燃料电池车的热管理系统、方法和设备技术方案

本发明专利技术公开了一种燃料电池车的热管理系统，该系统包括：第一容器、热生成单元和热使用单元。其中第一容器内装有冷却介质，用于在热生成单元内回收废热，并将废热在热使用单元内消耗，从而实现热能的有效循环利用。通常情况下储能电池、电气设备和燃料电池堆产生的废热是依次递增的，也表现为燃料电池车行进时三者的温度是依次递增的，顺序设置储能电池、电气设备和燃料电池堆让冷却介质依次流经，可以让冷却介质基于温度差回收废热的效率最大化，实现集中式热管理。而热使用单元包括装有热能存储材料的第二容器和热交换器，能满足不同情况下的热能重复利用需求。此外，还提出了燃料电池车的热管理方法和设备。池车的热管理方法和设备。池车的热管理方法和设备。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池车的热管理系统、方法和设备


[0001]本专利技术涉及燃料电池车
，尤其是涉及燃料电池车的热管理系统、方法和设备。

技术介绍

[0002]电动汽车具有零排放和高效率等特点，正逐渐成为今后车辆的主要发展方向。目前，氢燃料电池是一种燃料电池车内替代内燃机的理想动力装置，其将燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能并加以利用。
[0003]燃料电池车的燃料电池堆和电气设备在运行过程中会产生大量热能，对于部分燃料电池车而言，产生的热能甚至可以占燃料化学能的50％。这么一大部分的热能若不能有效管理，将会造成：其一，燃料电池堆自身的温度升高，过高的温度会使电池堆内膜变干燥，缩短膜的使用寿命，进而降低燃料电池堆的性能并减少其使用寿命。其二，热能未被有效利用，导致大量的能量被无端损耗，使得燃料电池车的运行成本不能被有效降低。以上这两点都会阻碍燃料电池车的产业化进程。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述问题，提供集中利用热能的燃料电池车的热管理系统、方法和设备。
[0005]一种燃料电池车的热管理系统，所述系统包括：第一容器、热生成单元、热使用单元，所述第一容器的流出端与所述热生成单元连接，所述第一容器的流入端与所述热使用单元连接；
[0006]所述第一容器内装有冷却介质，所述冷却介质经所述第一容器的流出端流入所述热生成单元；
[0007]所述热生成单元包括第一控制模块和顺序设置的储能电池、电气设备和燃料电池堆，以及连接所述储能电池、所述电气设备和燃料电池堆的冷却管路；所述冷却管路的端头与所述第一容器的流出端连接；其中，所述第一控制模块用于控制所述冷却介质通过所述冷却管路依次流经所述储能电池、所述电气设备和所述燃料电池堆，以使所述冷却介质依次回收所述储能电池、所述电气设备和所述燃料电池堆产生的废热；
[0008]所述热使用单元包括第二控制模块、热交换器、第二容器和消耗管路，所述消耗管路与所述热交换器和所述第二容器连接，所述第二容器内装有热能存储材料，所述消耗管路的端头与所述冷却管路的端尾连接，所述消耗管路的端尾与和所述第一容器的流入端连接；所述第二控制模块用于控制所述冷却介质通过消耗管路流入所述热交换器和/或第二容器，再流回所述第一容器，以使所述冷却介质回收的废热被所述热交换器使用，和/或被所述热能存储材料存储。
[0009]在其中一个实施例中，所述冷却管路上还设置有冷却电磁阀和温度传感器，所述第一控制模块与所述冷却电磁阀和所述温度传感器连接，所述温度传感器用于检测流经所
述储能电池、所述电气设备和所述燃料电池堆后冷却介质的温度，所述第一控制模块还用于根据所述温度调节所述冷却电磁阀的开度以调节所述冷却介质流经所述储能电池、所述电气设备和所述燃料电池堆的流量。
[0010]在其中一个实施例中，所述热生成单元内还包括电能配置模块，所述电能配置模块分别与所述储能电池、所述电气设备和所述燃料电池堆连接，用于将所述燃料电池堆生成的电能分配给所述储能电池进行储存，和/或分配给所述电气设备使用。
[0011]在其中一个实施例中，所述系统还包括第三容器、氢供应管路和氧供应管路；
[0012]所述第三容器内装有高压氢燃料；
[0013]所述氢供应管路连接所述第三容器和所述燃料电池堆，所述氢供应管路上设置有氢电磁阀，所述第一控制模块与所述氢电磁阀连接，用于调节所述氢电磁阀的开度以调节输送给所述燃料电池堆的氢气量；
[0014]所述氧供应管路与所述燃料电池堆连接，所述氧供应管路上设置有氧电磁阀，所述第一控制模块与所述氧电磁阀连接，用于调节所述氧电磁阀的开度以调节输送给所述燃料电池堆的氧气量。
[0015]一种燃料电池车的热管理方法，应用于如权利要求1所述的燃料电池车的热管理系统中，所述方法包括：
[0016]检测所述储能电池的第一当前温度、所述电气设备的第二当前温度、所述燃料电池堆的第三当前温度；
[0017]若所述第一当前温度高于第一预设温度，所述第一预设温度为所述储能电池最佳温度的最大值，则连通与所述储能电池连接的第一冷却管路，以使得所述第一冷却管路内的冷却介质回收所述储能电池产生的废热；
[0018]若所述第二当前温度高于第二预设温度，所述第二预设温度为所述电气设备最佳温度的最大值，则连通与所述电气设备连接的第二冷却管路，以使得所述第二冷却管路内的冷却介质回收所述电气设备产生的废热；
[0019]若所述第三当前温度高于第三预设温度，所述第三预设温度为所述燃料电池堆最佳温度的最大值，则连通与所述燃料电池堆连接的第三冷却管路，以使得所述第三冷却管路内的冷却介质回收所述燃料电池堆产生的废热。
[0020]在其中一个实施例中，所述方法还包括：
[0021]若所述冷却管路中的冷却介质回收有产生的废热，则连通所述消耗管路，以使得所述冷却介质回收的废热被所述热交换器使用，和/或被所述热能存储材料存储。
[0022]在其中一个实施例中，所述第二容器与所述第一容器还通过第一加热管路连接，所述第二容器与所述燃料电池堆还通过第二加热管路连接，所述方法还包括：
[0023]检测当前的环境温度；
[0024]在所述冷却介质进行冷却前，若所述环境温度低于第四预设温度，所述第四预设温度为所述冷却介质的最低使用温度，则开启所述第一加热管路，以使得使用所述热能存储材料存储的废热对所述冷却介质进行辅助加热；
[0025]在所述燃料电池堆进行工作前，若所述环境温度低于第五预设温度，所述第五预设温度为所述燃料电池堆的最低工作温度，则开启第二加热管路，以使得使用所述热能存储材料存储的废热对所述燃料电池堆进行辅助加热。
[0026]在其中一个实施例中，所述第三冷却管路上设置有冷却电磁阀和温度传感器，所述方法还包括：
[0027]当检测到氢供应管路上氢电磁阀的开度和氧供应管路上氧电磁阀的开度增大时，其中所述氢供应管路为所述燃料电池堆输送氢气，所述氧供应管路为所述燃料电池堆输送氧气，增大所述第三冷却管路上冷却电磁阀的开度，以使得所述第三冷却管路上温度传感器检测到的温度不变。
[0028]在其中一个实施例中，所述热生成单元内还设置有若干个散热器，所述方法还包括：
[0029]若所述第三当前温度高于第六预设温度，所述第六预设温度为所述燃料电池堆的最大临界温度，开启所述若干个散热器，以使得所述第三冷却管路上温度传感器检测到的温度小于所述第六预设温度。
[0030]一种热管理设备，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述燃料电池车的热管理方法的步骤。
[0031]本专利技术提供了燃料电池车的热管理系统、方法和设备，该系统内包括第一容器、热生成单元和热使用单元。其中第一容器内装有冷却介质，用于在热生成单元内回收废热，并将废热在热使用单元内消耗，从而实现热能的有效循环利用。通常情况下储能电池、电气设备和燃料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池车的热管理系统，其特征在于，所述系统包括：第一容器、热生成单元、热使用单元，所述第一容器的流出端与所述热生成单元连接，所述第一容器的流入端与所述热使用单元连接；所述第一容器内装有冷却介质，所述冷却介质经所述第一容器的流出端流入所述热生成单元；所述热生成单元包括第一控制模块和顺序设置的储能电池、电气设备和燃料电池堆，以及连接所述储能电池、所述电气设备和燃料电池堆的冷却管路；所述冷却管路的端头与所述第一容器的流出端连接；其中，所述第一控制模块用于控制所述冷却介质通过所述冷却管路依次流经所述储能电池、所述电气设备和所述燃料电池堆，以使所述冷却介质依次回收所述储能电池、所述电气设备和所述燃料电池堆产生的废热；所述热使用单元包括第二控制模块、热交换器、第二容器和消耗管路，所述消耗管路与所述热交换器和所述第二容器连接，所述第二容器内装有热能存储材料，所述消耗管路的端头与所述冷却管路的端尾连接，所述消耗管路的端尾与和所述第一容器的流入端连接；所述第二控制模块用于控制所述冷却介质通过消耗管路流入所述热交换器和/或第二容器，再流回所述第一容器，以使所述冷却介质回收的废热被所述热交换器使用，和/或被所述热能存储材料存储。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冷却管路上还设置有冷却电磁阀和温度传感器，所述第一控制模块与所述冷却电磁阀和所述温度传感器连接，所述温度传感器用于检测流经所述储能电池、所述电气设备和所述燃料电池堆后冷却介质的温度，所述第一控制模块还用于根据所述温度调节所述冷却电磁阀的开度以调节所述冷却介质流经所述储能电池、所述电气设备和所述燃料电池堆的流量。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热生成单元内还包括电能配置模块，所述电能配置模块分别与所述储能电池、所述电气设备和所述燃料电池堆连接，用于将所述燃料电池堆生成的电能分配给所述储能电池进行储存，和/或分配给所述电气设备使用。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第三容器、氢供应管路和氧供应管路；所述第三容器内装有高压氢燃料；所述氢供应管路连接所述第三容器和所述燃料电池堆，所述氢供应管路上设置有氢电磁阀，所述第一控制模块与所述氢电磁阀连接，用于调节所述氢电磁阀的开度以调节输送给所述燃料电池堆的氢气量；所述氧供应管路与所述燃料电池堆连接，所述氧供应管路上设置有氧电磁阀，所述第一控制模块与所述氧电磁阀连接，用于调节所述氧电磁阀的开度以调节输送给所述燃料电池堆的氧气量。5.一种燃料电池车的热管理方法，其特征在于，应用于如权利要求1所述的燃料电池车的热管理系统中，所述方法包括：检测所述储能电池的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖森林，贺迪华，马海庆，
申请(专利权)人：深圳氢时代新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：