一种液氢燃料电池车及其冷量管理系统技术方案

本发明专利技术涉及一种液氢燃料电池车的冷量管理系统，包括液氢供应系统和燃料电池冷却系统，其中，液氢供应系统至少包括液氢储存罐、与液氢储存罐相连的液氢供应总管以及与液氢供应总管相连的第一支管；燃料电池冷却系统至少包括经过燃料电池的冷却液循环管以及设置在冷却液循环管上的冷却液循环泵；并且，第一支管与冷却液循环管连接于同一液氢‑冷却液换热器，以使液氢与冷却液相互换热。本发明专利技术中所公开的液氢燃料电池车的冷量管理系统中，液氢中的冷量和冷却液中的热量实现了互补，冷量和热量都实现了更充分的利用；并且该冷量管理系统中燃料电池冷却系统的零部件少，结构简单，占用空间小，利于整车布局。本发明专利技术还公开了一种液氢燃料电池车。

A Liquid Hydrogen Fuel Cell Vehicle and Its Cooling Management System

【技术实现步骤摘要】
一种液氢燃料电池车及其冷量管理系统
本专利技术涉及燃料电池车设计生产
，特别涉及一种液氢燃料电池车及其冷量管理系统。
技术介绍
氢能具有来源多样、燃烧值高、利用高效、清洁环保等优点，受全球能源消费量不断增长和能源消耗导致气候问题的影响，氢燃料电池汽车作为一种“零排放、无污染”的载运工具，受到了越来越多的车企和用户的重视。液氢储存技术具有重量轻、体积小、成本低、安全性高、加注时间短等优点，是氢动力汽车的首选储氢方式。储氢系统的氢气与空气系统的氧气在燃料电池电堆中发生电化学反应产生电能。为保证燃料电池反应速率，同时避免电池中的水结冰，需要维持燃料电池保持一定温度。而液氢的温度为-252.78℃，在进入电堆反应前，需要对其进行加热气化处理，该过程需要消耗一定热量，直接对液氢进行加热不仅需要消耗额外能源，而且还使得液氢本身具备的冷量白白浪费掉。氢燃料电池电堆中氢和氧生成水的反应为放热反应，产热功率与发电功率相当，且电堆功率越高产热越多，产生的热量需及时处理，否则影响电堆质子交换膜湿度，破坏电池双极板。目前的电堆冷却系统包括换热器、风扇、循环泵等，风扇体积庞大，随着电堆功率的不断提高，加之车辆空间有限，现有的冷却系统效果难以满足需求。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种液氢燃料电池车的冷量管理系统，以便一方面充分利用液氢所携带的冷量，另一方面充分利用冷却液所携带的热量，从而在保证氢燃料电池车各部件工作可靠性的前提下，缩小燃料电池冷却系统的整体体积，提高对冷却液的冷却效果以及液氢的气化效果，并降低整车能耗。本专利技术的另一目的是提供一种采用上述冷量管理系统的液氢燃料电池车。为达到上述目的，本专利技术提供的液氢燃料电池车的冷量管理系统，包括液氢供应系统和燃料电池冷却系统，其中，所述液氢供应系统至少包括液氢储存罐、与所述液氢储存罐相连的液氢供应总管以及与所述液氢供应总管相连的第一支管；所述燃料电池冷却系统至少包括经过燃料电池的冷却液循环管以及设置在所述冷却液循环管上的冷却液循环泵；并且，所述第一支管与所述冷却液循环管连接于同一液氢-冷却液换热器，以使液氢与冷却液相互换热。优选的，还包括用于为车内提供冷量的供冷系统，以及与所述液氢供应总管相连的第二支管，所述供冷系统至少包括空气流通管道以及串联在所述空气流通管道内的鼓风机，并且所述空气流通管道与所述第二支管连接于同一液氢-空气换热器，以使液氢与空气相互换热。优选的，所述供冷系统内还串联有提高空气压力和流速的空气循环泵。优选的，还包括设置在所述液氢-冷却液换热器、液氢-空气换热器以及所述燃料电池中的温度压力传感器。优选的，还包括设置在所述液氢储存罐内的压力传感器。优选的，还包括：串设在所述第一支管上的第一进口阀；串设在所述第二支管上的第二进口阀；与所述冷却液循环泵、空气循环泵、温度压力传感器、压力传感器、第一进口阀和所述第二进口阀均通讯连接的控制器。优选的，所述燃料电池冷却系统中还包括串联于所述冷却液循环管中的膨胀水箱。优选的，所述液氢储存罐的外侧还包覆有保温隔热层，且所述液氢储存罐上还设置有泄压阀。优选的，还包括：蓄电池，与所述燃料电池相连；加热器，与所述蓄电池相连并用于加热所述第一支管和第二支管内的液氢。本专利技术中所公开的液氢燃料电池车，设置有冷量管理系统，并且所述冷量管理系统为上述任意一项中所公开的液氢燃料电池车的冷量管理系统。由于与液氢供应总管相连的第一支管和冷却液循环管连接在同一个液氢-冷却液换热器中，因此液氢和冷却液可以在液氢-冷却液换热器进行充分的热量交换，液氢所携带的冷量可以快速实现冷却液的降温，从而保证燃料电池各部件能够在合适的温度范围内工作；液氢吸收冷却液中所携带的热量实现了气化，保证氢燃料能够以符合要求的气态形式进入燃料电池内，无需额外设置加热装置，因而降低了整车能耗。由此可见，本专利技术中所公开的液氢燃料电池车的冷量管理系统中，液氢中的冷量和冷却液中的热量实现了互补，冷量和热量都实现了更充分的利用；并且该冷量管理系统中燃料电池冷却系统的零部件少，结构简单，占用空间小，利于整车布局。附图说明图1为本专利技术实施例中所公开的冷量管理系统的结构示意图。其中，1为液氢，2为液氢储存罐，3为泄压阀，4为液氢供应总管，5为第二进口阀，6为第一进口阀，7为换热盘管，8为计算机，9为冷却液循环泵，10为冷却液，11为膨胀水箱，12为燃料电池，13为汇流管，14为液氢-冷却液换热器，15为液氢-空气换热器，16为鼓风机，17为空气循环泵。具体实施方式本专利技术的核心之一是供一种液氢燃料电池车的冷量管理系统，以便一方面充分利用液氢所携带的冷量，另一方面充分利用冷却液所携带的热量，从而在保证氢燃料电池车各部件工作可靠性的前提下，缩小燃料电池冷却系统的整体体积，提高对冷却液的冷却效果以及液氢的气化效果，并降低整车能耗。本专利技术的另一核心还在于提供一种采用上述冷量管理系统的液氢燃料电池车。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。请参考图1，本专利技术中所公开的液氢燃料电池车的冷量管理系统中，包括液氢供应系统和燃料电池冷却系统，液氢供应系统的作用在于向氢燃料电池的燃料堆中供应氢气，液氢供应系统至少包括液氢储存罐2、液氢供应总管4以及第一支管，液氢储存罐2中储存有处于低温状态下的液态氢气，液态氢气从液氢供应总管4流出并进入到第一支管中，如图1中所示；燃料电池冷却系统至少包括途径燃料电池12的冷却液循环管以及串联在冷却液循环管上的冷却液循环泵9，并且第一支管与冷却液循环管连接于同一个液氢-冷却液换热器14，以使液氢1与冷却液相互换热。需要进行说明的是，所谓液氢-冷却液换热器14就是指该换热器内可以实现液态氢气与冷却液的换热，如图1中所示，液氢-冷却液换热器14内设置有换热盘管7，换热盘管7内通入液氢1或者冷却液中的一种液体，换热器壳体内流通另外一种液体，两种液体在换热器内穿插流动实现相互换热。在液氢燃料电池车行驶时，液氢储存罐2中的液氢1经过液氢供应总管4进入第一支管，然后进入液氢-冷却液换热器14中与冷却液进行热量交换，将冷量传递给冷却液，同时吸收冷却液的热量后升温变为气态氢，经过汇流管13进入燃料电池12内进行反应产生电能；从燃料电池12流出的冷却液温度较高，在冷却液循环泵9的驱动下进入液氢-冷却液换热器14与液氢1换热，将热量传递给液氢1，并吸收液氢1的冷量后温度降低，然后再重新进入燃料电池12中吸收燃料电池12中所产生的热量。由于与液氢供应总管4相连的第一支管和冷却液循环管连接在同一个液氢-冷却液换热器14中，因此液氢1和冷却液可以在液氢-冷却液换热器14进行充分的热量交换，液氢1所携带的冷量可以快速实现冷却液的降温，从而保证燃料电池12各部件能够在合适的温度范围内工作；液氢1吸收冷却液中所携带的热量实现了气化，保证氢燃料能够以符合要求的气态形式进入燃料电池12内，无需额外设置加热装置，因而降低了整车能耗。本领域技术人员知晓的是，目前的车用空调系统中，都是通过压缩机对制冷剂进行加压，然后通过冷凝器和风扇对制冷剂进行液化，进而制冷剂进入膨胀节流阀和蒸发器内实现对乘客舱的制冷，传统的车用空调不仅结构复杂，空调开启后严重影响整车动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液氢燃料电池车的冷量管理系统，其特征在于，包括液氢供应系统和燃料电池冷却系统，其中，所述液氢供应系统至少包括液氢储存罐(2)、与所述液氢储存罐(2)相连的液氢供应总管(4)以及与所述液氢供应总管(4)相连的第一支管；所述燃料电池冷却系统至少包括经过燃料电池(12)的冷却液循环管以及设置在所述冷却液循环管上的冷却液循环泵(9)；并且，所述第一支管与所述冷却液循环管连接于同一液氢‑冷却液换热器(14)，以使液氢与冷却液相互换热。

【技术特征摘要】
1.一种液氢燃料电池车的冷量管理系统，其特征在于，包括液氢供应系统和燃料电池冷却系统，其中，所述液氢供应系统至少包括液氢储存罐(2)、与所述液氢储存罐(2)相连的液氢供应总管(4)以及与所述液氢供应总管(4)相连的第一支管；所述燃料电池冷却系统至少包括经过燃料电池(12)的冷却液循环管以及设置在所述冷却液循环管上的冷却液循环泵(9)；并且，所述第一支管与所述冷却液循环管连接于同一液氢-冷却液换热器(14)，以使液氢与冷却液相互换热。2.根据权利要求1所述的冷量管理系统，其特征在于，还包括用于为车内提供冷量的供冷系统，以及与所述液氢供应总管(4)相连的第二支管，所述供冷系统至少包括空气流通管道以及串联在所述空气流通管道内的鼓风机(16)，并且所述空气流通管道与所述第二支管连接于同一液氢-空气换热器(15)，以使液氢与空气相互换热。3.根据权利要求2所述的冷量管理系统，其特征在于，所述供冷系统内还串联有提高空气压力和流速的空气循环泵(17)。4.根据权利要求3所述的冷量管理系统，其特征在于，还包括设置在所述液氢-冷却液换热器(14)、液氢-空气换热器(15)以及所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈文敏，李亚超，姜峻岭，齐同仑，
申请(专利权)人：上海捷氢科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31