本申請(qǐng)要求于2015年8月26日向韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)第10-2015-0120389號(hào)的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過引證結(jié)合于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及一種燃料電池車輛，并且更具體地，涉及一種燃料電池車輛的熱管理系統(tǒng)(TMS)。

背景技術(shù)：

作為環(huán)保車輛的燃料電池車輛使用一種燃料電池促進(jìn)氫和氧之間的化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生電力供應(yīng)并且使用通過該燃料電池產(chǎn)生的電力驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

用于燃料電池車輛的燃料電池系統(tǒng)包括：燃料電池堆，用于產(chǎn)生電能；燃料供應(yīng)裝置，用于將燃料(例如，氫)供應(yīng)至燃料電池堆；空氣供應(yīng)裝置，用于供應(yīng)作為氧化劑的且是電化學(xué)反應(yīng)所需的空氣中的氧；以及熱管理系統(tǒng)(TMS)，將燃料電池堆的反應(yīng)熱量從該系統(tǒng)移除，該熱管理系統(tǒng)控制燃料電池堆的操作溫度并且執(zhí)行水和熱管理功能。

TMS是使用作冷卻劑的防凍劑或蒸餾水循環(huán)通過燃料電池堆以保持溫度(例如，60℃-70℃)的冷卻設(shè)備，該TMS包括：貯存器，用于存儲(chǔ)冷卻劑；泵，用于使冷卻劑循環(huán)；離子過濾器，用于將離子從循環(huán)的冷卻劑移除；以及散熱器，用于降低冷卻劑的溫度。TMS可以具有執(zhí)行車輛加熱功能的加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)加熱器。

燃料電池系統(tǒng)通過燃料(例如，氫)和空氣中的氧之間的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電力，并且將作為反應(yīng)副產(chǎn)物的熱量和水排出。

燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)生作為反應(yīng)副產(chǎn)物的熱量，并且因此應(yīng)當(dāng)具有用于冷卻燃料電池堆的裝置以便防止堆體中的溫度升高。另外，燃料電池系統(tǒng)中的挑戰(zhàn)在于確保冷起動(dòng)能力，并且因此TMS會(huì)起到重要作用。為了確保冷起動(dòng)能力，使用使冷卻劑在燃料電池堆中迅速解凍的方法或者使用堆體防凍劑作為冷卻劑的方法。

TMS的冷卻劑用作冷卻燃料電池堆的制冷劑。冷卻劑在冷起動(dòng)過程中由加熱器迅速加熱，并且因此用作迅速加熱堆體的加熱介質(zhì)。

本背景技術(shù)部分中公開的上述信息僅用于增強(qiáng)對(duì)本公開背景技術(shù)的理解，并且因此本公開可能包括在該國(guó)家中未構(gòu)成為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開致力于提供一種燃料電池車輛的熱管理系統(tǒng)，該熱管理系統(tǒng)能夠縮短包括燃料電池堆的燃料電池的冷起動(dòng)時(shí)間，并且可以改進(jìn)燃料電池的耐用性。

本公開的示例性實(shí)施方式可以提供燃料電池車輛的熱管理系統(tǒng)，該熱管理系統(tǒng)包括：冷起動(dòng)回路，該冷起動(dòng)回路冷起動(dòng)燃料電池并加熱在燃料電池中流動(dòng)的冷卻劑；以及冷卻回路，該冷卻回路使冷卻燃料電池的冷卻劑移動(dòng)。

燃料電池車輛的熱管理系統(tǒng)還可以包括可變方向控制閥，該可變方向控制閥改變冷起動(dòng)回路中的冷卻劑的流動(dòng)方向。

冷起動(dòng)回路可以包括：泵，該泵泵送從燃料電池流出的冷卻劑；去離子器，該去離子器過濾從泵流出的冷卻劑的離子；以及加熱器，該加熱器加熱從去離子器流出的冷卻劑。

冷卻回路可以包括：泵，該泵泵送從燃料電池流出的冷卻劑；以及散熱器，該散熱器冷卻從泵流出的冷卻劑。

冷卻回路還可以包括：三通閥，該三通閥在從泵流出的冷卻劑和從散熱器流出的冷卻劑中選擇以將所選擇的冷卻劑提供至燃料電池。

熱管理系統(tǒng)還可以包括控制器，該控制器控制可變方向控制閥的操作。

該可變方向控制閥可以包括：第一端口，該第一端口連接至燃料電池的入口；第二端口，該第二端口連接至燃料電池的出口；第三端口，該第三端口連接至加熱器；第四端口，該第四端口連接至泵；第一內(nèi)部流動(dòng)路徑，該第一內(nèi)部流動(dòng)路徑旋轉(zhuǎn)以連接第一端口和第三端口或連接第二端口和第三端口；以及第二內(nèi)部流動(dòng)路徑，該第二內(nèi)部流動(dòng)路徑旋轉(zhuǎn)以連接第二端口和第四端口或連接第一端口和第四端口。

在泵被驅(qū)動(dòng)時(shí)，冷起動(dòng)回路的冷卻劑可以通過去離子器和加熱器從第四端口移動(dòng)至第三端口；在移動(dòng)至第三端口的冷卻劑經(jīng)過第一內(nèi)部流動(dòng)路徑之后，該移動(dòng)至第三端口的冷卻劑可以移動(dòng)至第一端口；在移動(dòng)至第一端口的冷卻劑在第一方向上移動(dòng)通過包括在冷卻回路中的流動(dòng)路徑以加熱燃料電池之后，該移動(dòng)至第一端口的冷卻劑可以移動(dòng)至第二端口；并且在移動(dòng)至第二端口的冷卻劑經(jīng)過第二內(nèi)部流動(dòng)路徑之后，該移動(dòng)至第二端口的冷卻劑可以移動(dòng)至第四端口。

在冷起動(dòng)回路的冷卻劑移動(dòng)至第四端口之后，第一內(nèi)部流動(dòng)路徑和第二內(nèi)部流動(dòng)路徑可以旋轉(zhuǎn)使得冷起動(dòng)回路的冷卻劑流停止。

在第一內(nèi)部流動(dòng)路徑和第二內(nèi)部流動(dòng)路徑旋轉(zhuǎn)并且泵在冷起動(dòng)回路的冷卻劑流停止之后被驅(qū)動(dòng)時(shí)，冷起動(dòng)回路的冷卻劑可以通過去離子器和加熱器從第四端口移動(dòng)至第三端口；在移動(dòng)至第三端口的冷卻劑經(jīng)過第一內(nèi)部流動(dòng)路徑之后，該移動(dòng)至第三端口的冷卻劑可以移動(dòng)至第二端口；在移動(dòng)至第二端口的冷卻劑在第二方向上移動(dòng)通過包括在冷卻回路中的流動(dòng)路徑以加熱燃料電池之后，該移動(dòng)至第二端口的冷卻劑可以移動(dòng)至第一端口；并且在移動(dòng)至第一端口的冷卻劑經(jīng)過第二內(nèi)部流動(dòng)路徑之后，該移動(dòng)至第一端口的冷卻劑可以移動(dòng)至第四端口。

冷起動(dòng)回路中的冷卻劑的流量可以小于11LPM(升每分鐘)。

根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的燃料電池車輛的熱管理系統(tǒng)可以使用具有低流速的冷卻劑的流振蕩來(lái)進(jìn)行冷起動(dòng)，并且因此可以通過燃料電池堆的熱量產(chǎn)生而減少熱量損失。熱管理系統(tǒng)可以使用根據(jù)冷卻劑的流振蕩的強(qiáng)制對(duì)流來(lái)縮短冷起動(dòng)時(shí)間。

此外，本公開的實(shí)施方式可以在冷起動(dòng)過程中產(chǎn)生冷卻劑的連續(xù)流以防止燃料電池堆中的過熱點(diǎn)，并且因此可以改進(jìn)堆體的耐用性。

附圖說明

將提供附圖的簡(jiǎn)短描述，以便更充分地理解在本公開的詳細(xì)描述中使用的附圖。

圖1是示出了用于燃料電池車輛的熱管理系統(tǒng)的實(shí)例的視圖。

圖2是用于解釋根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的燃料電池車輛的熱管理系統(tǒng)(TMS)的視圖。

圖3是用于解釋在圖2中示出的TMS的另一個(gè)操作實(shí)例的視圖。

圖4是描述了冷起動(dòng)循環(huán)中的冷卻劑的振蕩操作的圖表。

圖5是描述了可變方向控制閥(VDV)的操作實(shí)例的視圖。

圖6是描述了通過在圖5中示出的VDV的操作的冷卻劑流的視圖。

圖7是描述了在圖3中示出的VDV的另一個(gè)操作實(shí)例的視圖。

圖8是描述了通過在圖7中示出的VDV的操作的冷卻劑流的視圖。

圖9是描述了在圖3中示出的VDV的另一個(gè)操作實(shí)例的視圖。

圖10是描述了通過在圖9中示出的VDV的操作的冷卻劑流的視圖。

具體實(shí)施方式

為了充分地理解本公開內(nèi)容以及通過實(shí)施本公開而實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，參照示出本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的附圖以及在附圖中描述的內(nèi)容。

在下文中，將通過參考附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式來(lái)詳細(xì)描述本公開。在描述本公開時(shí)，將不會(huì)詳細(xì)描述眾所周知的配置或功能，這是因?yàn)樗鼈儠?huì)使本公開的構(gòu)思不必要地晦澀難懂。在整個(gè)附圖中，相同的參考標(biāo)號(hào)將用于表示相同的部件。

本解釋書所用的術(shù)語(yǔ)僅是用于描述具體實(shí)施方式的目的，而不是限制本發(fā)明。除非上下文清晰相反地表示，否則單數(shù)形式包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)進(jìn)一步理解，本解釋書中使用的術(shù)語(yǔ)“包括”或“具有”指定本解釋書中提到的特征、數(shù)目、步驟、操作、組件、部件、或其組合的存在，但并不排除一個(gè)或多個(gè)其他特征、數(shù)目、步驟、操作、組件、部件、或其組合的存在或增加。

在整個(gè)解釋書和所附權(quán)利要求中，當(dāng)描述一個(gè)元件“耦接”至另一元件時(shí)，該元件可“直接耦接”至另一元件，或者通過第三元件“電氣地或機(jī)械地耦接”至另一元件。

除非另外有限定，否則應(yīng)當(dāng)理解，包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)等本解釋書使用的術(shù)語(yǔ)具有與本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所通常理解的含義相同的含義。應(yīng)當(dāng)理解的是，由詞典定義的術(shù)語(yǔ)的意義在相關(guān)技術(shù)的語(yǔ)境內(nèi)相同，并且不應(yīng)理想地或過于正式地定義，除非上下文另有明確規(guī)定。

圖1是示出了燃料電池車輛的熱管理系統(tǒng)的實(shí)例的視圖。

參照?qǐng)D1，在燃料電池車輛的冷起動(dòng)過程中，通過泵和陰極氧氣消耗(COD)加熱器的操作產(chǎn)生的過量冷卻劑可以經(jīng)受與燃料電池堆的熱交換，并且然后通過熱交換加熱的冷卻劑可能從堆體流出。加熱的冷卻劑可以通過堆體外部的冷卻劑稀釋(或冷卻)。因此，堆體的熱量可以分散(或移動(dòng))至冷卻劑，并且因?yàn)槎洋w的連續(xù)冷卻，所以可以延遲燃料電池車輛的熱管理系統(tǒng)中的冷起動(dòng)。

在圖1中，RAD表示散熱器，3WV表示三通閥，并且HVAC HTR表示加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)加熱器。

圖2是用于解釋根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的燃料電池車輛的熱管理系統(tǒng)(TMS)的視圖。

參照?qǐng)D2，燃料電池車輛的熱管理系統(tǒng)100可以包括可變方向控制閥(VDV)(或可變方向閥)110、陰極氧氣消耗(COD)加熱器115、去離子器(DMN)(或脫礦質(zhì)器)120、加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)加熱器125、冷卻劑泵130、基于冷卻劑的溫度確定冷卻劑流過的流動(dòng)路徑的三通閥135、散熱器140以及補(bǔ)充冷卻劑的貯存器145。在燃料電池堆105的出口(或入口和出口)中，可以布置檢測(cè)(或測(cè)量)冷卻劑的溫度的溫度傳感器(未示出)。溫度傳感器的檢測(cè)值可被提供至控制器，該控制器控制熱管理系統(tǒng)100的整個(gè)操作。

燃料電池車輛可具有通過使用空氣中的氫和氧的組合產(chǎn)生電力的燃料電池作為動(dòng)力源，而不是使用汽油的汽油內(nèi)燃機(jī)，燃料電池車輛可通過使用由燃料電池產(chǎn)生的電能操作電動(dòng)機(jī)并且可以由電動(dòng)機(jī)的力驅(qū)動(dòng)。

燃料電池車輛(燃料電池電動(dòng)車輛)的熱管理系統(tǒng)100可冷卻堆體105以控制堆體105的操作溫度。熱管理系統(tǒng)100可以是包括COD加熱器115以縮短冷起動(dòng)時(shí)間的單獨(dú)的流動(dòng)管線(flowline)，并且可以是通過使用VDV 110改變冷卻劑的流動(dòng)方向的冷卻裝置。更詳細(xì)地，為了縮短燃料電池車輛的冷起動(dòng)時(shí)間，用于冷卻劑的振蕩的流動(dòng)路徑可以布置在熱管理系統(tǒng)100中。

燃料電池堆105可以是包括串聯(lián)連接的多個(gè)單元電池的氫燃料電池，并且可使用從氫氣罐(未示出)供應(yīng)的氫和從鼓風(fēng)機(jī)(未示出)供應(yīng)的空氣中的氧之間的電化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生電力。在本公開的另一個(gè)示例性實(shí)施方式中，燃料電池堆105可以包括單個(gè)單元電池。

VDV 110可以是液壓閥以確定流體流動(dòng)路徑。COD加熱器115可迅速加熱作為冷卻劑的冷卻劑。

作為冷卻劑離子過濾器的去離子器120可從冷卻劑過濾(或移除)離子(例如，金屬離子)以將冷卻劑的離子導(dǎo)電性保持在一特定水平以下。

HVAC加熱器125可使用冷卻劑在車輛中進(jìn)行加熱。在本公開的另一個(gè)示例性實(shí)施方式中，可以省去HVAC加熱器125。

泵130可使冷卻劑循環(huán)通過堆體105中的冷卻劑通道(冷卻劑管線或冷卻劑管)。冷卻劑的流量可以根據(jù)泵130的旋轉(zhuǎn)速度來(lái)控制?？商鎿Q地，冷卻劑的流動(dòng)速率(或流量)可以由VDV 110或三通閥135的打開程度來(lái)控制。

散熱器140可冷卻在冷卻堆體105之后從堆體105排出的冷卻劑以將冷卻的冷卻劑供應(yīng)至堆體105。散熱器140可通過與外部空氣的熱交換而散發(fā)冷卻劑的熱量。散熱器140可以包括散熱器風(fēng)扇。

散熱器140可以通過壓力帽連接至貯存器145。壓力帽可以由一特定壓力打開，從而利用貯存器145中的冷卻劑補(bǔ)充冷卻劑循環(huán)管線并且使得具有高溫的蒸發(fā)冷卻劑能夠進(jìn)入貯存器145。

在不是冷起動(dòng)時(shí)間的正常時(shí)間中并且在冷卻劑的溫度小于或等于閾值溫度時(shí)，如由圖2中的粗線表示的，泵130可在以下狀態(tài)下操作，該該狀態(tài)中VDV 110的流動(dòng)路徑被阻斷以形成經(jīng)過旁通管線、三通閥135和堆體105的流動(dòng)路徑(例如，冷卻回路)。旁通管線可使冷卻劑旁通使得冷卻劑不經(jīng)過散熱器140。在正常時(shí)間過程中并且在冷卻劑的溫度在閾值溫度以上時(shí)，如由圖2中的粗線表示的，泵130在VDV 110的流動(dòng)路徑被阻斷以形成經(jīng)過散熱器140、三通閥135和堆體105的流動(dòng)路徑(例如，冷卻回路)的狀態(tài)下操作。冷卻劑可流過該流動(dòng)路徑。

圖3是用于解釋在圖2中示出的TMS的另一個(gè)操作實(shí)例的視圖。

圖3可表示TMS 100的冷起動(dòng)過程中產(chǎn)生的冷卻劑流。

參照?qǐng)D3，少量的冷卻劑可流過由VDV 110和泵130的操作形成的流動(dòng)路徑(即，冷起動(dòng)回路)，并且由粗線示出。冷起動(dòng)回路可造成堆體105中的強(qiáng)制對(duì)流(forced convection)。由粗線指出的流動(dòng)路徑可包括堆體105、VDV 110、泵130、HVAC加熱器125、DMN 120以及COD加熱器115。因?yàn)橛蒝DV 110所造成的流動(dòng)路徑的方向的改變，所以可減少在堆體105中進(jìn)行熱交換并從堆體流出的冷卻劑的流量。減少的流量可降低堆體105的熱量損失。因此，可以縮短冷起動(dòng)時(shí)間。

因?yàn)榭梢栽诶淦饎?dòng)時(shí)間使用與包括旁通管線的冷卻回路不相關(guān)的冷起動(dòng)回路，所以不需要控制三通閥135。

參考圖4，冷卻劑通道中的冷卻劑的振蕩操作描述如下。

堆體105中的冷卻劑可以通過VDV 110的操作而周期性地改變方向地移動(dòng)而不是在單向方向上移動(dòng)。在冷卻劑的移動(dòng)是正常的時(shí)，流速(或流動(dòng)速度)的方向可在由在向上方向上的箭頭指出的法線方向上和由在向下方向上的箭頭指出的相反方向上連續(xù)地改變，如圖4所示。更詳細(xì)地，冷卻劑流可通過在堆體105的入口(例如，進(jìn)入口)和出口(例如，退出口)處的VDV 110的操作而振蕩。

在堆體105中的冷卻劑的移動(dòng)方向如以上解釋的周期性地改變時(shí)，堆體105中的加熱的冷卻劑不會(huì)由堆體105外部的冷的冷卻劑稀釋(或冷卻)并且冷卻劑可以被連續(xù)地加熱。另外，因?yàn)榭梢苑€(wěn)定地保持由于通過冷卻劑流出現(xiàn)的堆體105和冷卻劑之間的摩擦而產(chǎn)生的強(qiáng)制對(duì)流所引起的熱交換效果，所以可以加熱堆體105中的冷卻劑并且可以防止堆體過熱。

由COD加熱器115的使用所引起的內(nèi)部電路(即，冷起動(dòng)回路)的過熱可通過溫度傳感器檢查，該溫度傳感器安裝在COD加熱器115的殼體中并且可以安裝在COD加熱器115的入口或出口處。

本公開的實(shí)施方式可以與冷起動(dòng)相關(guān)并且可以包括使用低溫冷卻劑的冷起動(dòng)回路。因此，冷起動(dòng)回路不能過熱。如果出現(xiàn)過熱，則COD加熱器115的操作會(huì)停止并且泵130的速度會(huì)增加使得泵可以增加冷卻劑的流量。因此，可以降低COD加熱器的溫度。因此，可以防止(或減少)由COD加熱器115的使用所引起的內(nèi)部電路的過熱。

如上所述，根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式，可以在泵130的前面和后面布置(或形成)兩個(gè)回路。本公開的實(shí)施方式可以包括以下這樣的回路(即，冷起動(dòng)回路)，該回路在冷起動(dòng)過程中可以改變流動(dòng)路徑的方向并且可以產(chǎn)生在堆體105的冷卻劑通道中振蕩的強(qiáng)制對(duì)流。

圖5是描述了在圖3中示出的可變方向控制閥(VDV)的操作實(shí)例的視圖。圖6是描述了通過在圖5中示出的VDV的操作的冷卻劑流的視圖。

參照?qǐng)D5和圖6，當(dāng)泵130在通過使用三通閥135阻斷冷卻回路(其為主要流動(dòng)路徑)之后被驅(qū)動(dòng)時(shí)，冷卻劑可以通過冷起動(dòng)回路(其為離子過濾器管線)從VDV 110的第四端口(其為D端口)移動(dòng)至VDV 110的第三端口(即，C端口)。移動(dòng)至C端口的冷卻劑可以在移動(dòng)至C端口的冷卻劑經(jīng)過在圖5中示出的VDV 110的第一內(nèi)部流動(dòng)路徑之后移動(dòng)至VDV 110的第一端口(即，A端口)。移動(dòng)至A端口的冷卻劑可以在移動(dòng)至A端口的冷卻劑在第一方向(其為法線方向或向下方向)上移動(dòng)通過主要流動(dòng)路徑以加熱堆體105之后移動(dòng)至VDV 110的第二端口(即，B端口)。移動(dòng)至B端口的冷卻劑可以在移動(dòng)至B端口的冷卻劑經(jīng)過VDV 110的第二內(nèi)部流動(dòng)路徑之后移動(dòng)至連接至D端口的泵130的前面。

如上所述，因?yàn)槎洋w105中的少量的冷卻劑流(例如，約10LPM(升/分種))可出現(xiàn)在法線方向上約3秒，所以可以順暢地進(jìn)行內(nèi)部熱量輸送。

圖7是描述了在圖3中示出的VDV的另一個(gè)操作實(shí)例的視圖。圖8是描述了通過在圖7中示出的VDV的操作的冷卻劑流的視圖。

參照?qǐng)D7和圖8，為了形成冷卻劑的流振蕩(或流動(dòng)方向的改變)，在冷卻劑的流從法線方向改變至相反方向時(shí)可以布置或采用流動(dòng)停止階段，該流動(dòng)停止階段為中間步驟并且對(duì)應(yīng)于改變的(或旋轉(zhuǎn)的)且在圖7中示出的VDV 110的內(nèi)部流動(dòng)路徑。VDV 110的內(nèi)部流動(dòng)路徑可以通過能夠旋轉(zhuǎn)包括內(nèi)部流動(dòng)路徑的圓盤的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。

例如，為了停止冷卻劑的流動(dòng)約1秒，可以停止泵130并且可以如圖7所示地控制VDV 110使得VDV110的所有流動(dòng)路徑均可以被阻斷。

圖9是描述了在圖3中示出的VDV的另一個(gè)操作實(shí)例的視圖。圖10是描述了通過在圖9中示出的VDV的操作的冷卻劑流的視圖。參照?qǐng)D9和圖10，當(dāng)泵130在通過使用三通閥135阻斷冷卻回路(其為主要流動(dòng)路徑)之后被驅(qū)動(dòng)時(shí)，冷卻劑可以通過冷起動(dòng)回路(其為離子過濾器管線)從VDV 110的D端口移動(dòng)至VDV 110的C端口。移動(dòng)至C端口的冷卻劑可以在移動(dòng)至C端口的冷卻劑經(jīng)過在圖9中示出的VDV 110的第一內(nèi)部流動(dòng)路徑之后移動(dòng)至VDV 110的B端口。移動(dòng)至B端口的冷卻劑可以在移動(dòng)至B端口的冷卻劑通過主要流動(dòng)路徑在第二方向(其為相反方向或向上方向)上移動(dòng)以加熱堆體105之后移動(dòng)至VDV 110的A端口。移動(dòng)至A端口的冷卻劑可以在移動(dòng)至A端口的冷卻劑經(jīng)過VDV 110的第二內(nèi)部流動(dòng)路徑之后移動(dòng)至連接至D端口的泵130的前面。

如上所述，因?yàn)槎洋w105中的少量的冷卻劑流(例如，約10LPM(升/分種))可出現(xiàn)在相反方向上約3秒，所以可以順暢地進(jìn)行內(nèi)部熱量輸送。因此，可以最小化或減少堆體105中的流動(dòng)至堆體105外部的冷卻劑的量，并且因此可以在進(jìn)行內(nèi)部熱量輸送的同時(shí)最小化堆體105的熱量損失。

參照?qǐng)D2至圖10，TMS 100可以包括冷起動(dòng)回路和冷卻回路。

冷起動(dòng)回路(其可以是加熱回路)可以加熱流動(dòng)通過燃料電池105的冷卻劑以用于燃料電池的冷起動(dòng)，如由圖3中的粗線示出的。冷起動(dòng)回路的冷卻劑的流量(例如，約10LPM(升/分種))可以是相對(duì)小的。

冷卻回路可以移動(dòng)使燃料電池105冷卻的冷卻劑，如由圖2中的粗線示出的。

TMS 100還可以包括在冷起動(dòng)回路中改變冷卻劑的流動(dòng)方向的VDV 110。

冷起動(dòng)回路可以包括：泵130，泵送(或循環(huán))從燃料電池105流出的冷卻劑；去離子器120，過濾從泵130流出的冷卻劑的離子；以及加熱器115，加熱從去離子器120流出的冷卻劑。在本公開的另一個(gè)示例性實(shí)施方式中，冷起動(dòng)回路還可以包括HVAC加熱器125。

VDV 110可以包括：第一端口，連接至燃料電池105的入口；第二端口，連接至燃料電池105的出口；第三端口，連接至加熱器115；第四端口，連接至泵130；第一內(nèi)部流動(dòng)路徑，旋轉(zhuǎn)以連接第一端口和第三端口或連接第二端口和第三端口；以及第二內(nèi)部流動(dòng)路徑，旋轉(zhuǎn)以連接第二端口和第四端口或連接第一端口和第四端口。

在泵130被驅(qū)動(dòng)時(shí)，冷起動(dòng)回路的冷卻劑可以通過去離子器120和加熱器115從第四端口移動(dòng)至第三端口，移動(dòng)至第三端口的冷卻劑可以在移動(dòng)至第三端口的冷卻劑經(jīng)過第一內(nèi)部流動(dòng)路徑之后移到至第一端口，移動(dòng)至第一端口的冷卻劑可以在移動(dòng)至第一端口的冷卻劑在第一方向上移動(dòng)通過包括在冷卻回路中的流動(dòng)路徑以加熱燃料電池105之后移動(dòng)至第二端口，并且移動(dòng)至第二端口的冷卻劑可以在移動(dòng)至第二端口的冷卻劑經(jīng)過第二內(nèi)部流動(dòng)路徑之后移動(dòng)至第四端口。包括在冷卻回路中的流動(dòng)路徑可以是形成在燃料電池105中的流動(dòng)路徑。

在冷起動(dòng)回路的冷卻劑移動(dòng)至第四端口之后，第一內(nèi)部流動(dòng)路徑和第二內(nèi)部流動(dòng)路徑可以旋轉(zhuǎn)使得冷起動(dòng)回路的冷卻劑流可以停止。

在第一內(nèi)部流動(dòng)路徑和第二內(nèi)部流動(dòng)路徑旋轉(zhuǎn)并且泵130在冷起動(dòng)回路的冷卻劑流停止之后被驅(qū)動(dòng)時(shí)，冷起動(dòng)回路的冷卻劑可以通過去離子器120和加熱器115從第四端口移動(dòng)至第三端口，移動(dòng)至第三端口的冷卻劑可以在移動(dòng)至第三端口的冷卻劑經(jīng)過第一內(nèi)部流動(dòng)路徑之后移動(dòng)至第二端口，移動(dòng)至第二端口的冷卻劑可以在移動(dòng)至第二端口的冷卻劑在第二方向上移動(dòng)通過包括在冷卻回路中的流動(dòng)路徑以加熱燃料電池105之后移動(dòng)至第一端口，并且移動(dòng)至第一端口的冷卻劑可以在移動(dòng)至第一端口的冷卻劑經(jīng)過第二內(nèi)部流動(dòng)路徑之后移動(dòng)至第四端口。

冷卻回路可以包括泵送從燃料電池105流出的冷卻劑的泵130以及冷卻從泵130流出的冷卻劑的散熱器140。冷卻回路還可以包括三通閥135，該三通閥在從泵130流出的冷卻劑與從散熱器流出的冷卻劑之間選擇以將所選擇的冷卻劑提供至燃料電池105。

TMS 100還可以包括控制器(或控制單元)，該控制器控制各個(gè)元件的全部操作，這些元件諸如為VDV 110、COD加熱器115、泵130、三通閥135、散熱器140等。控制器可以控制VDV 110的打開操作或關(guān)閉操作。例如，控制器可以是通過程序操作的一個(gè)或多個(gè)微處理器或者是包括微處理器的硬件。該程序可以包括用于執(zhí)行根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的燃料電池車輛的熱管理方法的一系列命令。

用于本示例性實(shí)施方式中的組件、“～單元”、塊或模塊可以在以下軟件中實(shí)現(xiàn)，這些軟件諸如為在存儲(chǔ)器中的預(yù)定區(qū)域中進(jìn)行的任務(wù)、類別、子程序、過程、目標(biāo)、執(zhí)行線程或程序，或者在以下硬件中實(shí)現(xiàn)，這些硬件諸如為現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)或特定用途用集成電路(ASIC)，并且可以利用軟件和硬件的組合來(lái)執(zhí)行。部件、“～部分”等可嵌入計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，并且其中的一些部分可分散地分布在多個(gè)計(jì)算機(jī)中。

如上所述，在附圖和說明書中公開了示例性實(shí)施方式。在本文中，使用了特定術(shù)語(yǔ)，但這些特定術(shù)語(yǔ)僅用于描述本公開的目的而并非用于限定含義或限制在所附權(quán)利要求中公開的本公開的范圍。因此，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將理解，根據(jù)本公開的各種修改和等效實(shí)施方式是可行的。因此，本公開的實(shí)際技術(shù)保護(hù)范圍須通過所附權(quán)利要求的精神來(lái)確定。