燃料电池装置及其相应的控制方法制造方法及图纸

公开了一种燃料电池装置和相关的控制方法，其中，在一个燃料电池组１的下游布置一个水箱５，一个热媒介流动管路２５形成在水箱５的一个外周，防冻液可从其中流过。在冷起动过程中，一个三通阀１３被转换，使防冻液流过燃料电池组１与一个热交换器１７，通过这个防冻液被加热，并被供给燃料电池组１和水箱５，以加热这些组件，由此，水箱５中的结冰受热融化。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
燃料电池装置及其相应的控制方法
本项专利技术涉及一种燃料电池装置，该装置配备了燃料电池需要的水存储装置。
技术介绍
在寒冷时水箱的水结冰的情况下，需要快速融化结冰，以便快速向燃料电池供水。在这方面，日本申请公开第2000-149970号介绍了一种燃料电池装置，其中包括一个向燃料电池提供水的水箱，在水箱上采用了适合用加热器加热的双层结构
技术实现思路
然而，这种燃料电池的加热器通过一种热绝缘材料为水箱加热，当融化水箱的结冰时，结果水箱与加热器之间的导热性不良，进而不能有效地加热水箱。因此，本专利技术的目的就是为高效率和快速融化水箱的结冰提供一种燃料电池装置及其相应的控制方法。为达到这个目的，本专利技术的第一个方面是一种燃料电池装置，包括一个被防冻液冷却的燃料电池、一个防冻液循环的防冻液循环流动管路、一个设置在防冻液循环流动管路中的加热防冻液的防冻液加热器、一个存储向燃料电池供水的水存储器、和一个设置在水存储器的一个与水相接触的热媒介流动管路，允许受防冻液加热器加热的防冻液在其中流动。本专利技术的第二个方面是一种控制燃料电池装置方法，它包括：准备一个燃料电池，为存储供给燃料电池水准备一个具有一个热媒介流动管路的水存储器，循环防冻液通过一个防冻液循环流动管路流向燃料电池-->和热媒介流动管路，并加热流经防液循环流动管路的防冻液，以使防冻液加热水存储器中的水。附图说明图1是本专利技术第一实施方式的一个燃料电池装置的系统结构图。图2是第一实施方式水箱透视图。图3是第一实施方式水箱剖面图。图4是第二实施方式水箱剖面图。图5是第三实施方式水箱透视图。图6是从图5的右视的剖面图，用于显示第三实施方式的水箱内部结构轮廓图。图7是第四实施方式的水箱内部结构透视图。图8是第五实施方式的水箱外部结构透视图。图9是第六实施方式的水箱外部结构前视图。图10是图9的水箱右视图。图11是本专利技术第七实施方式的燃料电池装置系统结构图。图12是在转换防冻液期间，第七实施方式基本工作程序流程图。图13是本专利技术第八实施方式燃料电池装置系统结构图。图14是在转换防冻液期间，第八实施方式基本工作程序流程图。图15是本专利技术第九实施方式燃料电池装置系统结构图。图16是在转换防冻液期间，第九实施方式基本工作程序流程图。图17表示在转换防冻液期间如何确定转换标志，第十实施方式基本工作程序流程图。图18是本专利技术第十一实施方式燃料电池装置系统结构图。图19是第十一实施方式基本工作程序流程图。图20是本专利技术第十二实施方式燃料电池装置中的水箱剖面图，其中防冻液进入热媒介管路。图21是本专利技术第十二实施方式燃料电池装置中水箱剖面图，其中空气进入热媒介流动管路。图22是容纳在第十二实施方式热媒介流动管路中的热绝缘元件剖-->面图图23是本专利技术第十三实施方式燃料电池装置中的水箱剖面图，其中防冻液进入热媒介流动管路。图24是本专利技术第十三实施方式燃料电池装置中的水箱剖面图，其中空气进入热媒介流动管路。具体实施方式在下文，参考附图描述本专利技术的实施方式图1是说明本专利技术第一实施方式燃料电池装置系统结构图，在此提到的该装置打算安装在电动车上，它包括防冻液循环管路3和水箱5，防冻液循环管路3内的防冻液用于冷却燃料电池组1，用作存储水的水存储装置，该水用于湿润包含有氧气的空气，氧气用作供给上述燃料电池组1的氧化剂，或者水与甲醇混合成蒸气，在配备有甲醇发生器的结构内产生氢气。为了上述提出的湿润，水箱5内的水被水泵7抽到燃料电池组1。由燃料电池组1排出的水经过一个回流管9回到水箱5。防冻液在冷却燃料电池组1后，温度升高，经散热器11冷却，通过三通阀13，流到燃料电池组1。另外，防冻液循环管路3包括热交换器旁路流动管路15，它可使防冻液不经过散热器11，它的一端与三通阀13相连，其中在管路15上还安装了热交换器17。为了加热防冻液，在热交换器17中供应有氢燃烧室19产生的热燃气。在氢燃烧室19中，氢气与空气燃烧。氢气在上述的甲醇发生器中产生，或者自存储在氢气箱中氢气，或者来自由燃料电池组1排出的过量的氢气。来自空气流管路中的空气也提供给燃料电池组1。如图2、图3所示，水箱5采取了双层结构形式，水箱内部部件21作为与水相接触的部分，水箱外部部件23与水箱内部部件21的构成的空间构成热媒介流动管路25，供上述的防冻液流动。图中防冻液的进口27位于水箱5右侧面的上部，可使防冻液由防冻液循环管路3进入热媒介流动管路25，防冻液的出口29位于水箱5-->左侧面的下部，可使防冻液由热媒介流动管路25进入防冻液循环管路3。水箱5的顶部有一个开口部，上面安装有盖子31。连接到水泵7下端的吸水管33穿过盖子31，它的末端(下端)达到水箱5的底部，其是有一介过滤器35上。同样的，回流管9穿过盖子31，它的末端连到水箱5的内部。此外，水箱5上安装的通气器37用于降低内部压力的增加，水位计39用于测量水箱5中水的容量，一个温度表41用作测量水箱5中水的温度的水温检测装置。图2中，水箱5上的水泵7和通气器37没有被显示。现在，描述第一实施方式下燃料电池装置的工作。在车辆正常运行模式下，三通阀13的流路13a和13b保持接通的状态，因此防冻液通过燃料电池组1和散热器11，按箭头A显示的方向流过防冻液循环管路3。在这种情况下，防冻液吸收燃料电池组1的热量，温度升高，然后在散热器中散热，进而用这种方法能够调节(冷却)燃料电池组的温度。在冷起动模式下，三通阀13的流路13C和13b阀保持接通状态。防冻液通过燃料电池组和热交换器17，通过防冻液循环管路3，包括热交换流路15，由B箭头所示方向。在这种情况下。氢气被送到氢气燃烧室中燃烧，结果燃烧气体被用作热交换器17的热媒介，通过热交换器17加热防冻液。加热后的防冻液然后流过燃料电池组1，加热它，然后流经水箱5的防冻液入口27到热媒介流动管路25。防冻液进入热媒介流动管路25，融化水箱5中水因冷凝而形成的结冰。然后从出口29流到防冻液循环管路3，再流回到热交换器17。只要有氢气输送到氢气燃烧室19，防冻液就被加热，结果，燃料电池组1和水箱5被加热。水箱5中融化的水被水泵7抽走，用于加热燃料电池组1。同样热交换器17中的燃烧气体被排放到车辆外面。因此，根据上面所述的第一实施方式，一个热值导致防冻液加热水-->箱5中的冰(水)，它是通过直接与水箱5中的水接触的水箱内部部件21进行的，这样使融化过程以快速有效、安全的形式进行。另外，由于防冻液入口27位置高于水箱5上防冻液出口29，热交换主要在上面的水(冰)和主要靠近进口27(温度没有下降)的防冻液间进行，由于在融化过程中，冰的比重小，浮在上面，因此上部的温度相对较低，，因此，这两种媒介温差相对增加，导致具有效率高、速度快的融化能力。此外，在这种情况下，因为热交换器17加热防冻液，防冻液加热水箱5，加热燃料堆1。这样不需要专门的加热器加热水箱5。图4是本专利技术第二实施方式的水箱5A的截面图，这里与第一实施方式相同的部分具有相同的编号，只描述不相同的部分。在当前实施方式，防冻液流过的吸管加热部分43处于水泵7的吸管33的周围。吸管加热部分43采用圆柱形状，从吸管33的下端中间的垂直方向向上延伸，其一端与防冻液进口27管路一端连。进口27另一端穿过水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池装置，包括：　　　　一个被防冻液冷却的燃料电池；　　　　一个防冻液循环管路，允许防冻液在其中循环；　　　　一个安装在防冻液循环管路中的防冻液加热器，以加热防冻液；　　　　一个存储供给到燃料电池的水的水存储装置；和　　　　一个热媒介流动管路，布置在水存储装置的一个水接触段内，允许由防冻液加热器加热的防冻液在其中流动。

【技术特征摘要】
JP 2002-8-27 246873/20021.一种燃料电池装置，包括：一个被防冻液冷却的燃料电池；一个防冻液循环管路，允许防冻液在其中循环；一个安装在防冻液循环管路中的防冻液加热器，以加热防冻液；一个存储供给到燃料电池的水的水存储装置；和一个热媒介流动管路，布置在水存储装置的一个水接触段内，允许由防冻液加热器加热的防冻液在其中流动。2.根据权利要求1所述的燃料电池装置，还包括：一个将存储在水存储装置内的水抽出到外部的水泵；以及一个吸管加热器部分，绕水泵的一个吸水管的周边布置，允许加热的防冻液流过。3.根据权利要求1所述的燃料电池装置，还包括：一个防冻液导流片，安装在热媒体管路中，引导防冻液流动。4.根据权利要求1所述的燃料电池装置，其特征在于，热媒介流动管路至少沿水存储装置的一个内壁布置。5.根据权利要求1所述的燃料电池装置，其特征在于，热媒介流动管路由相邻的许多元件堆积而成，这些元件之间要密封，并且至少构成水存储装置的一个侧壁的一部分。6.根据权利要求4燃料电池装置，其特征在于，热媒介流动管路以螺旋形状形成。7.根据权利要求1所述的燃料电池装置，其特征在于，热媒介流动管路有一个防冻液进口，允许防冻液进入，它位于一个比防冻液出口高的位置，防冻液从防冻液出口流出。8.根据权利要求1所述的燃料电池装置，还包括：一个转换单元，从热媒介流动管路排出防冻液，以允许空气代替排出的防冻液进入热媒介流动管路。9.根据权利要求8所述的燃料电池装置，还包括：-->一个防冻液存储单元，当热媒介流动管路内的防冻液被空气代替时，用于存储被空气排出的防冻液。10.根据权利要求8所述的燃料电池装置，其特征在于，代替防冻液进入热媒介流动管路的气体，包括由防冻液加热器内的燃烧室产生的燃烧气体。11.根据权利要求8所述的燃料电池装置，还包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：山田一浩，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]