[发明专利]一种燃料电池浸没式冷却系统及方法

权利要求书

1.一种燃料电池浸没式冷却方法，其特征在于，基于燃料电池浸没式冷却系统，包括冷却箱、辅助水泵(2)、散热器(10)和主水泵(12)；所述冷却箱包括浸没腔(5)和冷凝腔(7)；浸没腔(5)为密闭结构，在浸没腔(5)内充斥有液态冷却介质；在浸没腔(5)内安装燃料电池电堆(1)和辅助水泵(2)，且燃料电池电堆(1)和辅助水泵(2)浸没在液态冷却介质中，辅助水泵(2)出口与燃料电池电堆(1)的冷却液入口相连；在所述浸没腔(5)和冷凝腔(7)之间设置有导热板(6)，浸没腔(5)和冷凝腔(7)之间通过导热板(6)连接；所述冷凝腔(7)上设置有冷却液出口和冷却液入口；冷凝腔(7)的冷却液出口与散热器(10)入口相连，散热器(10)出口与主水泵(12)入口相连，主水泵(12)出口与冷凝腔(7)的冷却液入口相连；

燃料电池浸没式冷却方法包括步骤：

燃料电池电堆(1)产生热量温度升高，辅助水泵(2)吸入液态冷却介质泵入燃料电池电堆(1)冷却流道中；液态冷却介质在燃料电池电堆(1)内冷却流道及燃料电池电堆(1)表面吸收大量的热量汽化发生相变；气体上浮遇冷雾化形成蒸汽在导热板(6)上凝结成水滴又落回液态介质中形成循环，由气态相变为液态释放出大量的热通过导热板(6)传递至冷凝腔(7)；

主水泵(12)吸入低温冷却液并泵入冷凝腔(7)，冷凝腔(7)内充斥着流动的冷却液，吸收导热板(6)传递的热量变为高温冷却液；高温冷却水在散热器(10)处将热量排到系统外变为低温冷却水，再被水泵重新吸入形成循环。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池浸没式冷却方法，其特征在于，在所述冷凝腔(7)和散热器(10)的冷却回路上设置燃料电池系统中产热辅助部件(8)；

主水泵(12)吸入低温冷却液并泵入冷凝腔(7)，冷凝腔(7)内和燃料电池系统中产热辅助部件(8)的冷却流道内充斥着流动的冷却液，吸收导热板(6)传递的热量和产热辅助部件(8)的热量变为高温冷却液；最终在散热器(10)处将热量排到系统外变为低温冷却液，再被水泵重新吸入形成循环。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池浸没式冷却方法，其特征在于，基于燃料电池浸没式冷却系统中设置主水泵出口温度传感器(13)、散热器入口温度传感器(9)和散热器出口温度传感器(11)；

通过主水泵出口温度传感器(13)、散热器入口温度传感器(9)和散热器出口温度传感器(11)分别测得主水泵(12)出口温度T₁、散热器(10)入口温度T₂、散热器(10)出口温度T₃；

主控制器接收各个温度传感器测得的温度数据并计算产热部件出入口温差ΔT＝T₂-T₁；

主控制器通过查询T₃—r_f对应关系表、ΔT—r_p对应关系表插值得到散热器(10)风扇目标转速r_f、主水泵(12)目标转速r_p；

主控制器将计算得到的散热器(10)风扇目标转速r_f、主水泵(12)目标转速r_p分别发送至散热器(10)控制端、主水泵(12)控制端，最终调节散热器(10)风扇转速、主水泵(12)转速，实现冷却系统的实时调节控制。

4.根据权利要求1所述的一种燃料电池浸没式冷却方法，其特征在于，在所述浸没腔(5)内设置有箱体压力传感器(4)，箱体压力传感器(4)位于浸没腔(5)内上方气体中；在所述浸没腔(5)上设置有紧急泄压阀(14)；

通过箱体压力传感器(4)实时监测箱体气体压力P，若箱体气体压力P未超过预设阈值P₁，则紧急泄压阀(14)不作反应；若超过预设泄压阈值P₁，则紧急泄压阀(14)打开，浸没腔(5)内气体泄漏到外界，气体压力降低，直至箱体气体压力P达到预设正常阈值P₂，紧急泄压阀(14)关闭，浸没腔(5)恢复密闭状态。