CN114537079A - 一种增程式燃料电池汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种增程式燃料电池汽车,属于燃料电池技术领域,解决了不同部件的工作温度特性差异大,现有的燃料电池汽车热管理系统无法满足增程式燃料电池汽车的散热需求。燃料电池汽车包括车体、空调热管理循环回路、第一散热回路和第二散热回路,空调热管理循环回路包括空调冷凝器,空调冷凝器设置于车体的前进气格栅处;第一散热回路包括串联的电堆散热器、电堆、中冷器和第一泵体,电堆散热器叠置于空调冷凝器上;第二散热回路包括串联第一散热器、第二散热器、第一散热器和第二散热器分别设置于空调散热器的两侧,车体上设置有两个分别与第一散热器和第二散热器对应的副进气格栅。本发明可大幅提高散热效率,匹配燃料电池汽车是散热需求。
Description
技术领域
本发明属于燃料电池技术领域,尤其涉及一种增程式燃料电池汽车。
背景技术
燃料电池汽车,一般是由纯电动汽车改制的增程式燃料电池汽车,相较于比纯电动原型车,燃料电池发动机的散热量需求远大于传统内燃机,此外增程式燃料电池汽车热源多样化,不同部件的工作温度特性差异大,现有的热管理系统无法满足增程式燃料电池汽车的散热需求。
发明内容
本申请旨在至少能够在一定程度上解决不同部件的工作温度特性差异大,现有的热管理系统无法满足增程式燃料电池汽车的散热需求的技术问题,为此,本申请提供了一种增程式燃料电池汽车。
本申请的技术方案如下:
一种增程式燃料电池汽车,包括:
车体;
循环流动有冷却介质的空调热管理循环回路,所述空调热管理循环回路上设置有空调冷凝器,所述空调冷凝器设置于所述车体的前进气格栅处;
循环流动有冷却介质的第一散热回路,所述第一散热回路上设置有依次串联的电堆散热器、电堆、中冷器和第一泵体,所述电堆散热器叠置于所述空调冷凝器上;
循环流动有冷却介质的第二散热回路,所述第二散热回路上设置有依次串联的第一散热器、第二散热器、DC/DC变换器、动力系统、第二泵体和空压机,所述第一散热器和所述第二散热器分别设置于空调散热器的两侧,所述车体上设置有两个分别与所述第一散热器和所述第二散热器对应的副进气格栅。
在一些实施方式中,所述电堆散热器叠置于所述空调冷凝器背风的一侧。
在一些实施方式中,所述电堆散热器背风的一侧设有第一风机。
在一些实施方式中,所述第一散热器和所述第二散热器背向对应的所述副进气格栅的一侧均设有第二风机。
在一些实施方式中,所述副进气格栅设置于所述车体的前照灯的下方。
在一些实施方式中,所述副进气格栅的端部向所述车体的前翼子板处延伸。
在一些实施方式中,所述车体还设置有充电机,所述充电机串联在所述第二散热回路上。
在一些实施方式中,所述空调热管理循环回路设置有第一换热回路和第二换热回路;
所述第一换热回路设置有串联的动力电池、第三泵体和水冷换热器的第一换热管路;
所述第二换热回路设置有串联的压缩机、空调冷凝器和水冷换热器的第二换热管路。
在一些实施方式中,所述空调热管理循环回路还设置有空调蒸发器,所述空调蒸发器与所述空调冷凝器并联。
在一些实施方式中,所述冷却介质为50%乙二醇水溶液。
本申请实施例至少具有如下有益效果:
由上述技术方案可知,本发明公开的燃料电池汽车通过第一散热回路和第二散热回路将电堆和动力系统分开散热,以保证第一散热回路能够为电堆提供匹配电堆的工作温度,使第二散热回路能够为动力系统提供适合的工作温度;同时,通过为电堆和动力系统各自匹配一个散热回路,可大幅提高车体的整体散热效率,以匹配燃料电池汽车对高散热效果的需求;通过在车体上新增两个散热器以及与每个散热器对应的副进气格栅,一方面增大车辆行驶过程中的进风量,另一方面提供更多的散热装置以进一步提高第二散热回路的散热效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本申请实施例中燃料电池汽车的结构示意图;
图2示出了图1中的电堆散热器、第一散热器以及第二散热器的安装示意图;
图中标记:1-空调冷凝器,2-电堆散热器,3-电堆,4-中冷器,5-第一泵体,6-第一散热器,7-第二散热器,8-DC/DC变换器,9-动力系统,10-第二泵体,11-空压机,12-第一风机,13-第二风机,14-充电机,15-动力电池,16-第三泵体,17-水冷换热器,18-压缩机,19-空调蒸发器,20-车体。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
此外,本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外,本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
相比纯电动原型车,燃料电池整车的峰值散热功率,往往超出纯电动原型车散热系统硬件的散热能力,同时,由于受限于原车型散热系统和车辆空间,氢燃料电池满功率运行时,车辆空间无法满足散热需求,导致电堆运行温度远超耐受温度,进一步致使燃料电池电堆不能满足额定功率运行需求。
增程式燃料电池汽车中,各个待散热部件所需的散热量大致如下,电堆27kW、中冷器3kW、DC/DC变换器2.3kW、动力包5kW、空压机2.5kW、空调蒸发器10kW以及动力电池包2kW,可知不同的部件具有不同的散热需求。同时,由于电堆的工作温度较为苛刻,现有的串联的方式无法针对不同的部件进行精准的散热和温控。
图1示出了本申请实施例中燃料电池汽车的结构示意图;图2示出了图1中的电堆散热器、第一散热器以及第二散热器的安装示意图。
下面结合附图并参考具体实施例描述本申请:
如图1和图2所示,本实施例提供了一种增程式燃料电池汽车,包括车体、空调热管理循环回路、第一散热回和第二散热回路,空调热管理循环回路、第一散热回路和第二散热回路中均流动有液态的冷却介质。
参照图1,空调热管理循环回路用于对动力电池15进行冷却,空调热管理循环回路设置有空调冷凝器1,空调冷凝器1设置于车体20的前进气格栅处,通过前进气格栅进风对空调冷凝进行降温,进而降低空调热管理循环回路中冷却介质的温度。
参照图1,第一散热回路上设置有依次串联的电堆散热器2、电堆3、中冷器4和第一泵体5,即第一散热回路中包括电堆散热器2和中冷器4这两个散热装置,降温效率高;电堆散热器2叠置于空调冷凝器1上,即利用空调冷凝器1上翅片的间隙,电堆散热器2通过前进气格栅导入的空气进行降温,且叠置的方式能节省电堆散热器2在车体20内占用的空间。
参照图1,第二散热回路上设置有依次串联的第一散热器6、第二散热器7、DC/DC变换器8、动力系统9、第二泵体10和空压机11,第一散热器6和第二散热器7设置于空调散热器的两侧,车体20上设置有两个分别与第一散热器6和第二散热器7对应的副进气格栅。即通过在车体20上新增两个散热器以及与每个散热器对应的副进气格栅,一方面增大车辆行驶过程中的进风量,另一方面提供更多的散热装置以进一步提高第二散热回路的散热效率,同时,通过第一散热回路和第二散热回路将电堆3和动力系统9分开散热,以保证第一散热回路能够为电堆3提供匹配电堆3的工作温度,使第二散热回路能够为动力系统9提供适合的工作温度,使整车系统处于较优的工作状态,即通过为电堆3和动力系统9各自匹配一个散热回路,可大幅提高车体20的整体散热效率,能够匹配燃料电池汽车对高散热效果的需求。
由于第一散热回路中的电堆散热器2直接与电堆3串联,由此本实施例中,电堆散热器2叠置于空调冷凝器1背风的一侧,合理利用经过空调冷凝器1的空气带走电堆散热器2的热量,同时配合第一泵体5,使第一散热回路中对电堆3进行冷却时的冷却介质温度稳定。
结合图1和如图2,电堆散热器2背风的一侧设有第一风机12,通过第一风机12加速进入车体20内的空气的流动,提高降温的效率,可以理解的,第一风机12的功率可根据第一散热回路或空调热管理循环回路中的冷却介质的温度进行调节。
充电机14串联在第二散热回路上,即第二散热回路还可用于对燃料电池汽车的充电机14进行散热,利用增设的第一散热器6和第二散热器7进一步对燃料电池汽车中能够产生热源的装置进行降温。
参照图1和图2,第一散热器6和第二散热器7背向对应的副进气格栅的一侧均设有第二风机13,通过第二风机13加速进入车体20内的空气的流动,提高第二散热回路的降温效率,可以理解的,第二风机13的功率可根据第二散热回路中的冷却介质的温度进行调节。
考虑到车体20的结构中,车灯位于车体20车头靠近上部的位置,由此,副进气格栅设置于车体20的前照灯的下方,一方面节约合理利用车体20的剩余位置,另一方面使两个副进气格栅的格栅孔的朝向能够保证较多的空气进入。可以理解的,当第二散热回路要进一步提高散热效率时,可将副进气格栅向车体20的前翼子板处延伸,以增大副进气格栅的进风量。
本实施例中,空调热管理循环回路设置有第一换热回路和第二换热回路,第一换热回路上设置有串联的动力电池15、第三泵体16和水冷换热器17的第一换热管路;第二换热回路设置有串联的压缩机18、空调冷凝器1和水冷换热器17的第二换热管路,水冷换热器17的第一换热管路和第二换热管路相互独立以实现换热。通过水冷换热器17实现第一换热回路和第二换热回路的冷热交换,以此实现对第二换热回路上的动力电池15的降温,而通过第三泵体16可实现对第二换热回路内冷却介质的流速的调节。
空调热管理循环回路还设置有空调蒸发器19,空调蒸发器19与空调冷凝器1并联,具体来说,经过空调换热器降温后的冷却介质将进入空调蒸发器19,为空调蒸发器19的降温,可以理解的,空调蒸发器19也可设置对应的风机,以提高散热效率。
本实施里中,冷却介质均为50%乙二醇水溶液,具有良好的导热属性,确保各个回路的快速降温。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
需要说明的是,本申请实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”、“固定”等应做广义理解,例如,“固定”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
另外,在本申请中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其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一个或者多个所述特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本申请要求的保护范围之内。
尽管已经示出和描述了本申请的实施方式,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型,本申请的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种增程式燃料电池汽车,其特征在于,包括:
车体(20);
循环流动有冷却介质的空调热管理循环回路,所述空调热管理循环回路上设置有空调冷凝器(1),所述空调冷凝器(1)设置于所述车体(20)的前进气格栅处;
循环流动有冷却介质的第一散热回路,所述第一散热回路上设置有依次串联的电堆散热器(2)、电堆(3)、中冷器(4)和第一泵体(5),所述电堆散热器(2)叠置于所述空调冷凝器(1)上;
循环流动有冷却介质的第二散热回路,所述第二散热回路上设置有依次串联的第一散热器(6)、第二散热器(7)、DC/DC变换器(8)、动力系统(9)、第二泵体(10)和空压机(11),所述第一散热器(6)和所述第二散热器(7)分别设置于空调散热器的两侧,所述车体(20)上设置有两个分别与所述第一散热器(6)和所述第二散热器(7)对应的副进气格栅。
2.根据权利要求1所述的增程式燃料电池汽车,其特征在于,所述电堆散热器(2)叠置于所述空调冷凝器(1)背风的一侧。
3.根据权利要求2所述的增程式燃料电池汽车,其特征在于,所述电堆散热器(2)背风的一侧设有第一风机(12)。
4.根据权利要求1所述的增程式燃料电池汽车,其特征在于,所述第一散热器(6)和所述第二散热器(7)背向对应的所述副进气格栅的一侧均设有第二风机(13)。
5.根据权利要求1所述的增程式燃料电池汽车,其特征在于,所述副进气格栅设置于所述车体(20)的前照灯的下方。
6.根据权利要求5所述的增程式燃料电池汽车,其特征在于,所述副进气格栅的端部向所述车体(20)的前翼子板处延伸。
7.根据权利要求1所述的增程式燃料电池汽车,其特征在于,所述车体(20)还设置有充电机(14),所述充电机(14)串联在所述第二散热回路上。
8.根据权利要求1所述的增程式燃料电池汽车,其特征在于,所述空调热管理循环回路设置有第一换热回路和第二换热回路;
所述第一换热回路设置有串联的动力电池(15)、第三泵体(16)和水冷换热器(17)的第一换热管路;
所述第二换热回路设置有串联的压缩机(18)、空调冷凝器(1)和水冷换热器(17)的第二换热管路。
9.根据权利要求8所述的增程式燃料电池汽车,其特征在于,所述空调热管理循环回路都改成设置有空调蒸发器(19),所述空调蒸发器(19)与所述空调冷凝器(1)并联。
10.根据权利要求1-9任一所述的增程式燃料电池汽车,其特征在于,所述冷却介质为50%乙二醇水溶液。
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