CN215118967U - 一种侧置散热器热管理系统并带有冷启动的燃料电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种侧置散热器热管理系统并带有冷启动的燃料电池，包括电池、电解液箱、散热装置、电解液泵、第一温度传感器、制氧设备和控制模块；所述的散热装置包括热交换器、第二温度传感器、冷却液泵、冷却液源和散热器。本实用新型创新地提出了在电解液箱底部放置氧烛，对电解液箱底部直接加热，从而有效解决低温自主启动速度过慢的问题。本实用新型创新地提出了对电解液间接散热的新思路，使用防腐蚀、换热效率高的热交换器对从电堆中加热的电解液进行散热，然后再流入电解液箱中，有效解决了燃料电池在正常运行过程中出现的散热器腐蚀、堵塞和漏液等问题。

Description

一种侧置散热器热管理系统并带有冷启动的燃料电池

技术领域

本实用新型涉及燃料电池热管理技术领域，尤其涉及一种侧置散热器热管理系统并带有冷启动的燃料电池。

背景技术

目前，燃料电池对电解液温度要求较高，天气寒冷的环境下，电池启动速度较慢，并且燃料电池的电解液具有较强的腐蚀性，如果电解液直接通入散热器，对散热器有较强的腐蚀作用，容易出现腐蚀、漏液等情况，导致产品散热效果变差，甚至失效。电解液直接通过散热器也会导致通过散热器的电解液流量无法直接控制，所以，如何提高电池低温自主启动速度过慢和高效持续地对燃料电池系统进行散热，提高产品使用寿命，减少维修，已经成为本领域技术人员亟待解决的技术稳定和始终研究重点。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种侧置散热器热管理系统并带有冷启动的燃料电池，能够满足燃料电池系统存在的低温自主启动速度过慢，直接散热导致散热器出现腐蚀和漏液、无法直接控制通过散热器冷却液流量等问题。

本实用新型采用的技术方案为：

一种侧置散热器热管理系统并带有冷启动的燃料电池，包括电池、电解液箱、散热装置、电解液泵、第一温度传感器、制氧设备和控制模块，所述的电解液箱的出液口依次通过第一温度传感器和电解液泵与电池进液口连接，电池出液口与电解液箱的进液口连通；

所述的散热装置包括热交换器、第二温度传感器、冷却液泵、冷却液源和散热器；所述的热交换器设置在电解液箱内，且在电解液箱进液口所在的一侧；所述的冷却液的出液口连接热交换器的进液口，热交换器的出液口依次通过第二温度传感器和冷却液泵连接散热器的进液口，散热器的出液口连接冷却液源的进液口，所述的第二温度传感器的输出端连接控制模块的输入端，控制模块的输出端连接冷却液泵的启停控制输入端。

还包括有隔离板，所述的隔离板竖直设置在电解液箱的底部，且隔离板的高度小于电解液箱的高度。

所述的制氧设备为氧烛，所述的氧烛通过固定装置固定设置在电解液箱出液口所在端部的底部。

所述的固定装置包括隔热板、导热硅脂层和千斤顶；所述的隔热板、导热硅脂层、氧烛和千斤顶上下依次设置，隔热板可拆卸设置在导热硅脂层的上方。

所述的热交换器采用钛合金材料，具有抗腐蚀性，并兼具良好的热传导性能。

所述的电解液泵和冷却液泵，均带有调节流量的功能，且分别受到控制模块的调控。

还包括有散热风扇，所述的散热风扇和散热器一起布置在电池侧面，且散热风扇的控制输入端连接控制模块的控制输出端。

本实用新型创新地提出了在电解液箱底部放置氧烛，对电解液箱底部直接加热，从而有效解决低温自主启动速度过慢的问题。本实用新型创新地提出了对电解液间接散热的新思路，使用防腐蚀、换热效率高的热交换器对从电堆中加热的电解液进行散热，然后再流入电解液箱中，有效解决了燃料电池在正常运行过程中出现的散热器腐蚀、堵塞和漏液等问题，同时也解决了无法对通过液体直接控制流量的问题，达到对燃料电池进行高效地热管理，从而提高了燃料电池系统工作可靠性和使用寿命，使燃料电池运行更出色。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的电气原理框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和2所示，本实用新型包括电池4、电解液箱5、散热装置、电解液泵9、第一温度传感器7、制氧设备和控制模块，所述的电解液箱5的出液口依次通过第一温度传感器7和电解液泵9与电池4的进液口连接，电池4的出液口与电解液箱5的进液口连通；

所述的散热装置包括热交换器3、第二温度传感器8、冷却液泵10、冷却液源2和散热器1；所述的热交换器3设置在电解液箱5内，且在电解液箱5进液口的一侧；所述的冷却液源2的出液口连接热交换器3的进液口，热交换器3的出液口依次通过第二温度传感器8和冷却液泵10连接散热器1的进液口，散热器1的出液口连接冷却液源2的进液口，所述的第二温度传感器8的输出端连接控制模块的输入端，控制模块的输出端连接冷却液泵10的启停控制输入端。还包括有隔离板6，所述的隔离板6竖直设置在电解液箱5的底部，且隔离板6的高度小于电解液箱5的高度；

本申请通过隔离板6使的电解液箱分成两个部分，然后在电解液箱5的进液端部分放置一个防腐蚀的热交换器3，然后通过热交换器3内流动冷却液使的电解液箱5进入的电解液能够快速的降温，达到预期的温度需求，进而降温后的电解液在电解液泵9的抽力作用下流向电解液箱5的出液口，进而循环进入电池进行工作，而冷却液在热交换器3内交换后的高温冷却液在散热器1进行散热后可以再次进行循环热交换，从而可以很好的实现电解液的降温，且降温的过程避免了电解液进入热交换器3内，进而避免了电解液对散热器3内壁腐蚀作用下容易出现腐蚀、漏液等现象的发生。

所述的制氧设备为氧烛，所述的氧烛通过固定装置固定设置在电解液箱出液口所在端部的底部。所述的固定装置包括隔热板、导热硅脂层和千斤顶；所述的隔热板、导热硅脂层、氧烛和千斤顶上下依次设置，隔热板可拆卸设置在导热硅脂层的上方。本申请通过氧烛进行制氧，由于其体积小，制氧量大，从而在减小燃料电池整体的体积大小的同时，既可以很好的满足制氧的需求，还能够很好的利用氧烛在制氧过程中产生的热量对电解液进行加热，从而可以很好的实现燃料电池的冷启动。

所述的热交换器3采用钛合金材料，具有抗腐蚀性，并兼具良好的热传导性能。

所述的电解液泵和冷却液泵均带有调节流量的功能，且分别受到控制模块的的调控。

还包括有散热风扇，所述的散热器以及散热风扇均布置在电池侧面，且散热风扇受到控制系统的调控。

本实用新型再在使用燃料电池前，可以先将氧烛点燃，所述氧烛亦可以为其他可以自产热的材料，对电解液箱进行加热，所述电解液箱与氧烛之间有隔热层和导热硅脂层，隔热层是方便及时隔离热源对电解液箱进行加热。在温度较低时候，可以使用手动连体千斤顶将氧烛、导热硅脂和隔热板与电解液箱分开，将隔热板层抽出，所述导热硅脂主要起到与电解液箱与氧烛相连导热的功能，使氧烛所产生的热量能够快速地传递到电解液箱中的电解液。在电解液温度较高时候，插入隔热板可以减小氧烛热量向电解液箱传递。

启动燃料电池，电解液在电解液泵的作用下，进入电池的各个单体进行反应，所述电解液泵带有调节流量的功能，由于燃料电池在发电过程中产生大量的热，并随着电解液流出电池各个单体，进入左侧电解液箱，所述左侧电解液箱中含有热交换器，可以对热的电解液进行热交换，所示热交换器具有抗腐蚀性，并兼具良好的热传导性能，所述热交换器与冷却液箱、散热器和冷却液泵相连接，形成冷却回路系统，所述散热器包含散热风扇，风扇具有调节转速的功能；所述冷却液泵具有调节冷却液流量的功能。左侧电解液箱与右侧电解液箱之间用隔热板隔开，经冷却的左侧电解液箱中的电解液，经隔热板溢入右侧电解液箱，参与再次的循环。

在电池运行之初，由于电解液温度相对较低，在控制系统的作用下，冷却回路系统的冷却液流量较低，同时散热风扇的速度也较低，在电解液右侧箱中、电池出电解液口处有温度传感器，实时传输给控制系统，控制系统会对温度传感器的实时温度，做出相应的决策，并对冷却液泵流量、散热器风扇转速，进行相应的控制。在控制系统和散热系统的作用下，使电解液温度快速达到并保持合适的温度范围。

侧置散热器并带有低温启动功能的燃料电池的总体布局，散热器的位置在机柜的侧面，低温启动指的是氧烛产热对电解液箱中的电解液起到加热的作用，导热硅脂层主要起到加快导热的功能，隔热层是为了及时隔离热源与电解液箱的接触。千斤顶主要起到调节低温启动部件的高度，方便去除和添加隔热层。

本专利采用对电解液箱外部直接加热的方式解决低温自主启动速度较低的情况，同时采用间接散热方式对电解液进行散热，在电解液箱采用换热效果良好的热交换器进行换热，对热的电解液进行热交换散热。从而避免电解液直接进入散热器内，提高散热器的使用效果和寿命。同时对通过散热器的电解液流量起到较好的控制作用。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行较详细的说明，但本实用新型不限于这里所述的特定实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等有效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种侧置散热器热管理系统并带有冷启动的燃料电池，包括电池、电解液箱、散热装置、电解液泵、第一温度传感器、制氧设备和控制模块，所述的电解液箱的出液口依次通过第一温度传感器和电解液泵与电池进液口连接，电池出液口与电解液箱的进液口连通；其特征在于：

所述的散热装置包括热交换器、第二温度传感器、冷却液泵、冷却液源和散热器；所述的热交换器设置在电解液箱内，且在电解液箱进液口所在的一侧；所述的冷却液的出液口连接热交换器的进液口，热交换器的出液口依次通过第二温度传感器和冷却液泵连接散热器的进液口，散热器的出液口连接冷却液源的进液口，所述的第二温度传感器的输出端连接控制模块的输入端，控制模块的输出端连接冷却液泵的启停控制输入端。

2.根据权利要求1所述的侧置散热器热管理系统并带有冷启动的燃料电池，其特征在于：还包括有隔离板，所述的隔离板竖直设置在电解液箱的底部，且隔离板的高度小于电解液箱的高度。

3.根据权利要求1所述的侧置散热器热管理系统并带有冷启动的燃料电池，其特征在于：所述的制氧设备为氧烛，所述的氧烛通过固定装置固定设置在电解液箱出液口所在端部的底部。

4.根据权利要求3所述的侧置散热器热管理系统并带有冷启动的燃料电池，其特征在于：所述的固定装置包括隔热板、导热硅脂层和千斤顶；所述的隔热板、导热硅脂层、氧烛和千斤顶上下依次设置，隔热板可拆卸设置在导热硅脂层的上方。

5.根据权利要求1所述的侧置散热器热管理系统并带有冷启动的燃料电池，其特征在于：所述的热交换器采用钛合金材料，具有抗腐蚀性，并兼具热传导性能。

6.根据权利要求1-5任一所述的侧置散热器热管理系统并带有冷启动的燃料电池，其特征在于：所述的电解液泵和冷却液泵，均带有调节流量的功能，且分别受到控制模块的调控。

7.根据权利要求6所述的侧置散热器热管理系统并带有冷启动的燃料电池，其特征在于：还包括有散热风扇，所述的散热风扇和散热器一起布置在电池侧面，且散热风扇的控制输入端连接控制模块的控制输出端。

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