氢燃料电池系统冷却回路大循环小循环切换控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种氢燃料电池系统冷却回路大循环小循环切换控制方法及装置，包括：步骤S1，系统初始化；步骤S2，氢燃料电池系统运行，氢燃料电池堆(2)工作，氢燃料电池控制器(1)输出信号c控制循环水泵(5)于初始状态工作，电磁三通阀(3)保持1号口与3号口联通，2号口与3号口不联通的小循环初始状态；步骤S3，冷却回路控制定时器计时等；本发明专利技术提出了一种灵活、稳定可靠的氢燃料电池系统冷却大小循环切换控制方法，结合了节温阀调节稳定和电动阀受控性强的优点，提高了匹配不同工作环境需求的电堆的灵活性，解决了节温阀灵活性和受控性较差，电动阀调节不够稳定的问题。

Switching control method and device of large cycle and small cycle in cooling circuit of hydrogen fuel cell system

【技术实现步骤摘要】
氢燃料电池系统冷却回路大循环小循环切换控制方法及装置
本专利技术涉及氢燃料
，更为具体地，涉及一种氢燃料电池系统冷却回路大循环小循环切换控制方法及装置。
技术介绍
随着世界经济的不断发展，汽车总量不断攀升，全球能源需求日益增长，环境问题愈发严重，清洁环保、节能高效的新能源越来越受到人们重视，新能源技术的应用为能源和环境问题提供了一个很好的解决方案。其中，氢燃料电池因为其具有零污染、低噪音、高效率、燃料含量丰富等优点，已经成为新能源汽车发展方向之一。氢燃料电池系统是一个涉及“气-水-电-热-力”耦合的复杂系统，包含反应剂供给系统、冷却循环系统、电气系统等，各系统各司其职，协调工作，为氢燃料电池系统创造最佳的运行环境，使系统安全可靠、高效稳定的运行。氢燃料电池在进行电化学反应过程中会产生大量的热，过热会导致氢燃料电池堆高温烧坏，而如果温度过低，会导致氢燃料电池性能下降，因此需要通过冷却系统对温度进行合理调节，以保证氢燃料电池系统运行的安全性和高效性。其中冷却系统涉及大小循环冷却回路的切换以适应不同功率等级温度调控，然而现有的大小循环采用节温阀切换方案缺乏灵活性和受控性，给系统控制带来不便，而采用的电动阀切换方案虽然灵活方便，但缺乏节温阀的稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种氢燃料电池系统冷却回路大循环小循环切换控制方法及装置，结合了节温阀调节稳定和电动阀受控性强的优点，提高了匹配不同工作环境需求的电堆的灵活性，解决了节温阀灵活性和受控性较差，电动阀调节不够稳定的问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种氢燃料电池系统冷却回路大循环小循环切换控制方法，包括：步骤S1，系统初始化；步骤S2，氢燃料电池系统运行，氢燃料电池堆(2)工作，氢燃料电池控制器(1)输出信号c控制循环水泵(5)于初始状态工作，电磁三通阀(3)保持1号口与3号口联通，2号口与3号口不联通的小循环初始状态；步骤S3，冷却回路控制定时器计时；步骤S4，判断定时器计时是否到达预设时间tn，若不是则进入步骤S3继续计时，若计时到达tn则进入S5；步骤S5，氢燃料电池控制器(1)采集温度信号t1、t2、t3和电磁三通阀(3)开度反馈信号u2，并结合氢燃料电池堆当前工作功率p，计算输出控制信号c调节循环水泵(5)转速；步骤S6，判断氢燃料电池堆(2)入口温度t1或出口温度t2是否小于氢燃料电池堆最高限定温度，若小于则进入步骤S7，否则进入S8；步骤S7，判断氢燃料电池堆(2)入口温度t1是否大于氢燃料电池堆(2)最佳工作温度，并且氢燃料电池堆(2)入口温度t1减去预设温差ΔT1是否小于散热器(4)出口温度t3，如果是则进入步骤S8，否则进入步骤S9；步骤S8，电磁三通阀(3)完全切换到大循环回路，即2号口与3号口联通，1号口与3号口不联通；步骤S9，判断氢燃料电池堆(2)最佳工作温度减去预设温差ΔT2是否大于氢燃料电池堆(2)入口温度t1，若是则进入步骤S10，否则进入步骤S12；步骤S10，电磁三通阀(3)完全切换到小循环回路，即电磁三通阀(3)1号口与3号口联通，而2号口与3号口不联通；步骤S11，判断氢燃料电池堆(2)是否停止工作，若已经停止则进入步骤S13，否则进入步骤S3；步骤S12，氢燃料电池控制器(1)根据拟合好的温度曲线计算输出电磁三通阀(3)控制信号u1＝a*t12+b*t1+m，调节电磁三通阀大小循环开度；步骤S13，氢燃料电池堆(2)停止工作，电磁三通阀(3)完全切换到小循环状态，即电磁三通阀(3)1号口与3号相联通，而2号口与3号口不联通，大小循环切换控制结束。一种氢燃料电池系统冷却回路大循环小循环切换控制装置，包括：氢燃料电池控制器(1)、氢燃料电池堆(2)、燃料电池堆入口第一温度传感器T1、燃料电池堆出口第二温度传感器T2、电磁三通阀(3)、散热器(4)及其出口第三温度传感器T3和循环水泵(5)；电磁三通阀(3)3号口管路与氢燃料电池堆(2)入口In相连接，氢燃料电池堆(2)出口Out通过管道与循环水泵(5)相连接，循环水泵(5)出口管道第一路与散热器(4)相连接，散热器(4)经管路与电磁三通阀(3)2号口相连接，由此构成大循环冷却回路，即电磁三通阀(3)2号口与3号口相联通，1号口与3号口不联通；循环水泵(5)出口管道第二路直接与电磁三通阀(3)1号口相连接，由此构成小循环冷却回路，即电磁三通阀(3)1号口与3号口相联通，2号口与3号口不联通；散热器(4)出口第三温度传感器T3、电磁三通阀(3)输入端VT2、第一温度传感器T1和第二温度传感器T2分别与氢燃料电池控制器(1)输入端A1、A2、A3、A4相连接，氢燃料电池控制器(1)的输出端C1、C2分别与电磁三通阀(3)输入端VT1、循环水泵(5)输入端CT相连接。进一步的，根据不同氢燃料电池堆(2)的工作温度环境需求，以及电池三通阀(3)开度与流量、电堆入口温度的关系，能够将电磁三通阀(3)开度设定成随电堆入口温度相应变化的一条稳定的曲线如u1＝a*t12+b*t1+m，其中a，b，m分别为曲线参数；氢燃料电池控制器(1)通过采集当前氢燃料电池(2)堆入口温度t1，便能快速计算出对应的电磁三通阀(3)的开度控制信号u1，调节氢燃料电池系统冷却大小循环回路；氢燃料电池控制器(1)能够根据电磁三通阀(3)反馈开度信号u2，氢燃料电池堆(2)功率p，以及氢燃料电池堆(2)入口温度t1及出口温度t2得到循环水泵(5)的控制信号c＝A*u2+B*p+C*(t2-t1)+D，调节水泵转速，其中A、B、C、D为对应参数值。进一步的，氢燃料电池控制器(1)能够通过采集温度信号t1、t2、t3，进行分析诊断，输出相应的控制信号u1和c分别控制电磁三通开度和水泵转速，并能实现温度保护。进一步的，氢燃料电池系统冷却三通调节阀采用电磁三通阀。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术提出了一种灵活、稳定可靠的氢燃料电池系统冷却大小循环切换控制方法，结合了节温阀调节稳定和电动阀受控性强的优点，提高了匹配不同工作环境需求的电堆的灵活性，解决了节温阀灵活性和受控性较差，电动阀调节不够稳定的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为氢燃料电池冷却大循环小循环切换装置主图；图2为氢燃料电池系统冷却大循环小循环切换控制流程图。具体实施方式下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。本说明书中公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢燃料电池系统冷却回路大循环小循环切换控制方法，其特征在于，包括：/n步骤S1，系统初始化；/n步骤S2，氢燃料电池系统运行，氢燃料电池堆(2)工作，氢燃料电池控制器(1)输出信号c控制循环水泵(5)于初始状态工作，电磁三通阀(3)保持1号口与3号口联通，2号口与3号口不联通的小循环初始状态；/n步骤S3，冷却回路控制定时器计时；/n步骤S4，判断定时器计时是否到达预设时间tn，若不是则进入步骤S3继续计时，若计时到达tn则进入S5；/n步骤S5，氢燃料电池控制器(1)采集温度信号t1、t2、t3和电磁三通阀(3)开度反馈信号u2，并结合氢燃料电池堆当前工作功率p，计算输出控制信号c调节循环水泵(5)转速；/n步骤S6，判断氢燃料电池堆(2)入口温度t1或出口温度t2是否小于氢燃料电池堆最高限定温度，若小于则进入步骤S7，否则进入S8；/n步骤S7，判断氢燃料电池堆(2)入口温度t1是否大于氢燃料电池堆(2)最佳工作温度，并且氢燃料电池堆(2)入口温度t1减去预设温差ΔT1是否小于散热器(4)出口温度t3，如果是则进入步骤S8，否则进入步骤S9；/n步骤S8，电磁三通阀(3)完全切换到大循环回路，即2号口与3号口联通，1号口与3号口不联通；/n步骤S9，判断氢燃料电池堆(2)最佳工作温度减去预设温差ΔT2是否大于氢燃料电池堆(2)入口温度t1，若是则进入步骤S10，否则进入步骤S12；/n步骤S10，电磁三通阀(3)完全切换到小循环回路，即电磁三通阀(3)1号口与3号口联通，而2号口与3号口不联通；/n步骤S11，判断氢燃料电池堆(2)是否停止工作，若已经停止则进入步骤S13，否则进入步骤S3；/n步骤S12，氢燃料电池控制器(1)根据拟合好的温度曲线计算输出电磁三通阀(3)控制信号u1＝a*t12+b*t1+m，调节电磁三通阀大小循环开度；/n步骤S13，氢燃料电池堆(2)停止工作，电磁三通阀(3)完全切换到小循环状态，即电磁三通阀(3)1号口与3号相联通，而2号口与3号口不联通，大小循环切换控制结束。/n...

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池系统冷却回路大循环小循环切换控制方法，其特征在于，包括：
步骤S1，系统初始化；
步骤S2，氢燃料电池系统运行，氢燃料电池堆(2)工作，氢燃料电池控制器(1)输出信号c控制循环水泵(5)于初始状态工作，电磁三通阀(3)保持1号口与3号口联通，2号口与3号口不联通的小循环初始状态；
步骤S3，冷却回路控制定时器计时；
步骤S4，判断定时器计时是否到达预设时间tn，若不是则进入步骤S3继续计时，若计时到达tn则进入S5；
步骤S5，氢燃料电池控制器(1)采集温度信号t1、t2、t3和电磁三通阀(3)开度反馈信号u2，并结合氢燃料电池堆当前工作功率p，计算输出控制信号c调节循环水泵(5)转速；
步骤S6，判断氢燃料电池堆(2)入口温度t1或出口温度t2是否小于氢燃料电池堆最高限定温度，若小于则进入步骤S7，否则进入S8；
步骤S7，判断氢燃料电池堆(2)入口温度t1是否大于氢燃料电池堆(2)最佳工作温度，并且氢燃料电池堆(2)入口温度t1减去预设温差ΔT1是否小于散热器(4)出口温度t3，如果是则进入步骤S8，否则进入步骤S9；
步骤S8，电磁三通阀(3)完全切换到大循环回路，即2号口与3号口联通，1号口与3号口不联通；
步骤S9，判断氢燃料电池堆(2)最佳工作温度减去预设温差ΔT2是否大于氢燃料电池堆(2)入口温度t1，若是则进入步骤S10，否则进入步骤S12；
步骤S10，电磁三通阀(3)完全切换到小循环回路，即电磁三通阀(3)1号口与3号口联通，而2号口与3号口不联通；
步骤S11，判断氢燃料电池堆(2)是否停止工作，若已经停止则进入步骤S13，否则进入步骤S3；
步骤S12，氢燃料电池控制器(1)根据拟合好的温度曲线计算输出电磁三通阀(3)控制信号u1＝a*t12+b*t1+m，调节电磁三通阀大小循环开度；
步骤S13，氢燃料电池堆(2)停止工作，电磁三通阀(3)完全切换到小循环状态，即电磁三通阀(3)1号口与3号相联通，而2号口与3号口不联通，大小循环切换控制结束。


2.一种氢燃料电池系统冷却回路大循环小循环切换控制装置，其特征在于，包括：
氢燃料电池控制器(1)、氢燃料电池堆(2)、燃料电池堆入口第一温度传感器T1、燃料电池堆出口第二温度传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶麦克，全琎，熊荧，全睿，肖慧鹏，吴汉军，全欢，全书海，
申请(专利权)人：武汉海亿新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42