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原文传递增程式燃料电池汽车高效低温启动系统及控制方法

专利名称：	增程式燃料电池汽车高效低温启动系统及控制方法
摘要：	本发明公开了一种增程式燃料电池汽车高效低温启动系统，其包括动力系统平台热管理单元、燃料电池本体热管理单元和热管理控制器；所述热管理控制器分别与动力系统平台热管理单元、燃料电池本体热管理单元连接，所述动力系统平台热管理单元和燃料电池本体热管理单元连接；还公开了一种控制方法。本发明通过直流‑直流变换器DC/DC、动力控制单元PCU、驱动电机所产生的废热为需要低温启动的燃料电池电堆预热，不仅降低了动力系统平台关键部件的散热能耗，还规避了为燃料电池电堆升温所必需的辅助电加热能耗，从而有效提高了动力电池的电能利用率，延长了增程式燃料电池汽车的续驶里程。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	天津;12
申请人：	天津银隆新能源有限公司
发明人：	季孟波;马学明
专利状态：	有效
申请日期：	2018-04-25T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201810381412.2
公开号：	CN110406429A
代理机构：	深圳市合道英联专利事务所(普通合伙)
代理人：	廉红果;侯峰
分类号：	B60L58/30(2019.01);B;B60;B60L;B60L58
申请人地址：	301605 天津市静海区子牙循环经济产业区重庆道26号
主权项：	1.一种增程式燃料电池汽车高效低温启动系统，其特征在于，其包括动力系统平台热管理单元、燃料电池本体热管理单元和热管理控制器；所述热管理控制器分别与动力系统平台热管理单元、燃料电池本体热管理单元连接，所述动力系统平台热管理单元和燃料电池本体热管理单元连接；所述动力系统平台热管理单元包括第一水泵、直流-直流变换器DC/DC、动力控制单元PCU、驱动电机、第一直通电磁阀、第一散热器、直流-直流变换器DC/DC入口前冷却液温度传感器、驱动电机出口后冷却液温度传感器；所述第一散热器的输出端依次连接第一水泵、直流-直流变换器DC/DC、动力控制单元PCU、驱动电机、第一直通电磁阀，所述第一散热器的输入端接于第一直通电磁阀的输出端；所述第一水泵和直流-直流变换器DC/DC之间设置直流-直流变换器DC/DC入口前冷却液温度传感器，所述驱动电机和第一直通电磁阀之间设置驱动电机出口后冷却液温度传感器。 2.根据权利要求1所述的增程式燃料电池汽车高效低温启动系统，其特征在于，所述燃料电池本体热管理单元包括第二水泵、三通电磁阀、燃料电池电堆、第二直通电磁阀、单向阀、第二散热器、第一温度传感器、第二温度传感器；所述燃料电池电堆的冷却液出口一路通过第二直通电磁阀接于第一散热器的输出端，另一路通过单向阀接入第二散热器的输入端；所述第二散热器的输出端通过第二水泵后接于三通电磁阀的一个进液口，所述三通电磁阀的另一个进液口接于第一直通电磁阀的输入端，所述三通电磁阀的出液口接于燃料电池电堆的冷却液进口；所述第一温度传感器设置在三通电磁阀和燃料电池电堆的冷却液进口之间，所述第二温度传感器设置在燃料电池电堆的冷却液出口和第二直通电磁阀之间。 3.根据权利要求1或2所述的增程式燃料电池汽车高效低温启动系统，其特征在于，所述动力系统平台热管理单元还包括第一膨胀水箱，所述第一膨胀水箱通过管路连接在第一水泵的两端。 4.根据权利要求3所述的增程式燃料电池汽车高效低温启动系统，其特征在于，所述燃料电池本体热管理单元还包括第二膨胀水箱，所述第二膨胀水箱通过管路连接在第二水泵的两端。 5.根据权利要求4所述的增程式燃料电池汽车高效低温启动系统，其特征在于，所述第一水泵、第一直通电磁阀、第一散热器、第二水泵、三通电磁阀、第二直通电磁阀、第二散热器均通过线路与热管理控制器连接，所述直流-直流变换器DC/DC入口前冷却液温度传感器、驱动电机出口后冷却液温度传感器、第一温度传感器、第二温度传感器均通过线路与热管理控制器连接。 6.一种采用如权利要求1-5任意一项所述的增程式燃料电池汽车高效低温启动系统的控制方法，其特征在于，该方法在冷启动模式下通过如下步骤实现：步骤(101)，所述热管理控制器检测通过燃料电池电堆的冷却液温度TF值并比较TF和第一阈值温度T1的大小；步骤(102)，当所述热管理控制器检测到所述燃料电池电堆的冷却液温度TF＜T1时，所述热管理控制器通过CAN线向整车控制器发送信号；所述整车控制器开始计算燃料电池从TF升温到T1所需能量Q1，然后获取锂离子动力电池的荷电状态SOC值并计算以当前SOC的动力电池驱动汽车行驶至SOC降至预设下限时所述动力系统平台热管理单元所产生的热量Q2，并比较Q1和Q2之间的大小；如果计算得到的Q1＞Q2，则需要外接充电设施为动力电池充电；如果Q1＜Q2，所述整车控制器则将该信息传输给所述热管理控制器；步骤(103)，所述整车控制器启动锂离子动力电池向直流高压线输送电能以纯电模式驱动燃料电池汽车行驶；所述热管理控制器获取到Q1＜Q2后，启动所述燃料电池本体热管理单元2将冷却液传递至动力系统平台热管理单元获取热量，并且利用获取的热量对燃料电池电堆进行电堆加热；同时，所述热管理控制器关闭所述动力系统平台热管理单元的散热功能；步骤(104)，所述热管理控制器接收通过所述动力系统平台热管理单元的冷却液温度TD值并比较TD和第二阈值温度T2的大小：如果TD＜T2，则使所述动力系统平台热管理单元的散热功能继续保持关闭状态；如果TD＞T2，则开启所述动力系统平台热管理单元的散热功能，通过PWM调制所述动力系统平台热管理单元进行控温。 7.根据权利要求6所述的增程式燃料电池汽车热管理耦合系统的控制方法，其特征在于，所述第一阈值温度T1设定为-4℃～0℃之间；所述第二阈值温度T2设定为60℃～70℃之间。 8.一种采用如权利要求1-5任意一项所述的增程式燃料电池汽车高效低温启动系统的控制方法，其特征在于，该方法在正常热管理启动模式下通过如下步骤实现：步骤(201)，所述热管理控制器检测通过燃料电池电堆的冷却液温度TF值并比较TF和第一阈值温度T1的大小；步骤(202)，当所述热管理控制器检测到所述燃料电池电堆的冷却液温度TF＞T1时，通过CAN线向整车控制器发送信号，所述整车控制器启动燃料电池电堆向直流高压线输送电能以驱动增程式燃料电池汽车行驶并给锂离子动力电池充电；步骤(203)，所述热管理控制器启动或保持所述燃料电池本体热管理单元内的冷却液散热在其内部循环，且关闭所述燃料电池本体热管理单元的散热功能；步骤(204)，所述热管理控制器接收通过所述燃料电池的冷却液温度TF值并比较TF和第三阈值温度T3的大小：如果T1＜TF＜T3，则使所述燃料电池本体热管理单元的散热功能保持关闭状态；如果TF＞T3，则开启所述燃料电池本体热管理单元的散热功能，并通过PWM调制所述燃料电池本体热管理单元进行控温。 9.根据权利要求8所述的增程式燃料电池汽车热管理耦合系统的控制方法，其特征在于，所述第一阈值温度T1设定为-4℃～0℃之间；所述第二阈值温度T2设定为60℃～70℃之间；所述第三阈值温度T3设定为70℃～80℃之间。
所属类别：	发明专利