本發(fā)明屬于新能源汽車燃料電池領(lǐng)域，涉及一種冷卻液自動(dòng)排氣的燃料電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)及其控制方法，具體涉及一種實(shí)現(xiàn)冷卻液全自動(dòng)排氣的燃料電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)及其自排氣的控制方法。

背景技術(shù)：

1、燃料電池是一種通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，由多個(gè)單體電池以串聯(lián)方式層疊組合構(gòu)成。單體電池由陰陽(yáng)兩個(gè)電極以及電解質(zhì)組成，其中陽(yáng)極為燃料電極，既發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)所，陰極極為氧化劑電極。燃料電池由電堆、反應(yīng)劑供給系統(tǒng)、水熱管理系統(tǒng)、電控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)五大組成部分。其中燃料電池中的水淹問(wèn)題是燃料電池的常見(jiàn)問(wèn)題，燃料電池堆陽(yáng)極靠近入口部分電極容易失水干燥，靠近出口部分電極容易水淹的問(wèn)題。陰極側(cè)水淹導(dǎo)致無(wú)充足反應(yīng)氣進(jìn)入電堆，導(dǎo)致陰極濃差極化增大，而濃差極化會(huì)導(dǎo)致燃料電池單體電池出現(xiàn)零電壓或低電壓的情況。

2、其中燃料電池?zé)峁芾碜酉到y(tǒng)加注冷卻液后，系統(tǒng)的電堆、大小循環(huán)管路、中冷器循環(huán)管路、中冷器以及散熱器等部件內(nèi)部容易滯留或者產(chǎn)生部分氣體。如果不及時(shí)排出，當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，可能產(chǎn)生管路里面的冷卻液可能無(wú)法循環(huán)、冷卻液循環(huán)量比較小、電堆冷卻流道內(nèi)存在大量氣泡等問(wèn)題，這將導(dǎo)致電堆過(guò)熱、局部過(guò)熱。

3、現(xiàn)有的燃料電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)一般采用控制水泵轉(zhuǎn)動(dòng)使水路冷卻管路冷卻液循環(huán)進(jìn)行排氣，并通過(guò)水泵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間的方式判定排水誰(shuí)否完成。例如專利公布號(hào)cn117039048a的中國(guó)專利申請(qǐng)文件，該文件公開了一種燃料電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)、發(fā)電設(shè)備及電池管理系統(tǒng)排氣方法，具體操作如下：

4、往所述膨脹水箱加入冷卻液，并開啟所述水泵；開啟所述第一閥門、所述第二閥門和所述第三閥門并保持第一預(yù)設(shè)時(shí)間；關(guān)閉所述第一閥門、所述第二閥門和所述第三閥門并保持第二預(yù)設(shè)時(shí)間；開啟所述第一閥門和所述第二閥門并保持第三預(yù)設(shè)時(shí)間。

5、此方法雖然可以實(shí)現(xiàn)對(duì)燃料電池?zé)峁芾碜酉到y(tǒng)的排氣，但是在排氣是否徹底的判定上主要依據(jù)設(shè)定時(shí)間，(事實(shí)上，熱管理子系統(tǒng)管路安裝不合理或者設(shè)計(jì)不合理情況下，即使水泵轉(zhuǎn)動(dòng)足夠的時(shí)間，系統(tǒng)內(nèi)部氣體也無(wú)法排出)，易造成系統(tǒng)排氣不徹底，導(dǎo)致電堆過(guò)熱、局部過(guò)熱而發(fā)生系統(tǒng)故障。

6、本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)冷卻液自排氣的燃料電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)及其自排氣的控制方法，本方法通過(guò)對(duì)液位開關(guān)信號(hào)、冷卻液靜態(tài)壓力、特定轉(zhuǎn)速下動(dòng)態(tài)壓力以及動(dòng)態(tài)壓力的變化率的精確采集，可以識(shí)別到燃料電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)是否存在氣泡。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到氣泡存在，并控制電子三通閥大小循環(huán)切換以及水泵特定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，自動(dòng)快速排出電堆、大小循環(huán)管路、中冷器以及散熱器等部件里面的氣體，一方面實(shí)現(xiàn)車用燃料電池加水后自動(dòng)化排氣，解決現(xiàn)場(chǎng)排氣操作繁瑣、排氣不夠便捷的問(wèn)題，有效降低加水排氣操作難度、減少售后成本，另一方面本方法提出了一種更精準(zhǔn)的水路排氣是否徹底的判定方法，解決系統(tǒng)排氣不徹底的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)冷卻液自排氣的燃料電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)及其自排氣的控制方法，一方面解決系統(tǒng)排氣不徹底，導(dǎo)致電堆過(guò)熱、局部過(guò)熱而發(fā)生系統(tǒng)故障的問(wèn)題，另一方面提供一種全自動(dòng)化管理控制流程解決系統(tǒng)排氣需要攜帶復(fù)雜調(diào)試工具和操作復(fù)雜的問(wèn)題。

2、本發(fā)明技術(shù)方案如下。

3、一種冷卻液自動(dòng)排氣的燃料電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，包括散熱器、去離子器、膨脹水箱、電堆、水泵、ptc加熱器和電子三通閥/電子節(jié)溫器；所述散熱器的排氣出口與去離子器、膨脹水箱順次連接，所述散熱器的冷卻液出口與電堆連接；所述電堆的冷卻液出口與水泵、電子三通閥/電子節(jié)溫器和散熱器的冷卻液入口順次連接；所述電子三通閥/電子節(jié)溫器還與ptc加熱器連接，所述ptc加熱器連接于散熱器的冷卻液出口管道上；所述膨脹水箱的冷卻液回流進(jìn)口與電堆的冷卻液排氣出口管道連接。

4、進(jìn)一步地，所述電堆的入口管道上設(shè)置有電堆入口冷卻液壓力傳感器和電堆入口冷卻液溫度傳感器。

5、進(jìn)一步地，所述電堆的入口管道上設(shè)置有電堆出口溫度傳感器。

6、進(jìn)一步地，所述散熱器的冷卻液出口管道上設(shè)置有散熱器出口溫度傳感器。

7、一種冷卻液自動(dòng)排氣的燃料電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)控制方法的控制方法，包括如下步驟：

8、(1)系統(tǒng)膨脹水箱加到合適水位后，整車鑰匙打到on檔；

9、(2)fcu檢測(cè)vcu是否發(fā)送開機(jī)信號(hào)，若無(wú)開機(jī)信號(hào)，檢測(cè)膨脹水箱是否達(dá)到滿液位，達(dá)到則檢測(cè)高壓母線電壓，否則報(bào)警提示補(bǔ)充冷卻液；若檢測(cè)到開機(jī)信號(hào)，參照步驟(3)至(13)，排氣完成后進(jìn)入正常開機(jī)啟動(dòng)；

10、(3)高壓母線電壓達(dá)到500v以上，設(shè)置運(yùn)行次數(shù)flag等于零，否則fcu報(bào)高壓供電故障，進(jìn)入故障狀態(tài)；

11、(4)開啟水泵，設(shè)置轉(zhuǎn)速r0，控制電子節(jié)溫器使系統(tǒng)進(jìn)入小循環(huán)；

12、(5)檢測(cè)運(yùn)行次數(shù)，運(yùn)行次數(shù)小于3，檢測(cè)水泵運(yùn)行時(shí)間；當(dāng)運(yùn)行次數(shù)flag大于3，系統(tǒng)報(bào)排氣故障，進(jìn)入故障狀態(tài)；

13、(6)水泵運(yùn)行時(shí)間小于t0，則繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)水泵；

14、(7)水泵運(yùn)行時(shí)間≥t0，flag自動(dòng)加1；

15、(8)檢測(cè)電堆入口冷卻液水壓p0和水壓波動(dòng)速率δp，如果p0<110或δp>b，回到步驟(4)，否則進(jìn)入下一狀態(tài)，設(shè)置運(yùn)行次數(shù)flag1＝0；

16、(9)設(shè)置水泵轉(zhuǎn)速r1，控制節(jié)溫器使系統(tǒng)進(jìn)入大循環(huán)；

17、(10)檢測(cè)運(yùn)行次數(shù)，運(yùn)行次數(shù)小于3，檢測(cè)水泵運(yùn)行時(shí)間；當(dāng)運(yùn)行次數(shù)flag1大于3，系統(tǒng)報(bào)排氣故障，進(jìn)入故障狀態(tài)；

18、(11)水泵運(yùn)行時(shí)間小于t1，則繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)水泵；

19、(12)水泵運(yùn)行時(shí)間≥t1，flag1自動(dòng)加1；

20、(13)檢測(cè)電堆入口冷卻液水壓p0和水壓波動(dòng)速率δp，如果p0<110或δp>b，回到步驟(9)否則排氣完成，進(jìn)入系統(tǒng)待機(jī)狀態(tài)。

21、上述控制方法中，步驟(2)中，所述高壓母線電壓為水泵的供電電壓。

22、上述控制方法中，步驟(8)中，δp＝(p1-p0)/δt，其中p0是t時(shí)刻的電堆入口冷卻液壓力值，p1是t+δt時(shí)刻的電堆入口冷卻液壓力值。

23、上述控制方法中，所述r0為熱管理系統(tǒng)小循環(huán)排氣狀態(tài)時(shí)的水泵轉(zhuǎn)速，r0是一個(gè)常數(shù)值，可根據(jù)熱管理系統(tǒng)與水泵性能匹配參數(shù)或者通過(guò)標(biāo)定方式確定，本發(fā)明中r0＝2000；所述t0為熱管理系統(tǒng)小循環(huán)排氣時(shí)間值，t0是一個(gè)常數(shù)值，可通過(guò)標(biāo)定方式確定，本發(fā)明中t0＝90秒；所述b為判定熱管理循環(huán)水路氣體排盡時(shí)壓力波動(dòng)率的閾值，b是一個(gè)常數(shù)值，可通過(guò)標(biāo)定方式確定，本發(fā)明中b＝10kpaa/s；所述r1為熱管理系統(tǒng)大循環(huán)排氣狀態(tài)時(shí)的水泵轉(zhuǎn)速，r1是一個(gè)常數(shù)值，可根據(jù)熱管理系統(tǒng)與水泵性能匹配進(jìn)行調(diào)整，本發(fā)明中r1＝3000；所述t1為熱管理系統(tǒng)大循環(huán)排氣時(shí)間值，t1是一個(gè)常數(shù)值，可通過(guò)標(biāo)定方式確定，本發(fā)明中t1＝90秒。

24、上述控制方法中，所述小循環(huán)的定義為：節(jié)溫器的開度完全調(diào)整到最小開度，使冷卻液只在水泵、節(jié)溫器、ptc、電堆、膨脹水箱及其連接的管路中循環(huán)的狀態(tài)，俗稱小循環(huán)；具體為：由電堆、水泵、電子節(jié)溫器、ptc10和電堆、水泵、電子節(jié)溫器、ptc10、膨脹水箱組成的兩個(gè)循環(huán)水路。

25、上述控制方法中，所述大循環(huán)的定義為：節(jié)溫器的開度完全調(diào)整到最大開度，使冷卻液只在水泵、節(jié)溫器、散熱器、電堆、膨脹水箱及其連接的管路中循環(huán)的狀態(tài)，俗稱大循環(huán)；具體為：由電堆、水泵、電子節(jié)溫器、散熱器；水泵、電子節(jié)溫器、散熱器、去離子器、膨脹水箱以及水泵、電子節(jié)溫器、散熱器、膨脹水箱及其管路組成的三個(gè)循環(huán)水路。

26、本發(fā)明中燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)控制器(fcu)是一種用于管理燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)備，其主要功能包括監(jiān)測(cè)和控制燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、優(yōu)化能源利用效率以及保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)對(duì)燃料電池系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)，fcu能夠確保發(fā)動(dòng)機(jī)的高效運(yùn)行，并提供穩(wěn)定的動(dòng)力輸出。

27、本發(fā)明中，整車控制器(vcu)是一種集成電子控制裝置，用于管理整車的各種功能和系統(tǒng)。它負(fù)責(zé)監(jiān)控和協(xié)調(diào)車輛的動(dòng)力系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等，以確保車輛的安全性、性能和效率。整車控制器vcu通過(guò)傳感器和執(zhí)行器與車輛的各個(gè)部件進(jìn)行通信和控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的全面管理和優(yōu)化。它是現(xiàn)代汽車電子系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，對(duì)車輛的性能和駕駛體驗(yàn)起著至關(guān)重要的作用。

28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于：

29、1、實(shí)現(xiàn)車用燃料電池系統(tǒng)加水后自動(dòng)化排氣，現(xiàn)場(chǎng)排氣操作簡(jiǎn)單便捷，有效降低加水排氣操作難度、減少售后成本；

30、2、有效檢測(cè)水路是否存在氣泡，水路排氣更徹底；

31、3、水路拓?fù)涓?jiǎn)潔。