电池热管理系统的制作方法

专利检索2025-04-17  4


本发明涉及燃料电池,尤其涉及电池热管理系统。


背景技术:

1、燃料电池系统作为富有前途的车用动力系统替代方案之一,在长续航商用车领域有着诸多优势。随着车用燃料电池动力系统的技术进步,使其可以在更低的环境温度中工作。然而在低温环境中工作的车辆,必须要考虑如何实现更加快速的暖机,并充分利用燃料电池反应余热进行客舱供暖,以便更加高效的利用能源,同时,为了保障燃料电池的安全,对燃料电池进行合理降温,是保证燃料电池正常工作的基础。

2、现有的燃料电池系统对电堆进行散热时,包括风冷和水冷两种方式,风冷大多采用风扇的方式,其水冷的方式大多采用单一的水冷管路,对于冷却水的温度调节能力较差,使得电堆无法面对复杂多变的温度变化,导致电堆无法进行合理的降温处理,影响燃料电池的正常工作。

3、同时,现有的燃料电池系统无法对电堆的余热进行合理存储利用,且没有对电堆未反应的氢气进行合理回收利用,导致能源利用率较低。

4、例如,中国专利cn202010141796.8公开了燃料电池的余热管理系统,电堆冷却系统包括电堆循环水泵设置在电堆冷却系统的主回路上,用以为电堆冷却系统提供循环动力;冷却液过滤及去离子器串连在电堆循环水泵的后方,用以去除冷却液中的杂质以及降低冷却液中的离子浓度;电堆串连在冷却液过滤及去离子器的后方用以产生电能;热交换器设置在电堆冷却系统的主回路上,并串连在电堆的后方,热交换器用以将电堆产生的一部分热量交换给客舱供暖系统;客舱供暖系统包括暖风器与热交换器串连地设置在客舱供暖系统的主回路上;加热循环水泵与ptc加热器串连,且加热循环水泵和ptc加热器与暖风器并联地设置在客舱供暖系统的主回路上;借此减小去离子器的工作负荷。该方案虽然在一定程度上对电堆的余热进行了利用,但是却忽略了电堆的降温问题,其电池的热管理系统的工作效率较低。


技术实现思路

1、本发明主要解决现有的技术中电池的热管理系统无法兼顾余热利用以及电堆降温的问题;提供一种电池热管理系统,对电堆的热量进行存储后在电堆启动过程中对电堆进行预热以及利用存储的热量对驾驶室进行供暖,同时,采用多级降温组件对电堆进行合理降温,并利用降温组件作为制冷组件为驾驶室进行制冷,实现了热管理系统的高效工作。

2、本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:电池热管理系统,包括电堆,以及与所述电堆连接的储热组件,对电堆散发的热量进行存储并在电堆启动时对电堆进行预热;与所述储热组件连接的降温组件,利用冷却水对电堆进行多级冷却;与所述电堆连接的空气组件,对电堆进行升温或为电堆提供氧气;氢气循环组件,对氢气进行存储并输送氢气给电堆。

3、作为优选,所述的储热组件包括:第一换热器,与电堆连接,对从电堆流出的冷却水进行换热;储热装置,与第一换热器连接,进行热量存储或热量输送。

4、作为优选,所述的降温组件包括:一级降温组件,对流出电堆的冷却水进行一级冷却,利用一级冷却的冷却水对电堆进行一级冷却;二级降温组件,对流出电堆的冷却水进行二级冷却,利用二级冷却的冷却水对电堆进行二级冷却;三级降温组件,对流出电堆的冷却水进行三级冷却,利用三级冷却的冷却水对电堆进行三级冷却。

5、作为优选,所述的空气组件包括:空气过滤机,对空气进行过滤,输出清洁的空气;空压机,对空气过滤机输出的空气进行压缩,输出高温气体;第三换热器,对空压机的高温气体进行换热;液氢罐,存储有液氢,与第三换热器配合对空压机的高温气体进行温度调节,使第三换热器输出合适温度的空气对电堆进行升温或提供合适温度的氧气给电堆进行电化学反应。

6、作为优选,所述的氢气循环组件包括:储氢罐,对空气组件输送的氢气以及电堆未反应的氢气进行存储,将存储的氢气输送给电堆进行电化学反应;流量控制仪,对输送到储氢罐的氢气进行流量控制,使储氢罐内的氢气保持在阈值范围之内。

7、作为优选,所述的降温组件还包括:温压传感器,对一级冷却后的冷却水进行温度检测,根据温度检测结果判断是否启动二级降温组件和/或三级降温组件。

8、作为优选,还包括温控/风控仪、一级驾驶室供暖管道和二级驾驶室供暖管道,所述温控/风控仪通过一级驾驶室供暖管道与储热组件连接,为驾驶室提供一级供暖,所述温控/风控仪通过二级驾驶室供暖管道与空气组件连接,为驾驶室提供二级供暖。

9、作为优选,还包括驾驶室制冷组件,所述驾驶室制冷组件包括:工质泵,与二级降温组件连接;膨胀阀,与工质泵连接,经过所述膨胀阀后工质泵输送的热源水转换为冷源水并给驾驶室制冷。

10、本发明的有益效果是:通过设置储热组件对电堆散发的热量进行存储并在电堆启动时对电堆进行预热,利用存储的热量对驾驶室进行供暖,实现了电堆产生的热量的合理利用,设置的降温组件利用冷却水对电堆进行一级冷却、二级冷却或三级冷却,实现了对电堆的多级不同程度的降温,使得电堆从容面对复杂多变的温度变化;设置氢气循环组件,对空气组件的氢气以及电堆未反应的氢气进行存储并输送氢气给电堆,实现了能源的合理利用,提高了能量利用效率,整个热管理系统高效工作,保障了燃料电池的稳定工作,为驾驶室提供供暖以及制冷功能。



技术特征:

1.电池热管理系统,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的电池热管理系统,其特征在于,

3.根据权利要求1所述的电池热管理系统,其特征在于,

4.根据权利要求1所述的电池热管理系统,其特征在于,

5.根据权利要求1或2或3所述的电池热管理系统,其特征在于,

6.根据权利要求3所述的电池热管理系统,其特征在于,

7.根据权利要求1所述的电池热管理系统,其特征在于,

8.根据权利要求3所述的电池热管理系统,其特征在于,


技术总结
本发明公开了电池热管理系统,包括电堆,以及与电堆连接的储热组件,对电堆散发的热量进行存储并在电堆启动时对电堆进行预热;与储热组件连接的降温组件,利用冷却水对电堆进行多级冷却;与电堆连接的空气组件,对电堆进行升温或为电堆提供氧气;氢气循环组件,对氢气进行存储并输送氢气给电堆;本发明提高了能量利用效率,整个热管理系统高效工作,保障了燃料电池的稳定工作,为驾驶室提供供暖以及制冷功能。

技术研发人员:吴少华,薛强坤,万直剑,孙煜皓
受保护的技术使用者:乌镇实验室
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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