本发明专利技术涉及燃料电池系统的热管理技术领域，公开一种燃料电池系统的热管理模块及其控制方法。其中热管理模块包括两个第一氢气支路和两个冷却液支路，每个第一氢气支路上均设有一个由第一隔膜围成的氢气腔，每个冷却液支路上均设有一个冷却液腔；每个冷却液腔分别与一个氢气腔组成调节腔，每个调节腔的内部均设有第二隔膜，第二隔膜将调节腔分割为冷却液腔和氢气腔，第二隔膜和第一隔膜均具有弹性，一个调节腔的氢气腔和冷却液腔两者中的一个的压力增大时，第二隔膜能够逐渐凸设于另一个的内部使另一个的体积缩小。本发明专利技术公开的燃料电池系统的热管理模块能够充分利用氢气所携带的内能，避免了能源的浪费。避免了能源的浪费。避免了能源的浪费。
【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池系统的热管理模块及其控制方法
[0001]本专利技术涉及燃料电池系统的热管理
，尤其涉及一种燃料电池系统的热管理模块及其控制方法。
技术介绍
[0002]燃料电池系统是一种以燃料电池为核心，由氢气供给循环系统、空气供给系统、燃料电池、热管理系统、控制系统等组成的发电系统。实际运行时，为了更方便可靠的储存氢气，一般会将氢气均储存在高压储氢罐中，高压储氢罐内氢气的最大储存压力为70MPa左右。而燃料电池系统实际运行时，进入燃料电池的氢气工作压力仅为0.3MPa左右。目前行业内均在储氢罐与燃料电池之间配备减压阀，以达到将氢气的压力从储存压力降至工作压力的目的。而在这个过程中，高压储氢罐中的压缩氢气带有巨大的内能，燃料电池在运行时也会产生大量的热量，为了更好的实现散热的功能，现有的热管理系统包括散热器，散热器能够将燃料电池运行过程中产生的热量传递至散热器进行散热，虽然保证了燃料电池能够稳定良好的进行电能的输出，但是也浪费了氢气所携带的内能。
技术实现思路
[0003]基于以上所述，本专利技术的目的在于提供一种燃料电池系统的热管理模块及其控制方法，能够充分利用氢气所携带的内能，避免了能源的浪费。
[0004]为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种燃料电池系统的热管理模块，包括两个并联设置的第一氢气支路和两个并联设置的冷却液支路，每个所述第一氢气支路的进口均与储氢罐连通，每个所述第一氢气支路的出口均与燃料电池的氢气入口连通，每个所述冷却液支路的进口均与所述燃料电池的冷却液的出口连通，每个所述冷却液支路的出口均与所述燃料电池的冷却液的进口连通；每个所述第一氢气支路上均设有一个由第一隔膜围成的氢气腔，每个所述冷却液支路上均设有一个冷却液腔；每个所述冷却液腔分别与一个所述氢气腔对应设置且两者组成调节腔，两个所述调节腔分别为第一调节腔和第二调节腔，每个所述调节腔的内部均设有第二隔膜，所述第二隔膜将所述调节腔分割为所述冷却液腔和所述氢气腔，所述第二隔膜和所述第一隔膜均具有弹性，一个所述调节腔的所述氢气腔和所述冷却液腔两者中的一个的压力增大时，所述第二隔膜能够逐渐凸设于另一个的内部，使得另一个的体积缩小。
[0006]作为一种燃料电池系统的热管理模块的优选方案，每个所述第一氢气支路上还均设有进气阀和排气阀，所述进气阀设置在所述氢气腔的进口，所述排气阀设置在所述氢气腔的出口。
[0007]作为一种燃料电池系统的热管理模块的优选方案，每个所述第一氢气支路上的所述进气阀和所述排气阀被配置为至多开启一个，且与所述第一调节腔对应的所述进气阀、与所述第二调节腔对应的所述排气阀被配置为同时开启或者关闭，与所述第一调节腔对应的所述排气阀、与所述第二调节腔对应的所述进气阀被配置为同时开启或者关闭。
[0008]作为一种燃料电池系统的热管理模块的优选方案，每个所述冷却液支路上还均设有进液阀和排液阀，所述进液阀设置在所述冷却液腔的进口，所述排液阀设置在所述冷却液腔的出口。
[0009]作为一种燃料电池系统的热管理模块的优选方案，每个所述冷却液支路上的所述进液阀和所述排液阀被配置为至多开启一个，且与所述第一调节腔对应的所述进液阀、与所述第二调节腔对应的所述排液阀被配置为同时开启或者关闭，与所述第一调节腔对应的所述排液阀、与所述第二调节腔对应的所述进液阀被配置为同时开启或者关闭。
[0010]作为一种燃料电池系统的热管理模块的优选方案，所述进液阀为止回阀，所述排液阀为电动截止阀。
[0011]作为一种燃料电池系统的热管理模块的优选方案，所述燃料电池系统的热管理模块还包括上位机，所述上位机分别与所述进气阀、所述排气阀及所述排液阀电连接，所述上位机被配置为能够分别控制所述进气阀、所述排气阀及所述排液阀的开度。
[0012]作为一种燃料电池系统的热管理模块的优选方案，所述燃料电池系统的热管理模块还包括第二氢气支路，所述第二氢气支路与两个所述第一氢气支路并联，所述第二氢气支路上设有减压阀。
[0013]作为一种燃料电池系统的热管理模块的优选方案，两个所述冷却液腔相邻设置，两个所述冷却液腔通过隔板隔开。
[0014]一种适用于以上任一方案所述的燃料电池系统的热管理模块的控制方法，包括：
[0015]S1、所述第一调节腔的所述氢气腔的进口与所述储氢罐连通，所述第二调节腔的所述氢气腔的出口与所述燃料电池的氢气入口连通；
[0016]S2、所述第一调节腔的所述氢气腔内的压力达到第一预设压力后，停止向所述第一调节腔的所述氢气腔通入氢气，所述第二调节腔的所述氢气腔的出口与所述燃料电池的氢气入口断开；所述第一调节腔的所述冷却液腔的出口与所述燃料电池的冷却液的进口连通，所述第二调节腔的所述冷却液腔的进口与所述燃料电池的冷却液的出口连通；
[0017]S3、所述第二调节腔的所述冷却液腔充满冷却液后，停止向所述第二调节腔的所述冷却液腔的进口通入冷却液，所述第一调节腔的所述冷却液腔的出口与所述燃料电池的冷却液的出口断开；所述第二调节腔的所述氢气腔的进口与所述储氢罐连通，所述第一调节腔的所述氢气腔的出口与所述燃料电池的氢气入口连通；
[0018]S4、所述第二调节腔的所述氢气腔内的压力达到第二预设压力后，停止向所述第二调节腔的所述氢气腔通入氢气，所述第一调节腔的所述氢气腔的出口与所述燃料电池的氢气入口断开；所述第二调节腔的所述冷却液腔的出口与所述燃料电池的冷却液的进口连通，所述第一调节腔的所述冷却液腔的进口与所述燃料电池的冷却液的出口连通；
[0019]S5、所述第一调节腔的所述冷却液腔充满冷却液后，返回S1。
[0020]本专利技术的有益效果为：本专利技术公开的燃料电池系统的热管理模块，氢气腔由第一隔膜围成，氢气腔与冷却液腔之间使用第二隔膜分隔开来，当一个调节腔的氢气腔压力升高后，便会导致第二隔膜变形，引起该调节腔的冷却液腔的体积缩小，冷却液腔内的冷却液的压力升高，使得使冷却液能够在燃料电池中流动，转化为冷却液的动能，实际运行时，交替使用第一调节腔和第二调节腔，保证了运行的稳定性和连续性，使得燃料电池能够稳定良好的进行电能的输出。
[0021]本专利技术公开的燃料电池系统的热管理模块的控制方法，能够将氢气的内能通过第二隔膜传递给冷却液腔中的冷却液，转化为冷却液的动能，继而使冷却液能够在燃料电池中流动，从而充分利用了氢气所携带的内能，避免了能源的浪费。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对本专利技术实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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，还可以根据本专利技术实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
[0023]图1是本专利技术具体实施例提供的燃料电池系统的热管理模块的示意图。
[0024]图中：
[0025]11、第一氢气支路；12、氢气腔；13、进气阀；14、排气阀；
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统的热管理模块，其特征在于，包括两个并联设置的第一氢气支路(11)和两个并联设置的冷却液支路(21)，每个所述第一氢气支路(11)的进口均与储氢罐连通，每个所述第一氢气支路(11)的出口均与燃料电池的氢气入口连通，每个所述冷却液支路(21)的进口均与所述燃料电池的冷却液的出口连通，每个所述冷却液支路(21)的出口均与所述燃料电池的冷却液的进口连通；每个所述第一氢气支路(11)上均设有一个由第一隔膜(31)围成的氢气腔(12)，每个所述冷却液支路(21)上均设有一个冷却液腔(22)；每个所述冷却液腔(22)分别与一个所述氢气腔(12)对应设置且两者组成调节腔，两个所述调节腔分别为第一调节腔(40)和第二调节腔(50)，每个所述调节腔的内部均设有第二隔膜(32)，所述第二隔膜(32)将所述调节腔分割为所述冷却液腔(22)和所述氢气腔(12)，所述第二隔膜(32)和所述第一隔膜(31)均具有弹性，一个所述调节腔的所述氢气腔(12)和所述冷却液腔(22)两者中的一个的压力增大时，所述第二隔膜(32)能够逐渐凸设于另一个的内部，使得另一个的体积缩小。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统的热管理模块，其特征在于，每个所述第一氢气支路(11)上还均设有进气阀(13)和排气阀(14)，所述进气阀(13)设置在所述氢气腔(12)的进口，所述排气阀(14)设置在所述氢气腔(12)的出口。3.根据权利要求2所述的燃料电池系统的热管理模块，其特征在于，每个所述第一氢气支路(11)上的所述进气阀(13)和所述排气阀(14)被配置为至多开启一个，且与所述第一调节腔(40)对应的所述进气阀(13)、与所述第二调节腔(50)对应的所述排气阀(14)被配置为同时开启或者关闭，与所述第一调节腔(40)对应的所述排气阀(14)、与所述第二调节腔(50)对应的所述进气阀(13)被配置为同时开启或者关闭。4.根据权利要求2所述的燃料电池系统的热管理模块，其特征在于，每个所述冷却液支路(21)上还均设有进液阀(23)和排液阀(24)，所述进液阀(23)设置在所述冷却液腔(22)的进口，所述排液阀(24)设置在所述冷却液腔(22)的出口。5.根据权利要求4所述的燃料电池系统的热管理模块，其特征在于，每个所述冷却液支路(21)上的所述进液阀(23)和所述排液阀(24)被配置为至多开启一个，且与所述第一调节腔(40)对应的所述进液阀(23)、与所述第二调节腔(50)对应的所述排液阀(24)被配置为同时开启或者关闭，与所述第一调节腔(40)对应的所述排液阀(24)、与所述第二调节腔(50)对应的所述进液阀(23)被配置为同时开启或者关闭。6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭晓亮，
申请(专利权)人：未势能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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