用于燃料电池车辆的热管理系统技术方案

用于燃料电池车辆的热管理系统。本发明专利技术涉及一种用于由电牵引马达推进的燃料电池车辆的热管理系统，所述热管理系统包括：燃料电池系统，所述燃料电池系统包括燃料电池，所述燃料电池被构造成当通过氢气入口接收氢气并通过氧气入口接收氧气时产生电力，其中所述燃料电池包括被构造成排出在所述燃料电池中形成的废水的出口；以及压缩机，所述压缩机包括出口和被构造成接收周围空气的入口，其中所述压缩机的入口布置在所述燃料电池的出口下游并与所述燃料电池的出口流体连通，并且所述压缩机被构造成对周围空气与从所述燃料电池排出的废水的混合物进行加压。的废水的混合物进行加压。的废水的混合物进行加压。

【技术实现步骤摘要】
用于燃料电池车辆的热管理系统


[0001]本专利技术涉及一种用于由电牵引马达推进的燃料电池车辆的热管理系统。本专利技术还涉及一种控制热管理系统的方法。尽管本专利技术将主要针对作业机械形式的车辆，但本专利技术也可适用于使用燃料电池和电牵引马达进行推进的其它类型的车辆，例如卡车、公共汽车和其它运输车辆。

技术介绍

[0002]车辆的推进系统不断发展以满足市场的需求。一个特别的方面涉及对环境有害的废气的排放。因此，由电机和/或从氢燃料电池接收电力的电机推进的车辆越来越受欢迎，特别是对于卡车和其它重型车辆。
[0003]关于氢燃料电池，该部件产生大量的废水。作为示例，每100千瓦每小时可以产生60升。废水作为低温蒸汽和冷凝水的混合物从燃料电池中排出。
[0004]由于燃料电池排出大量的水，所以该水需要被处理。如果水被排到地面，会有污染操作路径的危险，这是很危险的。一种选择是使用排水箱。然而，这种排水箱需要有很大的尺寸，以避免需要过于频繁地清空水箱。
[0005]根据其摘要，US6,350,536涉及一种燃料电池系统，它包括具有空气供给管、空气排出管和燃料供给管的燃料电池，通过空气排出管从燃料电池排出的空气含有水。此外，US2015/349361在其摘要中描述了用于燃料电池的空气加湿设备和方法。用于燃料电池的该空气加湿设备和方法可以冷却空气压缩机和由空气压缩机压缩的空气，并通过将水与空气混合并将该混合物注入到空气压缩机的入口中而容易地对供应到燃料电池的空气进行加湿。此外，US2011/244343在其摘要中描述了一种燃料电池系统，该燃料电池系统包括燃料电池、氧化剂气体供应通道、压缩机、注水设备、返回通道和调节阀。最后，JP2009026498在其摘要中描述了一种燃料电池，在该燃料电池中，通过燃料气体和氧化剂气体之间的化学反应来产生电力。还提供了气体
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液体分离器，以分离所生成的水以与废空气一起排放并将分离后的生成水(separatedgenerated water)引入到双流体喷射喷嘴的生成水通道中。
[0006]因此，希望提供一种用于燃料电池车辆的热管理系统，它能够有效地处理在运行期间排出的水。

技术实现思路

[0007]因此，本专利技术的目的是至少部分克服上述缺陷。
[0008]根据第一方面，提供了一种用于由电牵引马达推进的燃料电池车辆的热管理系统，该热管理系统包括：燃料电池系统，该燃料电池系统包括燃料电池，该燃料电池被构造成当通过氢气入口接收氢气并通过氧气入口接收氧气时产生电力，其中该燃料电池包括被构造成排出在燃料电池中形成的废水的出口；以及压缩机，该压缩机包括出口和被构造成接收周围空气的入口，其中，该压缩机的入口布置在燃料电池的出口下游并与燃料电池的出口流体连通，并被构造成对周围空气与从燃料电池排出的废水的混合物进行加压。
[0009]因此，压缩机应被解释为布置成对气态形式的气体以及液态形式(即冷凝形式)的气体进行加压的压缩机。压缩机可以以多种方式操作。例如，压缩机可以是通过从例如下文所述的电力系统接收的电力操作的电动压缩机。也将如下面所描述的，该压缩机可以由电机操作。在本示例中，该压缩机例如通过轴而机械连接到电机。该电机又优选通过从电力系统接收的电力来操作。作为另一个示例，该压缩机是机械操作的压缩机。在这种情况下，该压缩机连接到旋转轴来操作。例如，该旋转轴可以是推进车辆车轮的电牵引马达的轴。在这种情况下，压缩机可以经由离合器连接到该轴，以用于控制该压缩机的操作。
[0010]本专利技术是基于这样的认识：即，压缩机可以有利地用于将来自燃料电池的废水转化为加热的蒸汽。在压缩机的下游，加热的蒸汽可以通过例如排气管或烟囱排出到周围环境中。所排出的加热的蒸汽很环保，并且将不会污染操作路径。因此，优点是该热管理系统以高效且安全的方式去除了从燃料电池排出的相对大量的水。
[0011]此外，当例如能量存储系统在例如使用车辆的电牵引马达来控制车辆速度的制动期间无法接收电力时，该压缩机也可以有利地用于耗散过量电力。特别地，如果压缩机是通过电力操作的电动压缩机，则在制动期间产生的过量电力可以供给到该压缩机。类似地，如果压缩机由电机操作，则制动期间产生的过量电力可以供给到该电机，该电机又操作压缩机。此外，如果压缩机是机械操作的压缩机，则该压缩机可以以可控方式连接到例如电牵引马达轴，这将增加惯性，从而降低在制动期间由电牵引马达产生的电力的水平。
[0012]根据示例实施例，所述热管理系统还可以包括空气加热装置，该空气加热装置被布置在压缩机的出口下游并与压缩机的出口流体连通。根据示例实施例，该空气加热装置可以是电制动电阻器，该电制动电阻器包括能够连接到所述电力系统的电阻材料。该空气加热装置可以被结合到能量管理系统中，用于当所产生的电力由于某种原因不能被供给到能量存储系统时增加所能耗散的电力水平。通过将空气加热装置定位在压缩机的下游，将能够改善对该空气加热装置的冷却。
[0013]根据示例实施例，所述燃料电池系统可以包括水冷凝器，该水冷凝器以流体连通方式布置在燃料电池的出口与压缩机的入口之间。因此，水可以被冷凝并以更适合压缩机加压的形式被引导到压缩机的入口中。因此，该压缩机可以不太复杂。而且，根据示例实施例，该燃料电池系统可以包括流体连接到水箱的水调节器，该水调节器被构造成调节水箱中包含的水。
[0014]根据示例实施例，该燃料电池系统可以包括水箱，该水箱以流体连通方式布置在燃料电池的出口与压缩机的入口之间。水箱是有利的，因为它可以暂时储存水，直到车辆在更适合排出由压缩机产生的加热的蒸汽的驱动模式下操作。
[0015]根据示例实施例，该燃料电池系统可以包括阀，该阀以流体连通方式布置在燃料电池的出口与压缩机的入口之间。因此，该阀可以有利地控制将废水引导到压缩机中的量和时间段。
[0016]根据示例实施例，并且如上面简要指出的，该热管理系统还可以包括电牵引马达，该电牵引马达被构造成推进车辆并且在车辆的制动期间以可控方式再生电力。此外，并且根据示例实施例，该电牵引马达可以电连接到电力系统，并且被构造成在推进期间从电力系统接收电力并在制动期间将电力供给到电力系统。
[0017]根据示例实施例，该电力系统可以包括能量存储系统，该能量存储系统被构造成
在制动期间从电牵引马达接收电力。根据示例实施例，该能量存储系统可以电连接到燃料电池并被构造成接收由燃料电池产生的电力。然而，应该容易理解的是，该燃料电池也可以布置成直接向电牵引马达供给电力，从而绕过能量存储系统。
[0018]根据示例实施例，并且如上所述，该热管理系统还可以包括能够电连接到车辆的电力系统的电机，该电机能够通过从电力系统接收的电力来操作。该热管理系统还可以包括连接到电力系统的控制单元，该控制单元包括控制电路，该控制电路被配置成：确定能量存储系统的电力吸收能力；将该电力吸收能力与在制动期间由电牵引马达产生的电力水平进行比较；并且当由电牵引马达产生的电力的水平超过该电力吸收能力时，控制所述电力系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于由电牵引马达推进的燃料电池车辆的热管理系统，所述热管理系统包括：
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燃料电池系统，所述燃料电池系统包括燃料电池，所述燃料电池被构造成当通过氢气入口接收氢气并通过氧气入口接收氧气时产生电力，其中，所述燃料电池包括被构造成排出在所述燃料电池中形成的废水的出口，以及
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压缩机，所述压缩机包括被构造成接收周围空气的入口和通向周围环境的出口，其中，所述压缩机的入口布置在所述燃料电池的出口下游并与所述燃料电池的出口流体连通，并且所述压缩机被构造成对周围空气与从所述燃料电池排出的废水的混合物进行加压，其中，加压后的所述混合物被配置成引向所述周围环境。2.根据权利要求1所述的热管理系统，其中，所述热管理系统还包括空气加热装置，所述空气加热装置被布置在所述压缩机的出口下游并与所述压缩机的出口流体连通。3.根据权利要求2所述的热管理系统，其中，所述空气加热装置是电制动电阻器，所述电制动电阻器包括能够连接到所述电力系统的电阻材料。4.根据权利要求1
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3中的任一项所述的热管理系统，其中，所述燃料电池系统包括水箱，所述水箱以流体连通方式布置在所述燃料电池的出口与所述压缩机的入口之间。5.根据权利要求1
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3中的任一项所述的热管理系统，其中，所述燃料电池系统包括阀，所述阀以流体连通方式布置在所述燃料电池的出口与所述压缩机的入口之间。6.根据权利要求1
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3中的任一项所述的热管理系统，其中，所述热管理系统还包括电牵引马达，所述电牵引马达被构造成推进所述车辆并在所述车辆的制动期间以可控方式再生电力。7.根据权利要求6所述的热管理系统，其中，所述电牵引马达电连接到电力系统，并且所述电牵引马达被构造成在推进期间从所述电力系统接收电力并在制动期间将电力供给到所述电力系统。8.根据权利要求7所述的热管理系统，其中，所述电力系统包括能量存储系统，所述能量存储系统被构造成在制动期间从所述电牵引马达接收电力。9.根据权利要求8所述的热管理系统，其中，所述能量存储系统电连接到所述燃料电池，并且被构造成接收由所述燃料电池产生的电力。10.根据权利要求8所述的热管理系统，其中，所述热管理系统还包括电...

【专利技术属性】
技术研发人员：戈登，
申请(专利权)人：沃尔沃建筑设备公司，
类型：发明
国别省市：