采用燃料电池空气尾排驱动的冷却系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种采用燃料电池空气尾排驱动的冷却系统及其控制方法，涉及燃料电池的技术领域。采用燃料电池空气尾排驱动的冷却系统包括尾排废气引入管、废气涡轮、尾排废气排出管、涡轮机械水泵和控制器；废气涡轮的进气口与尾排废气引入管连接，废气涡轮的排气口与尾排废气排出管连接；废气涡轮通过变速器与涡轮机械水泵连接；涡轮机械水泵与冷却液管路连通，涡轮机械水泵与冷却液管路之间设置有第一阀门，第一阀门与控制器连接。达到了回收尾排废气能量，降低水泵消耗燃料电池系统内部功率的技术效果。的技术效果。的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
采用燃料电池空气尾排驱动的冷却系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，具体而言，涉及采用燃料电池空气尾排驱动的冷却系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]氢燃料电池系统由电堆、氢气系统、空气系统、热管理系统、控制器等组成。热管理系统又分为主冷却系统和辅助冷却系统。主冷却系统为电堆提供冷却循环，使电堆工作在合理的温度范围；辅助冷却系统为燃料电池系统的辅助设备提供冷却循环，比如空压机、DCDC等。输入电堆的空气与来自阳极的氢气反应输出电能，同时，反应会释放一部分热能，使电堆本体温度升高。当电堆温度超过设计范围时，需要主冷却系统对电堆进行降温，使反应始终维持在合理的温度范围内。同理，辅助设备也需要工作设计温度范围内，如果设备温度较高，将影响性能及寿命，需要及时提供冷却循环。
[0003]现有的冷却系统主要动力部件为电动水泵，而电动水泵需要使用外部电能驱动冷却液进行循环，从而保证其他部件处于适宜温度。
[0004]但是在现有技术中，电动水泵需要消耗电能，该电能来自系统自发电，因此，现有水泵方案消耗燃料电池系统内部功率，降低了系统输出功率和效率。
[0005]因此，提供一种降低消耗燃料电池系统内部功率的采用燃料电池空气尾排驱动的冷却系统及其控制方法成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种采用燃料电池空气尾排驱动的冷却系统及其控制方法，以缓解现有技术中水泵工作消耗燃料电池系统内部功率的技术问题。
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供了一种采用燃料电池空气尾排驱动的冷却系统，包括尾排废气引入管、废气涡轮、尾排废气排出管、涡轮机械水泵和控制器；
[0008]所述废气涡轮的进气口与所述尾排废气引入管连接，所述废气涡轮的排气口与所述尾排废气排出管连接；
[0009]所述废气涡轮通过变速器与所述涡轮机械水泵连接；
[0010]所述涡轮机械水泵与冷却液管路连通，所述涡轮机械水泵与所述冷却液管路之间设置有第一阀门，所述第一阀门与所述控制器连接。
[0011]结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述采用燃料电池空气尾排驱动的冷却系统还包括备用水泵；
[0012]所述涡轮机械水泵与所述备用水泵两者并联接入冷却液管路；
[0013]所述备用水泵与所述冷却液管路之间设置有第二阀门，所述第二阀门与所述控制器连接。
[0014]结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述备用水泵采用电动水泵。
[0015]结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述尾排废气引入管内设置有用于监测尾排废气气压的气压传感器；
[0016]所述气压传感器与所述控制器连接。
[0017]结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述采用燃料电池空气尾排驱动的冷却系统还包括散热器，所述涡轮机械水泵与所述备用水泵两者远离所述冷却液管路的一端并联接入所述散热器。
[0018]结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述第一阀门采用车用电磁单向阀，限制冷却液只能向水泵单向流动，不能反向流动。
[0019]结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述第二阀门采用车用电磁单向阀，限制冷却液只能向水泵单向流动，不能反向流动。
[0020]结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述采用燃料电池空气尾排驱动的冷却系统还包括发电机，所述发电机的驱动轴与所述废气涡轮传动连接；
[0021]所述发电机与所述备用水泵连接。
[0022]第二方面，本专利技术实施例提供了一种采用燃料电池空气尾排驱动的冷却系统的控制方法，包括以下步骤：
[0023]获取尾排废气引入管内的尾排废气气压是否达到设定值；
[0024]如果是，控制器打开第一阀门，关闭第二阀门，以使涡轮机械水泵单独工作；
[0025]如果否，控制器打开第一阀门和第二阀门，以使涡轮机械水泵和备用水泵共同工作。
[0026]结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的一种可能的实施方式，其中，上述设定值不小于2bar。
[0027]有益效果：
[0028]本专利技术提供了一种采用燃料电池空气尾排驱动的冷却系统，包括尾排废气引入管、废气涡轮、尾排废气排出管、涡轮机械水泵和控制器；废气涡轮的进气口与尾排废气引入管连接，废气涡轮的排气口与尾排废气排出管连接；废气涡轮通过变速器与涡轮机械水泵连接；涡轮机械水泵与冷却液管路连通，涡轮机械水泵与冷却液管路之间设置有第一阀门，第一阀门与控制器连接。
[0029]在具体使用时，当燃料电池启动后，控制器控制第一阀门打开，经由燃料电池排出的尾排废气通过尾排废气引入管驱动废气涡轮工作，废气涡轮通过变速器带动涡轮机械水泵工作，从而使得涡轮机械水泵驱动冷却液循环工作，对燃料电池或者其他系统起到冷却作用，通过这样的设置，冷却系统无需采用燃料电池系统自发电，从而降低对燃料电池系统内部功率的消耗，提高燃料电池系统的输出效率。
[0030]本专利技术提供了一种采用燃料电池空气尾排驱动的冷却系统的控制方法，包括以下步骤：获取尾排废气引入管内的尾排废气气压是否达到设定值；如果是，控制器打开第一阀门，关闭第二阀门，以使涡轮机械水泵单独工作；如果否，控制器打开第一阀门和第二阀门，以使涡轮机械水泵和备用水泵共同工作。采用燃料电池空气尾排驱动的冷却系统的控制方法与现有技术相比具有上述的优势，此处不再赘述。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本专利技术实施例提供的采用燃料电池空气尾排驱动的冷却系统的第一种实施方式的示意图；
[0033]图2为本专利技术实施例提供的采用燃料电池空气尾排驱动的冷却系统的第二种实施方式的示意图。
[0034]图标：
[0035]100
‑
尾排废气引入管；
[0036]200
‑
废气涡轮；210
‑
变速器；
[0037]300
‑
尾排废气排出管；
[0038]400
‑
涡轮机械水泵；410
‑
第一阀门；
[0039]500
‑
备用水泵；510
‑
第二阀门；
[0040]600
‑
冷却液管路；
[0041]700
‑
散热器。
具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用燃料电池空气尾排驱动的冷却系统，其特征在于，包括：尾排废气引入管(100)、废气涡轮(200)、尾排废气排出管(300)、涡轮机械水泵(400)和控制器；所述废气涡轮(200)的进气口与所述尾排废气引入管(100)连接，所述废气涡轮(200)的排气口与所述尾排废气排出管(300)连接；所述废气涡轮(200)通过变速器(210)与所述涡轮机械水泵(400)连接；所述涡轮机械水泵(400)与冷却液管路(600)连通，所述涡轮机械水泵(400)与所述冷却液管路(600)之间设置有第一阀门(410)，所述第一阀门(410)与所述控制器连接。2.根据权利要求1所述的采用燃料电池空气尾排驱动的冷却系统，其特征在于，还包括备用水泵(500)；所述涡轮机械水泵(400)与所述备用水泵(500)两者并联接入冷却液管路(600)；所述备用水泵(500)与所述冷却液管路(600)之间设置有第二阀门(510)，所述第二阀门(510)与所述控制器连接。3.根据权利要求2所述的采用燃料电池空气尾排驱动的冷却系统，其特征在于，所述备用水泵(500)采用电动水泵。4.根据权利要求1所述的采用燃料电池空气尾排驱动的冷却系统，其特征在于，所述尾排废气引入管(100)内设置有用于监测尾排废气气压的气压传感器；所述气压传感器与所述控制器连接。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝同，李智勇，孙远志，张刚，姜海，
申请(专利权)人：苏州中车氢能动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：