1.船舶复合能源动力系统的热管理系统,其特征在于:包括热管理回路,该热管理回路包括海水换热回路、内燃机热管理回路、氢燃料电池热管理回路、动力电池及辅件热管理回路;
海水换热回路,被配置为用于与内燃机热管理回路、氢燃料电池热管理回路以及动力电池及辅件热管理回路换热进行散热;
内燃机热管理回路,被配置为用于使内燃机工作在适宜温度并为氢燃料电池热管理回路升温提供热量;
氢燃料电池热管理回路,被配置为使氢燃料电池保持在适宜温度并用于辅助内燃机热管理回路散热以及提升动力电池及辅件热管理回路的温度;
动力电池及辅件热管理回路,被配置为使动力电池及辅助部件保持在适宜工作温度;
海水换热回路,包括第一换热器、第二换热器、第三换热器、海水入口、海水出口以及连接各部件的管路;海水入口、第一换热器、第二换热器、第三换热器、海水出口通过管路依次连接;
内燃机热管理回路,包括内燃机、第一换热器、第四换热器、第一水泵、第一膨胀水箱以及第一电磁三通阀;内燃机、第一水泵、第一换热器、第一电磁三通阀、第四换热器、第一膨胀水箱通过管路组成一个闭合环路,第一电磁三通阀与第一水泵通过管路连接;
第一水泵,被配置为用于带动整个内燃机热管理回路中的冷却液的流动,带走内燃机工作过程中的产热;
第一膨胀水箱,被配置为用于保证内燃机热管理回路内部的空气能够及时排出;
第一换热器,被配置为用于使内燃机热管理回路与海水换热回路进行换热;
第四换热器,被配置为用于使内燃机热管理回路与氢燃料电池热管理回路换热;
第一电磁三通阀,被配置为用于调整散热量;
氢燃料电池热管理回路,包括氢燃料电池、第二换热器、第四换热器、第五换热器、第二水泵、第二膨胀水箱、电加热器、第二电磁三通阀;氢燃料电池、第二膨胀水箱、第二换热器、第五换热器、第二电磁三通阀和第二水泵通过管路组成一个闭合环路,氢燃料电池、第二膨胀水箱、第四换热器、电加热器、第二电磁三通阀和第二水泵通过管路组成另一个闭合环路;
第二水泵,被配置为用于带动整个氢燃料电池热管理回路中的冷却液的流动,保证热量循环,减小氢燃料电池出入口温差;
第二膨胀水箱,被配置为用于保证氢燃料电池热管理回路内部的空气能够及时排出;
第二换热器,被配置为用于使氢燃料电池热管理回路与海水换热回路进行换热;
第四换热器,被配置为用于使氢燃料电池热管理回路与内燃机热管理回路进行换热;
电加热器,被配置为用于增加流经电加热器的冷却液的温度;
第五换热器,被配置为用于使氢燃料电池热管理回路与动力电池及辅件热管理回路换热,一方面降低燃料电池热管理回路中流经第五换热器的冷却液的温度,另一方面提高动力电池及辅件热管理回路中流经第五换热器的冷却液的温度;
第二电磁三通阀,被配置为用于调节散热量;
动力电池及辅件热管理回路,包括动力电池、控制器、第三换热器、第五换热器、第三水泵、第三膨胀水箱和第三电磁三通阀;动力电池、控制器、第三换热器、第三电磁三通阀、第三水泵通过管路组成一个闭合环路,动力电池、控制器、第五换热器、第三膨胀水箱、第三电磁三通阀、第三水泵通过管路组成另一个闭合环路;
第三水泵,被配置为用于带动整个动力电池及辅件热管理回路冷却液的流动,保证热量循环;
第三膨胀水箱,被配置为用于保证动力电池及辅件热管理回路内部的空气能够及时排出;
第三换热器,被配置为用于使动力电池及辅件热管理回路与海水换热回路进行换热,降低流经第三换热器的冷却液的温度;
第五换热器,被配置为用于使动力电池及辅件热管理回路与燃料电池热管理回路进行换热,增加流经第五换热器的冷却液的温度;
第三电磁三通阀,被配置为用于调节散热量。
2.船舶复合能源动力系统的控制方法,其特征在于:采用如权利要求1所述的船舶复合能源动力系统的热管理系统,具体内容如下:热管理工作模式分为冷启动与正常模式两种情况;
冷启动分为常温冷启动与低温冷启动两种模式;
t0为低温冷启动与常温冷启动界限,t1为内燃机工作温度区间下限,t4为内燃机工作温度区间上限,t2为氢燃料电池工作温度区间下限,t5为氢燃料电池工作温度区间上限,t3为动力电池工作温度区间下限,t6为动力电池工作温度区间上限;
低温冷启动控制方法:当外界温度低于t0,进入低温冷启动循环,先由内燃机工作,第一电磁三通阀小开度,使流经第一换热器流量尽可能小,内燃机热管理回路走小循环,即冷却液从第一水泵到内燃机再到第一膨胀水箱,然后流经第四换热器通过第一电磁三通阀全部回到第一水泵这一循环;提升流经第四换热器冷却液的温度,直到内燃机入口温度达到t1,逐步改变第一电磁三通阀开度,控制内燃机温度工作在t1到t4之间;氢燃料电池热管理回路中的第二电磁三通阀小开度,使流经第二换热器流量尽可能小,氢燃料电池热管理回路走小循环,即从第二水泵到氢燃料电池再到第二膨胀水箱,然后流经第四换热器和电加热器,最后通过第二电磁三通阀回到第二水泵这一冷却液循环;电加热器工作,提升氢燃料电池的入口温度,直到氢燃料电池入口温度达到t0,PTC停止工作,氢燃料电池开始启机;入口温度达到t2,逐步调节第二电磁三通阀的开度,使氢燃料电池工作在t2到t5之间;动力电池及辅件热管理回路中的第三电磁三通阀小开度,使流经第三换热器流量尽可能小,动力电池及辅件热管理回路走小循环,即冷却液从第三水泵到动力电池及辅件再到第五换热器,然后流经第三膨胀水箱通过第三电磁三通阀回到第三水泵这一循环;直到冷却液入口温度到达t0后,动力电池开始为船舶复合能源动力系统供电,入口温度达到t3后,控制第三电磁三通阀的开度使冷却液入口温度控制在t3到t6之间;
常温冷启动控制方法:当外界气温高于t0,进入常温冷启动循环,先由动力电池开始工作,提升船舶启动速度,同时进行燃料电池与内燃机启机;内燃机启机完成后与动力电池共同为船体前进提供动力,燃料电池入口温度达到t2前处于怠速运行模式,达到t2后进入正常工作模式;此阶段内燃机回路中的第一电磁三通阀小开度,提升流经第四换热器冷却液的温度,直到内燃机入口温度达到t1,逐步改变第一电磁三通阀开度,控制内燃机温度工作在t1到t4之间;氢燃料电池热管理回路中的第二电磁三通阀小开度,回路走小循环,提升氢燃料电池入口温度,直到氢燃料电池入口温度达到t2,逐步调节第二电磁三通阀开度,使氢燃料电池工作在t2到t5之间;动力电池及辅件热管理回路中的第三电磁三通阀小开度,回路走小循环,直到冷却液入口温度到达t3后,控制第三电磁三通阀开度使冷却液入口温度控制在t3到t6之间;
正常工作模式下温度控制方法:根据当前目标输出功率计算其入口目标工作温度;将目标工作温度作为前馈值,与实际入口温度做差作为控制器的输入,由控制器的输出决定第一电磁三通阀、第二电磁三通阀、第三电磁三通阀的开度,使实际温度接近目标工作温度。