本發(fā)明涉及一種燃料電池。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于燃料電池的熱管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、燃料電池可以通過燃料和氧化劑之間的電化學(xué)反應(yīng)生成電能。燃料電池是一種不排放有害物質(zhì)的能源。因此，由于燃料電池的環(huán)保性，最近對燃料電池的研究很活躍。例如，存在使用氫為燃料并使用可透過氫離子的聚合物膜作為電解質(zhì)的聚合物電解質(zhì)燃料電池。聚合物電解質(zhì)燃料電池具有相對較低的工作溫度和較高的能量轉(zhuǎn)換效率等優(yōu)點，從而可以應(yīng)用于各種領(lǐng)域，諸如用于車輛的電力裝置。

2、燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池堆、氫氣供應(yīng)裝置、空氣供應(yīng)裝置、熱管理系統(tǒng)和控制器，燃料電池堆包括被構(gòu)造為通過作為燃料的氫和作為氧化劑的氧之間的電化學(xué)反應(yīng)生成電能的多個燃料電池單元，氫氣供應(yīng)裝置被配置為向燃料電池堆供應(yīng)氫氣，空氣供應(yīng)裝置被配置為向燃料電池堆供應(yīng)含氧空氣，熱管理系統(tǒng)被配置為控制燃料電池的工作溫度，控制器被配置為處理對燃料電池的總體控制。

3、燃料電池系統(tǒng)的熱管理可以使用在燃料電池系統(tǒng)中循環(huán)的冷卻水來執(zhí)行。具體地，冷卻水可以在溫度被調(diào)節(jié)以滿足所需溫度條件的情況下流過燃料電池堆。由于燃料電池堆中的電化學(xué)反應(yīng)而生成熱量，并且所生成的熱量需要被冷卻以防止燃料電池堆溫度升高。在冷啟動期間，必須快速升高燃料電池堆溫度。如果燃料電池堆沒有被控制到適當(dāng)?shù)臏囟?，那么在水排放、燃料電池耐久性和性能方面可能會產(chǎn)生差異。因此，燃料電池堆的熱管理在燃料電池的操作中起著非常重要的作用。

4、在背景技術(shù)部分公開的上述信息僅用于增強(qiáng)對本發(fā)明的背景的理解，并因此其可包含不構(gòu)成本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明致力于解決與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)聯(lián)的上述問題，并且本發(fā)明的目的是提供一種用于燃料電池的熱管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠有效地對燃料電池執(zhí)行熱管理。

2、本發(fā)明的目的不限于上述內(nèi)容，并且基于以下描述，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚地理解本文未提及的其他目的。

3、本發(fā)明的用于實現(xiàn)如上所述的本發(fā)明的目的并執(zhí)行稍后將描述的本發(fā)明特性功能的特征如下。

4、一方面，本發(fā)明提供一種用于燃料電池的熱管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括燃料電池堆和外部冷卻通道，燃料電池堆包括堆疊的多個燃料電池單元，外部冷卻通道圍繞燃料電池堆的外周設(shè)置并被配置為使冷卻水能夠從中流過。

5、另一方面，本發(fā)明提供一種用于燃料電池的熱管理系統(tǒng)。熱管理系統(tǒng)包括：散熱器，其設(shè)置為與冷卻水處于熱交換關(guān)系；第一回路，其包含被配置為使冷卻水能夠流動的泵，并且被配置為使冷卻水循環(huán)；第一閥，其被配置為將通過散熱器的冷卻水引導(dǎo)到第一回路；以及第二回路，其被配置為使冷卻水在其中循環(huán)，并包含與冷卻水處于熱交換關(guān)系的燃料電池堆。熱管理系統(tǒng)還包括：第二閥，其被配置為使第一回路和第二回路相互流體地連通；以及控制器，其被配置為控制泵、第一閥和第二閥的操作。特別是，燃料電池堆包括外部冷卻通道和內(nèi)部冷卻通道，外部冷卻通道圍繞燃料電池堆的外周設(shè)置并被配置為使冷卻水能夠從中流過，內(nèi)部冷卻通道被配置為使得冷卻水能夠在燃料電池堆的內(nèi)部流動。

6、以下討論本發(fā)明的其他方面和實施方式。

7、應(yīng)當(dāng)理解，本文中使用的術(shù)語“車輛”或“車輛的”或者其他類似術(shù)語通常包括機(jī)動車輛，諸如包括運(yùn)動型多功能車輛(suv)的乘用車、公共汽車、卡車、各種商用車輛、包括各種船只和艦船的船舶、飛行器等，并且包括混合動力車輛、電動車輛、插電式混合動力電動車輛、氫氣動力車輛和其他替代燃料車輛(例如，源自除石油以外的資源的燃料)。如本文所述，混合動力車輛是具有兩個以上動力源的車輛，例如，由汽油和電力兩者提供動力的車輛。

8、下面討論本發(fā)明的上述特征和其他特征。

技術(shù)特征：

1.一種用于燃料電池的熱管理系統(tǒng)，所述熱管理系統(tǒng)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管理系統(tǒng)，其中，所述外部冷卻通道至少部分地沿所述燃料電池堆的長度方向延伸。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管理系統(tǒng)，其中，所述外部冷卻通道的橫截面積沿所述燃料電池堆的長度方向改變。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管理系統(tǒng)，其中，所述外部冷卻通道使冷卻水能夠沿所述燃料電池堆的長度方向或垂直于所述長度方向的方向供應(yīng)到其中。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管理系統(tǒng)，其中，所述外部冷卻通道具有冷卻水以第一方向供應(yīng)到其中的一部分，并且具有冷卻水以與所述第一方向相反的第二方向供應(yīng)到其中的另一部分。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管理系統(tǒng)，其中，所述燃料電池堆包括被配置為使冷卻水能夠在所述燃料電池堆的內(nèi)部流動的內(nèi)部冷卻通道。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管理系統(tǒng)，其中，所述燃料電池堆包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱管理系統(tǒng)，其中，所述分隔板中的每個分隔板包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱管理系統(tǒng)，其中，所述外部冷卻通道設(shè)置在所述供應(yīng)歧管附近。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱管理系統(tǒng)，其中，所述燃料電池堆包括內(nèi)部冷卻通道，其被配置為使通過所述供應(yīng)歧管引入的冷卻水能夠在所述燃料電池堆的內(nèi)部流動。

11.一種用于燃料電池的熱管理系統(tǒng)，所述熱管理系統(tǒng)包括：

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱管理系統(tǒng)，其中，為了冷卻所述燃料電池，所述控制器被配置為控制所述第一閥和所述第二閥的操作以：

13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱管理系統(tǒng)，其中，所述第一回路還包括設(shè)置為與冷卻水處于熱交換關(guān)系的加熱器。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的熱管理系統(tǒng)，其中，所述控制器被配置為在所述燃料電池的冷啟動條件下：

15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱管理系統(tǒng)，其中，所述第二回路包含第二泵，所述第二泵被配置為使在所述第二回路中循環(huán)的冷卻水流動。

16.一種燃料電池，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管理系統(tǒng)。

17.一種車輛，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管理系統(tǒng)。

18.一種用于燃料電池的熱管理系統(tǒng)，所述熱管理系統(tǒng)包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種用于燃料電池的熱管理系統(tǒng)，包括：燃料電池堆，其包括相互堆疊的多個燃料電池單元；以及外部冷卻通道，其圍繞燃料電池堆的外周設(shè)置并被配置為使冷卻水能夠從中流過。

技術(shù)研發(fā)人員：申基喆,崔載鉉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：現(xiàn)代自動車株式會社
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/19