一种集成式中冷器、热管理装置及燃料电池系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种集成式中冷器、热管理装置及燃料电池系统，包括壳体以及在所述壳体的两个侧面开设有向外延展的气路接口，所述气路接口包括气体入口和气体出口，所述壳体的内部还设有用于热交换的换热芯体，所述换热芯体上设有气室和水室，所述换热芯体与壳体固定连接，所述气室分别与气体入口和气体出口连通用于形成气体热交换回路；本发明专利技术提供的集成式中冷器、热管理装置及燃料电池系统，采用电动球阀可以控制流过集成式中冷器的冷却水流量，从而实现集成式中冷器气体出口的气体温度控制，提升电堆入口空气温度的可控性，在低温启动过程中，电动球阀可以完全关闭，减少低温启动阶段的热量损失。

【技术实现步骤摘要】
一种集成式中冷器、热管理装置及燃料电池系统
本专利技术属于燃料电池
，具体涉及一种集成式中冷器、热管理装置及燃料电池系统。
技术介绍
燃料电池系统发动机是用于一种新能源汽车用的动力系统。燃料电池系统发动机包括核心零部件(燃料电池电堆)、电辅件(空压机、增湿器、传感器、阀类零件、DCDC等)、热管理系统零部件(阳极热交换器、中冷器、节温器等)、连接的管路接头、机械结构等。燃料电池系统的核心零部件，燃料电池电堆，是利用燃料氢气和氧化剂空气的电化学反应产生电能的电化学装置。燃料电池电堆在发电的过程中会产生大量的热量，需要通过冷却液带走热量以控制电堆的温度。冷却液流量、温度的控制系统即为燃料电池系统的热管理子系统，主要包括电堆、过滤器、冷却水循环泵、阳极换热器、去离子器、膨胀水箱、中冷器、流量控制阀、散热器等。框内为燃料电池系统内部的热管理子系统。燃料电池系统冷却液因需直接冷却电堆内双极板，因安全和效率方面考虑，需限制冷却液电导率。另外，燃料电池系统的一些其他电附件，如空压机、DC/DC转换器等，需要与整车共用整车热管理系统，以实现零部件散热的目的。整车用冷却液无电导率限制的需求。现有的中冷器集成设计方案的主要目的是在中冷器中集成其他功能，现有方案如下：CN111370733A，在中冷器中集成了消音器的功能，通过在空气流道增设抗性消音器板，以便于中冷器壳体的内壁形成共振腔，降低呻吟持续传递，达到消音的效果；此方案在中冷器中集成消音功能可以在一定程度上减少空压机产生的噪声，但是无法解决空气经过燃料电池电堆后混入水蒸气，在尾排处蒸汽噪声问题。中冷器需要使用燃料电池系统内有特殊要求的冷却液(电导率限制)。CN111022344A，将中冷器的功能集成在空压机中，在空压机内实现扩压器冷却及量级增压的级间冷却，达到了压缩空气冷却的目的；因空压机结构较为复杂，此方案将中冷器集成到空压机内会增加空压机设计的负责性，增大空压机的整体空间尺寸。CN210956851U，将管路端口与中冷器集成，减少了燃料电池系统中冷器所需的布置空间，使燃料电池系统更加紧凑；此方案只是简单在中冷器上集成接口，实现更高集成度的目的，并没有对中冷器的功能做出其他改变。中冷器需要使用燃料电池系统内有电导率限制的冷却液。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种集成式中冷器、热管理装置及燃料电池系统，旨在解决现有中冷器空气温度的可控性、需要使用有电导率限制的冷却液的问题。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：本专利技术提供了一种集成式中冷器，包括：壳体以及在所述壳体的两个侧面开设有向外延展的气路接口，所述气路接口包括气体入口和气体出口，所述壳体的内部还设有用于热交换的换热芯体，所述换热芯体上设有气室和水室，所述换热芯体与壳体固定连接，所述气室分别与气体入口和气体出口连通用于形成气体热交换回路；在所述壳体的一个侧面还设有冷却水入口和冷却水出口，所述水室从壳体内部分别与冷却水入口和冷却水出口连通用于形成内部冷却水回路；四通热交换装置，所述四通热交换装置在壳体外部分别与冷却水入口和冷却水出口连通，用于连通内部冷却水回路；所述四通热交换装置还开设有水路接头，包括入水接头和出水接头，用于接入外部冷却水管路。作为优选，所述四通热交换装置包括：入口三通接头和出口三通接头，所述冷却水入口与入口三通接头的一个接头连通并固定，所述冷却水出口与出口三通接头的一个接头连通，所述入口三通接头还设有用于接入冷却水的入水接头，所述出口三通接头还设有用于输出冷却水的出水接头，所述入口三通接头与出口三通接头之间通过室间接管连通，所述入口三通接头上还设有用于调节冷却水流量的电动球阀。作为优选，所述气室由两组以上的锯齿柱状气道组成，所述水室由一组以上的水道组成，所述水道布置在每两组锯齿柱状气道之间。作为优选，所述室间接管为硅胶软管，用于消除出水接头和入水接头之间的位置公差。本专利技术还提供一种热管理装置，包括如上所述的集成式中冷器，还包括：空压机、电器附件、暖风机、PTC水加热器、第一水泵、第一流量控制阀、换热器、电池包、第二水泵、第二流量控制阀、第三流量控制阀、驱动电机、第三水泵、散热器和第四流量控制阀；所述集成式中冷器的一个水路接头通过管道与空压机的一个水路接头连通，所述空压机的另一个水路接头通过管道分别与电器附件的一个水路接头、暖风机的一个水路接头、第一流量控制阀的第一水路接头和第二流量控制阀的第一水路接头连通；所述集成式中冷器的另一个水路接头通过管道分别与电器附件的另一个水路接头、暖风机的另一个水路接头、PTC水加热器的一个水路接头、换热器的第一水路接头和第三流量控制阀的第一水路接头连通；所述PTC水加热器的另一个水路接头和第一水泵的一个水路接头通过管道连通，所述第一水泵的另一个水路接头与第一流量控制阀的第二水路接头通过管道连通；所述换热器的第二水路接头分别与第一流量控制阀的第三水路接头、第二流量控制阀的第二水路接头通过管道连通，所述换热器的第三水路接头与电池包的一个水路接头通过管道连通，所述电池包的另一个水路接头与第二水泵的一个水路接头通过管道连通，所述第二水泵的另一个水路接头与换热器的第四水路接头通过管道连通；所述第二流量控制阀的第三水路接头与第三流量控制阀的第二个水路接头通过管道连通，所述第三流量控制阀的第三个水路接头与驱动电机的一个水路接头通过管道连通，所述驱动电机的另一个水路接头与第三水泵的一个水路接头通过管道连通，所述第三水泵的另一个水路接头与第四流量控制阀的第一水路接头通过管道连通，所述第四流量控制阀的第二水路接头与散热器的一个水路接头通过管道连通，所述散热器的另一个水路接头以及第四流量控制阀的第三水路接头均与第三流量控制阀的第四个水路接头通过管道连通。作为优选，所述电器附件包括：DC/DC转换器。本专利技术还提供一种燃料电池系统，包括如上所述的热管理装置,还包括：空滤、电堆和尾排；所述空滤的一端用于吸入空气，另一端与空压机的一个气路接口通过管道连通，所述空压机的另一个气路接口与集成式中冷器的一个气路接口通过管道连通，所述集成式中冷器的另一个气路接口与电堆的一个气路接口通过管道连通，所述电堆的另一个气路接口与尾排的一个气路接口通过管道连通，所述尾排的另一个气路接口用于排出混合气体。本专利技术的优点：本专利技术提供的集成式中冷器、热管理装置及燃料电池系统，采用电动球阀可以控制流过集成式中冷器的冷却水流量，从而实现集成式中冷器气体出口的气体温度控制，提升电堆入口空气温度的可控性，在低温启动过程中，电动球阀可以完全关闭，减少低温启动阶段的热量损失；中冷器水室接入整车的热管理系统，减少了燃料电池系统内电导率限制的冷却液的需求。附图说明图1为本专利技术所述的集成式中冷器的结构示意图；图2为本专利技术所述的换热芯体的结构示意图；图3为本专利技术所述的热管理装置的结构框图；图4为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成式中冷器，其特征在于，包括：/n壳体以及在所述壳体的两个侧面开设有向外延展的气路接口，所述气路接口包括气体入口和气体出口，所述壳体的内部还设有用于热交换的换热芯体，所述换热芯体上设有气室和水室，所述换热芯体与壳体固定连接，所述气室分别与气体入口和气体出口连通用于形成气体热交换回路；/n在所述壳体的一个侧面还设有冷却水入口和冷却水出口，所述水室从壳体内部分别与冷却水入口和冷却水出口连通用于形成内部冷却水回路；/n四通热交换装置，所述四通热交换装置在壳体外部分别与冷却水入口和冷却水出口连通，用于连通内部冷却水回路；所述四通热交换装置还开设有水路接头，包括入水接头和出水接头，用于接入外部冷却水管路。/n

【技术特征摘要】
1.一种集成式中冷器，其特征在于，包括：
壳体以及在所述壳体的两个侧面开设有向外延展的气路接口，所述气路接口包括气体入口和气体出口，所述壳体的内部还设有用于热交换的换热芯体，所述换热芯体上设有气室和水室，所述换热芯体与壳体固定连接，所述气室分别与气体入口和气体出口连通用于形成气体热交换回路；
在所述壳体的一个侧面还设有冷却水入口和冷却水出口，所述水室从壳体内部分别与冷却水入口和冷却水出口连通用于形成内部冷却水回路；
四通热交换装置，所述四通热交换装置在壳体外部分别与冷却水入口和冷却水出口连通，用于连通内部冷却水回路；所述四通热交换装置还开设有水路接头，包括入水接头和出水接头，用于接入外部冷却水管路。


2.如权利要求1所述的集成式中冷器，其特征在于，所述四通热交换装置包括：
入口三通接头和出口三通接头，所述冷却水入口与入口三通接头的一个接头连通并固定，所述冷却水出口与出口三通接头的一个接头连通，所述入口三通接头还设有用于接入冷却水的入水接头，所述出口三通接头还设有用于输出冷却水的出水接头，所述入口三通接头与出口三通接头之间通过室间接管连通，所述入口三通接头上还设有用于调节冷却水流量的电动球阀。


3.如权利要求1或2所述的集成式中冷器，其特征在于：所述气室由两组以上的锯齿柱状气道组成，所述水室由一组以上的水道组成，所述水道布置在每两组锯齿柱状气道之间。


4.如权利要求2所述的集成式中冷器，其特征在于：所述室间接管为硅胶软管，用于消除出水接头和入水接头之间的位置公差。


5.一种热管理装置，包括如权利要求1所述的集成式中冷器，其特征在于，还包括：空压机、电器附件、暖风机、PTC水加热器、第一水泵、第一流量控制阀、换热器、电池包、第二水泵、第二流量控制阀、第三流量控制阀、驱动电机、第三水泵、散热器和第四流量控制阀；
所述集成式中冷器的一个水路接头通过管道与空压机的一个水路接头连通，所述空压机的另一个水路接头通过管道分别与...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶遥立，陆永卷，王福，李昌煜，王兵杰，杨升，郑高照，夏景霖，李艳，黄延楷，
申请(专利权)人：广西玉柴机器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45