一种燃料电池余热利用系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种燃料电池余热利用系统及控制方法，该燃料电池余热利用系统包括：控制器；第一端与燃料电池电堆连接的第一管路；设置在第一管路上的第一温度传感器和水泵；第一三通阀；第二三通阀；第二管路；第三三通阀；第三管路；第三管路上设有第二温度传感器；第四三通阀；第四管路；第四三通阀的第一端通过第五管路与燃料电池电堆连接；设置在第四管路上的散热器；以及，暖风集成装置，暖风集成装置包括电加热器PTC组和设置在第三管路上的热交换器。本发明专利技术实施例的燃料电池余热利用系统及控制方法，保证了燃料电池电堆的工作温度，有效利用燃料电池电堆反应产生的余热用于车厢内的暖风供热，并且节能环保、结构简单、适用区域限制小。

Fuel cell waste heat utilization system and control method

The present invention provides a system and a control method for fuel cell using waste heat, waste heat utilization system of the fuel battery includes: controller; the first end and the first pipeline connected to the fuel cell stack is arranged in the first line; the first temperature sensor and a water pump; the first three-way valve; two or three valve second; pipeline; the 33 way valve third; pipeline; third pipeline is provided with a second temperature sensor; the 43 valve fourth; pipeline; the end of the 43 valve reactor connected by fifth pipeline and fuel cell electric radiator; set in the fourth pipeline; and the warm air heater, integrated device, integrated device comprises an electric heater and a heat exchanger arranged in group PTC in the third pipeline. Fuel cell heat utilization system and control method of the embodiment of the invention, the fuel cell stack temperature, effective use of waste heat of fuel cell power generation reactor for car air heating, energy conservation and environmental protection, simple structure, suitable for small regional restrictions.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动汽车设计
，特别涉及一种燃料电池余热利用系统及控制方法。
技术介绍
电动汽车的燃料电池电堆在工作时会产生大量的热能，但是现有的电动汽车对这部分热能的利用较少，基本采用冷却液带走多余的热能，保持燃料电池电堆的工作温度。这种系统无法对燃料电池电堆耗散的热量进行二次利用，只能浪费掉。另外，这种只通过冷却液流量来控制燃料电池电堆的热量，受限于水泵的能力，水泵转速如果不能足够的高，水流量就会受限，可能导致系统温度高出范围的风险。
技术实现思路
本专利技术实施例要解决的技术问题是提供一种燃料电池余热利用系统及控制方法，用以实现对燃料电池电堆反应产生的热量进行二次利用。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种燃料电池余热利用系统，包括：控制器；第一端与燃料电池电堆连接的第一管路；设置在所述第一管路上的第一温度传感器和水泵；第一三通阀，所述第一三通阀的第一端与所述第一管路的第二端连接，第二三通阀，所述第二三通阀的第一端通过第二管路与所述第一三通阀的第二端连接；第三三通阀，所述第三三通阀的第三端通过第三管路与所述第二三通阀的第二端连接；所述第三管路上设有第二温度传感器；第四三通阀，所述第四三通阀的第二端通过第四管路与所述第三三通阀的第一端连接，所述第四三通阀的第一端通过第五管路与所述燃料电池电堆连接；设置在所述第四管路上的散热器；以及，暖风集成装置，所述暖风集成装置包括电加热器PTC组和设置在所述第三管路上的热交换器，其中，所述第一温度传感器、第二温度传感器、水泵、第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀和第四三通阀，均分别与所述控制器电连接。进一步的，所述燃料电池余热利用系统还包括与所述散热器连接的水箱。进一步的，所述燃料电池余热利用系统还包括：第六管路，所述第一三通阀的第三端通过第六管路与所述第四三通阀的第三端连接；第七管路，所述第二三通阀的第三端通过第七管路与所述第三三通阀的第二端连接。进一步的，所述燃料电池余热利用系统还包括：与所述散热器相对设置的第一风扇；与所述热交换器相对设置的第二风扇，其中，所述第一风扇和第二风扇分别与所述控制器电连接。进一步的，所述燃料电池余热利用系统还包括：设置在所述第一管路上的故障诊断器，所述故障诊断器与所述控制器电连接。本专利技术实施例还提供了一种控制如上所述的燃料电池余热利用系统的控制方法，所述控制方法包括：获取暖风开关的状态；当所述暖风开关处于开启状态时，检测第一位置的第一水温；当所述第一水温大于第一预设值且小于第二预设值时，控制所述第一三通阀打开第二端，关闭第三端，控制所述第二三通阀打开第二端，关闭第三端，控制所述第三三通阀打开第三端，关闭第二端，控制所述第四三通阀打开第二端，关闭第三端，控制所述电加热器PTC组按第一预设功率运行，其中，所述第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀和第四三通阀的第一端均打开。进一步的，当所述暖风开关处于开启状态时，所述控制方法还包括：当所述第一水温小于第一预设值时，控制所述第一三通阀打开第三端，关闭第二端，控制所述第四三通阀打开第三端，关闭第二端，控制所述电加热器PTC组按第二预设功率运行，其中，第二预设功率大于第一预设功率，所述第一三通阀和第四三通阀的第一端均打开。进一步的，所述控制方法还包括：当所述第一水温大于第二预设值时，控制所述第一三通阀打开第二端，关闭第三端，控制所述第二三通阀打开第三端，关闭第二端，控制所述第三三通阀打开第二端，关闭第三端，控制所述第四三通阀打开第二端，关闭第三端，控制所述电加热器PTC组按第三预设功率运行，其中，所述第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀和第四三通阀的第一端均打开。进一步的，所述控制方法还包括：控制第一风扇高速运转。进一步的，所述控制方法还包括：当持续运行时间大于第三预设值时，获取第二水温；当所述第二水温大于第四预设值时，将第二水温与第二预设值进行比较；当第二水温大于第二预设值时，所述控制器向整车控制器发出水温高故障信息，其中，所述第四预设值小于第二预设值。进一步的，所述控制方法还包括：当持续运行时间大于第三预设值，第二水温小于第四预设值时；控制所述第一三通阀打开第二端，关闭第三端，控制所述第二三通阀打开第二端，关闭第三端，控制所述第三三通阀打开第三端，关闭第二端，控制所述第四三通阀打开第二端，关闭第三端，控制所述电加热器PTC组按第四预设功率运行，其中，所述第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀和第四三通阀的第一端均打开。进一步的，在获取暖风开关的状态的步骤前，所述控制方法还包括：获取系统故障信息；当所述系统故障信息指示当前有故障时，所述控制器向整车控制器发出故障信息；当所述系统故障信息指示当前无故障时，获取冷却液电导率；当所述冷却液电导率大于第五预设值时，控制所述系统停机，并向整车控制器发出预设信息。进一步的，所述控制方法还包括：当所述暖风开关处于关闭状态时，将第一水温与第一预设值进行比较；当第一水温大于第一预设值时，控制所述第一三通阀打开第二端，关闭第三端，控制所述第二三通阀打开第三端，关闭第二端，控制所述第三三通阀打开第二端，关闭第三端，控制所述第四三通阀打开第二端，关闭第三端，其中，所述第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀和第四三通阀的第一端均打开；当第一水温小于第一预设值时，控制所述第一三通阀打开第三端，关闭第二端，控制所述第四三通阀打开第三端，关闭第二端，其中，所述第一三通阀和第四三通阀的第一端均打开。与现有技术相比，本专利技术实施例提供的一种燃料电池余热利用系统及控制方法，至少具有以下有益效果：本专利技术实施例的燃料电池余热利用系统及控制方法，保证了燃料电池电堆的工作温度，有效利用燃料电池电堆反应产生的余热用于车厢内的暖风供热，并且节能环保、结构简单、适用区域限制小。同时在一定程度上解决了电动车冬季采暖导致的电池电量消耗大的问题。附图说明图1为本专利技术实施例的燃料电池余热利用系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例的燃料电池余热利用系统的控制方法的流程图之一；图3为本专利技术实施例的燃料电池余热利用系统的控制方法的流程图之二。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本专利技术的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本专利技术的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本专利技术的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。参见图1，本专利技术实施例提供了一种燃料电池余热利用系统，包括：控制器(图中未示出)；第一端与燃料电池电堆1连接的第一管路；设置在所述第一管路上的第一温度传感器2和水泵3；第一三通阀4，所述第一三通阀4的第一端与所述第一管路的第二端连接，第二三通阀5，所述第二三通阀5的第一端通过第二管路与所述第一三通阀4的第二端连接；第三三通阀6，所述第三三通阀6的第三端通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池余热利用系统，其特征在于，包括：控制器；第一端与燃料电池电堆连接的第一管路；设置在所述第一管路上的第一温度传感器和水泵；第一三通阀，所述第一三通阀的第一端与所述第一管路的第二端连接，第二三通阀，所述第二三通阀的第一端通过第二管路与所述第一三通阀的第二端连接；第三三通阀，所述第三三通阀的第三端通过第三管路与所述第二三通阀的第二端连接；所述第三管路上设有第二温度传感器；第四三通阀，所述第四三通阀的第二端通过第四管路与所述第三三通阀的第一端连接，所述第四三通阀的第一端通过第五管路与所述燃料电池电堆连接；设置在所述第四管路上的散热器；以及，暖风集成装置，所述暖风集成装置包括电加热器PTC组和设置在所述第三管路上的热交换器，其中，所述第一温度传感器、第二温度传感器、水泵、第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀和第四三通阀，均分别与所述控制器电连接。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池余热利用系统，其特征在于，包括：控制器；第一端与燃料电池电堆连接的第一管路；设置在所述第一管路上的第一温度传感器和水泵；第一三通阀，所述第一三通阀的第一端与所述第一管路的第二端连接，第二三通阀，所述第二三通阀的第一端通过第二管路与所述第一三通阀的第二端连接；第三三通阀，所述第三三通阀的第三端通过第三管路与所述第二三通阀的第二端连接；所述第三管路上设有第二温度传感器；第四三通阀，所述第四三通阀的第二端通过第四管路与所述第三三通阀的第一端连接，所述第四三通阀的第一端通过第五管路与所述燃料电池电堆连接；设置在所述第四管路上的散热器；以及，暖风集成装置，所述暖风集成装置包括电加热器PTC组和设置在所述第三管路上的热交换器，其中，所述第一温度传感器、第二温度传感器、水泵、第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀和第四三通阀，均分别与所述控制器电连接。2.根据权利要求1所述的燃料电池余热利用系统，其特征在于，还包括：与所述散热器连接的水箱。3.根据权利要求1所述的燃料电池余热利用系统，其特征在于，还包括：第六管路，所述第一三通阀的第三端通过第六管路与所述第四三通阀的第三端连接；第七管路，所述第二三通阀的第三端通过第七管路与所述第三三通阀的第二端连接。4.根据权利要求1所述的燃料电池余热利用系统，其特征在于，还包括：与所述散热器相对设置的第一风扇；与所述热交换器相对设置的第二风扇，其中，所述第一风扇和第二风扇分别与所述控制器电连接。5.根据权利要求1所述的燃料电池余热利用系统，其特征在于，还包括：设置在所述第一管路上的故障诊断器，所述故障诊断器与所述控制器电连接。6.一种控制如权利要求1～5任一项所述的燃料电池余热利用系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：获取暖风开关的状态；当所述暖风开关处于开启状态时，检测第一位置的第一水温；当所述第一水温大于第一预设值且小于第二预设值时，控制所述第一三通阀打开第二端，关闭第三端，控制所述第二三通阀打开第二端，关闭第三端，控制所述第三三通阀打开第三端，关闭第二端，控制所述第四三通阀打开第二端，关闭第三端，控制所述电加热器PTC组按第一预设功率运行，其中，所述第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀和第四三通阀的第一端均打开。7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，当所述暖风开关处于开启状态时，所述控制方法还包括：当所述第一水温小于第一预设值时，控制所述第一三通阀打开第三端，关闭第二端，控制所述第四三通阀打开第三端，关闭第二端，控制所述电加热器PTC组按第二预...

【专利技术属性】
技术研发人员：李从心，易迪华，秦兴权，杨世熙，刘文月，王金龙，周金龙，龙帆，邓立军，刘彪，张龙聪，赵红玉，贾立进，高璐，
申请(专利权)人：北京新能源汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11