CN110682763B - 一种基于燃料电池余热利用的客车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于燃料电池余热利用的客车，包括乘客舱，乘客舱顶部两侧设置有风道，风道中设置有用于向乘客舱排气的风扇，车顶到乘客舱之间的空间区域中至少一侧还设有用于燃料电池散热的散热器芯体，乘客舱顶部还设置有可开合的乘客舱挡板。通过开关挡板和风扇，改变车顶到乘客舱之间的空间区域中空气流动的方向。在低温工况下，通过装置内空气流动利用燃料电池余热对车厢供暖；解决了传统供暖方式整车电耗大、降低整车行驶里程的问题。
Description
技术领域
本发明属于燃料电池汽车技术领域，具体涉及一种基于燃料电池余热利用的客车。
背景技术
燃料电池是一种将燃料的化学能直接转化为电能的装置，只需通入燃料和氧化剂就可以连续输出电能，具有能量转换率高、清洁环保、无需充电的优点。燃料电池汽车因为其续航里程长、加氢时间短的特点，已成为新能源汽车发展的重要方向。燃料电池电效率50％左右，每发出1kW的电就会产生1kW的热，对于30kW的燃料电池装置，就意味着有30kW的废热，这样的热量十分巨大，而目前行业内没有利用燃料电池废热的方案，不论冬季还是夏季都将该部分废热排放于大气中。
对于温度较低的情况来讲，冬季乘客舱最高取暖需求为30-40kW，多数是通过空调、水暖或电加热散热器满足的，对于纯电动和燃料电池车辆来讲，冬季将会有大量的电用于取暖，会较大程度提高整车电耗和降低整车续驶里程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于燃料电池余热利用的客车，将燃料电池的余热利用于车辆供暖，用于解决传统供暖方式整车电耗大、降低整车行驶里程的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
本发明提供了一种基于燃料电池余热利用的客车，包括乘客舱，乘客舱顶部两侧设置有风道，风道中设置有用于向乘客舱排气的风扇，车顶到乘客舱之间的空间区域中至少一侧还设有用于燃料电池散热的散热器芯体，乘客舱顶部还设置有可开合的乘客舱挡板。
本发明的有益效果：
本发明提供的燃料电池余热利用装置，通过开关挡板和风扇，改变车顶到乘客舱之间的空间区域中空气流动的方向。在低温工况下，通过装置内空气流动利用燃料电池余热对车厢供暖。解决了传统供暖方式整车电耗大、降低整车行驶里程的问题。
进一步的，还包括设置于车顶的主风扇和与主风扇配合的可开合的主挡板；在散热器芯体侧面还设置有用于气体交换的可开合的侧挡板。
进一步的，散热器芯体与乘客舱顶部以及车辆侧面均呈锐角设置。
附图说明
图1是客车俯视图；
图2是客车主视图；
图3是客车燃料电池余热利用低温工作原理图；
图4是客车燃料电池余热利用非低温工作原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明。
本发明的基本原理为：
通过开关挡板和风扇，改变燃料电池余热利用装置中空气流动的方向。在低温工况下，将燃料电池的余热通过风道送入车厢内，在非低温工况下，降燃料电池余热通过风扇和挡板排出车外。
如图1所示，客车车顶设置有多个车顶主风扇构成车顶主风扇组A，在乘客舱顶部两侧的风道中分别设置有多个用于向乘客舱排气的风扇，构成风扇组B和风扇组C；在车顶主风扇组A的下方还设置有与主风扇组A配合的可开合主挡板1，乘客舱顶部设置有乘客舱挡板4。由图1和图2所示，燃料电池散热器芯体与乘客舱顶部呈45°角设置于车顶到乘客舱之间的空间区域中，散热器芯体侧面还设置有用于气体交换的可开合的侧挡板2和侧挡板3。
在低温工况下，客车利用燃料电池余热时的工作原理如图3所示，燃料电池的冷却液经冷媒管路流经散热器芯体，因为在低温工况下需要空气将散热器芯片的热量吹至汽车风道内，所以此时侧挡板3、侧挡板2和主挡板1关闭，乘客舱挡板4打开。然后关闭主风扇组A，打开风扇组B和风扇组C。由于此时风扇组B和风扇组C开始工作，风扇组B和风扇组C将流经散热器芯体的气体抽入车辆风道T1和风道T2，此时在车顶到乘客舱之间的空间区域内部产生负压，乘客舱内空气通过乘客舱内顶部的空气通道(乘客舱挡板4打开)进入车顶到乘客舱之间的空间区域内；车内空气流过散热器芯体时带走芯体内部燃料电池冷却液的热量，形成热风从而吹到乘客舱，起到加热乘客舱效果；乘客舱内空气随着不断流动，逐步升温，满足乘客舱的取暖需求。
在非低温工况下，客车利用燃料电池余热时的工作原理如图4所示，燃料电池的冷却液经冷媒管路流经散热器芯体，因为在非低温工况下需要将散热器芯片的热量排出车外，所以此时乘客舱挡板4，开启主挡板1、侧挡板2和侧挡板3。然后关闭风扇组B和风扇组C，打开主风扇组A。由于此时主风扇组A开始工作，将车顶到乘客舱之间的空间区域内气体抽出车外，车顶到乘客舱之间的空间区域内产生负压，外界空气通过两侧空气通道(侧挡板2、3打开)进入装置壳体内；流过散热器芯体时带走芯体内部燃料电池冷却液的热量，起到冷却燃料电池的效果。
作为其他实施方式，散热器芯体与乘客舱顶部以及车辆侧面除本实施例呈45°外，还可均呈其他锐角设置。
本发明所要保护的基本方案为：
通过乘客舱顶部两侧的风道，利用乘客舱挡板与用于向乘客舱排气的风扇配合，将乘客舱内空气通过乘客舱内顶部的乘客舱挡板进入车顶到乘客舱之间的空间区域内；车内空气流过散热器芯体时带走芯体内部燃料电池冷却液的热量，形成热风从而吹到乘客舱，起到加热乘客舱效果。增加主风扇、主挡板和侧挡板是为了能够适用于非低温工况时乘客舱不需要供热，此时需要利用上述增加的器件将散热器热量排出车外。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (2)
1.一种基于燃料电池余热利用的客车，包括乘客舱，所述乘客舱顶部两侧设置有风道，所述风道中设置有用于向乘客舱排气的风扇，其特征在于，车顶到乘客舱之间的空间区域中至少一侧还设有用于燃料电池散热的散热器芯体，乘客舱顶部还设置有可开合的乘客舱挡板，所述乘客舱挡板设置在乘客舱两侧风道之间；还包括设置于车顶的主风扇和与主风扇配合的可开合的主挡板；在所述散热器芯体侧面还设置有用于气体交换的可开合的侧挡板；所述主挡板和侧挡板用于在低温工况下处于关闭状态；所述用于向乘客舱排气的风扇用于在低温工况下将流经散热器芯体的气体抽入所述风道，流经散热器芯体的气体从所述风道进入乘客舱，乘客舱内空气通过乘客舱挡板打开所形成的空气通道进入所述空间区域内，从而实现乘客舱内空气不断循环流动，逐步升温，满足乘客舱的取暖需求。
2.根据权利要求1所述的一种基于燃料电池余热利用的客车，其特征在于，所述散热器芯体与乘客舱顶部以及车辆侧面均呈锐角设置。
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