CN116885231A - 燃料电池冷却系统及控制方法 - Google Patents

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CN116885231A CN202310976764.3A CN202310976764A CN116885231A CN 116885231 A CN116885231 A CN 116885231A CN 202310976764 A CN202310976764 A CN 202310976764A CN 116885231 A CN116885231 A CN 116885231A
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Abstract

一种燃料电池冷却系统及控制方法，燃料电池冷却系统包括：电堆、第一冷却回路、第二冷却回路和冷却液存储装置；电堆的两端串联有多通元件和水泵；第一冷却回路串联于多通元件和水泵之间，第一冷却回路中设置有加热器；第二冷却回路串联于多通元件和水泵之间，第二冷却回路中设置有散热器，散热器和加热器并联；冷却液存储装置包括第一存储单元和第二存储单元，第一存储单元的出口与第一冷却回路连接，第二存储单元的出口与第二冷却回路连接。本申请的燃料电池冷却系统及控制方法，根据工况需求控制辅助回路向冷却回路输出第一温度的冷却液或第二温度的冷却液，降低了系统的寄生功耗，提高了系统效率。

Description

燃料电池冷却系统及控制方法
技术领域
本申请涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种燃料电池冷却系统及控制方法。
背景技术
在国家大力支持新能源产业的发展中，越来越多的新能源汽车投入量产并实现市场化，具有良好的发展前景。新能源汽车的发展离不开作为动力部件的燃料电池，燃料电池的冷却系统对燃料电池的工作性能起关键性作用。
目前，传统的燃料电池冷却系统一般采用大循环回路和小循环回路，车辆在较低环境温度下启动时，为使燃料电池温度快速上升，利用电动三通阀开启小循环，同时燃料电池控制单元FCU控制PTC对冷却液进行加热，当温度达到目标阀值时，电动三通阀关闭小循环通道开启大循环进行强制散热，降低冷却液温度。但是，该传统的燃料电池冷却系统也存在一些不足：1)当系统在低温下启动时，通常使用PTC加热器作辅助加热以快速升温冷却液，当系统工作散热需求大时，通常增大冷却水流量或者增加散热风扇转速以提高散热效率，这两种处理方式都会增大系统的寄生功耗；2)当系统短暂停机又重启时，由于封装壳体内的燃料电池和壳体外的散热装置存在着冷却剂辐射量的差异，电堆和散热装置中冷却剂的温度会存在相当大的温差，如果在此工况下被重启，会导致不适当的连通大循环回路，低温冷却剂会对燃料电池造成冷冲击，冷冲击可导致双极板发生变形或燃料电池由于冷凝水蒸气而发生水淹。
发明内容
基于此，为了解决上述技术问题，提供一种燃料电池冷却系统及控制方法，实现降低该系统的寄生功耗，提高系统效率，同时也能避免该系统短暂停机重启时对电堆造成的冷冲击的问题。
本申请第一方面提供一种燃料电池冷却系统，包括电堆、第一冷却回路、第二冷却回路和冷却液存储装置；电堆的两端串联有多通元件和水泵；第一冷却回路串联于多通元件和水泵之间，第一冷却回路中设置有加热器；第二冷却回路串联于多通元件和水泵之间，第二冷却回路中设置有散热器，散热器和加热器并联；冷却液存储装置包括用于存储具有第一温度的冷却液的第一存储单元和用于存储具有第二温度的冷却液的第二存储单元，第一温度高于第二温度，第一存储单元的出口与第一冷却回路连接，第二存储单元的出口与第二冷却回路连接。
在其中一个实施例中，第一存储单元与第二存储单元之间设有液位检测器及第一阀体，液位检测器用于检测第一存储单元所在的环境液位，第一阀体与液位检测器信号连接，并配置为：当环境液位达到预设液位时，第一阀体开启以连通第一存储单元和第二存储单元。
在其中一个实施例中，还包括第二阀体，第二阀体设置于电堆的出液口和第一存储单元的入口之间；和/或，第二存储单元设有补液口。
在其中一个实施例中，还包括第三阀体和第四阀体，第三阀体设置于第一存储单元的出口和第一冷却回路之间，第四阀体设置于第二存储单元的出口和第二冷却回路之间。
在其中一个实施例中，电堆的出液口和进液口处分别设置有第一温度检测器和第二温度检测器，第一温度检测器和第二温度检测器均与多通元件信号连接，使得多通元件能够根据第一温度检测器于出液口处检测的冷却液温度，以及第二温度检测器于进液口处检测的冷却液温度，控制第一冷却回路的通断或第二冷却回路的通断。
在其中一个实施例中，散热器设置有第三温度检测器，第三温度检测器与多通元件信号连接，使得多通元件能够根据第一温度检测器于出液口处检测的冷却液温度、第二温度检测器于进液口处检测的冷却液温度，以及第三温度检测器于散热器检测的冷却液温度，控制第一冷却回路的通断或第二冷却回路的通断。
本申请第二方面还提供一种使用如上述任一实施例的燃料电池冷却系统的控制方法，控制方法包括：
采集电堆的出液口处冷却液的温度和电堆的进液口处冷却液的温度；
当T1＜N1时，则控制导通第一冷却回路且关闭第二冷却回路，控制第一存储单元向第一冷却回路输送冷却液；
当T1≥N1且T2≥N3时，则控制关闭第一冷却回路且导通第二冷却回路；
当T1≥N1且T2＜N3时，则控制多通元件按比例导通第一冷却回路和第二冷却回路；
其中，其中，T1为电堆的出液口处冷却液的温度，T2为电堆的进液口处冷却液的温度，N1为第一阈值，N3为第三阈值。
在其中一个实施例中，当T1≥N1，T2≥N3，且第二冷却回路所需散热量达到预设值时，则控制第二存储单元向第二冷却回路输送冷却液。
在其中一个实施例中，控制方法还包括：采集流经散热器的冷却液的温度；
当T1≥N1，|T1-T3|≤N2，且T2≥N3时，则控制关闭第一冷却回路且导通第二冷却回路；
当T1≥N1，|T1-T3|≤N2，且T2<N3时，则控制多通元件按比例导通第一冷却回路和第二冷却回路；
当T1≥N1，|T1-T3|＞N2，且T2<N4时，则控制导通第一冷却回路且关闭第二冷却回路，控制第一存储单元向第一冷却回路输送冷却液；
当T1≥N1，|T1-T3|＞N2，且T2≥N4时，则控制导通第一冷却回路且关闭第二冷却回路；
其中，T3为流经散热器的冷却液的温度，N2为第二阈值，N4为第四阈值。
在其中一个实施例中，当T1≥N1，|T1-T3|≤N2，T2≥N3，且第二冷却回路所需散热量达到预设值时，则控制第二存储单元向第二冷却回路输送冷却液。
本申请的实施例至少包括以下有益效果：一种燃料电池冷却系统包括第一冷却回路、第二冷却回路及冷却液存储装置，其中，冷却液存储装置包括第一存储单元和第二存储单元，第一存储单元的出口与第一冷却回路连接，第二存储单元的出口与第二冷却回路连接，冷却回路与冷却液存储装置相结合来控制该燃料电池冷却系统中冷却液的温度；根据工况需求冷却液存储装置向冷却回路输出第一温度的冷却液或第二温度的冷却液，第一温度的冷却液输出至冷却回路一方面能提高该系统的升温效率，另一方面还能避免电堆的冷冲击；第二温度的冷却液输出至冷却回路能提高该系统的散热效率。
附图说明
图1为本申请第一实施例的燃料电池冷却系统示意图；
图2为本申请第二实施例的燃料电池冷却系统的控制方法流程图；
图3为本申请第三实施例的燃料电池冷却系统示意图；
图4为本申请第四实施例的燃料电池冷却系统的控制方法流程图。
其中，附图标记为：
燃料电池冷却系统1、电堆10、水泵101、多通元件102、第一端1021、第二端1022、第三端1023、第一温度检测器103、第二温度检测器104、冷却回路组20、第一冷却回路21、加热器211、第二冷却回路22、散热器221、第三温度检测器222、冷却液存储装置30、第一存储单元31、第一存储单元入口311、第一存储单元出口312、第二存储单元32、第二存储单元出口321、补液口33、液位检测器34、膨胀水箱40、去离子器50。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语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。
此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，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。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“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。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。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申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义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。
需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
参阅图1所示，本申请的第一实施例中提供了一种燃料电池冷却系统1，包括电堆10、冷却回路组20和冷却液存储装置30。电堆10的两端串联有水泵101和多通元件102，水泵101用于输送液体，多通元件102用于控制液体的流通或关闭。冷却回路组20包括第一冷却回路21和第二冷却回路22，该冷却回路组20在运行中根据工况需求，通过多通元件102来控制第一冷却回路21的导通或第二冷却回路22的导通。冷却液存储装置30与冷却回路组20至少一部分构成并联，冷却液存储装置30的入口控制经冷却回路组20流出电堆10的冷却液的流入，冷却液存储装置30的出口控制冷却液存储装置30中冷却液的流出，冷却液存储装置30中包括第一温度的冷却液和第二温度的冷却液，且第一温度高于第二温度。该燃料电池冷却系统1通过将冷却回路组20与冷却液存储装置30相结合，实现对该系统中冷却液温度的调控。
第一冷却回路21串联于水泵101和多通元件102之间中，第一冷却回路21中设置有加热器211。水泵101、电堆10、多通元件102与加热器211之间连接形成小循环回路，第一冷却回路21中的冷却液在流出电堆10后依次流经多通元件102的第一端1021和第二端1022，以此流向在该小循环回路中流动。加热器211用于加热循环流通于小循环回路中的冷却液，能够提高该小循环回路中流经电堆10的冷却液的温度。
优选地，加热器211为PTC加热器，PTC加热器能进一步加快冷却液的升温，提高该系统的升温效率。
第二冷却回路22串联于水泵101和多通元件102之间，第二冷却回路22中设置有散热器221。水泵101、电堆10、多通元件102与散热器221之间连接形成大循环回路，第二冷却回路22中的冷却液流出电堆10后依次流经多通元件102的第一端1021和第三端1023，以此流向在该大循环回路中流动，散热器221用于降低该大循环回路中流经电堆10的冷却液的温度。
冷却液存储装置30包括第一存储单元31和第二存储单元32。第一存储单元31的出口312与所述第一冷却回路21连接，具体地，第一存储单元31连接于水泵101和加热器211之间，第一存储单元31具有保温作用，用于存储具有第一温度的冷却液，并能够向第一冷却回路21输送第一温度的冷却液。第二存储单元32的出口321与所述第二冷却回路22连接，具体地，第二存储单元32连接于水泵101和散热器221之间，第二存储单元32用于存储具有第二温度的冷却液，并能够向第二冷却回路22输送第二温度的冷却液。
第一存储单元31与第二存储单元32之间设有液位检测器34和第一阀体，液位检测器34用于检测第一存储单元31所在的环境液位，第一阀体与液位检测器34信号连接，并配置为：当环境液位达到预设液位时，第一阀体开启以连通第一存储单元31和第二存储单元32。具体地，第一存储单元31在接收经电堆10流出的冷却液的过程中，当第一存储单元31中已存储的冷却液当达到预设液位时，第一阀体开启，使得第一存储单元31中已存储的冷却液流入至第二存储单元32，以实现对第一存储单元31中冷却液进行更新。
冷却系统还包括第二阀体。第二阀体设置于电堆10的出液口和第一存储单元31的入口311之间，由第一存储单元31来接收在冷却回路中经电堆10流出后的第一温度的冷却液。
冷却系统还包括第三阀体和第四阀体。第三阀体设置于第一存储单元31的出口312和第一冷却回路21之间，以实现向第一冷却回路21输出第一温度的冷却液。第四阀体设置于第二存储单元32的出口321和第二冷却回路22之间，以实现向第二冷却回路22输出第二温度的冷却液。
进一步地，在第二存储单元32上还设有补液口33，以方便向该燃料电池冷却系统1补充冷却液。本申请的冷却液存储装置30能实现第一温度的冷却液的输出或第二温度的冷却液的输出。
优选地，第一存储单元31的入口311、第一存储单元31的出口312及第二存储单元32的出口321处均设置有电子阀门，根据工况不同来控制电子阀门的开启或关闭。
冷却液存储装置30根据工况需求向冷却回路输出第一温度的冷却液或第二温度的冷却液从而实现对燃料电池冷却系统1中冷却液温度的控制。例如，针对低温冷启动工况，导通第一冷却回路21并控制第一存储单元31向第一冷却回路21输出第一温度的冷却液以提高该系统的升温效率；针对散热需求大的工况，导通第二冷却回路22并控制第二存储单元32向第二冷却回路22输出第二温度的冷却液以提高该系统的散热效率；针对短暂停机又重启的工况，导通第一冷却回路21并控制第一存储单元31向第一冷却回路21输出第一温度的冷却液以避免低温冷却液对电堆10产生的冷冲击。
本申请揭示的实施例中，基于冷却液的温度对工况进行判定。本申请的燃料电池冷却系统1还包括第一温度检测器103和第二温度检测器104。第一温度检测器103设置于电堆10的出液口处，用于监测流出电堆10的冷却液的温度。第二温度检测器104设置于电堆10的进液口处，用于监测流进电堆10的冷却液的温度。第一温度检测器103和第二温度检测器104均与多通元件102信号连接，使得多通元件102能够根据第一温度检测器103于电堆10的出液口处检测的冷却液温度，以及第二温度检测器104于电堆10的进液口处检测的冷却液温度，控制第一冷却回路21的通断或第二冷却回路22的通断。该燃料电池冷却系统1通过监控电堆10进液口和出液口的冷却液的温度来实现对工况的判定，包括冷启动工况或散热需求大的工况。
本申请的燃料电池冷却系统1中，还包括第三温度检测器222。第三温度检测器222设置于散热器221，第三温度检测器222用于监测流经散热器221的冷却液的温度。第三温度检测器222与多通元件102信号连接，使得多通元件102能够根据第一温度检测器103于电堆10的出液口处检测的冷却液温度、第二温度检测器104于电堆10的进液口处检测的冷却液温度，以及第三温度检测器222于流经散热器221检测的冷却液温度，控制第一冷却回路21的通断或第二冷却回路22的通断。燃料电池冷却系统1在获取第一温度检测器103和第二温度检测器104的数据基础上，再结合第三温度检测器222的数据来实现对工况的判定，除冷启动工况和散热需求大的工况外还包括短暂停机又重启的工况以避免冷却液对电堆产生冷冲击，该设置能监测更多种运行工况，能更全面的判定工况，保证电堆的良好工作环境。
本申请的燃料电池冷却系统1中，还包括膨胀水箱40和去离子器50。膨胀水箱40连接于电堆10和水泵101之间，不仅能容纳冷却回路中的水膨胀量，提高回路运行的安全可靠性，还能在漏水或降温时对冷却回路进行补水。去离子器50用于去除冷却液中的导电离子，以保证循环中的冷却液不能导电，优选地，将去离子器50并联于散热器221，在大循环回路导通后冷却液同时经过散热器221和去离子器50，以减小大循环回路的流阻，间接降低该燃料电池冷却系统1的运行功耗。
本申请揭示的实施例中，第一阀体与液位检测器34信号连接、第一温度检测器103与多通元件102信号连接、第二温度检测器104与多通元件102信号连接、第三温度检测器222与多通元件102信号连接，其中，信号连接可以是通过导电元件电性连接，也可以是通过无线通信模块通信连接，还可以是通过PLC电路控制或其他常见的控制单元连接。信号连接方式不做限制，只要能够实现控制第一阀体启闭，以及多通元件102控制第一冷却回路21或第二冷却回路22的通断即可。
参阅图2所示，根据第一实施例的燃料电池冷却系统1，本申请第二实施例中提供一种燃料电池冷却系统的控制方法，具体包括以下步骤：
S201响应启动需求
根据启动需求进行响应，开始采集该燃料电池冷却系统1中各个温度检测器的监测数据进行工况的判定。示例性地，采集电堆10的出液口处冷却液的温度和电堆10的进液口处冷却液的温度。其中，电堆10出液口处的冷却液的温度可以是由设置在该处的第一温度检测器103来检测；电堆10进液口处的冷却液的温度可由设置在该处的第二温度检测104器来检测。
S202将流出电堆10的冷却液的温度与第一阈值进行比较
当电堆10的出液口处冷却液的温度T1小于预设的第一阈值N1时，即T1＜N1时，则控制多通元件102关闭第二冷却回路22且导通第一冷却回路21，并控制第一存储单元31向第一冷却回路21输出第一温度的冷却液(即打开第一存储单元31的出口312)，以完成冷启动，若在该冷启动过程中检测到停止启动需求，则运行结束；否则，进入步骤S203。
示例性地，第一阈值设定为60℃，当T1＜60℃时，则控制多通元件102关闭第二冷却回路22且导通第一冷却回路21，并控制第一存储单元31向第一冷却回路21输出第一温度的冷却液。
在其他实施例中，第一阈值的设定范围可以为45℃-75℃。
在冷启动过程中，第一存储单元31与第一冷却回路21相结合，将第一存储单元31中温度相对较高的第一温度的冷却液输出至第一冷却回路21中，能快速提高第一冷却回路21中冷却液的温度，提高了该系统的升温效率，且相对于带有加热器211的第一冷却回路21，本方法能降低加热器211的使用频率，进一步减少该系统的寄生功耗。
S203检测流入电堆10的冷却液的温度
当电堆10的进液口处冷却液的温度T2大于预设的第三阈值时，即T1≥N1且T2≥N3时，则控制多通元件102关闭第一冷却回路21且导通第二冷却回路22，若在该导通第二冷却回路22的过程中检测到停止启动需求，则运行结束；否则，进入步骤S204。
示例性地，第三阈值设定为55℃，当T1≥60℃且T2≥55℃时，则控制多通元件102关闭第一冷却回路21且导通第二冷却回路22。
在其他实施例中，第三阈值的设定范围可以为40℃-70℃。
当判定为在高功率区间工作所需散热量大的工况时，即第二冷却回路22中冷却液达到预设温度值时，则控制多通元件102导通第二冷却回路12，并控制第二存储单元32向第二冷却回路12输出第二温度的冷却液(即打开第二存储单元32的出口321)，在该导通第二冷却回路22且打开第二存储单元32的出口的过程中检测到停止启动需求，则运行结束。在该导通第二冷却回路22且打开第二存储单元32的出口321的过程中，第二存储单元32与第二冷却回路22相结合，将第二存储单元32中温度相对较低的第二温度的冷却液输出至第二冷却回路22中，能快速降低第二冷却回路22中冷却液的温度，提高了该系统的散热效率，且相对于采用增大冷却液流量或增加散热风扇转速来实现降温的方法，本方法能进一步减少该系统的寄生功耗。
示例性地，温度预设值为80℃，也即电堆10的出液口处冷却液的温度大于80℃时，则控制多通元件102导通第二冷却回路12，并控制第二存储单元32向第二冷却回路12输出第二温度的冷却液。
在其他实施例中，温度预设值的定范围可以为65℃-95℃。
S204检测流入电堆10的冷却液的温度
当电堆10的进液口处冷却液的温度T2小于预设的第三阈值时，即T1≥N1且T2＜N3时，则控制多通元件102按比例连通第一冷却回路21和第二冷却回路22，若在该按比例连通第一冷却回路21和第二冷却回路22的过程中检测到停止启动需求，则运行结束。
示例性地，第三阈值设定为55℃，当T1≥60℃且T2＜55℃时，则控制多通元件102关闭第一冷却回路21且导通第二冷却回路22。
参阅图3所示，本申请的第三实施例中还提供了一种燃料电池冷却系统1，该系统还包括设置在散热器221上的第三温度检测器222，第三温度检测器222用于监测流经散热器221的冷却液的温度。该燃料电池冷却系统1在获取第一温度检测器103和第二温度检测器104的数据基础上再结合第三温度检测器222的数据来实现对工况的判定，除冷启动工况和散热需求大的工况外还包括短暂停机又重启的工况以避免冷却液对电堆10产生冷冲击，该设置能监测更多种运行工况，能更全面的判定工况，保证电堆10的良好工作环境。第三实施例的燃料电池冷却系统1中的其他组成部分均与第一实施例中的燃料电池冷却系统1相同，具体组成在此不再赘述。
参阅图4所示，根据第三实施例的燃料电池冷却系统1，本申请第四实施例中提供了一种燃料电池冷却系统的控制方法，具体包括：
S401响应启动需求
根据启动需求进行响应，以开始采集该燃料电池冷却系统1中各个温度检测器的监测数据进行工况的判定。示例性地，采集电堆10的出液口处冷却液的温度、电堆10的进液口处冷却液的温度以及流经散热器221的冷却液的温度。其中，流经散热器221的冷却液的温度由设置在该处的第三温度检测器来检测。
S402将流出电堆10的冷却液的温度与第一阈值进行比较
当电堆10的出液口处冷却液的温度T1小于预设的第一阈值N1时，即T1＜N1时，则控制多通元件103关闭第二冷却回路22且导通第一冷却回路21，并控制第一存储单元31向第一冷却回路21输出第一温度的冷却液(即打开第一存储单元21的出口312)，以完成冷启动，若在该冷启动过程中检测到停止启动需求，则运行结束；否则，进入步骤S403。
S403将流出电堆10的冷却液的温度与第二阈值进行比较
当电堆10的出液口处冷却液的温度T1与流经散热器104的冷却液的温度T3之间的温差小于预设的第二阈值N2时，即T1≥N1且|T1-T3|≤N2时，则进入步骤S404；否则，即T1≥N1且|T1-T3|≥N4时，进入步骤S405。
S404检测流入电堆10的冷却液的温度
当电堆10的进液口处冷却液的温度T2大于预设的第三阈值N3时，即T1≥N1且|T1-T3|≤N2，并同时满足T2≥N3时，控制多通元件102关闭第一冷却回路21且导通第二冷却回路22，若在该导通第二冷却回路22的过程中检测到停止启动需求，则运行结束；否则，进入步骤S406。
示例性地，第一阈值设定为60℃，第二阈值设定为15℃，第三阈值设定为55℃，当T1≥60℃，|T1-T3|≤15℃，且T2≥55℃时，控制多通元件102关闭第一冷却回路21且导通第二冷却回路22。
在其他实施例中，第二阈值的设定范围可以为5℃-25℃。
当判定为在高功率区间工作所需散热量大的工况时，即第二冷却回路中冷却液达到预设温度值时，则控制多通元件102关闭第一冷却回路21且导通第二冷却回路22，并控制第二存储单元32向第二冷却回路22输出第二温度的冷却液(即打开第二存储单元32的出口321)，若在该导通第二冷却回路22且打开第二存储单元32的出口321的过程中检测到停止启动需求，则运行结束。其中，在导通第二冷却回路22且打开第二存储单元32的出口的过程中，第二存储单元32将温度相对较低的第二温度的冷却液输出至第二冷却回路22中，能快速降低第二冷却回路22中冷却液的温度，提高了该系统的散热效率，且相对于采用增大冷却液流量或增加散热风扇转速来实现降温的方法，进一步减少了该系统的寄生功耗。
示例性地，温度预设值为80℃，也即电堆10的出液口处冷却液的温度大于80℃时，则控制多通元件102导通第二冷却回路12，并控制第二存储单元32向第二冷却回路12输出第二温度的冷却液。
S406检测流入电堆10的冷却液的温度
当电堆10的进液口处冷却液的温度T2小于预设的第三阈值N3时，即T1≥N1，|T1-T3|≤N2，且T2＜N3时，则控制多通结构102按比例连通第一冷却回路21和第二冷却回路22，若在该按比例连通第一冷却回路21和第二冷却回路22的过程中检测到停止启动需求，则运行结束。
S405将流入电堆10的冷却液的温度与第四阈值进行比较
当电堆10的进液口处冷却液的温度T2小于预设的第四阈值N4时，即T1≥N1且|T1-T3|＞N2，并同时满足T2＜N4时，则控制多通元件102关闭第二冷却回路22且导通第一冷却回路21，并控制第一存储单元31向第一冷却回路21输出第一温度的冷却液(即打开第一存储单元31的出口312)，若在该导通第一冷却回路21且打开第一存储单元31的出口的过程中检测到停止启动需求，则运行结束；否则，进入步骤S407
示例性地，第一阈值设定为60℃，第二阈值设定为15℃，第四阈值设定为50℃，当T1≥60℃，|T1-T3|＞15℃，且T2＜50℃时，则控制多通元件102关闭第二冷却回路22且导通第一冷却回路21，并控制第一存储单元31向第一冷却回路21输出第一温度的冷却液。
在其他实施例中，第四阈值的设定范围可以为35℃-65℃。
S407将流入电堆10的冷却液的温度与第四阈值进行比较
当电堆10的进液口处冷却液的温度T2大于预设的第四阈值N4时，即T1≥N1且|T1-T3|≥N2，并同时满足T2≥N4，则控制多通元件102关闭第二冷却回路22且导通第一冷却回路21，若在该导通第一冷却回路21的过程中检测到停止启动需求，则运行结束。
示例性地，第一阈值设定为60℃，第二阈值设定为15℃，第四阈值设定为50℃，当T1≥60℃，|T1-T3|＞15℃，且T2≥50℃时，则控制多通元件102关闭第二冷却回路22且导通第一冷却回路21。
其中，该导通第一冷却回路21且打开第一存储单元31的出口312的操作不同于冷启动过程所起到的作用，引发该操作的工况为：流出电堆10的冷却液的温度与流经散热器221的冷却液的温度之间的温差超过了设定温差，且流入电堆10的冷却液的温度小于预设值，此工况为短暂停机又重启的状态，此时，与将要流入电堆10的冷却液的温度相比，电堆10内冷却液的温度相对较高，如果将温度较低的冷却液直接流经电堆10会造成冷冲击，会损伤电堆10的工作性能。由此，采用导通第一冷却回路21且打开第一存储单元31的出口312该操作能快速提升流入电堆10的冷却液的温度，有效避免了对电堆10的冷冲击，保证了电堆10的工作性能。
上述控制方法，在检测流经散热器221的冷却液的温度与流出电堆10的冷却液的温度之间的温差的基础上，不仅能调控冷启动工况和散热需求大的工况下的冷却液的温度，还能调控短暂停机又重启的工况下的冷却液的温度，根据工况的不同来对该冷却液存储装置30进行不同控制，能更全面的判定工况，保证电堆10的良好工作环境。
本申请第一实施例和第二实施例中分别提供了一种燃料电池冷却系统1及其控制方法，包括冷却回路组20和冷却液存储装置30，并在电堆10的出液口处和进液口处分别设置有第一温度检测器103和第二温度检测器104，冷却液存储装置30根据温度检测器的测量数据来监测冷启动工况或散热需求大的工况，控制第一存储单元31向第一冷却回路21输出第一温度的冷却液提高了系统的升温效率，控制第二存储单元32向第二冷却回路22输出第二温度的冷却液提高了系统的散热效率，降低了系统的寄生功耗。本申请第三实施例和第四实施例中分别提供了另一种燃料电池冷却系统1及其控制方法，第三实施例中燃料电池冷却系统1相对第一实施例中的燃料电池冷却系统1区别在于包括设置在散热器221上的第三温度检测器222，能监测流经散热器221的冷却液与流出电堆10的冷却液之间的温差，不仅能监测冷启动工况和散热需求大的工况，还能监测短暂停机又重启的工况，能避免冷却液对电堆10产生冷冲击。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种燃料电池冷却系统，其特征在于，包括：
电堆，所述电堆的两端串联有多通元件和水泵；
第一冷却回路，串联于所述多通元件和所述水泵之间，所述第一冷却回路中设置有加热器；
第二冷却回路，串联于所述多通元件和所述水泵之间，所述第二冷却回路中设置有散热器，所述散热器与所述加热器并联；以及
冷却液存储装置，所述冷却液存储装置包括第一存储单元和第二存储单元，所述第一存储单元用于存储具有第一温度的冷却液，所述第二存储单元用于存储具有第二温度的冷却液，所述第一温度高于所述第二温度，所述第一存储单元的出口与所述第一冷却回路连接，所述第二存储单元的出口与所述第二冷却回路连接。
2.根据权利要求1所述的燃料电池冷却系统，其特征在于，所述第一存储单元与所述第二存储单元之间设有液位检测器及第一阀体，所述液位检测器用于检测所述第一存储单元所在的环境液位，所述第一阀体与所述液位检测器信号连接，并配置为：当所述环境液位达到预设液位时，所述第一阀体开启以连通所述第一存储单元和所述第二存储单元。
3.根据权利要求1所述的燃料电池冷却系统，其特征在于，还包括第二阀体，所述第二阀体设置于所述电堆的出液口和所述第一存储单元的入口之间；和/或，所述第二存储单元设有补液口。
4.根据权利要求1所述的燃料电池冷却系统，其特征在于，还包括第三阀体和第四阀体，所述第三阀体设置于所述第一存储单元的出口和所述第一冷却回路之间，所述第四阀体设置于所述第二存储单元的出口和所述第二冷却回路之间。
5.根据权利要求1所述的燃料电池冷却系统，其特征在于，所述电堆的出液口和进液口处分别设置有第一温度检测器和第二温度检测器，所述第一温度检测器和所述第二温度检测器均与所述多通元件信号连接，使得所述多通元件能够根据所述第一温度检测器于所述出液口处检测的冷却液温度，以及所述第二温度检测器于所述进液口处检测的冷却液温度，控制所述第一冷却回路的通断或所述第二冷却回路的通断。
6.根据权利要求5所述的燃料电池冷却系统，其特征在于，所述散热器设置有第三温度检测器，所述第三温度检测器与所述多通元件信号连接，使得所述多通元件能够根据所述第一温度检测器于所述出液口处检测的冷却液温度、所述第二温度检测器于所述进液口处检测的冷却液温度，以及所述第三温度检测器于流经所述散热器检测的冷却液温度，控制所述第一冷却回路的通断或所述第二冷却回路的通断。
7.一种使用如权利要求1-6任一项所述的燃料电池冷却系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
采集所述电堆的出液口处冷却液的温度和所述电堆的进液口处冷却液的温度；
当T1＜N1时，则控制导通所述第一冷却回路且关闭所述第二冷却回路，控制所述第一存储单元向所述第一冷却回路输送冷却液；
当T1≥N1且T2≥N3时，则控制关闭所述第一冷却回路且导通所述第二冷却回路；
当T1≥N1且T2＜N3时，则控制所述多通元件按比例导通所述第一冷却回路和所述第二冷却回路；
其中，T1为所述电堆的出液口处冷却液的温度，T2为所述电堆的进液口处冷却液的温度，N1为第一阈值，N3为第三阈值。
8.根据权利要求7中所述的燃料电池冷却系统的控制方法，其特征在于，当T1≥N1，T2≥N3，且所述第二冷却回路所需散热量达到预设值时，则控制所述第二存储单元向所述第二冷却回路输送冷却液。
9.根据权利要求7中所述的燃料电池冷却系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
采集流经所述散热器的冷却液的温度；
当T1≥N1，|T1-T3|≤N2，且T2≥N3时，则控制关闭所述第一冷却回路且导通所述第二冷却回路；
当T1≥N1，|T1-T3|≤N2，且T2<N3时，则控制所述多通元件按比例导通所述第一冷却回路和所述第二冷却回路；
当T1≥N1，|T1-T3|＞N2，且T2<N4时，则控制导通所述第一冷却回路且关闭所述第二冷却回路，控制所述第一存储单元向所述第一冷却回路输送冷却液；
当T1≥N1，|T1-T3|＞N2，且T2≥N4时，则控制导通所述第一冷却回路且关闭所述第二冷却回路；
其中，T3为流经所述散热器的冷却液的温度，N2为第二阈值，N4为第四阈值。
10.根据权利要求9中所述的燃料电池冷却系统的控制方法，其特征在于，包括：当T1≥N1，|T1-T3|≤N2，T2≥N3，且所述第二冷却回路所需散热量达到预设值时，则控制所述第二存储单元向所述第二冷却回路输送冷却液。
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