燃料电池车辆的热管理系统技术方案

一种燃料电池车辆的热管理系统包括：冷起动回路，该冷启动回路在燃料电池的冷起动过程中加热流动通过燃料电池的冷却剂；以及冷却回路，该冷却回路移动冷却燃料电池的冷却剂。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引证本申请要求于2015年8月26日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2015-0120389号的优先权，该申请的全部内容通过引证结合于此。
本公开涉及一种燃料电池车辆，并且更具体地，涉及一种燃料电池车辆的热管理系统(TMS)。
技术介绍
作为环保车辆的燃料电池车辆使用一种燃料电池促进氢和氧之间的化学反应以产生电力供应并且使用通过该燃料电池产生的电力驱动电机。用于燃料电池车辆的燃料电池系统包括：燃料电池堆，用于产生电能；燃料供应装置，用于将燃料(例如，氢)供应至燃料电池堆；空气供应装置，用于供应作为氧化剂的且是电化学反应所需的空气中的氧；以及热管理系统(TMS)，将燃料电池堆的反应热量从该系统移除，该热管理系统控制燃料电池堆的操作温度并且执行水和热管理功能。TMS是使用作冷却剂的防冻剂或蒸馏水循环通过燃料电池堆以保持温度(例如，60℃-70℃)的冷却设备，该TMS包括：贮存器，用于存储冷却剂；泵，用于使冷却剂循环；离子过滤器，用于将离子从循环的冷却剂移除；以及散热器，用于降低冷却剂的温度。TMS可以具有执行车辆加热功能的加热、通风和空气调节(HVAC)加热器。燃料电池系统通过燃料(例如，氢)和空气中的氧之间的电化学反应产生电力，并且将作为反应副产物的热量和水排出。燃料电池系统产生作为反应副产物的热量，并且因此应当具有用于冷却燃料电池堆的装置以便防止堆体中的温度升高。另外，燃料电池系统中的挑战在于确保冷起动能力，并且因此TMS会起到重要作用。为了确保冷起动能力，使用使冷却剂在燃料电池堆中迅速解冻的方法或者使用堆体防冻剂作为冷却剂的方法。TMS的冷却剂用作冷却燃料电池堆的制冷剂。冷却剂在冷起动过程中由加热器迅速加热，并且因此用作迅速加热堆体的加热介质。本
技术介绍
部分中公开的上述信息仅用于增强对本公开
技术介绍
的理解，并且因此本公开可能包括在该国家中未构成为本领域普通技术人员所知的现有技术的信息。
技术实现思路
本公开致力于提供一种燃料电池车辆的热管理系统，该热管理系统能够缩短包括燃料电池堆的燃料电池的冷起动时间，并且可以改进燃料电池的耐用性。本公开的示例性实施方式可以提供燃料电池车辆的热管理系统，该热管理系统包括：冷起动回路，该冷起动回路冷起动燃料电池并加热在燃料电池中流动的冷却剂；以及冷却回路，该冷却回路使冷却燃料电池的冷却剂移动。燃料电池车辆的热管理系统还可以包括可变方向控制阀，该可变方向控制阀改变冷起动回路中的冷却剂的流动方向。冷起动回路可以包括：泵，该泵泵送从燃料电池流出的冷却剂；去离子器，该去离子器过滤从泵流出的冷却剂的离子；以及加热器，该加热器加热从去离子器流出的冷却剂。冷却回路可以包括：泵，该泵泵送从燃料电池流出的冷却剂；以及散热器，该散热器冷却从泵流出的冷却剂。冷却回路还可以包括：三通阀，该三通阀在从泵流出的冷却剂和从散热器流出的冷却剂中选择以将所选择的冷却剂提供至燃料电池。热管理系统还可以包括控制器，该控制器控制可变方向控制阀的操作。该可变方向控制阀可以包括：第一端口，该第一端口连接至燃料电池的入口；第二端口，该第二端口连接至燃料电池的出口；第三端口，该第三端口连接至加热器；第四端口，该第四端口连接至泵；第一内部流动路径，该第一内部流动路径旋转以连接第一端口和第三端口或连接第二端口和第三端口；以及第二内部流动路径，该第二内部流动路径旋转以连接第二端口和第四端口或连接第一端口和第四端口。在泵被驱动时，冷起动回路的冷却剂可以通过去离子器和加热器从第四端口移动至第三端口；在移动至第三端口的冷却剂经过第一内部流动路径之后，该移动至第三端口的冷却剂可以移动至第一端口；在移动至第一端口的冷却剂在第一方向上移动通过包括在冷却回路中的流动路径以加热燃料电池之后，该移动至第一端口的冷却剂可以移动至第二端口；并且在移动至第二端口的冷却剂经过第二内部流动路径之后，该移动至第二端口的冷却剂可以移动至第四端口。在冷起动回路的冷却剂移动至第四端口之后，第一内部流动路径和第二内部流动路径可以旋转使得冷起动回路的冷却剂流停止。在第一内部流动路径和第二内部流动路径旋转并且泵在冷起动回路的冷却剂流停止之后被驱动时，冷起动回路的冷却剂可以通过去离子器和加热器从第四端口移动至第三端口；在移动至第三端口的冷却剂经过第一内部流动路径之后，该移动至第三端口的冷却剂可以移动至第二端口；在移动至第二端口的冷却剂在第二方向上移动通过包括在冷却回路中的流动路径以加热燃料电池之后，该移动至第二端口的冷却剂可以移动至第一端口；并且在移动至第一端口的冷却剂经过第二内部流动路径之后，该移动至第一端口的冷却剂可以移动至第四端口。冷起动回路中的冷却剂的流量可以小于11LPM(升每分钟)。根据本公开的示例性实施方式的燃料电池车辆的热管理系统可以使用具有低流速的冷却剂的流振荡来进行冷起动，并且因此可以通过燃料电池堆的热量产生而减少热量损失。热管理系统可以使用根据冷却剂的流振荡的强制对流来缩短冷起动时间。此外，本公开的实施方式可以在冷起动过程中产生冷却剂的连续流以防止燃料电池堆中的过热点，并且因此可以改进堆体的耐用性。附图说明将提供附图的简短描述，以便更充分地理解在本公开的详细描述中使用的附图。图1是示出了用于燃料电池车辆的热管理系统的实例的视图。图2是用于解释根据本公开的示例性实施方式的燃料电池车辆的热管理系统(TMS)的视图。图3是用于解释在图2中示出的TMS的另一个操作实例的视图。图4是描述了冷起动循环中的冷却剂的振荡操作的图表。图5是描述了可变方向控制阀(VDV)的操作实例的视图。图6是描述了通过在图5中示出的VDV的操作的冷却剂流的视图。图7是描述了在图3中示出的VDV的另一个操作实例的视图。图8是描述了通过在图7中示出的VDV的操作的冷却剂流的视图。图9是描述了在图3中示出的VDV的另一个操作实例的视图。图10是描述了通过在图9中示出的VDV的操作的冷却剂流的视图。具体实施方式为了充分地理解本公开内容以及通过实施本公开而实现的目标，参照示出本专利技术的示例性实施方式的附图以及在附图中描述的内容。在下文中，将通过参考附图描述本专利技术的示例性实施方式来详细描述本公开。在描述本公开时，将不会详细描述众所周知的配置或功能，这是因为它们会使本公开的构思不必要地晦涩难懂。在整个附图中，相同的参考标号将用于表示相同的部件。本解释书所用的术语仅是用于描述具体实施方式的目的，而不是限制本专利技术。除非上下文清晰相反地表示，否则单数形式包括复数形式。应进一步理解，本解释书中使用的术语“包括”或“具有”指定本解释书中提到的特征、数目、步骤、操作、组件、部件、或其组合的存在，但并不排除一个或多个其他特征、数目、步骤、操作、组件、部件、或其组合的存在或增加。在整个解释书和所附权利要求中，当描述一个元件“耦接”至另一元件时，该元件可“直接耦接”至另一元件，或者通过第三元件“电气地或机械地耦接”至另一元件。除非另外有限定，否则应当理解，包括技术术语和科学术语等本解释书使用的术语具有与本领域的普通技术人员所通常理解的含义相同的含义。应当理解的是，由词典定义的术语的意义在相关技术的语境内相同，并且不应理想地或过于正式地定义，除非上下文另有明确规定。图1是示出了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池车辆的热管理系统，包括：冷起动回路，所述冷起动回路在所述燃料电池的冷起动过程中加热流动通过燃料电池的冷却剂；以及冷却回路，所述冷却回路使冷却所述燃料电池的冷却剂移动。

【技术特征摘要】
2015.08.26 KR 10-2015-01203891.一种燃料电池车辆的热管理系统，包括：冷起动回路，所述冷起动回路在所述燃料电池的冷起动过程中加热流动通过燃料电池的冷却剂；以及冷却回路，所述冷却回路使冷却所述燃料电池的冷却剂移动。2.根据权利要求1所述的热管理系统，还包括可变方向控制阀，所述可变方向控制阀改变所述冷起动回路中的冷却剂的流动方向。3.根据权利要求2所述的热管理系统，其中，所述冷起动回路包括：泵，所述泵泵送从所述燃料电池流出的冷却剂；去离子器，所述去离子器过滤从所述泵流出的冷却剂的离子；以及加热器，所述加热器加热从所述去离子器流出的冷却剂。4.根据权利要求2所述的热管理系统，其中，所述冷却回路包括：泵，所述泵泵送从所述燃料电池流出的冷却剂；以及散热器，所述散热器冷却从所述泵流出的冷却剂。5.根据权利要求4所述的热管理系统，其中，所述冷却回路还包括：三通阀，所述三通阀在从所述泵流出的冷却剂和从所述散热器流出的冷却剂中选择以将所选择的冷却剂提供至所述燃料电池。6.根据权利要求2所述的热管理系统，其中，所述热管理系统还包括控制器，所述控制器控制所述可变方向控制阀的操作。7.根据权利要求3所述的热管理系统，其中，所述可变方向控制阀包括：第一端口，所述第一端口连接至所述燃料电池的入口；第二端口，所述第二端口连接至所述燃料电池的出口；第三端口，所述第三端口连接至所述加热器；第四端口，所述第四端口连接至所述泵；第一内部流动路径，所述第一内部流动路径旋转以连接所述第一端口和所述第三端口或连接所述第二端口和所述第三端口；以及第二内部流动路径，所述第二内部流...

【专利技术属性】
技术研发人员：金炯国，白善钦，罗盛煜，朴勋雨，金大钟，韩秀东，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR