燃料电池热管理系统、发电设备及电池管理系统排气方法与流程

本发明涉及燃料电池，具体涉及一种燃料电池热管理系统、发电设备及电池管理系统排气方法。

背景技术：

1、燃料电池技术是21世纪利用可再生能源的关键技术之一。而质子交换膜氢燃料电池系统(简称pemfc)是燃料电池技术的一种重要应用。

2、目前，pemfc是通过外部提供氢气及空气进入燃料电池内部发生电化学反应，以产生电能并驱动负载运行。但是要使燃料电池得以正常有效运行，除了保证氢气及空气的供给，还对温度、湿度等条件有着严格的要求。所以，热管理系统的作用就在于满足燃料电池在不同运行工况条件下对温度的要求。

3、在pemfc运行前，需要往热管理系统中加入冷却液，并通过水泵等吸排装置将热管理系统内的气体排出。然而，目前采用的排气操作普遍存在排气不彻底的问题，在一些零部件的内部流道或者管路的拐角处仍然存在“困气”现象；且为了避免占用过多冷却液流量而导致需要散热的部件无法正常散热，排气管路的空间通常设置得较小，由此导致排气时间过长。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种燃料电池热管理系统，旨在解决现有的燃料电池热管理系统排气困难、排气时间过长的技术问题。

2、本发明为达到其目的，所采用的技术方案如下：

3、一种燃料电池热管理系统，所述燃料电池热管理系统包括电池堆、散热器、中冷器、水泵、膨胀水箱、第一阀门、第二阀门和第三阀门；

4、所述水泵的输出端与所述电池堆的输入端、所述第一阀门的输入端连通，所述第一阀门的输出端与所述中冷器的输入端连通，所述电池堆的输出端与所述膨胀水箱、所述第二阀门的输入端连通，所述第二阀门的输出端、所述中冷器的输出端与所述散热器的输入端连通，所述散热器的输出端与所述第三阀门的输入端连通，所述第三阀门的输出端、所述膨胀水箱与所述水泵的输入端连通，所述散热器的排气端与所述膨胀水箱连通。

5、进一步地，所述燃料电池热管理系统包括节温器；所述节温器的输入端与所述第二阀门的输出端、所述中冷器的输出端连通，所述节温器的第一输出端与所述水泵的输入端连通，所述节温器的第二输出端与所述散热器的输入端连通。

6、进一步地，所述燃料电池热管理系统包括加热器；所述节温器的第一输出端与所述加热器的输入端连通，所述加热器的输出端与所述水泵的输入端连通。

7、进一步地，所述燃料电池热管理系统包括去离子器；所述电池堆的输出端与所述去离子器的输入端连通，所述去离子器的输出端与所述膨胀水箱连通。

8、进一步地，所述燃料电池热管理系统包括过滤器；所述水泵的输出端与所述过滤器的输入端连通，所述过滤器的输出端与所述电池堆的输入端连通。

9、进一步地，所述燃料电池热管理系统包括使能模块；所述使能模块与所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门连接；所述使能模块用于输出开启信号或关闭信号至所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门。

10、进一步地，所述燃料电池热管理系统包括计时模块；所述计时模块与所述使能模块连接；

11、当所述使能模块输出开启信号至所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门第一预设时间后，所述计时模块用于输出第一切换信号至所述使能模块；当接收到所述第一切换信号时，所述使能模块用于输出关闭信号至所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门；

12、当所述使能模块输出关闭信号至所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门第二预设时间后，所述计时模块用于输出第二切换信号至所述使能模块；当接收到所述第二切换信号时，所述使能模块用于输出开启信号至所述第一阀门和所述第二阀门。

13、对应地，本发明还提出一种发电设备，所述发电设备包括如前述的燃料电池热管理系统。

14、进一步地，所述发电设备包括排气管路；所述排气管路的一端可拆卸地连接于所述电池堆的排气端，所述排气管路的另一端可拆卸地连接于所述膨胀水箱中。

15、对应地，本发明还提出一种电池管理系统排气方法，应用于如前述的燃料电池热管理系统，所述电池管理系统排气方法包括以下步骤：

16、往所述膨胀水箱加入冷却液，并开启所述水泵；

17、开启所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门并保持第一预设时间；

18、关闭所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门并保持第二预设时间；

19、开启所述第一阀门和所述第二阀门并保持第三预设时间。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、本发明提出的燃料电池热管理系统，在燃料电池热管理系统的相应管路处增设第一阀门、第二阀门及第三阀门，通过三个阀门之间不同的开关组合形式，可形成多条冷却液循环回路；其中，当第一阀门、第二阀门、第三阀门均打开时，冷却液流经系统中的各条支路及各个部件，此时燃料电池热管理系统内部的所有气体均可被流经的冷却液所携带；当第一阀门、第二阀门、第三阀门均关闭时，冷却液的全部流量均集中在电池堆与膨胀水箱之间的最短循环回路中，在大流量的冲刷下，可促进气体被推送至膨胀水箱中排出，从而可提高气体的排出效率以及降低气体的排出难度；当第一阀门和第二阀门再次打开时，冷却液全部流向散热器的排气端，再流至膨胀水箱，最后回到水泵的输入端，由于进入散热器的冷却液只能全部流经散热器与膨胀水箱之间的排气支路，因此在水路中循环的气体亦只能被冷却液携带而全部经过该排气支路而最终到达膨胀水箱，完成排气动作，从而提高了排气的彻底性。基于上述燃料电池热管理系统，可快速完成系统的排气操作，排气效果较好，解决了当前燃料电池热管理系统排气困难、排气不彻底的问题。

技术特征：

1.一种燃料电池热管理系统，其特征在于，所述燃料电池热管理系统包括电池堆、散热器、中冷器、水泵、膨胀水箱、第一阀门、第二阀门和第三阀门；

2.根据权利要求1所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述燃料电池热管理系统包括节温器；所述节温器的输入端与所述第二阀门的输出端、所述中冷器的输出端连通，所述节温器的第一输出端与所述水泵的输入端连通，所述节温器的第二输出端与所述散热器的输入端连通。

3.根据权利要求2所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述燃料电池热管理系统包括加热器；所述节温器的第一输出端与所述加热器的输入端连通，所述加热器的输出端与所述水泵的输入端连通。

4.根据权利要求1所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述燃料电池热管理系统包括去离子器；所述电池堆的输出端与所述去离子器的输入端连通，所述去离子器的输出端与所述膨胀水箱连通。

5.根据权利要求1所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述燃料电池热管理系统包括过滤器；所述水泵的输出端与所述过滤器的输入端连通，所述过滤器的输出端与所述电池堆的输入端连通。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述燃料电池热管理系统包括使能模块；所述使能模块与所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门连接；所述使能模块用于输出开启信号或关闭信号至所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门。

7.根据权利要求6所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述燃料电池热管理系统包括计时模块；所述计时模块与所述使能模块连接；

8.一种发电设备，其特征在于，所述发电设备包括如权利要求1至7中任一项所述的燃料电池热管理系统。

9.根据权利要求8所述的发电设备，其特征在于，所述发电设备包括排气管路；所述排气管路的一端可拆卸地连接于所述电池堆的排气端，所述排气管路的另一端可拆卸地连接于所述膨胀水箱中。

10.一种电池管理系统排气方法，应用于如权利要求1至7中任一项所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述电池管理系统排气方法包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种燃料电池热管理系统、发电设备及电池管理系统排气方法，涉及燃料电池技术领域，该燃料电池热管理系统包括电池堆、散热器、中冷器、水泵、膨胀水箱、第一阀门、第二阀门和第三阀门；水泵的输出端与电池堆的输入端、第一阀门的输入端连通，第一阀门的输出端与中冷器的输入端连通，电池堆的输出端与膨胀水箱、第二阀门的输入端连通，第二阀门的输出端、中冷器的输出端与散热器的输入端连通，散热器的输出端与第三阀门的输入端连通，第三阀门的输出端、膨胀水箱与水泵的输入端连通，散热器的排气端与膨胀水箱连通。本发明公开的燃料电池热管理系统可解决现有的燃料电池热管理系统排气困难、排气时间过长的技术问题。

技术研发人员：郭跃新,曹桂军,吴苗丰,韩一丹,曹桦钊
受保护的技术使用者：深圳市氢蓝时代动力科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16