[發明專利]一種燃料電池散熱系統、控制方法及燃料電池汽車

在審

• 申請號: 202210615960.3
• 申請日: 2022-05-31
• 公開（公告）號: CN114824361A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 周永林;孫攀;石光勇;趙慶福;張浩峰;魯云松;李選一
• 申請（專利權）人: 東風商用車有限公司
• 主分類號: H01M8/04029
• 分類號: H01M8/04029;H01M8/04014;H01M8/04007
• 代理公司: 湖北竟弘律師事務所 42230
• 代理人: 陳文凈

本發明涉及一種燃料電池散熱系統、控制方法及燃料電池汽車，其包括：燃料電池，燃料電池連接第一循環回路；第二循環回路，第二循環回路與第一循環回路通過第一熱交換器連接，第二循環回路用于對第一循環回路散熱且所述第二循環回路用于對所述第二循環回路內的介質升溫；以及第三循環回路，其通過第二熱交換器與所述第二循環回路連接，第三循環回路連接散熱水箱，且所述散熱水箱的鄰側設有風扇。本發明涉及的一種燃料電池散熱系統、控制方法及燃料電池汽車，燃料電池迅速降溫的同時，第二循環回路升溫后將熱量通過第三循環回路轉換到散熱水箱通過風冷散熱，經過兩輪轉換后，散熱水箱溫度非常高，與環境溫度的溫差大，這樣能夠大大提升散熱效率。

技術領域

本發明涉及燃料電池散熱技術領域，特別涉及一種燃料電池散熱系統、控制方法及燃料電池汽車。

背景技術

燃料電池是一種把燃料所具有的化學能直接轉換成電能的化學裝置。它是繼水力發電、熱能發電和原子能發電之后的第四種發電技術。由于燃料電池是通過電化學反應把燃料的化學能中的吉布斯自由能部分轉換成電能，不受卡諾循環效應的限制，因此發電效率高；另外，燃料電池用燃料和氧氣作為原料，同時沒有機械傳動部件，故排放出的有害氣體極少，使用壽命長。從節約能源和保護生態環境的角度來看，燃料電池是最有發展前途的發電技術，被廣泛應用于汽車領域。

與傳統動力源相比，燃料電池最佳工作溫度區間較小，溫度對其性能、壽命等有著十分顯著的影響。當燃料電池電堆溫度過低時，燃料電池存在明顯的活化極化，燃料電池的質子交換膜的阻抗變大。當燃料電池電堆溫度過高時，水的蒸發速度加快，會使反應氣體帶走過量的水而使質子交換膜脫水，使質子交換膜的性能變差引起燃料電池性能下降。

相關技術中，商用車燃料電池主要采用液冷方式進行散熱，將高溫液態水泵入散熱器內，采用風冷方式進行散熱。但是，夏季環境溫度較高，高至35℃以上后，燃料電池出水溫度約65℃，散熱器與環境溫度溫差小(低于30℃)，該溫度差下采用風冷進行散熱，散熱效率非常低。為保證燃料電池足夠散熱量，整車設計時需布置巨大的散熱器箱體與大功率風扇，造成車輛布置困難且整車成本與重量大幅增加。

因此，有必要設計一種新的燃料電池散熱系統、控制方法及燃料電池汽車，以解決上述問題。

發明內容

本發明實施例提供一種燃料電池散熱系統、控制方法及燃料電池汽車，以解決相關技術中采用風冷進行散熱，散熱效率非常低，且為保證燃料電池足夠散熱量，整車設計時需布置巨大的散熱器箱體與大功率風扇，造成車輛布置困難且整車成本與重量大幅增加的問題。

第一方面，提供了一種燃料電池散熱系統，其包括：燃料電池，所述燃料電池連接第一循環回路；第二循環回路，所述第二循環回路與所述第一循環回路通過第一熱交換器連接，所述第二循環回路用于對所述第一循環回路散熱且所述第二循環回路用于對所述第二循環回路內的介質升溫；以及第三循環回路，其通過第二熱交換器與所述第二循環回路連接，所述第三循環回路連接散熱水箱，且所述散熱水箱的鄰側設有風扇。

一些實施例中，所述第二循環回路包括：第一管路，所述第一管路連接所述第一熱交換器的第一出口與所述第二熱交換器的第一進口，所述第一管路上設有電動壓縮機；以及第二管路，所述第二管路連接所述第二熱交換器的第一出口與所述第一熱交換器的第一進口，所述第二管路上設有電子膨脹閥。設置的電動壓縮機以及電子膨脹閥均為空調系統的結構，可以利用車輛已有的空調系統制冷劑吸熱與放熱的原理，將燃料電池的水溫進行能量轉移至第三循環回路，節省了單獨布置第二循環回路的空間，同時，使用制冷劑直冷方式，大大提升了燃料電池的冷卻速率。

一些實施例中，所述第一循環回路包括：第三管路，所述第三管路連接所述第一熱交換器的第二進口與所述燃料電池，所述第三管路上設有第一水泵；以及第四管路，所述第四管路連接所述第一熱交換器的第二出口與所述燃料電池。