餘熱利用方法及裝置製造方法
2023-10-19 02:59:47 1
餘熱利用方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供一種餘熱利用方法及裝置。本發明餘熱利用方法，包括：控制對燃料電池堆散熱後的冷卻液從燃料電池堆的輸出端流入第一三通閥，將從第一三通閥流出的冷卻液輸入散熱模塊，以使散熱模塊對輸入的冷卻液散熱，將散熱模塊對輸入的冷卻液散熱後產生的散熱量送入空調風道，以使空調風道將散熱量送入客室用於冬季供暖。本發明從而使熱量資源得到有效利用，並降低了車輛運行能耗。
【專利說明】餘熱利用方法及裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及燃料電池領域，尤其涉及一種餘熱利用方法及裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，環境汙染嚴重、石油資源匱竭及全球氣候變暖，迫使人們在新能源動力系統領域尋求技術突破。其中，在軌道交通領域，以超級電容、蓄電池、燃料電池為動力源的混合動力車已經面世。然而，在發熱方面，燃料電池堆對外輸出功率和排出的熱量是相等的，因此燃料電池堆產生的熱量很大，如果這些熱量不能及時散掉，則直接影響著燃料電池堆的性能。
[0003]現有技術中通常採用冷卻液對燃料電池堆循環散熱，冷卻液從燃料電池堆出來後經散熱器散熱後再次進入燃料電池堆對燃料電池堆散熱。該方式雖然能在一定程度上對燃料電池堆散熱，但是由於散熱器對從燃料電池堆出來的冷卻液散熱所產生的很大的散熱量被排放到大氣環境中，從而使大氣環境中的廢熱排放增加，同時也造成了熱量資源的浪費。
【發明內容】
[0004]本發明提供一種餘熱利用方法及裝置，以解決現有技術中由於散熱器對從燃料電池堆出來的冷卻液散熱所產生的很大的散熱量被排放到大氣環境中，從而使大氣環境中的廢熱排放增加，同時也造成了熱量資源的浪費的問題。
[0005]本發明的第一個方面提供一種餘熱利用方法，包括:
[0006]控制對燃料電池堆散熱後的冷卻液從所述燃料電池堆的輸出端流入第一三通閥；
[0007]將從所述第一三通閥流出的冷卻液輸入散熱模塊，以使所述散熱模塊對輸入的冷卻液散熱；
[0008]將所述散熱模塊對輸入的冷卻液散熱後產生的散熱量送入空調風道，以使所述空調風道將所述散熱量送入客室用於冬季供暖。
[0009]在上述餘熱利用方法的一個實施例中，所述散熱模塊為第一散熱器，還包括:
[0010]確定經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液的溫度是否小於預設溫度，所述預設溫度小於從所述燃料電池堆的輸出端流入第一三通閥的冷卻液的溫度；
[0011]若確定經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液的溫度小於預設溫度，則控制經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液經第二三通閥送入所述燃料電池堆，以採用經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液繼續對所述燃料電池堆散熱。
[0012]在上述餘熱利用方法的一個實施例中，還包括:
[0013]若確定經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液的溫度不小於所述預設溫度，則控制經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液送入第二散熱器，以使所述第二散熱器對經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液散熱，並將經過所述第二散熱器散熱後的冷卻液送入所述燃料電池堆，以採用經過所述第二散熱器散熱後的冷卻液繼續對所述燃料電池堆散熱。
[0014]本發明的第二個方面提供一種餘熱利用裝置，包括:控制模塊、散熱模塊和供暖模塊；
[0015]所述控制模塊，用於控制對燃料電池堆散熱後的冷卻液從所述燃料電池堆的輸出端流入第一三通閥；
[0016]所述散熱模塊，用於對所述第一三通閥輸入的冷卻液散熱；
[0017]所述供暖模塊，用於將所述散熱模塊對所述第一三通閥輸入的冷卻液散熱後產生的散熱量送入空調風道，以使所述空調風道將所述散熱量送入客室用於冬季供暖。
[0018]在上述餘熱利用裝置的一個實施例中，所述散熱模塊為第一散熱器，還包括--第二三通閥；
[0019]所述控制模塊，還用於確定經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液的溫度是否小於預設溫度；若確定經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液的溫度小於預設溫度，所述預設溫度小於從所述燃料電池堆的輸出端流入第一三通閥的冷卻液的溫度，則控制經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液經所述第二三通閥送入所述燃料電池堆，以採用經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液繼續對所述燃料電池堆散熱。
[0020]在上述餘熱利用裝置的一個實施例中，還包括:第二散熱器；
[0021]所述控制模塊，還用於若確定經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液的溫度不小於所述預設溫度，則控制經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液送入第二散熱器，以使所述第二散熱器對經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液散熱，並將經過所述第二散熱器散熱後的冷卻液送入所述燃料電池堆，以採用經過所述第二散熱器散熱後的冷卻液繼續對所述燃料電池堆散熱。
[0022]在上述餘熱利用裝置的一個實施例中，所述控制模塊的第一輸出端與所述燃料電池堆的第一輸入端連接，所述控制模塊的第二輸出端與所述第一散熱器的第一輸入端連接，所述燃料電池堆的輸出端與所述第一三通閥的第一端連接，所述第一三通閥的第二端與所述第一散熱器的第二輸入端連接，所述第一散熱器的輸出端與所述第一三通閥的第三端和所述第二三通閥的第一端之間的通路連接，所述第二三通閥的第二端與所述第二散熱器的輸入端連接，所述第二散熱器的輸出端與所述燃料電池堆的輸入端連接，所述第二三通閥的第三端與所述第二散熱器的輸出端和所述燃料電池堆的第二輸入端之間的通路連接。
[0023]本發明提供的餘熱利用方法及裝置，通過控制對燃料電池堆散熱後的冷卻液從所述燃料電池堆的輸出端流入第一三通閥，將從第一三通閥流出的冷卻液輸入散熱模塊，以使所述散熱模塊對輸入的冷卻液散熱，將所述散熱模塊對輸入的冷卻液散熱後產生的散熱量送入空調風道，以使所述空調風道將所述散熱量送入客室用於冬季供暖，從而使熱量資源得到有效利用，並降低了車輛運行能耗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明實施例一所提供一種餘熱利用方法的流程圖；
[0025]圖2為本發明實施例二所提供的一種餘熱利用方法的流程圖；
[0026]圖3為本發明實施例三所提供的一種餘熱利用裝置300的結構示意圖；
[0027]圖4為本發明實施例四所提供的一種餘熱利用裝置400的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0029]圖1為本發明實施例一所提供一種餘熱利用方法的流程圖。參照圖1，本實施例的方法包括如下步驟:
[0030]110、控制對燃料電池堆散熱後的冷卻液從燃料電池堆的輸出端流入第一三通閥。
[0031]採用純水或超純水做冷卻液對燃料電池堆散熱。
[0032]120、將從第一三通閥流出的冷卻液輸入散熱模塊，以使散熱模塊對輸入的冷卻液散熱。
[0033]130、將散熱模塊對輸入的冷卻液散熱後產生的散熱量送入空調風道，以使空調風道將散熱量送入客室用於冬季供暖。
[0034]現有技術中，通常採用超純水做冷卻液對燃料電池堆散熱，當冷卻液的溫度達到一設定值後，冷卻液從燃料電池堆流入到散熱器，再由散熱器對從燃料電池堆出來的冷卻液散熱，散熱器對從燃料電池堆出來的冷卻液散熱所產生的散熱量被排放到大氣環境中，從而使大氣環境中的廢熱排放增加，同時也造成了熱量資源的浪費。而本實施中通過將散熱模塊對輸入的冷卻液散熱所產生的散熱量送入空調風道，以使空調風道將散熱量送入客室用於冬季供暖，從而使散熱模塊對輸入的冷卻液散熱所產生的散熱量得到有效利用，同時，由於散熱量送入客室用於冬季供暖，可以減少車輛上的供暖設備的使用數量，從而降低了車輛運行能耗。
[0035]本實施例提供的餘熱利用方法，通過控制對燃料電池堆散熱後的冷卻液從燃料電池堆的輸出端流入第一三通閥，將從第一三通閥流出的冷卻液輸入散熱模塊，以使散熱模塊對輸入的冷卻液散熱，將散熱模塊對輸入的冷卻液散熱後產生的散熱量送入空調風道，以使空調風道將散熱量送入客室用於冬季供暖，從而使熱量資源得到有效利用，並降低了車輛運行能耗。
[0036]圖2為本發明實施例二所提供的一種餘熱利用方法的流程圖。本實施例以上述實施例一為基礎，進一步進行了優化，參照圖2，本實施例的方法可以包括:
[0037]210、控制對燃料電池堆散熱後的冷卻液從燃料電池堆的輸出端流入第一三通閥。
[0038]220、將從第一三通閥流出的冷卻液輸入第一散熱器，以使第一散熱器對輸入的冷卻液散熱。
[0039]230、將第一散熱器對輸入的冷卻液散熱後產生的散熱量送入空調風道，以使空調風道將散熱量送入客室用於冬季供暖。
[0040]240、確定經過第一散熱器散熱後的冷卻液的溫度是否小於預設溫度，若是，執行250，否則執行260。
[0041]預設溫度小於從燃料電池堆的輸出端流入第一三通閥的冷卻液的溫度。一般來說，燃料電池堆的進出口處設置溫度傳感器，燃料電池堆的進口溫度一般控制在70°C左右，出口溫度控制在80°C左右，也即預設溫度一般設置為70°C左右，從燃料電池堆的輸出端流入第一三通閥的冷卻液的溫度一般設置為80°C左右，如果經過第一散熱器散熱後的冷卻液的溫度小於預設溫度，則執行250，否則執行260，從而使冷卻液對燃料電池堆進行有效的散熱，維持電池堆內部的熱平衡，使電池堆高效、穩定運行。
[0042]250、控制經過第一散熱器散熱後的冷卻液經第二三通閥送入燃料電池堆，以採用經過第一散熱器散熱後的冷卻液繼續對燃料電池堆散熱。
[0043]260、控制經過第一散熱器散熱後的冷卻液送入第二散熱器，以使第二散熱器對經過第一散熱器散熱後的冷卻液散熱，並將經過第二散熱器散熱後的冷卻液送入燃料電池堆，以採用經過第二散熱器散熱後的冷卻液繼續對燃料電池堆散熱。
[0044]經過第一散熱器散熱後的冷卻液的溫度不小於預設溫度的情況下，可以將經過第一散熱器散熱後的冷卻液送入第二散熱器，第二散熱器對經過第一散熱器散熱後的冷卻液散熱，並將經過第二散熱器散熱後的冷卻液送入燃料電池堆繼續對燃料電池堆散熱。由於第二散熱器散熱後的冷卻液的溫度會進一步降低，因此經過第二散熱器散熱後的冷卻液能更有效的對燃料電池堆散熱。
[0045]需要說明的是，由於冷卻液從燃料電池堆帶出的熱量大部分被第一散熱器散熱後送入空調風道，空調風道將該部分熱量送入客室用於冬季供暖。因此由第二散熱器對經過第一散熱器散熱後的冷卻液散熱所產生的散熱量很小，這部分很小的熱量排放到大氣環境中。
[0046]本實施例提供的餘熱利用方法，通過控制對燃料電池堆散熱後的冷卻液從燃料電池堆的輸出端流入第一三通閥，將從第一三通閥流出的冷卻液輸入第一散熱器，將第一散熱器對輸入的冷卻液散熱後產生的散熱量送入空調風道用於冬季供暖，從而使熱量資源得到有效利用，並降低了車輛運行能耗。並且在經過第一散熱器散熱後的冷卻液的溫度小於預設溫度時，控制經過第一散熱器散熱後的冷卻液經第二三通閥送入燃料電池堆繼續對燃料電池堆散熱，在經過第一散熱器散熱後的冷卻液的溫度不小於預設溫度時，通過第二散熱器對經過第一散熱器散熱後的冷卻液繼續散熱來降低冷卻液的溫度，使第二散熱器散熱後的冷卻液能更有效的對燃料電池堆散熱。
[0047]圖3為本發明實施例三所提供的一種餘熱利用裝置300的結構示意圖。該餘熱利用裝置可以用來執行圖1所示方法實施例的方案。參照圖3，該餘熱利用裝置包括:控制模塊310、散熱模塊320和供暖模塊330。
[0048]控制模塊310用於控制對燃料電池堆散熱後的冷卻液從燃料電池堆的輸出端流入第一三通閥；散熱模塊320用於對第一三通閥輸入的冷卻液散熱；供暖模塊330用於將散熱模塊對第一三通閥輸入的冷卻液散熱後產生的散熱量送入空調風道，以使空調風道將散熱量送入客室用於冬季供暖。
[0049]本實施例提供的餘熱利用裝置，通過控制對燃料電池堆散熱後的冷卻液從燃料電池堆的輸出端流入第一三通閥，將從第一三通閥流出的冷卻液輸入散熱模塊，以使散熱模塊對輸入的冷卻液散熱，將散熱模塊對輸入的冷卻液散熱後產生的散熱量送入空調風道，以使空調風道將散熱量送入客室用於冬季供暖，從而使熱量資源得到有效利用，並降低了車輛運行能耗。
[0050]進一步的,在上述實施例三的基礎上,散熱模塊可以為第一散熱器403,本實施例所提供的餘熱利用裝置還包括:第二三通閥405。控制模塊310，還用於確定經過第一散熱器散熱後的冷卻液的溫度是否小於預設溫度，預設溫度小於從燃料電池堆的輸出端流入第一三通閥的冷卻液的溫度；若確定經過第一散熱器散熱後的冷卻液的溫度小於預設溫度，則控制經過第一散熱器散熱後的冷卻液經第二三通閥送入燃料電池堆，以採用經過第一散熱器散熱後的冷卻液繼續對燃料電池堆散熱。
[0051]進一步的，還包括第二散熱器406，控制模塊310，還用於若確定經過第一散熱器散熱後的冷卻液的溫度不小於預設溫度，則控制經過第一散熱器散熱後的冷卻液送入第二散熱器，以使第二散熱器對經過第一散熱器散熱後的冷卻液散熱，並將經過第二散熱器散熱後的冷卻液送入燃料電池堆，以採用經過第二散熱器散熱後的冷卻液繼續對燃料電池堆散熱。通過第二散熱器對經過第一散熱器散熱後的冷卻液繼續散熱來降低冷卻液的溫度，使第二散熱器散熱後的冷卻液能更有效的對燃料電池堆散熱。
[0052]進一步的，參照圖4，圖4為本發明實施例四所提供的一種餘熱利用裝置400的結構示意圖，該餘熱利用裝置可以用來執行圖2所示方法實施例的方案，控制模塊401的第一輸出端與燃料電池堆402的第一輸入端連接，控制模塊401的第二輸出端與第一散熱器403的第一輸入端連接，燃料電池堆402的輸出端與第一三通閥404的第一端連接,第一三通閥404的第二端與第一散熱器403的第二輸入端連接,第一散熱器403的輸出端與第一三通閥404的第三端和第二三通閥405的第一端之間的通路連接，第二三通閥405的第二端與第二散熱器406的輸入端連接，第二散熱器406的輸出端與燃料電池堆402的輸入端連接，第二三通閥405的第三端與第二散熱器406的輸出端和燃料電池堆402的第二輸入端之間的通路連接。
[0053]本實施例提供的餘熱利用裝置，通過控制對燃料電池堆散熱後的冷卻液從燃料電池堆的輸出端流入第一三通閥，將從第一三通閥流出的冷卻液輸入散熱模塊，以使散熱模塊對輸入的冷卻液散熱，將散熱模塊對輸入的冷卻液散熱後產生的散熱量送入空調風道，以使空調風道將散熱量送入客室用於冬季供暖，從而使熱量資源得到有效利用，並降低了車輛運行能耗。
[0054]需要說明的是，在冬季工況條件下，採用本實施例提供的餘熱利用裝置可以將第一散熱器對輸入的冷卻液散熱後產生的散熱量送入空調風道，使空調風道將散熱量送入客室用於冬季供暖，從而使熱量資源得到有效利用，並降低了車輛運行能耗。並且在夏季工況條件下，可以通過空調風道向第一散熱器提供排風，使流入第一散熱器的冷卻液在空調風道提供的排風和第一散熱器的作用下更能有效的進行冷卻，其溫度能夠較快的滿足小於預設溫度的條件，從而可以使經過第一散熱器散熱後的冷卻液無需經第二散熱器散熱就可以直接從第二三通閥送入燃料電池堆，對燃料電池堆進行散熱。從而提高了燃料散熱器的冷卻效率。
[0055]最後應說明的是:以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。
【權利要求】
1.一種餘熱利用方法，其特徵在於，包括: 控制對燃料電池堆散熱後的冷卻液從所述燃料電池堆的輸出端流入第一三通閥；將從所述第一三通閥流出的冷卻液輸入散熱模塊，以使所述散熱模塊對輸入的冷卻液散熱. 將所述散熱模塊對輸入的冷卻液散熱後產生的散熱量送入空調風道，以使所述空調風道將所述散熱量送入客室用於冬季供暖。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述散熱模塊為第一散熱器，還包括: 確定經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液的溫度是否小於預設溫度，所述預設溫度小於從所述燃料電池堆的輸出端流入第一三通閥的冷卻液的溫度； 若確定經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液的溫度小於預設溫度，則控制經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液經第二三通閥送入所述燃料電池堆，以採用經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液繼續對所述燃料電池堆散熱。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，還包括: 若確定經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液的溫度不小於所述預設溫度，則控制經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液送入第二散熱器，以使所述第二散熱器對經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液散熱，並將經過所述第二散熱器散熱後的冷卻液送入所述燃料電池堆，以採用經過所述第二散熱器散熱後的冷卻液繼續對所述燃料電池堆散熱。
4.一種餘熱利用裝置，其特徵在於，包括:控制模塊、散熱模塊和供暖模塊； 所述控制模塊，用於控制對燃料電池堆散熱後的冷卻液從所述燃料電池堆的輸出端流入第一三通閥； 所述散熱模塊，用於對所述第一三通閥輸入的冷卻液散熱； 所述供暖模塊，用於將所述散熱模塊對所述第一三通閥輸入的冷卻液散熱後產生的散熱量送入空調風道，以使所述空調風道將所述散熱量送入客室用於冬季供暖。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於，所述散熱模塊為第一散熱器，還包括:第二三通閥； 所述控制模塊，還用於確定經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液的溫度是否小於預設溫度，所述預設溫度小於從所述燃料電池堆的輸出端流入第一三通閥的冷卻液的溫度；若確定經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液的溫度小於預設溫度，則控制經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液經所述第二三通閥送入所述燃料電池堆，以採用經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液繼續對所述燃料電池堆散熱。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特徵在於，還包括:第二散熱器； 所述控制模塊，還用於若確定經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液的溫度不小於所述預設溫度，則控制經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液送入第二散熱器，以使所述第二散熱器對經過所述第一散熱器散熱後的冷卻液散熱，並將經過所述第二散熱器散熱後的冷卻液送入所述燃料電池堆，以採用經過所述第二散熱器散熱後的冷卻液繼續對所述燃料電池堆散熱。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述控制模塊的第一輸出端與所述燃料電池堆的第一輸入端連接，所述控制模塊的第二輸出端與所述第一散熱器的第一輸入端連接，所述燃料電池堆的輸出端與所述第一三通閥的第一端連接，所述第一三通閥的第二端與所述第一散熱器的第二輸入端連接，所述第一散熱器的輸出端與所述第一三通閥的第三端和所述第二三通閥的第一端之間的通路連接，所述第二三通閥的第二端與所述第二散熱器的輸入端連接，所述第二散熱器的輸出端與所述燃料電池堆的輸入端連接，所述第二三通閥的第三端與所述第 二散熱器的輸出端和所述燃料電池堆的第二輸入端之間的通路連接。
【文檔編號】H01M8/04GK104078694SQ201410299791
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月27日 優先權日:2014年6月27日
【發明者】李明, 李明高, 石俊傑, 高峰, 臧曉豔 申請人:唐山軌道客車有限責任公司