[發明專利]一種具有相變蓄熱及預加熱功能的燃料電池熱管理系統

有效

• 申請號: 202010288512.8
• 申請日: 2020-04-14
• 公開（公告）號: CN111463453B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 于遠彬;黃世佩;蔣俊宇;閔海濤
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01M8/04007
• 分類號: H01M8/04007;H01M8/04014;H01M8/04029;H01M8/04223;H01M8/04302;H01M8/0432;H01M8/04955
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 杜森垚

1.一種具有相變蓄熱及預加熱功能的燃料電池熱管理系統，其特征在于，包括熱管換熱部件、液路預熱回路、液路加熱回路、氣路預熱回路、氣路加熱回路以及熱管理控制系統；

所述熱管換熱部件包括熱管組件和換熱管道，熱管組件使燃料電池與換熱管道相連，換熱管道連接在液路預熱回路的第一電子水泵和電子節溫器之間；

所述液路預熱回路包括依次連接構成回路的第一電子水泵、熱管換熱部件的換熱管道、電子節溫器、二位換向閥、第一相變換熱器、電加熱器、第一三通換向閥；

所述液路加熱回路包括并聯的第一加熱液路和第二加熱液路，以及與第二加熱液路連接的鋰電池熱管理回路；第一加熱液路與所述液路預熱回路共用第一電子水泵、換熱管道、電子節溫器、二位換向閥、第一相變換熱器、第一三通換向閥，還包括依次連接在第一三通換向閥與第一電子水泵之間的電加熱器和水暖換熱器；第二加熱液路包括與電加熱器、第一三通換向閥、水暖換熱器并聯的第一電磁閥和板式換熱器；第二加熱液路與鋰電池熱管理回路共用板式換熱器；

所述氣路預熱回路包括并聯的三條氣路預熱支路；第一條氣路預熱支路包括依次連接的過濾器、空壓機、空氣進氣閥，并通過空氣進氣閥連接燃料電池的進氣管路；第二條氣路預熱支路包括與空氣進氣閥并聯第三電磁閥以及依次連接在第三電磁閥后的第二相變換熱器和混氣室，混氣室的出口通過第五電磁閥與燃料電池進氣管路連接；第三條氣路預熱支路為氫氣進氣管路，包括依次連接的氫氣罐、減壓閥、氫氣進氣閥，氫氣進氣閥連接燃料電池進氣管路；在減壓閥和氫氣進氣閥間還通過第四電磁閥引出一條氫氣進氣支路與混氣室相連；由第一條、第二條氣路預熱支路及氫氣進氣支路進入燃料電池的氣體通過排氣管路排出，由氫氣進氣管路進入燃料電池的氫氣排入氫氣循環泵；

所述氣路加熱回路包括液路管路及氣路管路，液路管路與氣路管路通過第二相變換熱器相連；液路管路與液路預熱回路共用第一電子水泵、換熱管道、電子節溫器、二位換向閥，還包括依次連接在二位換向閥與第一電子水泵之間的第二電磁閥和第二相變換熱器；空氣管路包括依次連接的過濾器、空壓機、第三電磁閥、第二相變換熱器、第六電磁閥，并通過第六電磁閥連接燃料電池的進氣管路，然后通過燃料電池排氣管路排出氣體；

所述液路預熱回路，也是第一相變換熱器蓄熱回路；

所述氣路加熱回路中的液路管路，也是第二相變換熱器蓄熱回路；

所述熱管理控制系統對液路預熱回路、液路加熱回路、氣路預熱回路、氣路加熱回路進行控制，實現燃料電池的冷啟動、蓄熱熱管理控制。

2.如權利要求1所述的一種具有相變蓄熱及預加熱功能的燃料電池熱管理系統，其特征在于，所述熱管換熱部件的熱管組件包含多個熱管，各熱管的冷凝端布置在極板中，蒸發端布置在換熱管道中，同一極板中的熱管之間通過金屬肋片相連，孔隙中填充導熱材料；所述換熱管道布置在燃料電池側面，分別有入口接頭、出口接頭，換熱管道內通過肋片分隔成多層流道。

3.如權利要求1所述的一種具有相變蓄熱及預加熱功能的燃料電池熱管理系統，其特征在于，所述第一相變換熱器連接在二位換向閥的一條支路上，第一相變換熱器包括第一保溫外殼、第一相變換熱管、入口管路、出口管路，第一相變換熱管安裝在第一保溫外殼內，第一保溫外殼分別通過入口管路和出口管路與第一相變換熱管聯通，第一相變換熱管與第一保溫外殼之間填充有相變材料，第一相變換熱管內部管道為冷卻液流道。

4.如權利要求1所述的一種具有相變蓄熱及預加熱功能的燃料電池熱管理系統，其特征在于，所述第二相變換熱器包括第二保溫外殼、換熱翅片、內殼、冷卻液流道；第二保溫外殼與內殼之間為空氣通道，第二保溫外殼上分別設有與空氣通道聯通的空氣進口和空氣出口；內殼表面上設有換熱翅片，內殼中設有冷卻液流道，第二保溫外殼上分別設有聯通至內殼中冷卻液流道的冷卻液進口和冷卻液出口；冷卻液流道與內殼之間通過肋片連接，且冷卻液流道與內殼之間填充相變材料。

5.如權利要求1所述的一種具有相變蓄熱及預加熱功能的燃料電池熱管理系統，其特征在于，所述水暖換熱器為乘員艙供熱部件，通過第一三通換向閥方向控制選擇對乘員艙加熱或不加熱。