[发明专利]一种具有相变蓄热及预加热功能的燃料电池热管理系统

权利要求书

1.一种具有相变蓄热及预加热功能的燃料电池热管理系统，其特征在于，包括热管换热部件、液路预热回路、液路加热回路、气路预热回路、气路加热回路以及热管理控制系统；

所述热管换热部件包括热管组件和换热管道，热管组件使燃料电池与换热管道相连，换热管道连接在液路预热回路的第一电子水泵和电子节温器之间；

所述液路预热回路包括依次连接构成回路的第一电子水泵、热管换热部件的换热管道、电子节温器、二位换向阀、第一相变换热器、电加热器、第一三通换向阀；

所述液路加热回路包括并联的第一加热液路和第二加热液路，以及与第二加热液路连接的锂电池热管理回路；第一加热液路与所述液路预热回路共用第一电子水泵、换热管道、电子节温器、二位换向阀、第一相变换热器、第一三通换向阀，还包括依次连接在第一三通换向阀与第一电子水泵之间的电加热器和水暖换热器；第二加热液路包括与电加热器、第一三通换向阀、水暖换热器并联的第一电磁阀和板式换热器；第二加热液路与锂电池热管理回路共用板式换热器；

所述气路预热回路包括并联的三条气路预热支路；第一条气路预热支路包括依次连接的过滤器、空压机、空气进气阀，并通过空气进气阀连接燃料电池的进气管路；第二条气路预热支路包括与空气进气阀并联第三电磁阀以及依次连接在第三电磁阀后的第二相变换热器和混气室，混气室的出口通过第五电磁阀与燃料电池进气管路连接；第三条气路预热支路为氢气进气管路，包括依次连接的氢气罐、减压阀、氢气进气阀，氢气进气阀连接燃料电池进气管路；在减压阀和氢气进气阀间还通过第四电磁阀引出一条氢气进气支路与混气室相连；由第一条、第二条气路预热支路及氢气进气支路进入燃料电池的气体通过排气管路排出，由氢气进气管路进入燃料电池的氢气排入氢气循环泵；

所述气路加热回路包括液路管路及气路管路，液路管路与气路管路通过第二相变换热器相连；液路管路与液路预热回路共用第一电子水泵、换热管道、电子节温器、二位换向阀，还包括依次连接在二位换向阀与第一电子水泵之间的第二电磁阀和第二相变换热器；空气管路包括依次连接的过滤器、空压机、第三电磁阀、第二相变换热器、第六电磁阀，并通过第六电磁阀连接燃料电池的进气管路，然后通过燃料电池排气管路排出气体；

所述液路预热回路，也是第一相变换热器蓄热回路；

所述气路加热回路中的液路管路，也是第二相变换热器蓄热回路；

所述热管理控制系统对液路预热回路、液路加热回路、气路预热回路、气路加热回路进行控制，实现燃料电池的冷启动、蓄热热管理控制。

2.如权利要求1所述的一种具有相变蓄热及预加热功能的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述热管换热部件的热管组件包含多个热管，各热管的冷凝端布置在极板中，蒸发端布置在换热管道中，同一极板中的热管之间通过金属肋片相连，孔隙中填充导热材料；所述换热管道布置在燃料电池侧面，分别有入口接头、出口接头，换热管道内通过肋片分隔成多层流道。

3.如权利要求1所述的一种具有相变蓄热及预加热功能的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述第一相变换热器连接在二位换向阀的一条支路上，第一相变换热器包括第一保温外壳、第一相变换热管、入口管路、出口管路，第一相变换热管安装在第一保温外壳内，第一保温外壳分别通过入口管路和出口管路与第一相变换热管联通，第一相变换热管与第一保温外壳之间填充有相变材料，第一相变换热管内部管道为冷却液流道。

4.如权利要求1所述的一种具有相变蓄热及预加热功能的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述第二相变换热器包括第二保温外壳、换热翅片、内壳、冷却液流道；第二保温外壳与内壳之间为空气通道，第二保温外壳上分别设有与空气通道联通的空气进口和空气出口；内壳表面上设有换热翅片，内壳中设有冷却液流道，第二保温外壳上分别设有联通至内壳中冷却液流道的冷却液进口和冷却液出口；冷却液流道与内壳之间通过肋片连接，且冷却液流道与内壳之间填充相变材料。

5.如权利要求1所述的一种具有相变蓄热及预加热功能的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述水暖换热器为乘员舱供热部件，通过第一三通换向阀方向控制选择对乘员舱加热或不加热。