CN109119655B - 一种燃料电池低温保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃料电池领域，尤其涉及一种燃料电池低温保护装置及其控制方法。基于燃料电池的反应原理特性，在低温环境时，需对电堆进行保温。现有技术中加热器采用不锈钢壳体构成管路，管路内部布置加热管进行加热的结构，加热装置不锈钢壳体采用多段钢管焊接，工艺复杂，对焊接质量要求高，批量生产成本高。本发明中装置壳体采用多边形管状结构，可采用型材加工，结构简单，外形规整，便于安装和批量生产；在圆形空腔壁与多边形管状结构形成的空腔中放置加热板，空腔用导热胶填充并将加热板固定在空腔中，加热器功率可根据实际需求调整加热板安装或者接入数量，通用性强；采用温控开关将冷却液温度保持在一个温度区间内，防止电堆内残留水分结冰。

Description

一种燃料电池低温保护装置
技术领域
本发明涉及燃料电池领域，尤其涉及一种燃料电池低温保护装置及其控制方法。
背景技术
燃料电池作为一种高效、环境友好的发电装置，在基站电源、中小型电站、电动车、备用电源、便携电源等方面，具有广阔的应用前景。
温度是燃料电池***能否达到最佳性能工作的必备参数，燃料电池电堆的内部温度决定了电堆的运行工作状态，一般而言，电堆温度在60-70℃时运行状态最佳，可以达到额定功率。基于燃料电池反应原理特性，燃料电池***停止工作后，电堆流场内会有残留的反应生成物水，当环境温度足够低时，致使电堆内水份结冰固化，对电堆造成物理损坏，且在内部低温状态下，电堆很难达到额定功率，温度过低，燃料电池***热机时间过长，所以，在低温环境，燃料电池***处于停机状态时，需对电堆进行保温。为了使燃料电池***适应低温环境，通常在该***中加入加热器，使进入电堆的冷却液具有合适的温度，以避免低温对电堆造成物理损坏以及便于缩短燃料电池***热机时间。
现有加热器采用不锈钢壳体构成管路、管路内布置加热管进行加热的结构，外接220V市电对冷却液进行加热，冷却液流经电堆从而达到保温的作用，同时采用温控开关进行温度控制。
现有技术中不锈钢壳体采用多段钢管焊接，工艺复杂，对焊接质量要求高，批量生产成本高；外形结构不规整，所需安装空间大，不便结构设计布局。
发明内容
针对现有技术中的上述问题，本发明的壳体采用多边形管状结构，结构简单，外形规整，便于安装和批量生产。加热源采用加热板对加热器壳体进行加热，通过加热器壳体热传递对管内冷却液进行加热。
本装置应用场合主要由五个部分组成，一是被保护装置-燃料电池电堆，二是冷却液流动动力源-水泵，三是加热器，四是冷却液循环管路，五是冷却液。
本发明为一种燃料电池低温保护装置，包括加热器壳体、冷却液输入端接口、冷却液输出端接口、温控开关、加热板、圆形空腔壁、第一空腔、第二空腔，所述第一空腔为圆形空腔，所述加热器壳体采用多边形管状结构。
进一步地，其中所述的多边形管状结构采用型材加工而成。
进一步地，其中所述温控开关分为温控开关A和温控开关B，温控开关A和温控开关B串联，温控开关A用于控制加热板电源的开合，温控开关B起一个备用和保险的作用。
进一步地，当加热器壳体温度达到60℃时，温控开关A断开，当加热器壳体温度降至40℃时，温控开关A闭合,温控开关B当加热器壳体达到70℃时断开。
进一步地，所述多边形管状结构为六边形管状结构。
进一步地，所述圆形空腔壁与加热器壳体形成所述第二空腔，所述第二空腔中放置加热板，所述第二空腔用导热胶填充并将加热板固定在第二空腔中。
进一步地，所述多边形管状结构的每边呈大致“[”形状，所述圆形空腔壁与加热器壳体形成的第二空腔为多个方形空腔，所述多个方形空腔中放置加热板，所述多个方形空腔用导热胶填充并将加热板固定在方形空腔中。
进一步地，所述加热板是贴片式电阻。
本发明采用多边形管状结构，可采用型材加工，方便批量化生产和降低生产成本，结构规整简单，便于布局设计和安装。采用加热板安装在矩形空腔中，用导热胶填充，加热器功率可根据实际需求调整加热板安装或者接入数量，通用性和适用性强。采用串联的两个温控开关，温控开关A将温度维持在一定温度区间内，从而对电堆起到一个保温作用，防止电堆内残留水分结冰，温控开关B起到备用和保险的作用。
附图说明
图1为本发明的应用场合示意图。
图2为本发明的整体结构图。
图3为本发明的侧面视图。
1.加热器壳体、2.冷却液输入端接口、3.冷却液输出端接口、4.温控开关A、 5.温控开关B、6.加热板、7.第一空腔、8.第二空腔。
具体实施方式
如图1所示，本装置应用场合主要由五个部分组成，一是被保护装置-燃料电池电堆，二是冷却液流动动力源-水泵，三是加热器，四是冷却液循环管路，五是冷却液，该装置启用时需提供AC380市电。
如图2和3所示，燃料电池低温保护装置包括加热器壳体1、冷却液输入端接口2、冷却液输出端接口3、温控开关A4、温控开关B5、加热板6、圆形空腔壁、第一空腔7和第二空腔8。
本发明加热器壳体1采用多边形管状结构，本案例为六边形，圆形空腔壁与加热器壳体形成多个方形空腔，方形空腔中放置加热板，方形空腔用导热胶填充并将加热板固定在方形空腔中。
在靠近冷却液输出端布置有温控开关A和B，两个温控开关串联使用，温控开关A用于控制加热板电源的开合，温控开关B起一个备用和保险的作用；加热器输入输出端通过硅胶软管与冷却管路进行连接。
当环境温度过低时，人为提供AC380V市电，通过燃料电池控制***启动水泵，并控制冷却液低速循环流动，启动加热器供电，加热器开始工作，冷却液温度上升，当加热器壳体温度达到60℃时，温控开关A断开，加热器停止工作，当壳体温度降至40℃左右，温控开关A闭合，加热器重新开始工作，如此往复循环，使冷却液温度保持在一定温度区间，从而对电堆起一个保温作用，防止电堆内残留水分结冰。当温控开关A失效且在加热器壳体达到70℃时温控开关B断开，起到备用和保险的作用,当加热器壳体温度降至50℃时，温控开关B闭合。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种燃料电池低温保护装置，包括加热器壳体（1）、冷却液输入端接口（2）、冷却液输出端接口（3）、温控开关（4,5）、加热板（6）、圆形空腔壁、第一空腔（7）、第二空腔（8），所述第一空腔（7）为圆形空腔，其特征在于：所述加热器壳体（1）采用多边形管状结构；
所述温控开关分为温控开关A（4）和温控开关B（5），温控开关A（4）和温控开关B（5）串联，温控开关A（4）用于控制加热板（6）电源的开合，温控开关B（5）起一个备用和保险的作用；
所述圆形空腔壁与加热器壳体（1）形成所述第二空腔（8），所述第二空腔（8）中放置加热板（6），所述第二空腔（8）用导热胶填充并将加热板（6）固定在第二空腔（8）中。
2.根据权利要求1所述的燃料电池低温保护装置，其中所述的多边形管状结构采用型材加工而成。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池低温保护装置，所述多边形管状结构为六边形管状结构。
4.根据权利要求1所述的燃料电池低温保护装置，所述多边形管状结构的每边呈大致“[”形状，所述圆形空腔壁与加热器壳体（1）形成的第二空腔（8）为多个方形空腔，所述多个方形空腔中放置加热板（6），所述多个方形空腔用导热胶填充并将加热板（6）固定在方形空腔中。
5.根据权利要求1或4所述的燃料电池低温保护装置，所述加热板（6）是贴片式电阻。
6.一种燃料电池低温保护装置的控制方法，所述装置包括加热器壳体（1）、冷却液输入端接口（2）、冷却液输出端接口（3）、温控开关（4,5）、加热板（6）、圆形空腔壁、第一空腔（7）、第二空腔（8），所述第一空腔（7）为圆形空腔，其特征在于：所述加热器壳体（1）采用多边形管状结构，其中所述温控开关分为温控开关A（4）和温控开关B（5），温控开关A（4）和温控开关B（5）串联，温控开关A（4）用于控制加热板（6）电源的开合，温控开关B（5）起一个备用和保险的作用，所述圆形空腔壁与加热器壳体（1）形成所述第二空腔（8），所述第二空腔（8）中放置加热板（6），所述第二空腔（8）用导热胶填充并将加热板（6）固定在第二空腔（8）中，当加热器壳体（1）温度达到60℃时，温控开关A（4）断开，当加热器壳体（1）温度降至40℃时，温控开关A（4）闭合,当温控开关A（4）失效且加热器壳（1）体达到70℃时，温控开关B（5）断开，当加热器壳体（1）温度降至50℃时，温控开关B（5）闭合。
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