[发明专利]多功能集成换热装置、燃料电池热管理系统与热管理方法

说明书

本发明提供了一种多功能集成换热装置，以及燃料电池热管理系统与热管理方法。多功能集成换热装置包括：壳体、换热器、冷风流道、热风流道。冷风流道和热风流道连接在壳体一侧，壳体另一侧带有出风口。冷风流道和热风流道各自拥有独立受控的开闭部件。燃料电池热管理系统包括燃料电池电堆、导热介质循环管路、热源以及上述集成换热装置。集成换热装置安装在导热介质循环管路中。在预热阶段：热源产生热量经由热风流道到达换热器，导热介质吸热后使电堆升温。在稳态阶段，冷风流道输入冷风为导热介质降温，进而冷却电堆。多功能集成换热装置结构紧凑，一机多用，实现了既能加热又能降温的功能，提高了燃料电池系统集成化程度。

技术领域

本发明涉及一种多功能集成换热装置，以及采用上述多功能集成换热装置的燃料电池热管理系统与热管理方法，属于燃料电池技术领域。

背景技术

燃料电池是一种把燃料具有的化学能直接转换成电能的化学装置，转化效率高。燃料电池用燃料和氧气作为原料，没有机械传动部件，排放出的有害气体极少，使用寿命长。从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术。

典型的燃料电池系统包括电堆、循环管路、循环泵、启动燃烧器等。燃料电池发电必然经过两个阶段，其中一个为预热阶段，另一个为稳态发电阶段。

燃料电池电堆需要加热到一定温度才能开始电化学反应，因此需要进行预热。预热阶段通常使用一个启动燃烧器，启动燃烧器中发生燃烧反应，产生大量热，然后通过换热，先加热导热油，导热油循环流动，将电堆加热到适当的反应温度。

在稳态发电阶段，电堆已经开始发电，自身同时会产生大量的废热，导热油流经电堆时会将该部分热量带走，再将热量释放到外界，或者将热量收集起来做其他用途。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有的燃料电池热管理系统零部件多，结构复杂，系统集成化程度不高。

为了解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种多功能集成换热装置，它包括：

壳体，壳体带有出风口；

换热器，换热器安装在壳体内，换热器带有导热介质入口与导热介质出口；

冷风流道，冷风流道的第一端连接在壳体，冷风流道的第二端作为冷风的入口；

第一开闭部件，第一开闭部件设置在冷风流道内，用于开通或闭合冷风流道；

热风流道，热风流道的第一端连接在壳体，热风流道的第二端作为热风的入口；

第二开闭部件，第二开闭部件设置在热风流道内，用于开通或闭合热风流道。

在一些实施例中，第一开闭部件采用电磁控制的风门，第二开闭部件采用电磁控制的阀门。

在一些实施例中，两个冷风流道与一个热风流道连接在壳体的同侧，热风流道设置在两个冷风流道之间。

在一些实施例中，冷风流道和热风流道都朝向壳体的出风口。

在一些实施例中，冷风流道的第二端开口，开口处安装有风扇用于向换热器输送冷风。

在一些实施例中，热风流道与换热器之间设置有均流结构。

本发明的第二方面，提供了一种燃料电池热管理系统，它包括：

燃料电池电堆，用于进行电化学反应；

导热介质循环管路，导热介质循环管路与燃料电池电堆连接，用于加热或冷却燃料电池电堆；

集成换热装置，采用上述多功能集成换热装置；多功能集成换热装置通过其导热介质入口与导热介质出口连接在导热介质循环管路中；

热源，用于向集成换热装置的热风流道供热。