一种氢燃料电池冷却液的冷却系统及冷却方法与流程

本发明涉及氢燃料电池，具体涉及一种氢燃料电池冷却液的冷却系统及冷却方法。

背景技术：

1、氢燃料电池的电堆在工作过程中需要使用冷却液进行冷却，所述冷却液会在冷却系统中循环，冷却系统的循环回路会经过电堆，使冷却液在经过电堆时带走燃料电池的热量。

2、参考申请号为cn201921948586.9的中国专利申请公开的一种氢燃料电池冷却系统，其包括了去离子器、散热器等；该氢燃料电池冷却系统不仅需要使用散热器对冷却液进行散热，还需要使用去离子器除去电堆带给冷却液的离子。

3、然而，现有技术中的氢燃料电池冷却系统，例如上述专利申请所述的技术方案，存在如下问题：去离子器和散热器总是串联或者总是并联，使得经过去离子器或散热器的冷却液的流量，不易根据电堆的工况进行调节。

4、比如，在电堆低负荷的情况下，如果去离子器和散热器是并联的，去离子器布置电堆冷却液出入口之间的冷却液旁路上，当燃料电池发的电堆上升至额定温度后，小循环的旁路内的冷却液流量需要减小或者完全关闭，以保证冷却系统的散热性能。如果此时系统内离子浓度偏高需求降低离子浓度，部分高温冷却液需流向去离子器所在的旁路，故流过主路进行散热的冷却液将减少，会使最终进入电堆的冷却液产生温度波动，影响电堆稳定运行。如果要保证散热性能，冷却液需尽可能通过主路上的散热器降温后流回电堆，导致流向去离子器所在旁路的冷却液较少，可能无法及时降低冷却液中的离子浓度。

5、比如，在电堆高负荷的情况下，如果去离子器和散热器是串联，去离子器对冷却液的处理效率慢，能通过去离子器的冷却液的流量小，导致冷却液无法及时对电堆降温。

6、比如，电堆某些工况下温度较低，如果冷却液总是通过散热器(冷却系统的散热器总是会降低冷却液温度)，则导致电堆温度过低，也不利于电堆的工作。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种氢燃料电池冷却液的冷却系统及冷却方法，使去离子器和散热器可以根据电堆工况调节处理冷却液流量的大小。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种氢燃料电池冷却液的冷却系统，包括电堆、第一三通阀、散热器、去离子器、第二三通阀、传感器组件和控制器；

3、所述电堆的出口、第一三通阀、散热器和电堆的入口形成冷却液的第一回路；

4、所述电堆的出口、第一三通阀、去离子器、第二三通阀和电堆的入口形成冷却液的第二回路；

5、所述去离子器还通过第二三通阀连接散热器；

6、所述传感器组件包括温度离子传感器，所述温度离子传感器用于监测电堆输出或输入电堆的冷却液的温度和离子浓度；

7、所述控制器分别通讯连接第一三通阀、第二三通阀和传感器组件。

8、进一步的，还包括第一三通管和第二三通管，所述第二三通阀和散热器均通过第一三通管连接电堆的入口，所述第一三通管通过第二三通管连接电堆的入口，所述第二三通管用于使外部额外的冷却液汇入电堆的入口，所述传感器组件还包括温度传感器，所述温度传感器设置在第一三通管和第二三通管之间的管路上。

9、进一步的，还包括冷却液箱和第三三通管，所述传感器组件还包括流量传感器，所述电堆的出口、冷却液箱、第三三通管和电堆的入口形成冷却液的第三回路；

10、所述第一三通管通过第三三通管连接电堆的入口，所述第一三通管和第三三通管之间设有流量传感器，所述冷却液箱通讯连接控制器。

11、进一步的，所述冷却液箱包括箱本体，所述箱本体具有多个进出接口，所述进出接口中设有第一阀门，所述第一阀门通讯连接控制器；

12、所述第三三通管和电堆的出口均通过管路连接箱本体的进出接口。

13、进一步的，所述散热器还通过管路连接冷却液箱的进出接口；

14、所述散热器和第一三通管之间设有第二阀门，所述第二阀门通讯连接控制器。

15、进一步的，所述第三三通管和电堆的入口之间设有水泵。

16、进一步的，还包括保护管路，所述保护管路连接第一三通阀和第二三通阀；所述保护管路与去离子器并联。

17、进一步的，还包括冷却液箱，所述电堆的出口、冷却液箱和电堆的入口形成冷却液的第三回路；所述冷却液箱为膨胀水箱。

18、进一步的，所述第二三通阀连接散热器的一端设有单向阀。

19、进一步的，所述第二三通阀连接电堆的入口的一端设有单向阀。

20、本发明采用的另一种技术方案为：一种氢燃料电池冷却液的冷却方法，使用的冷却系统对冷却液进行冷却，所述冷却方法包括如下步骤：

21、s1：将第一三通阀和第二三通阀的所有端口完全开启，规定冷却液温度的第一预设值和第二预设值，且第一预设值小于第二预设值；

22、规定冷却液离子浓度的第三预设值；

23、s2：使用温度离子传感器监测电堆输出或输入电堆的冷却液的温度和离子浓度，并使温度离子传感器将获得的信号发送给控制器；

24、s3：设置控制器根据获得的信息，对第一三通阀和第二三通阀做出以下控制：

25、当冷却液的温度大于第二预设值时，减小或关闭第一三通阀流向去离子器的端口；减小或关闭第二三通阀流向电堆的入口的端口；

26、当冷却液的温度大于第一预设值小于第二预设值，且离子浓度小于第三预设值时，关闭第一三通阀流向散热器的端口，关闭第二三通阀流向电堆的入口的端口；

27、当冷却液的温度小于第一预设值时，关闭第一三通阀流向散热器的端口，关闭第二三通阀流向散热器的端口；

28、当冷却液的离子浓度大于第三预设值时，减小或关闭第一三通阀流向散热器的端口，减小或关闭第二三通阀流向散热器的端口。

29、本发明的有益效果在于：本发明提供的氢燃料电池冷却液的冷却系统中，所述温度离子传感器能感知电堆工况，而后通过控制器控制第一三通阀和第二三通阀的各个输入输出端的开启关闭，从而实现去离子器与散热器串并联的变化，以及实现散热器满载或空载与去离子器满载或空载的自由组合。

30、故而本发明提供的氢燃料电池冷却液的冷却系统能根据电堆的工况，调节去离子器和散热器处理冷却液的多少，进而更有效率的满足电堆的工况要求。

技术特征：

1.一种氢燃料电池冷却液的冷却系统，其特征在于，包括电堆、第一三通阀、散热器、去离子器、第二三通阀、传感器组件和控制器；

2.根据权利要求1所述氢燃料电池冷却液的冷却系统，其特征在于，还包括第一三通管和第二三通管，所述第二三通阀和散热器均通过第一三通管连接电堆1的入口，所述第一三通管通过第二三通管连接电堆的入口，所述第二三通管用于使外部额外的冷却液汇入电堆的入口，所述传感器组件还包括温度传感器，所述温度传感器设置在第一三通管和第二三通管之间的管路上。

3.根据权利要求2所述氢燃料电池冷却液的冷却系统，其特征在于，还包括冷却液箱和第三三通管，所述传感器组件还包括流量传感器，所述电堆的出口、冷却液箱、第三三通管和电堆的入口形成冷却液的第三回路；

4.根据权利要求3所述氢燃料电池冷却液的冷却系统，其特征在于，所述冷却液箱包括箱本体，所述箱本体具有多个进出接口，所述进出接口中设有第一阀门，所述第一阀门通讯连接控制器；

5.根据权利要求3所述氢燃料电池冷却液的冷却系统，其特征在于，所述散热器还通过管路连接冷却液箱的进出接口；

6.根据权利要求2所述氢燃料电池冷却液的冷却系统，其特征在于，所述第三三通管和电堆的入口之间设有水泵。

7.根据权利要求1所述氢燃料电池冷却液的冷却系统，其特征在于，还包括保护管路，所述保护管路连接第一三通阀和第二三通阀；所述保护管路与去离子器并联。

8.根据权利要求1所述氢燃料电池冷却液的冷却系统，其特征在于，还包括冷却液箱，所述电堆的出口、冷却液箱和电堆的入口形成冷却液的第三回路；所述冷却液箱为膨胀水箱。

9.根据权利要求1所述氢燃料电池冷却液的冷却系统，其特征在于，所述第二三通阀连接散热器的一端设有单向阀；所述第二三通阀连接电堆的入口的一端设有单向阀。

10.一种氢燃料电池冷却液的冷却方法，其特征在于，使用权利要求1-9的冷却系统的任意一项进行冷却，所述冷却方法包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及氢燃料电池技术领域，具体涉及一种氢燃料电池冷却液的冷却系统及冷却方法，所述电堆的出口、第一三通阀、散热器和电堆的入口形成冷却液的第一回路；所述电堆的出口、第一三通阀、去离子器、第二三通阀和电堆的入口形成冷却液的第二回路；所述去离子器还通过第二三通阀连接散热器；所述传感器组件包括温度离子传感器，所述温度离子传感器用于监测电堆输出或输入电堆的冷却液的温度和离子浓度；所述控制器分别通讯连接第一三通阀、第二三通阀和传感器组件。本发明提供的氢燃料电池冷却液的冷却系统能根据电堆的工况，调节去离子器和散热器处理冷却液的多少，进而更有效率的满足电堆的工况要求。

技术研发人员：杨彬彬,张诗野,蓝帆
受保护的技术使用者：福建雪人氢能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15