[發明專利]用于冷卻燃料電池動力交通工具的系統和方法

有效

• 申請號: 201410043833.6
• 申請日: 2014-01-30
• 公開（公告）號: CN103972524A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: M.A.朗;S.R.法爾塔
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M8/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李濤;胡斌

1.一種燃料電池系統，包括：

燃料電池堆，其包括布置成堆疊構造的多個燃料電池，每個燃料電池包括雙極板組件，所述雙極板組件包括：

第一板和第二板，其具有設置于其間的內部冷卻劑流動路徑；

用于第一反應氣體的流動路徑，其位于第一板的與所述內部冷卻劑流動路徑相對的一側；和

用于第二反應氣體的流動路徑，其位于第二板的與所述內部冷卻劑流動路徑相對的一側；和

冷卻系統，其被構造成用以將冷卻劑置于與至少一個所述雙極板組件處于熱連通；

其中，所述內部冷卻劑流動路徑與所述第一和第二反應氣體流動路徑之間的循環壓力差使設置于所述雙極板組件內的冷卻劑的體積發生膨脹和收縮，由此泵送冷卻劑穿過所述冷卻系統。

2.如權利要求1所述的燃料電池系統，其中，所述冷卻系統包括：

散熱器，其用于冷卻冷卻劑；

冷卻劑環，其被構造成用以將冷卻劑置于與所述燃料電池堆和所述散熱器處于流體連通；

冷卻劑貯存器，其與所述燃料電池堆和所述冷卻劑環處于流體連通；和

多個止回閥，其沿著所述冷卻劑環流體地設置。

3.如權利要求2所述的燃料電池系統，進一步包括：溫度傳感器，其用于傳感所述冷卻系統內的冷卻劑的溫度，其中所述冷卻系統內的冷卻劑溫度的增加與所述冷卻系統內的冷卻劑壓力的增加相關。

4.如權利要求3所述的燃料電池系統，進一步包括：壓力調節器，其用于調節所述第一和第二反應氣體流動路徑的壓力，其中所述壓力調節器進行操作用以基于所述冷卻系統內的冷卻劑的溫度來安排所述第一和第二反應氣體流動路徑的壓力循環。

5.如權利要求4所述的燃料電池系統，進一步包括：壓力傳感器，其用于傳感所述冷卻系統內的冷卻劑的壓力，其中所述壓力傳感器作為反饋控制器進行操作，用于安排所述第一和第二反應氣體流動路徑的壓力循環。

6.如權利要求2所述的燃料電池系統，其中，止回閥被流體地設置成使得從所述燃料電池堆排出的冷卻劑的至少一部分被引導至所述散熱器用于冷卻。

7.如權利要求2所述的燃料電池系統，進一步包括：冷卻劑泵，其與所述冷卻劑環處于流體連通，其中所述冷卻劑泵設置在所述散熱器與所述燃料電池堆之間。

8.一種交通工具，包括如權利要求1所述的燃料電池系統。

9.一種用于在燃料電池系統中泵送冷卻劑的方法，所述方法包括：

提供燃料電池堆，其包括布置成堆疊構造的多個燃料電池，每個燃料電池包括雙極板組件，所述雙極板組件包括：

第一板和第二板，其具有設置于其間的內部冷卻劑流動路徑；

用于第一反應氣體的流動路徑，其位于第一板的與所述內部冷卻劑流動路徑相對的一側；和

用于第二反應氣體的流動路徑，其位于第二板的與所述內部冷卻劑流動路徑相對的一側；

檢測冷卻系統中的冷卻劑泵失效；

將由所述燃料電池堆生成的最大允許功率降低至預先確定的極限；以及

在所述內部冷卻劑流動路徑與所述第一和第二反應氣體流動路徑之間的循環壓力差，使得設置于所述雙極板組件內的冷卻劑的體積的膨脹和收縮發揮作用，來泵送冷卻劑穿過所述冷卻系統。

10.一種燃料電池系統，包括：

燃料電池堆，其包括布置成堆疊構造的多個燃料電池，每個燃料電池包括雙極板組件，所述雙極板組件包括：

第一板和第二板，其具有設置于其間的內部冷卻劑流動路徑；

用于第一反應氣體的流動路徑，其位于第一板的與所述內部冷卻劑流動路徑相對的一側；和

用于第二反應氣體的流動路徑，其位于第二板的與所述內部冷卻劑流動路徑相對的一側；和

冷卻系統，其被構造成用以將冷卻劑置于與至少一個所述雙極板組件處于熱連通，其中所述冷卻系統包括：

主系統，由此使冷卻劑泵將冷卻劑循環穿過所述冷卻系統；和

后備系統，由此所述內部冷卻劑流動路徑與所述第一和第二反應氣體流動路徑之間的循環壓力差使設置于所述雙極板組件內的冷卻劑的體積發生膨脹和收縮，由此泵送冷卻劑穿過所述冷卻系統。