燃料电池温控系统及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池温控系统及车辆。


背景技术：

2.相关技术中，燃料电池的启动与正常运行需要在一定温度内，但是现实中燃料电池经常处在低温或者高温的环境中，造成各种麻烦，例如燃料电池处于低温环境中电化学反应生成的水易结冰导致催化层、扩散层堵塞，进而阻碍电化学反应的进行，造成启动困难，而在高温环境中燃料电池的温度过高容易引起燃料电池自燃，造成危险。虽然相关技术中使用各种温控装置调节燃料电池的温度，例如使用加热件单独对燃料电池进行加热，或者使用风冷的方式堆燃料电池进行降温，但是能量利用率普遍较低。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种燃料电池温控系统，提高能量利用率。
4.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
5.一种燃料电池温控系统，包括：尾气接收管道，所述尾气接收管道用于连接车辆尾气排气管，以接收车辆尾气；燃料电池温度控制流路，所述燃料电池温度控制流路上设有温控组件及换热介质，所述燃料电池温度控制流路用于调整燃料电池的温度；辅助控温流路，所述辅助控温流路包括涡流管，所述涡流管具有入口端、热端及冷端，所述入口端连接所述尾气接收管道，所述热端、所述冷端分别与所述燃料电池温度控制流路连接，以与所述换热介质进行热交换。
6.根据本实用新型实施例的燃料电池温控系统，通过设置涡流管充分利用车辆尾气，在燃料电池温度控制流路控温的基础上提高控温效果，同时提高能量利用率。
7.另外，根据本实用新型上述实施例的燃料电池温控系统还可以具有如下附加的技术特征：
8.根据本实用新型的一些实施例，所述温控组件包括加热件与冷却件，所述燃料电池温度控制流路包括：循环泵；加热流道，所述加热件设在所述加热流道上，所述热端连接所述加热流道；冷却流道，所述冷却件设在所述冷却流道上，所述冷端连接所述冷却流道。
9.根据本实用新型的一些实施例，所述加热流道与所述冷却流道并联设置。
10.根据本实用新型的一些实施例，所述辅助控温流路还包括：第一换热器，所述第一换热器并联所述加热件，所述第一换热器与所述热端连接；第二换热器，所述第二换热器并联所述冷却件，所述第二换热器与所述冷端连接。
11.根据本实用新型的一些实施例，所述辅助控温流路还包括：第一三通阀，所述第一三通阀设在所述第一换热器与所述热端之间，所述第一三通阀具有三个进出口，三个所述进出口分别连通所述热端、所述第一换热器及所述车辆尾气排气管；第二三通阀，所述第二三通阀设在所述第二换热与所述冷端之间，所述第二三通阀具有三个所述进出口，三个所述进出口分别连通所述冷端、所述第二换热器及所述车辆尾气排气管。
12.根据本实用新型的一些实施例，所述第一换热器与所述尾气接收管道通过第一控制管道连通，所述第一控制管道上设有第一控制阀，以通断所述第一控制管道；所述第二换热器与所述尾气接收管道通过第二控制管道连通，所述第二控制管道上设有第二控制阀，以通断所述第二控制管道。
13.根据本实用新型的一些实施例，所述第一换热器工作时，所述第一控制阀使所述第一控制管道通路，所述第二控制阀使所述第二控制管道断路；所述第二换热器工作时，所述第二控制阀使所述第二控制管道通路，所述第一控制阀使所述第一控制管道断路。
14.根据本实用新型的一些实施例，所述燃料电池温度控制流路还包括：水箱，所述水箱用于补充所述换热介质。
15.根据本实用新型的一些实施例，所述冷却件为风扇。
16.本实用新型的另一个目的在于提出一种车辆。
17.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
18.一种车辆，包括上述的燃料电池温控系统。所述车辆和所述燃料电池温控系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
19.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
20.图1是根据本实用新型的辅助控温流路的流路示意图。
21.图2是图1中燃料电池温控系统的结构示意图。
22.附图标记：
23.100、燃料电池温控系统；101、辅助控温流路；102、燃料电池温度控制流路；
24.10、尾气接收管道；11、第一控制管道；111、第一控制阀；12、第二控制管道；121、第二控制阀；
25.20、涡流管；21、入口端；22、热端；221、第一三通阀；23、冷端；231、第二三通阀；
26.31、温控组件；311、加热件；3111、第一换热器；3112、第一换热介质入口；3113、第一换热介质出口；312、冷却件；3121、第二换热器；3122、第二换热介质入口；3123、第二换热介质出口；32、循环泵；33、加热流道；34、冷却流道；35、水箱；
27.200、燃料电池；201、氧化管道；2011、压缩机；202、还原管道；203、电池单元。
具体实施方式
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.下面将参考图1-图2并结合实施例来详细说明本实用新型。
30.如图1、图2所示，根据本实用新型实施例的燃料电池温控系统100，包括：尾气接收管道10、燃料电池温度控制流路102及辅助控温流路101。
31.尾气接收管道10用于连接车辆尾气排气管，以接收车辆尾气。车辆使用车辆尾气排气管统一排放车辆尾气，相关技术中车辆尾气被直接排放到大气中，造成能量的浪费。
32.燃料电池温度控制流路102上设有温控组件31及换热介质，燃料电池温度控制流路102用于调整燃料电池200的温度。
33.其中，温控组件31通过控制换热介质的温度影响燃料电池200的温度，例如温控组件31升高换热介质的温度，较高温度的换热介质影响燃料电池200，加快阴阳极反应速度，降低极化电压，提升燃料电池200的温度，可以提高燃料电池200内质子交换膜的电导率，减少质子交换膜的欧姆极化，从而提高转换效率。
34.辅助控温流路101包括涡流管20，涡流管20具有入口端21、热端22及冷端23，入口端21连接尾气接收管道10，热端22、冷端23分别与燃料电池温度控制流路102连接，以与换热介质进行热交换。通过设置辅助控温流路101，从而在燃料电池温度控制流路102调整燃料电池200温度的基础上辅助调整温度，充分利用涡流管20的特性，利用本应直接排放的尾气所带的能量改善对燃料电池200的温度调节，提高燃料电池温度控制流路102调整燃料电池200温度的效果。
35.例如，在单独的燃料电池温度控制流路102的调整下，燃料电池200可以在30s内可以提高2
°
，而在辅助控温流路101辅助下，燃料电池200可以在20s内提高3
°
，从而提高升温效果；或者，在单独的燃料电池温度控制流路102的调整下，燃料电池200可以在30s内可以降低2
°
，而在辅助控温流路101辅助下，燃料电池200可以在20s内降低3
°
，从而提高降温效果。
36.其中，涡流管20在入口端21通入气体后，其热端22可以喷出较高温度的气体，而冷端23可以喷出较低温度的气体，同时涡流管20无需外部能量供应，制冷、制热利用自身特性自动完成，其具有结构简单、工作稳定可靠、易于维修、无运动部件且温度变化范围大等优点。本实用新型在设置温控组件31的基础上增加涡流管20，涡流管20无需外部能量供应，充分利用车辆必定产生的车辆尾气，在温控组件31调整温度的基础上辅助调整温度，改善了温度调整的效果，同时充分利用车辆尾气，提高了能量利用率。
37.根据本实用新型实施例的燃料电池温控系统100，通过设置涡流管20，充分利用车辆尾气，提高了能量利用率，同时在温控组件31调整燃料电池200的温度基础上，改善温度调整的效果。
38.具体的，燃料电池200上设置有换热管道，换热管道内设有换热介质，换热介质在换热管道内流动，以对燃料电池200进行温度调整。当然，燃料电池200上还可以设置其他进行热交换的零部件，以对燃料电池200进行温度调整，这里不做限制。
39.如图2所示，根据本实用新型的一些实施例，温控组件31包括加热件311与冷却件312，燃料电池温度控制流路102还包括：循环泵32、加热流道33及冷却流道34。加热件311设在加热流道33上，热端22连接加热流道33。冷却件312设在冷却流道34上，冷端23连接冷却流道34。温控组件31调整换热介质的温度，单个温控组件31便可以实现温度调整功能，本实用新型通过分设加热件311与冷却件312分别加热与冷却，使燃料电池温控系统100的结构更加清晰。
40.如图2所示，根据本实用新型的一些实施例，加热流道33与冷却流道34并联设置。加热流道33与冷却流道34可以串联，两者分别发挥效果，本实用新型通过将加热流道33与冷却流道34并联设置，减小了两者相互干扰的可能性。
41.如图1、图2所示，根据本实用新型的一些实施例，辅助控温流路101还包括：第一换
热器3111与第二换热器3121。
42.加热件311并联有第一换热器3111，第一换热器3111与热端22连接。加热件311对换热介质进行加热从而影响燃料电池200的温度，本实用新型通过设置第一换热器3111，充分利用热端22喷出的较高温度的气体，提高对燃料电池200的加热效果。
43.冷却件312并联有第二换热器3121，第二换热器3121与冷端23连接。冷却件312对换热介质进行冷却从而影响燃料电池200的温度，本实用新型通过设置第二换热器3121，充分利用冷端23喷出的较低温度的气体，提高对燃料电池200的冷却效果。
44.如图1、图2所示，具体的，第一换热器3111具有第一换热介质入口3112与第一换热介质出口3113，第一换热介质入口3112与第一换热介质出口3113分别连接加热件311的两端。第二换热器3121具有第二换热介质入口3122与第二换热介质出口3123，第二换热介质入口3122与第二换热介质出口3123分别连接冷却件312的两端。
45.如图1所示，根据本实用新型的一些实施例，辅助控温流路101还包括：第一三通阀221与第二三通阀231。
46.第一换热器3111与热端22之间设有第一三通阀221，第一三通阀221具有三个进出口，三个进出口分别连通热端22、第一换热器3111及车辆尾气排气管。可以理解，第一三通阀221可以将热端22喷出的较高温度的气体输出到第一换热器3111或车辆尾气排气管，若输出到第一换热器3111便使用较高温度的气体，若输出到车辆尾气排气管便直接排出，也就是说，通过第一三通阀221可以选择是否使用热端22喷出的较高温度的气体，从而增加选择，适应不同的使用要求。
47.第二换热器3121与冷端23之间设有第二三通阀231，第二三通阀231具有三个进出口，三个进出口分别连通冷端23、第二换热器3121及车辆尾气排气管。可以理解，第二三通阀231可以将冷端23喷出的较低温度的气体输出到第二换热器3121或车辆尾气排气管，若输出到第二换热器3121便使用较低温度的气体，若输出到车辆尾气排气管便直接排出，也就是说，通过第二三通阀231可以选择是否使用冷端23喷出的较低温度的气体，从而增加选择，适应不同的使用要求。
48.如图1所示，根据本实用新型的一些实施例，第一换热器3111与尾气接收管道10通过第一控制管道11连通，第一控制管道11上设有第一控制阀111，以通断第一控制管道11。第一换热器3111内部为循环的通道，本实用新型通过在第一换热器3111与尾气接收管道10之间设置第一控制管道11，第一控制管道11上的第一控制阀111在使第一控制管道11处于断开状态时，第一换热器3111内的通道处于单方面受阻的情况，第一换热器3111无法发挥换热的效果；在第一控制管道11上的第一控制阀111在使第一控制管道11处于通路状态时，第一换热器3111内的通道处于通路状态，第一换热器3111可以发挥换热的效果，也即是说，第一控制阀111起到了切换第一换热器3111工作/不工作的作用。
49.第二换热器3121与尾气接收管道10通过第二控制管道12连通，第二控制管道12上设有第二控制阀121，以通断第二控制管道12。第二换热器3121内部为循环的通道，本实用新型通过在第二换热器3121与尾气接收管道10之间设置第二控制管道12，第二控制管道12上的第二控制阀121在使第二控制管道12处于断开状态时，第二换热器3121内的通道处于单方面受阻的情况，第二换热器3121无法发挥换热的效果；在第二控制管道12上的第二控制阀121使得第二控制管道12处于通路状态时，第二换热器3121内的通道处于通路状态，第
二换热器3121可以发挥换热的效果，也即是说，第二控制阀121起到了切换第二换热器3121工作/不工作的作用。
50.根据本实用新型的一些实施例，第一换热器3111工作时，第一控制阀111使第一控制管道11通路，第二控制阀121使第二控制管道12断路。第二换热器3121工作时，第二控制阀121使第二控制管道12通路，第一控制阀111使第一控制管道11断路。也即是说，第一控制阀111与第二控制阀121是关联的，第一控制阀111在打开时，第二控制阀121是关闭的；第一控制阀111在关闭时，第二控制阀121是打开的，从而避免冷端23喷出的较低温度的气体与热端22喷出的较高温度的气体发生串流，避免相互干扰。
51.根据本实用新型的一些实施例，第一控制管道11与第二控制管道12分别连通车辆尾气排气管，以排放热交换后气体。可以理解的，冷端23喷出的较低温度的气体在经过第二换热器3121后温度升高，热端22喷出的较高温度的气体在经过第一换热器3111后温度降低，其中的能量已被充分利用，然后通过车辆尾气排气管排出。
52.如图2所示，根据本实用新型的一些实施例，燃料电池温度控制流路102还包括：水箱35，水箱35用于补充换热介质。通过设置水箱35补充换热介质，及时补充换热介质的消耗。
53.根据本实用新型的一些实施例，冷却件312为风扇。通过将冷却件312设置为风扇，风扇提高气流流速，从而快速降温，同时风扇的通用性较强，降低成本。
54.如图2所示，根据本实用新型的一些实施例，燃料电池200上设置氧化管道201与还原管道202，以分别通入氧化剂与还原剂。其中，氧化管道201上设有压缩机2011，燃料电池200上设置有电池单元203，电池单元203存储有燃料电池200产生的电能并为压缩机2011提高电能。
55.根据本实用新型的一些具体实施例，涡流管20上设置有涡流控制阀，以控制涡流管20。
56.根据本实用新型实施例的一种车辆，包括上述的燃料电池温控系统100。
57.根据本实用新型实施例的一种车辆，通过设置涡流管20，充分利用车辆尾气，提高了能量利用率，同时在温控组件31调整燃料电池200的温度基础上，改善温度调整的效果。
58.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。