CN216783306U - 一种燃料电池集成式整车热管理集成***及汽车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池集成式整车热管理集成***及汽车。一种燃料电池集成式整车热管理集成***，包括蓄水壶、水泵、燃料电池反应堆、水冷中冷器、第一三通阀、空冷中冷器、第二三通阀、加热单元、散热组件、第三三通阀、去离子器、蒸发器芯体、第四三通阀、暖风芯体和风向切换单元。本实用新型所述燃料电池集成式整车热管理集成***，通过集成一体化方案，使得燃料电池反应堆进气温度在不增加散热风扇的情况下，可根据不同的功率下对进气温度的需求调节进气温度，与此同时，参与冷却后的空气通过管路连接到空压机进气前端，在压力的作用下，可降低空压机所消耗的功率，同时对多余的能量展开回收利用。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池集成式整车热管理集成***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，目前主流燃料电池反应堆厂家均要求发动机进水温度与发动机进气温度温差在2-5℃，一般空气温度小于等于进水温度时，为燃料电池反应堆最佳工作点，有助于提高燃料电池反应堆的输出功率及寿命，因此为了保证温差，一般中冷器与燃料电池反应堆均采用并联设计，采用燃料电池反应堆进水口前的水分流并联去冷却空气，因此燃料电池反应堆进气温度一般均高于进水温度2-3℃，所以需要将由原本150℃的空气经过中冷器冷却到燃料电池反应堆进水口(一般为70℃左右)温度高2-3℃后，进一步冷却2-5℃。同时在燃料电池领域，因燃料电池反应堆发热量较大，为了进一步对能量开展利用，将燃料电池反应堆多余的热量用于驾驶及乘员舱的采暖。
现有技术方案一般仅通过燃料电池反应堆与中冷器并联或者利用单独辅助冷却的方案去完成冷却，若采用单并联结构去实现冷却，则进气温度无法降低到进水温度以下。而采用单独辅助冷却的方案，则会导致空水温差极大，同时辅助回路设计难度加大，成本升高。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种燃料电池集成式整车热管理集成***。
本实用新型提供一种燃料电池集成式整车热管理集成***，包括蓄水壶、水泵、燃料电池反应堆、水冷中冷器、第一三通阀、空冷中冷器、第二三通阀、加热单元、散热组件、第三三通阀、去离子器、蒸发器芯体、第四三通阀、暖风芯体和风向切换单元，所述水泵的进液端与所述蓄水壶的出液端连通，其出液端分别与所述燃料电池反应堆的进液端和所述水冷中冷器的进液端连通，所述水冷中冷器的出气端和所述空冷中冷器的进气端与所述第一三通阀连通，所述空冷中冷器的出气端分别与所述燃料电池反应堆的进气端和所述第一三通阀连通，所述第二三通阀分别与所述燃料电池反应堆的出液端、所述水冷中冷器的出液端、所述加热单元的进液端连通和所述散热组件的进液端连通，所述第三三通阀分别与所述加热单元的出液端、所述暖风芯体的进液端和所述水泵的进液端连通，所述散热单元的出液端与所述水泵的进液端连通，所述去离子器的进液端与所述燃料电池反应堆的出液端和所述水冷中冷器的出液端连通，其出液端与所述水泵的进液端连通，所述空冷中冷器、所述蒸发器芯体、所述暖风芯体分别沿空气的输送方向依次连接，所述第四三通阀分别与所述蒸发器芯体的出气端、所述暖风芯体的进气端和所述暖风芯体的出气端连通，所述风向切换单元与所述暖风芯体的出气端、空压机进气端和乘员舱连通。
进一步地，所述第一三通阀为比例调节三通阀。
进一步地，所述加热单元为PTC加热器总成。
进一步地，所述冷却组件包括散热器总成和散热风扇总成。
进一步地，所述空冷中冷器的一侧设有空调鼓风机。
一种汽车，包括上述的燃料电池集成式整车热管理集成***。
本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型所述燃料电池集成式整车热管理集成***，通过集成一体化方案，使得燃料电池反应堆进气温度在不增加散热风扇的情况下，可根据不同的功率下对进气温度的需求调节进气温度，保证冷却效果和效率。与此同时，参与冷却后的空气通过管路连接到空压机进气前端，在压力的作用下，可降低空压机所消耗的功率，同时对多余的能量展开回收利用，降低成本。
附图说明
图1是本实用新型所述一种燃料电池集成式整车热管理集成***(电池***端)的结构示意图；
图2是本实用新型所述一种燃料电池集成式整车热管理集成***(乘员仓空调端)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一种燃料电池集成式整车热管理集成***，包括蓄水壶(1)、水泵(2)、燃料电池反应堆(3)、水冷中冷器 (4)、第一三通阀(5)、空冷中冷器(6)、第二三通阀(7)、加热单元(8)、散热组件、第三三通阀(11)、去离子器(12)、蒸发器芯体(14)、第四三通阀(15)、暖风芯体(13)和风向切换单元(16)，所述水泵(2)的进液端与所述蓄水壶(1)的出液端连通，其出液端分别与所述燃料电池反应堆(3) 的进液端和所述水冷中冷器(4)的进液端连通，所述水冷中冷器(4)的出气端和所述空冷中冷器(6)的进气端与所述第一三通阀(5)连通，所述空冷中冷器(6)的出气端分别与所述燃料电池反应堆(3)的进气端和所述第一三通阀(5)连通，所述第二三通阀(7)分别与所述燃料电池反应堆(3)的出液端、所述水冷中冷器(4)的出液端、所述加热单元(8)的进液端连通和所述散热组件的进液端连通，所述第三三通阀(11)分别与所述加热单元(8)的出液端、所述暖风芯体(13)的进液端和所述水泵(2)的进液端连通，所述散热单元的出液端与所述水泵(2)的进液端连通，所述去离子器(12)的进液端与所述燃料电池反应堆(3)的出液端和所述水冷中冷器(4)的出液端连通，其出液端与所述水泵(2)的进液端连通，所述空冷中冷器(6)、所述蒸发器芯体(14)、所述暖风芯体(13)分别沿空气的输送方向依次连接，所述第四三通阀(15)设置在冷风风道的出口所述风向切换单元(16)设置在冷风风道和暖风风道的出口。
在本发明中，水冷中冷器(4)用于对电堆进气进行冷却一级处理，空冷中冷器(6)用于对进堆空气进行二级冷却，加热单元(8)用于对冷却液进行加热处理，散热组件用于对冷却液进行冷却处理。本实用新型将空冷中冷器6集成设置到进堆空气的循环回路中，能实现对进堆空气的冷却，且其与蒸发器芯体14的串联结构，可使得空调端的空气先过空冷中冷器6，然后流过蒸发器芯体14，满足乘员舱制冷效果的需求。本实用新型中的蓄水壶(1)、水泵(2)、燃料电池反应堆(3)、水冷中冷器(4)、空冷中冷器(6)、去离子器(12)、蒸发器芯体(14)、暖风芯体(13)、冷风风道和暖风风道均为现有技术，本实用新型不再对其结构和功能进行赘述。第一三通阀(5)和第四三通阀(15) 为比例调节三通阀，第二三通阀(7)、第三三通阀(11)均用于控制管路的连通和断开，风向切换单元(16)用于控制空气的流通方向，其均为现有技术，本实用新型对其结构和工作原理也不再进行赘述。加热单元(8)为PTC加热器总成，冷却组件包括散热器总成(10)和散热风扇总成(9)，其中，所述散热器总成(10)的进液端与所述第二三通阀(7)连通，其出液端与所述水泵(2) 连通。最佳的，所述空冷中冷器(6)的一侧设有空调鼓风机(19)，空调鼓风机(19)既用于对空冷中冷器(6)进行加热处理，也是空调风的来源。水冷中冷器(4)的进气端与空压机的出气端连通。
本实用新型所述燃料电池集成式整车热管理集成***的工作原理为：
燃料电池反应堆(3)启动时，在水泵(2)的作用下，冷却液首先进入燃料电池反应堆(3)，水冷中冷器(4)，分别对燃料电池反应堆(3)本身及燃料电池反应堆(3)进气进行冷却，之后通过管路连接到同一条回路上，然后进入去离子器(12)，过滤冷却液中离子，降低冷却液的电导率；再次，通过第二三通阀(7)，选择进入PTC加热器总成(小循环模式)或散热器总成(10) (大循环模式)，当进入小循环模式时，开启PTC加热器总成可以给***加热，同时还可通过第三三通阀(11)调节，是否进入暖风芯体(13)中，当进入暖风芯体(13)时，可以给乘员舱(18)加热(当燃料电池反应堆(3)工作，余热足够采暖请求时，冷却液仅通过PTC加热器总成，PTC加热器总成不需要开启加热功能)，同时大循环模式侧则没有冷却液通过(或部分冷却液通过)，散热风扇总成(9)不启动；当进入大循环模式模式时，冷却液通过散热器总成 (10)，在散热风扇总成(9)的作用下达到给***散热的作用，当有采暖请求时，部分冷却液也需要进入小循环模式中，但是不开启PTC加热器，最后都回到水泵(2)的进水口侧。
对进气冷却，在空压机的作用下，空气首先经过水冷中冷器(4)，在第一三通阀(5)的作用下，可选择全部或者部分或者不进入空冷冷中冷器6中，通过调节进入空冷中冷器(6)的比例，达到进一步精确控制进气温度的作用。
对乘员舱(18)，在空调鼓风机(19)的作用下，空气首先经过空冷中冷器(6)，用于给进入燃料电池反应堆(3)参与反应的空气进行降温，然后依次吹扫经过蒸发器芯体(14)和暖风芯体(13)，在风向切换单元(16)的作用下，选择进入乘员舱(18)或者空压机的进气端，其中第四三通阀(15)用于调节经过暖风芯体13的空气流量，风向切换单元(16)起到选择空气流经路径作用，可以通过调节第四三通阀(15)的开度和切换风向切换单元(16)的流通路径，起到给乘员舱(18)降温或者升温的作用。
本实用新型所述燃料电池集成式整车热管理集成***，通过集成一体化方案，使得燃料电池反应堆(3)进气温度在不增加散热风扇的情况下，可根据不同的功率下对进气温度的需求调节进气温度，与此同时，参与冷却后的空气通过管路连接到空压机进气前端，在压力的作用下，可降低空压机所消耗的功率，同时对多余的能量展开回收利用。
一种汽车，包括上述的燃料电池集成式整车热管理集成***。
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 (6)
1.一种燃料电池集成式整车热管理集成***，其特征在于，包括蓄水壶(1)、水泵(2)、燃料电池反应堆(3)、水冷中冷器(4)、第一三通阀(5)、空冷中冷器(6)、第二三通阀(7)、加热单元(8)、散热组件、第三三通阀(11)、去离子器(12)、蒸发器芯体(14)、第四三通阀(15)、暖风芯体(13)和风向切换单元(16)，所述水泵(2)的进液端与所述蓄水壶(1)的出液端连通，其出液端分别与所述燃料电池反应堆(3)的进液端和所述水冷中冷器(4)的进液端连通，所述水冷中冷器(4)的出气端和所述空冷中冷器(6)的进气端与所述第一三通阀(5)连通，所述空冷中冷器(6)的出气端分别与所述燃料电池反应堆(3)的进气端和所述第一三通阀(5)连通，所述第二三通阀(7)分别与所述燃料电池反应堆(3)的出液端、所述水冷中冷器(4)的出液端、所述加热单元(8)的进液端连通和所述散热组件的进液端连通，所述第三三通阀(11)分别与所述加热单元(8)的出液端、所述暖风芯体(13)的进液端和所述水泵(2)的进液端连通，所述散热组件的出液端与所述水泵(2)的进液端连通，所述去离子器(12)的进液端与所述燃料电池反应堆(3)的出液端和所述水冷中冷器(4)的出液端连通，其出液端与所述水泵(2)的进液端连通，所述空冷中冷器(6)、所述蒸发器芯体(14)、所述暖风芯体(13)分别沿空气的输送方向依次连接，所述第四三通阀(15)设置在冷风风道的出口，所述风向切换单元(16)设置在冷风风道和暖风风道的出口。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池集成式整车热管理集成***，其特征在于，所述第一三通阀(5)为比例调节三通阀。
3.根据权利要求2所述的一种燃料电池集成式整车热管理集成***，其特征在于，所述加热单元(8)为PTC加热器总成。
4.根据权利要求3所述的一种燃料电池集成式整车热管理集成***，其特征在于，所述散热组件包括散热器总成(10)和散热风扇总成(9)。
5.根据权利要求4所述的一种燃料电池集成式整车热管理集成***，其特征在于，所述空冷中冷器(6)的一侧设有空调鼓风机(19)。
6.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的燃料电池集成式整车热管理集成***。
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| CN202122871100.XU CN216783306U (zh) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | 一种燃料电池集成式整车热管理集成***及汽车 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114122451A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-03-01 | 重庆地大工业技术研究院有限公司 | 一种燃料电池集成式整车热管理集成***与控制方法 |
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2021
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114122451A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-03-01 | 重庆地大工业技术研究院有限公司 | 一种燃料电池集成式整车热管理集成***与控制方法 |
| CN114122451B (zh) * | 2021-11-22 | 2023-11-14 | 重庆地大工业技术研究院有限公司 | 一种燃料电池集成式整车热管理集成***与控制方法 |
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