用于燃料电池车的冷却系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于燃料电池车的冷却装置，包括：单个一体式散热器，布置在车辆的前端，并被配置成通过与外部空气进行热交换对冷却液体进行冷却，以便一体地管理燃料电池堆和电力装置。更具体地，根据流动需求，将一体式散热器划分成第一高温区域和第二低温区域，以便利用流经高温区域的冷却液体对燃料电池堆进行冷却，利用流经低温区域的冷却液体对电力装置进行冷却。

【技术实现步骤摘要】
用于燃料电池车的冷却系统
本专利技术涉及一种用于燃料电池车的冷却装置，更具体涉及一种能增大通过散热器的空气量的燃料电池车的冷却装置。
技术介绍
燃料电池车的燃料电池将因氧气和氢气之间的化学反应所产生的化学能转化为电能以产生驱动力。在此过程中，在燃料电池的化学反应中产生热能，在此情况下，为确保燃料电池所需的性能，不可避免地要去除产生的热量。图1是示意性示出燃料电池车的常规冷却模块一个例子的示意图。用于燃料电池车的冷却装置包括冷凝器1、散热器、和冷却风扇4，该冷却风扇4用于冷却包含诸如逆变器、电动机和燃料电池堆的电力装置在内的驱动系统。在此，散热器分为用于电力装置的散热器2和用于燃料电池堆的散热器3，二者独立安装。用于电力装置的散热器2布置在冷凝器1的下方，用于燃料电池堆的散热器3布置在冷凝器1与冷却风扇4之间。经由用于电力装置的散热器2和用于燃料电池堆的散热器3，分别通过独立的循环线路，将冷却液体供应到电力装置和燃料电池堆，并且供应的冷却液体不间断地流入用于电力装置的散热器2和用于燃料电池堆的散热器3。重复该步骤使冷却液体循环流动，以冷却燃料电池车的电力装置和燃料电池堆。同时，如图2所示，在空转或低速时，燃料电池堆仅产生少量热量，但是，与在内燃机中不同的是，随着车速的增加，燃料电池堆产生的热量也迅速增加。如图3所示，随着车速的增加，散热器的性能跟不上电池产生的热量。因此，在速度超过100kph时，常规散热器系统无法胜任。此外，由于冷凝器和散热器2在车辆上的位置在很大程度上会阻挡空气，考虑到其的阻挡性能，必须大大增加冷却风扇4的容量(capacity)。此外，如果为了满足燃料电池堆的散热性能而增加散热器的尺寸，则系统的布局将变得复杂，且车辆的组装/前端碰撞特性也会因此劣化。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于燃料电池车的冷却装置，其采用一体式散热器，并使用水冷却热交换器代替常规冷凝器和电力装置的散热器。更具体地，通过去除常规冷凝器和电力装置的散热器，可以使车辆前端的空气流阻挡元件的数量减到最少，从而可以减少和简化冷却模块并优化冷却风扇的性能。一方面，本专利技术提供一种用于燃料电池车的冷却装置，包括：单个一体式散热器，布置在车辆的前端，并且被配置成通过与外部空气进行热交换对冷却液体进行冷却，以便一体地管理燃料电池堆和电力装置。根据冷却液体的流动形式，将一体式散热器划分成高温区域和低温区域，使得可以利用流经高温区域的冷却液体对燃料电池堆进行冷却，利用流经低温区域的冷却液体对电力装置进行冷却。在一个示例性实施例中，高温区域和低温区域被布置在一体式散热器的同一平面上。在通过高温区域的同时被冷却之后，一部分用于冷却燃料电池堆的冷却液体冷却燃料电池堆，并且在顺次流过高温区域和低温区域的同时被额外地冷却之后，一部分用于燃料电池堆的冷却液体还用于冷却电力装置。高温区域可以具有向下线性延伸的冷却液体通道，以向下引导用于燃料电池堆的冷却液体。低温区域具有冷却液体通道交替地向上和向下延伸的不规则的曲折形式的冷却液体通道，已经通过高温区域的冷却液体暴露于外部空气较长的时间以允许额外的冷却时间。根据本专利技术，冷却装置还可包括板式热交换器，其被配置成通过利用流经一体式散热器以冷却电力装置的一部分冷却液体，与用于电力装置的冷却液体进行热交换，而对电力装置进行冷却。在一些示例性实施例中，在从一体式散热器中排出的用于燃料电池堆的冷却液体通过板式热交换器之后，随后通过液体冷却热交换器因此，本专利技术具有以下效应。一体式散热器的散热效率不仅仅单独通过冷却电池堆、冷凝器、和电力装置而提高，而是通过利用流经单个一体式散热器的冷却液体，对燃料电池堆16和电力装置14一体地进行处理。进一步地，根据冷却液体的流动形式，将一体式散热器10划分为高温区域和低温区域，使得在高温区域，大量冷却液体在短时间内被沿下游方向引导以冷却产生大量热量的燃料电池堆16，已经通过高温区域的冷却液体在低温区域以S形流动，以额外地进行冷却操作。因而，在低温区域中，仅产生少量热量的电力装置14可以通过用于燃料电池堆的冷却液体进行冷却。而且，尽管风扇吹出的空气量通常被设置成高于燃料电池堆16的热量的最大值所需的空气量，然而在一般行驶条件或在散热器的冷却性能是最低限度时，还可以使用冷却装置来冷却车辆的其它部件。然而。因而，通过一体式散热器，可有效地对整个燃料电池车系统进行热管理。此外，通过使用液体冷却热交换器来代替使用用于电力装置的散热器，即传统的空气冷却热交换器和冷凝器，可以减小安装在车辆前端的电力装置的散热器和冷凝器的空气阻力，可以简化车辆前端的冷却模块。此外，通过减小冷却模块的尺寸，可提高车辆的正面碰撞性能，从而可提高产值。由于去除了用于电力装置的常规散热器和冷凝器，因此可以使通过车辆前端的格栅导入的空气的流阻最小，同时降低风扇电动机的容量。此外，尽管风扇吹出的空气量通常被设置成多于应对燃料电池堆16产生的最大程度热量所需规格的空气量，当在一般行驶条件下或散热器的冷却性能是最低限度的时候，冷却装置也可用于冷却其他车辆部件。从而，整个燃料电池车系统可通过一体式散热器进行有效的热处理。此外，使用水冷却热交换器代替用于电力装置的散热器，即，传统的空气冷却热交换器和冷凝器，由于安装在车辆前端的电力装置的散热器和冷凝器产成的空气阻力可被除去，因此有可能简化车辆前端的冷却模块。此外，减小冷却模块的尺寸可提高车辆的正面碰撞性能，有可能提高产值。除去电力装置的传统散热器和冷凝器，可使通过车辆前端格栅导入的空气的流动阻力最小，同时降低风扇电动机的容量。附图说明本专利技术的上述或其它特征通过以下结合附图的特定示例性实施例被详细描述，其仅用于阐述而并非用于限制本专利技术，其中：图1是示出用于燃料电池车常规冷却模块的一个例子的示意图；图2示出由发动机和燃料电池堆所产生的热量对比的条形图；图3示出基于冷却液体的温度对发动机和燃料电池堆产生的热量进行对比的条形图；图4是根据本专利技术一个实施例具有一体式散热器的燃料电池车冷却装置的立体图；和图5示意地示出图4中的冷却装置的主要元件的图解示意图。具体实施方式在下文中将通过结合附图详细地描述本专利技术的示例性实施例，以使本领域技术人员能够容易地实施本专利技术。应该理解的是，本文中所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似的术语包括一般而言的机动车辆，比如包含运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、货车，各种商用车辆的客车、包含各种轮船和舰船的船只、飞行器等等，并且包括混合动力车辆、电动汽车、混合动力电动汽车、氢动力汽车和其它替代燃料汽车(例如，从除了石油以外的资源中取得的燃料)。图4是根据本专利技术一个实施例的具有一体式散热器的燃料电池车冷却装置的立体图。图5是示出图4中的冷却装置的主要元件的示意图。本专利技术涉及一种用于车辆的冷却装置，其中冷却空气量的增加不受常规冷凝器和电力装置的散热器的影响。根据本专利技术，用于燃料电池车的冷却装置包括一体式散热器10和冷却风扇11。冷却风扇11通过布置在车辆前端的散热器引导外部空气。风扇11可被暴露以使外部空气通过车辆前端的散热器格栅被导入到车辆中。一体式散热器10具有冷却液体在其中流动的冷却液体通道。在导入的外部冷却空气与流经冷却液体通道的冷却液体进行热交换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃料电池车的冷却装置，包括：单个一体式散热器，布置在所述燃料电池车的前端，并且被配置成通过与外部空气进行热交换对冷却液体进行冷却，以便一体地管理燃料电池堆和电力装置，其中根据冷却液体的冷却需求，将所述一体式散热器划分成第一区域和第二区域，其中利用流经所述第一区域的冷却液体对所述燃料电池堆进行冷却，利用流经所述第二区域的冷却液体对所述电力装置进行冷却。

【技术特征摘要】
2011.09.09 KR 10-2011-00916071.一种用于燃料电池车的冷却装置，包括：单个一体式散热器，布置在所述燃料电池车的前端，并且被配置成通过与外部空气进行热交换对冷却液体进行冷却，以便一体地管理燃料电池堆和电力装置，其中根据冷却液体的冷却需求，将所述一体式散热器划分成第一区域和第二区域，其中利用流经所述第一区域的冷却液体对所述燃料电池堆进行冷却，利用流经所述第二区域的冷却液体对所述电力装置进行冷却，并且所述冷却装置还包括：热交换器，所述热交换器被配置成通过利用流经所述一体式散热器的所述第二区域的冷却液体与用于所述电力装置的冷却液体进行热交换而对所述电力装置进行冷却。2.如权利要求1所述的冷却装置，其中所述第一区域和所述第二区域被布置在所述一体式散热器的同一平面上，其中一部分冷却液体仅仅通过所述第一区域并循环返回到所述燃料电池堆中，一部分冷却液体顺次通过第一区域和第二区域，从而额外地冷却所述燃料电池堆或者同时冷却所述燃料电池堆和所述电力装置。3.如权利要求2所述的冷却装置，其中所述第一区域为高温区域，所述高温区域具有向下线性延伸的冷却液体通道，以向下引导用于所述燃料电池堆的冷却液体。4.如权利要求2所述的冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：金学世，李吉雨，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，起亚自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：