燃料电池热管理系统及其压力调节方法技术方案

本发明专利技术涉及燃料电池技术领域，具体公开了一种燃料电池热管理系统，其中，包括：控制器、燃料电池、循环装置、换热装置、介质补偿与存储装置以及压力调节装置，压力调节装置设置在燃料电池的出口位置，控制器能够根据第一压力检测装置与第二压力检测装置的压力信号和预设压力目标值进行比较生成压力控制信号；压力调节装置能够根据压力控制信号对循环介质的流阻进行调节。本发明专利技术还公开了一种燃料电池热管理系统压力调节方法。本发明专利技术提供的燃料电池热管理系统能够实现压力的有效控制。管理系统能够实现压力的有效控制。管理系统能够实现压力的有效控制。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池热管理系统及其压力调节方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种燃料电池热管理系统及燃料电池热管理系统的压力调节方法。

技术介绍

[0002]为了使燃料电池安全、高效地持续工作，需要将其温度控制在合适范围内。燃料电池的热管理系统即是以循环介质为媒介，通过循环介质在燃料电池和换热装置间的流动来提供燃料电池所需热量，或带走燃料电池多余的热量，从而使燃料电池工作在目标温度水平。循环介质一般通过循环装置驱动，根据换热量的不同，循环装置需要驱动循环介质以不同的流量流动，在实现目标换热量的同时，保证循环介质在燃料电池进、出口处的温差在允许范围内，避免燃料电池内部温度分布不均匀，影响燃料电池寿命。而当循环介质以不同的流量在系统中流动时，也同时影响着燃料电池内循环介质一侧的压力，可能导致其和燃料电池内气体侧的压力差超出允许范围，出现燃料电池的损坏。因此，热管理系统中的压力也需要准确控制。
[0003]现有的热管理系统中，很少考虑压力的因素，而申请公布号为CN113270611A、CN113915145A和CN111082107A的专利提出，通过调节循环装置的驱动控制量（专利中具体为水泵转速）来保证系统中循环介质的压力在预设范围内；授权公告号为CN210668556U的专利提出，将空压机出口的高压空气部分引入至膨胀水箱水面上部，提高水泵入口处的压力，由此无需增加水泵能耗即可以提高燃料电池冷却水回路的压力。
[0004]上述技术方案的问题，一方面是直接通过循环装置来调节循环介质的压力会干扰燃料电池进、出口处温差的调节，即难以通过调节循环装置一个执行器，同时满足循环介质的压力和温差均在目标范围内。难免的是，为了使系统压力保持在预设范围内，或者需要增大循环装置的驱动控制量，造成能耗增加；或者需要减小循环装置的控制量，这又会导致温差目标不能实现。另一方面，将空压机出口的高压空气引入热管理系统无疑会增加空压机功耗，而且还需在输气连接管上设置压力调节件和相应的压力测量装置，增加了管路和控制的复杂性。因此，亟需一种简便、有效的方法，实现热管理系统中压力的良好控制。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种燃料电池热管理系统及燃料电池热管理系统压力调节方法，解决相关技术中存在的燃料电池热管理系统的压力无法有效控制的问题。
[0006]作为本专利技术的第一个方面，提供一种燃料电池热管理系统，其中，包括：控制器、燃料电池、循环装置、换热装置、介质补偿与存储装置以及压力调节装置，所述压力调节装置设置在所述燃料电池的出口位置，所述燃料电池内的循环介质从所述燃料电池的出口流出后，依次经过所述压力调节装置、换热装置、介质补偿与存储装置以及循环装置后，经由所述燃料电池的入口进入所述燃料电池，所述燃料电池的入口设置第一压力检测装置和第一温度检测装置，所述燃料电池
的出口设置第二压力检测装置和第二温度检测装置，所述换热装置、循环装置、所述第一压力检测装置、第一温度检测装置、第二压力检测装置、第二温度检测装置和压力调节装置均与所述控制器通信连接；所述控制器能够根据所述第一压力检测装置与第二压力检测装置的压力信号和预设压力目标值进行比较生成压力控制信号，以及能够根据所述第一温度检测装置与第二温度检测装置的温度信号和预设温度目标值以及温差目标值进行比较生成温度控制信号和温差控制信号；所述压力调节装置能够根据所述压力控制信号对所述循环介质的流阻进行调节；所述换热装置能够根据所述温度控制信号对所述循环介质进行加热或冷却；所述循环装置能够根据所述温差控制信号对所述循环介质的流量进行调节；所述介质补偿和存储装置用于对所述循环介质进行补偿或存储。
[0007]进一步地，介质过滤净化装置，所述介质过滤净化装置设置在所述压力调节装置与所述循环装置之间，所述介质过滤净化装置能够对所述循环介质进行净化或再生。
[0008]进一步地，所述介质过滤净化装置包括离子交换器。
[0009]进一步地，所述压力调节装置包括包括节流孔板或调压阀。
[0010]进一步地，所述循环装置包括水泵。
[0011]进一步地，当所述换热装置能够根据所述温度控制信号对所述循环介质进行加热时，所述换热装置包括加热器或蓄热器，当所述换热装置能够根据所述温度控制信号对所述循环介质进行冷却时，所述换热装置包括风扇和散热器。
[0012]进一步地，所述介质补偿与存储装置包括膨胀水箱。
[0013]进一步地，所述第一压力检测装置和所述第二压力检测装置均包括压力传感器，所述第一温度检测装置和所述第二温度检测装置均包括温度传感器。
[0014]进一步地，所述控制器包括单片机。
[0015]作为本专利技术的另一个方面，提供一种燃料电池热管理系统压力调节方法，应用于前文所述的燃料电池热管理系统，其中，所述方法包括：分别获取燃料电池的入口处的第一压力检测值以及所述燃料电池的出口处的第二压力检测值；将所述第一压力检测值与所述第二压力检测值和预设压力目标值进行比较，得到比较结果；根据所述比较结果生成压力控制信号，其中所述压力控制信号能够控制位于所述燃料电池的出口处的压力调节装置，以通过控制所述循环介质的流阻调节所述循环介质的压力。
[0016]本专利技术提供的燃料电池热管理系统，通过设置压力调节装置，能够根据控制器生成的压力控制信号进行循环介质流阻的调节，进而实现对循环介质的压力的有效调节，能够确保燃料电池内循环介质侧和气体侧的压力差在预设范围内，不耦合、干扰其他参数目标的实现，无需明显增加系统的复杂性。
附图说明
[0017]附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具
体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术提供的燃料电池热管理系统的结构框图。
[0018]图2为本专利技术提供的循环装置的典型性能曲线示意图。
[0019]图3为本专利技术提供的燃料电池热管理系统的流阻和流量的关系示意图。
[0020]图4为本专利技术提供的燃料电池热管理系统中压力调节装置和循环装置的工况点操作说明示意图。
具体实施方式
[0021]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0022]为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0023]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池热管理系统，其特征在于，包括：控制器、燃料电池、循环装置、换热装置、介质补偿与存储装置以及压力调节装置，所述压力调节装置设置在所述燃料电池的出口位置，所述燃料电池内的循环介质从所述燃料电池的出口流出后，依次经过所述压力调节装置、换热装置、介质补偿与存储装置以及循环装置后，经由所述燃料电池的入口进入所述燃料电池，所述燃料电池的入口设置第一压力检测装置和第一温度检测装置，所述燃料电池的出口设置第二压力检测装置和第二温度检测装置，所述换热装置、循环装置、所述第一压力检测装置、第一温度检测装置、第二压力检测装置、第二温度检测装置和压力调节装置均与所述控制器通信连接；所述控制器能够根据所述第一压力检测装置与第二压力检测装置的压力信号和预设压力目标值进行比较生成压力控制信号，以及能够根据所述第一温度检测装置与第二温度检测装置的温度信号和预设温度目标值以及温差目标值进行比较生成温度控制信号和温差控制信号；所述压力调节装置能够根据所述压力控制信号对所述循环介质的流阻进行调节；所述换热装置能够根据所述温度控制信号对所述循环介质进行加热或冷却；所述循环装置能够根据所述温差控制信号对所述循环介质的流量进行调节；所述介质补偿和存储装置用于对所述循环介质进行补偿或存储。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：介质过滤净化装置，所述介质过滤净化装置设置在所述压力调节装置与所述循环装置之间，所述介质过滤净化装置能够对所述循环介质...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵力成，单亚飞，毛强，王毅博，郭显斌，
申请(专利权)人：无锡威孚高科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：