[发明专利]双泵燃料电池温度管理系统

说明书

技术领域

本发明涉及具有两个冷却剂泵的温度管理系统，其中一个泵用于主流，另一个泵用于空气分离喷射器(air separator eductor)，并且带有防空化(anti-cavitation)的特征。

背景技术

在燃料电池动力装置中，需要对燃料电池进行冷却，这可通过多孔的输水板使水和反应气体扩散；或通过冷却剂板，或者采用这两种。在使用质子交换膜(PEM)燃料电池的燃料电池动力装置中，紧凑性和最小寄生能量要求使用输水板。

还已经知道，在使冷却剂回到泵之前，使用分离器从主冷却剂源中分离空气和多泡沫的水，以避免泵产生空化。图1显示了一种形式。其中，主冷却剂泵11通过分离器12从连接到燃料电池组件15的冷却剂出口14的管路13抽水。冷却剂入口18通过管路19连接到液体收集器21的冷却剂出口20，收集器21设有传统的通气孔29。

冷却剂泵11的流出物通过管路23提供到收集器21。泵流出物还通过减压孔25和管路24提供到脱矿质器26，使一部分的循环水被连续地去矿物质(去除离子)。泵11的冷却水流出物还通过管路30提供到喷射器32的主入口31。喷射器的次入口33连接到分离器12，用来从分离器12抽吸出多泡沫的水和空气。喷射器的出口37通过管路38连接到收集器21。

这种现有技术的系统因为难以使泵11的水流要求与喷射器32的入口压力要求相匹配，而产生了一些问题。需要适当选择喷射器入口压力，以提供所希望的清洁分离器12的功能。还需要泵11在燃料电池组15的水出口14处在所需的压力下提供适当的水流。

发明内容

本发明的一些方面包括：提供了一种用于燃料电池动力装置的温度管理系统，其可提供适当的水流和对水/空气分离器的适当清洁；改善和加快了燃料电池组件的初始填充；改进了燃料电池组冷却剂泵的启动；优化了燃料电池组冷却系统中的喷射器操作；改进了燃料电池组中的冷却剂脱矿质器的操作；并且改进了燃料电池动力装置的水温管理系统的性能。

根据本发明，燃料电池动力装置包括两个泵，其中一个泵简单地选择成用于引导冷却剂从燃料电池动力装置的冷却剂出口到达收集器，另一个泵选择成仅用于在喷射器的主入口处提供适当压力，以便从空气/水分离器中清理空气和带泡沫的水。还根据本发明，喷射器的主出口连通到收集器中的液面以下，从而在喷射器泵有故障的情况下，避免出现空气从喷射器出口抽吸到喷射器的次入口，因此冷却剂可继续循环，主冷却剂泵不出现空化现象。

具体而言，根据本发明的一方面，提供了一种具有温度管理系统的燃料电池动力装置，包括：燃料电池组，其包括冷却机构，所述冷却机构可选自布置在所述燃料电池组中的至少一些燃料电池之间的冷却板和位于所有或其中一些所述燃料电池中的输水板；并且具有用于传输来自所述冷却机构的冷却剂的冷却剂出口；液体/气体分离器，其具有连接到所述燃料电池组的所述冷却剂出口上的入口；主泵，其具有连接到所述气体/液体分离器的液体出口上的入口；液体收集器，其接受所述主泵的冷却剂流出物；其特征在于：次级泵，其具有连接到所述液体收集器的液体出口上的入口；喷射器，所述喷射器的主入口连接到所述次级泵的流出管路，并且所述喷射器的次入口连接到所述气体/液体分离器的气体出口，所述喷射器的出口连通至所述液体收集器。

根据本发明的另一方面，所述喷射器的出口连通至所述液体收集器的液面以下的点处。

通过了解下面对附图所示的本发明的示例性实施例的详细介绍，可对本发明的其它方面、特征和优点有更清楚的了解。

附图说明

图1是现有技术已知的燃料电池动力装置温度管理系统的简化的固定格式的示意图；

图2是采用了本发明的燃料电池动力装置温度管理系统的简化的固定格式的示意图。

具体实施方式

在图2中，根据本发明，次级泵44通过管路45，19接收来自收集器21的水。通过管路30a提供冷却剂流到喷射器32的主入口31。根据本发明的这个方面，现在可简单地选择主泵11a，以便提供所希望的冷却剂流，同时可简单地选择次级泵44，以用于在所希望的压力下将冷却剂提供到喷射器32的入口31。主泵11在高流率下提供低压冷却剂，这对于通过燃料电池组15抽吸足够的脱矿质水流是有利的。

在图2的实施例中，还通过孔25从次级泵44提供冷却剂到脱矿质器26中。次级泵44在高压力下但在低流率下提供冷却剂，以通过脱矿质器26来改善污染的冷却剂的处理。但是，如果需要，可利用管路23代替管路30a来使脱矿质器26运转。