[实用新型]用于燃料电池的热管理装置

说明书

本实用新型提供了用于燃料电池的热管理装置。该热管理装置包括散热循环系统、加热循环系统以及储热缓冲系统。该储热缓冲系统包括储热分支管路、换热器、储热缓冲装置以及第一储热循环管路。储热缓冲装置包含储热缓冲材料，用于储存来自燃料电池的热量或者向燃料电池提供热量。以此方式，能够在散热器散热性能不足的情况下，提供辅助散热功能。此外，还能够利用储存在储热缓冲装置中的热量来辅助燃料电池的冷启动，或者为暖风系统提供热量。

技术领域

本实用新型主要涉及氢燃料电池，并且更具体地，涉及用于燃料电池的热管理装置。

背景技术

燃料电池系统的散热问题制约着其性能的提高，现有散热器在环境温度较高时可能存在无法完全满足燃料电池系统散热的情况，导致燃料电池系统内部热量堆积，温度不断升高，轻则影响燃料电池系统输出性能，重则导致燃料电池系统停止运行，大大缩短寿命。

现有技术方案（例如，CN107994242A等）一般只为燃料电池系统配一个散热器，冬季冷启动依靠燃料电池自发热或外部电加热的方式实现，未考虑燃料电池热量的余热利用。此外，这些技术方案在整车应用时需要热量的时间和燃料电池产生热量的时间不一致时，无法实现对于热量的有效利用。

实用新型内容

根据本公开的示例实施例，提供了一种用于燃料电池的热管理技术方案。该方案的目的在于，在散热器散热性能不足的情况下，分担一部分散热量，起到辅助散热的作用。此外，通过将燃料电池产生的热量储存起来，可以在需要时有控制地利用，为燃料电池系统冷启动和整车暖风系统等提供热量。

在本公开的第一方面中，提供了一种用于燃料电池的热管理装置。该装置包括：散热循环系统，包括散热器，通过管路流体连接至燃料电池，适于将燃料电池产生的热量排放到环境中；以及加热循环系统，用于为燃料电池加热。该装置还包括储热缓冲系统，该储热缓冲系统包括：储热分支管路，被配置为与散热器并联，其中在储热分支管路的入口处设置有三通阀，三通阀能够被操作以控制媒质在散热器和储热分支管路中的流动；换热器，被设置在储热分支管路上，用于其中的媒质的热交换；储热缓冲装置，包含储热缓冲材料，用于储存来自燃料电池的热量或者向燃料电池提供热量；以及第一储热循环管路，被配置为在换热器和储热缓冲装置之间传递热量，其中在换热器处，第一储热循环管路中的媒质适于与储热分支管路中的媒质流体隔绝地进行热交换，并且在储热缓冲装置处，第一储热循环管路中的媒质适于与储热缓冲材料流体隔绝地进行热交换。

在本公开的第二方面中，提供了一种根据上述第一方面的用于燃料电池的热管理装置的控制方法。该方法包括：（a）响应于燃料电池的温度低于或等于电池温度低目标值，将媒质流动限制在加热循环系统中，以加热燃料电池；（b）响应于燃料电池的温度高于电池温度低目标值并且低于或等于电池温度中目标值，将媒质流动按预定比例限制在加热循环系统和散热循环系统中；（c）响应于燃料电池的温度高于电池温度中目标值并且低于或等于电池温度高目标值，将媒质流动限制在散热循环系统中；以及（d）响应于燃料电池的温度高于电池温度高目标值，控制三通阀，使得媒质流动经过散热循环系统和储热缓冲系统，以将来自燃料电池的热量部分地储存在储热缓冲材料中。

在本公开的第三方面中，提供了一种根据上述第一方面的用于燃料电池的热管理装置的控制方法。该方法包括：（a）响应于储热缓冲装置中媒质的温度高于或等于预定目标值，使媒质流动经过储热分支管路；（b）在储热缓冲系统中，利用储热缓冲材料中储存的热量来加热储热分支管路中的媒质，以向燃料电池提供热量；以及（c）在预定时间间隔后，响应于燃料电池的温度高于或等于电池温度低目标值，使燃料电池进入正常运行状态。