一种氢燃料电池的冷却液回路

技术领域

本发明涉及氢燃料电池技术领域，具体涉及氢燃料电池的冷却液回路。

背景技术

氢燃料电池电堆在运行过程中产生的热量需要借助冷却液系统散掉，为了保证散热性能以及系统安全设置冷却液回路。冷却液回路中要求不能有气泡，冷却液的体积需要在一定范围内，冷却液内部压力不能过高，同时冷却液的电导率需要实时监测，避免出现冷却液带电的风险。这些要求导致目前的冷却液回路监测仪器多，管路连接繁琐，增加了冷却液回路的复杂程度和成本。

此外，氢燃料电池在有冷启动需求的环境下需先提高内部温度方可启动，因此氢燃料电池系统一般需要在冷却液管路上增加PTC加热装置，常规PTC加热装置流阻大，结构复杂，价格昂贵。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：提供一种氢燃料电池的冷却液回路，其管路结构大大简化，集成度高，能有效确保氢燃料电池持续、稳定、安全运行。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种氢燃料电池的冷却液回路，包括：设置在氢燃料电池的冷却液输出端的冷却液输出管、以及设置在氢燃料电池的冷却液输入端的冷却液输入管，冷却液输出管上设置有泵，泵出口端的冷却液输出管连接至用于对冷却液进行冷却的冷却装置，冷却液输入管与冷却装置输出端相连接，还包括膨胀储液箱，膨胀储液箱的出液口通过第一连接管连接至泵与氢燃料电池的冷却液输出端之间的冷却液输出管，膨胀储液箱的进液口通过第二连接管连接至冷却液输入管，膨胀储液箱的最低位置高于氢燃料电池的冷却液回路上的所有管路；当泵不工作时，膨胀储液箱内的冷却液在重力作用下能通过第一连接管和第二连接管分别进入至冷却液输出管和冷却液输入管中；当泵工作时，膨胀储液箱内的冷却液经第一连接管进入至冷却液输出管，冷却液输入管内的冷却液一部分进入氢燃料电池，一部分经第二连接管回流至膨胀储液箱内，从而进行膨胀储液箱内的冷却液循环。

进一步地，前述的一种氢燃料电池的冷却液回路，其中，第一连接管上设置去离子罐。

进一步地，前述的一种氢燃料电池的冷却液回路，其中，泵出口端的冷却液输出管通过比例调节三通阀与冷却装置输入端连接，比例调节三通阀通过调节管路与冷却装置输出端的冷却液输入管连接。

进一步地，前述的一种氢燃料电池的冷却液回路，其中，第二连接管上设置有流量调节阀。

进一步地，前述的一种氢燃料电池的冷却液回路，其中，膨胀储液箱的顶部设置有补液口，膨胀储液箱内设置有泄放电阻以及加热电阻，泄放电阻上连接有泄放电阻导线，泄放电阻导线与氢燃料电池连接，加热电阻上连接有加热电阻导线，加热电阻导线与电源连接，膨胀储液箱顶部设置有超压泄放阀和排气阀，膨胀储液箱内还设置有电导率传感器和液位传感器。

进一步地，前述的一种氢燃料电池的冷却液回路，其中，氢燃料电池启动前，氢燃料电池的冷却液回路进行管路排气，步骤包括：打开排气阀，泵启动，在泵作用下冷却液经由膨胀储液箱、第一连接管、进入冷却液输出管，氢燃料电池的冷却通道内的冷却液流出至冷却液输出管，冷却液输出管内的冷却液经比例调节三通阀，一部分冷却液通过冷却装置进入至冷却液输入管，另一部分经调节管路进入至冷却液输入管，冷却液输入管中的冷却液一部分进入氢燃料电池中的冷却通道中，一部分经由第二连接管进入至膨胀储液箱，这使得冷却液在膨胀储液箱内以及氢燃料电池的冷却通道、以及所有冷却液回路中进行循环，此过程中管路中的空气会进入至膨胀储液箱内，空气从排气阀排出，直至膨胀储液箱内无气泡产生则管路排气完成，排气阀关闭。

进一步地，前述的一种氢燃料电池的冷却液回路，其中，氢燃料电池冷启动时，加热电阻导线与电源导通，加热电阻对膨胀储液箱内的冷却液进行加热，泵启动，加热后的冷却液经由膨胀储液箱、第一连接管、进入冷却液输出管，冷却液输出管内的冷却液经比例调节三通阀，一部分冷却液通过冷却装置进入至冷却液输入管，另一部分经调节管路进入至冷却液输入管，冷却液输入管中的冷却液一部分进入氢燃料电池中的冷却通道中，一部分经由第二连接管进入至膨胀储液箱，这使得冷却液在膨胀储液箱内以及氢燃料电池的冷却通道、以及所有冷却液回路中进行循环，当整个回路温度达到氢燃料电池启动要求后，加热电阻导线与电源断开停止加热。

进一步地，前述的一种氢燃料电池的冷却液回路，其中，关机时，泄放电阻导线与氢燃料电池导通，氢燃料电池中的残余电压通过泄放电阻对膨胀储液箱内的冷却液加热，以此释放残余电压。

本发明的优点是：能让氢燃料电池正常运行过程中充分散热、能在氢燃料电池冷启动时提供热能，确保氢燃料电池能冷启动，并有效缩短氢燃料电池冷启动时间；其能实现氢燃料电池的残余电压的释放，防止电堆的损坏，保证了人员和系统的安全。因此，本发明所述的一种氢燃料电池的冷却液回路，其管路结构大大简化，集成度高，能有效确保氢燃料电池持续、稳定、安全运行。

附图说明

图1是本发明所述的一种氢燃料电池的冷却液回路原理结构示意图。

图2是图1中膨胀储液箱的结构示意图。

实施方式

下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1、图2所示，一种氢燃料电池的冷却液回路，包括：设置在氢燃料电池1的冷却液输出端的冷却液输出管2、以及设置在氢燃料电池1的冷却液输入端的冷却液输入管3，冷却液输出管2上设置有泵21，泵21的出口端的冷却液输出管2连接至用于对冷却液进行冷却的冷却装置4。冷却液输入管3与冷却装置4的输出端相连接。还包括膨胀储液箱5，膨胀储液箱5的出液口51通过第一连接管6连接至泵21与氢燃料电池1的冷却液输出端之间的冷却液输出管2，膨胀储液箱5的进液口52通过第二连接管7连接至冷却液输入管3。膨胀储液箱5的最低位置高于氢燃料电池1的冷却液回路上的所有管路，当泵21不工作时，膨胀储液箱5内的冷却液能在重力作用下通过第一连接管6和第二连接管7分别进入至冷却液输出管2和冷却液输入管3中；当泵21工作时，膨胀储液箱5内的冷却液经第一连接管6进入至冷却液输出管2，冷却液输入管3内的一部分冷却液进入氢燃料电池1，另一部分冷却液经第二连接管7回流至膨胀储液箱5内，从而进行膨胀储液箱5内的冷却液循环。为了除去冷却液中的离子杂质，本实施例中的第一连接管6上设置有去离子罐61。为了能够对第二连接管7中的冷却液的进行流量调节，第二连接管7上设置有流量调节阀71。

本实施例中，泵21的出口端的冷却液输出管2通过比例调节三通阀8与冷却装置4的输入端连接，比例调节三通阀8通过调节管路81与冷却装置4输出端的冷却液输入管3连接。设置比例调节三通阀8的目的在于：通过调节进入冷却装置4中进行冷却的冷却液以及不经冷却装置4直接经调节管路81进入冷却液输入管3的冷却液的流量比，以此来调节回路中冷却液的温度。

本实施例中，所述的膨胀储液箱5的顶部设置有补液口53，膨胀储液箱5内设置有泄放电阻54以及加热电阻55，泄放电阻54上连接有泄放电阻导线541，泄放电阻导线541与氢燃料电池1连接，加热电阻55上连接有加热电阻导线551，加热电阻导线551与电源连接，膨胀储液箱5顶部设置有超压泄放阀56和排气阀57，膨胀储液箱5上还设置有电导率传感器58和液位传感器59。

外部的冷却液从膨胀储液箱5顶部的补液口53补充至膨胀储液箱5中，液位传感器59则用于监测膨胀储液箱5中冷却液的液位，确保膨胀储液箱5中冷却液的液位高于加热电阻55与电导率传感器58。

冷却液补充完成后，在氢燃料电池启动前，氢燃料电池冷却液回路进行管路排气，步骤包括：打开排气阀57，泵21启动，在泵21的作用下冷却液经由膨胀储液箱5、第一连接管6、进入冷却液输出管2，氢燃料电池1的冷却通道内的冷却液流出至冷却液输出管2，冷却液输出管2内的冷却液经比例调节三通阀8，一部分冷却液通过冷却装置4进入至冷却液输入管3，另一部分经调节管路81进入至冷却液输入管3，冷却液输入管3中的冷却液一部分进入氢燃料电池1中的冷却通道中，一部分经由第二连接管7进入至膨胀储液箱5中，这使得冷却液在膨胀储液箱5内以及氢燃料电池1的冷却通道、以及所有冷却液回路中进行循环，此过程中管路中的空气会进入至膨胀储液箱5内，空气从排气阀57排出，直至膨胀储液箱5内无气泡产生则管路排气完成，然后关闭排气阀57。

当氢燃料电池1在极寒环境下需要冷启动时，加热电阻导线551与电源导通，加热电阻55对膨胀储液箱5内的冷却液进行加热，泵21启动，加热后的冷却液经由膨胀储液箱5、第一连接管6、进入冷却液输出管2，冷却液输出管2内的冷却液经比例调节三通阀8，一部分冷却液通过冷却装置4进入至冷却液输入管3，另一部分经调节管路81进入至冷却液输入管3，冷却液输入管3中的冷却液一部分进入氢燃料电池1中的冷却通道中，一部分经由第二连接管7进入至膨胀储液箱5，这使得冷却液在膨胀储液箱5内以及氢燃料电池1的冷却通道、以及所有冷却液回路中进行循环，当整个管路温度达到氢燃料电池启动要求后，加热电阻导线551与电源断开停止加热。加热电阻55的设置能够加快氢燃料电池1的冷启动。

氢燃料电池1正常运行过程中，在泵21的泵送作用下，冷却液经由膨胀储液箱5、第一连接管6、进入冷却液输出管2，冷却液输出管2内的冷却液经比例调节三通阀8，一部分冷却液通过冷却装置4中进行冷却，冷却后的冷却液进入至冷却液输入管3，另一部分经调节管路81直接进入至冷却液输入管3，冷却液输入管3中的冷却液一部分进入氢燃料电池1中的冷却通道中，从而为氢燃料电池1进行降温，一部分经由第二连接管7进入至膨胀储液箱5，冷却液在膨胀储液箱5内进行循环。液位传感器59实时监测膨胀储液箱5中的冷却液的液位，当液位低于设定值时，外部的冷却液则能及时补充进入膨胀储液箱5中，从而确保冷却液回路持续稳定为氢燃料电池1提供冷量。电导率传感器58则实时检测冷却液的电导率值，一旦发现电导率值超出设定值，则停机检修，有效避免发生因氢燃料电池1漏电而导致安全事故发生。此外，由于膨胀储液箱5上设置有超压泄放阀56，当冷却液回路中压力过大，膨胀储液箱5则通过超压泄放阀56释放压力，以此确保整冷却液回路持续稳定。

关机时，泄放电阻导线541与氢燃料电池1导通，泄放电阻导线541与氢燃料电池1形成回路，氢燃料电池1中的残余电压通过泄放电阻54对膨胀储液箱5内的冷却液加热，以此释放残余电压。泄放电阻54的设置起到了释放残余电压的作用。

本发明所述的一种氢燃料电池的冷却液回路，其能让氢燃料电池正常运行过程中充分散热；其能在氢燃料电池冷启动时提供热能，确保氢燃料电池能冷启动，并有效缩短氢燃料电池冷启动时间；其能通过泄放电阻5实现氢燃料电池1的残余电压的释放，防止电堆的损坏，保证了人员和系统的安全。因此，本发明所述的一种氢燃料电池的冷却液回路，其管路结构大大简化，集成度高，能有效确保氢燃料电池持续稳定安全运行。