CN216783269U - 燃料电池汽车热管理集成***及使用该***的汽车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及燃料电池热管理集成技术领域，尤其涉及燃料电池汽车热管理集成***及使用该***的汽车。一种燃料电池汽车热管理集成***，包括：由第一水泵、燃料电池反应堆总成、第一三通阀、加热单元、散热单元、第二三通阀、换热器、第三三通阀和暖风芯体组成的第一冷却液循环回路，由第二水泵、增程电池、第四三通阀、电池冷却器和所述换热器组成的第二冷却液循环回路，由空调循环泵、冷凝器、蒸发器、第五三通阀和所述电池冷却器组成的冷媒循环回路。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池热管理集成技术领域，尤其涉及一种燃料电池汽车热管理集成***及使用该***的汽车。
背景技术
氢燃料电池***作为一种发电装置，在车载领域，目前主要用于搭载在货车及卡车等高载重车辆上，但是因目前的技术限制，电堆发热量较大，导致整车散热***结构复杂，体积较大，如何提高整车电池、电驱动、空调等热***集成度已经成为行业迫在眉睫需解决的问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种燃料电池汽车热管理集成***及使用该***的汽车。
本实用新型提供一种燃料电池汽车热管理集成***，包括：由第一水泵、燃料电池反应堆总成、第一三通阀、加热单元、散热单元、第二三通阀、换热器、第三三通阀和暖风芯体组成的第一冷却液循环回路，由第二水泵、增程电池、第四三通阀、电池冷却器和所述换热器组成的第二冷却液循环回路，由空调循环泵、冷凝器、蒸发器、第五三通阀和所述电池冷却器组成的冷媒循环回路；
燃料电池反应堆总成通过第一三通阀分别与加热单元和散热单元并联，所述第二三通阀设置在加热单元与所述换热器的连接回路上，所述第三三通阀设置在所述加热单元与所述暖风芯体的连接回路上，所述第二三通阀和第三三通阀连通，所述第二水泵、所述增程电池、所述第四三通阀和所述换热器按冷却液的输送方向依次连接，所述电池冷却器通过所述第四三通阀与所述换热器并联设置，所述换热器的冷却液输出端和所述电池冷却器的冷却液输出端均与所述第二水泵连接并连通，所述空调循环泵、所述冷凝器、所述第五三通阀和所述蒸发器按冷媒的输送方向依次连接，所述电池冷却器通过所述第五三通阀与所述蒸发器并联设置，其冷媒输出端以及所述蒸发器的冷媒输出端均与所述空调循环泵的冷媒输入端连接并连通。
进一步地，所述散热单元包括散热器和散热风扇，所述散热风扇的冷却液进液端和冷却液出液端分别与所述第一三通阀和所述第一水泵连接并连通。
进一步地，第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀和第五三通阀均为比例调节三通阀。
进一步地，还包括蓄水壶和去离子器，所述蓄水壶、所述第一水泵、所述燃料电池反应堆总成、所述去离子器分别沿冷却液的输送方向依次连接，所述去离子器的冷却液输出端与所述蓄水壶连接并连通，所述燃料电池反应堆总成与所述去离子器之间设有回路开关。
一种汽车，包括上述增程式燃料电池汽车热管理集成***，所述热管理集成***与车身连接。
本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：本发明所述的一种增程式燃料电池汽车热管理集成***，通过一体化集成结构，使得单个零件可以同时为两个***服务，减少了***的体积、质量成本。同时提高能量的利用率，使得电堆发热产生的热量用于空调加热、增程电池加热利用，同时利用板式换热器间接给电池加热，通过调节三通阀，可以精确控制电池加热所需要的热量。
附图说明
图1是本实用新型所述一种燃料电池汽车热管理集成***的模块连接图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本实用新型的实施例提供了一种燃料电池汽车热管理集成***，包括：由第一水泵（2）、燃料电池反应堆总成（3）、第一三通阀（6）、加热单元（9）、散热单元、第二三通阀（10）、换热器（13）、第三三通阀（11）和暖风芯体（12）组成的第一冷却液循环回路，由第二水泵（14）、增程电池（15）、第四三通阀（16）、电池冷却器（chiller）（17）和所述换热器（13）组成的第二冷却液循环回路，由空调循环泵（21）、冷凝器（20）、蒸发器（18）、第五三通阀（19）和所述电池冷却器（17）组成的冷媒循环回路，其中，燃料电池反应堆总成（3）通过第一三通阀（6）分别与加热单元（9）和散热单元并联，所述第二三通阀（10）设置在加热单元（9）与所述换热器（13）的连接回路上，所述第三三通阀（11）设置在所述加热单元（9）与所述暖风芯体（12）的连接回路上，所述第二三通阀（10）和第三三通阀（11）连通，所述第二水泵（14）、所述增程电池（15）、所述第四三通阀（16）和所述换热器（13）按冷却液的输送方向依次连接，所述电池冷却器（17）通过所述第四三通阀（16）与所述换热器（13）并联设置，所述换热器（13）的冷却液输出端和所述电池冷却器（17）的冷却液输出端均与所述第二水泵（14）连接并连通，所述空调循环泵（21）、所述冷凝器（20）、所述第五三通阀（19）和所述蒸发器（18）按冷媒的输送方向依次连接，所述电池冷却器（17）通过所述第五三通阀（19）与所述蒸发器（18）并联设置，其冷媒输出端以及所述蒸发器（18）的冷媒输出端均与所述空调循环泵（21）的冷媒输入端连接并连通。
在本实用新型中，燃料电池反应堆总成（3）为燃料电池反应堆和中冷器集成设置结构，其为现有技术，如专利号为CN200710093264.6，专利名为用于快速加热的热集成燃料电池加湿器的发明专利中公开的燃料电池堆模块即可作为本发明中燃料电池反应堆总成（3）的具体实施例。加热单元（9）为PTC加热器，散热单元包括散热器（8）和散热风扇（7），散热风扇（7）的冷却液进液端和冷却液出液端分别与第一三通阀（6）和第一水泵（2）连接并连通。与传统汽车的布置类似，本实用新型中，冷凝器（20）与散热器（8）共同散热风扇（7）。换热器（13）为板式换热器，其冷却液输出端与第一水泵（2）的冷却液进液端连通，暖风芯体（12）的冷却液输出端与第一水泵（2）的冷却液进液端连通。第一三通阀（6）为比例调节三通阀，用于控制分别经过加热单元（9）和散热单元的冷却液流量，以实现对冷却液的加热和冷却。同理，第二三通阀（10）、第三三通阀（11）和第五三通阀（19）也均为比例调节三通阀，用于控制分别进入板式换热器和暖风芯体（12）的冷却液流量，以满足增程电池（15）和空调的加热需求，以及控制冷媒分别进入蒸发器（18）和电池冷却器（17）内的比例。本实用新型所述集成***通过将燃料电池***、整车电池***和整车空调***进行集成，并使得第一冷却液循环回路、第二冷却液循环回路和冷媒循环回路共用PTC加热器，一方面可是显著缩短各***管路连接长度，降低各***的空间占用面积，有利于释放车身空间，另一方面可实现对各***热量的充分利用，提高能源利用率。
在上述实施例中，还包括蓄水壶（1）和去离子器（5），所述蓄水壶（1）、所述第一水泵（2）、所述燃料电池反应堆总成（3）、所述去离子器（5）分别沿冷却液的输送方向依次连接，所述去离子器（5）的冷却液输出端与所述蓄水壶（1）连接并连通，所述燃料电池反应堆总成（3）与所述去离子器（5）之间设有回路开关（4）。
在本实用新型中，蓄水壶（1）与去离子器（5）之间通过溢气管连通，当冷却液中离子浓度太高时，可启动回路开关（4），使冷却液流入去离子器（5）进行去离子处理后，再输送至蓄水壶（1）内，进而进行下一次的循环利用。具体的，回路开关（4）为二通阀。
本实用新型的一种增程式燃料电池汽车热管理集成***，总共包括以下三条循环回路：
1、燃料电池反应堆总成（3）冷却水循环回路：冷却液在第一水泵（2）的作用下，首先经过燃料电池反应堆总成（3），然后在第一三通阀（6）（6）的作用下，可进入PTC加热器（9）加热循环回路或者散热器（8）散热回路；当冷却液进入PTC加热器（9）加热循环后，在第二三通阀（10）的作用下，冷却液可以进入增程电池（15）用的板式换热器（13），在第三三通阀（11）（11）的作用下，冷却液可进入用于采暖使用的暖风芯体（12）。在燃料电池反应堆总成（3）的冷却液输出端，溢气管首先连接到去离子器（5），并在电堆与去离子器（5）之间连接一个两通阀（4）；
2、增程电池（15）循环水回路：冷却液在第二水泵（14）的作用下，首先经过增程电池（15），然后在第四三通阀（16）的作用下，可选择冷却液流过chiller（17）起到降温作用，流过板式换热器（13）起到加热的作用；
3、空调冷媒循环回路：在空调循环泵（21）的作用下，空调冷媒先经过冷凝器（20）中，然后在第五三通阀（19）的作用下，冷媒可进入chiller（17）起到给增程电池（15）循环水回路中冷却水降温的作用，也可进入蒸发器（18）中，达到降温的作用。
一种汽车，包括所述热管理集成***，所述热管理集成***与车身连接。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
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。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种燃料电池汽车热管理集成***，其特征在于，包括：由第一水泵（2）、燃料电池反应堆总成（3）、第一三通阀（6）、加热单元（9）、散热单元、第二三通阀（10）、换热器（13）、第三三通阀（11）和暖风芯体（12）组成的第一冷却液循环回路，由第二水泵（14）、增程电池（15）、第四三通阀（16）、电池冷却器（17）和所述换热器（13）组成的第二冷却液循环回路，由空调循环泵（21）、冷凝器（20）、蒸发器（18）、第五三通阀（19）和所述电池冷却器（17）组成的冷媒循环回路；
燃料电池反应堆总成（3）通过第一三通阀（6）分别与加热单元（9）和散热单元并联，所述第二三通阀（10）设置在加热单元（9）与所述换热器（13）的连接回路上，所述第三三通阀（11）设置在所述加热单元（9）与所述暖风芯体（12）的连接回路上，所述第二三通阀（10）和第三三通阀（11）连通，所述第二水泵（14）、所述增程电池（15）、所述第四三通阀（16）和所述换热器（13）按冷却液的输送方向依次连接，所述电池冷却器（17）通过所述第四三通阀（16）与所述换热器（13）并联设置，所述换热器（13）的冷却液输出端和所述电池冷却器（17）的冷却液输出端均与所述第二水泵（14）连接并连通，所述空调循环泵（21）、所述冷凝器（20）、所述第五三通阀（19）和所述蒸发器（18）按冷媒的输送方向依次连接，所述电池冷却器（17）通过所述第五三通阀（19）与所述蒸发器（18）并联设置，其冷媒输出端以及所述蒸发器（18）的冷媒输出端均与所述空调循环泵（21）的冷媒输入端连接并连通。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池汽车热管理集成***，其特征在于，所述散热单元包括散热器（8）和散热风扇（7），所述散热风扇（7）的冷却液进液端和冷却液出液端分别与所述第一三通阀（6）和所述第一水泵（2）连接并连通。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池汽车热管理集成***，其特征在于，第一三通阀（6）、第二三通阀（10）、第三三通阀（11）和第五三通阀（19）均为比例调节三通阀。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种燃料电池汽车热管理集成***，其特征在于，还包括蓄水壶（1）和去离子器（5），所述蓄水壶（1）、所述第一水泵（2）、所述燃料电池反应堆总成（3）、所述去离子器（5）分别沿冷却液的输送方向依次连接，所述去离子器（5）的冷却液输出端与所述蓄水壶（1）连接并连通，所述燃料电池反应堆总成（3）与所述去离子器（5）之间设有回路开关（4）。
5.一种汽车，其特征在于，包括权利要求4所述的燃料电池汽车热管理集成***，所述热管理集成***与车身连接。
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| CN202122921170.1U CN216783269U (zh) | 2021-11-25 | 2021-11-25 | 燃料电池汽车热管理集成***及使用该***的汽车 |
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|---|---|---|---|---|
| CN113954696A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-01-21 | 重庆地大工业技术研究院有限公司 | 一种增程式燃料电池汽车热管理集成***及其控制方法 |
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2021
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| CN113954696B (zh) * | 2021-11-25 | 2023-10-13 | 重庆地大工业技术研究院有限公司 | 一种增程式燃料电池汽车热管理集成***及其控制方法 |
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