CN111452674A - 一种全功率氢燃料电池车辅组能源***冷却*** - Google Patents

一种全功率氢燃料电池车辅组能源***冷却*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种全功率氢燃料电池车辅组能源***冷却***，具体包括：水泵、氢气减压阀门、单向阀门、蓄冷器、动力电池、温度传感器、比例四通阀门和控制器；水泵与氢气减压阀门通过管道连接；氢气减压阀与单向阀门通过管道连接；单向阀门与蓄冷器通过管道连接；蓄冷器与比例四通阀门通过管道连接；比例四通阀门与动力电池通过管道连接；动力电池与所述温度传感器电性连接；控制器与水泵、单向阀门、温度传感器和比例四通阀门电性连接；本发明的有益效果是：加热了氢气，降低对FCS***的热冲击，同时利用氢气冷能冷却电池，在能量上能满足氢燃料电池车正常及极端的工况行驶需求，对整车能量进行了综合利用。

Description

一种全功率氢燃料电池车辅组能源***冷却***
技术领域
本发明涉及燃料电池***领域，尤其涉及一种全功率氢燃料电池车辅组能源***冷却***。
背景技术
全功率燃料电池汽车为了进一步实现节能、提高环境适应性并提升整车车能，其往往需要匹配较低度数的动力电池作为辅助能源，以满足能量回收、低温启动及加速需求。目前经典的燃料电池汽车动力电池匹配在3度电以下。
尽管动力电池匹配的较小，但为了保证电池性能及寿命，动力电池仍然需要严格的工作温度。这个温度区间般很窄小，一般在20-40℃之间。因此当环境温度较低或电池自身温度较高时，仍然需要对动力电池进行冷却或者加热。
目前对电池冷却或加热的方案很多，常见的方案如冷却时使用冷媒对电池冷却液进行换热，再通过水泵驱动冷却液流经电池包进行冷却。加热时使用PTC加热冷却液或通过电池包内部加热装置进行加热。这些方案在纯电动汽车上得到广泛的应用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种全功率氢燃料电池车辅组能源***冷却***。
本发明提供一种全功率氢燃料电池车辅组能源***冷却***，包括：
水泵、氢气减压阀门、单向阀门、蓄冷器、动力电池、温度传感器、比例四通阀门和控制器；
所述水泵的进口通过管道与所述动力电池的出口连接；所述水泵的出口通过管道与所述氢气减压阀门的进口连接；所述氢气减压阀门的出口通过管道与所述单向阀门的一端连接；所述单向阀门的另一端通过管道与所述蓄冷器的进口连接；所述蓄冷器的出口通过管道与所述比例四通阀门的第一端连接；所述比例四通阀门的第三端与所述动力电池通过管道相连；所述比例四通阀门的第四端与所述动力电池的出口通过管道连接；所述氢气减压阀门与所述单向阀门通过管道连接；所述单向阀门与所述蓄冷器通过管道连接；所述蓄冷器与所述比例四通阀门通过管道连接；所述比例四通阀门与所述动力电池的进口通过管道连接；
所述温度传感器包括两个，分别为第一温度传感器和第二温度传感器；所述动力电池与所述第一温度传感器和所述第二温度传感器电性连接；
所述控制器与所述水泵的控制端、所述单向阀门的控制端、所述温度传感器和所述比例四通阀门的控制端电性连接；
所述温度传感器所述蓄冷器用于存储冷却液；所述冷却液用于冷却动力电池，由所述水泵驱动；所述冷却液经由所述蓄冷器、所述比例四通阀门、所述动力电池、所述水泵和所述氢气减压阀门，形成冷却液回路；
所述单向阀门用于控制冷却液回路的通断；所述比例四通阀门用于控制冷却液的流量。
进一步地，所述四通比例阀的第二端还通过管道另接整车冷却回路的一端；所述动力电池的出口还通过管道另接整车冷却回路的另一端。
进一步地，所述水泵为任意一种车用电子水泵。
进一步地，所述单向阀门和所述比例四通阀门为电磁阀；
进一步地，所述氢气减压阀门还与氢气囊连接；当冷却液流过所述氢气减压阀门时，氢气囊内高压氢气得到加热；高压氢气经过加热，变为低压氢气，此时产生的冷能由冷却液吸收；冷却液温度降低，并由所述蓄冷器储存。
进一步地，当冷却液循环流动时，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器分别测量所述动力电池进口温度和出口温度。
进一步地，***工作原理如下：
S101：所述温度传感器采集所述动力电池的出口温度，当出口温度超过预设的温度阈值上限时，表明所述动力电池需要降温，进入步骤S102；
S102：所述控制器控制水泵运行，并打开所述单向阀门；
S103：所述控制器根据当前动力电池出口温度和入口温度之差，控制所述比例四通阀门的第二端、第三端和第四端的开度，进而控制冷却液流量；冷却液经由蓄冷器流出，经由所述四通比例阀流经所述动力电池，使所述动力电池出口温度降低；
S104：当所述动力电池出口温度达到预设的温度标准时，表示所述动力电池温度处于预设范围，此时所述控制器控制水泵断电，并关闭所述单向阀门；
S105：所述控制器控制所述四通比例阀全部关断。
当所述动力电池的出口温度低于预设的温度阈值下限时，表明所述动力电池需要加热，***工作如下：
S201：所述控制器控制水泵和所述单向阀门断开；
S202：所述控制器控制所述四通比例阀的冷却液回路第二端阀门关断，并打开于整车冷却回路相接的第一端、第三端和第四端阀门；
S203：此时，动力电池经由整车冷却回路加热；所述控制器根据当前动力电池出口温度和入口温度之差，控制所述比例四通阀门的开度，进而控制整车冷却回路冷却液流量，使所述动力电池出口温度升高；
S204：当所述动力电池出口温度达到预设的温度标准时，表示所述动力电池温度处于预设范围，此时所述控制器控制水泵断电，并关闭所述单向阀门；
S205：所述控制器控制所述四通比例阀全部关断。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：加热了氢气，降低对FCS***的热冲击，同时利用氢气冷能冷却电池，在能量上能满足氢燃料电池车正常及极端的工况行驶需求，对整车能量进行了综合利用。
附图说明
图1为本发明一种全功率氢燃料电池车辅组能源***冷却***的结构图；
图2是本发明实施例中全功率氢燃料电池车电池需要加热时的冷却回路示意图；
图3是本发明实施例中全功率氢燃料电池车电池需要降温时的冷却回路示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种全功率氢燃料电池车辅组能源***冷却***的流程图，具体包括：
水泵1、氢气减压阀门2、单向阀门3、蓄冷器4、动力电池5、温度传感器、比例四通阀门7和控制器8；
所述水泵1的进口通过管道与所述动力电池5的出口连接；所述水泵1的出口通过管道与所述氢气减压阀门2的进口连接；所述氢气减压阀门2的出口通过管道与所述单向阀门3的一端连接；所述单向阀门3的另一端通过管道与所述蓄冷器4的进口连接；所述蓄冷器4的出口通过管道与所述比例四通阀门7的第一端71连接；所述比例四通阀门7的第三端73与所述动力电池5通过管道相连；所述氢气减压阀门2与所述单向阀门3通过管道连接；所述单向阀门3与所述蓄冷器4通过管道连接；所述蓄冷器4与所述比例四通阀门7通过管道连接；所述比例四通阀门7与所述动力电池5的进口通过管道连接；
所述温度传感器包括两个，分别为第一温度传感器61和第二温度传感器62；所述动力电池5与所述第一温度传感器61和所述第二温度传感器62电性连接；
所述控制器8与所述水泵1的控制端、所述单向阀门3的控制端、所述温度传感器和所述比例四通阀门7的控制端电性连接；
所述温度传感器所述蓄冷器4用于存储冷却液；所述冷却液用于冷却动力电池5，由所述水泵1驱动；所述冷却液经由所述蓄冷器4、所述比例四通阀门7、所述动力电池5、所述水泵1和所述氢气减压阀门2，形成冷却液回路；
所述单向阀门3用于控制冷却液回路的通断；所述比例四通阀门7用于控制冷却液的流量。
所述四通比例阀7的第二端72还通过管道另接整车冷却回路的一端；所述动力电池5的出口还通过管道另接整车冷却回路的另一端。
所述水泵1为任意一种车用电子水泵1，本实施例中，电子水泵型号为TA70。
所述单向阀门3和所述比例四通阀门7为电磁阀，本实施例中，单向阀门3型号为SV8A，比例四通阀门7型号为DSG-01-02-0-C4；氢气减压阀门2的型号为YQQ-9；蓄冷器4为任意一种车用小型蓄冷器；
所述氢气减压阀门2还与氢气囊连接；当冷却液流过所述氢气减压阀门2时，氢气囊内高压氢气得到加热；高压氢气经过加热，变为低压氢气，此时产生的冷能由冷却液吸收；冷却液温度降低，并由所述蓄冷器4储存。
当冷却液循环流动时，所述第一温度传感器61和所述第二温度传感器62分别测量所述动力电池5进口温度和出口温度。
请参考图3，图3本发明实施例中全功率氢燃料电池车电池需要降温时的冷却回路示意图；***工作原理如下：
S101：所述温度传感器采集所述动力电池5的出口温度，当出口温度超过预设的温度阈值上限时，表明所述动力电池5需要降温，进入步骤S102；
S102：所述控制器8控制水泵1运行，并打开所述单向阀门3；
S103：所述控制器8根据当前动力电池5出口温度和入口温度之差，控制所述比例四通阀门7的第二端72、第三端73和第四端74的开度，进而控制冷却液流量；冷却液经由蓄冷器4流出，经由所述四通比例阀7流经所述动力电池5，使所述动力电池5出口温度降低；
S104：当所述动力电池5出口温度达到预设的温度标准时，表示所述动力电池5温度处于预设范围，此时所述控制器8控制水泵1断电，并关闭所述单向阀门3；
S105：所述控制器8控制所述四通比例阀7的所有阀门全部关断。
请参考图2，图2本发明实施例中全功率氢燃料电池车电池需要加热时的冷却回路示意图；当所述动力电池5的出口温度低于预设的温度阈值下限时，表明所述动力电池5需要加热，***工作如下：
S201：所述控制器8控制水泵1和所述单向阀门3断开；
S202：所述控制器8控制所述四通比例阀7的冷却液回路第二端72阀门关断，并打开于整车冷却回路相接的第一端71、第三端73和第四短74阀门；
S203：此时，动力电池5经由整车冷却回路加热；所述控制器8根据当前动力电池5出口温度和入口温度之差，控制所述比例四通阀门7的开度，进而控制整车冷却回路冷却液流量，使所述动力电池5出口温度升高；
S204：当所述动力电池5出口温度达到预设的温度标准时，表示所述动力电池5温度处于预设范围，此时所述控制器8控制水泵1断电，并关闭所述单向阀门3；
S205：所述控制器8控制所述四通比例阀7的所有阀门全部关断。
本发明的有益效果是：加热了氢气，降低对FCS***的热冲击，同时利用氢气冷能冷却电池，在能量上能满足氢燃料电池车正常及极端的工况行驶需求，对整车能量进行了综合利用。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种全功率氢燃料电池车辅组能源***冷却***，其特征在于：具体包括：水泵(1)、氢气减压阀门(2)、单向阀门(3)、蓄冷器(4)、动力电池(5)、温度传感器、比例四通阀门(7)和控制器(8)；
所述水泵(1)的进口通过管道与所述动力电池(5)的出口连接；所述水泵(1)的出口通过管道与所述氢气减压阀门(2)的进口连接；所述氢气减压阀门(2)的出口通过管道与所述单向阀门(3)的一端连接；所述单向阀门(3)的另一端通过管道与所述蓄冷器(4)的进口连接；所述蓄冷器(4)的出口通过管道与所述比例四通阀门(7)的第一端(71)连接；所述比例四通阀门(7)的第三端(73)与所述动力电池(5)的进口通过管道相连；所述比例四通阀门(7)的第四端(74)与所述动力电池(5)的出口通过管道连接；所述氢气减压阀门(2)与所述单向阀门(3)通过管道连接；所述单向阀门(3)与所述蓄冷器(4)通过管道连接；所述蓄冷器(4)与所述比例四通阀门(7)通过管道连接；所述比例四通阀门(7)与所述动力电池(5)的进口通过管道连接；
所述温度传感器包括两个，分别为第一温度传感器(61)和第二温度传感器(62)；所述动力电池(5)与所述第一温度传感器(61)和所述第二温度传感器(62)电性连接；
所述控制器(8)与所述水泵(1)的控制端、所述单向阀门(3)的控制端、所述温度传感器和所述比例四通阀门(7)的控制端电性连接；
所述温度传感器所述蓄冷器(4)用于存储冷却液；所述冷却液用于冷却动力电池(5)，由所述水泵(1)驱动；所述冷却液经由所述蓄冷器(4)、所述比例四通阀门(7)、所述动力电池(5)、所述水泵(1)和所述氢气减压阀门(2)，形成冷却液回路；
所述单向阀门(3)用于控制冷却液回路的通断；所述比例四通阀门(7)用于控制冷却液的流量。
2.如权利要求1所述的一种全功率氢燃料电池车辅组能源***冷却***，其特征在于：所述四通比例阀(7)的第二端(72)还通过管道另接整车冷却回路的一端；所述动力电池(5)的出口还通过管道另接整车冷却回路的另一端。
3.如权利要求1所述的一种全功率氢燃料电池车辅组能源***冷却***，其特征在于：所述水泵(1)为任意一种车用电子水泵(1)。
4.如权利要求1所述的一种全功率氢燃料电池车辅组能源***冷却***，其特征在于：所述单向阀门(3)和所述比例四通阀门(7)为电磁阀。
5.如权利要求1所述的一种全功率氢燃料电池车辅组能源***冷却***，其特征在于：所述氢气减压阀门(2)还与氢气囊连接；当冷却液流过所述氢气减压阀门(2)时，氢气囊内高压氢气得到加热；高压氢气经过加热，变为低压氢气，此时产生的冷能由冷却液吸收；冷却液温度降低，并由所述蓄冷器(4)储存。
6.如权利要求1所述的一种全功率氢燃料电池车辅组能源***冷却***，其特征在于：当冷却液循环流动时，所述第一温度传感器(61)和所述第二温度传感器(62)分别测量所述动力电池(5)进口温度和出口温度。
7.如权利要求1所述的一种全功率氢燃料电池车辅组能源***冷却***，其特征在于：***工作原理如下：
S101：所述温度传感器采集所述动力电池(5)的出口温度，当出口温度超过预设的温度阈值上限时，表明所述动力电池(5)需要降温，进入步骤S102；
S102：所述控制器(8)控制水泵(1)运行，并打开所述单向阀门(3)；
S103：所述控制器(8)根据当前动力电池(5)出口温度和入口温度之差，控制所述比例四通阀门(7)的第二端(72)、第三端(73)和第四端(74)的开度，进而控制冷却液流量；冷却液经由蓄冷器(4)流出，经由所述四通比例阀(7)流经所述动力电池(5)，使所述动力电池(5)出口温度降低；
S104：当所述动力电池(5)出口温度达到预设的温度标准时，表示所述动力电池(5)温度处于预设范围，此时所述控制器(8)控制水泵(1)断电，并关闭所述单向阀门(3)；
S105：所述控制器(8)控制所述四通比例阀(7)的所有阀门全部关断。
8.如权利要求1所述的一种全功率氢燃料电池车辅组能源***冷却***，其特征在于：当所述动力电池(5)的出口温度低于预设的温度阈值下限时，表明所述动力电池(5)需要加热，***工作如下：
S201：所述控制器(8)控制水泵(1)和所述单向阀门(3)断开；
S202：所述控制器(8)控制所述四通比例阀(7)的冷却液回路第二端(72)阀门关断，并打开于整车冷却回路相接的第一端(71)、第三端(73)和第四端(74)阀门；
S203：此时，动力电池(5)经由整车冷却回路加热；所述控制器(8)根据当前动力电池(5)出口温度和入口温度之差，控制所述比例四通阀门(7)的开度，进而控制整车冷却回路冷却液流量，使所述动力电池(5)出口温度升高；
S204：当所述动力电池(5)出口温度达到预设的温度标准时，表示所述动力电池(5)温度处于预设范围，此时所述控制器(8)控制水泵(1)断电，并关闭所述单向阀门(3)；
S205：所述控制器(8)控制所述四通比例阀(7)的所有阀门全部关断。
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