一种燃料电池冷却系统的控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种燃料电池冷却系统的控制方法，根据电堆温度判断电堆是否过温，若是则开启电堆过温模式；根据辅助高温循环冷却单元温度判断辅助部件是否过温，若是则开启辅助部件过温模式；根据各个高温循环中循环泵的当前转速，查表插值计算各个冷却介质流量；根据各个循环的温差和所述冷却介质流量，计算各个高温循环需求散热量和总散热量；根据各个循环的温差和总散热量，查表插值计算低温循环冷却单元、电堆高温循环冷却单元和辅助高温循环冷却单元的运行参数。本发明专利技术能够有效协调各个循环之间的工作状态，使整个冷却系统能够根据实际运行情况达到最优冷却效果，提高冷却效果的同时，能够有效降低生产使用维护成本。能够有效降低生产使用维护成本。能够有效降低生产使用维护成本。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池冷却系统的控制方法


[0001]本专利技术属于燃料电池
，特别是涉及一种燃料电池冷却系统的控制方法。

技术介绍

[0002]现有常用的燃料电池系统冷却系统通常只有一个循环冷却回路，冷却介质吸收产热部件所产生的热量并直接通过散热器将热量排出系统。
[0003]现有燃料电池冷却系统中，燃料电池电堆和产热辅助部件在同一个循环内，具体表现在燃料电池电堆和其他产热部件共用冷却介质，而燃料电池电堆对冷却介质绝缘性能的要求比其他产热部件高，不能采用普通的冷却液，需要采用高绝缘性能冷却介质，而绝缘性能满足电堆要求的高绝缘性能冷却介质(如去离子水)使用和维护成本较高，从而导致冷却系统对冷却介质绝缘性能的整体要求较高，冷却介质的使用和维护成本较高。此外，冷却系统某处出现堵塞或漏水等故障会影响整个冷却系统，系统灵活性和可靠性不高。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种燃料电池冷却系统的控制方法，改善现有技术高绝缘性能冷却介质和去离子器投入成本高、维护周期短的问题，可降低电堆以外高温循环冷却介质绝缘性能的要求，提高燃料电池冷却系统的灵活性和可靠性；能够有效协调各个循环之间的工作状态，使整个冷却系统能够根据实际运行情况达到最优冷却效果，提高冷却效果的同时，能够有效降低生产使用维护成本。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种燃料电池冷却系统的控制方法，燃料电池冷却系统包括低温循环冷却单元、电堆高温循环冷却单元和辅助高温循环冷却单元，电堆高温循环冷却单元和辅助高温循环冷却单元分别连接在低温循环冷却单元的换热器上，各高温循环冷却单元将热量传递至低温循环冷却单元；
[0006]该燃料电池冷却系统的控制方法包括步骤：
[0007]S10,采集电堆温度、低温循环冷却单元温度和辅助高温循环冷却单元温度；采集各个高温循环中循环泵的当前转速；
[0008]S20,根据电堆温度判断电堆是否过温，若是则开启电堆过温模式；若否则进行下一步；
[0009]S30,根据辅助高温循环冷却单元温度判断辅助部件是否过温，若是则开启辅助部件过温模式；若否则进行下一步；
[0010]S40,根据各个高温循环中循环泵的当前转速，查表插值计算各个冷却介质流量；
[0011]S50,根据各个循环的温差和所述冷却介质流量，计算各个高温循环需求散热量和总散热量；
[0012]S60,根据各个循环的温差和总散热量，查表插值计算低温循环冷却单元、电堆高温循环冷却单元和辅助高温循环冷却单元的运行参数；
[0013]S70,将获得的运行参数分别发送至低温循环冷却单元、电堆高温循环冷却单元和
辅助高温循环冷却单元的控制器，实现冷却系统的实时调节控制，保证系统各个产热部件工作在良好的温度范围内。
[0014]进一步的是，所述低温循环冷却单元包括散热器、换热器和低温循环泵，换热器出口与低温循环泵入口相连，低温循环泵出口与散热器入口相连，散热器出口与换热器入口相连，在换热器上还并列设置有电堆高温循环冷却单元换热接口和辅助高温循环冷却单元换热接口；所述电堆高温循环冷却单元为燃料电池电堆冷却回路，包括电堆和电堆高温循环泵，电堆和电堆高温循环泵串接后连接至电堆高温循环冷却单元换热接口；所述辅助高温循环冷却单元为燃料电池辅助部件冷却回路，包括辅助部件和辅助高温循环泵，辅助部件和辅助高温循环泵后连接至辅助高温循环冷却单元换热接口；
[0015]电堆高温循环的冷却介质吸收电堆产生的热量，并通过换热器将热量传递至低温循环；同时，通过电堆高温循环冷却单元的电堆高温循环泵驱动该循环中冷却介质流动加快热交换；
[0016]辅助高温循环的冷却介质吸收辅助部件产生的热量，并通过换热器将热量传递至低温循环；同时，通过辅助高温循环冷却单元的辅助高温循环泵驱动该循环中冷却介质流动加快热交换；
[0017]低温循环的冷却介质通过换热器吸收电堆高温循环冷却单元和辅助高温循环冷却单元的热量，并通过散热器将热量排出燃料电池系统；同时，通过低温循环泵驱动该循环中冷却介质流动加快热交换。
[0018]进一步的是，在所述电堆过温模式时：燃料电池系统降功输出，低温循环冷却单元和高温循环冷却单元全速运行，直到电堆温度小于电堆过温解除阈值。
[0019]进一步的是，在所述辅助部件过温模式时：燃料电池系统降功输出，散热器、低温循环泵和辅助高温循环泵全速运行，直到辅助部件温度小于辅助部件过温解除判定阈值，方可进入下一个步骤。
[0020]进一步的是，在步骤S10中，采集电堆高温循环泵当前转速r
1p
和辅助高温循环冷却单元中辅助高温循环泵当前转速r
2p
；
[0021]在步骤S40中，根据转速r
1p
和转速r
2p
，从r1—m1对应表和r2—m2对应表插值计算得到电堆高温循环当前冷却介质质量流量m
1p
和辅助高温循环当前冷却介质质量流量m
2p
；
[0022]在步骤S50中，根据电堆进出口温差、辅助部件进出口温差、电堆高温循环当前冷却介质质量流量m
1p
、辅助高温循环当前冷却介质质量流量m
2p
，计算各高温循环需求散热量及总需求散热量Q；
[0023]在步骤S60中，根据总需求散热量Q，从Q—r
f
对应表插值得到散热器的风扇目标转速r
ft
；根据散热器进出口温差ΔT0、电堆进出口温差ΔT1、辅助部件进出口温差ΔT2，从ΔT0—r0对应表、ΔT1—r1对应表、ΔT2—r2对应表调取插值得到低温循环泵的目标转速r
0t
、电堆高温循环泵的目标转速r
1t
、辅助高温循环泵的目标转速r
2t
；
[0024]在步骤S70中，将获得的散热器的风扇目标转速r
ft
、低温循环泵的目标转速r
0t
、电堆高温循环泵的目标转速r
1t
、辅助高温循环泵的目标转速r
2t
分别发送至散热器控制器、低温循环泵控制器、电堆高温循环泵控制器、辅助高温循环泵控制器，实现冷却系统的实时调节控制，保证系统各个产热部件工作在良好的温度范围内。
[0025]进一步的是，各高温循环需求散热量及总需求散热量Q，计算公式为：
[0026]Q1＝(T
12
‑
T
11
)
×
m
1p
×
C
p1 Q2＝(T
22
‑
T
21
)
×
m
2p
×
C
p2
；
[0027][0028]式中：Q1为电堆高温循环需求散热量，C
p1
为电堆高温循环冷却介质比热容，Q2为辅助高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池冷却系统的控制方法，其特征在于，燃料电池冷却系统包括低温循环冷却单元、电堆高温循环冷却单元和辅助高温循环冷却单元，电堆高温循环冷却单元和辅助高温循环冷却单元分别连接在低温循环冷却单元的换热器(1)上，各高温循环冷却单元将热量传递至低温循环冷却单元；该燃料电池冷却系统的控制方法包括步骤：S10,采集电堆温度、低温循环冷却单元温度和辅助高温循环冷却单元温度；采集各个高温循环中循环泵的当前转速；S20,根据电堆温度判断电堆(7)是否过温，若是则开启电堆过温模式；若否则进行下一步；S30,根据辅助高温循环冷却单元温度判断辅助部件(11)是否过温，若是则开启辅助部件(11)过温模式；若否则进行下一步；S40,根据各个高温循环中循环泵的当前转速，查表插值计算各个冷却介质流量；S50,根据各个循环的温差和所述冷却介质流量，计算各个高温循环需求散热量和总散热量；S60,根据各个循环的温差和总散热量，查表插值计算低温循环冷却单元、电堆高温循环冷却单元和辅助高温循环冷却单元的运行参数；S70,将获得的运行参数分别发送至低温循环冷却单元、电堆高温循环冷却单元和辅助高温循环冷却单元的控制器，实现冷却系统的实时调节控制，保证系统各个产热部件工作在良好的温度范围内。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池冷却系统的控制方法，其特征在于，所述低温循环冷却单元包括散热器(4)、换热器(1)和低温循环泵(2)，换热器(1)出口与低温循环泵(2)入口相连，低温循环泵(2)出口与散热器(4)入口相连，散热器(4)出口与换热器(1)入口相连，在换热器(1)上还并列设置有电堆高温循环冷却单元换热接口和辅助高温循环冷却单元换热接口；所述电堆高温循环冷却单元为燃料电池电堆冷却回路，包括电堆(7)和电堆高温循环泵(9)，电堆(7)和电堆高温循环泵(9)串接后连接至电堆高温循环冷却单元换热接口；所述辅助高温循环冷却单元为燃料电池辅助部件(11)冷却回路，包括辅助部件(11)和辅助高温循环泵(13)，辅助部件(11)和辅助高温循环泵(13)后连接至辅助高温循环冷却单元换热接口；电堆高温循环的冷却介质吸收电堆(7)产生的热量，并通过换热器(1)将热量传递至低温循环；同时，通过电堆高温循环冷却单元的电堆高温循环泵(9)驱动该循环中冷却介质流动加快热交换；辅助高温循环的冷却介质吸收辅助部件(11)产生的热量，并通过换热器(1)将热量传递至低温循环；同时，通过辅助高温循环冷却单元的辅助高温循环泵(13)驱动该循环中冷却介质流动加快热交换；低温循环的冷却介质通过换热器(1)吸收电堆高温循环冷却单元和辅助高温循环冷却单元的热量，并通过散热器(4)将热量排出燃料电池系统；同时，通过低温循环泵(2)驱动该循环中冷却介质流动加快热交换。3.根据权利要求2所述的一种燃料电池冷却系统的控制方法，其特征在于，在所述电堆过温模式时：燃料电池系统降功输出，低温循环冷却单元和高温循环冷却单元全速运行，直
到电堆温度小于电堆过温解除阈值。4.根据权利要求2所述的一种燃料电池冷却系统的控制方法，其特征在于，在所述辅助部件(11)过温模式时：燃料电池系统降功输出，散热器(4)、低温循环泵(2)和辅助高温循环泵(13)全速运行，直到辅助部件(11)温度小于辅助部件(11)过温解除判定阈值，方可进入下一个步骤。5.根据权利要求2所述的一种燃料电池冷却系统的控制方法，其特征在于，在步骤S10中，采集电堆高温循环泵(9)当前转速r
1p
和辅助高温循环冷却单元中辅助高温循环泵(13)当前转速r
2p
；在步骤S40中，根据转速r
1p
和转速r
2p...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟明，曾厚铭，贺中立，陈桥松，陶诗涌，杨春华，
申请(专利权)人：四川荣创新能动力系统有限公司，
类型：发明
国别省市：