CN111114390A - 一种燃料电池车的高压部件散热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种燃料电池车的高压部件散热系统，涉及燃料电池车技术领域，燃料电池车的高压部件包括：动力电池系统、DC/DC、集成控制器、驱动电机、空压机、燃料电池发动机；所述燃料电池车的高压部件散热系统包括：温控机组，所述温控机组用于使动力电池系统、DC/DC、集成控制器分别保持在各自预设的工作温度内；第一水箱散热装置，所述第一水箱散热装置用于使驱动电机、空压机分别保持在各自预设的工作温度内；第二水箱散热装置，所述第二水箱散热装置用于使燃料电池发动机保持其预设的工作温度内。本申请的技术方案可使得各个高压部件保持在合适的工作温度，可有效提高燃料电池车的高压部件的使用寿命。

Description

一种燃料电池车的高压部件散热系统
技术领域
本发明涉及燃料电池车技术领域，尤其涉及一种燃料电池车的高压部件散热系统。
背景技术
燃料电池是一种不燃烧燃料而直接以电化学反应方式将燃料的化学能转变为电能的高效发电装置。与传统汽车相比，燃料电池汽车与传统的内燃机驱动汽车在构造及动力传输等方面的不同,为汽车的整体设计提出了新的要求。传统内燃机汽车的发动机----变速器动力总成在燃料电池汽车中不复存在,取而代之的是燃料电池反应堆、蓄电池、氢气罐、电动机、DC/DC转化器等设备。
目前市场上，纯电动客车较多，纯电动客车的散热方案采用2套散热系统，一套冷却电机和集成控制器，一套冷却动力电池，该散热系统方案已经过市场的充分验证，方案也比较成熟。近期随着纯电动客车补贴的减少，燃料电池车出现在大众视野，燃料电池车是在纯电动客车的动力系统上增加了氢气发电系统，利用氢气进行发电，能增加客车的续航里程。燃料电池车相对于纯电动客车，增加了燃料电池发动机、DCDC和空压机等三个高压部件需要冷却。在增加了3个高压部件的情况下，目前市场上并没有一套成熟完善的散热方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种燃料电池车的高压部件散热系统，提供了一套完善的燃料电池车的散热方案。
该燃料电池车的高压部件包括：动力电池系统、DC/DC、集成控制器、驱动电机、空压机、燃料电池发动机；所述燃料电池车的高压部件散热系统包括：
温控机组，所述温控机组用于使动力电池系统、DC/DC、集成控制器分别保持在各自预设的工作温度内；
第一水箱散热装置，所述第一水箱散热装置用于使驱动电机、空压机分别保持在各自预设的工作温度内；
第二水箱散热装置，所述第二水箱散热装置用于使燃料电池发动机保持其预设的工作温度内。
进一步地，温控机组包括有：换热器、冷凝器、第一散热风扇、压缩机；其中，所述换热器用于与第一冷却管路进行热量交换；所述换热器与冷凝器之间设置有冷媒管路；所述压缩机用于压缩冷媒；第一散热风扇用于将冷凝器的热量疏散到环境中；其中，第一冷却管路经过动力电池系统、DC/DC、集成控制器，且内部具有冷却液。
进一步地，第一水箱散热装置包括：第一水箱、第二散热风扇；第二散热水箱连接有第二冷却管路；第二散热水箱用于将第一水箱中的热量疏散到环境中；其中，第二冷却管路经过驱动电机、空压机，且内部具有冷却液。
进一步地，，第二水箱散热装置具有两散热单元；所述散热单元包括：第二水箱、第三散热风扇；第二水箱连接有第三冷却管路；第三散热风扇用于将第二水箱中的热量疏散到环境中；其中，第三冷却管路经过燃料电池发动机，且内部具有冷却液。
进一步地，所述动力电池系统预设的工作温度为：20-35℃；
DC/DC预设的工作温度为：0-40℃；
集成控制器预设的工作温度为：-10-60℃；
驱动电机预设的工作温度为：-20-70℃；
空压机预设的工作温度为：-20-70℃；
燃料电池发动机预设的工作温度为：-20-60℃。
进一步地，温控机组还包括有温度传感器；所述温度传感器用于测量散热部件的温度；所述温控机组根据温度传感器测量的温度控制冷却温度。
进一步地，燃料电池车使用氢能源燃料。
在本申请的技术方案中，将燃料电池车的各个需要冷却的高压部件划分为三组，分别使用三个冷却系统进行冷却，使得各个高压部件保持在合适的工作温度，可有效提高燃料电池车的高压部件的使用寿命。
附图说明
图1是本申请实施例中燃料电池车的高压部件散热系统的示意框图。
图2是本申请实施例中温控机组散热原理的示意图。
图3是本申请实施例中第一水箱散热装置的散热示意图。
图4是本申请实施例中第二水箱散热装置的散热示意图。
具体实施方式
以下是本申请的具体实施例并结合附图，对本申请的技术方案作进一步的描述，但本申请并不限于这些实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本申请的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
参考图1，所述燃料电池车的高压部件散热系统包括：温控机组10、第一水箱散热装置20、第二水箱散热装置30；其中，温控机组10用于使动力电池系统、DC/DC、集成控制器分别保持在各自预设的工作温度内；第一水箱散热装置20用于使驱动电机、空压机分别保持在各自预设的工作温度内；第二水箱散热装置30用于使燃料电池发动机保持其预设的工作温度内。
需要说明的是，目前普通的纯电动客车的散热方案采用2套散热系统，一套冷却电机和集成控制器，一套冷却动力电池。而燃料电池车的高压部件包括：动力电池系统、DC/DC、集成控制器、驱动电机、空压机、燃料电池发动机；相比于普通的纯电动客车，燃料电池车增加了燃料电池发动机、DC/DC和空压机三个高压部件需要冷却。增加了3个高压部件的情况下，目前没有一套成熟完善的散热方案。
在本申请实施例中，将燃料电池车的各个需要冷却的高压部件划分为三组，分别使用三个冷却系统进行冷却，使得各个高压部件保持在合适的工作温度，可有效提高燃料电池车的高压部件的使用寿命。
在一些实施方式中，所述燃料电池车为氢燃料电池车，其使用氢能源燃料。
在一些实施方式中，所述动力电池系统预设的工作温度为：20-35℃；DC/DC预设的工作温度为：0-40℃；集成控制器预设的工作温度为：-10-60℃；驱动电机预设的工作温度为：-20-70℃；空压机预设的工作温度为：-20-70℃；燃料电池发动机预设的工作温度为：-20-60℃。本申请中高压部件散热系统可将上述各个高压部件保持在设定的工作温度内，使其能够长时间正常的工作，并具有良好的使用寿命。
在一些实施方式中，所述温控机组还包括有温度传感器；所述温度传感器用于测量散热部件的温度；所述温控机组根据温度传感器测量的温度控制冷却温度。温度传感器可用于检测动力电池系统、DC/DC、集成控制器的温度，温控机组可根据温度传感器检测到的温度进行冷却，实现温度的闭环调节。
在一些实施方式中，所述温控机组包括有：换热器、冷凝器、第一散热风扇、压缩机；其中，所述换热器用于与第一冷却管路进行热量交换；所述换热器与冷凝器之间设置有冷媒管路；所述压缩机用于压缩冷媒；第一散热风扇用于将冷凝器的热量疏散到环境中；其中，第一冷却管路经过动力电池系统、DC/DC、集成控制器，且内部具有冷却液。
图2是本申请实施例中温控机组散热原理的示意图。其中，散热部件1，即动力电池系统、DC/DC、集成控制器散出的热量经过第一冷却管路输送到换热器进行热量交换；换热器的热量通过冷媒管路内的冷媒输送到冷凝器；第一散热风扇用于将冷凝器的热量疏散到环境中。温控机组10的冷却原理与空调类似，这里不再过多的赘述。需要说明的是，冷媒在制冷系统中，用以传递热能，产生冷冻效果。
在一些实施例中，第一水箱散热装置包括：第一水箱、第二散热风扇；第二散热水箱连接有第二冷却管路；第二散热水箱用于将第一水箱中的热量疏散到环境中；其中，第二冷却管路经过驱动电机、空压机，且内部具有冷却液。
图3是本申请实施例中第一水箱散热装置的散热示意图。其中，散热部件2包括：驱动电机、空压机；散热部件2散出的热量通过第二冷却管路和冷却液输送到第一水箱中，第二散热风扇通过气流将第一水箱中的热量疏散到环境中。
在一些实施方式中，所述第二水箱散热装置具有两散热单元；所述散热单元包括：第二水箱、第三散热风扇；第二水箱连接有第三冷却管路；第三散热风扇用于将第二水箱中的热量疏散到环境中；其中，第三冷却管路经过燃料电池发动机，且内部具有冷却液。
图4是本申请实施例中第二水箱散热装置的散热示意图。其中，需要散热的部件为燃料电池发动机，燃料电池发动机散出的热量通过第三冷却管路和冷却液输送到两个第二水箱中，第三散热风扇通过气流将水箱中的热量疏散到环境中。第二水箱散热装置包括有两个散热单元，两个散热单元均可将热量散发到环境中。
在本申请中，考虑到燃料电池发动机的制热量很大，如果和其他部件在同一个散热体系中，对其他部件影响会极大，因此本申请的技术方案中单独使用一个独立的散热装置进行散热。
需要说明的是，本申请技术方案中涉及的第一水箱、第二水箱的容量可根据所应用的实际工况进行设定；第一散热风扇、第二散热风扇、第三散热风扇的额定功率可根据实际工况进行设置；第一冷却管路、第二冷却管路、第三冷却管路内有冷却液流动，并配有驱动冷却液流动的泵；关于各个冷却管路所配有的泵及冷却液的流速均可根据实际工况进行配置。
在本申请实施例中，燃料电池车为燃料电池客车，其上需要承载较多的乘客，因此驱动功率较大，且散热量较大。本申请的散热方案可很好的适应于这种散热量较大的情况。
本申请的技术方案可对燃料电池车的各个需要散热的高压部件进行合理的散热，使这些高压部件在工作时保持在合适温度，可延长这些高压部件的使用寿命。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种燃料电池车的高压部件散热系统，其特征在于，所述燃料电池车的高压部件包括：动力电池系统、DC/DC、集成控制器、驱动电机、空压机、燃料电池发动机；所述燃料电池车的高压部件散热系统包括：
温控机组，所述温控机组用于使动力电池系统、DC/DC、集成控制器分别保持在各自预设的工作温度内；
第一水箱散热装置，所述第一水箱散热装置用于使驱动电机、空压机分别保持在各自预设的工作温度内；
第二水箱散热装置，所述第二水箱散热装置用于使燃料电池发动机保持其预设的工作温度内。
2.根据权利要求1所述的燃料电池车的高压部件散热系统，其特征在于，所述温控机组包括有：换热器、冷凝器、第一散热风扇、压缩机；其中，所述换热器用于与第一冷却管路进行热量交换；所述换热器与冷凝器之间设置有冷媒管路；所述压缩机用于压缩冷媒；第一散热风扇用于将冷凝器的热量疏散到环境中；其中，第一冷却管路经过动力电池系统、DC/DC、集成控制器，且内部具有冷却液。
3.根据权利要求1所述的燃料电池车的高压部件散热系统，其特征在于，所述第一水箱散热装置包括：第一水箱、第二散热风扇；第二散热水箱连接有第二冷却管路；第二散热水箱用于将第一水箱中的热量疏散到环境中；其中，第二冷却管路经过驱动电机、空压机，且内部具有冷却液。
4.根据权利要求1所述的燃料电池车的高压部件散热系统，其特征在于，所述第二水箱散热装置具有两散热单元；所述散热单元包括：第二水箱、第三散热风扇；第二水箱连接有第三冷却管路；第三散热风扇用于将第二水箱中的热量疏散到环境中；其中，第三冷却管路经过燃料电池发动机，且内部具有冷却液。
5.根据权利要求1所述的燃料电池车的高压部件散热系统，其特征在于，
所述动力电池系统预设的工作温度为：20-35℃；
DC/DC预设的工作温度为：0-40℃；
集成控制器预设的工作温度为：-10-60℃；
驱动电机预设的工作温度为：-20-70℃；
空压机预设的工作温度为：-20-70℃；
燃料电池发动机预设的工作温度为：-20-60℃。
6.根据权利要求1所述的燃料电池车的高压部件散热系统，其特征在于，所述温控机组还包括有温度传感器；所述温度传感器用于测量散热部件的温度；所述温控机组根据温度传感器测量的温度控制冷却温度。
7.根据权利要求1所述的燃料电池车的高压部件散热系统，其特征在于，所述燃料电池车使用氢能源燃料。
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