一种燃料电池系统的水路设计及其换热方法与流程

技术特征：
1.一种燃料电池系统的水路设计及其换热方法，包括燃料电池系统，其特征在于：所述燃料电池系统启动后，冷却液经过节温器走向大小循环，小循环包含加热棒，大循环包括换热装置和散热装置，具体方案步骤如下：第一，在燃料电池启动初期，冷却液只走小循环，既可以加热，也尽可能避免散热，燃料电池可以快速升温；第二，可以将燃料电池反应产生的余热通过换热装置提供给储氢装置；第三，当燃料电池发热功率大于换热功率后，可以通过散热装置继续散热，以保持燃料电池处于适宜的工作温度，燃料电池热量q＝燃料电池自身产热量q1 加热棒热量q2-储氢装置换热量q3-散热装置散热量q4-自然热损耗q5，为减少常规氢气罐的配置，以期固态金属储氢装置内自有的气态氢气可以满足燃料电池早期氢气消耗，因此要尽可能的缩短开机到储氢装置开始升温的时间。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统的水路设计及其换热方法，其特征在于：本发明提供一种换热策略，包括以下步骤：步骤s1：开始；步骤s2：判断储氢量是否满足启动条件；否则开启步骤s14；是则开启s3；步骤s3：燃料电池启动。3.根据权利要求2所述的一种燃料电池系统的水路设计及其换热方法，其特征在于：步骤s4：控制节温器，小循环开路100％，控制加热棒工作；步骤s5：当燃料电池出口温度t2>50℃，且该温度值为系统标定值，该温度值要确保燃料电池系统在环境温度低于-10℃时，q1>q2 q5，则开始步骤s6；否则需要继续等待。4.根据权利要求3所述的一种燃料电池系统的水路设计及其换热方法，其特征在于：步骤s6：建立“燃料电池入口温度t1—大循环开启比例”map表，通过t1值，控制节温器大、小循环开启比例，采用该方式控制节温器，既能早一点让热量流经大循环，以期换热给储氢装置，又可以利用小循环中加热棒继续提供热量；步骤s7：建立“燃料电池出口温度t2、储氢压力p—热交换水泵转速”二维map表，通过t2值和p值，控制换热水泵的转速，也就是控制换热装置的功率；该控制方式，可以智能调控热量分配，储氢装置压力低，就提高换热功率，以期储氢装置内压力稳定；储氢装置压力高，就减少换热功率，提高燃料电池功率后，再进行换热；通过t1、t3的差值——即经过换热装置损失的温度，来控制换热水泵的工作频率；该控制是对燃料电池热量消耗进行保护，避免因换热量太大而过度损失燃料电池的温度，从而影响其功率及发热量。5.根据权利要求4所述的一种燃料电池系统的水路设计及其换热方法，其特征在于：步骤s8：当燃料电池入口温度t1>60℃，且该温度值为系统标定值，该温度值要确保燃料电池系统在环境温度低于-10℃时，q1>q3min q5，则进行下一个步骤；否则继续等待；步骤s9：关闭加热棒；控制节温器大循环开度100％。6.根据权利要求5所述的一种燃料电池系统的水路设计及其换热方法，其特征在于：步骤s10：当储氢装置温度t4>65℃，当固态金属储氢装置在最佳工作区间55～65℃时，进行下一步，否则继续等待；步骤s11：关闭换热水泵；步骤s12：建立“t2、燃料电池目标温度—散热功率”map表，通过t2值以及燃料电池目标
温度，控制散热功率。7.根据权利要求6所述的一种燃料电池系统的水路设计及其换热方法，其特征在于：步骤s13：燃料电池关闭信号置1；步骤s14：提示加氢；步骤s15：结束。8.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统的水路设计及其换热方法，其特征在于：所述燃料电池系统包括燃料电池，节温器，换热装置，固态金属储氢罐，换热水泵，储氢装置温度传感器，储氢装置压力传感器，散热装置，去离子器，膨胀水壶，加热棒，散热水泵，燃料电池出、入口温度传感器，换热装置后传感器。

技术总结
本发明公开了一种燃料电池系统的水路设计及其换热方法，包括燃料电池系统，其特征在于：所述燃料电池系统启动后，冷却液经过节温器走向大小循环，小循环包含加热棒，大循环包括换热装置和散热装置；第一，在燃料电池启动初期，冷却液只走小循环；第二，可以将燃料电池反应产生的余热通过换热装置提供给储氢装置；第三，当燃料电池发热功率大于换热功率后，可以通过散热装置继续散热，为减少常规氢气罐的配置，以期固态金属储氢装置内自有的气态氢气可以满足燃料电池早期氢气消耗，因此要尽可能的缩短开机到储氢装置开始升温的时间。的缩短开机到储氢装置开始升温的时间。的缩短开机到储氢装置开始升温的时间。


技术研发人员：陈海涛 赵辛蒙 刘冬冬 吴睿
受保护的技术使用者：天津新氢动力科技有限公司
技术研发日：2022.01.17
技术公布日：2022/4/22