[发明专利]一种燃料电池的冷却系统及其控制方法

说明书

本申请提供一种燃料电池的冷却系统及控制方法，系统包括：燃料电池控制器、第一循环冷却模块、第二循环冷却模块和换热器模块；燃料电池控制器用于控制各模块的工作；第一循环冷却模块用于低温工作模式下的循环冷却；第二循环冷却模块用于高温工作模式下的循环冷却；换热器模块用于高温工作模式下的第一循环冷却模块和第二循环冷却模块之间的热交换。本申请可以实现在不同的工作环境温度下，采用不同的工作模式，通过大小循环系统和内外循环系统相结合的方式来实现对电堆的温度控制，可根据环境温度的变化设定不同的电堆冷却系统工作模式，降低冷却系统整体运行功率。

技术领域

本申请涉及氢燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池的冷却系统及其控制方法。

背景技术

21世纪以来，随着经济的发展，全球能源需求不断增加，导致世界面临着全球变暖、环境污染以及能源危机等一列问题。世界各国纷纷开始寻求一种可再生的清洁能源。其中，氢燃料电池电堆因具有单位体积能量密度高，零排放，电转换效率高等优点，成为目前各国主要研究的新能源发展方向之一。质子交换膜燃料电池(Proton Exchange MembraneFuel Cell，PEMFC)电堆较其它燃料电池电堆相比，因其工作温度低、启动快、高效率、膜的耐腐蚀性强、使用寿命长以及易于推广的优点被广泛应用于便携式电源、交通运输以及固定式发电站等方面。目前，PEMFC电堆主要应用公交和物流领域。

PEMFC电堆是一种低温燃料电池电堆，其工作环境温度对其的输出性能影响很大。通常在燃料电池电堆的外部设置两条并联的回路，其中一条冷却回路作为冷却小循环满足燃料电池电堆的快速暖机需求，另一条冷却回路作为冷却大循环满足燃料电池电堆的散热需求，大小循环的切换是通过蜡式节温器来实现切换的。虽然可以满足电堆的冷却需求，但是未考虑环境温度的变化，使得冷却系统的整体能耗较高，大小循环切换时会造成温度的波动。另外，冷却系统中的水泵是通过检测电堆冷却水出入口温差的方式来实现控制，散热风扇通过检测电堆入口冷却液温度的方式来实现控制。此种方法存在风扇和水泵的控制耦合关系，造成温度控制超调量大，调节时间长的问题。

发明内容

本申请公开了一种燃料电池的冷却系统及控制方法，为了适应电堆周围运行环境温度的变化，从而设定不同的电堆冷却系统工作模式，将大小循环和内外循环冷却方式结合，完成对燃料电池电堆的冷却。

为实现上述目的，本申请提供了以下技术方案

一种燃料电池的冷却系统，包括：燃料电池控制器、第一循环冷却模块、第二循环冷却模块和换热器模块；

所述燃料电池控制器分别与所述第一循环冷却模块、所述第二循环冷却模块和所述换热器模块连接，所述燃料电池控制器用于控制所述燃料电池的冷却系统中各模块的工作；

所述第一循环冷却模块还分别与所述第二循环冷却模块和所述换热器模块连接，所述第一循环冷却模块用于所述燃料电池低温工作模式下的循环冷却；

所述第二循环冷却模块还与所述换热器模块连接，所述第二循环冷却模块用于所述燃料电池高温工作模式下的循环冷却；

所述换热器模块用于所述燃料电池高温工作模式下的第一循环冷却模块和第二循环冷却模块之间的热交换。

优选的，所述第一循环冷却模块包括：第一储水装置、第一循环水泵、第一热交换装置、循环选择装置、第一温度传感器和第二温度传感器；

所述第一储水装置与所述第一循环水泵连接，所述第一储水装置用于向所述第一循环冷却模块提供冷却水；

所述第一循环水泵还与所述第一热交换装置和所述换热器模块连接，所述第一循环水泵用于所述第一循环冷却模块内的冷却水的循环；

所述第一热交换装置还与所述循环选择装置连接，所述第一热交换装置用于对所述冷却水进行热交换；