[發明專利]燃料電池系統、循環冷卻系統及其溫度控制方法

有效

• 申請號: 202110235581.7
• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN113013442B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 師燕燕;孫亮;李驍
• 申請（專利權）人: 武漢眾宇動力系統科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04007
• 分類號: H01M8/04007;H01M8/04029;H01M8/0432;H01M8/04746
• 代理公司: 上海聯益知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31427
• 代理人: 尹飛宇

1.一種循環冷卻系統，用于控制一燃料電池的溫度，其特征在于，所述循環冷卻系統包括：

一第一循環回路，連通于所述燃料電池，所述第一循環回路是通過所述第一循環回路內填充的液體，以控制所述燃料電池的溫度；

一第一熱交換裝置；

一第二循環回路，所述第二循環回路內亦填充液體，所述第一熱交換裝置設置于所述第一循環回路與所述第二循環回路之間，其用于交換所述第一循環回路與所述第二循環回路的熱量；所述第二循環回路具有主通路、第一支路與第二支路，所述第一熱交換裝置位于所述主通路上；所述第二循環回路上設置有三通道切換閥，所述三通道切換閥的三個接口分別連接所述主通路、所述第一支路與所述第二支路；

一第二熱交換裝置，所述第二熱交換裝置位于所述第二循環回路的所述第二支路上；

一第三循環回路，所述第三循環回路內亦填充液體，為外循環水路，其溫度隨外界溫度而變化；所述第二熱交換裝置設置于所述第二循環回路與所述第三循環回路之間，用于交換所述第二循環回路與所述第三循環回路的熱量；以及

一加熱裝置，其位于所述第二循環回路的主通路上，用于加熱所述第二循環回路內的液體，其中所述加熱裝置被設置能夠根據預設溫度調節自身功率，以消除所述第一熱交換裝置產生的對數溫差影響；

其中：所述第二循環回路的所述主通路上設置有一第三溫度傳感器、一第四溫度傳感器、一第二水泵與一第二流量傳感器，所述第三溫度傳感器用于監測所述第二循環回路連通所述第一熱交換裝置的入口處的溫度，所述第四溫度傳感器用于監測所述第二循環回路連通所述第一熱交換裝置的出口處的溫度，所述第二水泵用于調節所述第二循環回路內的液體流量，所述第二流量傳感器用于監測所述第二循環回路內的液體流量；所述三通道切換閥用于控制所述主通路的液體流入所述第一支路和所述第二支路的流量，從而使得所述三通道切換閥能夠在燃料電池的出口處的溫度與燃料電池的入口處的溫度之間的溫差大于預設溫度范圍時，通過增大流向所述第二支路的液體流量，增大所述第二循環回路通過所述第二熱交換裝置與所述第三循環回路發生熱交換的液體流量，從而使燃料電池的出口處的溫度與燃料電池的入口處的溫度的溫差更小。

2.如權利要求1所述的循環冷卻系統，其特征在于，所述第一循環回路上設置有一第一溫度傳感器、一第二溫度傳感器、一第一水泵與一第一流量傳感器，所述第一溫度傳感器用于監測所述第一循環回路連通所述燃料電池的出口處的溫度，所述第二溫度傳感器用于監測所述第一循環回路連通所述燃料電池的入口處的溫度，所述第一水泵用于調節所述第一循環回路內的液體流量，所述第一流量傳感器用于監測所述第一循環回路內的液體流量。

3.如權利要求1所述的循環冷卻系統，其特征在于，所述循環冷卻系統還包括一補液裝置，連通于所述第一循環回路與所述第二循環回路，以向所述第一循環回路與所述第二循環回路輸送液體。

4.如權利要求1所述的循環冷卻系統，其特征在于，所述第一循環回路內的液體流動方向與所述第二循環回路內的液體流動方向相同。

5.如權利要求1所述的循環冷卻系統，其特征在于，所述第一循環回路內的液體與所述第二循環回路內的液體皆是去離子液體。

6.如權利要求1所述的循環冷卻系統，其特征在于，所述第一熱交換裝置與所述第二熱交換裝置皆是板式熱換器。

7.一種燃料電池系統，其特征在于，所述燃料電池系統包括：

一燃料電池；以及

一循環冷卻系統，用于控制所述燃料電池的溫度，所述循環冷卻系統包括：

一第一循環回路，連通于所述燃料電池，所述第一循環回路是通過所述第一循環回路內填充的液體，以控制所述燃料電池的溫度；

一第一熱交換裝置；

一第二循環回路，所述第二循環回路內亦填充液體，所述第一熱交換裝置設置于所述第一循環回路與所述第二循環回路之間，其用于交換所述第一循環回路與所述第二循環回路的熱量；所述第二循環回路具有主通路、第一支路與第二支路，所述第一熱交換裝置位于所述主通路上；所述第二循環回路上設置有三通道切換閥，所述三通道切換閥的三個接口分別連接所述主通路、所述第一支路與所述第二支路；

一第二熱交換裝置，所述第二熱交換裝置位于所述第二循環回路的所述第二支路上；

一第三循環回路，所述第三循環回路內亦填充液體，為外循環水路，其溫度隨外界溫度而變化；所述第二熱交換裝置設置于所述第二循環回路與所述第三循環回路之間，用于交換所述第二循環回路與所述第三循環回路的熱量；以及

一加熱裝置，其位于所述第二循環回路的主通路上，用于加熱所述第二循環回路內的液體，其中所述加熱裝置被設置能夠根據預設溫度調節自身功率，以消除所述第一熱交換裝置產生的對數溫差影響；

其中：所述第二循環回路的所述主通路上設置有一第三溫度傳感器、一第四溫度傳感器、一第二水泵與一第二流量傳感器，所述第三溫度傳感器用于監測所述第二循環回路連通所述第一熱交換裝置的入口處的溫度，所述第四溫度傳感器用于監測所述第二循環回路連通所述第一熱交換裝置的出口處的溫度，所述第二水泵用于調節所述第二循環回路內的液體流量，所述第二流量傳感器用于監測所述第二循環回路內的液體流量；所述三通道切換閥用于控制所述主通路的液體流入所述第一支路和所述第二支路的流量，從而使得所述三通道切換閥能夠在燃料電池的出口處的溫度與燃料電池的入口處的溫度之間的溫差大于預設溫度范圍時，通過增大流向所述第二支路的液體流量，增大所述第二循環回路通過所述第二熱交換裝置與所述第三循環回路發生熱交換的液體流量，從而使燃料電池的出口處的溫度與燃料電池的入口處的溫度的溫差更小。