定位和调整静止车辆燃料电池应用的冷却剂流动的热管理系统和方法技术方案

本公开涉及在静止应用期间调整和/或反转燃料电池系统的冷却剂流动的热管理系统和方法。法。法。

【技术实现步骤摘要】
定位和调整静止车辆燃料电池应用的冷却剂流动的热管理系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用本非临时申请在35 U.S.C. $119(e)和任意其他适当法律或法规下要求于2021年8月5日提交的美国临时专利申请序列号63/229,809和2021年12月1日提交的美国临时专利申请序列号63/284,916的权益和优先权，这些美国临时专利申请的全部公开内容通过引用明确地并入本文。


[0002]本公开涉及在静止应用期间调整和/或反转燃料电池系统的冷却剂流动的热管理系统和方法。

技术介绍

[0003]燃料电池系统以其高效利用燃料来产生直流（DC）和/或交流（AC）电能来给静止应用（例如工业应用）或移动应用（诸如车辆）供电而闻名。车辆（诸如火车、公共汽车和卡车）中使用的燃料通常跨越长距离行驶。行驶相当长距离的车辆通常将在路程期间经历起动和停止，使车辆从移动燃料电池应用过渡到静止燃料电池应用。
[0004]现有的燃料电池系统通常具有散热器，其冷却离开燃料电池系统的热的冷却剂。散热器通常包括散热器风扇，在燃料电池或者燃料电池堆的正常操作期间，该风扇在单个方向上排出冷却空气。例如，当燃料电池正移动或可移动（例如，在移动的车辆上）时，散热器风扇将冷却空气排放到散热器中并排出到环境中。然而，当燃料电池静止（例如，在静止车辆上）时，标准散热器或散热器风扇不能够利用环境因素（诸如侧风）提供的能量以便继续其流动功能。
[0005]本公开涉及当燃料电池系统（尤其是可移动燃料电池系统）是静止时调整冷却剂（例如，流体、空气和/或气体）的流动的热管理系统和方法。本方法和系统包括当燃料电池和/或车辆静止时反转散热器风扇的方向以便最大化从诸如风的环境因素中利用的能量。这个方案允许散热器风扇在反转空气流动通过冷却散热器的情况下连续操作，这最大化了燃料电池系统的热管理系统的效率。

技术实现思路

[0006]包括本公开的实施例来满足这些和其他需求。
[0007]在本公开的在本文描述的一个方面，一种操作车辆中的热管理系统的方法包括如下步骤：操作散热器、一个或更多个风扇和燃料电池系统；将车辆的运动减慢或停止到静止位置；反转所述一个或更多个风扇的方向；在相反方向上将侧风吸入到散热器中；以及在静止位置期间继续散热器和燃料电池系统的操作。散热器和所述一个或更多个风扇位于车辆的顶表面上。
[0008]在一些实施例中，散热器、所述一个或更多个风扇和燃料电池系统可以位于框架
中。
[0009]在一些实施例中，静止位置可以包括处于、大约或小于大约15千米/小时的车辆速度。在一些实施例中，静止位置可以包括处于、大约或小于大约20千米/小时的车辆速度。
[0010]在一些实施例中，在相反的方向上将侧风吸入到散热器中可以包括将周围空气首先吸入到散热器中且其次则通过所述一个或更多个风扇。在一些实施例中，在相反的方向上将侧风吸入到散热器中可以包括将周围空气首先吸入到所述一个或更多个风扇中且其次则通过所述散热器。
[0011]在一些实施例中，操作步骤可以进一步包括操作第二散热器，第二散热器被耦接到一个或更多个风扇。在一些实施例中，在相反的方向上将侧风吸入到散热器中可以包括将周围空气首先吸入到散热器中、其次通过所述一个或更多个风扇，第三通过被耦接到第二散热器的所述一个或更多个风扇且最后通过第二散热器。
[0012]在本公开的第二方面，一种用于最佳地冷却静止车辆中的空气的热管理系统包括一个或更多个经调整的风扇、包括侧风的一个或更多个散热器以及框架。经调整的风扇在与正常风扇相反的方向上将空气引导到一个或更多个散热器中。框架将所述一个或更多个散热器定位在静止车辆的顶侧上。系统可以是设备或者实现在设备内。
[0013]在一些实施例中，静止车辆可以以处于、大约或小于大约20千米/小时的车辆速度行驶。
[0014]在一些实施例中，所述一个或更多个散热器、所述一个或更多个经调整的风扇和燃料电池系统可以分开地位于静止车辆的顶表面上。在一些实施例中，所述一个或更多个散热器和所述一个或更多个经调整的风扇可以以至少0.5英寸的分开距离与燃料电池系统相邻地定位。在一些实施例中，分开距离可以是在从大约0.5英寸至大约12英寸的范围内。
[0015]在本公开的第三方面，一种排出静止火车上的热管理系统的空气的方法包括如下步骤：操作至少两个散热器、至少两个风扇和燃料电池系统；将静止火车的运动减慢或停止到静止位置，该静止位置包括大约或小于20千米/小时的速度；在与正常风扇相反的方向上将气流和侧风吸入到所述至少两个散热器中的至少一个中；推动气流和侧风通过所述至少两个散热器中的至少一者；以及在静止火车正处于静止位置的同时将空气排出所述至少两个散热器中的至少一者和燃料电池系统。
[0016]在一些实施例中，所述至少两个散热器、所述至少两个风扇和燃料电池系统可以位于框架中。
[0017]在一些实施例中，静止位置可以包括处于、大约或小于大约15千米/小时的速度。
[0018]在一些实施例中，所述至少两个散热器、所述至少两个风扇和燃料电池系统可以位于静止火车的顶表面上。在一些实施例中，所述至少两个散热器、所述至少两个风扇和燃料电池系统可以分开地位于静止火车的顶表面上。在一些实施例中，所述至少两个散热器和所述至少两个风扇可以以至少0.5英寸的分开距离与燃料电池系统相邻地定位。在一些实施例中，分开距离可以是在从大约0.5英寸至大约12英寸的范围内。
附图说明
[0019]图1A是燃料电池系统的图释，所述燃料电池系统包括被连接到电厂的辅机设备的一个或更多个燃料电池堆。
[0020]图1B是具有燃料电池模块的燃料电池系统的图释，每个燃料电池模块具有燃料电池堆和/或燃料电池。
[0021]图1C是燃料电池堆中的燃料电池的部件的图释。
[0022]图2A是一种车辆实施例（例如，火车）的示意图，其示出了位于火车的顶表面上的燃料电池、燃料箱和散热器。
[0023]图2B是示出位于火车的顶表面上的燃料电池、燃料箱和散热器的图。
[0024]图2C是示出相对于位于火车车厢内的燃料电池而言位于火车的顶表面上的燃料箱和散热器的示意图。
[0025]图3A是示出包括燃料电池系统的燃料电池发电系统的实施例的示意图。
[0026]图3B是示出包括带风扇的散热器的热管理系统的实施例的示意图。
[0027]图4是包括两个（2）散热器且每个散热器具有三个（3）风扇的燃料电池组件的一种实施例的示意图。
[0028]图5是示出通过当前本领域中的燃料电池组件的散热器的标准空气流动的示意图。
[0029]图6是示出通过本公开的燃料电池组件的散热器的经调整空气流动的一种实施例的示意图。
[0030]图7是示出通过位于车辆的驾驶室端的散热器的冷却系统的经调整空气流动的第二实施例的示意图。
[0031]图8是示出通过本公开的燃料电池组件的单个散热器的经调整空气流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种操作车辆中的热管理系统的方法，所述方法包括如下步骤：操作散热器、一个或更多个风扇和燃料电池系统，其中所述散热器和一个或更多个风扇位于所述车辆的顶表面上；将所述车辆的运动减慢或停止到静止位置；反转所述一个或更多个风扇的方向；在相反方向上将侧风吸入到所述散热器中；在所述静止位置期间继续所述散热器和所述燃料电池系统的操作。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述散热器、所述一个或更多个风扇和所述燃料电池系统位于框架中。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述静止位置包括处于、大约或小于大约15千米/小时或20千米/小时的车辆速度。4.根据权利要求1所述的方法，其中在相反方向上将侧风吸入到所述散热器中包括将周围空气首先吸入到所述散热器中且其次则通过所述一个或更多个风扇。5. 根据权利要求1所述的方法，其中在相反方向上将侧风吸入到所述散热器中包括将周围空气首先吸入到所述一个或更多个风扇中且其次则通过所述散热器。6.根据权利要求1所述的方法，其中操作步骤进一步包括操作第二散热器，所述第二散热器被耦接到一个或更多个风扇，并且其中在相反方向上将侧风吸入到所述散热器中包括将周围空气首先吸入到所述散热器中、其次通过所述一个或更多个风扇、第三通过被耦接到所述第二散热器的所述一个或更多个风扇且最后通过所述第二散热器。7.一种用于最佳地冷却静止车辆中的空气的热管理系统，所述系统包括：一个或更多个经调整的风扇，其中所述经调整的风扇在与正常风扇相反的方向上将空气引导到一个或更多个散热器中；包括侧风的一个或更多个散热器；以及框架，其中所述框架将所述一个或更多个散热器定位在所述静止车辆的顶侧上。8.根据权利要求7所述的系统，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：洁能氏公司，
类型：发明
国别省市：