通，以断开加热支路，从而提高冷却液流路的总绝缘阻值。

冷却液流路的管道内填充有冷却液，冷却液从电堆流出到输入口，依次经过水泵、三通阀、散热器、温度传感器，通过散热器为冷却液降温后重新从输出口流入至电堆，但冷却液流入电堆的温度较低时，则会带走电堆内较多的热量，从而电堆自身需要消耗更多的氢气来自产升温，因此在冷却液流路上设有加热支路，能够提升进入电堆处的冷却液温度，同时本申请加热支路上的加热器两侧设有第一控制阀和第二控制阀，当温度传感器采集的第一温度大于或等于预设的温度阈值，为了提高冷却液流路的安全性，控制第一控制阀和第二控制阀关闭，并关闭加热器和控制三通阀与散热器导通，以减低加热器的电能消耗的同时，还达到断开加热支路的目的，即冷却液流路减少了一条并联支路，从而提高了整个冷却液流路的等效总绝缘电阻，提高了燃料电池热管理系统的安全性。

继续参照图2，可以理解的是，本申请提供的燃料电池热管理系统的控制方法，还可以包括但不限于以下步骤：

步骤S130：当第一温度小于温度阈值，控制第一控制阀和第二控制阀导通，并启动加热器和控制三通阀与加热器导通。

当第一温度小于温度阈值时，说明此时进入电堆的冷却液温度较低，冷却液在经过电堆时会带走电堆内较多的热量，从而电堆自身需要消耗更多的氢气来自产升温，因此控制第一控制阀和第二控制阀导通，使得冷却液经过加热器进行预热，提高进入电堆的冷却液温度，从而减少不必要的氢气消耗。

可以理解的是，温度阈值设置为60℃。燃料电池在正常工作时需要保持温度在70℃到80℃之间，因此冷却液的温度需要低于70℃才能为燃料电池达到降温的效果，但第一温度若太低，冷却液在经过电堆时会带走电堆内较多的热量，从而电堆自身需要消耗更多的氢气来自产升温。通过将温度阈值设置为60℃，在保证能够为电堆提供冷却作用的同时，还能减少不必要的氢气消耗。对于温度阈值，在本申请对此不做限定，可以根据不同的燃料电池以及不同的应用场景进行具体设定。

第三方面，本申请还提供了一种电子设备，包括：至少一个存储器、至少一个处理器和至少一个程序，程序被存储在存储器中，处理器执行一个或多个程序以实现上述燃料电池热管理系统的控制方法。

存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态性计算机可执行程序以及信号，如本申请实施例中的处理模块对应的程序指令/信号。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及信号，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的燃料电池热管理系统的控制方法。

存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储上述燃料电池热管理系统的控制方法的相关数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该处理模块。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

一个或者多个信号存储在存储器中，当被一个或者多个处理器执行时，执行上述任意方法实施例中的燃料电池热管理系统的控制方法。例如，执行以上描述的图1中的方法步骤S110至S130。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，可使得上述一个或多个处理器执行上述方法实施例中的燃料电池热管理系统的控制方法。例如，执行以上描述的图1中的方法步骤S110至S130

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读信号、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读信号、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

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”、“具体地”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申请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。

上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下，作出各种变化。

Claims (10)

1.一种燃料电池热管理系统，其特征在于，包括：

电堆；

冷却液流路，所述冷却液流路包括首尾两端的输入口和输出口，以及所述输入口和所述输出口之间依次连接的水泵、三通阀、散热器、温度传感器，所述输入口与所述输出口分别与所述电堆连接；所述温度传感器用于采集所述输出口处的第一温度；

加热支路，所述加热支路的两端分别连接于所述三通阀的另一输出端和所述冷却液流路上的所述散热器后的管路之间，所述加热支路包括加热器、第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀和所述第二控制阀分别设置于所述加热器的两侧；

控制模块，所述控制模块分别与所述温度传感器、所述三通阀、所述第一控制阀和所述第二控制阀，所述控制模块用于：获取所述第一温度；当所述第一温度大于或等于预设的温度阈值，控制所述第一控制阀和所述第二控制阀关闭，并关闭所述加热器和控制所述三通阀与所述散热器导通，以断开所述加热支路，从而提高所述冷却液流路的总绝缘阻值。

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，所述控制模块还用于：

当所述第一温度小于所述温度阈值，控制所述第一控制阀和第二控制阀导通，并启动所述加热器和控制所述三通阀与所述加热器导通。

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，还包括中冷器，所述中冷器设置在所述冷却流路上的所述三通阀前的管路和所述散热器后的管路之间。

4.根据权利要求1所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，还包括去离子器，所述去离子器设置在所述冷却流路上的所述三通阀前的管路和所述散热器后的管路之间。

5.根据权利要求1所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，还包括膨胀水箱，所述膨胀水箱设置于所述输入口和所述冷却流路上的所述水泵前的管路之间。

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电堆、冷却液流路和加热支路；所述冷却液流路包括依次连接的水泵、三通阀、散热器、温度传感器；所述加热支路的两端分别连接于所述三通阀的另一输出端和所述冷却液流路上的所述散热器后的管路之间，所述加热支路包括加热器、第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀和所述第二控制阀分别设置于所述加热器的两侧；

所述控制方法包括：

获取所述温度传感器在所述冷却液流路输出口处采集的第一温度；

当所述第一温度大于或等于预设的温度阈值，控制所述第一控制阀和所述第二控制阀关闭，并关闭所述加热器和控制所述三通阀与所述散热器导通，以断开所述加热支路，从而提高所述冷却液流路的总绝缘阻值。

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，还包括：

当所述第一温度小于所述温度阈值，控制所述第一控制阀和第二控制阀导通，并启动所述加热器和控制所述三通阀与所述加热器导通。

8.根据权利要求6或7所述的燃料电池热管理系统的控制方法，所述温度阈值为60℃。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

至少一个存储器；

至少一个处理器；

至少一个程序；

所述程序被存储在所述存储器中，所述处理器执行至少一个所述程序以实现如权利要求5至8任一项所述的燃料电池热管理系统的控制方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行信号，所述计算机可执行信号用于执行如权利要求5至8任一项所述的燃料电池热管理系统的控制方法。