技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种
燃料电池系统，特别涉及一种
氢燃料电池电堆的冷却系统。
背景技术
[0002] 目前氢燃料电池
汽车发展的如火如荼，但多数氢燃料电池电堆所用的冷却系统是沿用的传统燃油汽车的冷却方案，即通过蜡式节温器调节冷却循环的切换，造成在小循环时有部分热
水回流到水箱，同时有冷水经水
泵前端的补水口进入小循环，致使
冷启动时间长，且在进行大小循环切换时，小循环完全关闭，水流全部流经大循环，
散热器中冷水进入使流经电堆的水温瞬间下降，对电堆造成冷冲击，水温
波动大。
[0003]
现有技术中，例如
专利文献CN204720509U公开了一种燃料电池散热系统及使用该系统的车辆，包括用于连接在燃料电池堆
冷却水出口端和进口端之间的水箱、水泵和
热交换器和连接管路，水箱用于连接在燃料电池堆冷却水出口端，水泵连接在水箱的出口端，连接管路上串设有一个
过滤器和一个三通
阀，所述三通阀的两个出口端分别与热交换器的进、出口端连通，且热交换器的出口端还用于与燃料电池堆冷却水入口端连通。从而实现采用一个三通阀对热交换器的使用进行选择性使用。然而该方案效果有限，无法实现对电堆
温度的精确控制。实用新型内容
[0004] 鉴于此，本实用新型提供了一种氢燃料电池电堆的冷却系统，包括：电堆、
散热器、第一
电子三通阀、第二电子三通阀、水泵、水箱及
净化装置；
[0005] 其中，所述电堆、所述水泵、所述第一电子三通阀、所述第二电子三通阀依次
串联形成第一循环回路；
[0006] 所述电堆、所述水泵、所述第一电子三通阀、所述散热器、所述第二电子三通阀依次串联形成第二循环回路；
[0007] 所述水箱并联于所述电堆与所述水泵之间，且与所述散热器连接；
[0008] 所述净化装置包括：
[0009] 大过滤器，设于所述第一电子三通阀与所述散热器之间，用于过滤进入所述散热器的大杂质；
[0010] Y型过滤器，设于所述第一电子三通阀与所述电堆之间，用于过滤进入所述电堆的杂质；
[0011] 去离子器，与所述水箱串联，用于
吸附所述水箱中的导电离子。
[0012] 进一步地，所述第一电子三通阀的出口端通过管道分别连接所述水泵、所述第二电子三通阀、所述散热器，其中，所述第一电子三通阀与所述水泵连接的出口端为常开，第一电子三通阀与所述第二电子三通阀连接的出口端及第一电子三通阀与所述散热器连接的出口端可调开度；
[0013] 所述第二电子三通阀的出口端通过管道分别连接所述散热器、所述第一电子三通阀、所述电堆，其中，所述第二电子三通阀与所述电堆连接的出口端为常开，第二电子三通阀与所述第一电子三通阀连接的出口端及第二电子三通阀与所述散热器连接的出口端可调开度。
[0014] 进一步地，所述电堆与所述水泵间设有温度
传感器；所述电堆与所述Y型过滤器间设有温度传感器与
压力传感器。
[0015] 进一步地，本实用新型提供的氢燃料电池电堆的冷却系统还包括
控制器，所述控制器采集所述温度传感器与所述
压力传感器的数据，并将采集到的数据传输至FCS系统，所述FCS系统根据所述数据控制所述水泵与所述散热器转速，及所述第一电子三通阀与所述第二电子三通阀开度。
[0016] 进一步地，所述水箱中设有
液位传感器，用于测量所述水箱中的冷却水量。
[0017] 进一步地，本实用新型提供的氢燃料电池电堆的冷却系统控制器还可以采集所述液位传感器的数据，并将采集到的数据传输至CAN总线，所述CAN总线将所述数据显示于所述仪
表盘上。
[0018] 本实用新型通过控制两个电子三通阀的开度实现对水温的精确调节，以使氢燃料电池电堆处于最佳的
工作温度下运行，保证其性能充分发挥。
附图说明
[0019] 包含在本
说明书中并构成本说明书一部分的附图示出了符合本实用新型的装置和方法的实施方案，并与详细描述一起用于解释符合本实用新型的优点和原理。在附图中：
[0020] 图1是本实用新型实施方式提供的氢燃料电池电堆的冷却系统的系统结构示意图。
[0021] 附图标记说明
[0022] 1-电堆；
[0023] 2-散热器；
[0024] 3-第一电子三通阀；
[0025] 4-第二电子三通阀；
[0026] 5-水泵；
[0027] 6-水箱；
[0028] 71-大过滤器；72-Y型过滤器；73-去离子器；
[0029] 81-温度传感器；82-温压一体传感器。
具体实施方式
[0030] 下面结合附图详细说明本实用新型的具体
实施例。然而，本实用新型并不局限于以下描述的实施方式。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合，且本实用新型的技术理念可以与其他公知技术或与那些公知技术相同的其他技术组合实施。
[0031] 本实施方式提供了一种氢燃料电池电堆的冷却系统，包括：电堆1、散热器2、第一电子三通阀3、第二电子三通阀4、水泵5、水箱6及净化装置7，各装置间采用管道连接，且管道内装有
冷却液，水泵5给冷却液提供动力使其流动起来，将电堆1产生的热量带走，散热器能够将电堆1出来的高温冷却液的热量散掉，降低冷却液温度以便低温冷却液进入电堆1，带走电堆1产生的部分热量，保证电堆1在一定的温度范围内工作。
[0032] 其中，所述电堆1、所述水泵5、所述第一电子三通阀3、所述第二电子三通阀4依次串联形成第一循环回路；
[0033] 所述电堆1、所述水泵5、所述第一电子三通阀3、所述散热器2、所述第二电子三通阀3依次串联形成第二循环回路。
[0034] 所述水箱6并联于所述电堆1与所述水泵5之间，且与所述散热器2连接。具体的，水箱6设有新冷却液的加注口，为冷却系统提供新冷却液，且能够在水泵转速提高时给整个管路提供补充冷却液，还能够在水温升高时给膨胀的冷却液提供空间。
[0035] 所述净化装置包括：
[0036] 大过滤器71，设于所述第一电子三通阀3与所述散热器2之间，用于过滤进入所述散热器2的大杂质，大过滤器71能够过滤冷却液流经其时含有的颗粒杂质，以防杂质进入散热器造成堵塞；
[0037] Y型过滤器72，设于所述第一电子三通阀3与所述电堆1之间，用于过滤进入所述电堆1的杂质，在冷却液进入电堆前过滤其中含有的颗粒杂质，以防杂质进入电堆造成堵塞；
[0038] 去离子器73，与所述水箱6串联，用于吸附所述水箱6中的导电离子，可以有效控制冷却水的电导率，保证其处于正常值。
[0039] 进一步地，所述第一电子三通阀3的出口端通过管道分别连接所述水泵5、所述第二电子三通阀4、所述散热器2，其中，所述第一电子三通阀3与所述水泵5连接的出口端31为常开，第一电子三通阀3与所述第二电子三通阀4连接的出口端32及第一电子三通阀3与所述散热器2连接的出口端33可调开度；
[0040] 所述第二电子三通阀4的出口端通过管道分别连接所述散热器2、所述第一电子三通阀3、所述电堆1，其中，所述第二电子三通阀4与所述电堆1连接的出口端43为常开，第二电子三通阀4与所述第一电子三通阀3连接的出口端42及第二电子三通阀4与所述散热器2连接的出口端41可调开度。
[0041] 进一步地，所述电堆1与所述水泵5间设有温度传感器81；所述电堆1与所述Y型过滤器72间设有温压一体传感器82。
[0042] 进一步地，本实施方式提供的氢燃料电池电堆的冷却系统还包括控制器，所述控制器采集所述温度传感器与所述压力传感器的数据，并将采集到的数据传输至FCS系统，所述FCS系统根据所述数据控制所述水泵与所述散热器转速，及所述第一电子三通阀与所述第二电子三通阀开度。
[0043] 当系统处于冷启动工况时，关闭第一电子三通阀3出口端33，打开出口端32；打开第二电子三通阀4出口端42，关闭出口端41。此时冷却液在第一循环回路中循环流动，冷却液对电堆1进行冷却后，在水泵的作用下，从第一电子三通阀3与所述水泵5连接的出口端31流入后从第一电子三通阀3与所述第二电子三通阀4连接的出口端32流出，之后，从第二电子三通阀4与所述第一电子三通阀3连接的出口端42流入后从第二电子三通阀4与所述电堆1连接的出口端43流出，经过Y型过滤器72后流入电堆并对其进行冷却。系统进行小循环，只有少量冷却液循环流动，散热器2和水箱6中的冷水不进入电堆1，可加快电堆1温度的上升，缩短
热机时间。
[0044] 当电堆1进出口的温度传感器81及温压一体传感器82检测到温度达到设定值时，冷启动工况结束，进入冷启动缓冲工况，当系统处于冷启动缓冲工况时，调控第一电子三通阀3出口端33、出口端32及第二电子三通阀4出口端42、出口端41开度，具体可以为，逐渐增大第一电子三通阀3出口端33开度，逐渐减小第一电子三通阀3出口端32开度；逐渐增大第二电子三通阀4出口端42开度，逐渐减小第二电子三通阀4出口端41开度，直至完全打开或关闭，使水箱6中的冷水缓慢进入电堆1参与冷却循环，直至水温达到平衡，此时散热器2可以不工作。通过控制冷水进入循环的速度以防止温度波动过大对电堆1造成冷冲击，影响电堆正常运行。当电堆1进出口的温度传感器81及温压一体传感器82检测到温度超过设定值时，冷启动缓冲工况结束，进入正常运行工况。此外，还可以在散热器2的出口处设置温度传感器，用于检测从散热器2流出的冷却液的温度，结合电堆1的进出口温度综合判断系统的运行状态。
[0045] 当系统处于正常运行工况时，在不同运行功率下，控制器可以根据温度传感器81及温压一体传感器82传来的
信号控制水泵5转速、散热器2
风扇转速以及第一电子三通阀3、第二电子三通阀4的开度精确控制水温的变化，保证电堆处于最佳工作温度中运行。此时，冷却液在第二循环回路中循环流动，冷却液对电堆1进行冷却后，在水泵的作用下，从第一电子三通阀3与所述水泵5连接的出口端31流入后从第一电子三通阀3与散热器2连接的出口端33流出，依次流经大过滤器71与散热器2散热冷却后，从第二电子三通阀4与散热器2连接的出口端41流入后从第二电子三通阀4与所述电堆1连接的出口端43流出，系统进行大循环。
[0046] 进一步地，所述水箱中设有液位传感器，用于测量所述水箱中的冷却水量。
[0047] 进一步地，本实用新型提供的氢燃料电池电堆的冷却系统控制器还可以采集所述液位传感器的数据，并将采集到的数据传输至CAN总线，所述CAN总线将所述数据显示于所述仪表盘上，可以在缺水时提醒驾驶员加水。
[0048] 本实施方式提供的冷却系统在电堆进行冷启动工况时，水流方向为电堆1至水泵5至第一电子三通阀3至第二电子三通阀4至Y型过滤器72至电堆1，此时水流全部在小循环流动，可加快电堆温度的上升以缩短冷启动时间，在水温达到所需工作温度后，通过调节第一电子三通阀3与第二电子三通阀4的开度以使其余冷却液的温度上升至所需温度范围，以使电堆能够在最佳的工作温度中运行。对氢燃料电池电堆工作温度更加精准的控制，以保证氢燃料电池电堆处于最理想的温度范围内运行，且能够有效缩短冷启动时间。
[0049] 如无特别说明，本文中出现的类似于“第一”、“第二”的限定语并非是指对时间顺序、数量、或者重要性的限定，而仅仅是为了将本技术方案中的一个技术特征与另一个技术特征相区分。同样地，本文中在数词前出现的类似于“大约”、“近似地”的修饰语通常包含本数，并且其具体的含义应当结合上下文意理解。同样地，除非是有特定的数量量词修饰的名词，否则在本文中应当视作即包含单数形式又包含复数形式，在该技术方案中既可以包括单数个该技术特征，也可以包括复数个该技术特征。
[0050] 在以上具体实施例的说明中，方位术语“上”、“下”、”左”、“右”、“顶”、“底”、“竖向”、“横向”和“侧向”等的使用仅仅出于便于描述的目的，而不应视为是限制性的。
[0051] 虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附
权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或
修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。
