一种氢燃料电池热管理系统技术方案

本发明专利技术涉及汽车热管理技术领域，为一种氢燃料电池汽车热管理技术，具体为一种氢燃料电池热管理系统；包括冷媒泵、四通阀、第一三通阀、电堆、液氢罐、空气压缩机、第二三通阀、进气冷却换热器、冷却液泵、冷却液罐、第三三通阀、双向膨胀阀、冷却模块、乘员舱组成的可选择切换的冷媒循环第一回路、冷媒循环第二回路和冷媒循环第三回路；所述冷媒泵的输出端与所述四通阀的第一接口连接，所述四通阀的第二接口与冷却模块连接，所述四通阀的第三接口与所述第一三通阀连接，所述四通阀的第四接口与所述冷媒泵的输入端连接；所述电堆与第三三通阀的第一口连接，乘员舱与第三三通阀的第二口连接，双向膨胀阀与所述第三三通阀和冷却模块双向连接。连接。连接。

【技术实现步骤摘要】
一种氢燃料电池热管理系统


[0001]本专利技术涉及汽车热管理
，为一种氢燃料电池汽车热管理技术，具体为一种氢燃料电池热管理系统。

技术介绍

[0002]能源与环境是目前人类社会面临的主要挑战，清洁能源高效利用技术是实现人类社会可持续发展的重要保障，其中，氢燃料电池因其具有高效环保等特点备受青睐。氢燃料电池在发电过程中产生大量的热，产热与散热的平衡决定电池的温度，电池对温度的要求很苛刻，只允许稍微偏离设计点的温度，因此，通过热管理将电池的温度均匀地控制在设计点温度附近非常重要。
[0003]当前的燃料电池热管理系统均是以冷却液为媒介，通过在系统中串联加热装置(如PTC加热器)及冷却装置实现燃料电池温度的控制，且燃料电池的热管理系统与乘员舱的空调系统是相互独立的。
[0004]燃料电池的工作温度一般在60
‑
80℃,大功率电堆工作压力通常要达到2
‑
3个大气压,经过空压机压缩后空气温度通常在150℃以上,为了防止损坏膜电极，因此还需要在空压机后、电堆前设置中冷器对空气进行冷却。
[0005]一些相关技术提供的氢燃料电池车辆,在低温下具备氢燃料电池加热功能和乘员舱制热功能，这些功能通过采用两个高压PTC水加热器分别实现。由于高压PTC水加热器体积较大、成本高且低温下功耗高，导致整车总布置困难、整车成本较高且整车功耗大；而且氢燃料电池余热未参与动力电池加热、乘员舱制热，造成能量浪费。
[0006]现有技术中，采用了燃料电池热管理系统与乘员舱空调系统耦合的方式来提升燃料电池热管理系统的性能，但这种形式本质上也是燃料电池热管理系统与空调系统相互独立运行。同时，在现有技术中，多数采用冷却液的循环作用实现燃料电池的加热与散热，在燃料电池需要加热的时候，回路中的加热器起作用，加热冷却液从而提高燃料电池温度。当燃料电池温度过高，且热管理系统的散热性能无法满足需要的时候，空调系统开始运行,燃料电池热管理回路与空调系统回路通过热交换器换热，降低冷却液温度，从而降低燃料电池温度,采用这种方式的热管理系统系统复杂，而且能耗较高。

技术实现思路

[0007]为了解决以上的技术问题，本申请提供一种氢燃料电池热管理系统，目的在于解决以上现有技术中的多个问题。
[0008]本专利技术是这样实现的：
[0009]第一方面，一种氢燃料电池热管理系统，包括冷媒泵、四通阀、第一三通阀、电堆、液氢罐、空气压缩机、第二三通阀、进气冷却换热器、冷却液泵、冷却液罐、第三三通阀、双向膨胀阀、冷却模块、乘员舱组成的可选择切换的冷媒循环第一回路、冷媒循环第二回路和冷媒循环第三回路；所述冷媒泵的输出端与所述四通阀的第一接口连接，所述四通阀的第二
接口与冷却模块连接，所述四通阀的第三接口与所述第一三通阀连接，所述四通阀的第四接口与所述冷媒泵的输入端连接；所述电堆与第三三通阀的第一口连接，乘员舱与第三三通阀的第二口连接，双向膨胀阀与所述第三三通阀和冷却模块双向连接。
[0010]进一步的，还包括燃料换热器，所述燃料换热器分别与所述第二三通阀、所述冷却液罐连接。
[0011]进一步的，所述进气冷却换热器与所述燃料换热器内部有吸热流路。
[0012]进一步的，所述进气冷却换热器的吸热流路与所述空气压缩机和所述电堆的连接管路连接。
[0013]进一步的，所述燃料换热器的吸热流路与所述电堆和所述液氢罐的连接管路连接。
[0014]进一步的，所述冷却液罐与冷却液泵连接，冷却液泵与进气冷却换热器连接，进气冷却换热器与乘员舱连接，乘员舱通过所述第二三通阀与所述燃料换热器连接，所述燃料换热器通过所述冷却液罐和所述冷却液泵与所述电堆连接。
[0015]进一步的，所述进气冷却换热器与燃料换热器连接，空气压缩机与电堆连接，液氢罐与电堆连接。
[0016]进一步的，所述冷媒循环第一回路为由所述冷媒泵、四通阀、冷却模块、双向膨胀阀、第三三通阀和电堆组成形成的回路。
[0017]进一步的，所述冷媒循环第二回路为由所述冷媒泵、四通阀、冷却模块、双向膨胀阀、第三三通阀和乘员舱组成的回路。
[0018]进一步的，所述冷却液循环第三回路为由所述冷却液罐、冷却液泵、进气冷却换热器和燃料换热器组成的回路。
[0019]本申请实施例提供的技术方案中，通过使用冷媒冷却，比冷却液流动阻力小，反应更快。在燃料电池工作温度过高时，减少进气温度，可以减低燃料电池温度。在冬天行驶时，乘员舱有升温需求，可以将进气多余热量充分利用。不用气氢可以减少氢气制备程序，同时可以充分利用氧气一侧多余的热量。在热量传输过程中，可以利用进气多余的热量，可以降低冷媒泵的使用频率，增加其使用寿命。。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]附图中的方法、系统和/或程序将根据示例性实施例进一步描述。这些示例性实施例将参照图纸进行详细描述。这些示例性实施例是非限制的示例性实施例，其中示例数字在附图的各个视图中代表相似的机构。
[0022]图1是本专利技术实施例提供的热管理系统结构框架图。
[0023]图标：
[0024]1‑
冷媒泵；2
‑
四通阀；3
‑
第一三通阀；4
‑
电堆；5
‑
液氢罐；6
‑
空气压缩机；7
‑
第二三通阀；8
‑
进气冷却换热器；9
‑
冷却液泵；10
‑
冷却液罐；11
‑
第三三通阀；12
‑
双向膨胀阀；13
‑
冷却模块；14
‑
乘员舱；15
‑
燃料换热器。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0027]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池热管理系统，其特征在于，包括冷媒泵、四通阀、第一三通阀、电堆、液氢罐、空气压缩机、第二三通阀、进气冷却换热器、冷却液泵、冷却液罐、第三三通阀、双向膨胀阀、冷却模块、乘员舱组成的可选择切换的冷媒循环第一回路、冷媒循环第二回路和冷媒循环第三回路；所述冷媒泵的输出端与所述四通阀的第一接口连接，所述四通阀的第二接口与冷却模块连接，所述四通阀的第三接口与所述第一三通阀连接，所述四通阀的第四接口与所述冷媒泵的输入端连接；所述电堆与第三三通阀的第一口连接，乘员舱与第三三通阀的第二口连接，双向膨胀阀与所述第三三通阀和冷却模块双向连接。2.根据权利要求所述的氢燃料电池热管理系统，其特征在于，还包括燃料换热器，所述燃料换热器分别与所述第二三通阀、所述冷却液罐连接。3.根据权利要求2所述的氢燃料电池热管理系统，其特征在于，所述进气冷却换热器与所述燃料换热器内部有吸热流路。4.根据权利要求3所述的氢燃料电池热管理系统，其特征在于，所述进气冷却换热器的吸热流路与所述空气压缩机和所述电堆的连接管路连接。5.根据权利要求3所述的氢燃料电池热管...

【专利技术属性】
技术研发人员：张岩，赵东港，胡远志，何联格，林春景，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：