基于形状记忆合金的氢燃料电池热管理系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于形状记忆合金的氢燃料电池热管理系统，涉及电池散热技术领域，包括贯通氢燃料电池电堆的冷却管路，冷却管路上依次设有冷却液储存罐、循环泵和散热装置，散热装置的冷却液出口与氢燃料电池电堆的冷却液进口连通，氢燃料电池电堆的高温冷却液出口分别通过冷却液储存罐及冷却管路与循环泵的进口连通。通过循环泵将冷却液储存罐内的冷却液输送至氢燃料电池电堆对其进行降温，冷却液经氢燃料电池电堆吸热升温后再经散热装置进行散热降温，形成循环。本实用新型专利技术利用记忆合金的形变产生驱动力来驱动散热装置进行散热，代替了传统电机驱动；同时利用记忆合金驱动的散热装置性能优于普通水冷散热系统性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
基于形状记忆合金的氢燃料电池热管理系统


[0001]本技术涉及电池散热
，尤其涉及一种基于形状记忆合金的氢燃料电池热管理系统。

技术介绍

[0002]随着人们生活水平的不断提高，汽车的保有量在逐年上涨，汽车排放的废气造成的环境污染、温室效应以及气候变暖已经成为人们关注的热点，而解决这一问题的一个方法就是开发一种零污染、零排放的新能源汽车。氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置，它发出的电直接驱动电机，为汽车提供动力，且反应产物为水，可真正意义上实现零污染、零排放。
[0003]目前，氢燃料电池面临的最关键的问题之一便是散热和热管理系统优化。在相同的车辆运行条件下，氢燃料电池的散热量比传统燃油发动机大10%-20%左右，但燃料电池系统的运行温度较低，与环境的温差较小，这导致了燃料电池对散热要求相比传统车高了很多。若一昧增加散热面积，则会使散热系统过于庞大；若提高散热器功率，则会消耗大幅电能，不符合氢能源电池节能减排这一核心理念。因此，如何优化氢能源电池的热管理系统，减少散热电耗的同时还能满足系统所需的散热要求是一个十分值得研究与探索的方向。

技术实现思路

[0004]本技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于形状记忆合金的氢燃料电池热管理系统，借助记忆合金的形状记忆功能作为动力源进行散热，有效提高散热效率、降低能耗。
[0005]为解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案是：
[0006]一种基于形状记忆合金的氢燃料电池热管理系统，包括贯通氢燃料电池电堆的冷却管路，所述冷却管路上依次设有冷却液储存罐、循环泵和利用记忆合金形变作驱动力的散热装置，所述散热装置的冷却液出口与氢燃料电池电堆的冷却液进口连通，所述氢燃料电池电堆的高温冷却液出口分别通过冷却液储存罐及冷却管路与循环泵的进口连通。
[0007]优选的，所述循环泵与散热装置之间的冷却管路上设有三通阀，所述三通阀的进口与循环泵的出口相连，所述三通阀的第一出口与支路一相连，所述三通阀的第二出口与散热装置的冷却液进口相连，所述支路一上设有去离子器，所述支路一的出口端与氢燃料电池电堆的冷却液进口连通；所述三通阀内设有螺旋状记忆合金，用于控制冷却液高温时第一出口与散热装置连通及在冷却液低温时第二出口与支路一连通。
[0008]优选的，所述三通阀包括壳体及其内部的阀轴、阀板、推杆、弹簧和螺旋状记忆合金，所述弹簧及螺旋状记忆合金分别设置于阀板的上下两侧；所述壳体为锥体状，所述第一出口设置于壳体的侧壁中部，所述第二出口设置于壳体的顶部；所述推杆与弹簧的中心轴线重合，所述推杆设置于阀轴的上方、且其下部与阀板固连，所述弹簧套装于推杆的上部；所述推杆包括用于封堵第二出口的盖板和外套弹簧的推轴，所述螺旋状记忆合金套装于阀
轴上，所述螺旋状记忆合金的上端与推轴的下端固连，所述螺旋状记忆合金的下端与阀轴固连；所述阀轴及推杆均为中空管体，所述阀轴的下端设有进液口、上端设有与阀板下方壳体内腔连通的出液口，所述推轴的上端开口设置于盖板的下方、且与第二出口贯通，所述推轴的下端出口与阀轴的出液口相对设置；所述阀板的边缘为圆锥面，用于封堵壳体侧面上的第一出口。
[0009]优选的，所述阀板的中部设有凸起部，所述凸起部的四周设有环形凹槽；所述弹簧的下部设置于凹槽内，所述螺旋状记忆合金的上部设置于凸起部内。
[0010]优选的，还包括用于调节冷却液温度的支路二，所述支路二上设有冷却器和加热器，所述冷却器为中冷器，用于对冷却液降温；所述加热器为PTC水暖加热器，用于寒冷天气时加热冷却液；所述支路二的进口分别与散热装置的冷却液出口及支路一的出口端连通，所述支路二的出口通过冷却管路与循环泵的进口连通。
[0011]优选的，所述散热装置包括热水槽、散热器、风扇和用于驱动风扇转动的驱动机构，所述风扇与散热器相对应、且均设置于热水槽的外部；所述驱动机构包括主动带轮、从动带轮、传送带和用于驱动主动带轮的记忆合金驱动件；所述从动带轮与风扇转轴同轴固定，所述主动带轮与从动带轮通过传送带相连，所述主动带轮与从动带轮的转轴分别与连接杆的两端相连；所述记忆合金驱动件与主动带轮相连，所述记忆合金驱动件设置于热水槽内。
[0012]优选的，所述记忆合金驱动件为长条状，所述主动带轮与叶轮同轴固定，所述叶轮的径向固定记忆合金驱动件，所述记忆合金驱动件的末端设有拨片。
[0013]优选的，所述风扇为两个、且对称设置于散热器的两侧。
[0014]优选的，所述散热器为翅片式散热器。
[0015]优选的，所述散热器的冷却液出口通过分路一与冷却液储存罐连通，所述氢燃料电池电堆的冷却液出口通过分路二与冷却液储存罐连通。
[0016]采用上述技术方案所产生的有益效果在于： 与现有技术相比，本技术通过循环泵及冷却管路将冷却液储存罐内的冷却液输送至氢燃料电池电堆对其进行降温，冷却液经氢燃料电池电堆吸热升温后再经散热装置进行散热降温，形成循环降温回路。本技术利用记忆合金的形变产生驱动力来驱动散热装置进行散热，代替了传统电机驱动；同时在相同散热时间下，记忆合金驱动的散热装置性能相比普通水冷散热系统性能高出不少，且在循环泵断电后，记忆合金仍能在余热驱动下进行余热散热，使整个系统的使用寿命得到了提升。
附图说明
[0017]图1是本技术实施例提供的一种基于形状记忆合金的氢燃料电池热管理系统的结构示意图；
[0018]图2是图1中三通阀的结构示意图；
[0019]图3是本技术一个实施例中散热装置的结构示意图；
[0020]图4是本技术一个实施例中主动带轮与叶轮的配合示意图；
[0021]图5是图4中叶轮的左视图；
[0022]图6是图5中的A-A断面图；
[0023]图中：1-氢燃料电池电堆；2-冷却液储存罐；3-循环泵；4-散热装置，40-热水槽，41-散热器，42-风扇，43-主动带轮，44-从动带轮，45-传送带，46-记忆合金驱动件，47-连接杆；
[0024]5-三通阀，50-壳体，51-第一出口，52-第二出口，53-阀轴，54-阀板，540-凸起部；55-推杆，550-盖板，551-推轴；56-弹簧，57-螺旋状记忆合金；
[0025]6-支路一；7-去离子器；8-支路二；9-冷却器；10-加热器；11-叶轮；12-拨片；13-分路一；14-分路二；15-四通接头。
具体实施方式
[0026]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0027]如图1所示，本技术提供的一种基于形状记忆合金的氢燃料电池热管理系统，包括贯通氢燃料电池电堆1的冷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于形状记忆合金的氢燃料电池热管理系统，其特征在于：包括贯通氢燃料电池电堆的冷却管路，所述冷却管路上依次设有冷却液储存罐、循环泵和利用记忆合金形变作驱动力的散热装置，所述散热装置的冷却液出口与氢燃料电池电堆的冷却液进口连通，所述氢燃料电池电堆的高温冷却液出口分别通过冷却液储存罐及冷却管路与循环泵的进口连通。2.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金的氢燃料电池热管理系统，其特征在于：所述循环泵与散热装置之间的冷却管路上设有三通阀，所述三通阀的进口与循环泵的出口相连，所述三通阀的第一出口与支路一相连，所述三通阀的第二出口与散热装置的冷却液进口相连，所述支路一上设有去离子器，所述支路一的出口端与氢燃料电池电堆的冷却液进口连通；所述三通阀内设有螺旋状记忆合金，用于控制冷却液高温时第一出口与散热装置连通及在冷却液低温时第二出口与支路一连通。3.根据权利要求2所述的基于形状记忆合金的氢燃料电池热管理系统，其特征在于：所述三通阀包括壳体及其内部的阀轴、阀板、推杆、弹簧和螺旋状记忆合金，所述弹簧及螺旋状记忆合金分别设置于阀板的上下两侧；所述壳体为锥体状，所述第一出口设置于壳体的侧壁中部，所述第二出口设置于壳体的顶部；所述推杆与弹簧的中心轴线重合，所述推杆设置于阀轴的上方、且其下部与阀板固连，所述弹簧套装于推杆的上部；所述推杆包括用于封堵第二出口的盖板和外套弹簧的推轴，所述螺旋状记忆合金套装于阀轴上，所述螺旋状记忆合金的上端与推轴的下端固连，所述螺旋状记忆合金的下端与阀轴固连；所述阀轴及推杆均为中空管体，所述阀轴的下端设有进液口、上端设有与阀板下方壳体内腔连通的出液口，所述推轴的上端开口设置于盖板的下方、且与第二出口贯通，所述推轴的下端出口与阀轴的出液口相对设置；所述阀板的边缘为圆锥面，用于封堵壳体侧面上的第一出口。4.根据权利要求3所述的基于形状记忆合金的氢燃料电池热管理系...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢行远，边浩，许亮，刘颖，高鹏，程友良，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：新型
国别省市：