CN112820895A - 一种燃料电池发动机的热管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于燃料电池技术领域，公开了一种燃料电池发动机的热管理系统。该热管理系统，包括燃料电池电堆、PTC加热回路、散热回路和中冷回路；该热管理系统采用纳米流体作为换热介质。本发明提供的热管理系统，采用纳米流体作为换热介质，以及利用PTC加热回路、散热回路和中冷回路的协调工作，使热管理系统结构更简单，更紧凑，流阻更小，且冷启动性能优异，能够维持电堆及整个燃料电池发动机的高效、安全运行。

Description

一种燃料电池发动机的热管理系统
技术领域
本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池发动机的热管理系统。
背景技术
燃料电池发动机的热管理系统，通过冷却回路使燃料电池电堆以及各辅助部件的温度保持在一定的范围内，同时通过中冷器使电堆的空气侧进气温度满足要求，从而保证系统正常高效的运行。因此，热管理系统对燃料电池发动机的正常使用、寿命的长短起到至关重要的影响，是燃料电池发动机集成设计和开发的核心技术之一。
目前燃料电池热管理系统在集成设计和开发方面，主要面临以下关键问题：1.电堆冷却问题，电堆的温度必须控制在一定的范围内，这对电堆大功率工作情况下的散热提出了高要求。2.系统结构紧凑性问题，为了达到电堆需要的散热功率，往往热管理系统需要匹配体积比较大的散热器，然而在整车布置过程中，乘用车并没有足够多的空间留给热管理系统进行布置，如何使热管理系统结构紧凑，是实际工程应用中必须要解决的问题。3.余电处理问题，当电堆停止工作时，仍会有少量的氢氧反应产生电能，如何处理多余的电能对于系统的安全性能十分重要。4.冷启动问题，使用PTC加热器(由PTC陶瓷发热元件与铝管组成)加热冷却液(换热介质)使电堆升温，加热的时间长短是评价冷启动性能的重要指标。而目前燃料电池热管理系统的冷启动性能、结构紧凑性和余电处理能力均有待提高或增强。
因此，亟需提供一种冷启动性能优异、结构紧凑的燃料电池发动机的热管理系统。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种热管理系统，其冷启动性能优异，结构紧凑。
一种热管理系统，包括燃料电池电堆、PTC加热回路、散热回路和中冷回路；所述热管理系统采用纳米流体作为换热介质。
本发明提供的热管理系统，采用纳米流体作为换热介质，利用其高热导率和低电导率，换热效率高，所述纳米流体自去离子化，系统中无需设置常规的去离子器，使得系统结构更简单，更紧凑，流阻更小。而所述热管理系统利用PTC加热回路、散热回路和中冷回路的协调工作，使所述热管理系统冷启动性能优异，高效，安全。所述PTC加热回路协助燃料电池电堆快速升温，使电堆在低温环境中的快速启动；所述散热回路带走燃料电池电堆部分热量，使电堆处于正常的温度范围内；所述中冷回路利用换热介质对高温的换热介质和气体进行降温，使进入电堆的空气处于合适的温度范围。
优选的，所述纳米流体选自Al2O3水基纳米流体、SiO2水基纳米流体、Al2O3-SiO2水基纳米流体、Al2O3乙二醇基纳米流体、SiO2乙二醇基纳米流体或Al2O3-SiO2乙二醇基纳米流体中的至少一种。
优选的，所述燃料电池发动机的热管理系统，包括：
燃料电池电堆；
节温器，与所述燃料电池电堆相连；
PTC加热回路，包括依次相连的PTC加热器和第一分流阀；所述PTC加热器主要负责加热回路中的换热介质，所述第一分流阀决定经过所述PTC加热器加热的换热介质流向，从而满足不同情况下的冷启动。
第一合流阀；
散热回路，包括散热器和风扇，所述换热介质经节温器分流至所述散热回路与所述PTC加热回路，并交汇于所述第一合流阀；所述第一合流阀连接所述燃料电池电堆；
中冷回路，包括中冷器，设置于所述燃料电池电堆与所述第一合流阀之间。
进一步优选的，所述燃料电池电堆和所述节温器之间还设置有水泵，所述水泵在系统启动时，将换热介质迅速带到所述节温器，分流至所述PTC加热器，以实现所述燃料电池电堆在低温环境中的快速启动。
进一步优选的，所述燃料电池电堆和所述节温器之间还设置有第三合流阀，经合流的所述换热介质流向所述PTC加热回路或所述散热回路。
进一步优选的，所述中冷器和所述第一合流阀之间还设置有第二分流阀，所述第二分流阀分流至所述燃料电池电堆和所述中冷器，控制流经所述中冷器的流量。所述第二分流阀的开度由电堆的功率决定，实现对流经所述中冷器的换热介质的流量的精准控制，避免经过所述中冷器的换热介质的流量过多，保证散热回路最大化利用换热介质，提高电堆的散热效果。
进一步优选的，所述燃料电池电堆和所述第二分流阀之间还设置有第二合流阀，所述第二分流阀分流至所述第二合流阀或所述中冷器，所述第一分流阀和所述第三分流阀连接于所述第二合流阀。
进一步优选的，所述中冷器和所述燃料电池电堆之间还设置有第三分流阀。由所述中冷器处理的所述换热介质经所述第三分流阀可以流至所述第三合流阀或所述第二合流阀。当所述燃料电池电堆的产热量过高时，则流经所述中冷器的换热介质通过所述第三分流阀与所述第二合流阀汇合，流经散热器，以提高散热效率。
优选的，所述热管理系统还包括余电消耗回路；进一步优选的，所述余热电耗回路包括连接所述燃料电池电堆和所述PTC加热器的导。通过附加导线至所述PTC加热器，当电堆停止运行时，电堆内剩余的小部分氢气和氧气继续反应产生的电可通过所述PTC加热器消耗掉，从而维持电堆安全、保证系统的安全。
优选的，在所述燃料电池电堆和所述节温器之间还设置有膨胀水箱。由于温度具有迟滞性，当燃料电池电堆的功率快速增加时，节温器的响应较慢，在所述燃料电池电堆和所述节温器之间设置一个膨胀水箱，防止因压力升高而产生的负面现象，也给节温器反应时间，保证换热介质正常流动，还可以补充换热介质。
一种燃料电池发动机，包括上述的热管理系统。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
本发明提供的燃料电池发动机的热管理系统，采用纳米流体作为换热介质，以及利用PTC加热回路、散热回路和中冷回路的协调工作，使所述热管理系统结构更简单，更紧凑，流阻更小，且冷启动性能优异，能够维持电堆及整个燃料电池发动机的高效、安全运行。
附图说明
图1为本发明实施例所述的燃料电池发动机的热管理系统的示意图。
附图标记：燃料电池电堆1，水泵2，节温器3，PTC加热器4，散热器5，风扇6，中冷器7，第一分流阀8，第二分流阀9，第三分流阀10，第一合流阀11，第二合流阀12，第三合流阀13，膨胀水箱14，导线15。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
在实施例中，描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
根据本发明提供的热管理系统的一些实施例，见图1所示，该热管理系统，包括：
燃料电池电堆1；
节温器3，与燃料电池电堆1相连；
PTC加热回路，包括依次相连的PTC加热器4和第一分流阀8；PTC加热器4主要负责加热回路中的换热介质，第一分流阀8决定经过PTC加热器4加热的换热介质流向，从而满足不同情况下的冷启动；
第一合流阀11；
散热回路，包括散热器5和风扇6，换热介质经节温器3分流至散热回路与PTC加热回路，并交汇于第一合流阀11；所述第一合流阀11连接燃料电池电堆1；节温器3根据温度传感器信号控制流向PTC加热器4的换热介质流量。
中冷回路，包括中冷器7，设置于燃料电池电堆1与第一合流阀11之间；
该热管理系统使用的换热介质为纳米流体。
根据本发明提供的热管理系统的一些实施例，燃料电池电堆1和节温器3之间还设置有水泵2，水泵2在系统启动时，将换热介质迅速带到节温器3，分流至PTC加热器4，以实现燃料电池电堆1在低温环境中的快速启动。
根据本发明提供的热管理系统的一些实施例，燃料电池电堆1和节温器3之间还设置有第三合流阀13，经合流的换热介质流向PTC加热回路或散热回路。
根据本发明提供的热管理系统的一些实施例，中冷器7和第一合流阀11之间还设置有第二分流阀9，第二分流阀9分流至燃料电池电堆1和中冷器7，控制流经中冷器7的流量。第二分流阀9的开度由燃料电池电堆1的功率决定，实现对流经中冷器7的换热介质的流量的精准控制，避免经过中冷器7的换热介质的流量过多，保证散热回路最大化利用换热介质，提高燃料电池电堆1的散热效果。
根据本发明提供的热管理系统的一些实施例，燃料电池电堆1和第二分流阀9之间还设置有第二合流阀12，第二分流阀9分流至第二合流阀12或中冷器7，第一分流阀8和第三分流阀10连接于第二合流阀12。
根据本发明提供的热管理系统的一些实施例，中冷器7和燃料电池电堆1之间还设置有第三分流阀10。由中冷器7处理的的换热介质经第三分流阀10可以流至第三合流阀13或第二合流阀12。当燃料电池电堆1的产热量过高时，则流经中冷器7的换热介质通过第三分流阀10与第二合流阀12汇合，流经散热器5，以提高散热效率。
根据本发明提供的热管理系统的一些实施例，热管理系统还包括余电消耗回路；余热电耗回路包括连接燃料电池电堆1和PTC加热器4的导线15。通过附加导线15至PTC加热器4，当燃料电池电堆1停止运行时，燃料电池电堆1内剩余的小部分氢气和氧气继续反应产生的电，可以通过PTC加热器4消耗掉，从而维持电堆安全、保证系统的安全。
根据本发明提供的热管理系统的一些实施例，在燃料电池电堆1和节温器3之间还设置有膨胀水箱14。
根据本发明提供的燃料电池发动机的热管理系统的一个具体实施例，见图1所示，该热管理系统，包括：
燃料电池电堆1；节温器3，与燃料电池电堆1相连；PTC加热回路，包括依次相连的PTC加热器4和第一分流阀8；第一合流阀11；散热回路，包括散热器5和风扇6，换热介质经节温器3分流至散热回路与PTC加热回路，并交汇于第一合流阀11；中冷回路，包括中冷器7，设置于燃料电池电堆1与第一合流阀11之间。
燃料电池电堆1和节温器3之间还设置有水泵2，水泵2在系统启动时，将换热介质迅速带到节温器3，分流至PTC加热器4。
燃料电池电堆1和节温器3之间还设置有第三合流阀13。
中冷器7和第一合流阀11之间还设置有第二分流阀9，第二分流阀9分流至燃料电池电1和中冷器7，控制流经中冷器7的流量。
燃料电池电堆1和第二分流阀9之间还设置有第二合流阀12，第二分流阀9分流至第二合流阀12或中冷器7，第一分流阀8和第三分流阀10连接于第二合流阀12。
中冷器7和燃料电池电堆1之间还设置有第三分流阀10。由中冷器7处理的的换热介质经第三分流阀10可以流至第三合流阀13或第二合流阀12。当燃料电池电堆1的产热量过高时，则流经中冷器7的换热介质通过第三分流阀10与第二合流阀12汇合。
燃料电池电堆1和节温器3之间还设置有膨胀水箱14。
热管理系统还包括余电消耗回路；余热电耗回路包括连接燃料电池电堆1和PTC加热器4的导线15。
该热管理系统使用的换热介质为0.5％Al2O3水基纳米流体(0.5％Al2O3和99.5％水)。
具体的，如图1所示，在该实施例中，该热管理系统包括：
燃料电池电堆1，水泵2，节温器3，PTC加热器4，散热器5，风扇6，中冷器7，第一分流阀8，第二分流阀9，第三分流阀10，第一合流阀11，第二合流阀12，第三合流阀13，膨胀水箱14，导线15。
从换热介质流动的方向看，水泵2与膨胀水箱14相连，膨胀水箱14与节温器3相连，节温器3连接PTC加热器4和散热器5，PTC加热器4连接第一分流阀8，第一分流阀8一端连接第二合流阀12，另一端连接于第一合流阀11；散热器5还包括风扇6，散热器5连接于第一合流阀11，加热回路与散热回路交汇于第一合流阀11。第一合流阀11连接于第二分流阀9，第二分流阀9分流至中冷器7和第二合流阀12；中冷器7连接于第三分流阀10，第三分流阀10连接于第三合流阀13和第二合流阀12；第二合流阀12汇聚的换热介质流向燃料电池电堆1，燃料电池电堆1通过第三合流阀13流向水泵2，形成一个循环系统。在接燃料电池电堆1和PTC加热器4之间还连有导线15。
低温启动时，换热介质在水泵2的驱动下，经过膨胀水箱14、节温器3，流经PTC加热器4进行加热，若周围环境温度过低，则经第一分流阀8的控制，将换热介质经加热后直接流向第二合流阀12，再流向燃料电池电堆1，防止换热介质在流动过程中热量的损失，实现对燃料电池的快速加热。当燃料电池电堆1正常工作后，通过温度传感器信号控制节温器3关闭PTC加热器4。
当燃料电池电堆1工作时，换热介质温度升高，节温器3控制换热介质流向散热器5，经散热的换热介质与经PTC加热器4加热的换热介质在第一合流阀11合流，流向燃料电池电堆1及中冷器7。
需要注意的是，在本实施例中，在燃料电池电堆1和节温器3之间还设置有膨胀水箱14，当燃料电池电堆1的功率急剧增大，温度升高过快时，节温器3需要一定的时间响应，此时膨胀水箱14则回路起缓冲作用，防止系统压力过高。
在本实施例中，对于中冷回路，经节温器3分流的换热介质在第一合流阀11合流，再经第二分流阀9分流至第二合流阀12和中冷器7，在中冷器7对高温空气进行冷却，通过电堆的功率决定第二分流阀9流向中冷器7换热介质的流量，实现对流量分配的精准控制，最大限度的提高流经燃料电池电堆1的换热介质流量，使散热能力最大化。中冷器7后设置的第三分流阀10，当燃料电池电堆1的散热需求较高时，第三分流阀10控制换热介质流向第二合流阀12，与流经第二分流阀9的换热介质合流，再流入燃料电池电堆1进行冷却，实现换热介质冷却能力的充分利用。
在本实施例中，本实例还考虑了电堆余电的消耗问题，通过附加导线15至PTC加热器4，当燃料电池电堆1停止运行时，燃料电池电堆1内剩余的小部分氢气和氧气继续反应产生的电，可以通过PTC加热器4消耗掉，从而维持电堆安全、保证系统的安全。
通过实验和计算，在本实施例中利用纳米流体可减少散热器10％的体积，并且系统不使用去离子器，可进一步简化系统结构和减少系统体积。

Claims (10)

1.一种热管理系统，其特征在于，包括燃料电池电堆、PTC加热回路、散热回路和中冷回路；所述热管理系统采用纳米流体作为换热介质。
2.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，包括：
燃料电池电堆；
节温器，与所述燃料电池电堆相连；
PTC加热回路，包括依次相连的PTC加热器和第一分流阀；
第一合流阀；
散热回路，包括散热器和风扇，所述换热介质经所述节温器分流至所述散热回路与所述PTC加热回路，并交汇于所述第一合流阀，所述第一合流阀连接所述燃料电池电堆；
中冷回路，包括中冷器，设置于所述燃料电池电堆与所述第一合流阀之间。
3.根据权利要求2所述的热管理系统，其特征在于，所述燃料电池电堆和所述节温器之间还设置有水泵。
4.根据权利要求2所述的热管理系统，其特征在于，所述燃料电池电堆和所述节温器之间还设置有第三合流阀。
5.根据权利要求2所述的热管理系统，其特征在于，所述中冷器和所述第一合流阀之间还设置有第二分流阀，所述第二分流阀分流至所述燃料电池电堆和所述中冷器。
6.根据权利要求2所述的热管理系统，其特征在于，所述燃料电池电堆和所述第二分流阀之间还设置有第二合流阀，所述第二分流阀分流至所述第二合流阀或所述中冷器，所述第一分流阀和所述第三分流阀连接于所述第二合流阀。
7.根据权利要求2所述的热管理系统，其特征在于，所述中冷器和所述燃料电池电堆之间还设置有第三分流阀，由所述中冷器处理的换热介质经所述第三分流阀流至所述第三合流阀或所述第二合流阀。
8.根据权利要求2所述的热管理系统，其特征在于，还包括余电消耗回路；所述余电消耗回路包括连接所述燃料电池电堆和所述PTC加热器的导线。
9.根据权利要求2所述的热管理系统，其特征在于，在所述燃料电池电堆和所述节温器之间还设置有膨胀水箱。
10.一种燃料电池发动机，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的热管理系统。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113937325A (zh) * 2021-09-08 2022-01-14 佛山仙湖实验室 一种燃料电池发动机热管理控制方法
CN114023993A (zh) * 2021-11-04 2022-02-08 上海重塑能源科技有限公司 燃料电池热管理系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109278590A (zh) * 2018-09-28 2019-01-29 奇瑞汽车股份有限公司 一种氢燃料电池汽车热管理系统
CN109818012A (zh) * 2019-02-21 2019-05-28 山东大学 一种燃料电池发动机系统的水热管理系统
CN210668548U (zh) * 2019-11-27 2020-06-02 北京亿华通科技股份有限公司 燃料电池综合热管理系统及燃料电池电动车

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109278590A (zh) * 2018-09-28 2019-01-29 奇瑞汽车股份有限公司 一种氢燃料电池汽车热管理系统
CN109818012A (zh) * 2019-02-21 2019-05-28 山东大学 一种燃料电池发动机系统的水热管理系统
CN210668548U (zh) * 2019-11-27 2020-06-02 北京亿华通科技股份有限公司 燃料电池综合热管理系统及燃料电池电动车

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
程亮等: "氧化物纳米流体冷却剂在PEMFC中的应用现状", 《材料科学与工程学报》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113937325A (zh) * 2021-09-08 2022-01-14 佛山仙湖实验室 一种燃料电池发动机热管理控制方法
CN113937325B (zh) * 2021-09-08 2023-03-10 佛山仙湖实验室 一种燃料电池发动机热管理控制方法
CN114023993A (zh) * 2021-11-04 2022-02-08 上海重塑能源科技有限公司 燃料电池热管理系统

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