[發明專利]用于控制流體模塊的裝置和方法

在審

• 申請號: 201810132625.1
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN109390611A
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: P·拉瑪;N·T·帕爾默;S·C·哈里斯;D·J·格里姆韋德;P·尼爾萬
• 申請（專利權）人: 智能能源有限公司
• 主分類號: H01M8/04007
• 分類號: H01M8/04007;H01M8/04029
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙志剛;張秀芬

本申請涉及用于控制流體模塊的裝置和方法。公開一種用于燃料電池系統的冷卻模塊，所述模塊包括：被配置成在其中接收冷卻劑的箱；冷卻劑；與所述箱中的所述冷卻劑和所述燃料電池系統流體連通的泵，所述泵被配置成將所述冷卻劑傳輸到所述燃料電池系統；所述箱中的所述冷卻劑內的加熱元件，所述加熱元件被配置成加熱所述冷卻劑；以及與控制器信號通信并與所述箱流體連通的至少一個傳感器。所述傳感器被配置成檢測對應于存在或不存在足夠的液體冷卻劑的變化以啟動所述泵，并且所述控制器處理傳感器數據并被配置成致動所述泵。

技術領域

本公開大體涉及具有流體冷卻劑儲箱的燃料電池系統。具體地，本公開涉及控制可凍結冷卻劑的方法和裝置。

背景技術

常規的電化學燃料電池將燃料和氧化劑轉換成電能和反應產物。普通類型的電化學燃料電池包括膜電極組件(MEA)，其包括陽極與陰極之間的聚合物離子(質子)轉移膜以及氣體擴散結構。燃料(例如氫氣)和氧化劑(例如來自空氣的氧氣)通過MEA的相應側傳遞以產生電能和作為反應產物的水?？梢孕纬梢粋€堆(stack)，其包括被布置有單獨的陽極流體流動路徑和陰極流體流動路徑的多個此類燃料電池。這種堆通常呈包括許多個體燃料電池板的塊的形式，所述燃料電池板通過處于堆的任一端處的端板保持在一起。

發明內容

本發明公開了用于控制燃料電池系統的方法和裝置。根據一個方面，一種用于燃料電池系統的冷卻模塊包括：被配置成在其中接收冷卻劑的箱；冷卻劑；與所述箱中的所述冷卻劑和所述燃料電池系統流體連通的泵，所述泵被配置成將所述冷卻劑傳輸到所述燃料電池系統；所述箱中的所述冷卻劑內的加熱元件，所述加熱元件被配置成加熱所述冷卻劑；以及與控制器進行信號通信并與所述箱流體連通的至少一個傳感器。所述傳感器被配置成檢測對應于存在或不存在足夠的液體冷卻劑的變化以啟動所述泵，并且所述控制器處理傳感器數據并被配置成致動所述泵。

在一些實施方式中，所述冷卻劑可以至少凍結或部分凍結。所述冷卻劑可以是水。所述傳感器可以位于遠離液體或凍結的冷卻劑的位置，并且被定位成測量所述冷卻劑的蒸氣相的特性(quality)。所述傳感器可以測量蒸氣壓力和蒸汽溫度中的至少一個的變化。所述控制器可以被配置成加熱所述冷卻劑，直到達到所述傳感器指示的蒸氣壓力和蒸氣溫度中的至少一個的預定設置點。在一些方面中，所述傳感器可以是放置在所述冷卻劑中的一個或更多個潛水式應變計、機電式開關(例如雙金屬開關)、熱電偶、或密度小于冷卻劑密度的浮標。在一些方面中，所述泵可以是蠕動泵。在一些實施方式中，所述控制器可以被配置成加熱與所述冷卻劑熱連通的(一個或更多個)加熱元件，并且加熱所述冷卻劑直到達到所述熱電偶指示的蒸氣溫度的預定設置點。所述應變計可以設置在所述冷卻劑中。在一些方面中，所述加熱元件可以包括電阻加熱器。在另一個方面中，所述加熱元件可以包括來自所述燃料電池系統的排氣，當所述冷卻劑處于其凍結狀態時，所述排氣具有足夠的溫度以融化至少一部分冷卻劑。

根據本公開的另一個方面，一種用于燃料電池系統的冷卻模塊包括：被配置成在其中接收冷卻劑的箱；水冷卻劑；與所述箱中的所述水冷卻劑和所述燃料電池系統流體連通的泵，所述泵被配置成將所述冷卻劑傳輸到所述燃料電池系統；所述箱中的所述水冷卻劑內的加熱元件，所述加熱元件被配置成與所述冷卻劑熱連通并由此加熱所述水冷卻劑；以及與控制器進行信號通信并與所述箱的一部分物理接觸的至少一個傳感器，該至少一個傳感器被配置成檢測所述水冷卻劑施加在所述箱或其任何部分上的應力的變化。所述水冷卻劑的相(phase)對應于存在或不存在足夠的液體冷卻劑來啟動所述泵，并且所述控制器處理傳感器數據并被配置成致動所述泵。在一些方面中，所述水冷卻劑可以凍結或部分凍結。所述傳感器可以位于所述箱的外部上并且不浸入所述水冷卻劑中。