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一種燃料電池保溫系統(tǒng)的制作方法

文檔序號(hào):6981813閱讀:276來(lái)源:國(guó)知局
專(zhuān)利名稱:一種燃料電池保溫系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的保溫技術(shù)。
背景技術(shù)
質(zhì)子交換膜燃料電池是一種新能源。質(zhì)子交換膜燃料電池在反應(yīng)時(shí)會(huì)生成液態(tài)的水。這些液態(tài)水必須及時(shí)排出,否則,不僅會(huì)造成水淹電池的問(wèn)題,而且在寒冷環(huán)境運(yùn)行時(shí), 特別是在寒冷的環(huán)境中停機(jī)一段時(shí)間時(shí),未排出的水,會(huì)在燃料電池工作腔內(nèi)冷凝凍結(jié);當(dāng)燃料電池再次運(yùn)行時(shí),會(huì)阻礙氣體的流通,水的冷凝凍結(jié)甚至嚴(yán)重破壞質(zhì)子交換膜?,F(xiàn)有技術(shù)中主要依靠電池尾排氣將反應(yīng)生成水帶出,也有采用加熱方法保證燃料電池低溫啟動(dòng)的技術(shù)?,F(xiàn)有技術(shù)的不足是反應(yīng)生成的水很難完全排出,用加熱方法保證燃料電池低溫啟動(dòng)的技術(shù)雖然有多種方式,實(shí)際應(yīng)用較困難,從而影響燃料電池應(yīng)用的環(huán)境。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提出一種燃料電池保溫系統(tǒng),通過(guò)保溫系統(tǒng)智能管理燃料電池的內(nèi)部溫度,解決現(xiàn)有技術(shù)的不足,使得燃料電池在任何環(huán)境中都能正常運(yùn)行。為了達(dá)到上述目的,本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種燃料電池保溫系統(tǒng),包括燃料電池系統(tǒng),燃料電池系統(tǒng)包括置于燃料電池包裝盒內(nèi)的燃料電池堆,其特征在于所述保溫系統(tǒng)包括保溫控制管理單元、DC/DC變換器、蓄電池組、電熱絲、絕熱材料、常開(kāi)型接觸器、常閉型接觸器、常閉型溫度開(kāi)關(guān)和溫度傳感器,所述保溫控制管理單元是微處理器,保溫控制管理單元與溫度傳感器用信號(hào)線連接,與常閉型溫度開(kāi)關(guān)通過(guò)常閉型接觸器電連接,與燃料電池控制系統(tǒng)通過(guò)CAN通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換;所述電熱絲均勻的纏繞包裹在燃料電池堆的表面,電熱絲通過(guò)常開(kāi)型接觸器與蓄電池組電連接,所述DC/DC變換器和蓄電池組之間電連接,DC/DC變換器與燃料電池系統(tǒng)的電輸出端連接,所述絕熱材料置于燃料電池包裝盒的內(nèi)壁上。本實(shí)用新型所述一種燃料電池保溫系統(tǒng),其特征在于所述置于燃料電池包裝盒的內(nèi)壁上的絕熱材料的厚度為IOmm 20mm。本實(shí)用新型所述一種燃料電池保溫系統(tǒng)的控制流程如下1)在保溫控制管理單元的微處理器中預(yù)先標(biāo)定燃料電池的下限儲(chǔ)存溫度值 Tlset和上限儲(chǔ)存溫度值Thset ;2)為溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)燃料電池的空間溫度值Tcur,并將所測(cè)電池的空間溫度值Tcur傳輸?shù)奖乜刂乒芾韱卧奈⑻幚砥髦校?)保溫控制管理單元的微處理器根據(jù)預(yù)置程序?qū)囟葌鞲衅鲗?shí)時(shí)檢測(cè)的燃料電池的空間溫度值Tcur和保溫控制管理單元的微處理器中預(yù)先標(biāo)定的燃料電池的下限儲(chǔ)存溫度值Tlset及上限儲(chǔ)存溫度值Thset作比較,判斷電池的空間溫度值Tcur和Thset的溫度值,當(dāng)電池的空間溫度值Tcur大于等于上限儲(chǔ)存溫度值Thset時(shí),程序執(zhí)行斷開(kāi)常開(kāi)型接觸器,停止電熱絲加熱,否則,程序執(zhí)行閉合常開(kāi)型接觸器,電熱絲加熱;[0010]4)循環(huán)執(zhí)行上述操作。 本實(shí)用新型的基本原理是保溫控制管理單元通過(guò)CAN通訊方式與燃料電池系統(tǒng)控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊,接收燃料電池系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù),并判斷保溫系統(tǒng)的狀態(tài);通過(guò)溫度傳感器實(shí)時(shí)采集燃料電池內(nèi)部溫度值,根據(jù)燃料電池當(dāng)前所處狀態(tài)是運(yùn)行狀態(tài)還是停機(jī)狀態(tài),對(duì)包裝殼內(nèi)的燃料電池堆進(jìn)行加熱通斷控制。燃料電池運(yùn)行時(shí)通過(guò)DC/DC變換器對(duì)蓄電池組充電。蓄電池組在燃料電池停機(jī)狀態(tài)下,為控制管理單元和電熱絲供給電源。 電熱絲和絕熱材料使包裝殼內(nèi)的空間溫度在正常的儲(chǔ)存溫度值。溫度開(kāi)關(guān)在燃料電池空間溫度值低于正常的儲(chǔ)存溫度值時(shí)閉合,此時(shí)蓄電池組給控制管理單元供電,控制管理單元控制電熱絲加熱,當(dāng)溫度超過(guò)正常存儲(chǔ)溫度的上限溫度值時(shí),常閉型接觸器斷開(kāi),停止加熱;常開(kāi)型接觸器在控制管理單元不工作的情況下,斷開(kāi)蓄電池組與電熱絲的連接,禁止加熱。溫度傳感器把相應(yīng)溫度的電阻信號(hào)經(jīng)電橋變換轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),傳輸給微處理器處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型具有以下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)1、解決了燃料電池停機(jī)儲(chǔ)存的防凍問(wèn)題,在燃料電池的停機(jī)儲(chǔ)存時(shí),保溫系統(tǒng)可
提供熱量。2、保溫系統(tǒng)適用范圍寬,工作穩(wěn)定,DC/DC變換器的輸入電壓范圍比較寬,適用于燃料電池系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中,且DC/DC變換器的輸出電壓穩(wěn)定。3、控制管理單元電源供電方式可由燃料電池自行供給。

本實(shí)用新型有附圖五幅,其中圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)構(gòu)成框圖圖2是本實(shí)用新型的燃料電池保溫系統(tǒng)的架構(gòu)圖圖3是本實(shí)用新型的燃料電池保溫系統(tǒng)的電堆加熱保溫結(jié)構(gòu)示意圖圖4是本實(shí)用新型中常閉型溫度開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)特性圖圖5是本實(shí)用新型的燃料電池保溫系統(tǒng)的控制流程框圖附圖中,1、負(fù)載線進(jìn)出口,2、負(fù)載線進(jìn)出口,3、氫氣入口,4、氫氣出口,5、空氣入口,6、空氣出口,7、冷卻水入口,8、冷卻水出口,9、燃料電池包裝盒,10、燃料電池系統(tǒng),101、 燃料電池堆,102、水泵及變頻器,103、水箱,104、散熱風(fēng)扇,105、溫度傳感器,106、壓力傳感器,107、冷卻水管路,108、風(fēng)機(jī)及控制器,109、增濕器,110、空氣管路,111、氫瓶,112、氫氣穩(wěn)壓閥,113、氫氣進(jìn)口電磁閥,114、氫氣出口電磁閥,115、氫氣管路,116、高壓接觸器,117、 電壓傳感器,118、電流傳感器,119、負(fù)載線,120、負(fù)荷裝置,121、控制單元,20、保溫系統(tǒng), 201、保溫控制管理單元,202、DC/DC變換器,203、蓄電池組,204、電熱絲,205、絕熱材料, 206、常開(kāi)型接觸器,207、常閉型接觸器,208、常閉型溫度開(kāi)關(guān),209、溫度傳感器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖給出的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。燃料電池系統(tǒng)10包括燃料電池堆101、燃料電池包裝盒9、水泵及變頻器102、水箱 103、散熱風(fēng)扇104、溫度傳感器105、壓力傳感器106、冷卻水管路107、風(fēng)機(jī)及控制器108、增濕器109、空氣管路110、氫瓶111、氫氣穩(wěn)壓閥112、氫氣進(jìn)口電磁閥113、氫氣出口電磁閥114、氫氣管路115、高壓接觸器116、電壓傳感器117、電流傳感器118、負(fù)載線119和控制單元121。燃料電池堆101置于燃料電池包裝盒9內(nèi)。保溫系統(tǒng)20包括保溫控制管理單元 201、DC/DC變換器202、蓄電池組203、電熱絲204、絕熱材料205、常開(kāi)型接觸器206、常閉型接觸器207、常閉型溫度開(kāi)關(guān)208和溫度傳感器209,保溫控制管理單元201是微處理器,保溫控制管理單元201與溫度傳感器209用信號(hào)線連接,與常閉型溫度開(kāi)關(guān)208通過(guò)常閉型接觸器207電連接,與燃料電池控制單元121通過(guò)CAN通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換;所述電熱絲204 均勻的纏繞包裹在燃料電池堆101的表面,電熱絲204通過(guò)常開(kāi)型接觸器206與蓄電池組 203電連接,所述DC/DC變換器202和蓄電池組203之間電連接,DC/DC變換器202與燃料電池系統(tǒng)10的電輸出端連接,燃料電池包裝盒9的上表面開(kāi)有負(fù)載線進(jìn)出口 1、2,包裝盒的一個(gè)側(cè)面開(kāi)有氫氣入出口 3、4和冷卻水入口 7,包裝盒的另一個(gè)側(cè)面開(kāi)有空氣入出口 5、 6和冷卻水出口 8,絕熱材料205置于燃料電池包裝盒9的內(nèi)壁上,絕熱材料205的厚度為 IOmm 20mm,負(fù)載線進(jìn)出口 1、2、氫氣入出口 3、4、空氣入出口 5、6、冷卻水入出口 7、8分別與燃料電池堆101的電輸出端、氫氣入出口、空氣入出口和冷卻水入出口相連,燃料電池包裝盒9上的負(fù)載線進(jìn)出口 1、2、氫氣入出口 3、4、空氣入出口 5 、6、冷卻水入出口 7、8的管壁上也包裹絕熱材料205。 當(dāng)燃料電池堆101空間溫度低于圖4中下限儲(chǔ)存溫度值Tlset時(shí),常閉型溫度開(kāi)關(guān)208處于閉合狀態(tài),控制管理單元201上電工作,控制管理單元201通過(guò)溫度傳感器209 采集燃料電池堆101所在空間溫度,當(dāng)溫度低于上限儲(chǔ)存溫度值Thset時(shí),控制管理單元 201控制常開(kāi)型接觸器206閉合,燃料電池堆101的輸出電壓經(jīng)過(guò)DC/DC變換器202后加到電熱絲204上,使電熱絲204加熱。當(dāng)燃料電池堆101空間溫度高于圖4中上限儲(chǔ)存溫度值Thset時(shí),控制管理單元201控制常開(kāi)型接觸器206斷開(kāi),電熱絲204停止加熱。
權(quán)利要求1.一種燃料電池保溫系統(tǒng),包括燃料電池系統(tǒng)(10),燃料電池系統(tǒng)(10)包括置于燃料電池包裝盒(9)內(nèi)的燃料電池堆(101),其特征在于所述燃料電池系統(tǒng)(10)中還包括保溫系統(tǒng)(20),所述保溫系統(tǒng)00)包括保溫控制管理單元001)、DC/DC變換器002)、蓄電池組003)、電熱絲004)、絕熱材料005)、常開(kāi)型接觸器006)、常閉型接觸器007)、常閉型溫度開(kāi)關(guān)(208)和溫度傳感器009),保溫控制管理單元(201)是微處理器,保溫控制管理單元O01)與溫度傳感器(209)用信號(hào)線連接,與常閉型溫度開(kāi)關(guān)(208)通過(guò)常閉型接觸器O07)電連接,與燃料電池控制單元(121)通過(guò)CAN通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換;所述電熱絲 (204)均勻的纏繞包裹在燃料電池堆(101)的表面,電熱絲(204)通過(guò)常開(kāi)型接觸器(206) 與蓄電池組O03)電連接,所述DC/DC變換器(20 和蓄電池組(20 之間電連接,DC/DC 變換器(20 與燃料電池系統(tǒng)(10)的電輸出端連接,所述絕熱材料(20 置于燃料電池包裝盒(9)的內(nèi)壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種燃料電池保溫系統(tǒng),其特征在于所述置于燃料電池包裝盒 (9)的內(nèi)壁上的絕熱材料(205)的厚度為IOmm 20mm。
專(zhuān)利摘要一種燃料電池保溫系統(tǒng),燃料電池保溫系統(tǒng)包括保溫控制管理單元、DC/DC變換器、蓄電池組、電熱絲、絕熱材料、常開(kāi)型接觸器、常閉型接觸器、常閉型溫度開(kāi)關(guān)和溫度傳感器,電熱絲纏繞包裹在燃料電池堆的表面,絕熱材料置于燃料電池包裝盒的內(nèi)壁上;燃料電池堆置于燃料電池包裝盒內(nèi)。當(dāng)電池的空間溫度值Tcur大于等于上限儲(chǔ)存溫度值Thset時(shí),斷開(kāi)常開(kāi)型接觸器,停止電熱絲加熱,否則,閉合常開(kāi)型接觸器,電熱絲加熱。本實(shí)用新型的有益效果是解決了燃料電池停機(jī)儲(chǔ)存的防凍問(wèn)題,在燃料電池的停機(jī)儲(chǔ)存時(shí),保溫系統(tǒng)可提供熱量;保溫系統(tǒng)適用范圍寬,工作穩(wěn)定,控制管理單元電源供電方式可由燃料電池自行供給。
文檔編號(hào)H01M8/04GK201946691SQ20102062749
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者侯中軍, 劉超, 孫德堯, 王克勇, 高全勇 申請(qǐng)人:新源動(dòng)力股份有限公司
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