CN216783270U - 燃料电池热管理集成***及汽车 - 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，尤其涉及燃料电池热管理集成***及汽车。一种燃料电池热管理集成***，包括：由蓄水壶、水泵、电池冷却器、增程电池、水冷冷凝器、电堆辅助冷却件、散热单元依次串联形成的第一循环回路，由空调压缩机泵、热泵加热器、热泵蒸发器依次串联形成的第二循环回路，所述热泵加热器与所述散热单元并联，所述第一循环回路上第一三通阀，所述第一三通阀分别与所述电堆辅助冷却件、所述散热单元和所述热泵加热器连接并连通，所述第二循环回路上设有第二三通阀，所述第二三通阀分别与所述空调压缩机泵、所述热泵加热器和所述水冷冷凝器连接并连通。
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，尤其涉及燃料电池热管理集成***及汽车。
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，若将燃料电池直接用于汽车动力电机驱动，在高负载爬坡等功率工况时，对电堆功率要求极高，而目前的燃料电池最大功率难以满足最高要求，同时受到匹配技术等影响，一般采用增程式结构，该结构不但能增加总的巡航里程，同时对电池***及其匹配要求较低，便于快速推广。目前一般采用电堆冷却、辅助冷却，增程电池及空调独立或者部分独立运行的方法，但是该方式零件较多，成本较高，同时由于冷却模块较多，噪声明显，同时故障率较高，对空间要求大。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了燃料电池热管理集成***。
本实用新型提供一种燃料电池热管理集成***，包括：由蓄水壶、水泵、电池冷却器、增程电池、水冷冷凝器、电堆辅助冷却件、散热单元依次串联形成的第一循环回路，由空调压缩机泵、热泵加热器、热泵蒸发器依次串联形成的第二循环回路，所述热泵加热器与所述散热单元并联，所述第一循环回路上第一三通阀，所述第一三通阀分别与所述电堆辅助冷却件、所述散热单元和所述热泵加热器连接并连通，所述第二循环回路上设有第二三通阀，所述第二三通阀分别与所述空调压缩机泵、所述热泵加热器和所述水冷冷凝器连接并连通，所述热泵蒸发器通过第三三通阀并联接入与所述电池冷却器和所述水冷冷凝器的回路中，所述热泵蒸发器设置在暖通空调总成内。
进一步地，所述电堆辅助冷却件包括中冷器、DCDC和空压机总成，所述DCDC和空压机总成串联接入所述水冷冷凝器和所述第一三通阀之间，所述中冷器与所述DCDC和空压机总成并联。
进一步地，所述散热单元为散热器，其一侧设有散热风扇。
进一步地，所述暖通空调总成包括空调鼓风机、所述热泵蒸发器、冷风风道、第四三通阀、暖风芯体、暖风风道和风向切换单元，所述空调鼓风机设置在所述热泵蒸发器的一侧，所述热泵蒸发器和所述暖风芯体串联，所述第四三通阀设置在冷风风道的出口，所述风向切换单元设置在所述冷风风道和所述暖风风道的出口，其用于切换空气的输送方向。
进一步地，所述第四三通阀为比例调节三通阀。
进一步地，述第三三通阀为比例调节三通阀。
一种汽车，包括上述燃料电池热管理集成***，所述燃料电池热管理集成***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：本实用新型的燃料电池热管理集成***，通过集成热泵加热器及水冷冷疑器，实现了对整个***加热或者降温的作用，通过热泵原理，在消耗极小的能量的情况下，实现从低温环境中去吸收热量，高温环境去放出热量，极大提高能量的利用率，比通过PTC加热方法实现加热，节约2-3倍的电能损失。并且通过该集成结构，提高***的集成度，减小了零件数量及体积，在成本控制方向也具有一定优势。
附图说明
图1是本实用新型所述燃料电池热管理集成***的结构示意图；
图2是本实用新型暖通空调总成的结构示意图。
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1-2，本实用新型的实施例提供了燃料电池热管理集成***，包括：由蓄水壶(1)、水泵(2)、电池冷却器(3)、增程电池 (4)、水冷冷凝器(5)、电堆辅助冷却件、散热单元依次串联形成的第一循环回路，由空调压缩机泵(13)、热泵加热器(11)、热泵蒸发器(14)依次串联形成的第二循环回路，所述热泵加热器(11)与所述散热单元并联，所述第一循环回路上第一三通阀(9)，所述第一三通阀(9)分别与所述电堆辅助冷却件、所述散热单元和所述热泵加热器(11)连接并连通，所述第二循环回路上设有第二三通阀(12)，所述第二三通阀(12)分别与所述空调压缩机泵(13)、所述热泵加热器(11)和所述水冷冷凝器(5)连接并连通，所述热泵蒸发器(14) 通过第三三通阀(15)并联接入与所述电池冷却器(3)和所述水冷冷凝器(5)的回路中，所述热泵蒸发器(14)设置在暖通空调总成内。
在本实用新型中，第一循环回路为冷却液的循环回路，第二循环回路为冷媒的循环回路，在第一三通阀(9)、第二三通阀(12)和第三三通阀(15)的作用下，改变冷却液和冷媒的流通路径，进而协助增程电池4完成降温和升温操作。本实用新型通过设置热泵加热器(11)和水冷冷凝器(5)，通过三通阀实现对不同回路的控制，实现热泵***在不同工况下的对增程电池4的加热或者降温工作。需要说明的是，本实用新型中的蓄水壶(1)、水泵(2)、电池冷却器(3)、增程电池(4)、水冷冷凝器(5)、空调压缩机泵(13)、热泵加热器 (11)、热泵蒸发器(14)、第一三通阀(9)、第二三通阀(12)和第三三通阀(15)均为现有结构，其中，蓄水壶(1)用于存储冷却液，电池冷却器(3)用于增程电池的冷却效果，增程电池(4)用于增加整车的续航能力，水冷冷凝器(5)用于热泵***制冷时散热，空调压缩机泵(13)用于泵送冷媒，热泵加热器(11)用于加热冷媒，热泵蒸发器(14)用于冷却冷媒，第一三通阀(9)、第三三通阀(15) 用于控制管路连通和断开，以达到改变冷却液或冷媒的流通路径的目的，第二三通阀(12)为比例调节三通阀，用以调节和控制进入热泵蒸发器(14)和电池冷却器(3)内冷媒的流量，以上零部件均被广泛应用于燃料汽车的车身结构中，因此，本实用新型对以上零部件的结构和工作原理不再进行赘述。
在上述实施例中，所述电堆辅助冷却件包括中冷器(6)、DCDC (7)和空压机总成(8)，所述DCDC(7)和空压机总成(8)串联接入所述水冷冷凝器(5)和所述第一三通阀(9)之间，所述中冷器 (6)与所述DCDC(7)和空压机总成(8)并联。
在本实用新型中，中冷器(6)、DCDC(7)和空压机总成(8) 为现有技术，其共同作为燃料电池反应堆***的辅助***，本实用新型对其结构和工作不再进行赘述。空压机总成(8)包括集成设置的空压机和空压机控制器。
在上述实施例中，所述散热单元为散热器(10)，其一侧设有散热风扇(11)。
在本实用新型中，散热器(10)和散热风扇(11)的组合使用可达到提高对冷却液散热效果和效率的目的。
在上述实施例中，所述暖通空调总成包括空调鼓风机(16)、所述热泵蒸发器(14)、冷风风道、第四三通阀(17)、暖风芯体(18)、暖风风道和风向切换单元(19)，所述空调鼓风机(16)设置在所述热泵蒸发器(14)的一侧，所述热泵蒸发器(14)和所述暖风芯体(18) 串联，所述第四三通阀(17)设置在冷风风道的出口，所述风向切换单元(19)设置在所述冷风风道和所述暖风风道的出口，其用于切换空气的输送方向。
在本实用新型中，空调鼓风机(16)即可实现对热泵蒸发器(14) 降温，还作为空调风的来源。第四三通阀(17)为比例调节三通阀，其用于控制冷后的空气经过暖风芯体(18)的流量，以达到调节进入乘员舱(20)内空气温度的目的。而风向切换单元(19)用于实现切换空调风的流通路径，当其选择所述冷风风道或所述暖风风道与所述乘员舱(20)连通时，可将冷却或加热后的空调风输送至乘员舱(20) 内，当其选择所述冷风风道或所述暖风风道时，通过风管21与所需需求相连，空调风直接排入车外或者车内，以满足不同的请求。在本实用新型中，暖通空调总成的结构为现有技术，风向切换单元(19) 控制空调风走向也为现有技术，现有汽车上的空调总成结构均能实现本实用新型中暖通空调总成的功能，因此，本实用新型对其具体结构和工作原理不再进行赘述。
本实用新型的燃料电池热管理集成***：
1、冷却液通过水泵(2)后依次进入电池冷却器(3)、增程电池 (4)、水冷冷凝器(5)，然后再进入电堆辅助冷却件，然后通过第一三通阀(9)控制冷却液进入热泵加热器(11)或散热器(10)中；
2、冷媒经过空调压缩机泵(13)加热后，通过第二三通阀(12) 选择，在增程电池4需要加热时，进入热泵加热器(11)，在增程电池4需要冷却时，进入水冷冷凝器(5)；
3、冷媒在经过水冷冷凝器(5)后或者热泵加热器(11)后通过第一三通阀(9)进行调节，使得冷媒进入电池冷却器(3)或者热泵加热器(11)。
本实用新型的燃料电池热管理集成***，通过集成热泵加热器及水冷冷疑器，实现了对整个***加热或者降温的作用，通过热泵原理，在消耗极小的能量的情况下，实现从低温环境中去吸收热量，高温环境去放出热量，极大提高能量的利用率，比通过PTC加热方法实现加热，节约2-3倍的电能损失。并且通过该集成结构，提高***的集成度，减小了零件数量及体积，在成本控制方向也具有一定优势。
一种包括燃料电池热管理集成***的汽车，所述燃料电池热管理集成***与汽车的车身连接。
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 (7)
1.一种燃料电池热管理集成***，其特征在于，包括：由蓄水壶(1)、水泵(2)、电池冷却器(3)、增程电池(4)、水冷冷凝器(5)、电堆辅助冷却件、散热单元依次串联形成的第一循环回路，由空调压缩机泵(13)、热泵加热器(11)、热泵蒸发器(14)依次串联形成的第二循环回路，所述热泵加热器(11)与所述散热单元并联，所述第一循环回路上第一三通阀(9)，所述第一三通阀(9)分别与所述电堆辅助冷却件、所述散热单元和所述热泵加热器(11)连接并连通，所述第二循环回路上设有第二三通阀(12)，所述第二三通阀(12)分别与所述空调压缩机泵(13)、所述热泵加热器(11)和所述水冷冷凝器(5)连接并连通，所述热泵蒸发器(14)通过第三三通阀(15)并联接入与所述电池冷却器(3)和所述水冷冷凝器(5)的回路中，所述热泵蒸发器(14)设置在暖通空调总成内。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池热管理集成***，其特征在于，所述电堆辅助冷却件包括中冷器(6)、DCDC(7)和空压机总成(8)，所述DCDC(7)和空压机总成(8)串联接入所述水冷冷凝器(5)和所述第一三通阀(9)之间，所述中冷器(6)与所述DCDC(7)和空压机总成(8)并联。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池热管理集成***，其特征在于，所述散热单元为散热器(10)，其一侧设有散热风扇。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池热管理集成***，其特征在于，所述暖通空调总成包括空调鼓风机(16)、所述热泵蒸发器(14)、冷风风道、第四三通阀(17)、暖风芯体(18)、暖风风道和风向切换单元(19)，所述空调鼓风机(16)设置在所述热泵蒸发器(14)的一侧，所述热泵蒸发器(14)和所述暖风芯体(18)串联，所述第四三通阀(17)设置在冷风风道的出口，所述风向切换单元(19)设置在所述冷风风道和所述暖风风道的出口，其用于切换空气的输送方向。
5.根据权利要求4所述的一种燃料电池热管理集成***，其特征在于，所述第四三通阀(17)为比例调节三通阀。
6.根据权利要求1所述的一种燃料电池热管理集成***，其特征在于，述第三三通阀(15)为比例调节三通阀。
7.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的一种燃料电池热管理集成***，所述燃料电池辅助***与电池热管理集成***与车身连接。
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| CN202122941035.3U CN216783270U (zh) | 2021-11-25 | 2021-11-25 | 燃料电池热管理集成***及汽车 |
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|---|---|---|---|---|
| CN113954697A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-01-21 | 重庆地大工业技术研究院有限公司 | 燃料电池辅助***与电池热管理集成***及其控制方法 |
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| CN113954697B (zh) * | 2021-11-25 | 2023-10-13 | 重庆地大工业技术研究院有限公司 | 燃料电池辅助***与电池热管理集成***及其控制方法 |
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