CN106494241A - 燃料电池增程式电动汽车的冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池增程式电动汽车的冷却系统，属于电动汽车的设计技术领域。冷却系统包括：燃料电池主机以及设置在燃料电池主机内部的第一温度传感器、离子分离器、第一电子水泵、第一散热器、第一膨胀箱和用于对电驱动系统进行冷却的电驱动冷却系统；第一膨胀箱的一端与第一电子水泵的一端相连，第一电子水泵的另一端与第一散热器的一端相连；第一散热器的另一端与燃料电池主机的一端相连，燃料电池主机的另一端与离子分离器的一端相连，离子分离器的另一端与第一散热器的一端相连。在本发明中，通过第一散热器对燃料电池系统进行冷却，避免了由于温度过高对燃料电池主机造成影响。

Description

燃料电池增程式电动汽车的冷却系统
技术领域
本发明涉及电动汽车的设计技术领域，特别涉及一种燃料电池增程式电动汽车的冷却系统。
背景技术
近年来，新能源汽车的市场份额越来越大，呈现出井喷式的发展，未来的汽车市场导向将会朝向新能源汽车这种环保、无污染的方向发展；但是受限于电池行业的发展瓶颈，新能源汽车的续航里程无法满足需求，在这种情况下在新能源汽车上增加増程器成为了新能源汽车破冰的选择。
为了减少对空气的污染，一般采用燃料电池系统作为増程器对新能源汽车进行增程。其中，燃料电池系统包括燃料电池主机，通过燃料电池主机进行发电，将产生的电能传输给新能源汽车的电驱动系统，电驱动系统驱动新能源汽车行驶。然而燃料电池主机对工作温度有要求，因此，如何对燃料电池系统进行冷却是迫切需要解决的问题。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种燃料电池增程式电动汽车的冷却系统。技术方案如下：
本发明提供了一种燃料电池增程式电动汽车的冷却系统，所述冷却系统包括：燃料电池主机以及设置在所述燃料电池主机内部的第一温度传感器、离子分离器、第一电子水泵、第一散热器、第一膨胀箱和用于对电驱动系统进行冷却的电驱动冷却系统；
所述第一膨胀箱的一端与所述第一电子水泵的一端相连，所述第一电子水泵的另一端与所述第一散热器的一端相连；所述第一散热器的另一端与所述燃料电池主机的一端相连，所述燃料电池主机的另一端与所述离子分离器的一端相连，所述离子分离器的另一端与所述第一散热器的一端相连；
所述第一温度传感器用于检测所述燃料电池主机的第一温度，将所述第一温度反馈给整车控制器，所述整车控制器确定所述第一温度高于第一预设温度时，向所述第一散热器发送第一冷却指令；
所述第一膨胀箱用于接收第一冷却介质，并通过所述第一电子水泵将所述第一冷却介质传输到所述第一散热器；
所述第一散热器用于接收所述整车控制器发送的所述第一冷却指令，根据所述第一冷却指令，将所述第一冷却介质冷切后传输到所述燃料电池主机；
所述燃料电池主机用于将所述第一冷却介质传输到所述离子分离器；
所述离子分离器用于将所述第一冷却介质中的离子去除后传输到所述第一散热器。
在一种可能的设计中，所述第一冷却介质为去离子水。
在另一种可能的设计中，所述第一散热器上设置第一散热风扇。
在另一种可能的设计中，所述电驱动冷却系统包括：驱动电机以及设置在所述驱动电机内部的第二温度传感器、发电机、第二电子水泵、第二散热器、第二膨胀箱、电源控制单元以及设置在所述电源控制单元中的第三温度传感器；
所述第二膨胀箱的一端与所述第二电子水泵的一端相连，所述第二电子水泵的另一端与所述驱动电机的一端相连，所述驱动电机的另一端与所述发电机的一端相连，所述发电机的另一端与所述第二散热器的一端相连，所述第二散热器的另一端与所述电源控制单元的一端相连，所述电源控制单元的另一端与所述第二电子水泵的一端相连；
所述第二温度传感器用于检测所述驱动电机的第二温度，将所述第二温度反馈给所述整车控制器；
所述第三温度传感器用于检测所述电源控制单元的第三温度，将所述第三温度反馈给所述整车控制器；
所述整车控制器确定所述第二温度高于第二预设温度或所述第三温度高于第三预设温度时，向所述第二散热器发送第二冷却指令；
所述第二膨胀箱用于接收第二冷却介质，并通过所述第二电子水泵将所述第二冷却介质传输到所述驱动电机；
所述驱动电机用于将所述第二冷却介质传输到所述发电机；所述发电机用于将所述第二冷却介质传输到所述第二散热器；
所述第二散热器用于接收所述整车控制器发送的所述第二冷却指令，根据所述第二冷却指令，将所述第二冷却介质冷却后传输到所述电源控制单元；
所述电源控制单元用于将所述第二冷却介质传输到所述电子水泵。
在另一种可能的设计中，所述电源控制单元包括微控制单元MCU和开关电源DCDC，所述第三温度传感器设置在所述MCU中；
所述MCU的一端与所述第二散热器的一端相连，所述MCU的另一端与所述DCDC的一端相连，所述DCDC的另一端与所述第二电子水泵的一端相连；或者，
所述DCDC的一端与所述第二散热器的一端相连，所述DCDC的另一端与所述MCU的一端相连，所述MCU的另一端与所述第二电子水泵的一端相连。
在另一种可能的设计中，所述第二散热器上设置第二散热风扇。
在另一种可能的设计中，所述第一散热器和所述第二散热器集成在可调式散热器系统中。
在另一种可能的设计中，所述MCU包括驱动电机控制器和发电机控制器。
在本发明实施例中，通过第一散热器对燃料电池系统进行冷却，避免了由于温度过高对燃料电池主机造成影响；并且通过第一电子水泵将第一冷却介质输送到冷却循环中，避免由于燃料电池冷却系统包括的部件较多而导致的加注困难的问题。并且，在燃料电池冷却系统中设置离子分离器，可以有效减少第一冷却介质在循环过程中产生的离子。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种燃料电池增程式电动汽车的冷却系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种燃料电池增程式电动汽车的冷却系统的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种燃料电池增程式电动汽车的冷却系统的结构示意图。
其中，
1 燃料电池主机
2 第一温度传感器
3 离子分离器
4 第一电子水泵
5 第一散热器
6 第一膨胀箱
7 电驱动冷却系统
71 驱动电机
72 第二温度传感器
73 发电机
74 第二电子水泵
75 第二散热器
76 第二膨胀箱
77 电源控制单元
78 第三温度传感器
771 MCU
772 DCDC。
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详细描述。
参见图1，本发明实施例提供了一种燃料电池增程式电动汽车的冷却系统，该冷却系统包括：燃料电池主机1以及设置在燃料电池主机1内部的第一温度传感器2、离子分离器3、第一电子水泵4、第一散热器5、第一膨胀箱6和用于对电驱动系统进行冷却的电驱动冷却系统7。
第一膨胀箱6的一端与第一电子水泵4的一端相连，第一电子水泵4的另一端与第一散热器5的一端相连；第一散热器5的另一端与燃料电池主机1的一端相连，燃料电池主机1的另一端与离子分离器3的一端相连，离子分离器3的另一端与第一散热器5的一端相连。
燃料电池主机1以及设置在燃料电池主机1内部的第一温度传感器2、离子分离器3、第一电子水泵4、第一散热器5和第一膨胀箱6组成燃料电池冷却系统，该燃料电池冷却系统用于对燃料电池系统进行冷却。燃料电池冷却系统的冷却循环为：第一膨胀箱6、第一电子水泵4、第一散热器5、燃料电池主机1、离子分离器3。
第一温度传感器2用于检测燃料电池主机1的第一温度，将第一温度反馈给整车控制器。整车控制器接收第一温度传感器2反馈的第一温度，确定第一温度是否高于第一预设温度，如果第一温度高于第一预设温度时，向第一散热器5发送第一冷却指令，第一冷却指令用于控制第一散热器5进行工作；如果第一温度不高于第一预设温度，向第一散热器5发送第一停止指令，第一停止指令用于控制第一散热器5停止工作。
第一预设温度可以根据需要进行设置并更改，在本发明实施例中，对第一预设温度不作具体限定；例如，第一预设温度可以为60℃或者65℃等。
在对燃料电池主机1进行冷却时，向第一膨胀箱6注入第一冷却介质；第一膨胀箱6用于接收第一冷却介质，并通过第一电子水泵4将第一冷却介质传输到第一散热器5。
如果第一散热器5接收到整车控制器发送的第一冷却指令，第一散热器5根据第一冷却指令，将第一冷却介质冷切后传输到燃料电池主机1。如果第一散热器5接收到整车控制器发送的第一停止指令，第一散热器5根据第一停止指令，直接将第一冷却介质传输到燃料电池主机1。
燃料电池主机1用于接收第一散热器5输入的第一冷却介质，将第一冷却介质传输到离子分离器3。
例如，第一冷却介质经过燃料电池主机1后的燃料电池主机1的第一温度为65℃。经过第一散热器5进行散热冷却后，燃料电池主机1的第一温度降至60℃。
离子分离器3用于接收燃料电池主机1输入的第一冷却介质，将第一冷却介质中的离子去除后传输到第一散热器5。
第一散热器5根据第一冷却指令，将第一冷却介质冷切后再次传输到燃料电池主机1。或者，第一散热器5根据第一停止指令，将第一冷却介质直接传输到燃料电池主机1。
第一散热器5上设置第一散热风扇，当第一散热器5接收到整车控制器发送的第一冷却指令时，开启第一散热风扇，通过第一散热风扇对第一冷却介质进行散热冷却；当第一散热器5接收到整车控制器发送的第一停止指令时，关闭第一散热风扇。
根据燃料电池系统的特殊要求，第一冷却介质为去离子水。并且，燃料电池主机1的材料、第一温度传感器2的材料、离子分离器3的材料、第一电子水泵4的材料、第一散热器5的材料、第一膨胀箱6的材料均为绝缘材料，从而满足燃料电池系统的绝缘要求。第一电子水泵4根据燃料电池系统的要求进行选型。
需要说明是的，在燃料电池冷却系统中设置第一电子水泵4，通过第一电子水泵4将第一冷却介质输送到整个循环中，避免由于燃料电池冷却系统包括的部件较多而导致的加注困难的问题。并且，在燃料电池冷却系统中设置离子分离器3，可以有效减少第一冷却介质在循环过程中产生的离子。
参见图2，电驱动冷却系统7包括：驱动电机71以及设置在驱动电机71内部的第二温度传感器72、发电机73、第二电子水泵74、第二散热器75、第二膨胀箱76、电源控制单元77以及设置在电源控制单元77中的第三温度传感器78。
第二膨胀箱76的一端与第二电子水泵74的一端相连，第二电子水泵74的另一端与驱动电机71的一端相连，驱动电机71的另一端与发电机73的一端相连，发电机73的另一端与第二散热器75的一端相连，第二散热器75的另一端与电源控制单元77的一端相连，电源控制单元77的另一端与第二电子水泵74的一端相连。
电驱动冷却系统7的冷却循环为：第二膨胀箱76、第二电子水泵74、驱动电机71、发电机73、第二散热器75、电源控制单元77。
第二温度传感器72用于检测驱动电机71的第二温度，将第二温度反馈给整车控制器。整车控制器接收第二温度传感器72反馈的第二温度，确定第二温度是否高于第二预设温度，如果第二温度高于第二预设温度，向第二散热器75发送第二冷却指令，第二冷却指令用于控制第二散热器75进行工作。如果第二温度不高于第二预设温度，向第二散热器75发送第二停止指令，第二停止指令用于控制第二散热器75停止工作。
第二预设温度可以根据需要进行设置并更改，在本发明实施例中，对第二预设温度不作具体限定；例如，第二预设温度可以为50℃或者60℃等。
第三温度传感器78用于检测电源控制单元77的第三温度，将第三温度反馈给整车控制器；整车控制器接收第三温度传感器78反馈的第三温度，确定第三温度是否高于第三预设温度，如果第三温度高于第三预设温度，向第二散热器75发送第二冷却指令，第二冷却指令用于控制第二散热器75进行工作。如果第三温度不高于第三预设温度，向第二散热器75发送第二停止指令，第二停止指令用于控制第二散热器75停止工作。
第三预设温度可以根据需要进行设置并更改，在本发明实施例中，对第三预设温度不作具体限定；例如，第三预设温度可以为60℃或者70℃等。
在对驱动电机71或者发电机73进行冷却时，向第二膨胀箱76注入第二冷却介质；第二膨胀箱76用于接收第二冷却介质，并通过第二电子水泵74将第二冷却介质传输到驱动电机71；驱动电机71用于将第二冷却介质传输到第二散热器75。
如果第二散热器75接收到整车控制器发送的第二冷却指令，第二散热器75根据第二冷却指令，将第二冷却介质冷却后传输到电源控制单元77；如果第二散热器75接收到整车控制器发送的第二停止指令，第二散热器75根据第二停止指令，直接将第二冷却介质传输到燃料电池主机1。
电源控制单元77用于接收第二散热器75传输的第二冷却介质，将第二冷却介质传输到电子水泵。
第二冷却介质可以为任一冷却介质，如冷却液，去离子水等。如果第二冷却介质为去离子水，则电驱动冷却系统7也包括离子分离器，为了便于区分，将燃料电池冷却系统中的离子分离器称为第一离子分离器，将电驱动冷却系统7中的离子分离器称为第二离子分离器，则第二离子分离器的一端与发电机相连，第二离子分离器的另一端与第二散热器相连。
进一步地，电源控制单元77包括MCU771(Microcontroller Uni，微控制单元)和DCDC772(Direct Current Direct Current，开关电源)，第三温度传感器78设置在MCU771中或者DCDC772中。如果第三温度传感器78设置在MCU771中，则第三温度传感器78用于测量MCU771的温度；如果第三温度传感器78设置在DCDC772中，则第三温度传感器78用于测量DCDC772的温度。
MCU771的一端与第二散热器75的一端相连，MCU771的另一端与DCDC772的一端相连，DCDC772的另一端与第二电子水泵74的一端相连；或者，
参见图3，DCDC772的一端与第二散热器75的一端相连，DCDC772的另一端与MCU771的一端相连，MCU771的另一端与第二电子水泵74的一端相连。
由于驱动电机71、发动机、MCU771和DCDC772的最佳工作温度一般在60℃～70℃，因此，可以将驱动电机71、发动机、MCU771和DCDC772串联在一个冷却循环中，从而减少了冷却循环的个数，节约了成本。并且，MCU771和DCDC772的工作温度低于发电机73和驱动电机71的工作温度，因此，第二散热器75设置在发动机和驱动电机71之后，使得流入MCU771和DCDC772的第二冷却介质的温度符合MCU771和DCDC772的温度要求。
例如，驱动电机71冷却系统的第二冷却介质由第二电子水泵74驱动，经过驱动电机71和发电机73之后，温度约为70℃～80℃，经过第二散热器75散热冷却后，温度降为50℃～60℃，再进入MCU771和DCDC772。
第二散热器75上设置第二散热风扇。当第二散热器75接收到整车控制器发送的第二冷却指令时，开启第二散热风扇，通过第二散热风扇对第二冷却介质进行散热冷却；当第一散热器5接收到整车控制器发送的第二停止指令时，关闭第二散热风扇。
进一步地，为了减少散热器的体积，方便在燃料电池增程式电动汽车上安装，将第一散热器5和第二散热器75制作成整体，也即第一散热器5和第二散热器75集成在可调式散热器系统中。第一散热器5的散热片数目和第二散热器75的散热片数目之和是固定的，但是第一散热器5的散热片数目和第二散热器75的散热片数目可以根据第一温度、第二温度和第三温度进行调节。具体调节过程可以为：
计算第一温度和第一预设温度之间的第一温度差，第二温度和第二预设温度之间的第二温度差，第三温度和第三预设温度之间的第三温度差，如果第一温度差大于第二温度差且第一温度差大于第三温度差，则增加第一散热器5的散热片数目，减少第二散热器75的散热片数目。
如果第二温度差大于第一温度差或者第三温度差大于第一温度差，则增加第二散热器75的散热数目，减少第一散热器5的散热片数目。
每次增加或减少的散热片数目可以根据需要进行设置并更改，在本发明实施例中，对每次增加或减少的散热片数目不作具体限定；例如，每次增加或减少的散热片数目为1或者2等。
进一步地，MCU771包括驱动电机71控制器和发电机73控制器。也即将驱动电机71控制器和发电机73控制器进行集合，有效的缩短了冷却循环的长度，减少了相应的损失，提高了冷却效率。
进一步地，冷却循环工作中多余的第一冷却介质通过第一膨胀箱6进行调节，多余的第二冷却介质通过第二膨胀箱76进行调节。
在本发明实施例中，通过第一散热器5对燃料电池系统进行冷却，避免了由于温度过高对燃料电池主机1造成影响；并且通过第一电子水泵4将第一冷却介质输送到冷却循环中，避免由于燃料电池冷却系统包括的部件较多而导致的加注困难的问题。并且，在燃料电池冷却系统中设置离子分离器3，可以有效减少第一冷却介质在循环过程中产生的离子。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
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)

1.一种燃料电池增程式电动汽车的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统包括：燃料电池主机以及设置在所述燃料电池主机内部的第一温度传感器、离子分离器、第一电子水泵、第一散热器、第一膨胀箱和用于对电驱动系统进行冷却的电驱动冷却系统；
所述第一膨胀箱的一端与所述第一电子水泵的一端相连，所述第一电子水泵的另一端与所述第一散热器的一端相连；所述第一散热器的另一端与所述燃料电池主机的一端相连，所述燃料电池主机的另一端与所述离子分离器的一端相连，所述离子分离器的另一端与所述第一散热器的一端相连；
所述第一温度传感器用于检测所述燃料电池主机的第一温度，将所述第一温度反馈给整车控制器，所述整车控制器确定所述第一温度高于第一预设温度时，向所述第一散热器发送第一冷却指令；
所述第一膨胀箱用于接收第一冷却介质，并通过所述第一电子水泵将所述第一冷却介质传输到所述第一散热器；
所述第一散热器用于接收所述整车控制器发送的所述第一冷却指令，根据所述第一冷却指令，将所述第一冷却介质冷切后传输到所述燃料电池主机；
所述燃料电池主机用于将所述第一冷却介质传输到所述离子分离器；
所述离子分离器用于将所述第一冷却介质中的离子去除后传输到所述第一散热器。
2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述第一冷却介质为去离子水。
3.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述第一散热器上设置第一散热风扇。
4.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述电驱动冷却系统包括：驱动电机以及设置在所述驱动电机内部的第二温度传感器、发电机、第二电子水泵、第二散热器、第二膨胀箱、电源控制单元以及设置在所述电源控制单元中的第三温度传感器；
所述第二膨胀箱的一端与所述第二电子水泵的一端相连，所述第二电子水泵的另一端与所述驱动电机的一端相连，所述驱动电机的另一端与所述发电机的一端相连，所述发电机的另一端与所述第二散热器的一端相连，所述第二散热器的另一端与所述电源控制单元的一端相连，所述电源控制单元的另一端与所述第二电子水泵的一端相连；
所述第二温度传感器用于检测所述驱动电机的第二温度，将所述第二温度反馈给所述整车控制器；
所述第三温度传感器用于检测所述电源控制单元的第三温度，将所述第三温度反馈给所述整车控制器；
所述整车控制器确定所述第二温度高于第二预设温度或所述第三温度高于第三预设温度时，向所述第二散热器发送第二冷却指令；
所述第二膨胀箱用于接收第二冷却介质，并通过所述第二电子水泵将所述第二冷却介质传输到所述驱动电机；
所述驱动电机用于将所述第二冷却介质传输到所述发电机；所述发电机用于将所述第二冷却介质传输到所述第二散热器；
所述第二散热器用于接收所述整车控制器发送的所述第二冷却指令，根据所述第二冷却指令，将所述第二冷却介质冷却后传输到所述电源控制单元；
所述电源控制单元用于将所述第二冷却介质传输到所述电子水泵。
5.根据权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，所述电源控制单元包括微控制单元MCU和开关电源DCDC，所述第三温度传感器设置在所述MCU中；
所述MCU的一端与所述第二散热器的一端相连，所述MCU的另一端与所述DCDC的一端相连，所述DCDC的另一端与所述第二电子水泵的一端相连；或者，
所述DCDC的一端与所述第二散热器的一端相连，所述DCDC的另一端与所述MCU的一端相连，所述MCU的另一端与所述第二电子水泵的一端相连。
6.根据权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，所述第二散热器上设置第二散热风扇。
7.根据权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，所述第一散热器和所述第二散热器集成在可调式散热器系统中。
8.根据权利要求5所述的冷却系统，其特征在于，所述MCU包括驱动电机控制器和发电机控制器。
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