CN215834556U - 一种用于氢燃料电池的辅助冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于氢燃料电池的辅助冷却系统，涉及燃料电池技术领域；辅助冷却系统包括：氢气循环泵控制器、空气压缩机控制器、空气压缩机、DCDC变换器、电子三通阀、水空中冷器、温度传感器和燃料电池控制器；氢气循环泵控制器、空气压缩机控制器和空气压缩机依次串联，形成第一冷却支路；DCDC变换器通过电子三通阀与水空中冷器串联，形成第二冷却支路；第一冷却支路与第二冷却支路并联；电子三通阀还连通有与水空中冷器并联的旁通管路；空气压缩机与水空中冷器连通；温度传感器用于检测进堆空气的温度；燃料电池控制器分别与温度传感器和电子三通阀电性连接，本实用新型能够实现对进堆空气温度的智能调节。

Description

一种用于氢燃料电池的辅助冷却系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种用于氢燃料电池的辅助冷却系统。

背景技术

在氢燃料电池系统中，经过空气压缩机压缩后的空气的温度可达180℃，而进入氢燃料电池电堆的空气的温度需要与氢燃料电池电堆中冷却水的温度(70℃)相当，所以需要采用水空中冷器对经过空气压缩机的空气进行散热。目前，多数厂家要么将水空中冷器布置在氢燃料电池电堆的冷却路上，要么布置在辅助冷却路上。前者布置方案中，由于进入水空中冷器的冷却水的温度较高，很难将进堆空气冷却到合适的温度，同时会增加主水泵的工作压力；后者布置方案中，由于流经水空中冷器的冷却水的流量不好控制，存在将进堆空气过冷却的风险。

实用新型内容

本实用新型旨在解决现有用于氢燃料电池的辅助冷却系统不易调节进堆空气温度的技术问题。

本实用新型提供一种用于氢燃料电池的辅助冷却系统，包括：氢气循环泵控制器、空气压缩机控制器、空气压缩机、DCDC变换器、电子三通阀、水空中冷器、温度传感器和燃料电池控制器；

所述氢气循环泵控制器、所述空气压缩机控制器和所述空气压缩机的冷却管路依次串联，形成第一冷却支路；

所述DCDC变换器的冷却管路通过所述电子三通阀与所述水空中冷器的冷却管路串联，形成第二冷却支路；所述第一冷却支路与所述第二冷却支路并联；所述电子三通阀还连通有旁通管路，所述旁通管路与所述水空中冷器的冷却管路并联；

所述空气压缩机的空气出口与所述水空中冷器的空气入口连通；所述温度传感器设置在用于连通所述水空中冷器和氢燃料电池电堆的管路上，用于检测进堆空气的温度；所述燃料电池控制器分别与所述温度传感器和所述电子三通阀电性连接，用于根据所述进堆空气的温度调节所述电子三通阀的开度。

由于所述空气压缩机和所述空气压缩机控制器的冷却管路中流阻较大，且DCDC变换器在使用过程中需要的冷却液流量较大，如果将所述DCDC变换器的冷却管路与所述空气压缩机和所述空气压缩机控制器串联，不能满足所述DCDC变换器的冷却液流量要求；因此，本实用新型选择将所述DCDC变换器的冷却管路与所述第一冷却支路并联，以满足所述DCDC变换器对冷却液流量较大的需求；另外，如果将水空中冷器直接与所述空气压缩机和所述空气压缩机控制器的冷却管路串联会导致所述水空中冷器难以降低进堆空气的温度；如果将水空中冷器直接与所述DCDC变换器的冷却管路串联，使得流经所述水空中冷器的冷却液的流量一直处于较大的状态，冷却能力较强，可能导致如下问题：当所述氢燃料电池电堆处于小功率工况时，流经所述空气压缩机后的空气的温度不高，可能导致所述水空中冷器将流经所述空气压缩机后的空气过冷却，使得进堆空气的温度过低，极易造成所述氢燃料电池电堆中电极的水淹；针对上述问题，本实用新型通过在所述DCDC变换器与所述水空中冷器之间设置所述电子三通阀，连通所述DCDC变换器与所述水空中冷器的冷却管路，并在所述电子三通阀的一接头上连通有与所述水空中冷器并联的旁通管路，同时，在用于连通所述水空中冷器和氢燃料电池电堆的管路上设置用于检测进堆空气温度的所述温度传感器，并将所述燃料电池控制器分别与所述温度传感器和所述电子三通阀电性连接；当所述进堆空气的温度较低时，所述燃料电池控制器控制所述电子三通阀调节开度，使得进入所述水空中冷器的冷却液的流量变小，进入所述旁通管路的冷却液的流量变大，降低所述水空中冷器的冷却能力，最终使得所述进堆空气的温度升高；当所述进堆空气的温度较高时，所述燃料电池控制器控制所述电子三通阀调节开度，使得进入所述水空中冷器的冷却液的流量变大，进入所述旁通管路的冷却液的流量变小，提高所述水空中冷器的冷却能力，最终使得所述进堆空气的温度降低，实现对所述进堆空气的温度的智能调节，从而有效地避免因进堆空气的温度过低而导致所述氢燃料电池电堆中电极的水淹现象。

本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本实用新型通过在所述DCDC变换器与所述水空中冷器之间设置所述电子三通阀，连通所述DCDC变换器与所述水空中冷器的冷却管路，并在所述电子三通阀的一接头上连通有与所述水空中冷器并联的旁通管路，同时，在用于连通所述水空中冷器和氢燃料电池电堆的管路上设置用于检测进堆空气温度的所述温度传感器，并将所述燃料电池控制器分别与所述温度传感器和所述电子三通阀电性连接；当所述进堆空气的温度较低时，所述燃料电池控制器控制所述电子三通阀调节开度，使得进入所述水空中冷器的冷却液的流量变小，进入所述旁通管路的冷却液的流量变大，降低所述水空中冷器的冷却能力，最终使得所述进堆空气的温度升高；当所述进堆空气的温度较高时，所述燃料电池控制器控制所述电子三通阀调节开度，使得进入所述水空中冷器的冷却液的流量变大，进入所述旁通管路的冷却液的流量变小，提高所述水空中冷器的冷却能力，最终使得所述进堆空气的温度降低，实现对所述进堆空气的温度的智能调节，从而有效地避免因进堆空气的温度过低而导致所述氢燃料电池电堆中电极的水淹现象。

附图说明

图1为本实用新型某一实施例中用于氢燃料电池的辅助冷却系统的结构示意图；

图2为图1中用于氢燃料电池的辅助冷却系统的电路连接示意图；

其中，1、氢气循环泵控制器；2、空气压缩机控制器；3、空气压缩机；4、水空中冷器；5、温度传感器；6、旁通管路；7、电子三通阀；8、DCDC变换器；9、燃料电池控制器。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

请参考图1和图2，本实用新型的实施例提供了一种用于氢燃料电池的辅助冷却系统，包括：氢气循环泵控制器1、空气压缩机控制器2、空气压缩机3、DCDC变换器8、电子三通阀7、水空中冷器4、温度传感器5和燃料电池控制器9；

氢气循环泵控制器1、空气压缩机控制器2和空气压缩机3的冷却管路依次串联，形成第一冷却支路；

DCDC变换器8的冷却管路通过电子三通阀7与水空中冷器4的冷却管路串联，形成第二冷却支路；所述第一冷却支路与所述第二冷却支路并联；电子三通阀7还连通有旁通管路6，旁通管路6与水空中冷器4的冷却管路并联；电子三通阀7与旁通管路6配合，用于调节进入水空中冷器4的冷却液的流量；在本实施例中，所述冷却液为冷却水；

空气压缩机3的空气出口与水空中冷器4的空气入口连通；温度传感器5设置在用于连通水空中冷器4和氢燃料电池电堆的管路上，用于检测进堆空气的温度；燃料电池控制器9分别与温度传感器5和电子三通阀7电性连接，用于根据所述进堆空气的温度调节电子三通阀7的开度；温度传感器5检测到所述进堆空气的温度后，将所述温度以电信号的形式发送至燃料电池控制器9；燃料电池控制器9将所述进堆空气的温度与所述进堆空气的预设温度阈值进行比较，当所述进堆空气的温度低于所述进堆空气的预设温度阈值时，燃料电池控制器9控制电子三通阀7调节开度，使得进入水空中冷器4的冷却液的流量变小，进入旁通管路6的冷却液的流量变大，降低水空中冷器4的冷却能力，最终使得所述进堆空气的温度升高；当所述进堆空气的温度高于所述进堆空气的预设温度阈值时，燃料电池控制器9控制电子三通阀7调节开度，使得进入水空中冷器4的冷却液的流量变大，进入旁通管路6的冷却液的流量变小，提高水空中冷器4的冷却能力，最终使得所述进堆空气的温度降低。

需要说明的是，氢气循环泵控制器1、空气压缩机控制器2、空气压缩机3、DCDC变换器8和水空中冷器4的结构为现有技术，故不在此赘述其具体结构。

本实施例中用于氢燃料电池的辅助冷却系统的工作原理如下：

使用时，冷却水分别进入所述第一冷却支路和所述第二冷却支路；进入所述第一冷却支路中的所述冷却水依次流经氢气循环泵控制器1、空气压缩机控制器2和空气压缩机3的冷却管路，对氢气循环泵控制器1、空气压缩机控制器2和空气压缩机3进行降温；进入所述第二冷却支路的所述冷却水依次流经DCDC变换器8的冷却管路、电子三通阀7和水空中冷器4的冷却管路，对DCDC变换器8进行降温，并对流经水空中冷器4的空气进行降温；当所述进堆空气的温度较低时，燃料电池控制器9控制电子三通阀7调节开度，使得进入水空中冷器4的冷却液的流量变小，进入旁通管路6的冷却液的流量变大，降低水空中冷器4的冷却能力，最终使得所述进堆空气的温度升高；当所述进堆空气的温度较高时，燃料电池控制器9控制电子三通阀7调节开度，使得进入水空中冷器4的冷却液的流量变大，进入旁通管路6的冷却液的流量变小，提高水空中冷器4的冷却能力，最终使得所述进堆空气的温度降低，从而实现对所述进堆空气的温度的智能调节。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种用于氢燃料电池的辅助冷却系统，其特征在于，包括：氢气循环泵控制器、空气压缩机控制器、空气压缩机、DCDC变换器、电子三通阀、水空中冷器、温度传感器和燃料电池控制器；

所述氢气循环泵控制器、所述空气压缩机控制器和所述空气压缩机的冷却管路依次串联，形成第一冷却支路；

所述DCDC变换器的冷却管路通过所述电子三通阀与所述水空中冷器的冷却管路串联，形成第二冷却支路；所述第一冷却支路与所述第二冷却支路并联；所述电子三通阀还连通有旁通管路，所述旁通管路与所述水空中冷器的冷却管路并联；

所述空气压缩机的空气出口与所述水空中冷器的空气入口连通；所述温度传感器设置在用于连通所述水空中冷器和氢燃料电池电堆的管路上，用于检测进堆空气的温度；所述燃料电池控制器分别与所述温度传感器和所述电子三通阀电性连接，用于根据所述进堆空气的温度调节所述电子三通阀的开度。

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