燃料电池的动力系统与交通工具的制作方法

文档序号:13008518阅读:236来源:国知局
燃料电池的动力系统与交通工具的制作方法与工艺

本申请涉及燃料电池领域,具体而言,涉及一种燃料电池的动力系统与交通工具。



背景技术:

燃料电池汽车(fcv)是一种用车载燃料电池装置产生的电能作为动力的汽车。目前,广泛应用于燃料电池汽车的是质子交换膜燃料电池(pemfc)。质子交换膜燃料电池汽车的工作原理为:燃料氢气沿燃料电池电堆阳极板流道分配在膜电极的阳极侧,在阳极催化剂的作用下解离成电子和质子,电子经外电路到达阴极,质子直接穿过膜电极到达阴极,与阴极反应气体中的氧气反应生成水。此过程的产物为电能、热和水。其中电能带动电动机工作,电动机再带动汽车中的机械传动结构,进而带动汽车的前桥(或后桥)等行走机械结构工作,从而驱动电动汽车前进。热和水通过热交换装置直接排放或综合利用。

对于燃料电池动力系统而言,电堆发电时产生反应热约占总能量的30%~60%,热能中除了少量需要维持电堆反应温度和环境自然散失外,大部分需要借助散热设备进行系统与环境的强制对流排出,如果反应产热与散失热量不平衡,会导致电堆温度不稳定。而燃料电池系统的性能与电堆温度有密切的关系。电堆温度的提高将增加电堆的反应活性,从而提高燃料电池的发电效率。但电堆长时间工作在高温环境下寿命会明显的缩短,一般情况下电池的运行温度不超过80℃。电堆在低温条件时,欧姆内阻和极化内阻增加,反应活性明显降低,使得电堆的功率密度、反应效率下降。特别地,当动力系统处于冰点以下启动时,燃料电池反应生成水有可能形成固态冰,堵塞多孔电极与气体流道,阻碍反应介质的传输,同时由于膜电极结冰处的体积膨胀作用,破坏多孔电极结构,降低燃料电池安全性和使用寿命。因此,要保证燃料电池具有良好的动力输出性能、可靠的安全性及较长的使用寿命,必须建立有效热管理策略,提高燃料电池动力系统运行温度对工况和环境的适应性。

目前,质子交换膜燃料电池车用动力系统多采用如图1所示的结构,即氢气和空气/氧气进入电堆1'发生电化学反应,此过程产生的热量由冷却液作为传热媒介流经电堆的冷却液流场带出,通过堆外冷却液回路进入换热器2'与大气进行热量交换后再进入电堆完成持续循环,此过程中,冷却液泵3'作为输送动力源,冷却液箱4'作为补液用途设置。

为保证电堆运行处于较好的温度条件下,上述过程一般将风扇(换热器中的)的启停与电堆温度相关联,即当电堆温度高于设定温度时,风扇开启,冷却液与气流形成强制对流散热,当电堆温度低于设定温度时,风扇关停,对流散热停止。此技术在实际应用中存在以下问题:

(1)电堆的运行温度波动较大,主要原因主要可归纳为以下三方面:一是温度反馈器件(热电偶)的测量过程导致的温度传感滞后引起的温度波动;二是冷却液自身的比热容大引起的温度反应滞后造成的温度惯性波动,三是风扇启停过程中风扇叶片转动的机械惯性。此问题对于功率等级较小的燃料电池系统,其冷却液的容量小,风扇叶片小,这两方面引起的惯性波动会相对弱化,功率等级越大的系统利用以上控制方式其温度惯性波动将明显。电堆温度的运行波动示意图如图2所示,该图中包括两个二维图,这两个图的横坐标均是时间,其中,一个图是换热器的开和关随时间变化的逻辑图,纵坐标中,逻辑“0”表示换热器的关闭,逻辑“1”表示换热器的开启;另一个图是电堆的温度随着时间的变化示意图,纵坐标为电堆的温度,t0表示电堆的预定温度。

电堆温度波动较大时会存在以下危害:a.由于电堆正常运行过程中堆内水分多处于饱和状态,当电堆温度波动时,气态水很容易凝结液化,增加了电堆水淹的风险;b.温度波动过程中造成电堆温度分布均一性降低,短时间影响性能,长时造成寿命衰减。

(2)电堆无法适应低温环境。当动力系统运行于低温环境时,即使发电模块有保温措施,但由于冷却液在电堆运行时一直处于循环状态,且冷却液经过换热器时与环境的接触面积非常大,加之环境温度低,造成系统对外散热速率较大,这种情况下,导致电堆的产热速率低于系统的自散热速率,使得电堆温度持续走低(称之为温匮),直至无法运行。车辆行驶速度越快、环境温度越低,温匮风险越大。特别地,当电堆处于启动过程时,电堆产热速率小,温匮风险加剧,导致电堆无法正常启动。

(3)不能保证电堆的运行温差。电堆正常运行时,堆内反应过程产生的水分随反应物沿流场进行分布,为了避免堆内高湿度处水淹或低湿度出过干现象出现,电堆需具有适宜的温差来维持电堆内部气态水平衡。现有技术的热管理方法不具备温差调控功能。

总之,现有的动力系统中,热管理技术实施过程存在电堆温度不稳定、温差无法调控和环境适应性差等问题,对电堆的性能有较大影响。



技术实现要素:

本申请的主要目的在于提供一种燃料电池的动力系统与交通工具,以解决现有技术中电堆温差无法调控的问题。

为了实现上述目的,根据本申请的一个方面,提供了一种燃料电池的动力系统,该动力系统包括:电堆,包括冷却液入口与冷却液出口;散热装置,一端与上述电堆的冷却液入口连通,另一端与上述电堆的冷却液出口连通,上述散热装置包括冷却液输送动力设备以及与上述冷却液输送动力设备连通的换热单元,上述换热单元包括多个并联的换热通道,各上述换热通道用于对上述电堆输出的冷却液进行降温,各上述换热通道的冷却液出口上设置有开关。

进一步地,各上述换热通道包括一个换热器,上述换热器用于对上述电堆输出的冷却液进行降温,各上述换热器的冷却液出口上设置有上述开关。

进一步地,上述换热单元包括一个换热器,上述换热器包括:壳体;多个上述换热通道,沿上述壳体的高度方向依次排列且间隔设置,各上述换热通道包括至少一个换热管、靠近各上述换热管设置的至少一个风扇以及一个液体出口,各上述换热管与各上述风扇设置在上述壳体中,各上述风扇用来对上述换热管中的冷却液进行降温,上述液体出口设置在上述壳体上,上述液体出口为上述换热通道的冷却液出口。

进一步地,上述换热器还包括一个冷却液入口,上述换热器包括三个上述换热通道,分别为:第一换热通道,靠近上述壳体设置,上述第一换热通道包括两个上述换热管与两个上述风扇,两个上述风扇沿上述换热管的长度方向间隔设置,两个上述换热管沿上述壳体的高度方向间隔设置,各上述风扇靠近两个上述换热管设置;第二换热通道,设置在上述第一换热通道的远离上述壳体的一侧,上述第二换热通道包括一个上述换热管与两个上述风扇,两个上述风扇沿上述换热管的长度方向间隔设置;第三换热通道,设置在上述第二换热通道的远离上述第一换热通道的一侧,且上述第三换热通道的结构与上述第一换热通道的相同。

进一步地,各上述换热通道中还包括设置在各上述换热管上的散热片。

进一步地,上述冷却液输送动力设备与上述电堆的冷却液入口连通,上述换热单元与上述电堆的冷却液出口连通。

进一步地,上述冷却液输送动力设备与上述电堆的冷却液出口连通,上述换热单元与上述电堆的冷却液入口连通。

进一步地,上述换热器为空冷式换热器。

进一步地,上述开关为电磁阀。

进一步地,上述冷却液输送动力设备为冷却液泵。

进一步地,上述散热装置还包括:流量调节阀,设置在上述电堆与上述冷却液输送动力设备的冷却液出口连通的管路上。

进一步地,上述散热装置还包括:冷却液储存装置,与上述冷却液输送动力设备和上述换热单元之间的冷却液管线连通。

进一步地,上述冷却液储存装置为冷却液箱。

根据本申请的另一方面,提供了一种交通工具,包括燃料电池的动力系统,该燃料电池的动力系统为任一种上述的动力系统。

应用本申请的技术方案,在动力系统中设置包括多个换热通道的换热单元,且在每个换热通道的冷却液出口设置开关(即冷却液回路开关),通过开关的打开与关闭,可以控制进入到电堆中的冷却液的循环容量以及流量,进而实现不同的系统运行工况不同散热负荷下电堆的温度、温差稳定调节。

当系统运行于低功率或/和较低环境温度下,散热负荷较小,开通较少数量换热单元的冷却液回路开关,其余未开通的换热单元中的冷却液不参与循环,此过程参与电堆冷却的冷却液容量较少会减小温度惯性波动,增加温度的运行稳定性;当系统在较大功率或(和)较高环境温度下运行时,散热负荷较大,开通较多数量换热单元的冷却液回路开关冷却液流通量较大,且与环境的接触面积较大,有利于提高散热效率;在系统停机电堆冷却过程中,电堆停止输出电能和热能,为了保证电堆下次正常开机,通常需要将电堆冷却降温,如果系统大量冷却液都参与循环降温,则降温负荷主要为冷却液而非电堆,此过程实际需要冷却负荷相对较大,冷却时间较长,能耗较大,如果只利用少量冷却液进入循环电堆,即关闭大多数的开关,利用较少数量换热单元完成电堆降温,其余换热单元只作为储液作用,其中存储的冷却液不参与循环,冷却负荷较小,有利于加快电堆的降温速度,减小过程能耗。

另外,在不同工况下,对应的电堆产热负荷不同,为了控制电堆温差,要求即时调节冷却液流量,同时,调控电堆温度的过程涉及到冷却液回路开关的调节,此过程通过对回路阻力的影响导致冷却液流量的变化,从而影响电堆温差。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:

图1示出了现有技术中的一种质子交换膜燃料电池的动力系统的结构示意图;

图2示出了图1中的动力系统中电堆的运行温度示意图;

图3示出了本申请的一种实施例提供的燃料电池的动力系统的结构示意图;

图4示出了本申请的另一种实施例提供的燃料电池的动力系统的结构示意图;以及

图5示出了本申请的一种实施例中的换热器的结构示意图。

其中,上述附图包括以下附图标记:

1'、电堆;2'、换热器;3'、冷却液泵;4'、冷却液箱;1、电堆;2、换热单元;3、冷却液输送动力设备;4、冷却液储存装置;5、流量调节阀;20、换热器;21、开关;22、壳体;23、换热管;24、风扇;25、液体出口;26、散热片;200、换热通道;201、第一换热通道;202、第二换热通道;203、第三换热通道。

具体实施方式

应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的,现有技术中的电堆温差无法调控,为了解决如上的技术问题,本申请提出了一种燃料电池的动力系统与交通工具。

本申请的一种典型的实施方式中,提供了一种燃料电池的动力系统,如图3与图4所示,该动力系统包括电堆1与散热装置,其中,电堆包括冷却液入口与冷却液出口;散热装置的一端与上述电堆1的冷却液入口连通,另一端与上述电堆1的冷却液出口连通,上述散热装置包括冷却液输送动力设备3以及与上述冷却液输送动力设备连通的换热单元2,上述换热单元2包括多个并联的换热通道200,各换热通道200用于对上述电堆1输出的冷却液进行降温,各上述换热通道200的冷却液出口上设置有开关21。

本申请的动力系统中,设置包括多个换热通道的换热单元,且在每个换热通道的冷却液出口设置开关(即冷却液回路开关),通过开关的打开与关闭,可以控制进入到电堆中的冷却液的循环容量以及流量,进而实现不同的系统运行工况不同散热负荷下电堆的温度、温差稳定调节。

当系统运行于低功率或/和较低环境温度下,散热负荷较小,开通较少数量换热单元的冷却液回路开关,其余未开通的换热单元中的冷却液不参与循环,此过程参与电堆冷却的冷却液容量较少会减小温度惯性波动,增加温度的运行稳定性;当系统在较大功率和/或较高环境温度下运行时,散热负荷较大,开通较多数量换热单元的冷却液回路开关冷却液流通量较大,且与环境的接触面积较大,有利于提高散热效率;在系统停机电堆冷却过程中,电堆停止输出电能和热能,为了保证电堆下次正常开机,通常需要将电堆冷却降温,如果系统大量冷却液都参与循环降温,则降温负荷主要为冷却液而非电堆,此过程实际需要冷却负荷相对较大,冷却时间较长,能耗较大,如果只利用少量冷却液进入循环电堆,即关闭大多数的开关,利用较少数量换热单元完成电堆降温,其余换热单元只作为储液作用,其中存储的冷却液不参与循环,冷却负荷较小,有利于加快电堆的降温速度,减小过程能耗。

另外,在不同工况下,对应的电堆产热负荷不同,为了控制电堆温差,要求即时调节冷却液流量,同时,调控电堆温度的过程涉及到冷却液回路开关的调节,此过程通过对回路阻力的影响导致冷却液流量的变化,从而影响电堆温差。

本申请的一种实施例中,如图3所示,各上述换热通道200包括一个换热器20,上述换热器20用于对上述电堆1输出的冷却液进行降温,各上述换热器20的冷却液出口上设置有开关21。

本申请的另一种实施例中,如图4所示,上述换热单元2包括一个换热器20,上述换热器20包括壳体22与多个上述换热通道200,如图5所示,多个上述换热通道沿上述壳体22的高度方向依次排列且间隔设置,各上述换热通道200包括至少一个换热管23、靠近各上述换热管23设置的至少一个风扇24以及一个液体出口25,各上述换热管23与各上述风扇24设置在上述壳体22中,各上述风扇24用来对上述换热管23中的冷却液进行降温,上述液体出口25设置在上述壳体22上,上述液体出口25为上述换热通道的冷却液出口,每个冷却液出口设置有一个开关。在不同运行工况和不同环境温度下,通过调整开关的开启与关闭以及风扇的运行数量,以调节冷却液流量及散热风量,可使提高电堆温度调节的稳定性及环境适应性等。

一种具体的实施例中,如图5所示,上述换热器20还包括一个冷却液入口,上述换热器包括三个上述换热通道,分别为第一换热通道201、第二换热通道202以及第三换热通道203,第一换热通道201靠近上述壳体22设置,上述第一换热通道201包括两个上述换热管23与两个上述风扇24,两个上述风扇24沿上述换热管23的长度方向间隔设置,两个上述换热管23沿上述壳体22的高度方向间隔设置,各上述风扇24靠近两个上述换热管23设置;第二换热通道202设置在上述第一换热通道201的远离上述壳体22的一侧,上述第二换热通道202包括一个上述换热管23与两个上述风扇24,两个上述风扇24沿上述换热管23的长度方向间隔设置;第三换热通道203设置在上述第二换热通道202的远离上述第一换热通道201的一侧,且上述第三换热通道203的结构与上述第一换热通道201的相同。其具体的工作过程如下:

当系统运行于低功率和/或较低环境温度下,散热负荷较小,开启第一个冷却液出口(与第一换热通道201对应设置的液体出口25)的开关的流量开关,另外两个冷却液出口的开关关闭,控制第一换热通道201中的两个风扇处于启用状态,此过程参与电堆冷却的冷却液容量较少,风扇运行数量也少,会减小温度惯性波动,增加温度的运行稳定性。

当系统运行于中等功率和/或较中温环境温度下,散热负荷适中时,打开第二个冷却液出口的开关,另外两个冷却液出口处的开关关闭,控制第一换热通道201与第二换热通道202中的风扇处于启用状态。

当系统运行于较大功率和/或较高环境温度下,散热负荷较大时,打开第二个冷却液出口的开关,另外两个冷却液出口处的开关关闭,控制三个换热通道中的风扇均处于启用状态;此过程冷却液流通量较大,且与环境的接触面积较大,有利于提高散热效率。

在系统停机电堆冷却过程中,电堆停止输出电能和热能,为了保证电堆下次正常开机,通常需要将电堆冷却降温,如果系统大量冷却液都参与循环降温,则降温负荷主要为冷却液而非电堆,此过程实际需要冷却负荷相对较大,冷却时间较长,能耗较大,如果只利用少量冷却液进入循环电堆,开启第一个冷却液出口(与第一换热通道201对应设置的液体出口25)的开关的流量开关,另外两个冷却液出口的开关关闭,控制第一换热通道201中的两个风扇处于启用状态,其中换热装置中底部大部分冷却液不参与循环,有利于加快电堆的降温速度,减小过程能耗。

图5所代表的动力系统中的控制方式不仅限于上述的控制方式,还可以采用其他的控制方式,例如,当系统运行于中等功率和/或较中温环境温度下,散热负荷适中时,打开第一各冷却液出口处的开关以及第二个冷却液出口的开关,另一个冷却液出口处的开关关闭,控制第一换热通道201与第二换热通道202中的风扇处于启用状态。当系统运行于较大功率和/或较高环境温度下,散热负荷较大时,打开三个冷却液出口的开关,控制三个换热通道中的风扇均处于启用状态;此过程冷却液流通量较大,且与环境的接触面积较大,有利于提高散热效率。

为了更好地对换热管中的冷却液进行降温,本申请的一种实施例中,如图5所示,各上述换热通道200还包括设置在各上述换热管23上的散热片26,即设置在换热管的外壁上。

上述系统中,散热单元中的换热单元的入口可以直接与电堆的冷却液出口连通,也可以直接与电堆的冷却液入口连通,冷却液输送动力设备的入口可以直接与电堆的冷却液出口连通,也可以与电堆的冷却液入口连通,即换热单元可以与冷却液输送动力设备的位置互换。图中的换热单元的入口与电堆的冷却液的出口连通。本领域技术人员可以根据实际情况将换热单元与冷却液输送动力设备3设置在合适的位置。

上述的动力系统中,设置包括多个换热器的换热单元,且在每个换热器的冷却液出口设置开关,通过开关的打开与关闭,可以控制进入到电堆中的冷却液的流量,进而调节电堆的温差,当进入电堆中的冷却液的越多时,电堆的温差越小,当进入电堆中的冷却液越少时,电堆的温差越大。并且,通过换热器出口处开关的打开与关闭,还可以控制电堆的温度,当动力系统在低温的环境中启动时,关闭大多数的开关,使得冷却液通过较少数量的换热器,减少与外界环境接触面积,提升电堆升温速率,提高系统启动速率;当环境温度较高时,打开大多数或者全部的开关,使得冷却液通过较多数量换热器,进而冷却液与大气接触面积较大,提升冷却液的散热效率;在系统停机过程中,关闭大多数的开关,利用较少数量换热器完成电堆降温,只有少量冷却液参与电堆循环散热,有利于电堆快速降温。

本申请的一种实施例中,如图3所示,上述冷却液输送动力设备3与上述电堆1的冷却液出口连通,上述换热单元2与上述电堆1的冷却液入口连通。冷却液输送动力设备3与上述电堆1的冷却液入口连通,上述换热单元2与上述电堆1的冷却液出口连通。

本申请的另一种实施例中,上述冷却液输送动力设备3与上述电堆1的冷却液出口连通,上述换热单元2与上述电堆1的冷却液入口连通。

为了进一步确保换热单元的换热效果,本申请的一种实施例中,上述换热器20为空冷式换热器。

但是,本申请中的换热器并不限于上述的空冷换热器,可以是现有技术中的任何可行的换热器,本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的换热器。

为了进一步方便各个换热器的开关,本申请的一种实施例中,如图3所示,上述开关21为电磁阀。当然,本申请中的开关并不限于上述的开关,其可以是现有技术中的任何可行的开关,本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的开关。

本申请的再一种实施例中,如图3所示,上述冷却液输送动力设备3为冷却液泵,该冷却液泵可以进一步保证冷却液的顺畅循环,当电堆运行功率较大时,增加冷却液泵的运转速率,增大进入电堆中的冷却液流量,当电堆运行功率较小时,降低运转速率,减小进入电堆的冷却液流量,这样进一步实时保证单堆温差运行于合理区间。

为了进一步控制进入电堆中的冷却液的流量,本申请的一种实施例中,如图3所示,上述散热装置还包括流量调节阀5,流量调节阀5设置在上述电堆1与上述冷却液输送动力设备3的冷却液出口连通的管路上。

本申请的又一种实施例中,如图3所示,上述散热装置还包括冷却液储存装置4,冷却液储存装置4与上述冷却液输送动力设备3和上述换热单元2之间的冷却液管线连通。冷却液储存装置4为冷却液提供补液和储液保障。

本申请的一种具体的实施例中,上述冷却液储存装置为冷却液箱。

具体地,上述的冷却液储存装置并不限于上述的冷却液箱,冷却液储存装置可以是现有技术中的任何可以存储冷却液的装置,本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的设备作为冷却液储存装置。

本申请的另一种实施例中,上述电堆还包括阴极入口与阳极入口,上述动力系统还包括阴极气体供给装置与阳极气体供给装置,阴极气体供给装置与上述阴极入口连通;阳极气体供给装置与上述阳极入口连通。

本申请的另一种典型的实施方式中,提供了一种交通工具,包括燃料电池的动力系统,上述燃料电池的动力系统为任一种上述的动力系统。

该交通工具由于具有上述的动力系统,使得该交通工具可以更更稳定安全地运行。

为了使得本领域技术人员可以更加清楚地了解本申请的技术方案,以下将结合具体的实施例来说明本申请的技术方案。

实施例

如图3所示,燃料电池的动力系统包括电堆1、散热装置、冷却液储存装置4、流量调节阀5、阴极气体供给装置与阳极气体供给装置(图中未示出)。

电堆1包括阴极入口、阳极入口、冷却液入口与冷却液出口;散热装置的一端与上述电堆1的冷却液入口连通,另一端与上述电堆1的冷却液出口连通,上述散热装置包括冷却液输送动力设备3以及与上述冷却液输送动力设备连通的换热单元2,上述换热单元2包括多个并联的换热器20,上述换热器20用于对上述电堆1输出的冷却液进行降温,各上述换热器20的冷却液出口上设置有开关21。且开关为电磁阀,换热器为空冷式换热器,上述冷却液输送动力设备3为冷却液泵。阴极气体供给装置与上述阴极入口连通;阳极气体供给装置与上述阳极入口连通。

冷却液储存装置4与上述冷却液输送动力设备3和上述换热单元2之间的冷却液管线连通,且为冷却液箱。

流量调节阀5设置在上述电堆1与上述冷却液输送动力设备3的冷却液出口连通的管路上。

该动力系统的工作过程包括:

氢气(阳极气体)和空气(阴极气体)分别进入电堆经过电化学反应产生电、热及其副产物水,电能由负载消耗,水随阳极尾气和阴极尾气排出电堆,冷却液泵为冷却液循环提供动力,冷却液进入电堆中,将热带出电堆,并进入散热装置中的换热单元的换热器中,与大气进行热量交换后又进入电堆进行连续循环。换热单元包括多个空冷换热器并联组合,每个换热器的冷却液出口设置了电磁阀,通过控制电磁阀的打开与关闭可以控制再进入电堆的冷却液的流量,进而控制电堆中的温差。冷却液箱为冷却液提供补液和储液保障。流量调节阀用来调节进入电堆中的冷却液的流量,进而调整电堆中的温差。

(1)电堆运行温度波动的控制

当系统运行于低功率或/和较低环境温度下,散热负荷较小,开通较少数量换热单元的冷却液回路开关,其余未开通的换热单元中的冷却液不参与循环,此过程参与电堆冷却的冷却液容量较少会减小温度惯性波动,增加温度的运行稳定性。

(2)电堆温差控制策略

一般情况下,电堆的产热速率取决于于电堆输出功率,对于一定产热速率,电堆温差与冷却液的流量反向关联,冷却液流量越大,电堆温差越小,冷却液流量越小,电堆温差越大。因此,本方案实施过程在不同运行状态下(启动、额定、峰值、停机等)需要对电堆温差实时调节时,只需要通过调节冷却液泵的频率或冷却液泵出口调节阀开度即可。

(3)电堆温度控制策略

电堆运行温度取决于电堆产热和系统对外散热的热量平衡。采用本方案温度调节方法为:在低温环境中电堆启动过程,冷却液通过较少数量换热器,减少与外界环境接触面积,提升电堆升温速率,提高系统启动速率;在环境温度较高时,冷却液通过较多数量换热器,冷却液与大气接触面积较大,提升散热效率。

从以上的描述中,可以看出,本申请上述的实施例实现了如下技术效果:

1)、本申请的动力系统中,设置包括多个换热通道的换热通道,且在每个换热通道的冷却液出口设置开关,通过开关的打开与关闭,可以控制进入到电堆中的冷却液的流量,进而调节电堆的温差,当进入电堆中的冷却液的越多时,电堆的温差越小,当进入电堆中的冷却液越少时,电堆的温差越大。并且,通过换热通道出口处开关的打开与关闭,还可以控制电堆的温度,当动力系统在低温的环境中启动时,关闭大多数的开关,使得冷却液通过较少数量的换热通道,减少与外界环境接触面积,提升电堆升温速率,提高系统启动速率;当环境温度较高时,打开大多数或者全部的开关,使得冷却液通过较多数量换热通道,进而冷却液与大气接触面积较大,提升冷却液的散热效率;在系统停机过程中,关闭大多数的开关,利用较少数量换热通道完成电堆降温,只有少量冷却液参与电堆循环散热,有利于电堆快速降温;并且,当系统运行于低功率或/和较低环境温度下,散热负荷较小,开通较少数量换热单元的开关,其余未开通的换热单元中的冷却液不参与循环,此过程参与电堆冷却的冷却液容量较少会减小温度惯性波动,增加温度的运行稳定性。

2)、本申请的交通工具由于具有上述的动力系统,使得该交通工具可以更稳定安全地运行。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

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