CN115416563B - 一种燃料电池旅居车系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种燃料电池旅居车系统，属于燃料电池领域，包括：燃料电池系统，其具有尾排管道；消音器，其具有进气口和出气口；气液分离装置，其具有进口端、出水口端和出气口端，进口端和尾排管道的出口连接，出气口端和进气口通过管路连接；生活用水系统，其包括储水箱、输送水泵、净化装置和加热/冷却装置，储水箱具有进水端和出水端，进水端和出水口端通过管路连接，加热/冷却装置具有入水端和供水端，出水端和入水端通过管路连接，输送水泵和净化装置设在出水端和入水端之间的管路。如此设计，不仅解决尾排水的随意排放问题，避免尾排水经消音器流至路面而发生结冰的问题，而且，能对尾排水进行回收利用，节省水资源，符合节能环保要求。

Description

一种燃料电池旅居车系统

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池旅居车系统。

背景技术

随着燃料电池在汽车行业的搭载逐步成熟，燃料电池在工作过程中暴露出来的问题也愈加明显，比如尾排水的排放问题。目前，国内燃料电池的搭载车型主要是旅居车、公交车、物流车及环卫车等。在北方冬季低于零摄氏度的环境下，如果燃料电池系统所产生的尾排水随意排放，就会存在着尾排水在路面上结冰的风险。这一问题严重影响了行人和行车安全，且在大功率燃料电池系统(如200kW以上的燃料电池系统)的开发和搭载中会尤为突出，故合理有效地二次利用燃料电池系统中的尾排水，以提高燃料电池系统的功能性和应用安全性，是目前燃料电池领域中的一大课题。

发明内容

本发明目的在于提供一种燃料电池旅居车系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

本发明公开了一种燃料电池旅居车系统，包括：

燃料电池系统，其具有尾排管道；

消音器，其具有进气口和出气口；

气液分离装置，其具有进口端、出水口端和出气口端，所述进口端和尾排管道的出口连接，所述出气口端和进气口通过管路连接；

生活用水系统，其包括储水箱、输送水泵、净化装置和加热/冷却装置，所述储水箱具有进水端和出水端，所述进水端和出水口端通过管路连接，所述加热/冷却装置具有入水端和供水端，所述出水端和所述入水端通过管路连接，所述输送水泵和净化装置设在所述出水端和所述入水端之间的管路。

本发明提供的燃料电池旅居车系统至少具有如下的有益效果：燃料电池系统在运行时会产生尾排水和尾排气，通过尾排管道排放至气液分离装置，实现水气分离，尾排气能流经气液分离装置的出气口端和消音器而排放至大气环境，而尾排水能流经气液分离装置的出水口端和储水箱的进水端而储存于储水箱内，在输送水泵工作时，尾排水能够经储水箱的出水端流出，在流经净化装置时，尾排水能够得到净化处理，在流经加热/冷却装置时，尾排水能够得到加热处理或冷却处理，从而为使用者提供车载生活用水；如此设计，不仅很好的解决了尾排水的随意排放问题，有效避免尾排水经消音器流至路面而发生结冰的问题，而且，能够对旅居车的尾排水进行回收利用，节省水资源，符合节能环保的要求。

作为上述技术方案的进一步改进，所述气液分离装置包括混排管和分水器；所述混排管设有进料端和出料端，所述进料端设有多个，所述尾排管道设有多根且分别与多个进料端连接，所述分水器具有入口端、排气口端和排水口端，所述入口端和出料端通过管路连接，所述排气口端和进气口通过管路连接，所述排水口端和进水端通过管路连接。

混排管设有多个进料端，能够分别接收来自燃料电池系统中的空气单元和氢气单元所产生的尾排水和尾排气，分水器能对流入的尾排水和尾排气进行水气分离，尾排水经分水器的排水口端而流入储水箱，尾排气经分水器的排气口端而流至消音器，分水器的设置，有助收集更多的尾排水，可以降低流向消音器的尾排气的湿度，避免因过量的液态水或水汽流入消音器而导致消音器的工作性能出现衰减。

作为上述技术方案的进一步改进，所述尾排管道的出口直接连接于储水箱的进水端，所述储水箱具有出气端，所述进气口直接连接于出气端。

在尾排管道和储水箱之间取消气液分离装置，将尾排管道的出口直接连通于储水箱的储水腔，储水箱能起到气液分离的作用，促使从尾排管道流出的尾排水储存在储水箱内，而从尾排管道流出的尾排气经储水箱的出气端流向消音器，并排放至外界；如此设计，可以减少气液分离装置，提升该燃料电池旅居车系统的集成度，降低开发和制造成本。

作为上述技术方案的进一步改进，所述燃料电池系统包括燃料电池电堆和热管理回路；所述热管理回路包括第一水泵、第一节温器、第一散热器和第一加热器，所述燃料电池电堆具有冷却液进口和冷却液出口，所述冷却液出口和第一节温器的进口连接，所述第一节温器的大循环出口、第一散热器、第一水泵和冷却液进口依次连接，所述第一节温器的小循环出口、第一加热器和第一水泵依次连接，所述储水箱设有储水加热器，所述储水加热器与第一散热器并联连接。

在第一节温器全开时，热管理回路能够给燃料电池电堆提供散热的功能；在第一节温器全关时，热管理回路能够给燃料电池电堆提供低温预热的功能；在第一水泵工作、第一节温器全开时，冷却液流入燃料电池电堆，吸收大量的热能，以降低燃料电池电堆的温度，然后冷却液流至第一散热器进行散热，令冷却液的温度下降；同时，部分冷却液流至储水加热器，将热量传递给储水箱内的水，利用热管理回路的余热实现对储水箱的水加热，避免储水箱内的水出现低温结冰问题，同时，有助降低加热/冷却装置在加热水时所耗的电能，能够满足低温环境下车载生活用水的使用。

作为上述技术方案的进一步改进，所述热管理回路还包括辅助散热器；所述辅助散热器与所述第一散热器并联连接。在热管理回路给燃料电池电堆提供散热作用时，部分冷却液流至辅助散热器，促使冷却液的热量传递出去，利用热管理回路的热量，达到根据整车搭载需求实现座椅加热或车舱暖风的目的，有效降低旅居车因座椅加热或车舱暖风所耗的能源，同时，能减少第一散热器的散热负荷。

作为上述技术方案的进一步改进，燃料电池旅居车系统还包括动力电池系统和热交换器；所述动力电池系统包括动力电池、第二水泵、第二节温器、第二散热器和第二加热器，所述动力电池设有换热器，所述第二节温器的大循环出口、第二散热器、第二水泵、换热器和第二节温器的进口依次连接，所述第二节温器的小循环出口、第二加热器和第二水泵依次连接，所述热交换器具有第一流道和第二流道，所述第一流道和第一加热器并联连接，所述第二流道和第二加热器并联连接。

动力电池设置换热器，让换热器对动力电池提供预热和散热功能；在第二节温器全开时，换热器能吸收动力电池的热量；在第二节温器全关时，换热器能向动力电池传递热量，实现动力电池的低温预热；而且，通过设置热交换器，耦合动力电池系统和燃料电池系统，实现动力电池和燃料电池在低温环境下的快速预热，同时，热交换器的第一流道并联连接于第一加热器，热交换器的第二流道并联连接于第二加热器，能够改善第一加热器和第二加热器在系统布置中流阻过大的问题。

作为上述技术方案的进一步改进，所述燃料电池电堆具有空气进口、空气出口、氢气进口和氢气出口，所述燃料电池系统还包括空气单元和氢气单元；

所述空气单元包括空压机、空气冷却器和增湿器，所述空气冷却器具有第一换热通道和第二换热通道，所述空压机、第一换热通道、增湿器的干侧流道和空气进口依次连接，所述空气出口、增湿器的湿侧流道和尾排管道依次连接；

所述氢气单元包括储氢瓶、氢气升温器、引射器、循环泵和气液分离器，所述氢气升温器具有第一换热流道和第二换热流道，所述储氢瓶、第一换热流道、引射器的入口和氢气进口依次连接，所述氢气出口、气液分离器的进口、气液分离器的排气口和引射器的回流口依次连接，所述气液分离器的排气口、循环泵和氢气进口依次连接，所述气液分离器的排液口和尾排管道连接，所述冷却液出口、第二换热通道、第二换热流道和第一水泵依次连接。

在空压机和增湿器工作时，空气单元能够为燃料电池电堆提供所需的空气，在引射器和循环泵工作时，氢气单元能够为燃料电池电堆提供所需的氢气；在燃料电池电堆的氢气出口设置气液分离器，能够对从氢气出口流出的气水混合物进行气水分离；在空气单元和氢气单元工作时所产生的尾排气和尾排水能够经尾排管道进行收集并排放；热管理回路的冷却液能够流往空气冷却器和氢气升温器，促使空气的温度下降，氢气的温度上升，利用燃料电池电堆的余热来控制空气和氢气的温度，使流向燃料电池电堆的空气和氢气的温度符合要求。

作为上述技术方案的进一步改进，所述空气单元还包括空气排放管路，所述空气排放管路的一端连接于第一换热通道和增湿器的干侧流道之间，另一端和尾排管道连接；所述氢气单元还包括氢气排放管路，所述氢气排放管路的一端和气液分离器的排气口连接，另一端和尾排管道连接。设置空气排放管路，能够对增湿器进行旁通，令空气能流向尾排管道进行排放；设置氢气排放管路，能够将从气液分离器流出的氢气排放至尾排管道。

作为上述技术方案的进一步改进，所述生活用水系统还包括雾化器和控制阀，所述第一散热器和第二散热器为风冷散热器，所述第一散热器和第二散热器分别设有雾化器，所述雾化器用于给第一散热器和第二散热器喷出雾滴，所述输送水泵、控制阀和雾化器依次连接。

在输送水泵工作、控制阀开启时，储水箱内的水能够流向雾化器，雾化器将水雾化为水滴，在第一散热器和第二散热器运行时，水滴因散热风扇的作用而吹向第一散热器和第二散热器，从而提升第一散热器及第二散热器的散热量，降低散热风扇的性能需求，降低散热风扇的噪声，提升客户的驾驶体验，同时，有助降低第一散热器和第二散热器的重量和体积，提高该燃料电池旅居车系统的集成度。

作为上述技术方案的进一步改进，所述生活用水系统还包括辅助水箱、供水泵、净水装置和加热/冷却器，所述辅助水箱的出口、供水泵、净水装置和加热/冷却器依次连接，所述辅助水箱设有辅助加热器，所述辅助加热器和储水加热器并联连接或串联连接。

设置辅助水箱，增加车载水箱的整体储水量，以延长车载生活用水的实用时间，避免频繁寻找水源补充生活用水；而且，利用燃料电池电堆的余热对辅助水箱内的水进行加热，避免辅助水箱内的水出现低温结冰问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；

图1是本发明实施例所提供的燃料电池旅居车系统的结构示意图；

图2是本发明另一实施例所提供的燃料电池旅居车系统的结构示意图；

图3是本发明另一实施例所提供的燃料电池旅居车系统的结构示意图；

图4是本发明另一实施例所提供的燃料电池旅居车系统的结构示意图；

图5是本发明另一实施例所提供的燃料电池旅居车系统的结构示意图；

图6是本发明另一实施例所提供的燃料电池旅居车系统的结构示意图。

附图中标记如下：11、燃料电池电堆；12、动力电池；

21、第一水泵；22、第一节温器；23、离子过滤器；24、第一加热器；25、风冷散热器；26、第一颗粒过滤器；27、膨胀水箱；28、第一电磁阀；29、辅助散热器；210、第二水泵；211、换热器；212、第二节温器；213、第二加热器；214、第二颗粒过滤器；215、热交换器；216、第二电磁阀；217、储水加热器；218、辅助加热器；219、第三电磁阀；

31、空气滤清器；32、空压机；33、空气冷却器；34、节气门；35、增湿器；36、背压阀；37、旁通阀；

41、储氢瓶；42、截止阀；43、减压阀；44、安全阀；45、氢气升温器；46、引射器；47、气液分离器；48、第一单向阀；49、循环泵；410、第二单向阀；411、第一排水阀；412、排氢阀；

51、混排管；52、分水器；53、储水箱；54、第二排水阀；55、第三颗粒过滤器；56、输送水泵；57、第四电磁阀；58、雾化器；59、第五电磁阀；510、第一净化器；511、加热/冷却装置；512、辅助水箱；513、第三排水阀；514、第四颗粒过滤器；515、供水泵；516、第二净化器；517、加热/冷却器；518、第六电磁阀；519、消音器。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个及以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二、第三只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图6，下面对本发明的燃料电池旅居车系统举出若干实施例。

如图1所示，本发明实施例一提供了一种燃料电池旅居车系统，该燃料电池旅居车系统包括有燃料电池系统、消音器519、气液分离装置和生活用水系统。本实施例为200kW以上的大功率燃料电池系统开发和搭载提供了系统解决方案。

其中，燃料电池系统具有尾排管道，在燃料电池系统工作过程中所产生的尾排水和尾排气均可以通过尾排管道排出燃料电池系统。

具体的，燃料电池系统包括有燃料电池电堆11、空气单元和氢气单元。

空气单元为燃料电池电堆11提供空气，因此，燃料电池电堆11具有空气进口和空气出口。空气单元包括有空压机32、增湿器35和空气冷却器33。

空压机32的进口设置空气滤清器31，空气滤清器31的进口与大气连通，空气滤清器31的出口和空压机32的进口连通，能够对吸入的空气进行过滤处理。空气滤清器31应集成有环境温度传感器和空气流量计。为避免在空压机32工作过程中空压机32的进口处产生负压，造成空压机32的进口与空气滤清器31的出口之间的连接管路吸瘪，应保证空气滤清器31的出口与空压机32的进口之间的连接管路至少满足耐-50kPa的压力，具体压力值可根据具体系统而定。

空压机32的出口、空气冷却器33、增湿器35的干侧流道和空气进口通过管路进行依次连接，促使吸入的空气在流经空气冷却器33时温度下降，然后流经增湿器35时湿度增加，接着，流至燃料电池电堆11内。空气冷却器33的设置，为了降低经空压机32加压后的高温空气的温度。在增湿器35的干侧流道的进口处设置节气门34，调节空气流入量。

另外，空气单元设置空气排放管路，空气排放管路的一端通过三通管分别连接于空气冷却器33的出口和节气门34的进口，空气排放管路的另一端连接于尾排管道，空气排放管路上设置旁通阀37，用于控制流进空气排放管路的空气流量。

燃料电池电堆11的空气出口、增湿器35的湿侧流道和尾排管道进行依次连接，促使从燃料电池电堆11的空气出口流出的尾排气流至尾排管道，往外排放。在增湿器35的湿侧流道的出口处设置背压阀36。

氢气单元为燃料电池电堆11提供氢气，因此，燃料电池电堆11具有氢气进口和氢气出口。氢气单元包括有储氢瓶41、循环泵49、氢气升温器45、气液分离器47和引射器46。

储氢瓶41、氢气升温器45、引射器46的入口通过管路依次连接，引射器46的出口和氢气进口通过管路连接，促使从储氢瓶41流出的氢气，在流经氢气升温器45时温度上升，然后经过引射器46流至燃料电池电堆11。氢气出口和气液分离器47的进口通过管路连接，气液分离器47的排气口和引射器46的回流口通过管路连接。气液分离器47的排气口通过管路连接于循环泵49的进口，循环泵49的出口通过管路连接于氢气进口。

由于燃料电池电堆11在工作过程中并非能完全消耗氢气，未利用的氢气会经氢气出口流出，并能分别流向引射器46和循环泵49，实现氢气再利用，从而提高氢气的利用率，而且，氢气的循环能改善燃料电池电堆11内的水平衡，避免燃料电池电堆11内发生水淹，提高燃料电池电堆11的工作效率。

氢气升温器45的设置，能够提高引射器46的入口处的氢气温度，防止高温高湿的引射流体与低温的主流工作流体混合后降温，导致气态水冷凝，从而进一步避免燃料电池电堆11出现被水淹的问题，很好的避免水淹问题影响燃料电池电堆11的性能。

另外，在储氢瓶41的出口和氢气升温器45之间的管路设置截止阀42、减压阀43和安全阀44。截止阀42、减压阀43和安全阀44沿储氢瓶41往氢气升温器45的方向依次设置。在引射器46的回流口处设置第一单向阀48。在循环泵49的出口处设置第二单向阀410。

气液分离器47的排液口连接于尾排管道，在气液分离器47的排液口处设置第一排水阀411，用于控制气液分离器47流向尾排管道的水量。气液分离器47可以根据系统需要评估是否需要集成超声波液位传感器，若集成有超声波液位传感器，可配合第一排水阀411高效地实现气液分离器47的排水控制。

另外，氢气单元还包括氢气排放管路。氢气排放管路的一端连接于气液分离器47的排气口，氢气排放管路的另一端连接于尾排管道，在氢气排放管路上设置排氢阀412，用于控制企业分离器流向尾排管道的氢气量。

可以理解的是，尾排管道内含有尾排气和尾排水，实现尾排水和尾排气集中收集并处理。燃料电池电堆11具备电气系统接口，但考虑到本发明未涉及电气系统，故不针对相应电气系统做出描述。

气液分离装置具有进口端、出气口端和出水口端。尾排管道的出口连接于进口端，令尾排水和尾排气统统流至气液分离装置，气液分离装置能够将尾排水和尾排气进行分离。出气口端通过管路连接于消音器519的进气口，因此，在气液分离装置的分离作用下，尾排气流向消音器519，并从消音器519的出气口流至大气。

生活用水系统包括有储水箱53、净化装置、输送水泵56和加热/冷却装置511。气液分离装置的出水口端通过管路连接于储水箱53的进水端，因此，经过气液分离装置的分离作用，尾排水流往储水箱53并储存起来。

气液分离装置包括有混排管51和分水器52。混排管51具有进料端和出料端，进料端设有多个，出料端设有一个。空气单元和氢气单元会产生尾排水和尾排气，因此，对应设置多根尾排管道，多根尾排管道分别与混排管51的多个进料端对应连接，实现尾排气和尾排水集中收集。在本实施例中，混排管51具有四个进料端，四个进料端分别对应和背压阀36的出口、旁通阀37的出口、第一排水阀411和排氢阀412连接。

可以理解的是，混排管51应具备良好的耐湿热循环属性，避免因锈蚀而失效。

分水器52具有入口端、排水口端和排气口端。其中，入口端通过管路连接于混排管51的出料端，排气口端通过管路连接于消音器519的进气口，排水口端通过管路连接于储水箱53的进水端。分水器52的设置，不仅可以实现水气分离，而且，可以帮助储水箱53收集更多的尾排水，同时降低流向消音器519的尾排气湿度，避免因过量液态水或水汽流入消音器519而造成消音器519的工作性能衰减。

储水箱53的出水端通过管路依次连接于输送水泵56和加热/冷却装置511的入水端。启动输送水泵56，将储水箱53内的水送往加热/冷却装置511，在加热/冷却装置511工作时，可以根据使用者的需求对水进行加热或冷却，然后从加热/冷却装置511的供水端流出，以满足使用者对车载生活用水的使用需要，如洗漱用水、清洁卫生及清洗衣物等。

净化装置设在储水箱53和加热/冷却装置511之间的管路，净化装置用于对水进行过滤处理。在本实施例中，净化装置包括有第三颗粒过滤器55和第一净化器510，第三颗粒过滤器55设在输送水泵56和储水箱53之间的管路，能够对水进行颗粒过滤，可防止输送水泵56因水中的杂质影响而无法正常工作。第一净化器510设在输送水泵56和加热/冷却装置511之间的管路，能对水进一步净化，如杀菌、钙镁离子净化等。

另外，在输送水泵56的出口处设置第五电磁阀59，第五电磁阀59的设置，便于控制流向加热/冷却装置511的水量。可以理解的是，可以根据系统需求设置多根供水管，每根供水管设置第五电磁阀59，部分供水管的出口无需设置第一净化器510和加热/冷却装置511，根据系统需求，多根供水管可以分别提供饮用水、洗漱用水、清洁卫生及清洗衣物等用水。

储水箱53还设有排水口、液位传感器及排气口或泄压阀。其中，排气口或泄压阀直接与大气连通，避免尾排气经过分水器52的排水口端流入储水箱53而造成储水箱53内压力过高，严重的，出现因积聚氢气而造成氢浓度过高的问题。储水箱53的排水口设有第二排水阀54，便于根据实际需求将储水箱53排空。

在本实施例提供的燃料电池旅居车系统中，燃料电池系统在运行时会产生尾排水和尾排气，通过尾排管道排放至气液分离装置，实现水气分离，尾排气能流经气液分离装置的出气口端和消音器519而排放至大气环境，而尾排水能流经气液分离装置的出水口端和储水箱53的进水端而储存于储水箱53内，在输送水泵56工作时，尾排水能够经储水箱53的出水端流出，在流经净化装置时，尾排水能够得到净化处理，在流经加热/冷却装置511时，尾排水能够得到加热处理或冷却处理，从而为使用者提供车载生活用水。

如此设计，不仅很好的解决了尾排水的随意排放问题，有效避免尾排水经消音器519流至路面而发生结冰的问题，而且，能够对尾排水进行回收利用，节省水资源，符合节能环保的要求。

更具体的，燃料电池系统还包括有热管理回路。热管理回路用于给燃料电池电堆11提供低温预热和工作散热的作用。

燃料电池电堆11具有冷却液进口和冷却液出口。热管理回路包括有第一水泵21、第一散热器、第一节温器22和第一加热器24。

其中，第一水泵21的出口通过管路连接于冷却液进口，以将冷却液输送至燃料电池电堆11。冷却液出口通过管路连接于第一节温器22的进口，第一节温器22的大循环出口通过管路依次连接于第一散热器的高温侧流道和第一水泵21的进口，第一节温器22的小循环出口通过管路依次连接于第一加热器24和第一水泵21的进口。

可以理解的是，第一水泵21可以根据系统需要布置成高压水泵或低压水泵。第一加热器24可以为PTC加热器。第一散热器可以为风冷散热器25，为翅片式换热器，并配置有散热风扇，在散热风扇工作时，外界空气吹向第一散热器，以对第一散热器内的冷却液进行降温。

当第一节温器22处于全开状态时，冷却液从燃料电池电堆11的冷却液出口流向第一节温器22，然后从第一节温器22的大循环出口流至第一散热器，促使冷却液温度下降；接着，冷却液流往第一水泵21，经第一水泵21送回至燃料电池电堆11，吸收燃料电池电堆11所产生的热量，降低燃料电池电堆11的温度，实现热管理回路给燃料电池电堆11提供散热的功能。

另外，在第一散热器和第一水泵21之间的管路设置第一颗粒过滤器26，对冷却液进行杂质过滤，避免影响第一水泵21工作。

当第一节温器22处于全关状态时，冷却液从燃料电池电堆11的冷却液出口流向第一节温器22，接着从第一节温器22小循环出口流至第一加热器24，让第一加热器24对冷却液进行加热；从第一加热器24流出的高温冷却液经第一水泵21输送至燃料电池电堆11，将冷却液的热量传递至燃料电池电堆11，以对燃料电池电堆11进行低温预热，实现热管理回路给燃料电池电堆11提供低温预热的功能。

另外，热管理回路还包括离子过滤器23。离子过滤器23的进口通过管路连接于冷却液出口，离子过滤器23的进口位于冷却液出口和第一节温器22的进口之间，离子过滤器23的出口通过管路连接于第一水泵21的进口。

储水箱53内设置储水加热器217，储水加热器217用于对储水箱53内的水进行加热，然后，再利用加热/冷却装置511在供水时对水进行二次加热。储水加热器217并联连接于第一散热器。储水加热器217具有冷却液流道，冷却液流道的进口通过管路连接于第一节温器22的大循环出口，冷却液流道的出口通过管路连接于第一散热器的出口。储水加热器217可以但不限于是盘管式换热器。

在第一散热器工作时，部分冷却液流向第一散热器，将其所含的热量传递至外界空气，部分冷却液流往储水加热器217，将其所含的热能传递至储水箱53内的水。

储水加热器217的设置，利用热管理回路的余热实现对储水箱53的水加热，可以解决储水箱53内的水出现低温结冰问题，满足低温环境下车载生活用水的使用，如洗漱用水、清洁卫生及清洗衣物等；利用储水箱53内的水吸收冷却液的部分热量，缓解第一散热器的散热压力。

由于热管理回路中的冷却液的温度未能将储水箱53内的水加热到100℃，故通过配置加热/冷却装置511将水进行二次加热或冷却，进一步丰富了车载生活用水的使用。如此设计，有助降低加热/冷却装置511在加热水时所耗的电能。

在储水加热器217的进口设置第二电磁阀216，用于控制流至储水加热器217的冷却液量。

进一步的，热管理回路还包括有辅助散热器29。辅助散热器29并联连接于第一散热器。辅助散热器29可以为风冷散热器25，具有高温侧流道，配置有散热风扇。辅助散热器29的高温侧流道的一端通过管路连接于第一散热器的高温侧流道的一端，辅助散热器29的高温侧流道的另一端通过管路连接于第一散热器的高温侧流道的另一端。

在第一散热器工作时，部分冷却液流向辅助散热器29，促使冷却液的热量传递出去。在辅助散热器29的高温侧流道的进口设置第一电磁阀28，用于控制流入辅助散热器29的冷却液量。具体的，辅助散热器29的低温侧流道为车载送风管路，热量从高温侧流道流向低温侧流道，可以对座椅进行加热或给车舱送进暖风。

可以理解的是，辅助散热器29的设置，可以利用热管理回路的热量，达到根据整车搭载需求实现座椅加热或车舱暖风的目的，有效降低旅居车因座椅加热或车舱暖风所耗的能源，同时，能减少第一散热器的散热负荷。

另外，空气冷却器33具有第一换热通道和第二换热通道。氢气升温器45具有第一换热流道和第二换热流道。

空压机32的出口连通于第一换热通道的进口，第一换热通道的出口连通于增湿器35的干侧流道的进口。储氢瓶41的出口连通于第一换热流道的进口，第一换热流道的出口连通于引射器46的入口。

第二换热通道的进口通过管路连接于燃料电池电堆11的冷却液出口，第二换热通道的出口通过管路连接于第二换热流道的进口，第二换热流道的出口通过管路连接于第一水泵21的进口。

进一步的，燃料电池旅居车系统还包括有动力电池12系统和热交换器215。

动力电池12系统包括有动力电池12、第二节温器212、第二水泵210、第二加热器213和第二散热器。

其中，动力电池12设有换热器211。动力电池12与换热器211可以集成于电池包内，以提升系统整体集成度，电池包的具体位置关系根据搭载空间而定。换热器211能够给动力电池12提供低温预热和工作散热的作用。

换热器211具有冷却液入口端和冷却液出口端。冷却液出口端通过管路连接于第二节温器212的进口，第二节温器212的大循环出口通过管路依次连接于第二散热器、第二水泵210和冷却液入口端。第二节温器212的小循环出口通过管路依次连接于第二加热器213和第二水泵210的进口。

可以理解的是，第二加热器213可以为PTC加热器。第二散热器可以为风冷散热器25，配置有散热风扇。当然，第一散热器和第二散热器可以是分开设置，分别配置散热风扇，也可以是集成于一体，共同一台散热风扇，也即散热器具有相隔绝的两个高温侧流道，分别供热管理回路内的冷却液和动力电池12系统内的冷却液流通。第二散热器的出口和第二水泵210的进口之间的管路设置第二颗粒过滤器214。

在第二节温器212处于全开状态时，冷却液从冷却液出口端流至第二节温器212的进口，然后从第二节温器212的大循环出口流向第二散热器，将热量传递出去。接着，冷却液经第二水泵210输送至动力电池12的换热器211，以吸收动力电池12所产生的热量，实现换热器211给动力电池12散热。

在第二节温器212处于全关状态时，冷却液从冷却液出口端流往第二节温器212的进口，接着从第二节温器212的小循环出口流进第二加热器213，在第二加热器213的作用下，冷却液的温度上升；然后，冷却液从第二加热器213流出，并在第二水泵210的输送作用下流入动力电池12的换热器211，为动力电池12提供热量，实现换热器211给动力电池12低温预热。

热交换器215具有第一流道和第二流道，第一流道并联连接于第一加热器24，也即第一流道的进口通过管路连接于第一加热器24的进口，第一流道的出口通过管路连接于第一加热器24的出口。第二流道并联连接于第二加热器213，也即第二流道的进口通过管路连接于第二加热器213的进口，第二流道的出口通过管路连接于第二加热器213的出口。因此，动力电池12系统内的冷却液流经第二流道，热管理回路内的冷却液流经第一流道。

在第一节温器22和第二节温器212均处于全关状态时，对于热管理回路而言，冷却液从第一节温器22的小循环出口流出，大部分的冷却液流至第一加热器24，小部分的冷却液流往第一流道；对于动力电池12系统而言，冷却液从第二节温器212的小循环出口流出，一部分的冷却液流经第二加热器213，另一部分的冷却液流向第二流道。在热交换器215内，第一流道内的冷却液和第二流道内的冷却液进行热量交换。

通过设置热交换器215，耦合动力电池12系统和燃料电池系统，实现动力电池12和燃料电池在低温环境下的快速预热，同时，热交换器215的第一流道并联连接于第一加热器24，热交换器215的第二流道并联连接于第二加热器213，能够改善第一加热器24和第二加热器213在系统布置中流阻过大的问题。

在低温预热阶段，可以实现动力电池12系统与燃料电池系统的换热，降低能源消耗。

另外，燃料电池旅居车系统还包括有膨胀水箱27。膨胀水箱27应集成有液位传感器、补水口、进气口、加液口及泄压阀，其中，液位传感器的设置，用于检测膨胀水箱27内的液位，避免膨胀水箱27内的水量过少。补水口应靠近水箱下面靠近中间的位置，且尽量布置有滤网。补水口通过管路连接于第一水泵21的进口。泄压阀的出口直接与大气连通。根据系统需求可以设置多个进气口，多个进气口分别对应与第一散热器、第二散热器、辅助散热器29的出口和燃料电池电堆11的冷却液出口连接。

当然，动力电池12系统的冷却液可以使用水，膨胀水箱27额外设置两个进气口，分别对应与第二水泵210的进口和换热器211的冷却液出口端连接。可以理解的是，膨胀水箱27可设计成双室水箱，能够满足装有动力电池12系统的冷却液和热管理回路的冷却液这两种冷却液体。

进一步的，生活用水系统还包括有辅助水箱512、加热/冷却器517、供水泵515和净水装置。

辅助水箱512具有出口、加水口和排水口。通过往加水口添加水，以补充辅助水箱512的储水量。在辅助水箱512的排水口设置第三排水阀513。辅助水箱512的出口通过管路依次连接于供水泵515和加热/冷却器517。当供水泵515运行时，水从辅助水箱512的出口依次流经供水泵515和加热/冷却器517；通过加热/冷却器517对水进行加热或冷却，为使用者提供车载生活用水。在加热/冷却器517的出口设置第六电磁阀518，用于控制供水量。

可以理解的是，加热/冷却器517和加热/冷却装置511属于现有技术，能够对水进行加热或冷却，本领域技术人员应当理解加热/冷却器517和加热/冷却装置511的结构和工作原理，此处不做具体描述。

净水装置位于辅助水箱512和加热/冷却器517之间的管路。在本实施例中，净水装置包括有第四颗粒过滤器514和第二净化器516。第四颗粒过滤器514设在辅助水箱512的出口与供水泵515的进口之间的管路，能够对水进行颗粒过滤。第二净化器516设在供水泵515的出口和加热/冷却器517的进口之间的管路，能对水进一步净化，如杀菌、钙镁离子净化等。

设置辅助水箱512，增加车载水箱的整体储水量，以延长车载生活用水的实用时间，避免频繁寻找水源补充生活用水；而且，利用燃料电池电堆11的余热对辅助水箱512内的水进行加热，避免辅助水箱512内的水出现低温结冰问题。

如图2所示，本发明实施例二提供了一种燃料电池旅居车系统，其与实施例一的区别在于：生活用水系统还包括有雾化器58和控制阀。

输送水泵56的出口通过管路依次连接于控制阀和雾化器58。控制阀为第四电磁阀57。在输送水泵56的作用下，储水箱53内的水流至雾化器58，经过雾化器58的雾化作用，水变成雾滴。

第一散热器和第二散热器为风冷散热器25，配置有散热风扇。第一散热器和第二散热器分别设置雾化器58，雾化器58用于给第一散热器和第二散热器喷出雾滴。

若第一散热器和第二散热器分开设置，则分别设置散热风扇，则对应第一散热器设置一个或多个雾化器58，第一散热器的散热风扇在运行时，能够将雾滴吹向第一散热器；对应第二散热器设置一个或多个雾化器58，第二散热器的散热风扇在运行时，能够将雾滴吹向第二散热器。

若第一散热器和第二散热器集成设置，共同使用一台散热风扇，则对应该台散热风扇设置一个或多个雾化器58，散热风扇在工作时，能够将雾滴吹向第一散热器和第二散热器。

在本实施例中，通过设置雾化器58，利用储水箱53内的尾排水，提升第一散热器和第二散热器的散热量，降低散热风扇的性能需求，降低散热风扇的噪声，提升使用者的驾驶体验，而且，有助减少第一散热器和第二散热器的重量和体积，提高系统集成度。

如图3所示，本发明实施例三提供了一种燃料电池旅居车系统，其与实施例一的区别在于：储水箱53的供水管并不连接于第一净化器510和加热/冷却装置511，而是连接于供水泵515的进口。

本实施例取消了第一净化器510和加热/冷却装置511，减少了该燃料电池旅居车系统的部件数量，降低了系统开发和整车搭载的成本，同时降低了系统的复杂度。

如图4所示，本发明实施例四提供了一种燃料电池旅居车系统，其与实施例一的区别在于：气液分离装置为具有气液分离能力的混排管51。

而且，混排管51具有排水口和排气口，排气口通过管路连接于消音器519的进气口，排水口通过管路连接于储水箱53的进水端。

本实施例取消了分水器52，让混排管51发挥气液分离作用，促使尾排水流至储水箱53内，尾排气经消音器519排放。本实施例减少了该燃料电池旅居车系统的部件数量，提升系统集成度，降低该燃料电池旅居车系统的开发成本。

可以理解的是，混排管51应具备优秀的气液分离能力，便于帮助储水箱53收集更多的尾排水，也可以降低流向消音器519的尾排气湿度，避免因过量液态水或水汽流入消音器519而导致消音器519的工作性能衰减。

如图5所示，本发明实施例五提供了一种燃料电池旅居车系统，其与实施例一的区别在于：尾排管道的出口直接连接于储水箱53的进水端，储水箱53具有出气端，消音器519的进气口直接连接于出气端。

多根尾排管道分别连接于混排管51的多个进料端，将尾排水和尾排气导入混排管51内。混排管51的出口通过管路连接于储水箱53的进水端，让尾排水和尾排气统统流进储水箱53内。本实施例取消了分水器52，储水箱53能发挥优良的气液分离效果，促使尾排水储存于储水箱53内，而尾排气流经出气端和消音器519而排放至大气。

本实施例减少了该燃料电池旅居车系统的部件数量，提升系统集成度，降低该燃料电池旅居车系统的开发成本。

如图6所示，本发明实施例六提供了一种燃料电池旅居车系统，其与实施例一的区别在于：辅助水箱512的辅助加热器218并联连接于储水加热器217。

而且，辅助加热器218的进口设置第三电磁阀219，用于控制流向辅助加热器218的冷却液量。

通过第二电磁阀216，控制流向储水加热器217和辅助加热器218的冷却液总量。利用第三电磁阀219和第二电磁阀216，控制流进辅助加热器218的冷却液流量，可以根据用户需求独立控制储水加热器217和辅助加热器218的冷却液流量。

在本实施例中，辅助水箱512、供水泵515、净水装置和加热/冷却器517各设置两个。其中一个辅助水箱512的辅助加热器218通过管路串联连接于储水加热器217，冷却液在流经储水加热器217时对储水箱53内的水进行加热，然后，冷却液再流经辅助加热器218，对辅助水箱512内的水进行加热。另一个辅助水箱512的辅助加热器218通过管路并联连接于储水加热器217，部分冷却液流入储水加热器217，对储水箱53内的水进行加热，部分冷却液流入辅助加热器218，对辅助水箱512内的水进行加热。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种燃料电池旅居车系统，其特征在于，包括：

燃料电池系统，其具有尾排管道；

消音器，其具有进气口和出气口；

气液分离装置，其具有进口端、出水口端和出气口端，所述进口端和尾排管道的出口连接，所述出气口端和进气口通过管路连接；

生活用水系统，其包括储水箱、输送水泵、净化装置和加热/冷却装置，所述储水箱具有进水端和出水端，所述进水端和出水口端通过管路连接，所述加热/冷却装置具有入水端和供水端，所述出水端和所述入水端通过管路连接，所述输送水泵和净化装置设在所述出水端和所述入水端之间的管路；

其中，所述气液分离装置包括混排管和分水器；所述混排管设有进料端和出料端，所述进料端设有多个，所述尾排管道设有多根且分别与多个进料端连接，所述分水器具有入口端、排气口端和排水口端，所述入口端和出料端通过管路连接，所述排气口端和进气口通过管路连接，所述排水口端和进水端通过管路连接；

所述燃料电池系统包括燃料电池电堆、空气单元和氢气单元，所述燃料电池电堆具有空气进口、空气出口、氢气进口和氢气出口；

所述空气单元包括空压机、空气冷却器、增湿器和空气排放管路，所述空气冷却器具有第一换热通道和第二换热通道，所述空压机、第一换热通道、增湿器的干侧流道和空气进口依次连接，所述空气出口、增湿器的湿侧流道和尾排管道依次连接，所述空气排放管路的一端连接于第一换热通道和增湿器的干侧流道之间，另一端和尾排管道连接；

所述氢气单元包括储氢瓶、氢气升温器、引射器、循环泵、气液分离器和氢气排放管路，所述氢气升温器具有第一换热流道和第二换热流道，所述储氢瓶、第一换热流道、引射器的入口和氢气进口依次连接，所述氢气出口、气液分离器的进口、气液分离器的排气口和引射器的回流口依次连接，所述气液分离器的排气口、循环泵和氢气进口依次连接，所述气液分离器的排液口和尾排管道连接，所述氢气排放管路的一端和气液分离器的排气口连接，另一端和尾排管道连接。

2.根据权利要求1所述的燃料电池旅居车系统，其特征在于，所述尾排管道的出口直接连接于储水箱的进水端，所述储水箱具有出气端，所述进气口直接连接于出气端。

3.根据权利要求1所述的燃料电池旅居车系统，其特征在于，所述燃料电池系统包括热管理回路；所述热管理回路包括第一水泵、第一节温器、第一散热器和第一加热器，所述燃料电池电堆具有冷却液进口和冷却液出口，所述冷却液出口和第一节温器的进口连接，所述第一节温器的大循环出口、第一散热器、第一水泵和冷却液进口依次连接，所述第一节温器的小循环出口、第一加热器和第一水泵依次连接，所述储水箱设有储水加热器，所述储水加热器与第一散热器并联连接，所述冷却液出口、第二换热通道、第二换热流道和第一水泵依次连接。

4.根据权利要求3所述的燃料电池旅居车系统，其特征在于，所述热管理回路还包括辅助散热器；所述辅助散热器与所述第一散热器并联连接。

5.根据权利要求3所述的燃料电池旅居车系统，其特征在于，还包括动力电池系统和热交换器；所述动力电池系统包括动力电池、第二水泵、第二节温器、第二散热器和第二加热器，所述动力电池设有换热器，所述第二节温器的大循环出口、第二散热器、第二水泵、换热器和第二节温器的进口依次连接，所述第二节温器的小循环出口、第二加热器和第二水泵依次连接，所述热交换器具有第一流道和第二流道，所述第一流道和第一加热器并联连接，所述第二流道和第二加热器并联连接。

6.根据权利要求5所述的燃料电池旅居车系统，其特征在于，所述生活用水系统还包括雾化器和控制阀，所述第一散热器和第二散热器为风冷散热器，所述第一散热器和第二散热器分别设有雾化器，所述雾化器用于给第一散热器和第二散热器喷出雾滴，所述输送水泵、控制阀和雾化器依次连接。

7.根据权利要求3所述的燃料电池旅居车系统，其特征在于，所述生活用水系统还包括辅助水箱、供水泵、净水装置和加热/冷却器，所述辅助水箱的出口、供水泵、净水装置和加热/冷却器依次连接，所述辅助水箱设有辅助加热器，所述辅助加热器和储水加热器并联连接或串联连接。