CN220290846U - 一种燃料电池热管理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种燃料电池热管理系统，散热器的两端分别连接燃料电池电堆散热系统的出口和进口，散热器的出口与散热系统的进口之间设置有水泵A；水泵A与散热系统的进口之间设置有两通阀M1，两通阀M1与中冷器连接，中冷器连接在散热器的进口与散热系统的出口之间；散热系统上设置有换向阀，换向阀的一端与膨胀水箱连接，膨胀水箱内设置有去离子器，膨胀水箱连接在散热器的出口与水泵A之间；换向阀的另一端与加热器连接，加热器连接在散热器的出口与水泵A之间。可实现正常运行时流量分配优化，有效节约燃料电池发电系统的能耗，使系统具备更高发电效率，同时实现在低温环境和冷却液离子率高条件下快速启动，使去离子器更换便捷。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池热管理系统。
背景技术
燃料电池热管理系统通常包含电堆散热与控温、中冷器散热、保证系统绝缘、实现低温启动等功能，但通常对中冷器、加热器、去离子器、膨胀水箱流量并不具备调节功能，导致在正常运行流量在各个部件的分配并非最优，同时无法实现快速低温启动和降低离子率，使系统在低温环境和出现离子率高条件下启动时间延长。同时系统去离子器属于耗材，往往安装在系统内部，更换需要打开系统并排水更换再加水，更换不便捷。
实用新型内容
针对现有技术的上述不足，本实用新型提供了一种实现热管理系统流量分配优化、在低温环境和冷却液离子率高条件下快速启动的燃料电池热管理系统。
为达到上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案为：
提供一种燃料电池热管理系统，其包括散热器，散热器的两端分别连接燃料电池电堆散热系统的出口和进口，散热器的出口与散热系统的进口之间设置有水泵A；
水泵A与散热系统的进口之间设置有两通阀M1，两通阀M1与中冷器连接，中冷器连接在散热器的进口与散热系统的出口之间；
散热系统上设置有换向阀，换向阀的一端与膨胀水箱连接，膨胀水箱内设置有去离子器，膨胀水箱连接在散热器的出口与水泵A之间；
换向阀的另一端与加热器连接，加热器连接在散热器的出口与水泵A之间。
进一步地，散热器的进口处设置有三通阀，三通阀连接在水泵与散热器的出口之间，散热器的出口设置有温度传感器T3。
进一步地，散热系统的进口设置有温度传感器T1，散热系统的出口设置有温度传感器T2。
进一步地，中冷器的出口上设置有温度传感器T4。
进一步地，膨胀水箱上设置有液位传感器H。
进一步地，膨胀水箱上连接有两通阀M2，两通阀M2通过水泵B与补给水箱连接。
进一步地，膨胀水箱上设置有压力传感器P，膨胀水箱通过泄压阀与补给水箱连接。
本实用新型的有益效果为：本方案可实现正常运行时流量分配优化，有效节约燃料电池发电系统的能耗，使系统具备更高发电效率，同时实现在低温环境和冷却液离子率高条件下快速启动，使去离子器更换便捷。
1.提高整个系统的散热效率
利用本方案的热管理系统，可实现在任意工况下进电堆冷却液温度的稳定调节以及实现总流量最小化，降低水泵功耗，以及使电堆进口的空气温度接近最佳温度，提高电堆性能，整体提升系统散热效率。
2.加快低温启动时间
使用本方案的热管理系统的低温启动模式，可使冷却液经过加热器后直接进入电堆而不分流至其他部件，大大减少了电堆升温达到启动温度时间，实现低温快速启动。
3.具备快速降低离子率功能
使用本方案的热管理系统的去离子模式，可使冷却液经过去离子后直接进入电堆和中冷器而不分流至其他部件，快速降低系统离子率，提高系统绝缘能力，可实现快速启动。
4.去离子器更换更加便捷
去离子器属于耗材部件，需要定期更换，设置在膨胀水箱内部，则无需打开散热系统并排水更换，直接在散热系统外部可实现去离子器的更换，提高去离子器更换的便捷性。
附图说明
图1为燃料电池热管理系统的原理图。
图2为正常运行模式的原理图。
图3为低温启动模式的原理图。
图4为去离子模式的原理图。
具体实施方式
下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。
如图1所示，本方案的燃料电池热管理系统包括散热器，散热器的两端分别连接燃料电池电堆散热系统的出口和进口，散热器的出口与散热系统的进口之间设置有水泵A。水泵A与散热系统的进口之间设置有两通阀M1，两通阀M1与中冷器连接，中冷器连接在散热器的进口与散热系统的出口之间。
散热系统上设置有换向阀，换向阀的一端与膨胀水箱连接，膨胀水箱内设置有去离子器，膨胀水箱连接在散热器的出口与水泵A之间；换向阀的另一端与加热器连接，加热器连接在散热器的出口与水泵A之间。
本实施例中，散热器的进口处设置有三通阀，三通阀连接在水泵与散热器的出口之间，散热器的出口设置有温度传感器T3。散热系统的进口设置有温度传感器T1，散热系统的出口设置有温度传感器T2。
本实施例中，中冷器的出口上设置有温度传感器T4，膨胀水箱上设置有液位传感器H，用于检测膨胀水箱内的液位，膨胀水箱上连接有两通阀M2，两通阀M2通过水泵B与补给水箱连接，当膨胀水箱内液位过低，证明散热系统中的冷却液出现泄漏，需要及时启动水泵B进行补充。膨胀水箱上设置有压力传感器P，膨胀水箱通过泄压阀与补给水箱连接，压力传感器检测膨胀水箱内的压力，压力过高，需要启动泄压阀进行泄压。
本方案可实现正常运行时流量分配优化，有效节约燃料电池发电系统的能耗，使系统具备更高发电效率，同时实现在低温环境和冷却液离子率高条件下快速启动，使去离子器更换便捷。
1.提高整个系统的散热效率
利用本方案的热管理系统，可实现在任意工况下进电堆冷却液温度的稳定调节以及实现总流量最小化，降低水泵功耗，以及使电堆进口的空气温度接近最佳温度，提高电堆性能，整体提升系统散热效率。
2.加快低温启动时间
使用本方案的热管理系统的低温启动模式，可使冷却液经过加热器后直接进入电堆而不分流至其他部件，大大减少了电堆升温达到启动温度时间，实现低温快速启动。
3.具备快速降低离子率功能
使用本方案的热管理系统的去离子模式，可使冷却液经过去离子后直接进入电堆和中冷器而不分流至其他部件，快速降低系统离子率，提高系统绝缘能力，可实现快速启动。
4.去离子器更换更加便捷
去离子器属于耗材部件，需要定期更换，设置在膨胀水箱内部，则无需打开散热系统并排水更换，直接在散热系统外部可实现去离子器的更换，提高去离子器更换的便捷性。
如图2所示，正常运行模式运行原理如下：
正常运行模式下，换向阀开启至带去离子器的膨胀水箱端，保证散热系统在运行时可实现排气并保持低离子率，截止加热器流量，降低系统流量，降低水泵功耗。依据散热器出口的温度传感器T3和电堆的散热系统进口的温度传感器T1调节三通阀开度，保证散热系统进口温度的稳定性，同时依据中冷器的空气出口温度，调节两通阀M1，优化流经中冷器的流量，使系统流量最小化，降低水泵功耗，同时保持中冷器出口的温度接紧电堆最佳空气进气温度，提高电堆性能。
如图3所示，低温启动模式运行原理如下：
低温启动模式下，换向阀开启至加热器端，在低温下为整个系统的冷却液加热。同时关闭三通阀主口和两通阀M1，截止膨胀水箱、散热器、中冷器流量，使加热器仅针对电堆进行加热，明显缩短电堆加热时间，使得电堆温度可以快速上升至0℃并实现启动，达到快速低温启动的目的。
如图4所示，去离子模式运行原理如下：
去离子模式下，系统开机检测绝缘异常，可启动系统去离子模式，换向阀开启至膨胀水箱端，关闭三通阀主口，截止散热器、加热器流量，使冷却液全部经过去离子器，使去离子器仅针对电堆与中冷器进行去离子，明显缩短系统内部去离子时间，使得系统离子率可以快速下降至阈值并实现启动，达到快速去离子的目的。同时去离子器集成在膨胀水箱中，更换时仅需打开膨胀水箱，无需排水和加水操作，更换更便捷。
Claims (7)
1.一种燃料电池热管理系统，其特征在于，包括散热器，所述散热器的两端分别连接燃料电池电堆散热系统的出口和进口，所述散热器的出口与散热系统的进口之间设置有水泵A；
所述水泵A与散热系统的进口之间设置有两通阀M1，所述两通阀M1与中冷器连接，所述中冷器连接在散热器的进口与散热系统的出口之间；
所述散热系统上设置有换向阀，所述换向阀的一端与膨胀水箱连接，所述膨胀水箱内设置有去离子器，所述膨胀水箱连接在散热器的出口与水泵A之间；
所述换向阀的另一端与加热器连接，所述加热器连接在散热器的出口与水泵A之间。
2.根据权利要求1所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述散热器的进口处设置有三通阀，所述三通阀连接在水泵与散热器的出口之间，所述散热器的出口设置有温度传感器T3。
3.根据权利要求1所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述散热系统的进口设置有温度传感器T1，所述散热系统的出口设置有温度传感器T2。
4.根据权利要求1所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述中冷器的出口上设置有温度传感器T4。
5.根据权利要求1所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述膨胀水箱上设置有液位传感器H。
6.根据权利要求5所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述膨胀水箱上连接有两通阀M2，所述两通阀M2通过水泵B与补给水箱连接。
7.根据权利要求1所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述膨胀水箱上设置有压力传感器P，所述膨胀水箱通过泄压阀与补给水箱连接。
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