[发明专利]燃料电池的余热管理系统

说明书

本发明公开了一种燃料电池的余热管理系统，包括：电堆冷却系统包括电堆循环水泵设置在电堆冷却系统的主回路上，用以为电堆冷却系统提供循环动力；冷却液过滤及去离子器串连在电堆循环水泵的后方，用以去除冷却液中的杂质以及降低冷却液中的离子浓度；电堆串连在冷却液过滤及去离子器的后方用以产生电能；热交换器设置在电堆冷却系统的主回路上，并串连在电堆的后方，热交换器用以将电堆产生的一部分热量交换给客舱供暖系统。客舱供暖系统包括暖风器与热交换器串连地设置在客舱供暖系统的主回路上；加热循环水泵与PTC加热器串连，且加热循环水泵和PTC加热器与暖风器并联地设置在客舱供暖系统的主回路上。借此减小去离子器的工作负荷。

技术领域

本发明是关于新能源汽车领域中的燃料电池的余热管理技术领域，特别是关于一种燃料电池的余热管理系统。

背景技术

现有技术的燃料电池的余热管理系统一般存在以下几种形式：

1.如图1所示，图1是根据现有技术一实施方式的冷却液混合方案的结构示意图。电堆冷却回路和客舱加热系统回路冷却液混合共同换热，热管理系统集成了一大一小两个水泵、过滤器、暖风热交换器、加热器、中冷器、离子交换器、膨胀箱和主散热器，通过流量控制阀来控制冷却液循环。

2.如图2所示，图2是根据现有技术另一实施方式的内外循环加热交换器方案的结构示意图。通过内循环回路和外循环回路构成的多回路燃料电池热管理系统，内循环回路包含燃料电池电堆，外循环回路不包含燃料电池电堆，内循环回路和所述外循环回路通过热交换器4相连。

3.如图3所示，图3是根据现有技术又一实施方式的节温器和三通装置控制大小循环方案的结构示意图。采用节温器和三通装置控制大小循环的方案，采用节温器对不同支路冷却水流量进行控制，使燃料电池与蓄电池同时工作在最佳温度区间。图3的方案主要包括燃料电池堆1，单向阀2，换热器3，旁通阀4，三通装置5、9，去离子器6，补水箱7，冷却水泵8，ECU10，散热器11，加热装置12，,电子节温器13、14，，蓄电池15，温度传感器16、17、23、24，离子浓度传感器18，流量传感器19、22，压力传感器20、21等。

目前，现有技术的燃料电池的余热管理系统存在以下缺陷：

1.图1的方案：将电堆冷却系统、散热器和客舱供暖系统的冷却液同在一个闭合回路循环，管路设计繁杂，冷却液接触零部件多，增加冷却液的离子浓度，加重离子交换器负荷；对冷却液电导率的要求，限制了回路中零部件和管路材料选型，增加成本。

2.图2的方案：只考虑了内外循环回路对散热效率的提升，需要分6个回路，系统结构复杂，布置繁琐。

3.图3的方案：采用节温器和三通装置控制大小循环，布置和控制复杂，冷却系统所有零部件集成在同一套系统中冷却液共用，由于电堆对冷却液离子浓度要求，所有零部件选型都需要考虑材料的离子析出因素，成本较高；换热器串联在电堆之后，对增压后高温空气的冷却效果欠缺；电堆入口处缺少压力传感器，存在高压损坏电堆风险。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料电池的余热管理系统，其将系统散热器循环与电堆冷却循环分开两个回路，降低电堆回路的冷却液离子浓度，减小去离子器的工作负荷。