燃料电池车辆的集成热管理系统技术方案

本发明专利技术公开一种燃料电池车辆的集成热管理系统，其包括：燃料电池冷却剂管路，使第一冷却剂循环通过燃料电池、电池冷却器以及集成冷却器；室内空调制冷剂管路，使制冷剂循环通过第一压缩机、室内冷凝器、室外热交换器以及集成冷却器；以及电池制冷剂管路，使制冷剂循环通过第二压缩机、室外冷凝器以及电池冷却器。室外冷凝器以及电池冷却器。室外冷凝器以及电池冷却器。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池车辆的集成热管理系统


[0001]本专利技术涉及一种燃料电池车辆的集成热管理系统，具体地，涉及一种可以将室内空调制冷剂、电子部件冷却剂、燃料电池冷却剂、电池冷却剂和电池制冷剂构成为集成系统，并且实现各种热交换模式以提高车辆的整体能量效率的燃料电池车辆的集成热管理系统。

技术介绍

[0002]最近，由于内燃机车辆的环境问题，电动车辆和燃料电池车辆等环保车辆的普及正处于扩大的趋势。
[0003]现有的内燃机车辆可将发动机的废热用于室内加热，因此无需单独的用于加热的能量。然而，电动车辆和燃料电池车辆等环保车辆不具有发动机等热源，因此需要通过单独的能量来执行加热，并且由此导致用电效率降低。
[0004]因此，在电动车辆和燃料电池车辆等环保车辆的空调装置中应用了一种与内燃机车辆的空调装置不同方式的热泵系统。
[0005]通常，热泵系统(Heat pump system)是一种利用制冷剂的蒸发热或冷凝热，将低温热以高温传递，以在加热时吸收外部热或废热并排放至室内的冷却/加热系统。
[0006]然而，除了空调装置之外，电动车辆和燃料电池车辆等环保车辆还需要对电池、马达等电气部件的热管理。尤其，在燃料电池车辆的情况下，还需要对燃料电池堆的热管理。
[0007]即，应用于电动车辆和燃料电池车辆等环保车辆的室内空间和电池、电气部件和燃料电池堆中的每一个对空调需求均不同，因此需要一种能够在独立地应对这些需求的同时，还可以有效协同以尽可能节约能量的技术。因此，需要一种车辆的集成热管理概念，以在对每个结构单独执行热管理的同时，集成车辆的整体热管理，从而增加热效率。
[0008]为了执行这种车辆的集成热管理，需要将复杂的冷却剂管路、制冷剂管路和部件集成并模块化，因此需要一种在模块化多个部件的同时，还易于制造，并且在封装方面上也可以实现紧凑的模块化概念。
[0009]另一方面，在应用热泵系统的车辆的集成热管理系统中，为了应对外部气温较低等热泵系统无法顺利操作的情况而单独设置有各种方式的加热器并应用在车辆的集成热管理回路中，例如，将水加热式加热器设置在冷却剂管路中以使电池升温，并且将空气加热式加热器设置在制冷剂管路中以实现室内空间的加热等。
[0010]然而，单独设置用于电池升温的水加热式加热器和用于室内加热的空气加热式加热器在热管理方面上效率较低，并且由于部件数量也会增加，因此需要一种通过集成热管理回路的概念来减少部件数量的方案。
[0011]作为上述
技术介绍
所说明的内容仅用于增强对本专利技术的背景的理解，不应被视为承认属于本领域普通技术人员已知的现有技术。
[0012]现有技术文献
[0013]专利文献
[0014](专利文献1)KR 10
‑
2020
‑
0145880A

技术实现思路

[0015](一)要解决的技术问题
[0016]本专利技术是为了解决上述问题而提出，旨在提供一种可以将室内空调制冷剂、电子部件冷却剂、燃料电池冷却剂、电池冷却剂和电池制冷剂构成为集成系统，并且实现各种热交换模式以提高车辆的整体能量效率的燃料电池车辆的集成热管理系统。
[0017](二)技术方案
[0018]用于实现上述目的的根据本专利技术的燃料电池车辆的集成热管理系统包括：燃料电池冷却剂管路，使第一冷却剂循环通过使用氢和空气产生电力的燃料电池、通过冷却剂与电池热交换的电池冷却器以及集成冷却器；室内空调制冷剂管路，使制冷剂循环通过吸入并压缩制冷剂的第一压缩机、设置于室内空调装置以产生暖风并供应到室内的室内冷凝器、将制冷剂与外部空气热交换的室外热交换器以及集成冷却器；以及电池制冷剂管路，使制冷剂循环通过吸入并压缩制冷剂的第二压缩机、将压缩的制冷剂与外部空气热交换以放热的室外冷凝器以及电池冷却器。
[0019]在燃料电池冷却剂管路中，电池冷却器可以通过第一阀并联到燃料电池和集成冷却器之间。
[0020]在燃料电池冷却剂管路中，燃料电池散热器通过第二阀并联到燃料电池，燃料电池车辆的集成热管理系统可以进一步包括：电池冷却剂管路，使第二冷却剂循环通过电池冷却器和电池。
[0021]燃料电池车辆的集成热管理系统可以进一步包括：电子部件冷却剂管路，使第三冷却剂循环通过车辆电子部件和集成冷却器。
[0022]在电子部件冷却剂管路中，电子部件散热器可以通过第三阀并联到车辆电子部件。
[0023]集成冷却器可以包括在制冷剂管路中通过第四阀并联的电子部件冷却器和燃料电池冷却器，电子部件冷却器可以连接到电子部件冷却剂管路，燃料电池冷却器可以连接到燃料电池冷却剂管路。
[0024]集成冷却器和蒸发器可以彼此并联地连接在室内空调制冷剂管路的室外热交换器和第一压缩机之间。
[0025]集成冷却器可以包括串联的燃料电池冷却器和电子部件冷却器，电子部件冷却器可以连接到电子部件冷却剂管路，燃料电池冷却器可以连接到燃料电池冷却剂管路，在集成冷却剂的上游点可以设置有第五阀，在制冷剂管路中可以设置有在室内冷凝器和室外热交换器之间分支并汇合到第五阀的分支管路。
[0026]绕过集成冷却器的旁通管路可以连接到第五阀，旁通管路可以在第一压缩机上游点汇合到室内空调制冷剂管路。
[0027]燃料电池冷却器可以设置于电子部件冷却器的上游点，使得从燃料电池冷却器排出的制冷剂被引入到电子部件冷却器。
[0028]燃料电池冷却剂管路的冷却剂可以依次流过燃料电池、电池冷却器以及集成冷却器。
[0029]在室内空调制冷剂管路中，在第一压缩机和室内空调装置的室内冷凝器之间可以设置有制冷剂加热器。
[0030]在燃料电池冷却模式下，第一压缩机和第二压缩机均被启动，并且在燃料电池冷却剂管路中，流过燃料电池的冷却剂可以通过电池冷却器和集成冷却器冷却。
[0031]在室内加热模式下，第一压缩机被启动，并且在室内空调制冷剂管路中，流过室内冷凝器的制冷剂可以通过室外热交换器和集成冷却器吸热。
[0032]在电池升温模式下，冷却剂循环电池冷却剂管路，并且在燃料电池冷却剂管路中，流过燃料电池的冷却剂可以通过电池冷却器放热。
[0033]在燃料电池冷却模式下，第一压缩机和第二压缩机均被启动，并且在燃料电池冷却剂管路中，流过燃料电池的冷却剂可以通过电池冷却器和燃料电池冷却器冷却。
[0034]在室内加热模式下，第一压缩机被启动，并且在室内空调制冷剂管路中，流过室内冷凝器的制冷剂可以通过室外热交换器吸热，并且可以在通过第四阀流过燃料电池冷却器时吸热。
[0035]在室内加热模式下，第一压缩机被启动，并且在室内空调制冷剂管路中，流过室内冷凝器的制冷剂可以通过室外热交换器吸热，并且可以在通过第四阀流过电子部件冷却器时吸热，在燃料电池冷却剂管路中，流过燃料电池的冷却剂可以通过电池冷却器放热。
[0036]在室内加热模式下，第一压缩机被启动，并且在室内空调制冷剂管路中，流过室内冷凝器的制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池车辆的集成热管理系统，其特征在于，包括：燃料电池冷却剂管路，使第一冷却剂循环通过使用氢和空气产生电力的燃料电池、通过冷却剂与电池热交换的电池冷却器以及集成冷却器；室内空调制冷剂管路，使制冷剂循环通过吸入并压缩制冷剂的第一压缩机、设置于室内空调装置以产生暖风并供应到室内的室内冷凝器、将制冷剂与外部空气热交换的室外热交换器以及集成冷却器；以及电池制冷剂管路，使制冷剂循环通过吸入并压缩制冷剂的第二压缩机、将压缩的制冷剂与外部空气热交换以放热的室外冷凝器以及电池冷却器。2.根据权利要求1所述的燃料电池车辆的集成热管理系统，其特征在于，在燃料电池冷却剂管路中，电池冷却器通过第一阀并联到燃料电池和集成冷却器之间。3.根据权利要求1所述的燃料电池车辆的集成热管理系统，其特征在于，在燃料电池冷却剂管路中，燃料电池散热器通过第二阀并联到燃料电池，燃料电池车辆的集成热管理系统进一步包括：电池冷却剂管路，使第二冷却剂循环通过电池冷却器和电池。4.根据权利要求1所述的燃料电池车辆的集成热管理系统，其特征在于，进一步包括：电子部件冷却剂管路，使第三冷却剂循环通过车辆电子部件和集成冷却器。5.根据权利要求4所述的燃料电池车辆的集成热管理系统，其特征在于，在电子部件冷却剂管路中，电子部件散热器通过第三阀并联到车辆电子部件。6.根据权利要求4所述的燃料电池车辆的集成热管理系统，其特征在于，集成冷却器包括在制冷剂管路中通过第四阀并联的电子部件冷却器和燃料电池冷却器，电子部件冷却器连接到电子部件冷却剂管路，燃料电池冷却器连接到燃料电池冷却剂管路。7.根据权利要求1所述的燃料电池车辆的集成热管理系统，其特征在于，集成冷却器和蒸发器彼此并联地连接在室内空调制冷剂管路的室外热交换器和第一压缩机之间。8.根据权利要求4所述的燃料电池车辆的集成热管理系统，其特征在于，集成冷却器包括串联的燃料电池冷却器和电子部件冷却器，电子部件冷却器连接到电子部件冷却剂管路，燃料电池冷却器连接到燃料电池冷却剂管路，在集成冷却器的上游点设置有第五阀，在制冷剂管路中设置有在室内冷凝器和室外热交换器之间分支并汇合到第五阀的分支管路。9.根据权利要求8所述的燃料电池车辆的集成热管理系统，其特征在于，绕过集成冷却器的旁通管路连接到第五阀，旁通管路在第一压缩机上游点汇合到室内空调制冷剂管路。10.根据权利要求8所述的燃料电池车辆的集成热管理系统，其特征在于，燃料电池冷却器设置于电子部件冷却器的上游点，使得从燃料电池冷却器排出的制冷剂被引入到电子部件冷却器。11.根据权利要求1所述的燃料电池车辆的集成热管理系统，其特征在于，燃料电池冷却剂管路的冷却剂依次流过燃料电池、电池冷却器以及集成冷却器。
12.根据权利要求1所述的燃料电池车辆的集成热管理系统，其特征在于，在室内空调制冷剂管路中，在第一压缩机和室内空调装置的室内冷凝器之间设置有制冷剂加热器。13.根据权利要求1所述的燃料电池车辆的集成热管理系统，其特征在于，在燃料电池冷却模式下，第一压缩机和第二压缩机均被启动，并且在燃料电池冷却剂管路中，流过燃料电池的冷却剂通过电池冷却器和集成冷却器冷却。14.根据权利要求1所述的燃料电池车辆的集成热管理系统，其特征在于，在室内加热模式下，第一压缩机被启动，并且在室内空调制冷剂管路中，流过室内冷凝器的制冷剂通过室外热交换器和集成冷却器吸热。15.根据权利要求3所述的燃料电池车辆的集成热管理系统，其特征在于，在电池升温模式下，冷却剂循环电池冷却剂管路，并且在燃料电池冷却剂管路中，流过燃料电池的冷却剂通过电池冷却器放热。16.根据权利要求6所述的燃料电池车辆的集成热管理系统，其特征在于，在燃料电池冷却模式下，第一压缩机和第二压缩机均被启动，并且在燃料电池冷却剂管路中，流过燃料电池的冷却剂通...

【专利技术属性】
技术研发人员：金起睦，李尚信，吴万周，李根馥，崔材赫，
申请(专利权)人：起亚株式会社，
类型：发明
国别省市：