[发明专利]燃料电池的热管理系统及控制方法

说明书

本申请实施例提供一种燃料电池的热管理系统及控制方法，该系统包括：燃料电池堆、散热器、冷却回路以及控制器；所述燃料电池堆设置有电堆入口端、电堆出口端以及所述电堆入口端与所述电堆出口端形成的堆叠冷却通道，所述散热器设置有散热器入口端、散热器出口端以及所述散热器入口端与所述散热器出口端形成的散热器冷却通道，所述电堆入口端与所述冷却回路的第四端连接，所述电堆出口端与所述冷却回路的第一端连接，所述散热器入口端与所述冷却回路的第二端连接，所述散热器出口端与所述冷却回路的第三端连接，所述冷却回路与所述控制器连接。本申请提供的系统能够有效地将冷却水的导电浓度保持在最佳范围内，进而保证燃料电池系统的安全运行。

技术领域

本申请实施例涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池的热管理系统及控制方法。

背景技术

燃料电池通过氢气与空气中的氧气反应产生电力，反应产物是水。不受卡诺循环的限制，效率可以达到50％以上。因此不仅环保而且节能，适用于燃料电池动力车辆。

在诸如燃料电池动力车辆的应用中，通过在燃料电池堆中堆叠多个燃料电池来产生期望的电力。通常在燃料电池中，供应到阳极侧的氢气与阴极侧的氧气(例如空气)反应以发电。该电化学反应还导致燃料电池堆中的热量产生。因此，重要的是将燃料电池堆的温度保持在工作温度内，以避免损坏燃料电池。为此，在燃料电池系统中使用冷却回路。

但是，现有技术中保持适合于不同驱动条件的冷却回路中的冷却剂的温度，压力和电导率浓度等参数是一个挑战。例如，在冷启动条件期间冷却剂温度应该高，以快速加热燃料电池堆，并且在高功率运行条件期间应该低，以将燃料电池的温度保持在工作温度内。类似地，冷却剂的电导率浓度必须保持较低。如果具有过高导电率的冷却剂流入燃料电池堆，则燃料电池堆的电绝缘能力可能降低。因此，需要一种用于燃料电池堆的热管理系统，其保持适合于燃料电池操作的冷却剂的不同参数。在燃料电池系统中使用冷却回路无法将冷却水的导电浓度保持在最佳范围内，进而无法保证燃料电池系统的安全运行。

发明内容

本申请实施例提供一种燃料电池的热管理系统及控制方法，以克服现有技术中在燃料电池系统中使用冷却回路无法将冷却水的导电浓度保持在最佳范围内，进而无法保证燃料电池系统的安全运行的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种燃料电池的热管理系统，包括：燃料电池堆、散热器、冷却回路以及控制器；

所述燃料电池堆设置有电堆入口端、电堆出口端以及所述电堆入口端与所述电堆出口端形成的堆叠冷却通道，所述散热器设置有散热器入口端、散热器出口端以及所述散热器入口端与所述散热器出口端形成的散热器冷却通道，所述电堆入口端与所述冷却回路的第四端连接，所述电堆出口端与所述冷却回路的第一端连接，所述散热器入口端与所述冷却回路的第二端连接，所述散热器出口端与所述冷却回路的第三端连接，所述冷却回路与所述控制器连接；

所述堆叠冷却通道用于给冷却剂提供流过所述燃料电池堆的通道，所述散热器冷却通道用于给冷却剂提供流过所述散热器的通道，所述冷却回路用于给冷却剂提供冷却循环通道，所述控制器用于控制所述冷却剂的流向和冷却剂的流量；

其中，所述冷却回路包括：冷却剂进料通道、冷却剂排出通道、去离子通道、电堆旁路通道；

所述冷却剂进料通道由所述冷却回路的第四端和所述冷却回路的第三端之间构成的通道，所述冷却剂进料通道用于在所述电堆入口端和所述散热器出口端之间提供流体连接；

所述冷却剂排出通道是由所述冷却回路的第一端和所述冷却回路的第二端之间构成的通道，所述冷却剂排出通道用于在所述电堆出口端和所述散热器入口端之间提供流体连接；

所述去离子通道中设置有去离子器，所述去离子通道是由所述冷却回路的第一端、所述去离子器和所述冷却回路的第四端之间构成的通道，所述去离子通道用于在所述冷却剂进料通道和所述冷却剂排出通道之间提供流体连接；