CN210912045U - 一种电动房车的供暖供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种电动房车的供暖供电系统，电动房车设有燃料电池系统，所述燃料电池系统设有水冷单元，电动房车还设有通风系统，所述通风系统设有连通车外进风口，以及连通车内的出风口，所述进风口和出风口之间的通风系统的通道内固定有加热器芯，所述水冷单元设有出水管和进水管，所述加热器芯设有两个水管接口，所述进水管和出水管分别连接加热器芯的两个水管接口。采用氢氧燃料电池作为反应装置，清洁、无污染，对环境友好，氢气储量丰富，来源广及燃料电池噪声小、耗能低，能够满足房车的电器用电和供暖需求。

Description

一种电动房车的供暖供电系统

技术领域

本实用新型涉及新能源燃料电池技术领域,具体涉及一种燃料电池用作电动房车的供暖供电系统。

背景技术

随着自驾游、房车旅行、露营地旅行等旅行方式越来越受欢迎，中国关于要增强消费拉动经济增长的基础作用，更多的房车企业加入到研发房车的队伍，房车产品越来越丰富，可选择性多，国内民众的消费理念的转变及对房车了解熟悉也加强了中国房车旅游行业的快速发展。同样是人类社会高速发展，对化石能源需求日益增加，人们正在面临着资源枯竭以及环境问题的挑战。面对这样的难题以及对房车需求量大量增长，而且房车一般都需要长距离续航及处于偏无改造的自然环境当中，对电力需求必定不可欠缺，同时在寒冷的环境之下供暖也必不能少。国内大多数电动汽车都只是采用锂离子电池作为动力源，但是受困于能量密度等一系列因素，锂离子电池如磷酸铁锂、锰酸锂和钴酸锂电池等作为房车主要储能装置已经不能满足房车日常的用电要求。氢燃料电池因其可以快速补充氢气，进而可以源源不断输出电能同时可以释放大量热量，一方面可以为电动房车整车进行补电，另一方面也可以在寒冷的环境中为整车供暖。

氢燃料电池发动机系统主要是利用氢气和空气中的氧气进行化学反应产生电能和热能的一种装置，燃料电池有着很多优点，氢气燃料补给速度快，一般3-5分钟即可，而且氢气来源很广泛，环境友好，无毒等，化学反应过程可控，整个系统运行静音性好，运行过程中可以持续输出电能为整车动力电池补电，同时也会释放出大量热能，通过将料电池发动机冷却循环水的余热作为热源，将其引入热交换器，由鼓风机将车厢内或车外部的空气吹过热交换器而使之升温，达到为整车供暖。所以燃料电池发动机系统具有这些优点，可以有效改善电动房车续航焦虑以及供暖。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是实现一种燃料电池用作电动房车的供暖供电系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种电动房车的供暖供电系统，电动房车设有燃料电池系统，所述燃料电池系统设有水冷单元，电动房车还设有通风系统，所述通风系统设有连通车外进风口，以及连通车内的出风口，所述进风口和出风口之间的通风系统的通道内固定有加热器芯，所述水冷单元设有出水管和进水管，所述加热器芯设有两个水管接口，所述进水管和出水管分别连接加热器芯的两个水管接口。

燃料电池系统通过信号线连接燃料电池控制器，所述燃料电池控制器通过通信线连接整车控制单元。

车内和车外均固定有温度传感器，所述温度传感器通过信号线连接燃料电池控制器的温度信号接口。

所述进风口内设有鼓风机，所述出风口均设有用于控制出风口开关状态的挡风板，所述挡风板由电机驱动转动控制出风口开关状态，所述燃料电池控制器的信号输出端通过导线连接电机和鼓风机。

所述电动房车设有动力电池，所述动力电池通过逆变器连接驱动电机并为驱动电机供电，所述驱动电机通过变速器联接车轮并驱动车轮转动。

本实用新型有效解决电动车护航焦虑，在SOC低于一定值后，燃料电池发动机会持续为整车动力电源充电，在保证储存氢气燃料的供应下，可以长时间持续供电；在满足为整车提供电能的同时，燃料电池还会持续释放出同等功率的热量，通过供暖装置，为整车持续不断供给暖气；此外，采用氢氧燃料电池作为反应装置，清洁、无污染，对环境友好，氢气储量丰富，来源广及燃料电池噪声小、耗能低。

附图说明

下面对本实用新型说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为系统图1电气原理示意图；

图2为系统供暖整体结构示意图；

上述图中的标记均为：1、燃料电池系统；2、燃料电池控制器；3、升压DCDC转换器；4、动力电源；5、电池管理系统；6、逆变器；7、驱动电机；13、水冷单元；14、加热器芯；15、鼓风机。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本实用新型的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

电动房车的供暖供电系统可以在整车SOC低于一定值后仍能正常高效工作，在此状态下，氢燃料电池发动机系统启动运行给电池持续补电，保证车辆能够在有氢气的情况下能够不用考虑寻找固定充电桩充电，与此同时还能满足续航需要，噪声小、耗能低、不污染空气环境。

此外，房车经常会置于自然环境下，当外界较为寒冷时，整车供暖不可或缺，纯电动车一般采用PTC加热作为全车取暖，长时间取暖，电量消耗巨大，基于燃料电池发动机工作特性，本实用新型还要提供一种该电动房车的供暖系统。

燃料电池系统1，包括空气供应子系统、氢供应子系统、水冷单元13、电控子系统、电力转换系统等

空气供应子系统的主要功能保证电堆阴极电化学反应所需的氧气量。主要由空气过滤器、空压机、中冷器、加湿器、电磁阀、背压阀、压力及温度传感器以及相应管路等组成。其中过滤器主要功能是将空气中的液态水、液态油滴分离出来，并滤去空气中的灰尘和固体杂质，从而防止这些颗粒和化学物质可能对电堆催化剂和电解质膜造成危害；空气压缩机是燃料电池空气供应系统的最为重要部件，其功能是为燃料电池系统1电堆在不同工况工作时，提供满足电堆流量、压力、温度和湿度要求的空气；中冷器是空气系统的重要组成部件，中冷器的作用是降低燃料电池系统1的进气温度；燃料电池运行时为保证质子交换膜含有所需水分(降低电阻、传递质子)，需要通过加湿器对反应气体(空气)进行增湿，以确保质子交换膜保持良好的水合状态和较好的电导，使燃料电池得以高效工作。

氢供应子系统的主要功能保证电堆阳极电化学反应所需的氢气量。主要由氢气中压电磁阀、压力控制器、氢气循环泵、气水分离器、排气电磁阀、排水电磁阀、温度和压力传感器等。

水冷单元13是根据燃料电池组和核心部件的温度要求，水冷单元13设有出水管和进水管，通过冷却液换热从进水管流出再回到进水管，将发热设备产生的热量带出，维持要求工作温度。因发动机核心部件要求的工作温度不一致，燃料电池堆工作温度在70℃左右，而空压机电机驱动器、中冷器、DC/DC要求的工作温度在55℃以下，故燃料电池发动机水热管理子系统分为主冷却(高温)回路和辅助冷却(低温)回路。水热管理系统主要由氢气中压电磁阀、压力控制器、氢气循环泵、气水分离器、排气电磁阀、排水电磁阀、温度和压力传感器等。本实用新型将水冷单元13与目前的汽车上的通风系统结合，通风系统设有连通车外进风口，以及连通车内的出风口，进风口和出风口之间的通风系统的通道内固定有加热器芯14，加热器芯14是一个散热装置，加热器芯14设有两个水管接口，进水管和出水管分别连接加热器芯14的两个水管接口。

电控子系统主要功能是实时采集各感应器传来的系统关键部件工作状态信息，由核心控制器判断、处理信息，并通过外围驱动电路来控制相应的可执行部件，以保证燃料电池发电系统按要求安全正常工作。所述氢气系统为燃料电池发动机提供反应所需的氢气；所述空压机为燃料电池发动机反应提供所需要的空气；燃料电池用于氢气与空气中的氧气发生电化学反应，产生电能输出；所述电力转换系统用于将燃料电池输出的电能转换为负载所需求的电，为电动房车动力电池进行补电。燃料电池系统1通过信号线连接燃料电池控制器2，所述燃料电池控制器2通过通信线连接整车控制单元，车内和车外均固定有温度传感器，所述温度传感器通过信号线连接燃料电池控制器2的温度信号接口。进风口内设有鼓风机15，出风口均设有用于控制出风口开关状态的挡风板，挡风板由电机驱动转动控制出风口开关状态，所述燃料电池控制器2的信号输出端通过导线连接电机和鼓风机15。

系统工作时，高压储氢瓶储存的氢气输向燃料电池，在燃料电池内，氢气与空气中的氧气发生电化学反应，产生电能输出，与此同时，燃料电池系统1会释放出同等输出功率热量，燃料电池出水口的温度将达到75-80℃；

产生的大量高温循环水流经加热器芯14，此时加热器芯14中持续有高温大流量水流通过，室外或者车内低温空气与加热器换热，使得冷空气温度上升；燃料电池输出的电能经电力转换系统转换后，为整车动力电源4供电；

冷空气通过车内的鼓风机15把车外或者车内的冷空气吹过加热器芯14被加热到一定温度，为全车乘员舱供暖，只要燃料电池发动机系统持续工作，该系统就可以持续为整车输入电能和持续供给暖气。车内的温度传感器实时检测车内气体温度，并将温度信息反馈给控制装置，控制装置通过鼓风机15调整外界空气的送入量，以控制车内气体的温度范围在20～25℃内。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电动房车的供暖供电系统，电动房车设有燃料电池系统，所述燃料电池系统设有水冷单元，电动房车还设有通风系统，所述通风系统设有连通车外进风口，以及连通车内的出风口，其特征在于：所述进风口和出风口之间的通风系统的通道内固定有加热器芯，所述水冷单元设有出水管和进水管，所述加热器芯设有两个水管接口，所述进水管和出水管分别连接加热器芯的两个水管接口。

2.根据权利要求1所述的电动房车的供暖供电系统，其特征在于：燃料电池系统通过信号线连接燃料电池控制器，所述燃料电池控制器通过通信线连接整车控制单元。

3.根据权利要求2所述的电动房车的供暖供电系统，其特征在于：车内和车外均固定有温度传感器，所述温度传感器通过信号线连接燃料电池控制器的温度信号接口。

4.根据权利要求3所述的电动房车的供暖供电系统，其特征在于：所述进风口内设有鼓风机，所述出风口均设有用于控制出风口开关状态的挡风板，所述挡风板由电机驱动转动控制出风口开关状态，所述燃料电池控制器的信号输出端通过导线连接电机和鼓风机。

5.根据权利要求1-4中任一所述的电动房车的供暖供电系统，其特征在于：所述电动房车设有动力电池，所述动力电池通过逆变器连接驱动电机并为驱动电机供电，所述驱动电机通过变速器联接车轮并驱动车轮转动。

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