CN104078694A - 余热利用方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种余热利用方法及装置。本发明余热利用方法，包括：控制对燃料电池堆散热后的冷却液从燃料电池堆的输出端流入第一三通阀，将从第一三通阀流出的冷却液输入散热模块，以使散热模块对输入的冷却液散热，将散热模块对输入的冷却液散热后产生的散热量送入空调风道，以使空调风道将散热量送入客室用于冬季供暖。本发明从而使热量资源得到有效利用，并降低了车辆运行能耗。

Description

余热利用方法及装置
技术领域
本发明涉及燃料电池领域，尤其涉及一种余热利用方法及装置。
背景技术
近年来，环境污染严重、石油资源匮竭及全球气候变暖，迫使人们在新能源动力系统领域寻求技术突破。其中，在轨道交通领域，以超级电容、蓄电池、燃料电池为动力源的混合动力车已经面世。然而，在发热方面，燃料电池堆对外输出功率和排出的热量是相等的，因此燃料电池堆产生的热量很大，如果这些热量不能及时散掉，则直接影响着燃料电池堆的性能。
现有技术中通常采用冷却液对燃料电池堆循环散热，冷却液从燃料电池堆出来后经散热器散热后再次进入燃料电池堆对燃料电池堆散热。该方式虽然能在一定程度上对燃料电池堆散热，但是由于散热器对从燃料电池堆出来的冷却液散热所产生的很大的散热量被排放到大气环境中，从而使大气环境中的废热排放增加，同时也造成了热量资源的浪费。
发明内容
本发明提供一种余热利用方法及装置，以解决现有技术中由于散热器对从燃料电池堆出来的冷却液散热所产生的很大的散热量被排放到大气环境中，从而使大气环境中的废热排放增加，同时也造成了热量资源的浪费的问题。
本发明的第一个方面提供一种余热利用方法，包括：
控制对燃料电池堆散热后的冷却液从所述燃料电池堆的输出端流入第一三通阀；
将从所述第一三通阀流出的冷却液输入散热模块，以使所述散热模块对输入的冷却液散热；
将所述散热模块对输入的冷却液散热后产生的散热量送入空调风道，以使所述空调风道将所述散热量送入客室用于冬季供暖。
在上述余热利用方法的一个实施例中，所述散热模块为第一散热器，还包括：
确定经过所述第一散热器散热后的冷却液的温度是否小于预设温度，所述预设温度小于从所述燃料电池堆的输出端流入第一三通阀的冷却液的温度；
若确定经过所述第一散热器散热后的冷却液的温度小于预设温度，则控制经过所述第一散热器散热后的冷却液经第二三通阀送入所述燃料电池堆，以采用经过所述第一散热器散热后的冷却液继续对所述燃料电池堆散热。
在上述余热利用方法的一个实施例中，还包括：
若确定经过所述第一散热器散热后的冷却液的温度不小于所述预设温度，则控制经过所述第一散热器散热后的冷却液送入第二散热器，以使所述第二散热器对经过所述第一散热器散热后的冷却液散热，并将经过所述第二散热器散热后的冷却液送入所述燃料电池堆，以采用经过所述第二散热器散热后的冷却液继续对所述燃料电池堆散热。
本发明的第二个方面提供一种余热利用装置，包括：控制模块、散热模块和供暖模块；
所述控制模块，用于控制对燃料电池堆散热后的冷却液从所述燃料电池堆的输出端流入第一三通阀；
所述散热模块，用于对所述第一三通阀输入的冷却液散热；
所述供暖模块，用于将所述散热模块对所述第一三通阀输入的冷却液散热后产生的散热量送入空调风道，以使所述空调风道将所述散热量送入客室用于冬季供暖。
在上述余热利用装置的一个实施例中，所述散热模块为第一散热器，还包括：第二三通阀；
所述控制模块，还用于确定经过所述第一散热器散热后的冷却液的温度是否小于预设温度；若确定经过所述第一散热器散热后的冷却液的温度小于预设温度，所述预设温度小于从所述燃料电池堆的输出端流入第一三通阀的冷却液的温度，则控制经过所述第一散热器散热后的冷却液经所述第二三通阀送入所述燃料电池堆，以采用经过所述第一散热器散热后的冷却液继续对所述燃料电池堆散热。
在上述余热利用装置的一个实施例中，还包括：第二散热器；
所述控制模块，还用于若确定经过所述第一散热器散热后的冷却液的温度不小于所述预设温度，则控制经过所述第一散热器散热后的冷却液送入第二散热器，以使所述第二散热器对经过所述第一散热器散热后的冷却液散热，并将经过所述第二散热器散热后的冷却液送入所述燃料电池堆，以采用经过所述第二散热器散热后的冷却液继续对所述燃料电池堆散热。
在上述余热利用装置的一个实施例中，所述控制模块的第一输出端与所述燃料电池堆的第一输入端连接，所述控制模块的第二输出端与所述第一散热器的第一输入端连接，所述燃料电池堆的输出端与所述第一三通阀的第一端连接，所述第一三通阀的第二端与所述第一散热器的第二输入端连接，所述第一散热器的输出端与所述第一三通阀的第三端和所述第二三通阀的第一端之间的通路连接，所述第二三通阀的第二端与所述第二散热器的输入端连接，所述第二散热器的输出端与所述燃料电池堆的输入端连接，所述第二三通阀的第三端与所述第二散热器的输出端和所述燃料电池堆的第二输入端之间的通路连接。
本发明提供的余热利用方法及装置，通过控制对燃料电池堆散热后的冷却液从所述燃料电池堆的输出端流入第一三通阀，将从第一三通阀流出的冷却液输入散热模块，以使所述散热模块对输入的冷却液散热，将所述散热模块对输入的冷却液散热后产生的散热量送入空调风道，以使所述空调风道将所述散热量送入客室用于冬季供暖，从而使热量资源得到有效利用，并降低了车辆运行能耗。
附图说明
图1为本发明实施例一所提供一种余热利用方法的流程图；
图2为本发明实施例二所提供的一种余热利用方法的流程图；
图3为本发明实施例三所提供的一种余热利用装置300的结构示意图；
图4为本发明实施例四所提供的一种余热利用装置400的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例一所提供一种余热利用方法的流程图。参照图1，本实施例的方法包括如下步骤：
110、控制对燃料电池堆散热后的冷却液从燃料电池堆的输出端流入第一三通阀。
采用纯水或超纯水做冷却液对燃料电池堆散热。
120、将从第一三通阀流出的冷却液输入散热模块，以使散热模块对输入的冷却液散热。
130、将散热模块对输入的冷却液散热后产生的散热量送入空调风道，以使空调风道将散热量送入客室用于冬季供暖。
现有技术中，通常采用超纯水做冷却液对燃料电池堆散热，当冷却液的温度达到一设定值后，冷却液从燃料电池堆流入到散热器，再由散热器对从燃料电池堆出来的冷却液散热，散热器对从燃料电池堆出来的冷却液散热所产生的散热量被排放到大气环境中，从而使大气环境中的废热排放增加，同时也造成了热量资源的浪费。而本实施中通过将散热模块对输入的冷却液散热所产生的散热量送入空调风道，以使空调风道将散热量送入客室用于冬季供暖，从而使散热模块对输入的冷却液散热所产生的散热量得到有效利用，同时，由于散热量送入客室用于冬季供暖，可以减少车辆上的供暖设备的使用数量，从而降低了车辆运行能耗。
本实施例提供的余热利用方法，通过控制对燃料电池堆散热后的冷却液从燃料电池堆的输出端流入第一三通阀，将从第一三通阀流出的冷却液输入散热模块，以使散热模块对输入的冷却液散热，将散热模块对输入的冷却液散热后产生的散热量送入空调风道，以使空调风道将散热量送入客室用于冬季供暖，从而使热量资源得到有效利用，并降低了车辆运行能耗。
图2为本发明实施例二所提供的一种余热利用方法的流程图。本实施例以上述实施例一为基础，进一步进行了优化，参照图2，本实施例的方法可以包括：
210、控制对燃料电池堆散热后的冷却液从燃料电池堆的输出端流入第一三通阀。
220、将从第一三通阀流出的冷却液输入第一散热器，以使第一散热器对输入的冷却液散热。
230、将第一散热器对输入的冷却液散热后产生的散热量送入空调风道，以使空调风道将散热量送入客室用于冬季供暖。
240、确定经过第一散热器散热后的冷却液的温度是否小于预设温度，若是，执行250，否则执行260。
预设温度小于从燃料电池堆的输出端流入第一三通阀的冷却液的温度。一般来说，燃料电池堆的进出口处设置温度传感器，燃料电池堆的进口温度一般控制在70℃左右，出口温度控制在80℃左右，也即预设温度一般设置为70℃左右，从燃料电池堆的输出端流入第一三通阀的冷却液的温度一般设置为80℃左右，如果经过第一散热器散热后的冷却液的温度小于预设温度，则执行250，否则执行260，从而使冷却液对燃料电池堆进行有效的散热，维持电池堆内部的热平衡，使电池堆高效、稳定运行。
250、控制经过第一散热器散热后的冷却液经第二三通阀送入燃料电池堆，以采用经过第一散热器散热后的冷却液继续对燃料电池堆散热。
260、控制经过第一散热器散热后的冷却液送入第二散热器，以使第二散热器对经过第一散热器散热后的冷却液散热，并将经过第二散热器散热后的冷却液送入燃料电池堆，以采用经过第二散热器散热后的冷却液继续对燃料电池堆散热。
经过第一散热器散热后的冷却液的温度不小于预设温度的情况下，可以将经过第一散热器散热后的冷却液送入第二散热器，第二散热器对经过第一散热器散热后的冷却液散热，并将经过第二散热器散热后的冷却液送入燃料电池堆继续对燃料电池堆散热。由于第二散热器散热后的冷却液的温度会进一步降低，因此经过第二散热器散热后的冷却液能更有效的对燃料电池堆散热。
需要说明的是，由于冷却液从燃料电池堆带出的热量大部分被第一散热器散热后送入空调风道，空调风道将该部分热量送入客室用于冬季供暖。因此由第二散热器对经过第一散热器散热后的冷却液散热所产生的散热量很小，这部分很小的热量排放到大气环境中。
本实施例提供的余热利用方法，通过控制对燃料电池堆散热后的冷却液从燃料电池堆的输出端流入第一三通阀，将从第一三通阀流出的冷却液输入第一散热器，将第一散热器对输入的冷却液散热后产生的散热量送入空调风道用于冬季供暖，从而使热量资源得到有效利用，并降低了车辆运行能耗。并且在经过第一散热器散热后的冷却液的温度小于预设温度时，控制经过第一散热器散热后的冷却液经第二三通阀送入燃料电池堆继续对燃料电池堆散热，在经过第一散热器散热后的冷却液的温度不小于预设温度时，通过第二散热器对经过第一散热器散热后的冷却液继续散热来降低冷却液的温度，使第二散热器散热后的冷却液能更有效的对燃料电池堆散热。
图3为本发明实施例三所提供的一种余热利用装置300的结构示意图。该余热利用装置可以用来执行图1所示方法实施例的方案。参照图3，该余热利用装置包括：控制模块310、散热模块320和供暖模块330。
控制模块310用于控制对燃料电池堆散热后的冷却液从燃料电池堆的输出端流入第一三通阀；散热模块320用于对第一三通阀输入的冷却液散热；供暖模块330用于将散热模块对第一三通阀输入的冷却液散热后产生的散热量送入空调风道，以使空调风道将散热量送入客室用于冬季供暖。
本实施例提供的余热利用装置，通过控制对燃料电池堆散热后的冷却液从燃料电池堆的输出端流入第一三通阀，将从第一三通阀流出的冷却液输入散热模块，以使散热模块对输入的冷却液散热，将散热模块对输入的冷却液散热后产生的散热量送入空调风道，以使空调风道将散热量送入客室用于冬季供暖，从而使热量资源得到有效利用，并降低了车辆运行能耗。
进一步的，在上述实施例三的基础上，散热模块可以为第一散热器403，本实施例所提供的余热利用装置还包括：第二三通阀405。控制模块310，还用于确定经过第一散热器散热后的冷却液的温度是否小于预设温度，预设温度小于从燃料电池堆的输出端流入第一三通阀的冷却液的温度；若确定经过第一散热器散热后的冷却液的温度小于预设温度，则控制经过第一散热器散热后的冷却液经第二三通阀送入燃料电池堆，以采用经过第一散热器散热后的冷却液继续对燃料电池堆散热。
进一步的，还包括第二散热器406，控制模块310，还用于若确定经过第一散热器散热后的冷却液的温度不小于预设温度，则控制经过第一散热器散热后的冷却液送入第二散热器，以使第二散热器对经过第一散热器散热后的冷却液散热，并将经过第二散热器散热后的冷却液送入燃料电池堆，以采用经过第二散热器散热后的冷却液继续对燃料电池堆散热。通过第二散热器对经过第一散热器散热后的冷却液继续散热来降低冷却液的温度，使第二散热器散热后的冷却液能更有效的对燃料电池堆散热。
进一步的，参照图4，图4为本发明实施例四所提供的一种余热利用装置400的结构示意图，该余热利用装置可以用来执行图2所示方法实施例的方案，控制模块401的第一输出端与燃料电池堆402的第一输入端连接，控制模块401的第二输出端与第一散热器403的第一输入端连接，燃料电池堆402的输出端与第一三通阀404的第一端连接，第一三通阀404的第二端与第一散热器403的第二输入端连接，第一散热器403的输出端与第一三通阀404的第三端和第二三通阀405的第一端之间的通路连接，第二三通阀405的第二端与第二散热器406的输入端连接，第二散热器406的输出端与燃料电池堆402的输入端连接，第二三通阀405的第三端与第二散热器406的输出端和燃料电池堆402的第二输入端之间的通路连接。
本实施例提供的余热利用装置，通过控制对燃料电池堆散热后的冷却液从燃料电池堆的输出端流入第一三通阀，将从第一三通阀流出的冷却液输入散热模块，以使散热模块对输入的冷却液散热，将散热模块对输入的冷却液散热后产生的散热量送入空调风道，以使空调风道将散热量送入客室用于冬季供暖，从而使热量资源得到有效利用，并降低了车辆运行能耗。
需要说明的是，在冬季工况条件下，采用本实施例提供的余热利用装置可以将第一散热器对输入的冷却液散热后产生的散热量送入空调风道，使空调风道将散热量送入客室用于冬季供暖，从而使热量资源得到有效利用，并降低了车辆运行能耗。并且在夏季工况条件下，可以通过空调风道向第一散热器提供排风，使流入第一散热器的冷却液在空调风道提供的排风和第一散热器的作用下更能有效的进行冷却，其温度能够较快的满足小于预设温度的条件，从而可以使经过第一散热器散热后的冷却液无需经第二散热器散热就可以直接从第二三通阀送入燃料电池堆，对燃料电池堆进行散热。从而提高了燃料散热器的冷却效率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种余热利用方法，其特征在于，包括：
控制对燃料电池堆散热后的冷却液从所述燃料电池堆的输出端流入第一三通阀；
将从所述第一三通阀流出的冷却液输入散热模块，以使所述散热模块对输入的冷却液散热；
将所述散热模块对输入的冷却液散热后产生的散热量送入空调风道，以使所述空调风道将所述散热量送入客室用于冬季供暖。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述散热模块为第一散热器，还包括：
确定经过所述第一散热器散热后的冷却液的温度是否小于预设温度，所述预设温度小于从所述燃料电池堆的输出端流入第一三通阀的冷却液的温度；
若确定经过所述第一散热器散热后的冷却液的温度小于预设温度，则控制经过所述第一散热器散热后的冷却液经第二三通阀送入所述燃料电池堆，以采用经过所述第一散热器散热后的冷却液继续对所述燃料电池堆散热。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
若确定经过所述第一散热器散热后的冷却液的温度不小于所述预设温度，则控制经过所述第一散热器散热后的冷却液送入第二散热器，以使所述第二散热器对经过所述第一散热器散热后的冷却液散热，并将经过所述第二散热器散热后的冷却液送入所述燃料电池堆，以采用经过所述第二散热器散热后的冷却液继续对所述燃料电池堆散热。
4.一种余热利用装置，其特征在于，包括：控制模块、散热模块和供暖模块；
所述控制模块，用于控制对燃料电池堆散热后的冷却液从所述燃料电池堆的输出端流入第一三通阀；
所述散热模块，用于对所述第一三通阀输入的冷却液散热；
所述供暖模块，用于将所述散热模块对所述第一三通阀输入的冷却液散热后产生的散热量送入空调风道，以使所述空调风道将所述散热量送入客室用于冬季供暖。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述散热模块为第一散热器，还包括：第二三通阀；
所述控制模块，还用于确定经过所述第一散热器散热后的冷却液的温度是否小于预设温度，所述预设温度小于从所述燃料电池堆的输出端流入第一三通阀的冷却液的温度；若确定经过所述第一散热器散热后的冷却液的温度小于预设温度，则控制经过所述第一散热器散热后的冷却液经所述第二三通阀送入所述燃料电池堆，以采用经过所述第一散热器散热后的冷却液继续对所述燃料电池堆散热。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：第二散热器；
所述控制模块，还用于若确定经过所述第一散热器散热后的冷却液的温度不小于所述预设温度，则控制经过所述第一散热器散热后的冷却液送入第二散热器，以使所述第二散热器对经过所述第一散热器散热后的冷却液散热，并将经过所述第二散热器散热后的冷却液送入所述燃料电池堆，以采用经过所述第二散热器散热后的冷却液继续对所述燃料电池堆散热。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制模块的第一输出端与所述燃料电池堆的第一输入端连接，所述控制模块的第二输出端与所述第一散热器的第一输入端连接，所述燃料电池堆的输出端与所述第一三通阀的第一端连接，所述第一三通阀的第二端与所述第一散热器的第二输入端连接，所述第一散热器的输出端与所述第一三通阀的第三端和所述第二三通阀的第一端之间的通路连接，所述第二三通阀的第二端与所述第二散热器的输入端连接，所述第二散热器的输出端与所述燃料电池堆的输入端连接，所述第二三通阀的第三端与所述第二散热器的输出端和所述燃料电池堆的第二输入端之间的通路连接。
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