本發(fā)明涉及散熱領(lǐng)域，特別是涉及一種氫燃料電池的冷卻系統(tǒng)及相關(guān)組件。

背景技術(shù)：

1、在對裝有大功率氫燃料電池車輛的設(shè)計開發(fā)過程中，存在氫燃料電池散熱量大、冷卻輔助功耗大的問題，目前氫燃料電池冷卻主要采用液—空冷卻方式，冷卻液在燃料電池內(nèi)循環(huán)，帶出大量熱量，冷卻液進(jìn)入冷卻裝置散熱器通過風(fēng)扇與空氣強制熱交換進(jìn)行冷卻，但是該種冷卻方式存在冷卻裝置噪聲大及輔助能耗高的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種氫燃料電池的冷卻系統(tǒng)及相關(guān)組件，將散熱的過程分為兩部分，在換熱器中由于液態(tài)氫汽化為氣態(tài)氫會帶走一部分熱量，對冷卻液降溫；冷卻裝置對經(jīng)過換熱器的冷卻液進(jìn)行二次散熱，對于冷卻裝置本身降低了工作功率，進(jìn)而降低了工作噪聲和能耗。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種氫燃料電池的冷卻系統(tǒng)，包括：

3、液氫存儲裝置，用于存儲液態(tài)氫；

4、換熱器，所述換熱器的第一輸入端與所述液氫存儲裝置的輸出端連接，第二輸入端與第一管道的輸出端連接，第一輸出端與第二管道的輸入端連接，第二輸出端與第三管道的輸入端連接，用于將第一輸入端輸入的液態(tài)氫汽化為氣態(tài)氫輸出至所述第三管道，基于汽化轉(zhuǎn)換過程中吸收的熱量將所述第一管道中的冷卻液降溫并輸出至所述第二管道；

5、所述第一管道，所述第一管道的輸入端與所述第二管道的輸出端連接，用于傳輸為氫燃料電池降溫后的冷卻液；

6、所述第二管道，所述第二管道靠近輸出端的預(yù)設(shè)長度管道設(shè)置在氫燃料電池中，用于傳輸在所述換熱器中降溫后的冷卻液，以為所述氫燃料電池散熱；

7、所述第三管道，所述第三管道的輸出端與所述氫燃料電池連接，用于傳輸氣態(tài)氫至所述氫燃料電池；

8、冷卻裝置，用于對所述第二管道中的冷卻液進(jìn)行二次降溫。

9、另一方面，所述液氫存儲裝置還包括閥門；

10、所述閥門設(shè)置在所述液氫存儲裝置的輸出端，用于調(diào)整自身的開度，以便增大所述液氫存儲裝置中存儲的液態(tài)氫的壓力，所述液態(tài)氫在所述換熱器中自然汽化。

11、另一方面，所述冷卻裝置包括風(fēng)扇、溫度傳感器及風(fēng)扇控制器；

12、所述風(fēng)扇用于為所述第二管道中的冷卻液進(jìn)行強迫風(fēng)冷降溫；

13、所述溫度傳感器用于采集進(jìn)入所述氫燃料電池的第二管道中的冷卻液的溫度；

14、所述風(fēng)扇控制器通過信號分別與所述風(fēng)扇的電機(jī)的控制端及溫度傳感器連接，用于根據(jù)進(jìn)入所述氫燃料電池的第二管道中的冷卻液的溫度確定所述風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，并發(fā)送所述轉(zhuǎn)速對應(yīng)的控制信號值所述風(fēng)扇的電機(jī)。

15、另一方面，所述冷卻裝置還包括通風(fēng)裝置；

16、所述通風(fēng)裝置用于收集所述氫燃料電池所在的列車行進(jìn)方向的走行風(fēng)，以為所述第二管道中的冷卻液進(jìn)行走行風(fēng)冷降溫。

17、另一方面，所述風(fēng)扇的風(fēng)向與所述通風(fēng)裝置的進(jìn)風(fēng)方向相同。

18、另一方面，所述風(fēng)扇控制器還與所述列車的車輛控制器連接；

19、所述風(fēng)扇控制器具體用于通過所述車輛控制器確定所述列車的運行速度，根據(jù)所述運行速度確定所述走行風(fēng)的散熱量，通過所述溫度傳感器確定進(jìn)入所述氫燃料電池的第二管道中的冷卻液的溫度，根據(jù)進(jìn)入所述氫燃料電池的第二管道中的冷卻液的溫度、所述氫燃料電池的目標(biāo)溫度及所述走行風(fēng)的散熱量確定所述風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，并發(fā)送所述轉(zhuǎn)速對應(yīng)的控制信號至所述風(fēng)扇的電機(jī)。

20、另一方面，根據(jù)進(jìn)入所述氫燃料電池的第二管道中的冷卻液的溫度、所述氫燃料電池的目標(biāo)溫度及所述走行風(fēng)的散熱量確定所述風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速的過程包括：

21、根據(jù)進(jìn)入所述氫燃料電池的第二管道中的冷卻液的溫度、所述氫燃料電池的目標(biāo)溫度、所述走行風(fēng)的散熱量及散熱關(guān)系式確定所述風(fēng)扇需要的散熱量，所述散熱關(guān)系式為q-q1=q2；

22、其中，q為目標(biāo)散熱量，與所述氫燃料電池的目標(biāo)溫度及進(jìn)入所述氫燃料電池的第二管道中的冷卻液的溫度相關(guān)，q1為所述走行風(fēng)的散熱量，q2為所述風(fēng)扇需要的散熱量；

23、根據(jù)所述風(fēng)扇需要的散熱量確定所述風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。

24、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種氫燃料電池，包括上述的氫燃料電池的冷卻系統(tǒng)。

25、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種列車，包括上述的氫燃料電池。

26、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種氫燃料電池的冷卻系統(tǒng)的控制方法，應(yīng)用于上述的氫燃料電池的冷卻系統(tǒng)中的冷卻裝置，包括：

27、通過氫燃料電池所在的列車的車輛控制器確定所述列車的運行速度；

28、根據(jù)所述運行速度確定所述走行風(fēng)的散熱量；

29、通過所述列車的溫度傳感器確定進(jìn)入所述氫燃料電池的第二管道中的冷卻液的溫度；

30、根據(jù)進(jìn)入所述氫燃料電池的第二管道中的冷卻液的溫度、所述氫燃料電池的目標(biāo)溫度、所述走行風(fēng)的散熱量及散熱關(guān)系式確定冷卻裝置中的風(fēng)扇需要的散熱量，所述散熱關(guān)系式為q-q1=q2；

31、其中，q為目標(biāo)散熱量，與所述氫燃料電池的目標(biāo)溫度及進(jìn)入所述氫燃料電池的第二管道中的冷卻液的溫度相關(guān)，q1為所述走行風(fēng)的散熱量，q2為所述風(fēng)扇需要的散熱量；

32、根據(jù)所述風(fēng)扇需要的散熱量確定所述風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，并發(fā)送所述轉(zhuǎn)速對應(yīng)的控制信號至所述風(fēng)扇的電機(jī)。

33、本申請?zhí)峁┝艘环N氫燃料電池的冷卻系統(tǒng)及相關(guān)組件，涉及散熱領(lǐng)域，包括：換熱器將第一輸入端由液氫存儲裝置輸入的液態(tài)氫汽化為氣態(tài)氫輸出至第三管道，基于汽化轉(zhuǎn)換過程中吸收的熱量將第一管道中的冷卻液降溫并輸出至第二管道；第一管道傳輸為氫燃料電池降溫后的冷卻液；第二管道傳輸在換熱器中降溫后的冷卻液，以為氫燃料電池散熱；第三管道傳輸氣態(tài)氫至氫燃料電池；冷卻裝置對第二管道中的冷卻液進(jìn)行二次降溫。將散熱的過程分為兩部分，在換熱器中由于液態(tài)氫汽化為氣態(tài)氫會帶走一部分熱量，對冷卻液降溫；冷卻裝置對經(jīng)過換熱器的冷卻液進(jìn)行二次散熱，對于冷卻裝置本身降低了工作功率，進(jìn)而降低了工作噪聲和能耗。

技術(shù)特征：

1.一種氫燃料電池的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的氫燃料電池的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述液氫存儲裝置還包括閥門；

3.如權(quán)利要求1或2所述的氫燃料電池的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻裝置包括風(fēng)扇、溫度傳感器及風(fēng)扇控制器；

4.如權(quán)利要求3所述的氫燃料電池的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻裝置還包括通風(fēng)裝置；

5.如權(quán)利要求4所述的氫燃料電池的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)扇的風(fēng)向與所述通風(fēng)裝置的進(jìn)風(fēng)方向相同。

6.如權(quán)利要求4所述的氫燃料電池的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)扇控制器還與所述列車的車輛控制器連接；

7.如權(quán)利要求6所述的氫燃料電池的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)進(jìn)入所述氫燃料電池的第二管道中的冷卻液的溫度、所述氫燃料電池的目標(biāo)溫度及所述走行風(fēng)的散熱量確定所述風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速的過程包括：

8.一種氫燃料電池，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至7任一項所述的氫燃料電池的冷卻系統(tǒng)。

9.一種列車，其特征在于，包括如權(quán)利要求8所述的氫燃料電池。

10.一種氫燃料電池的冷卻系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，應(yīng)用于如權(quán)利要求1至7任一項所述的氫燃料電池的冷卻系統(tǒng)中的冷卻裝置，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種氫燃料電池的冷卻系統(tǒng)及相關(guān)組件，涉及散熱領(lǐng)域，包括：換熱器將第一輸入端由液氫存儲裝置輸入的液態(tài)氫汽化為氣態(tài)氫輸出至第三管道，基于汽化轉(zhuǎn)換過程中吸收的熱量將第一管道中的冷卻液降溫并輸出至第二管道；第一管道傳輸為氫燃料電池降溫后的冷卻液；第二管道傳輸在換熱器中降溫后的冷卻液，以為氫燃料電池散熱；第三管道傳輸氣態(tài)氫至氫燃料電池；冷卻裝置對第二管道中的冷卻液進(jìn)行二次降溫。將散熱的過程分為兩部分，在換熱器中由于液態(tài)氫汽化為氣態(tài)氫會帶走一部分熱量，對冷卻液降溫；冷卻裝置對經(jīng)過換熱器的冷卻液進(jìn)行二次散熱，對于冷卻裝置本身降低了工作功率，進(jìn)而降低了工作噪聲和能耗。

技術(shù)研發(fā)人員：徐翠強,劉冬雪,李景濤,邢智源,劉峰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30