[發(fā)明專利]燃料電池動力系系統(tǒng)和用于所述系統(tǒng)中冷卻劑回路的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202111595336.3
• 申請日: 2021-12-24
• 公開（公告）號: CN116387548A
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 紀(jì)光霽
• 申請（專利權(quán)）人: 康明斯新能源動力（上海）有限公司
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M8/04029;H01M8/04111
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 阮楨斐;楊忠

本發(fā)明涉及燃料電池動力系系統(tǒng)和用于所述系統(tǒng)中冷卻劑回路的方法，具體而言本公開總體上涉及包括在燃料電池動力系系統(tǒng)中的熱管理系統(tǒng)中的系統(tǒng)和方法。熱管理系統(tǒng)包括：馬達(dá)組件，其包括驅(qū)動馬達(dá)和可操作地聯(lián)接到驅(qū)動馬達(dá)的馬達(dá)逆變器；第一泵，其可操作地聯(lián)接到驅(qū)動馬達(dá)并被配置成通過第一冷卻回路循環(huán)第一冷卻劑；和第二泵，其可操作地聯(lián)接到驅(qū)動馬達(dá)并被配置成通過第二冷卻回路循環(huán)第二冷卻劑。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開總體上涉及燃料電池動力系系統(tǒng)和用于控制這種系統(tǒng)中的一個或多個冷卻劑回路的方法。

背景技術(shù)

典型的燃料電池動力系系統(tǒng)包括多于一個的功率源。例如，燃料電池動力系系統(tǒng)的功率源可包括一個或多個燃料電池系統(tǒng)和/或一個或多個高壓電池系統(tǒng)或電池組。在大多數(shù)移動性應(yīng)用中，供應(yīng)給燃料電池系統(tǒng)的反應(yīng)物包括用于陽極的燃料(例如氫氣)和用于陰極的氧化劑(例如氧氣)。

在陰極中，氧氣通常伴隨著氮?dú)?，因?yàn)檠趸瘎┕?yīng)通常來自大氣，以避免機(jī)載存儲。陽極典型地被供應(yīng)以純氫，純氫作為高度壓縮的氫氣或液化氫存儲在罐中。在燃料電池系統(tǒng)中的電化學(xué)反應(yīng)期間，經(jīng)常需要冷卻劑來為任何排熱提供熱沉，并且需要冷卻劑在操作期間將燃料電池系統(tǒng)保持在適當(dāng)?shù)臏囟取?/p>

包括散熱器、泵、風(fēng)扇、加熱器和/或其它部件的熱管理系統(tǒng)可用于確保燃料電池系統(tǒng)在操作之前處于合適的溫度。熱管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)包括燃料電池堆的高溫冷卻劑回路和包括輔助設(shè)備的低溫冷卻劑回路。熱管理系統(tǒng)可獨(dú)立地操作冷卻劑回路中的每一個。熱管理系統(tǒng)中的冷卻劑回路可在燃料電池動力系系統(tǒng)中的燃料電池系統(tǒng)的操作之前、期間和之后被控制。

本文描述了用于控制和/或優(yōu)化燃料電池動力系系統(tǒng)中包括一個或多個單獨(dú)冷卻劑回路的熱管理系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。本文描述了可優(yōu)化零件的集成、降低成本和增強(qiáng)熱管理系統(tǒng)的性能的方法和/或?qū)嵤├摕峁芾硐到y(tǒng)包括用于燃料電池堆和用于輔助設(shè)備的單獨(dú)的冷卻劑回路。

發(fā)明內(nèi)容

包括本發(fā)明的實(shí)施例是為了滿足這些和其它需求。在一個方面，本文描述了一種燃料電池動力系系統(tǒng)中的熱管理系統(tǒng)，該熱管理系統(tǒng)包括：馬達(dá)組件，其包括驅(qū)動馬達(dá)和可操作地聯(lián)接到驅(qū)動馬達(dá)的馬達(dá)逆變器；第一泵，其可操作地聯(lián)接到驅(qū)動馬達(dá)并被配置成通過第一冷卻回路循環(huán)第一冷卻劑；和第二泵，其可操作地聯(lián)接到驅(qū)動馬達(dá)并被配置成通過第二冷卻回路循環(huán)第二冷卻劑。

熱管理系統(tǒng)還可包括控制器，該控制器被配置成通過馬達(dá)逆變器控制馬達(dá)組件的操作。第一冷卻回路可被配置成調(diào)節(jié)燃料電池堆的溫度，并且第二冷卻回路可被配置成調(diào)節(jié)與燃料電池堆相關(guān)聯(lián)的輔助設(shè)備的溫度。

熱管理系統(tǒng)還可包括定位在驅(qū)動馬達(dá)和第一泵之間的齒輪系。第一泵可由驅(qū)動馬達(dá)通過齒輪系驅(qū)動，第二泵可由驅(qū)動馬達(dá)直接驅(qū)動，第一冷卻回路可被配置成調(diào)節(jié)燃料電池堆的溫度，并且第二冷卻回路可被配置成調(diào)節(jié)與燃料電池堆相關(guān)聯(lián)的輔助設(shè)備的溫度。

第一泵和第二泵可具有相同的尺寸，或者第一泵可尺寸設(shè)計成大于第二泵。第一泵和第二泵可在相同的速度下操作，第一泵可在驅(qū)動馬達(dá)的第一側(cè)上，并且第二泵可在驅(qū)動馬達(dá)的第二側(cè)上。

第一泵可包括第一葉片幾何形狀，并且第二泵可包括不同于第一葉片幾何形狀的第二葉片幾何形狀。驅(qū)動馬達(dá)可包括驅(qū)動軸，該驅(qū)動軸直接聯(lián)接到第一泵和第二泵中的每一個。驅(qū)動軸可從驅(qū)動馬達(dá)的第一側(cè)延伸，使得第一泵在驅(qū)動馬達(dá)的第一側(cè)上，并且第二泵在驅(qū)動馬達(dá)的第一側(cè)上。

熱管理系統(tǒng)可包括定位在驅(qū)動馬達(dá)和第二泵之間的齒輪系，其中第一泵由驅(qū)動馬達(dá)直接驅(qū)動，并且第二泵由驅(qū)動馬達(dá)通過齒輪系驅(qū)動。第一冷卻回路可被配置成調(diào)節(jié)燃料電池堆的溫度，并且第二冷卻回路可被配置成調(diào)節(jié)與燃料電池堆相關(guān)聯(lián)的輔助設(shè)備的溫度。

熱管理系統(tǒng)可包括定位在驅(qū)動馬達(dá)和第一泵之間的齒輪系，其中第一泵由驅(qū)動馬達(dá)通過齒輪系驅(qū)動，并且第二泵由驅(qū)動馬達(dá)直接驅(qū)動。第一冷卻回路可被配置成調(diào)節(jié)燃料電池堆的溫度，并且第二冷卻回路可被配置成調(diào)節(jié)與燃料電池堆相關(guān)聯(lián)的輔助設(shè)備的溫度。