[发明专利]一种多燃料电池模块联用的热管理系统和方法

权利要求书

1.一种燃料电池系统的热管理系统，其特征在于，包括燃料电池模块、热交换器1#、热交换器2#、水箱1#、水箱2#、水箱3#、温度调节器、调速水泵、液氢系统、散热器和循环水泵；

所述燃料电池模块、热交换器1#、温度调节器、热交换器2#和水箱1#连接成一级热循环回路；燃料电池模块的水路出口通过管路与热交换器1#热介质入口连接，热交换器1#热介质出口与温度调节器入口通过管路连接，温度调节器低温出口与水箱1#的入口通过管路连接，水箱1#的出口与燃料电池模块的水路入口通过管路连接；温度调节器高温出口与热交换器2#热介质入口通过管路连接，换热器2#热介质出口与水箱1#的入口通过管路连接；

所述一级热循环回路为n个；n≥2，n为整数；热交换器1#、水箱2#、调速水泵和液氢系统依次串联形成二级热循环回路Ⅰ；第一个热交换器1#的冷介质出口与第二个热交换器1#的冷介质入口连接，最后一个热交换器1#的冷介质出口与水箱2#的入口通过管路连接，水箱2#的出口与调速水泵的入口通过管路连接，调速水泵的出口与液氢系统的水路入口通过管路连接，液氢系统的水路出口与第一个换热器1#的冷介质入口通过管路连接；

热交换器2#、水箱3#、循环水泵和散热器依次串联形成二级热循环回路Ⅱ；第一个热交换器2#冷介质出口与第二个热交换器2#的冷介质入口连接，最后一个热交换器2#的冷介质出口与水箱3#入口通过保温连接，水箱3#出口与循环水泵入口通过管路连接，循环水泵出口与散热器入口通过管路连接，散热器出口与第一个热交换器2#的冷介质入口通过管路连接；

所述液氢系统氢气输出口输出的氢气分别进入n个燃料电池模块；液氢汽化后的氢气为燃料电池模块工作提供燃料；燃料电池模块工作产生的热量使一级热循环回路的水温升高，热交换器1#被加热，热交换器中的循环水进入液氢系统，为液氢系统内液氢的汽化提供热量。

2.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述系统还包括缓冲罐和减压器，所述液氢系统汽化后的氢气先经过缓冲罐后经减压器减压后再进入燃料电池模块。

3.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述管路为保温水管。

4.一种以液氢为燃料的燃料电池的热管理方法，其特征在于，使用权利要求1-3任意一项所述的系统；

(1)燃料电池启动初期，通过液氢自身的蒸发气实现至少一个燃料电池的启动及低功率运行；

(2)燃料电池低功率运行产生的热量使一级热循环回路的水温升高，进而使每个热交换器都被加热；

(3)启动二级循环回路中的调速水泵，将一级循环回路中的热量传递至二级循环回路中加热液氢系统；

(4)被加热的液氢系统释放气态氢，通过调速水泵启停或转速变化实现液氢汽化速度和燃料电池氢气需求量的匹配；

(5)启动循环水泵，将整系统中的多余热量通过散热器散掉；

(6)燃料电池停车，关闭调速水泵。