專利名稱：熱交換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電池的熱交換技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及ー種熱交換系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
燃料電池是ー種環(huán)保、高效、長(zhǎng)壽命的發(fā)電裝置。以質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)為例，燃料氣體從陽極側(cè)進(jìn)入，氫原子在陽極失去電子變成質(zhì)子，質(zhì)子穿過質(zhì)子交換膜到達(dá)陰極，電子同時(shí)經(jīng)由外部回路也到達(dá)陰極，在陰極質(zhì)子、電子與氧氣結(jié)合生成水。燃料電池采用非燃燒的方式將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，由于不受卡諾循環(huán)的限制其直接發(fā)電效率可高達(dá)45%。以電池堆為核心發(fā)電裝置，燃料電池系統(tǒng)集成了電源管理，熱管理等模塊，具有熱、 電、水、氣統(tǒng)籌管理的特征。燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)品從固定式電站，到移動(dòng)式電源；從電動(dòng)汽車，到航天飛船；從軍用裝備，到民用產(chǎn)品有著廣泛的應(yīng)用空間。燃料電池作為供電電源使用時(shí)，在一定的功率下工作具有最佳的工作效率。但外界負(fù)載具有非連續(xù)性和非穩(wěn)定性，電池系統(tǒng)難以持續(xù)在最佳狀態(tài)下工作，從而降低系統(tǒng)的能量利用率。全釩氧化還原液流電池(VRB)也是ー種環(huán)境友好的新型儲(chǔ)能系統(tǒng)和高效的能量轉(zhuǎn)化裝置，具有規(guī)模大、壽命長(zhǎng)、成本低、效率高的特點(diǎn)。釩電池可以作為發(fā)電系統(tǒng)中的大規(guī)模電能儲(chǔ)存和高效轉(zhuǎn)換設(shè)備，用于電網(wǎng)的削峰填谷和平衡負(fù)荷，起到提高電能供給質(zhì)量及電站運(yùn)行穩(wěn)定性的作用。釩電池分別以釩離子V5+/V4+和V3+/V2+作為電池的正負(fù)極氧化還原電對(duì)，將正負(fù)極電解液分別存儲(chǔ)于兩個(gè)儲(chǔ)液罐中，由耐酸液體泵驅(qū)動(dòng)活性電解液至反應(yīng)場(chǎng)所(電池堆)再回至儲(chǔ)液罐中形成循環(huán)液流回路，以實(shí)現(xiàn)充放電過程。在全釩氧化還原液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中，電池堆性能的好壞決定著整個(gè)系統(tǒng)的充放電性能，尤其是充放電功率及效率。電池堆是由多片單電池依次疊放壓紫，串聯(lián)而成。釩電池電解液中不同價(jià)態(tài)的電解質(zhì)溶解度隨溫度的變化趨勢(shì)有所不同，其中五價(jià)釩離子在高溫下易沉淀，其他價(jià)態(tài)的釩離子在低溫下易沉淀。當(dāng)電解液中電解質(zhì)濃度較高時(shí)，在高電荷態(tài)下正極電解液中五價(jià)釩離子化合物的穩(wěn)定性和溶解度會(huì)降低而析出結(jié)晶。這些析出物可能引起石墨氈、管道及液體泵等的堵塞，降低電池系統(tǒng)的充放電效率，甚至導(dǎo)致電池堆無法正常工作。為了保證電池的正常運(yùn)行和高效使用，需要對(duì)電池系統(tǒng)的溫度進(jìn)行合理的控制。而現(xiàn)有技術(shù)中，釩電池在使用過程中產(chǎn)生的熱量并未加以利用，系統(tǒng)的能耗也處于較高的水平。通常情況下，供電電池系統(tǒng)，或其組成的聯(lián)合供能系統(tǒng)，需要多個(gè)換熱器才能適應(yīng)供電系統(tǒng)的各種工作條件，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)供電系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量進(jìn)行高效管理。換熱器間通常采用法蘭進(jìn)行連接，占用空間較大。在對(duì)系統(tǒng)體積有嚴(yán)格要求的情況下，減小換熱器模塊占用的體積對(duì)減小系統(tǒng)的體積有重大的作用。針對(duì)如何統(tǒng)ー管理和利用上述的電池(包括燃料電池、釩電池及其他供電系統(tǒng))產(chǎn)生的熱量，即，供電系統(tǒng)的能耗高，能量利用率低的問題以及熱交換模塊集成度低的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型旨在提供一種熱交換系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中供電系統(tǒng)的能耗高，能量利用率低以及熱交換模塊集成度低 的問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種熱交換系統(tǒng)，包括供電子系統(tǒng)，包括電池模塊，供電子系統(tǒng)用于為終端用戶輸送電能；熱交換子系統(tǒng)，包括熱交換模塊，用于供電子系統(tǒng)的散熱，同時(shí)將回收的熱能用于為終端用戶輸送熱能，熱交換模塊包括與供電子系統(tǒng)連接并用于供電子系統(tǒng)的散熱的第一管路和與第一管路發(fā)生熱交換的第二管路，其中，熱交換模塊還包括至少一個(gè)換熱組，換熱組包括多個(gè)換熱器，每個(gè)換熱組中的多個(gè)換熱器具有共用換熱管路以及圍繞在共用換熱管路外部的外圍換熱管路，共用-換熱管路與第一管路或第二管路連通，外圍換熱管路與第二管路或第一管路連通。進(jìn)一步地，電池模塊和第一管路均為一個(gè)，換熱組為一組，第一管路可選擇地連接至換熱組中的一個(gè)或多個(gè)換熱器，共用換熱管路與第二管路連通。進(jìn)一步地，電池模塊和第一管路均為多個(gè)，換熱組為一組，多個(gè)第一管路中的每個(gè)第一管路可選擇地連接至換熱組中的一個(gè)或多個(gè)換熱器，共用換熱管路與第二管路連通。進(jìn)一步地，當(dāng)?shù)谝还苈愤B接至換熱組中的多個(gè)換熱器時(shí)，各換熱器之間為并聯(lián)或者串聯(lián)。進(jìn)一步地，第一管路與換熱器之間設(shè)置有第一閥門，換熱組中的各換熱器之間設(shè)
置有第二閥門。進(jìn)一步地，電池模塊和第一管路均為一個(gè)，換熱組為一組，共用換熱管路與第一管路連通。進(jìn)一步地，電池模塊和第一管路均為多個(gè)，換熱組為多組，多個(gè)第一管路中的每個(gè)第一管路與多組換熱組中每個(gè)換熱組的共用換熱管路一一對(duì)應(yīng)地連通。進(jìn)一步地，各換熱器的換熱面積均不相同。在本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，提供了一種熱交換系統(tǒng)，包括供電子系統(tǒng)和熱交換子系統(tǒng)。其中，供電子系統(tǒng)包括電池模塊，供電子系統(tǒng)用于為終端用戶輸送電能；熱交換子系統(tǒng)，包括熱交換模塊，用于供電子系統(tǒng)的散熱，同時(shí)將回收的熱能用于為終端用戶輸送熱能，熱交換模塊包括與供電子系統(tǒng)連接并用于供電子系統(tǒng)的散熱的第一管路和與第一管路發(fā)生熱交換的第二管路，其中，熱交換模塊還包括至少一個(gè)換熱組，換熱組包括多個(gè)換熱器，每個(gè)換熱組中的多個(gè)換熱器具有共用換熱管路，共用換熱管路與第一管路或第二管路連通。通過本實(shí)用新型的熱交換系統(tǒng)，利用熱交換子系統(tǒng)為供電子系統(tǒng)的散熱的同時(shí)回收熱能，并統(tǒng)一管理熱能最終為終端用戶提供優(yōu)質(zhì)熱能。這樣，一方面保證了供電子系統(tǒng)的良好運(yùn)行，另一方面，有效地回收熱能，有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中供電系統(tǒng)的能耗高，能量利用率低的問題。同時(shí)，每個(gè)換熱組中的多個(gè)換熱器具有共用換熱管路可有效解決現(xiàn)有技術(shù)中換熱器之間采用法蘭連接，占用空間較大的問題，使得熱交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊，占地面積較小。

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中圖I示出了現(xiàn)有技術(shù)中的液流電池系統(tǒng)的示意圖；圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中的燃料電池系統(tǒng)的示意圖；圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型的熱交換系統(tǒng)的實(shí)施例一的連接示意圖；圖4示出了圖3的熱交換系統(tǒng)的熱交換模塊的連接示意圖；圖5示出了圖4的熱交換系統(tǒng)的熱交換模塊的第一使用狀態(tài)示意圖；圖6示出了圖4的熱交換系統(tǒng)的熱交換模塊的第二使用狀態(tài)示意圖；圖7示出了圖4的熱交換系統(tǒng)的熱交換模塊的第三使用狀態(tài)示意圖；圖8示出了圖4的熱交換系統(tǒng)的熱交換模塊的第四使用狀態(tài)示意圖；以及圖9示出了根據(jù)本實(shí)用新型的熱交換系統(tǒng)的實(shí)施例二的熱交換模塊的連接示意圖。
具體實(shí)施方式
需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。本實(shí)用新型提供的熱交換系統(tǒng)包括供電子系統(tǒng)和熱交換子系統(tǒng)，供電子系統(tǒng)的電池模塊包括釩電池模塊、燃料電池模塊及其他供電模塊(例如太陽能、鈉硫電池)等。為清楚說明本實(shí)用新型實(shí)施例，首先介紹現(xiàn)有技術(shù)中液流電池系統(tǒng)和燃料電池系統(tǒng)。圖I示出了現(xiàn)有技術(shù)中的液流電池系統(tǒng)的示意圖，如圖I所示，液流電池系統(tǒng)包括電池堆10’、正極電解液儲(chǔ)液罐20’、第一液體泵30’、負(fù)極電解液儲(chǔ)液罐21’和第二液體泵31’。圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中的燃料電池系統(tǒng)的示意圖，如圖2所示，燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池堆40’、電源管理模塊50’、熱管理模塊60’和燃料重整器70’，燃料經(jīng)過燃料重整器70’輸入到燃料電池堆40’(若輸入燃料為氫氣，則不需要使用燃料重整器)，在燃料電池堆40’經(jīng)過反應(yīng)后，電流經(jīng)過電源管理模塊50’向終端用戶輸出，熱量經(jīng)過熱管理模塊60’向終端用戶輸出。圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型的熱交換系統(tǒng)的實(shí)施例一的連接示意圖。如圖3所不，實(shí)施例一的熱交換系統(tǒng)包括供電子系統(tǒng)以及熱交換子系統(tǒng)。供電子系統(tǒng)包括電池模塊，供電子系統(tǒng)用于為終端用戶輸送電能；熱交換子系統(tǒng)包括熱交換模塊，用于供電子系統(tǒng)的散熱，同時(shí)將回收的熱能用于為終端用戶輸送熱能，熱交換模塊包括與供電子系統(tǒng)連接并用于供電子系統(tǒng)的散熱的第一管路和與第一管路發(fā)生熱交換的第二管路。如圖4所示，實(shí)施例一的熱交換系統(tǒng)中的熱交換模塊還包括一個(gè)換熱組，換熱組包括三個(gè)換熱器，該三個(gè)換熱器具有共用換熱管路以及圍繞在共用換熱管路外部的外圍換熱管路，該共用換熱管路與第一管路或第二管路連通，外圍換熱管路與第二管路或第一管路連通。第一管路通常與電池堆的端板連接，由于第一管路用于電池模塊的散熱，第二管路中使用外接冷卻介質(zhì)給第一管路進(jìn)行散熱，第二管路中的流體溫度比第一管路中的流體溫度低，這樣，一般情況下，將第一管路中的流體稱為熱流體，第二管路中的流體稱為冷流體。本實(shí)施例的換熱器的共用換熱管路可以是共用冷流體管路(即共用換熱管路與第二管路連通)或共用熱流體管路(即共用換熱管路與第一管路連通)。實(shí)施例一示出的換熱器為管殼式換熱器，三個(gè)換熱器直接連接，通過兩塊隔板將三個(gè)換熱器的內(nèi)部空間分隔開。在其他圖中未示出的實(shí)施例中，換熱器也可以采用其他結(jié)構(gòu)，比如板式換熱器等其他形式換熱器。通過實(shí)施例一的熱交換系統(tǒng)，利用熱交換子系統(tǒng)為供電子系統(tǒng)的散熱的同時(shí)回收熱能，并統(tǒng)ー管理熱能最終為終端用戶提供優(yōu)質(zhì)熱能。這樣，一方面保證了供電子系統(tǒng)的良好運(yùn)行，另ー方面，有效地回收熱能，有效地解決 了現(xiàn)有技術(shù)中供電系統(tǒng)的能耗高，能量利用率低的問題。同時(shí)，每個(gè)換熱組中的多個(gè)換熱器具有共用換熱管路可有效解決現(xiàn)有技術(shù)中換熱器之間采用法蘭連接，占用空間較大的問題，使得熱交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊，占地面積較小。實(shí)施例一的熱交換系統(tǒng)包含熱交換子系統(tǒng)對(duì)供電子系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱能進(jìn)行統(tǒng)ー管理和配置，通過熱交換子系統(tǒng)進(jìn)行換熱后，將熱量帶出并最終供給終端用戶。上述換能過程中，第一管路用于電池模塊的散熱，需要在第二管路中使用外接冷卻介質(zhì)(冷流體)給第一管路進(jìn)行熱交換，所用冷卻介質(zhì)包含且不僅限于蒸餾水、自來水、冷凍液、酒精、空氣、氫氣、液氮等。其中一種最為經(jīng)濟(jì)且方便進(jìn)ー步應(yīng)用的冷卻介質(zhì)為自來水。根據(jù)實(shí)際情況需要，第一管路中的熱流體和第二管路中的冷流體在換熱組中的換熱器中的流動(dòng)方式可以是并流、逆流或并逆流組合。在實(shí)施例一中，換熱器為三個(gè)，熱交換模塊包括ー個(gè)換熱組，換熱組包括三個(gè)換熱器，以共用換熱管路與第二管路連通且以逆流方式為例，其中冷流體從三個(gè)換熱器的中部的共用換熱管路流過，用于給供電子系統(tǒng)的三個(gè)電池模塊散熱的三條第一管路中三股熱流體從圖4中下側(cè)入口分別進(jìn)入換熱器A、B和C，分別在換熱器A、B和C換熱后，經(jīng)圖4中上側(cè)所示出口流出。冷流體通常為自來水，熱流體通常為用于給供電子系統(tǒng)的電池模塊的冷卻介質(zhì)，比如純水，或者氣體、油、有機(jī)溶液等其他不導(dǎo)電的液體。不同換熱器之間直接連接，省掉了通常的連接部分，如法蘭連接。換熱器的換熱面積可以相同，或者優(yōu)選地，各換熱器的換熱面積均不相同。本實(shí)施例的熱交換模塊的主要特點(diǎn)如下—、不同換熱器之間通過共用換熱管路進(jìn)行集成，可以節(jié)省熱交換子系統(tǒng)所占的空間。ニ、可以根據(jù)供電子系統(tǒng)中電池模塊的個(gè)數(shù)、功率來設(shè)計(jì)和劃分換熱組中換熱器的數(shù)目、換熱面積，以及冷、熱流體的流動(dòng)方式，如并流，逆流和并逆流組合等。三、電池模塊與換熱器之間設(shè)置有第一閥門，換熱組中的各換熱器之間設(shè)置有第ニ閥門。每個(gè)換熱組中的各個(gè)換熱器可以單獨(dú)工作，也可以通過切換第一閥門和/或第二閥門的通斷，實(shí)現(xiàn)換熱器之間的并聯(lián)或者串聯(lián)。上述的熱交換模塊具有以下優(yōu)點(diǎn)I、不同換熱器之間通過共用換熱管路進(jìn)行集成，可以解決其他連接方式如法蘭連接而導(dǎo)致的換熱器模塊體積過大的問題，能有效的節(jié)省空間。2、可以通過接入不同換熱面積的換熱器或通過換熱器的串聯(lián)和/或并聯(lián)組合，滿足供電子系統(tǒng)中電池模塊對(duì)換熱面積和冷卻介質(zhì)流量的不同要求。圖5至圖8示出了根據(jù)本實(shí)用新型的熱交換系統(tǒng)的實(shí)施例一的熱交換模塊的四種使用狀態(tài)示意圖。下面將詳細(xì)說明這四種使用狀態(tài)。[0044]供電子系統(tǒng)中的電池模塊的輸出功率會(huì)隨著負(fù)載變化產(chǎn)生波動(dòng)，根據(jù)本實(shí)用新型的熱交換系統(tǒng)的實(shí)施例一的熱交換模塊可以適應(yīng)這種波動(dòng)導(dǎo)致的換熱器熱負(fù)荷波動(dòng)，對(duì)供電模塊產(chǎn)生的熱量進(jìn)行高效利用。如圖5所示，在第一使用狀態(tài)示意圖中，熱交換模塊包括一個(gè)換熱組，換熱組包括換熱器A、換熱器B和換熱器C,供電模塊包括額定電功率下熱功率為3000W的質(zhì)子交換膜燃料電池。換熱器A、換熱器B和換熱器C可以滿足質(zhì)子交換膜燃料電池?zé)峁β史謩e在3000W、2000W、1000W工作時(shí)的換熱要求(共用換熱管路為與第二管路連通，即共用散熱管路中通入冷流體，冷熱流體逆流情況下)。當(dāng)質(zhì)子交換膜燃料電池的熱功率為額定功率時(shí)，換熱器A即可滿足換熱需要；而當(dāng)熱功率變化為1000W，換熱器A就不能實(shí)現(xiàn)正常高效的換熱，此時(shí)改用換熱器C即可實(shí)現(xiàn)高效換熱。改變后的工作狀態(tài)如圖5所示，其中省略了不工作的路徑，圖中的熱流體為與質(zhì)子交換膜燃料電池?zé)峤粨Q的第一管路中的流體。本使用狀態(tài)主要強(qiáng)調(diào)的是在本實(shí)施例一的熱交換模塊中，可以通過同等條件下?lián)Q熱能力不同的換熱器之間的切換，可以有效地移出發(fā)電模塊產(chǎn)生的熱量。上述切換通過電池模塊與換熱器之間的第一閥門的開關(guān)來完成。根據(jù)本實(shí)用新型的熱交換系統(tǒng)的實(shí)施例一的熱交換模塊還可以實(shí)現(xiàn)供電設(shè)備在高熱負(fù)荷下運(yùn)行的熱管理。如圖6所示，在第二使用狀態(tài)示意圖中，熱交換模塊包括一個(gè)換熱組，換熱組包括換熱器A、換熱器B和換熱器C，供電模塊包括額定電功率下熱功率為3000W的質(zhì)子交換膜燃料電池。換熱器A、換熱器B和換熱器C可以滿足質(zhì)子交換膜燃料電池?zé)峁β史謩e在3000W、2000W、1000W工作時(shí)的換熱要求(共用換熱管路為與第二管路連通，即共用散熱管路中通入冷流體，冷熱流體逆流情況下)。當(dāng)質(zhì)子交換膜燃料電池的熱功率為額定功率時(shí)，換熱器A即可滿足換熱需要；而當(dāng)質(zhì)子交換膜燃料電池在大電流負(fù)荷下工作時(shí)，產(chǎn)生的熱會(huì)顯著增加，單獨(dú)采用換熱器A已不能保證電池堆在設(shè)定溫度下穩(wěn)定工作，一種可行的方法是將換熱器A和換熱器B進(jìn)行串聯(lián)，提高換熱面積，保證電池堆工作溫度的穩(wěn)定性。改變后的工作狀態(tài)如圖6所示，其中省略了不工作的路徑，圖中的熱流體為與質(zhì)子交換膜燃料電池?zé)峤粨Q的第一管路中的流體。本使用狀態(tài)主要強(qiáng)調(diào)的是本實(shí)施例一的熱交換模塊中，可以通過同等條件下?lián)Q熱能力不同的換熱器之間的串聯(lián)，有效的移出發(fā)電模塊產(chǎn)生的熱量。上述切換通過換熱組中的各換熱器之間的第二閥門的開關(guān)來完成。根據(jù)本實(shí)用新型的熱交換系統(tǒng)的實(shí)施例一的熱交換模塊還可以適應(yīng)電池在不同溫度下工作時(shí)的熱管理。如圖7所示，在第三使用狀態(tài)示意圖中，熱交換模塊包括一個(gè)換熱組，換熱組包括換熱器A、換熱器B和換熱器C，供電模塊包括額定電功率下熱功率為900W的釩電池供電系統(tǒng)。換熱器A、換熱器B和換熱器C可以滿足釩電池?zé)峁β史謩e在900W、600W.300W工作時(shí)的換熱要求(共用散熱管路為與第二管路連通，即共用散熱管路中通入冷流體，冷熱流體逆流情況下)。當(dāng)釩電池的熱功率為額定功率時(shí)，換熱器A即可滿足換熱需要；而當(dāng)釩電池需要在低于額定工作溫度下工作時(shí)，電池堆冷卻出水即熱流體溫度會(huì)降低，帶走相同熱量需要更多的冷卻介質(zhì)，即換熱器的熱流體流量會(huì)顯著增大，使用換熱器A會(huì)使功耗顯著增加，甚至可能會(huì)超過換熱器A的設(shè)計(jì)流量，一種可行的方法是將換熱器C和換熱器A進(jìn)行并聯(lián)，提高熱流體通過能力，從而保證電池堆在設(shè)定溫度下工作。改變后的工作狀態(tài)如圖7所示，其中省略了不工作的路徑，圖中的熱流體為與釩電池?zé)峤粨Q的第一管路中的流體。本使用狀態(tài)主要強(qiáng)調(diào)的是本實(shí)施例一的熱交換模塊中，可以通過同等條件下 不同換熱能力的換熱器之間的并聯(lián)，有效的移出發(fā)電模塊產(chǎn)生的熱量，從而保證電池堆工作的相對(duì)穩(wěn)定。根據(jù)本實(shí)用新型的熱交換系統(tǒng)的實(shí)施例一的熱交換模塊還能實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)供電設(shè)備的熱管理。如圖8所示，在第四使用狀態(tài)示意圖中，熱交換模塊包括ー個(gè)換熱組，換熱組包括換熱器A、換熱器B和換熱器C，供電模塊包括額定電功率下熱功率為900W的釩電池和2000W的質(zhì)子交換膜燃料電池。換熱器A釩電池額定電功率下熱功率為900W時(shí)的換熱要求，換熱器B和換熱器C可以滿足質(zhì)子交換膜燃料電池額定電功率下熱功率為3000W、1500W時(shí)的換熱要求(共用散熱管路為與第二管路連通，即共用散熱管路中通入冷流體，冷熱流體逆流情況下)。釩電池和質(zhì)子交換膜燃料電池在額定功率下工作，分別通過換熱器A和換熱器B即可滿足換熱要求。工作狀態(tài)如圖8所示，其中省略了不工作的路徑，圖中的熱流體I為與釩電池?zé)峤粨Q的第一管路中的流體，熱流體2為與質(zhì)子交換膜燃料電池?zé)峤粨Q的第一管路中的流體。本使用狀態(tài)主要強(qiáng)調(diào)的是本實(shí)施例一的熱交換模塊中，可以對(duì)多個(gè)供電設(shè)備產(chǎn)生的熱量進(jìn)行統(tǒng)ー管理。在其他圖中未示出的實(shí)施例中，共用換熱管路也可以與第一管路連通，此時(shí)也可以根據(jù)第一管路中冷卻介質(zhì)需要移出的熱量和流量來選擇使用一個(gè)或幾個(gè)換熱器。 如圖9所示，在實(shí)施例ニ中，與實(shí)施例一的區(qū)別在于，實(shí)施例ニ的熱交換模塊包括ー個(gè)換熱組，該換熱組包括四個(gè)換熱器，分別是換熱器F、換熱器G和換熱器H。實(shí)施例ニ的熱交換模塊尤其適用于由釩電池模塊和燃料電池模塊組成的供電子系統(tǒng)的熱量管理，并且，實(shí)施例ニ的四個(gè)換熱器中有兩個(gè)換熱器用于燃料電池的陽極尾氣和陰極尾氣的熱交換。實(shí)施例ニ的熱交換模塊中包括四條第一管路和一條第二管路，第二管路與共用換熱管路連通，四條第一管路分別為一條與所述釩電池模塊的電池堆的端板連接的循環(huán)管路、一條與所述燃料電池模塊的電池堆的端板連接的循環(huán)管路，以及兩條與所述燃料電池模塊的尾氣出ロ(陰極尾氣出口和陽極尾氣出ロ)相連通的換熱管路。在現(xiàn)有技術(shù)中，燃料電池尾氣中還有大量的熱量，通常這部分的熱量通過兩個(gè)額外的尾氣換熱器進(jìn)行換熱以利用其中含有的熱能，提高能量的利用率。但是額外的尾氣換熱器會(huì)占用較大的體積，不利于提高系統(tǒng)的集成度。在實(shí)施例ニ的技術(shù)方案中，相當(dāng)于將尾氣換熱器集成至熱交換模塊中，從而提高了系統(tǒng)的集成度。如圖9所示，換熱器F、換熱器G和換熱器H的換熱面積均不相同，換熱器E和換熱器H分別用于釩電池和質(zhì)子交換膜燃料電池的換熱。換熱器F、換熱器G分別用于質(zhì)子交換膜燃料電池的陽極尾氣和陰極尾氣的換熱。圖中的熱流體3為與釩電池?zé)峤粨Q的第一管路中的流體，熱流體6為與質(zhì)子交換膜燃料電池?zé)峤粨Q的第一管路中的流體，熱流體4為與燃料電池的陽極尾氣出ロ連通的第一管路中的流體，熱流體5為與燃料電池的陰極尾氣出ロ連通的第一管路中的流體。換熱順序?yàn)榈诙苈分械睦鋮s介質(zhì)先與用于釩電池模塊的冷卻液進(jìn)行熱交換然后再與用于燃料電池模塊冷卻液進(jìn)行熱交換，燃料電池模塊的尾氣(陰極尾氣和陽極尾氣)熱交換位于上述兩者之間。當(dāng)然，在其他圖中未示出實(shí)施例中，燃料電池模塊的尾氣(陰極尾氣和陽極尾氣)熱交換也可以放在用于燃料電池模塊冷卻液熱交換之后，并且，燃料電池模塊的陰極尾氣和陽極尾氣的熱交換順序可以交換。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等 ，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種熱交換系統(tǒng)，其特征在于，包括 供電子系統(tǒng)，包括電池模塊，所述供電子系統(tǒng)用于為終端用戶輸送電能； 熱交換子系統(tǒng)，包括熱交換模塊，用于所述供電子系統(tǒng)的散熱，同時(shí)將回收的熱能用于為所述終端用戶輸送熱能，所述熱交換模塊包括與所述供電子系統(tǒng)連接并用于所述供電子系統(tǒng)的散熱的第一管路和與所述第一管路發(fā)生熱交換的第二管路， 其中，所述熱交換模塊還包括至少ー個(gè)換熱組，所述換熱組包括多個(gè)換熱器，每個(gè)所述換熱組中的多個(gè)換熱器具有共用換熱管路以及圍繞在所述共用換熱管路外部的外圍換熱管路，所述共用換熱管路與所述第一管路或第二管路連通，所述外圍換熱管路與所述第二管路或第一管路連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱交換系統(tǒng)，其特征在于，所述電池模塊和所述第一管路均為ー個(gè)，所述換熱組為一組，所述第一管路可選擇地連接至所述換熱組中的ー個(gè)或多個(gè)換熱器，所述共用換熱管路與所述第二管路連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱交換系統(tǒng)，其特征在于，所述電池模塊和所述第一管路均為多個(gè)，所述換熱組為一組，所述多個(gè)第一管路中的每個(gè)第一管路可選擇地連接至所述換熱組中的一個(gè)或多個(gè)換熱器，所述共用換熱管路與所述第二管路連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的熱交換系統(tǒng)，其特征在干，當(dāng)所述第一管路連接至所述換熱組中的多個(gè)換熱器時(shí)，各所述換熱器之間為并聯(lián)或者串聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱交換系統(tǒng)，其特征在干，所述第一管路與所述換熱器之間設(shè)置有第一閥門，所述換熱組中的各換熱器之間設(shè)置有第二閥門。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱交換系統(tǒng)，其特征在于，所述電池模塊和所述第一管路均為ー個(gè)，所述換熱組為ー組，所述共用換熱管路與所述第一管路連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱交換系統(tǒng)，其特征在于，所述電池模塊和所述第一管路均為多個(gè)，所述換熱組為多組，所述多個(gè)第一管路中的每個(gè)第一管路與所述多組換熱組中每個(gè)換熱組的共用換熱管路一一對(duì)應(yīng)地連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱交換系統(tǒng)，其特征在于，各所述換熱器的換熱面積均不相同。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種熱交換系統(tǒng)，包括供電子系統(tǒng)，包括電池模塊，供電子系統(tǒng)用于為終端用戶輸送電能；熱交換子系統(tǒng)，包括熱交換模塊，用于供電子系統(tǒng)的散熱，同時(shí)將回收的熱能用于為終端用戶輸送熱能，熱交換模塊包括用于供電子系統(tǒng)的散熱的第一管路和與第一管路發(fā)生熱交換的第二管路，其中，熱交換模塊包括至少一個(gè)換熱組，換熱組包括多個(gè)換熱器，每個(gè)換熱組中的多個(gè)換熱器具有共用換熱管路以及圍繞在共用換熱管路外部的外圍換熱管路，共用換熱管路與第一管路或第二管路連通，外圍換熱管路與第二管路或第一管路連通。本實(shí)用新型有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中供電系統(tǒng)的能耗高，能量利用率低及系統(tǒng)集成度低的問題。
文檔編號(hào)H01M8/02GK202423476SQ20112057069
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
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