延长去离子器使用寿命的燃料电池热管理系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种延长去离子器使用寿命的燃料电池热管理系统，包括：燃料电池电堆、冷却水泵、散热器、第一温度传感器、第二温度传感器、压力传感器以及去离子器。冷却水泵的出口通过第一管路与燃料电池电堆的冷却液腔的入口相连接。散热器的冷却液入口通过第二管路与燃料电池电堆的冷却液腔的出口相连接，且散热器的冷却液出口通过第三管路与冷却水泵的入口相连接。第一温度传感器设置于第一管路上。第二温度传感器设置于第二管路上。去离子器的入口通过第一排气管路与燃料电池电堆的冷却液腔的入口处相连接。借此，本实用新型专利技术的延长去离子器使用寿命的燃料电池热管理系统，结构简单合理，减低了成本，且延长了去离子器的使用寿命。器的使用寿命。器的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
延长去离子器使用寿命的燃料电池热管理系统


[0001]本技术是关于新能源汽车
，特别是关于一种延长去离子器使用寿命的燃料电池热管理系统。

技术介绍

[0002]燃料电池系统是用于一种新能源汽车用的动力系统，以氢气作为燃料，空气作为氧化剂，产生电能的动力装置，排放物仅为水和热量。燃料电池系统包括核心零部件(燃料电池电堆)、电辅件(空压机、增湿器、传感器、阀类零件、DCDC等)、热管理系统零部件(阳极热交换器、中冷器、节温器、散热器等)、连接的管路接头、机械结构等。
[0003]燃料电池系统中最核心零部件，燃料电池电堆，是利用燃料氢气和氧化剂空气的电化学反应产生电能的电化学装置，燃料电池电堆阳极发生氢气的氧化反应，阴极发生空气的还原反应。燃料电池电堆不同于传统内燃机，是通过电化学反应产生电能，排放只有水。在电化学反应过程中，伴随着产热，需要通过冷却系统将燃料电池电堆反应的热量导出，以避免燃料电池电堆局部或整体过热。燃料电池电堆过热容易引起燃料电池电堆内的膜电极衰减，减少燃料电池电堆的寿命。故燃料电池电堆的热管理设计及架构至关重要。
[0004]为了冷却燃料电池电堆，冷却液需要通过燃料电池电堆中的双极板以导出热量，而双极板在燃料电池电堆工作过程中，会带有高电压(100
‑
300V)，故燃料电池系统中使用的冷却液需要保持低电导率，以避免电压通过冷却液传导到燃料电池系统中其他零部件上，造成电气安全问题。在燃料电池系统运行过程中，增加电导率的原因是冷却液回路中各零件(如燃料电池电堆、中冷器、三通阀、散热器、膨胀水箱、连接管路的接头等)在运行过程中析出或释放的离子。现有方案是通过在燃料电池系统冷却系统中增加去离子器零件，以去除在燃料电池系统运行过程中产生的离子。但是，去离子器吸收离子的容量有限，在吸收一定量的离子后，将不在具备离子吸收的能力。所以，燃料电池系统需要定期更换去离子器，以保证冷却系统内的离子能够被持续去除，保证燃料电池系统冷却系统中的电导率在安全阈值之下。因为燃料电池系统中冷却系统的离子来源为各零部件，简化燃料电池系统冷却系统架构，减少冷却液与零件的接触能够有效减少离子的增加。
[0005]现有的燃料电池系统热管理子系统方案主要如下：
[0006]1、公开号为CN206353578U的专利申请提出了一种带蓄热加热功能的燃料电池热管理系统，将离子交换器设计在大循环水路的除气管路上面，有效地避免了高水阻离子交换器对主循环水路的。并在小循环中增加了电加热器，提高温度控制的精度。该方案为了集成了蓄热加热功能，相比现有方案增加了蓄热器和电磁阀，额外的零件会增加燃料电池系统冷却子系统成本，也会增加系统设计难度，并降低去离子器寿命。
[0007]2、公开号为CN113130934A的专利申请提出一种燃料电池整车集成式热管理系统，减少了管路和零部件，对燃料电池动力系统各个零部件的冷却系统做集成化设计。并且可以利用空压机和电机等的余热快速给燃料电池升温，使燃料电池达到启动温度和高效率点温度。该方案需要使用多个四通阀、三通阀，阀门的增加会增加燃料电池系统冷却子系统成
本，冷却系统支路增加会导致设计困难，也会降低去离子器寿命。
[0008]3、公开号为CN204749845U提出了一种燃料电池热管理系统，通过燃料电池车冷却回路与动力控制冷却环路公用膨胀水箱的方式，减少整车上的排气管安装，减少了整车的成本。该方案将燃料电池系统的冷却子系统与整车冷却系统连通，确实简化了结构。但是整车冷却系统与燃料电池系统冷却子系统不同，不需要去离子。连通整车冷却系统及燃料电池系统冷却子系统将提高整车冷却系统对冷却液离子析出的要求，提升冷却液成本。同时，连通整车冷却系统与燃料电池系统冷却子系统会增加冷却液体积，降低去离子器寿命。
[0009]4、公开号为CN109532565A的专利申请提出了一种氢燃料电池汽车热管理系统及控制方法，克服现燃料电池堆不能在过低环境温度条件启动工作的制约，通过在小循环支路设计了辅助水加热方案，实现燃料电池堆低温快速启动，提高燃料电池堆低温环境的适应能力；通过在水路系统增加一路辅助空调水暖换热系统，实现燃料电池堆的废热回收利用。辅助水加热及空调水暖换热功能需要增加水暖换热器、空气加热器、加热器等零件，会增加燃料电池系统冷却子系统成本，也会增加系统设计难度，并降低去离子器寿命。
[0010]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本技术的总体背景的理解，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。

技术实现思路

[0011]本技术的目的在于提供一种延长去离子器使用寿命的燃料电池热管理系统，其结构简单合理，减低了成本，且延长了去离子器的使用寿命。
[0012]为实现上述目的，本技术提供了一种延长去离子器使用寿命的燃料电池热管理系统，包括：燃料电池电堆、冷却水泵、散热器、第一温度传感器、第二温度传感器、压力传感器以及去离子器。冷却水泵的出口通过第一管路与燃料电池电堆的冷却液腔的入口相连接。散热器的冷却液入口通过第二管路与燃料电池电堆的冷却液腔的出口相连接，且散热器的冷却液出口通过第三管路与冷却水泵的入口相连接。第一温度传感器设置于第一管路上。第二温度传感器设置于第二管路上。压力传感器设置于第二管路上。去离子器的入口通过第一排气管路与燃料电池电堆的冷却液腔的入口处相连接，且去离子器的出口通过第二排气管路与散热器的排气入口相连接。
[0013]在本技术的一实施方式中，燃料电池电堆的冷却液腔中的冷却液经出口流入散热器中冷却，经冷却的冷却液从散热器中流至冷却水泵，且经冷却水泵提升扬程后的冷却液流至燃料电池电堆的冷却液腔中，从而形成冷却液子系统主回路循环闭环。
[0014]在本技术的一实施方式中，燃料电池电堆的冷却液腔中的带有气泡的冷却通过第一排气管路流至去离子器，去离子器用以去除冷却液中的离子，随后通过第二排气管路流入至散热器的排气入口。
[0015]在本技术的一实施方式中，第一温度传感器用以实时监测燃料电池电堆的冷却液腔的入口温度，且第二温度传感器用以实时监测燃料电池电堆的冷却液腔的出口温度。
[0016]在本技术的一实施方式中，压力传感器用以实时监测燃料电池电堆的冷却液腔的出口压力。
[0017]在本技术的一实施方式中，压力传感器位于第二温度传感器和散热器之间。
[0018]在本技术的一实施方式中，散热器包括：散热器本体、散热器风扇以及膨胀水箱。散热器本体上开设有冷却液入口、冷却液出口、排气入口和排水口。散热器风扇固定安装于散热器本体的上方。以及膨胀水箱固定于散热器本体上，且膨胀水箱位于散热器风扇的一侧。其中，带有气泡的冷却液通过排气入口进入膨胀水箱中，从而完成气水分离。
[0019]在本技术的一实施方式中，膨胀水箱上具有泄压口，膨胀水箱的内部具有格栅结构，且膨胀水箱的下部分冷却液与散热器本体中的冷却液互通。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种延长去离子器使用寿命的燃料电池热管理系统，其特征在于，包括：燃料电池电堆；冷却水泵，所述冷却水泵的出口通过第一管路与所述燃料电池电堆的冷却液腔的入口相连接；散热器，所述散热器的冷却液入口通过第二管路与所述燃料电池电堆的冷却液腔的出口相连接，且所述散热器的冷却液出口通过第三管路与所述冷却水泵的入口相连接；第一温度传感器，设置于所述第一管路上；第二温度传感器，设置于所述第二管路上；压力传感器，设置于所述第二管路上；以及去离子器，所述去离子器的入口通过第一排气管路与所述燃料电池电堆的冷却液腔的入口处相连接，且所述去离子器的出口通过第二排气管路与所述散热器的排气入口相连接。2.如权利要求1所述的延长去离子器使用寿命的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述燃料电池电堆的冷却液腔中的冷却液经出口流入所述散热器中冷却，经冷却的冷却液从所述散热器中流至所述冷却水泵，且经所述冷却水泵提升扬程后的冷却液流至所述燃料电池电堆的冷却液腔中，从而形成冷却液子系统主回路循环闭环。3.如权利要求1所述的延长去离子器使用寿命的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述燃料电池电堆的冷却液腔中的带有气泡的冷却通过所述第一排气管路流至所述去离子器，所述去离子器用以去除所述冷却液中的离子，随后通过所述第二排气...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶遥立，陆永卷，陈军荣，黄延楷，夏景霖，张松，毛正松，陈涛，
申请(专利权)人：玉柴芯蓝新能源动力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：