CN112952139B - 一种燃料电池散热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃料电池散热系统，包括对燃料电池堆散热的主散热通道、以及对辅助零件散热的辅助散热通道，还包括供液箱、散热风机及循环散热通道，所述散热风机设置于所述循环散热通道上，所述主散热通道的出液端及所述辅助散热通道的出液端均与所述循环散热通道的进液端连通，所述循环散热通道的出液端与所述主散热通道的进液端连通，所述供液箱与所述辅助散热通道的进液端连通。本发明具有成本低、散热稳定性高，且结构紧凑、装配方便等优点。

Description

一种燃料电池散热系统
技术领域
本发明涉及质子交换膜燃料电池领域，尤其涉及一种燃料电池散热系统。
背景技术
质子交换膜燃料电池在工作过程中会产生和其自身功率相等的热量，这些热量若不及时散失会导致燃料电池内部温度升高，因此，质子交换膜燃料电池需在合适的温度范围内工作，以提高工作效率。
燃料电池散热系统通常分为两部分：燃料电池堆散热系统和辅助散热系统。其中，燃料电池堆散热系统用于给燃料电池内部散热，其冷却介质为去离子水或者防冻液；燃料电池辅助散热系统用于给燃料电池系统辅助零部件进行散热，其冷却介质通常采用自来水，自来水在长时间的冷热变换后将导致辅助散热系统中的管道壁粘附水垢，严重的会导致管道堵塞、散热失效。同时，由于燃料电池堆散热系统和辅助散热系统使用的冷却介质不同，通常在燃料电池汽车生产过程中需将这两部分散热系统独立安装。可见，现有的燃料电池散热系统无法保证燃料电池的散热效果，且占用空间大、装配繁琐。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成本低、散热稳定性高，且结构紧凑、装配方便的燃料电池散热系统。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种燃料电池散热系统，包括对燃料电池堆散热的主散热通道、以及对辅助零件散热的辅助散热通道，还包括供液箱、散热风机及循环散热通道，所述散热风机设置于所述循环散热通道上，所述主散热通道的出液端及所述辅助散热通道的出液端均与所述循环散热通道的进液端连通，所述循环散热通道的出液端与所述主散热通道的进液端连通，所述供液箱与所述辅助散热通道的进液端连通。
作为上述技术方案的进一步改进：
燃料电池散热系统还包括用于散热系统排气的排气通道，所述排气通道连通于所述主散热通道的出液端与所述供液箱之间。
所述供液箱提供的冷却介质为去离子水或防冻液。
燃料电池散热系统还包括保证燃料电池堆在小功率或低温环境时维持合适温度的电堆加热组件，所述电堆加热组件与所述循环散热通道并联布置。
所述电堆加热组件包括加热器、加热通道及节温器，所述加热通道与所述循环散热通道并联布置，所述加热器设于所述加热通道上，所述节温器设于所述加热通道与所述循环散热通道出液端的连接位置，以根据不同温度控制冷却介质的流动通道。
燃料电池散热系统还包括提供冷却介质输送动力的液压泵，所述液压泵设于所述加热通道与所述循环散热通道进液端的连接位置。
燃料电池散热系统还包括两个提供冷却介质输送动力的液压泵，两个所述液压泵分设于所述加热通道和循环散热通道上。
所述辅助零件包括依次连接的转换器、空压机控制器及空压机，所述辅助散热通道连接有对所述空压机高温空气降温的中冷器。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明设置有供液箱、散热风机及循环散热通道，散热风机设于循环散热通道上，主散热通道的出液端及辅助散热通道的出液端均连通循环散热通道的进液端。使得辅助零件与燃料电池堆的热量均传递至散热风机进行散热，燃料电池堆散热与辅助零件散热集成设置的形式占用空间小、结构紧凑，且装配方便。同时，集成设置的形式使得辅助零件可利用燃料电池堆的去离子水或防冻液等冷却介质进行散热，避免了辅助零件散热时为节约成本而采用自来水带来的问题，即解决了辅助散热通道采用自来水导致堵塞、散热失效的现象，且离子水或防冻液无矿物质导电，有效提高了燃料电池散热系统的绝缘性能。本发明在保证低成本的同时，提高了燃料电池散热系统的散热稳定性，且结构紧凑、装配方便。
同时，供液箱连通辅助散热通道的进液端，循环散热通道的出液端连通主散热通道的进液端连通，以分别向燃料电池堆和辅助零件提供散热介质，形成了燃料电池堆散热与辅助零件散热集成后的循环冷却通道。且经散热风机冷却后的冷却介质进入燃料电池堆循环利用，使得介质利用率高，且结构简单。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1是本发明燃料电池散热系统的结构示意图。
图中各标号表示：
1、主散热通道；2、辅助散热通道；3、供液箱；4、散热组件；41、散热风机；42、循环散热通道；5、燃料电池堆；6、排气通道；7、电堆加热组件；71、加热器；72、加热通道；73、节温器；8、液压泵；9、辅助零件；91、转换器；92、空压机控制器；93、空压机；10、中冷器。
具体实施方式
下面将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例的燃料电池散热系统，包括主散热通道1、辅助散热通道2、供液箱3及散热组件4。主散热通道1对燃料电池堆5散热；辅助散热通道2对燃料电池的辅助零件9散热；散热组件4包括散热风机41及循环散热通道42，散热风机41设置于循环散热通道42上，以将冷却介质吸收的热量散失。本实施例中，主散热通道1的出液端及辅助散热通道2的出液端均与循环散热通道42的进液端连通，使得辅助零件9与燃料电池堆5的热量均传递至散热风机41进行散热，燃料电池堆5散热与辅助零件9散热集成设置的形式占用空间小、结构紧凑，且装配方便。同时，集成设置的形式使得辅助零件9可利用燃料电池堆5的去离子水或防冻液等冷却介质进行散热，避免了辅助零件9散热时为节约成本而采用自来水带来的问题，即解决了辅助散热通道2采用自来水导致堵塞、散热失效的现象，且离子水或防冻液无矿物质导电，有效提高了燃料电池散热系统的绝缘性能。本发明在保证低成本的同时，提高了燃料电池散热系统的散热稳定性，且结构紧凑、装配方便。
同时，循环散热通道42的出液端与主散热通道1的进液端连通，供液箱3与辅助散热通道2的进液端连通，以分别向燃料电池堆5和辅助零件9提供散热介质，形成了燃料电池堆5散热与辅助零件9散热集成后的循环冷却通道。且经散热风机41冷却后的冷却介质进入燃料电池堆5循环利用，使得冷却介质利用率高，且循环结构紧凑、简单。
如图1所示，燃料电池散热系统还包括排气通道6，排气通道6连通于主散热通道1的出液端与供液箱3之间，以用于散热系统排气，其有效防止了散热系统存在气泡导致的压力不稳定、气泡附着在主散热通道1内导致的散热不均匀现象的发生，其保证了散热系统的散热效果及稳定性。同时，排气通道6连通于主散热通道1的出液端与供液箱3之间，使得散热系统内的气体通过供液箱3排出，供液箱3起到液封作用，使得气体排出时不带走冷却介质，防止了散热系统在散热时需不断补充冷却介质现象的发生，保证了散热系统维持循环水量。
本实施例中，燃料电池散热系统还包括电堆加热组件7，电堆加热组件7与循环散热通道42并联布置。燃料电池堆5在小功率或环境温度低时，电堆加热组件7将冷却介质加热至燃料电池堆5正常工作温度范围内，其加热时间短，能快速将燃料电池堆5的温度维持在合适区间内。
进一步地，电堆加热组件7包括加热器71、加热通道72及节温器73。其中，加热通道72与循环散热通道42并联布置；加热器71设于加热通道72上；节温器73设于加热通道72与循环散热通道42出液端的连接位置，以根据不同温度控制冷却介质的流动通道。即节温器73在燃料电池堆5低温时关闭循环散热通道42、打开加热通道72，以保证燃料电池堆5在正常工作温度范围内；节温器73在燃料电池堆5高温时关闭加热通道72、打开循环散热通道42，以在燃料电池堆5工作温度超过燃料电池堆5的最大出水温度时，给燃料电池堆5降温，以保证燃料电池堆5的工作性能。
更进一步地，燃料电池散热系统还包括液压泵8，液压泵8设于加热通道72与循环散热通道42进液端的连接位置，以提供冷却介质输送动力。在其他实施例中，液压泵8也可设置为两个，两个液压泵8分设于循环散热通道42和加热通道72上。
如图1所示，辅助零件9包括依次连接的转换器91、空压机控制器92及空压机93。其中，转换器91提供高压直流电；空压机控制器92将高压直流电转换为三相高压电并供给空压机93，同时，空压机控制器92可控制空压机93的运行状态和转速设定；空压机93用于给空气加压，以提高燃料电池的效率。本实施例中，辅助散热通道2连接有有中冷器10，以用于对空压机93的高温空气降温。
本实施例中，供液箱3提供的冷却介质为去离子水或防冻液。其避免了采用自来水导致的堵塞、散热失效现象的发生，且离子水或防冻液无矿物质导电，有效提高了燃料电池散热系统的绝缘性能。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (8)

1.一种燃料电池散热系统，包括对燃料电池堆散热的主散热通道、以及对辅助零件散热的辅助散热通道，其特征在于，还包括供液箱、散热风机及循环散热通道，所述散热风机设置于所述循环散热通道上，所述主散热通道的出液端及所述辅助散热通道的出液端均与所述循环散热通道的进液端连通，所述循环散热通道的出液端与所述主散热通道的进液端连通，所述供液箱与所述辅助散热通道的进液端连通。
2.根据权利要求1所述的燃料电池散热系统，其特征在于，还包括用于散热系统排气的排气通道，所述排气通道连通于所述主散热通道的出液端与所述供液箱之间。
3.根据权利要求1所述的燃料电池散热系统，其特征在于，所述供液箱提供的冷却介质为去离子水或防冻液。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的燃料电池散热系统，其特征在于，还包括保证燃料电池堆在小功率或低温环境时维持合适温度的电堆加热组件，所述电堆加热组件与所述循环散热通道并联布置。
5.根据权利要求4所述的燃料电池散热系统，其特征在于，所述电堆加热组件包括加热器、加热通道及节温器，所述加热通道与所述循环散热通道并联布置，所述加热器设于所述加热通道上，所述节温器设于所述加热通道与所述循环散热通道出液端的连接位置，以根据不同温度控制冷却介质的流动通道。
6.根据权利要求5所述的燃料电池散热系统，其特征在于，还包括提供冷却介质输送动力的液压泵，所述液压泵设于所述加热通道与所述循环散热通道进液端的连接位置。
7.根据权利要求5所述的燃料电池散热系统，其特征在于，还包括两个提供冷却介质输送动力的液压泵，两个所述液压泵分设于所述加热通道和循环散热通道上。
8.根据权利要求1至4中任意一项所述的燃料电池散热系统，其特征在于，所述辅助零件包括依次连接的转换器、空压机控制器及空压机，所述辅助散热通道连接有对所述空压机高温空气降温的中冷器。
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