[发明专利]一种燃料电池系统及其热管理方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池系统及其热管理方法，该系统包括第一循环液路和第二循环液路，控制器用于根据第一温度传感器检测的温度信息控制第一或第二循环液路工作；该热管理方法包括，利用控制器判断电解液实时温度是否在最佳温度范围内：如果是，通过控制器控制第一、第二换向阀，从而令第二循环液路工作；如果否，则通过控制器控制第一、第二换向阀，从而令第一循环液路工作，如果实时温度高于第一阈值，则利用蓄能加热装置吸收循环液热量，如果实时温度低于第二阈值，则利用蓄能加热装置加热循环液。基于双循环液路结构设计，本发明有效解决燃料电池系统的运行散热、低温运行及低温启动问题，具有可靠性强、能源利用率高、成本低等优点。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，更为具体来说，本发明为一种燃料电池系统及其热管理方法。

背景技术

目前，燃料电池在正常运行过程中必然会产生大量的热量，为使燃料电池正常工作，通常采用风冷方式或水冷方式进行散热，且将热量排放到大气中。燃料电池的常规散热方式必须额外增加电源，但是，增加电源的方式降低了燃料电池系统的可靠性、增加了燃料电池成本，而且常规散热方式造成了极大的浪费、能源利用率较低。另外，燃料电池在低温环境下(比如在零度以下，特别是零下40℃)启动或运行过程中必须要借助额外增加的热量，从而加热循环液、使燃料电池系统正常工作。所以现有燃料电池在正常运行过程、低温运行过程及低温启动过程中都需要耗费额外的能源，即现有技术必须依赖外部电源，该方式不仅造成了能源浪费，而且存在成本高、可靠性差等缺点。

因此，如何有效提高燃料电池系统的能源利用率、避免能源浪费以及保证燃料电池系统工作的可靠性，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终追求的目标。

发明内容

为解决现有燃料电池系统存在的能源浪费严重、可靠性差及成本高等问题，本发明创新地提供了一种燃料电池系统及其热管理方法，基于相变材料的蓄能原理，有效解决了燃料电池在正常运行、低温运行及低温启动等工况下必须依赖外部电源进行高温放热和低温加热等问题，达到对燃料电池工作涉及的热能进行有效存储及管理等目的，从而避免了能源浪费、提高了燃料电池系统工作可靠性，极大降低了燃料电池系统投入的成本，使燃料电池适用于更多的应用场合。

为实现上述技术目的，本发明公开了一种燃料电池系统，该系统包括燃料电池、循环液箱、泵、第一换向阀、蓄能加热装置、第二换向阀及控制器，所述燃料电池、所述循环液箱、所述泵、所述第一换向阀、所述蓄能加热装置、所述第二换向阀通过管路连接形成第一循环液路，所述燃料电池、所述循环液箱、所述泵、所述第一换向阀、所述第二换向阀通过管路连接形成第二循环液路；在第一换向阀入口前的管路上设置有第一温度传感器，所述第一温度传感器、所述第一换向阀、所述第二换向阀均与所述控制器通信连接，所述控制器用于根据所述第一温度传感器检测的温度信息控制所述第一换向阀和所述第二换向阀，从而令所述第一循环液路工作或所述第二循环液路工作；其中，所述循环液箱内装有电解液。

基于上述的技术方案，本发明创新提供了一种具有双循环液路的燃料电池系统，能够根据从循环液箱中流出的电解液的实时温度选择符合实时工况的液路，从而实现对电解液进行升温或者降温，进而使燃料电池始终工作于最佳温度工作模式；本发明有效避免了对外部电源的依赖，其具有可靠性强、成本低等突出优点。

进一步地，该系统还包括蓄电池；所述蓄电池与所述蓄能加热装置电连接、用于为蓄能加热装置中的加热电阻供电，所述蓄能加热装置上设置有第二温度传感器；所述蓄电池与所述泵电连接、用于为泵供电，所述蓄电池与所述泵的连接线路上设置有第一开关，所述蓄电池与所述蓄能加热装置的连接线路上设置有第二开关；所述第一开关、所述第二开关及所述第二温度传感器均与所述控制器通信连接，所述控制器还用于在系统启动工作时控制所述第一开关闭合、在系统停止工作时控制所述第一开关断开，所述控制器用于根据第二温度传感器检测的温度信息控制所述第二开关。