换热机构、换热方法及车辆技术

本发明专利技术涉及一种换热机构，用于车辆的发动机，发动机包括电堆和氢瓶，氢瓶与电堆之间设有第一连通管，以将氢瓶内的氢燃料输送至电堆，换热机构包括第一换热管路和第一换热器，第一换热管路形成第一回路，电堆设于第一回路中，以使电堆与第一换热管路换热；第一换热器连接于第一回路和第一连通管，以使第一连通管与第一回路换热。通过第一换热流体对电堆进行降温，以减小散热器的工作压力，从而可减少散热器的数量，简化冷却系统的水路设计，同时便于整车的设计和散热器的布置。于整车的设计和散热器的布置。于整车的设计和散热器的布置。

【技术实现步骤摘要】
换热机构、换热方法及车辆


[0001]本专利技术涉及电动车辆设计
，特别是涉及一种换热机构。另外，本专利技术还涉及一种用于上述换热机构的散热方法和一种包括上述换热机构的车辆。

技术介绍

[0002]氢燃料电池发动机的热效率大约在45％
‑
60％之间，而其不像传统发动机的水温可以控制到115℃，现氢燃料电池发动机的出水温度最高约为87℃，并且排气带走的热量以及辐射热量非常少，因此氢燃料发动机产生的热量基本依靠散热器带走，使得整车冷却系统的散热负荷非常大，通常同功率的燃料电池发动机和传统柴油机相比，燃料电池发动机中的冷却液带走的散热量是传统柴油机的两倍有余，因此在整车匹配时，散热器的散热面积、风扇的风量以及前围有效通风面积等都要相应增大，各个商用车主机厂在进行冷却系统匹配时，通常使用两块或者多块散热器，水路会很复杂，进而导致整车设计、散热器的布置很困难。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要针对燃料电池发动机中散热器布置困难的问题，提供一种换热机构。
[0004]一种换热机构，用于车辆的发动机，所述发动机包括电堆和氢瓶，所述氢瓶与所述电堆之间设有第一连通管，以将所述氢瓶内的氢燃料输送至所述电堆，所述换热机构包括：
[0005]第一换热管路，所述第一换热管路形成第一回路，所述电堆设于所述第一回路中，以使所述电堆与所述第一换热管路换热；
[0006]第一换热器，所述第一换热器连接于所述第一回路和所述第一连通管，以使所述第一连通管与所述第一回路换热。
[0007]在其中一个实施例中，所述氢瓶与所述电堆之间还设有第二连通管，所述第二连通管能够向所述电堆提供氢燃料；
[0008]所述第二连通管上设有第二换热器，所述第二换热器被配置为用于在所述电堆的温度低于预设温度时，使所述第二连通管内的氢燃料与所述第二换热器外的环境换热。
[0009]在其中一个实施例中，所述换热机构包括第一三通阀，所述第一三通阀的进口与所述氢瓶的出口连通，所述第一三通阀的两个出口分别与所述第一连通管、所述第二连通管连接；
[0010]所述第一三通阀被配置为用于将所述氢瓶与所述第一连通管、所述第二连通管中的一者连通。
[0011]在其中一个实施例中，还包括第二换热管路，所述第二换热管路形成第二回路，所述第二换热管路内设有第二换热流体，且所述第二回路设有用于加热所述第二换热流体的加热器。
[0012]在其中一个实施例中，所述第二回路设有用于散热的暖风散热器。
[0013]在其中一个实施例中，还包括第三换热管路，所述第三换热管路形成第三回路；
[0014]所述电堆设于所述第三回路，所述第三换热管路内设有用于与所述电堆换热的第三换热流体；
[0015]所述第三回路设有第三换热器，且所述第三换热器设于所述第二回路，以使所述第二回路与所述第三回路换热。
[0016]在其中一个实施例中，还包括用于控制所述第一三通阀的连通状态的控制系统和用于检测所述第一换热流体的温度的温度传感器，所述控制系统分别与所述第一三通阀、所述温度传感器连接，所述温度传感器设于所述第一回路或所述第三回路。
[0017]在其中一个实施例中，所述第一三通阀与所述氢瓶之间设有用于泄压的泄压阀，且所述泄压阀与所述控制系统连接。
[0018]一种换热方法，用于车辆，所述车辆包括发动机和如上述所述的换热机构，其特征在于，所述发动机包括电堆和氢瓶，所述氢瓶与所述电堆之间设有第一连通管，以向所述电堆提供氢燃料，所述换热方法包括以下步骤：
[0019]在所述氢瓶通过所述第一连通管向所述电堆提供氢燃料时，控制所述换热机构的所述第一换热器工作，以使所述第一连通管与所述第一回路换热。
[0020]一种车辆，包括：
[0021]如上述所述的换热机构。
[0022]上述换热机构，包括氢瓶、第一换热器、第一换热管路以及电堆，电堆与氢瓶通过第一连通管连接，电堆设于第一换热管路形成的第一回路中，第一换热器分别与第一回路和第一连通管连接。
[0023]当电堆在使用过程中温度较高时，氢瓶中的液氢通过第一连通管进入第一换热器，并继续从第一连通管进入电堆中，第一换热流体从电堆出发，按照第一换热管路的路径进入第一换热器，从第一换热器流出后继续沿第一换热管路流经电堆，在液氢和第一换热流体的流动过程中，两者在第一换热器中进行热量交换，液氢吸收部分第一换热流体中的热量，从而使液氢温度升高，第一换热流体温度降低，升高温度后的液氢进入电堆中供给电堆燃烧，降低温度后的第一换热流体流经电堆为电堆降低一定的温度。
[0024]本申请提供的换热机构，通过利用液氢吸收第一换热流体的热量，从而使第一换热流体降温，以使第一换热流体对电堆进行降温，即利用液氢的余冷对电堆进行降温，以减小散热器的工作压力，从而可减少散热器的数量，简化冷却系统的水路设计，同时便于整车的设计和散热器的布置。
[0025]本申请还提供一种用于上述换热机构的换热方法和一种包括上述换热机构的车辆，由于该车辆具有换热机构，因此其具有与换热机构相同的有益效果。
附图说明
[0026]图1为本专利技术提供的换热机构的结构示意图。
[0027]图中：1、氢瓶；2、第一换热器；3、电堆；4、第一换热管路；5、散热器；6、第二换热器；7、第一三通阀；8、温度传感器；9、第二换热管路；10、第三换热器；11、加热器；12、暖风散热器；13、第一水泵；14、第二水泵；15、第二三通阀；16、第一连通管；17、第二连通管；18、第三换热管路。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0029]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0030]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0031]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种换热机构，用于车辆的发动机，其特征在于，所述发动机包括电堆(3)和氢瓶(1)，所述氢瓶(1)与所述电堆(3)之间设有第一连通管(16)，以将所述氢瓶(1)内的氢燃料输送至所述电堆(3)，所述换热机构包括：第一换热管路(4)，所述第一换热管路(4)形成第一回路，所述电堆(3)设于所述第一回路中，以使所述电堆(3)与所述第一换热管路(4)换热；第一换热器(2)，所述第一换热器(2)连接于所述第一回路和所述第一连通管(16)，以使所述第一连通管(16)与所述第一回路换热。2.根据权利要求1所述的换热机构，其特征在于，所述氢瓶(1)与所述电堆(3)之间还设有第二连通管(17)，所述第二连通管(17)能够向所述电堆(3)提供氢燃料；所述第二连通管(17)上设有第二换热器(6)，所述第二换热器(6)被配置为用于在所述电堆(3)的温度低于预设温度时，使所述第二连通管(17)内的氢燃料与所述第二换热器(6)外的环境换热。3.根据权利要求2所述的换热机构，其特征在于，所述换热机构包括第一三通阀(7)，所述第一三通阀(7)的进口与所述氢瓶(1)的出口连通，所述第一三通阀(7)的两个出口分别与所述第一连通管(16)、所述第二连通管(17)连接；所述第一三通阀(7)被配置为用于将所述氢瓶(1)与所述第一连通管(16)、所述第二连通管(17)中的一者连通。4.根据权利要求3所述的换热机构，其特征在于，还包括第二换热管路(9)，所述第二换热管路(9)形成第二回路，所述第二换热管路(9)内设有第二换热流体，且所述第二回路设有用于加热所述第二换热流体的加热器(11)。5.根据权利要求4所述的换热机构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，张忠峰，廖庚华，陈丽君，吕建丽，王阔，宋世达，杨瀚博，曹惠南，宋丹，
申请(专利权)人：一汽解放汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：