CN109367352A - 燃料电池动力乘用车冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种燃料电池动力乘用车冷却系统，乘用车包括燃料电池和驱动电机，燃料电池集成燃料电池发动机和超级电容，燃料电池发动机设有燃料电池电堆和FCS空压机，燃料电池电堆设有电池散热器，冷却系统包括第一冷却回路和第二冷却回路，第一冷却回路包括依次管道连接的FCS水箱、FCS冷却泵、空气中冷加热器、电池散热器和暖风机芯体，FCS水箱内存储第一冷却液，第二冷却回路包括依次管道连接的整车水箱、整车冷却泵和整车散热器，整车水箱存储第二冷却液，第一冷却液流经电池散热器时吸热；第二冷却液流经整车散热器时吸热。本发明的有益效果：两条冷却回路增大了散热功率，满足更大燃料功率电池发动机汽车的散热需求，增加续航里程。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池动力乘用车技术领域，尤其涉及一种燃料电池动力乘用车冷却系统。
背景技术
燃料电池发动机可将氢所携带的化学能直接转换成电能，是使用氢能最为合适的装置；氢燃料电池发动机应用于汽车动力时，除具有零排放的固有特点之外，还有其它新能源汽车动力无法比拟的长行驶里程(可达1000公里以上)与快速燃料加注(5分钟内加注完成)的显著优点，被公认为新能源汽车的终极解决方案。燃料电池发动机自2010前后开始至2015年取得商业化突破，国际著名车厂与燃料电池公司重点进行了商业化开发工作，并于2015取得了关键性突破，从而燃料电池发动机迈进商业化阶段，进而推动燃料电池发动机动力汽车快速发展。
汽车动力虽由传统发动机或电池动力变成燃料电池发动机，但燃料电池发动机在发电的过程中，燃料能源(氢气、甲醇等)做功的过程中，仅有1/2的能源做功，同时产生1/2的热量，为了燃料电池发动机能正常工作需要，需要对产生1/2的热量进行冷却，随着燃料电池发动机功率的增大，燃料电池动力乘用车续航里程会显著增加，同时产生的热量也会增多，燃料电池发动机对散热冷却的要求非常高，同时在驱动燃料电池动力乘用车运动的过程中，驱动电机、电控、电器等部件也会产生热量，因此燃料电池动力乘用车需要匹配特殊的的冷却系统。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种燃料电池动力乘用车冷却系统。
9.本发明的实施例提供一种燃料电池动力乘用车冷却系统，所述乘用车包括燃料电池和驱动电机，所述燃料电池为所述驱动电机供电，所述驱动电机驱动所述乘用车运动，所述燃料电池集成燃料电池发动机和超级电容，所述燃料电池发动机设有燃料电池电堆和FCS空压机，所述燃料电池电堆为所述燃料电池发动机的的动力源，所述燃料电池电堆设有电池散热器，所述FCS空压机为所述燃料电池电化学反应供氧，其特征在于：所述冷却系统包括第一冷却回路和第二冷却回路，所述第一冷却回路包括依次管道连接的FCS水箱、FCS冷却泵、空气中冷加热器、所述电池散热器和暖风机芯体，所述FCS水箱内存储第一冷却液，所述第二冷却回路包括依次管道连接的整车水箱、整车冷却泵和整车散热器，所述整车散热器用于为所述FCS空压机、所述驱动电机和所述超级电容散热，所述整车水箱存储第二冷却液，所述FCS冷却泵抽吸所述第一冷却液使所述第一冷却回路形成循环回路，所述第一冷却液流经所述电池散热器时吸热，流经所述空气中冷加热器和所述暖风机芯体时散热；所述整车冷却泵抽吸所述第二冷却液使所述第二冷却回路形成循环回路，所述第二冷却液流经所述整车散热器时吸热。
进一步地，包括空调系统，所述空调系统包括所述第一冷却回路和鼓风机，所述暖风机芯体的一侧设有所述鼓风机，另一侧设有所述空气中冷加热器，所述FCS水箱内第一冷却液被所述FCS冷却泵抽吸出，在流经所述空气中冷加热器时对其周围的空气进行加热，在流经所述电池散热器时吸收所述燃料电池电堆内电化学反应产生的热量，在流经所述暖风机芯体时对其周围的空气进行加热，所述鼓风机对所述暖风机芯和所述空气中冷加热器吹风形成热气流。
进一步地，所述空调系统还包括依次管道连接的制冷压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器。
进一步地，还包括用于为所述燃料电池发动机散热的发动机散热器和冷却风扇，所述发动机散热器和所述冷凝器并排设置于所述乘用车前部，所述冷却风扇同时对所述发动机散热器和所述冷凝器吹风。
进一步地，所述驱动电机设有电机驱动器，所述燃料电池发动机依次电连接DC/DC变换器、所述电机驱动器和所述驱动电机。
进一步地，所述FCS空压机设有FCS空压机控制器，所述超级电容依次电连接双向DC调节器、FCS DC调节器、所述FCS空压机控制器和所述FCS空压机。
进一步地，所述超级电容依次电连接双向DC调节器、DC/DC变换器、电机驱动器和所述驱动电机。
进一步地，所述FCS水箱内储存的第一冷却液温度为80℃～90℃，所述整车水箱内储存的第二冷却液的温度为45℃～55℃。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的燃料电池动力乘用车冷却系统设有两条独立的冷却回路，其中第一冷却回路对燃料电池电堆进行冷却，所述第二冷却回路对所述FCS空压机、超级电容和驱动电机进行冷却，整个冷却系统的散热功率增大，可以满足100KW以上的燃料电池发动机汽车的散热需求，且本发明的燃料电池动力乘用车冷却系统在满足燃料电池发动机冷却的同时，还利用燃料电池电堆电化学反应产生的废热设置空调系统，解决了整车空调制热的需求。
附图说明
图1是本发明燃料电池动力乘用车冷却系统的示意图。
图中：1-燃料电池电堆、2-电池散热器、3-整车散热器、4-超级电容、5-FCS空压机、6-驱动电机、7-FCS水箱、8-FCS冷却泵、9-空气中冷加热器、10-暖风机芯体、11-整车水箱、12-整车冷却泵、13-发动机散热器、14-鼓风机、15-冷凝器、16-制冷压缩机、17-蒸发器、18-节流阀、19-冷却风扇。
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燃料电池动力乘用车冷却系统，所述乘用车包括燃料电池和驱动电机6，所述燃料电池为所述驱动电机6供电，所述驱动电机6驱动所述乘用车的机械传动机构实现所述乘用车运动，所述燃料电池集成燃料电池发动机和超级电容4。
所述燃料电池发动机设有燃料电池电堆1和FCS空压机5，所述燃料电池电堆1为所述燃料电池发动机的动力源，所述燃料电池电堆1设有电池散热器2，所述FCS空压机5获取外界空气，然后为所述燃料电池电堆1电化学反应供氧，所述乘用车上设有储氢装置，该储氢装置为所述燃料电池电堆1提供氢气，所述燃料电池电堆1内氢气和氧气发生电化学反应产生作为所述乘用车动力的电能和大量废热，其中的电能用于所述燃料电池发动机做功，其中的热量通过所述燃料电池动力乘用车冷却系统排出，所述驱动电机设有电机驱动器，所述燃料电池发动机依次电连接DC/DC变换器、所述电机驱动器和所述驱动电机6，本实施例中所述驱动电机6选择额定功率30KW、峰值功率70KW驱动电机，所述电机驱动器选择额定功率30KW、峰值功率70KW电机驱动器，所述DC/DC变换器选择12vde/2KWDC/DC变换器。
所述超级电容4依次电连接双向DC调节器、所述DC/DC变换器、电机驱动器和所述驱动电机6，本实施例中所述双向DC调节器为40KW双向DC调节器，所述超级电容4和所述燃料电池发动机均可为所述驱动电机6提供动力，可以利用所述超级电容4的特性，大幅降低所述乘用车整车燃料电池配置功率需求，增加续航里程，所述驱动电机6在所述电机驱动器的控制下驱动所述乘用车的机械传动机构，从而使所述乘用车运动。所述双向DC调节器还依次电连接FCS DC调节器、所述FCS空压机控制器和所述FCS空压机5，所述FCS空压机5受控于所述FCS空压机控制器，本实施例中所述FCS DC调节器选择40KWFCS DC调节器。
所述燃料电池动力乘用车冷却系统包括两个冷却回路，分别为第一冷却回路和第二冷却回路。所述第一冷却回路包括依次管道连接的FCS水箱7、FCS冷却泵8、空气中冷加热器9、所述电池散热器2和暖风机芯体10，所述FCS水箱7内存储第一冷却液，本实施例中所述FCS水箱7内储存的第一冷却液温度为80℃～90℃的水，所述FCS水箱7内第一冷却液被所述FCS冷却泵8抽吸出，所述FCS冷却泵8抽吸所述第一冷却液使所述第一冷却回路形成循环回路，所述第一冷却液流经所述电池散热器2时吸收所述燃料电池电堆1电化学反应产生的废热，所述燃料电池电堆1降温，流经所述空气中冷加热器9和所述暖风机芯体10时对空气加热，所述第一冷却液散热降温，形成循环持续对所述燃料电池电堆1散热。
所述第二冷却回路包括依次管道连接的整车水箱11、整车冷却泵12和整车散热器3，所述整车散热器3用于为所述FCS空压机5、所述驱动电机6和所述超级电容4散热，所述整车水箱11内储存的第二冷却液的温度为45℃～55℃的水，所述整车冷却泵12抽吸所述第二冷却液使所述第二冷却回路形成循环回路，所述第二冷却液流经所述整车散热器3时吸收所述FCS空压机5、所述驱动电机6和所述超级电容4工作产生的废热，并使它们散热降温。两个冷却回路使所述乘用车的整个冷却系统的散热功增大，可以满足100KW以上的燃料电池发动机汽车的散热需求。
本发明的燃料电池动力乘用车冷却系统还包括空调系统，所述空调系统包括制热系统和制冷系统，其中所述制热系统包括所述第一冷却回路和鼓风机14，所述暖风机芯体10的一侧设有所述鼓风机14，另一侧设有所述空气中冷加热器9，所述FCS水箱7内第一冷却液被所述FCS冷却泵8抽吸出，在流经所述空气中冷加热器9时对其周围的空气进行加热，在流经所述电池散热器2时吸收所述燃料电池电堆1内电化学反应产生的热量，在流经所述暖风机芯体10时对其周围的空气进行加热，所述鼓风机14对所述暖风机芯10和所述空气中冷加热器9吹风形成热气流。所述制冷系统包括依次管道连接的冷凝器15、制冷压缩机16、蒸发器17和节流阀18。
所述燃料电池发动机设有用于散热的发动机散热器13和冷却风扇19，所述发动机散热器13和所述冷凝器15并排设置于所述乘用车前部，所述冷却风扇19同时对所述发动机散热器13和所述冷凝器15吹风。
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)
1.一种燃料电池动力乘用车冷却系统，所述乘用车包括燃料电池和驱动电机，所述燃料电池为所述驱动电机供电，所述驱动电机驱动所述乘用车运动，所述燃料电池集成燃料电池发动机和超级电容，所述燃料电池发动机设有燃料电池电堆和FCS空压机，所述燃料电池电堆为所述燃料电池发动机的的动力源，所述燃料电池电堆设有电池散热器，所述FCS空压机为所述燃料电池电化学反应供氧，其特征在于：所述冷却系统包括第一冷却回路和第二冷却回路，所述第一冷却回路包括依次管道连接的FCS水箱、FCS冷却泵、空气中冷加热器、所述电池散热器和暖风机芯体，所述FCS水箱内存储第一冷却液，所述第二冷却回路包括依次管道连接的整车水箱、整车冷却泵和整车散热器，所述整车散热器用于为所述FCS空压机、所述驱动电机和所述超级电容散热，所述整车水箱存储第二冷却液，所述FCS冷却泵抽吸所述第一冷却液使所述第一冷却回路形成循环回路，所述第一冷却液流经所述电池散热器时吸热，流经所述空气中冷加热器和所述暖风机芯体时散热；所述整车冷却泵抽吸所述第二冷却液使所述第二冷却回路形成循环回路，所述第二冷却液流经所述整车散热器时吸热。
2.如权利要求1所述的燃料电池动力乘用车冷却系统，其特征在于：包括空调系统，所述空调系统包括所述第一冷却回路和鼓风机，所述暖风机芯体的一侧设有所述鼓风机，另一侧设有所述空气中冷加热器，所述FCS水箱内第一冷却液被所述FCS冷却泵抽吸出，在流经所述空气中冷加热器时对其周围的空气进行加热，在流经所述电池散热器时吸收所述燃料电池电堆内电化学反应产生的热量，在流经所述暖风机芯体时对其周围的空气进行加热，所述鼓风机对所述暖风机芯和所述空气中冷加热器吹风形成热气流。
3.如权利要求2所述的燃料电池动力乘用车冷却系统，其特征在于：所述空调系统还包括依次管道连接的制冷压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器。
4.如权利要求3所述的燃料电池动力乘用车冷却系统，其特征在于：还包括用于为所述燃料电池发动机散热的发动机散热器和冷却风扇，所述发动机散热器和所述冷凝器并排设置于所述乘用车前部，所述冷却风扇同时对所述发动机散热器和所述冷凝器吹风。
5.如权利要求1所述的燃料电池动力乘用车冷却系统，其特征在于：所述驱动电机设有电机驱动器，所述燃料电池发动机依次电连接DC/DC变换器、所述电机驱动器和所述驱动电机。
6.如权利要求1所述的燃料电池动力乘用车冷却系统，其特征在于：所述FCS空压机设有FCS空压机控制器，所述超级电容依次电连接双向DC调节器、FCS DC调节器、所述FCS空压机控制器和所述FCS空压机。
7.如权利要求1所述的燃料电池动力乘用车冷却系统，其特征在于：所述超级电容依次电连接双向DC调节器、DC/DC变换器、电机驱动器和所述驱动电机。
8.如权利要求1所述的燃料电池动力乘用车冷却系统，其特征在于：所述FCS水箱内储存的第一冷却液温度为80℃～90℃，所述整车水箱内储存的第二冷却液的温度为45℃～55℃。
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