CN218887242U - 一种燃料电池冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种燃料电池冷却系统，包括：换热器，其内储存有冷却液，并与所述燃料电池系统的电堆的两端连通，以供所述冷却液在所述换热器及所述电堆之间流动；半导体制冷器，其与所述换热器连接，用于对所述冷却液进行制冷或加热，从而制冷或加热所述电堆；电流控制装置，其与所述半导体制冷器连接，用于为所述半导体制冷器提供电源，并通过控制所述半导体制冷器的电流方向从而控制所述半导体制冷器制冷或加热。本实用新型采用半导体制冷器对电堆进行制冷或加热，仅需要控制半导体制冷器电流的方向即可达到加热或冷却电堆的目的，结构简单，不需要复杂的控制逻辑，具有较高的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种基于帕尔贴效应的燃料电池冷却系统。
背景技术
目前，燃料电池电堆的温度控制主要依靠冷却子系统，电堆的温度需要升高时，冷却液通过PTC加热；电堆温度需要降低时，冷却液通过风扇进行散热，同时还需要调节节温器开度来调节入堆冷却液温度。所以，冷却和加热各需一个回路。这样的方式需要加热和冷却两路循环，结构复杂，而且PTC加热器、风扇和节温器三者需要相配合调控，这也增加了温度控制的复杂性。
实用新型内容
本实用新型提出了一种燃料电池冷却系统，采用基于帕尔贴效应的半导体制冷器实现冷却液的制冷和制热，不需要两套独立的制冷制热系统，缩小了燃料电池冷却装置的体积，减轻了重量，而且结构简单，可靠性高。
为了达到上述目的，本实用新型提出了一种燃料电池冷却系统，其与所述燃料电池系统连接，所述燃料电池冷却系统包括：
换热器，所述换热器内储存有冷却液，并与所述燃料电池系统的电堆的两端连通，以供所述冷却液在所述换热器及所述电堆之间流动；
半导体制冷器，所述半导体制冷器与所述换热器连接，用于对所述冷却液进行制冷或加热，从而制冷或加热所述电堆；
电流控制装置，所述电流控制装置与所述半导体制冷器连接，用于为所述半导体制冷器提供电源，并通过控制所述半导体制冷器的电流方向从而控制所述半导体制冷器制冷或加热。
进一步地，所述燃料电池冷却系统还包括：散热结构，其位于所述半导体制冷器远离所述换热器的一端，用于对所述半导体制冷器进行散热，以提高所述半导体制冷器的制冷速率。
进一步地，所述换热器具有冷却液的进口与出口，所述进口和出口分别通过第一管路和第二管路与所述电堆连通；所述第一管路上设有温度传感器，以监测冷却液的温度；所述第二管路上设有水泵，用于将所述冷却液抽运到所述电堆内。
进一步地，所述换热器设置有容纳槽，所述半导体制冷器的至少部分安装在所述容纳槽中。
进一步地，所述半导体制冷器的端面与所述容纳槽的内壁之间设置导热硅脂，以提高所述半导体制冷器与所述换热器之间的导热效率；
所述半导体制冷器的侧面与所述容纳槽的侧壁之间设置第一隔热垫。
进一步地，所述半导体制冷器包括至少一个半导体制冷片，所述半导体制冷片之间设置有第二隔热垫进行间隔，以避免热量流失。
进一步地，所述电流控制装置包括：
电气接口，其与所述燃料电池系统的电源连接，以为所述半导体制冷器供电；
电流转换开关，其用于控制所述半导体制冷器件的电流方向及大小，以控制半导体制冷器件进行制冷或加热，并控制所述半导体制冷器的加热或散热功率。
进一步地，所述散热结构包括：
端面，所述端面与所述半导体制冷器件紧密连接；
多个散热翅片，所述散热翅片安装在所述端面上，用于将半导体制冷器制冷时所产生的热量扩散到空气中。
进一步地，所述第一隔热垫采用隔热棉；所述的第二隔热垫采用隔热棉。
进一步地，所述散热结构采用铝制成。
本实用新型具有以下优势：
本实用新型采用基于帕尔贴效应的半导体制冷器对电堆进行制冷或加热，仅需要控制半导体制冷器电流的方向即可达到加热或冷却电堆的目的，结构简单，不需要复杂的控制逻辑，具有较高的可靠性。而且，本实用新型将冷却和加热两路循环合二为一，不需要两套独立的制冷制热系统，大大缩小了燃料电池冷却系统的体积，减轻了重量。
附图说明
图1为本实用新型提供的燃料电池冷却系统的结构示意图；
图2为本实用新型提供的燃料电池冷却系统的局部结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
如图1-2所示，本实用新型提出了一种燃料电池冷却系统，其与燃料电池系统连接，包括：
换热器2，所述换热器2内储存有冷却液；所述换热器2的两端分别通过管路与所述燃料电池系统的电堆1的两端连通，以形成回路供所述冷却液在所述换热器2及所述电堆1之间流动；
半导体制冷器3，所述半导体制冷器3的第一端与所述换热器2紧密连接，用于对所述换热器2进行制冷或加热，以对冷却液进行制冷或加热，从而实现对电堆1的制冷或加热；
电流控制装置9，所述电流控制装置9与所述半导体制冷器3连接，用于为所述半导体制冷器3提供电源，并通过控制所述半导体制冷器3的电流方向从而控制所述半导体制冷器3制冷或加热；
散热结构4，所述散热结构4与所述半导体制冷器3的第二端紧密连接，用于对所述半导体制冷器3进行散热，以提高所述半导体制冷器3的制冷速率。
所述换热器2具有冷却液进口和出口，所述进口和出口分别通过第一管路7和第二管路8与所述电堆1连通。所述第一管路7内设置有温度传感器5，用于实时监测所述冷却液的温度；所述第二管路8上设有水泵8，用于将冷却液抽运到所述电堆1内。
所述半导体制冷器3与所述换热器2的接触面间涂覆有导热硅脂(图中未示出)，以提高所述半导体制冷器3与所述换热器2之间的导热效率。所述半导体制冷器3基于帕尔贴效应对换热器2进行制冷或加热，其包括至少一个半导体制冷片，若所述半导体制冷器3包括多个半导体制冷片，相邻两个半导体制冷片之间设置有第二隔热垫进行间隔，避免热量流失。可选地，所述第二隔热垫采用隔热棉。
进一步地，所述换热器2上设有容纳槽(容纳槽的位置与所述半导体制冷器的位置相重合)，所述半导体制冷器3的至少部分安装在所述容纳槽中。所述半导体制冷器3的端面与所述容纳槽的内壁紧密连接，所述半导体制冷器3的侧面与所述容纳槽的侧壁间设置第一隔热垫10。可选地，所述第一隔热垫10采用隔热棉。
所述电流控制装置9设置于所述换热器2的第一端，包括电流转换开关及电气接口(图中均未示出)。所述电气接口与所述燃料电池系统的电源11连接，为所述半导体制冷器3供电；所述电流转换开关用于根据所述燃料电池系统下发的控制指令控制半导体制冷器3的电流方向、大小及通断，以控制半导体制冷器3进行制冷或加热，并控制半导体制冷器3的加热或散热功率。
所述散热结构4包括端部402，所述端部402的一端与所述半导体制冷器3的第二端紧密连接，所述端部402与所述半导体制冷器3的接触面之间涂覆有导热硅脂。所述端部402的另一端上设有若干个散热翅片401，当所述半导体制冷器3制冷时，其产生的热量通过所述散热翅片401扩散到空气中。所述散热结构4采用铝制成。
本实用新型的工作原理为：
冷却液在换热器2及电堆1之间流动；当燃料电池系统处于常温启动的怠速阶段(或者在冷启动状态时)，电流控制装置9供电，所述半导体制冷器3给换热器2提供高温，促使冷却液加热，达到电堆1正常工作所需要的温度。当电堆1进入拉载模式后，其自身产生的热量多于电堆1运行所需要的热量，电流控制装置9使电流反向，控制半导体制冷器3产生制冷效果，制冷产生的热量通过散热结构4传导到空气中；当温度传感器5检测到冷却液的温度达到设定的温度后，电流控制装置9停止向所述半导体制冷器3供电，降低电量消耗。
本实用新型采用基于帕尔贴效应的半导体制冷器3对电堆1进行制冷或加热，仅需要控制半导体制冷器3电流的方向即可达到加热或冷却电堆1的目的，结构简单，不需要复杂的控制逻辑，具有较高的可靠性。而且，本实用新型将冷却和加热两路循环合二为一，不需要两套独立的制冷制热系统。因此大大缩小了燃料电池冷却系统的体积，减轻了重量。
尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (11)
1.一种燃料电池冷却系统，其与燃料电池系统连接，其特征在于，包括：
换热器，所述换热器内储存有冷却液，并与所述燃料电池系统的电堆的两端连通，以供所述冷却液在所述换热器及所述电堆之间流动；
半导体制冷器，所述半导体制冷器与所述换热器连接，用于对所述冷却液进行制冷或加热，从而制冷或加热所述电堆；
电流控制装置，所述电流控制装置与所述半导体制冷器连接，用于为所述半导体制冷器提供电源，并通过控制所述半导体制冷器的电流方向从而控制所述半导体制冷器制冷或加热。
2.如权利要求1所述的燃料电池冷却系统，其特征在于，还包括：散热结构，其位于所述半导体制冷器远离所述换热器的一端，用于对所述半导体制冷器进行散热，以提高所述半导体制冷器的制冷速率。
3.如权利要求1所述的燃料电池冷却系统，其特征在于，所述换热器具有冷却液的进口与出口，所述进口和出口分别通过第一管路和第二管路与所述电堆连通；所述第一管路上设有温度传感器，以监测所述冷却液的温度；所述第二管路上设有水泵，用于将所述冷却液抽运到所述电堆内。
4.如权利要求1所述的燃料电池冷却系统，其特征在于，所述换热器具有一容纳槽，所述半导体制冷器的至少部分安装在所述容纳槽中。
5.如权利要求4所述的燃料电池冷却系统，其特征在于，所述半导体制冷器的端面与所述容纳槽的内壁之间设置导热硅脂，以提高所述半导体制冷器与所述换热器之间的导热效率；
所述半导体制冷器的侧面与所述容纳槽的侧壁之间设置第一隔热垫。
6.如权利要求1所述的燃料电池冷却系统，其特征在于，所述半导体制冷器包括至少一个半导体制冷片，所述半导体制冷片之间设置有第二隔热垫进行间隔，以避免热量流失。
7.如权利要求1所述的燃料电池冷却系统，其特征在于，所述电流控制装置包括：
电气接口，其与所述燃料电池系统的电源连接，为所述半导体制冷器供电；
电流转换开关，其用于控制所述半导体制冷器件的电流方向及大小，以控制所述半导体制冷器件进行制冷或加热，并控制所述半导体制冷器的加热或散热功率。
8.如权利要求2所述的燃料电池冷却系统，其特征在于，所述散热结构包括：
端面，所述端面与所述半导体制冷器件紧密连接；
多个散热翅片，所述散热翅片安装在所述端面上，用于将半导体制冷器制冷时所产生的热量扩散到空气中。
9.如权利要求5所述的燃料电池冷却系统，其特征在于，所述第一隔热垫采用隔热棉。
10.如权利要求6所述的燃料电池冷却系统，其特征在于，所述的第二隔热垫采用隔热棉。
11.如权利要求2所述的燃料电池冷却系统，其特征在于，所述散热结构采用铝制成。
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Cited By (1)
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| CN117174956A (zh) * | 2023-11-01 | 2023-12-05 | 上海重塑能源科技有限公司 | 燃料电池控制方法、装置、电子设备及燃料电池 |
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2022
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