[发明专利]燃料电池热管理系统和燃料电池热管理方法

说明书

本发明提供一燃料电池热管理系统和燃料电池热管理方法，其中所述燃料电池热管理系统包括一电堆、一管道组件、一流量调控元件、一加热器、一热交换器以及一散热器。所述电堆具有一冷却进口和一冷却出口，其中所述管道组件与所述电堆的所述冷却进口和所述冷却出口相连通，其中所述流量调控元件具有一进口、一第一出口、一第二出口、以及一第三出口，所述加热器、所述热交换器以及所述散热器通过所述管道组件与所述电堆的所述冷却进口相连通，通过调整所述流量调控元件的所述第一出口、所述第二出口以及所述第三出口的开口状态。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，尤其涉及一燃料电池热管理系统和燃料电池热管理方法。

背景技术

燃料电池系统作为富有前途的车用动力系统替代方案之一，在长续航商用车领域有着诸多优势。随着车用燃料电池动力系统的技术进步，使其可以在更低的环境温度中工作。然而在低温环境中工作的车辆，必须要考虑如何实现更加快速的暖机，并充分利用燃料电池反应余热进行客舱供暖，以便更加高效的利用能源。

当前处在示范运营阶段的燃料电池汽车，冬季客舱供暖多采用独立的客舱供暖模块进行，并未使用换热器吸收燃料电池工作时产生的大量余热，或直接引流通过燃料电池电堆的冷却介质流经客舱供暖空调的暖风芯体。这样就造成了燃料电池车在冬季实际使用时，整车的能源转化效率降低。现有技术也主要集成中在研发能力更强的燃料电池乘用车领域，或纯粹的理论层面，没有实践意义。

申请公布号为CN109962268B的中国发明专利申请揭示了一种燃料电池汽车热管理方法，其描述的是整车的综合热管理方案，其中该申请方案的整车热管理系统包括燃料电池子系统、动力电池子系统、乘客舱供暖子系统及其热交换控制子系统。申请公布号为CN111129541A的中国发明专利申请揭示了一种车用燃料电池的热循环管理系统，其主要描述电堆冷却系统及客舱供暖系统，由客舱热交换器连接电堆冷却系统及客舱供暖系统。

发明内容

本发明的一个主要优势在于提供一燃料电池热管理系统和燃料电池热管理方法，其中所述燃料电池热管理系统基于燃料电池发动机系统自身的独立热管理系统，所述燃料电池热管理系统可以接受整车信号进行协同控制。

本发明的另一个优势在于提供一燃料电池热管理系统和燃料电池热管理方法，其中所述燃料电池热管理系统可以在不依赖整车热管理系统的任何支持下独立运行，完成燃料电池的冷启动控制，运行过程中的温度波动控制及高效散热。

本发明的另一个优势在于提供一燃料电池热管理系统和燃料电池热管理方法，其中所述燃料电池热管理系统联系整车热管理系统，协助提供客舱供暖，并在任何客舱供暖控制策略下，都不会影响燃料电池自身的热管理效果。

本发明的另一个优势在于提供一燃料电池热管理系统和燃料电池热管理方法，其中所述燃料电池热管理系统可以广泛适应不同整车厂的不同热管理构架。

本发明的另一个优势在于提供一燃料电池热管理系统和燃料电池热管理方法，其中所述燃料电池热管理系统包括一流量调控元件，所述流量调控元件用以集成控制系统冷却介质(水)的流向和/或流量，其系统原理清晰简单，可以控制各种不同工况。

本发明的另一个优势在于提供一燃料电池热管理系统和燃料电池热管理方法，其中所述燃料电池热管理系统通过所述流量调控元件的型线设计控制在不同阶段冷却介质的流向，以实现对燃料电池和整车的热管理。

本发明的其它优势和特点通过下述的详细说明得以充分体现并可通过所附权利要求中特地指出的手段和装置的组合得以实现。

依本发明的一个方面，能够实现前述目的和其他目的和优势的本发明的一燃料电池热管理系统，包括：

一电堆，所述电堆具有一冷却进口和一冷却出口；

一管道组件，其中所述管道组件与所述电堆的所述冷却进口和所述冷却出口相连通；