CN211106855U - 一种sofc系统尾气能量再利用系统及燃料电池车辆 - Google Patents

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Abstract

本实用新型实施例公开的一种SOFC系统尾气能量再利用系统，包括：换热器，SOFC系统的尾气通过尾气管路与所述换热器的换热管路连通；风机，用于将空气通过所述换热器加热后导入空调进风通道，所述空调进风通道与车内的空调格栅连通。本实用新型提供的SOFC系统尾气能量再利用系统，将SOFC系统产生的尾气通过尾气管路导入换热器内，再通过风机将空气经过换热器，从而对空气进行加热，被加热的空气通过空调进风通道，由空调格栅进入车内，对车厢进行加热。即本实用新型通过对尾气中废热的再回收利用，将这部分热能用于冬季车内取暖，提高了尾气的利用率，且降低了尾气温度，减少了废热污染，消除了安全隐患。本实用新型实施例还公开了一种燃料电池车辆。

Description

一种SOFC系统尾气能量再利用系统及燃料电池车辆
技术领域
本实用新型涉及燃料电池车辆技术领域，更具体地说，涉及一种SOFC系统尾气能量再利用系统及燃料电池车辆。
背景技术
随着人们对环境要求越来越高，目前清洁能源汽车越来越受到消费者的青睐。燃料电池车是电动汽车的一种，其核心部件燃料电池，作为燃料的氢在汽车搭载的燃料电池中，与大气中的氧气发生氧化还原化学反应，产生出电能来带动电动机工作，由电动机带动汽车中的机械传动结构，进而带动汽车的前桥(或后桥)等行走机械结构工作，从而驱动电动汽车前进。固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)属于第三代燃料电池，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。被普遍认为是在未来会与质子交换膜燃料电池(PEMFC)一样得到广泛普及应用的一种燃料电池。
SOFC系统排出的尾气温度较高，当系统在稳态工作时尾气温度在260℃左右，当SOFC系统在热机阶段及冷机阶段时，尾气温度甚至能达到500℃以上，这部分热量不仅浪费，且对环境造成热污染，热污染是一种能量污染，是指人类活动危害热环境的现象，而且过高的尾气温度也存在安全隐患。
因此，如何降低SOFC系统的废热污染，消除安全隐患，提高燃料利用率，是本领域技术人员亟待解决的问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种SOFC系统尾气能量再利用系统，以SOFC系统排出的尾气废热进行利用，降低废热污染，消除安全隐患，提高燃料利用率。
本实用新型的另一目的在于提供一种具有上述SOFC系统尾气能量再利用系统的燃料电池车辆。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种SOFC系统尾气能量再利用系统，包括：
换热器，SOFC系统的尾气通过尾气管路与所述换热器的换热管路连通；
风机，所述风机用于将空气通过所述换热器加热后导入空调进风通道，所述空调进风通道与车内的空调格栅连通。
优选地，在上述SOFC系统尾气能量再利用系统中，还包括用于采集吹进车厢内空气温度的温度传感器，所述风机为可调速风机，且能够根据吹进车厢内空气温度调节风速。
优选地，在上述SOFC系统尾气能量再利用系统中，所述风机为可调速风机，车厢内设置有用于控制所述风机的转速的调速开关。
优选地，在上述SOFC系统尾气能量再利用系统中，所述风机设置于所述换热器的远离所述空调进风通道的一侧，且所述风机的出风口与所述换热器相对应。
优选地，在上述SOFC系统尾气能量再利用系统中，所述风机设置于所述换热器和所述空调进风通道之间，且所述风机的进风口与所述换热器相对应，出风口与所述空调进风通道连通。
优选地，在上述SOFC系统尾气能量再利用系统中，还包括对进入所述空调进风通道内的空气进行过滤的空气过滤器。
优选地，在上述SOFC系统尾气能量再利用系统中，所述空气过滤器设置于所述风机和所述换热器之间，或者，设置于所述风机远离所述换热器的一侧。
优选地，在上述SOFC系统尾气能量再利用系统中，所述换热器为板式换热器。
优选地，在上述SOFC系统尾气能量再利用系统中，还包括设置于所述尾气管路上的开关阀。
一种燃料电池车辆，包括如上任一项所述的SOFC系统尾气能量再利用系统。
从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的SOFC系统尾气能量再利用系统，将SOFC系统产生的尾气通过尾气管路导入换热器内，再通过风机将空气经过换热器，从而对空气进行加热，被加热的空气通过空调进风通道，由空调格栅进入车内，对车厢进行加热。即本实用新型通过对尾气中废热的再回收利用，将这部分热能用于冬季车内取暖，提高了尾气的利用率，且降低了尾气温度，减少了废热污染，消除了安全隐患。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。
图1为本实用新型实施例提供的SOFC系统尾气能量再利用系统的结构示意图；
图2为本实用新型另一实施例提供的SOFC系统尾气能量再利用系统的结构示意图；
图3为本实用新型再一实施例提供的SOFC系统尾气能量再利用系统的结构示意图。
其中，101为换热器，102为SOFC系统，103为风机，104为温度传感器，105为空调格栅，106为车厢，107为空气过滤器，108为开关阀。
具体实施方式
本实用新型的核心在于提供一种SOFC系统尾气能量再利用系统，以SOFC系统排出的尾气废热进行利用，降低废热污染，消除安全隐患，提高燃料利用率；
本实用新型的另一核心在于提供一种具有上述SOFC系统尾气能量再利用系统的燃料电池车辆。
以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的实用新型内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的实用新型的解决方案所必需的。
如图1所示，本实用新型实施例还公开了一种SOFC系统尾气能量再利用系统，用于对SOFC系统排出的尾气的热能进行利用，包括换热器101和风机103。
其中，SOFC系统102的尾气通过尾气管路与换热器101的换热管路连通，换热管路的入口与尾气管路连通，换热管路的出口与车辆的排气系统连通，以将换热后的尾气排出。
风机103用于将空气通过换热器101加热后导入空调进风通道，空调进风通道与车内的空调格栅105连通。由于尾气经过了换热器101，所以换热器101被尾气加热，空气在风机103的作用下经过换热器101换热，被加热后的空气通过空调进风通道和空调格栅105进入车厢106内。
本实用新型提供的SOFC系统尾气能量再利用系统，将SOFC系统102产生的尾气通过尾气管路导入换热器101内，再通过风机103将空气经过换热器101，从而对空气进行加热，被加热的空气通过空调进风通道，由空调格栅105进入车内，对车厢106进行加热。即本实用新型通过对尾气中废热的再回收利用，将这部分热能用于冬季车内取暖，提高了尾气的利用率，且降低了尾气温度，减少了废热污染，消除了安全隐患。
为了达到能够自动调节风量的效果，本实用新型增加了温度传感器104，该温度传感器104用于采集吹进车厢106内的空气温度，风机103为可调速风机，且能够根据吹进车厢内空气温度调节风速。
该温度传感器104的设置位置可以随意，只要设置在换热器101的下游便能够采集到被加热后的空气温度。具体地，可以将温度传感器104设置在空调进风通道处，即采用空调进风通道内的温度，当然也可设置在空调格栅105附近。根据温度调节风速，可以与传统车载空调类似，例如可设定一温度范围，温度传感器104采集到的温度超过该温度范围的最高值时，说明被换热器101加热后的空气温度较高，可以降低风机103的转速，在温度传感器104采集到的温度低于该温度范围的最低值时，说明被换热器101加热后的空气温度较低，可以提高风机103的转速，以保证车厢内的温度变化趋于平缓，以提高舒适性。
当然，通常车辆的车载空调均具有采集车厢内温度的车厢温度传感器，通过车厢内的温度，来控制风速，以取暖为例，其控制逻辑为，车厢内温度超过阈值时，降低风机转速，车厢内温度低于阈值时，提高风机转速。本方案，可以保留车厢温度传感器，当控制风机转速时，其控制逻辑要适当调整。例如，取暖时，可以屏蔽掉车厢温度传感器，仅采用采集被加热后空气温度的温度传感器104。也可将两个传感器的温差作为参数进行调节风机转速，例如温差大于设定温度范围的最高值时，提高风机转速，以快速提高车厢内温度，车厢内温度低于设定温度范围的最低值时，降低风机转速。
风机103为可调速风机，车厢内也可以设置有用于控制风机103的转速的调速开关，通过调速开关调节风机103的转速，以根据使用者的需求，调节风量，以控制车厢内的温度。
在本实用新型一具体实施例中，风机103可以设置于换热器101的远离空调进风通道的一侧，且风机103的出风口与换热器101相对应。当然，风机103也可设置于换热器101和空调进风通道之间，且风机103的进风口与换热器101相对应，出风口与空调进风通道连通，风机103的安装位置不限，只要能够实现空气由换热器101输送至空调进风通道即可。
如图2所示，在本实用新型一具体实施例中，本实用新型还可包括对进入空调进风通道内的空气进行过滤的空气过滤器107。空气过滤器107的作用是去除空气中的颗粒物与粉尘，保证吹进车厢内空气的洁净度。空气过滤器107可以设置于风机103和换热器101之间，也可设置于风机103远离换热器101的一侧。空气过滤器107的安装位置不限，只要能够实现将吹进车厢106内的空气经过空气过滤器107的过滤即可。由于空气过滤器107为易损件，所以其在车辆上的安装位置，应尽量方便拆换，以降低后期的维护成本。该空气过滤器107可以额外设置，也可不设置，共用车辆空调系统中的空气过滤器。
换热器101优先选择板式换热器，其特点是体积小，换热能力强。尾气为热侧，未加热的空气为冷侧，通过将SOFC系统排出的尾气中的废热交换到冷侧的空气中，热交换后的空气通过空调格栅105吹进车厢106内进行取暖，而热侧的尾气通过热交换后直接排到车外环境中。
如图3所示，本实用新型另一实施例中，SOFC系统尾气能量再利用系统还可包括设置于尾气管路上的开关阀108。在不需要暖风时，可以将开关阀108关闭，尾气不经过换热器101，直接排入大气。在需要暖风时，可打开开关阀108和风机103。为了保证吹入车厢106内的风为暖风，在驾驶员初始打开暖风时，可首先打开开关阀108，此时并不打开风机103，以避免换热器101未经过有效换热，而将冷风吹入车厢106。在经过预设时间后，再打开风机103，以保证吹入车厢106内的风为暖风。预设时间可自由设定，具体可通过试验获得。试验时可根据不同的环境温度进行测试，根据不同的环境温度设定不同的预设时间，通常环境温度越低，需要的预设时间越长。
本实用新型实施例还公开了一种具有上述SOFC系统尾气能量再利用系统的燃料电池车辆，由于具有上述SOFC系统尾气能量再利用系统，因此兼具上述SOFC系统尾气能量再利用系统的燃料电池车辆也具有相同的技术效果，本文在此不再赘述。
本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种SOFC系统尾气能量再利用系统，其特征在于，包括：
换热器(101)，SOFC系统(102)的尾气通过尾气管路与所述换热器(101)的换热管路连通；
风机(103)，所述风机(103)用于将空气通过所述换热器(101)加热后导入空调进风通道，所述空调进风通道与车内的空调格栅(105)连通。
2.如权利要求1所述的SOFC系统尾气能量再利用系统，其特征在于，还包括用于采集吹进车厢内空气温度的温度传感器(104)，所述风机(103)为可调速风机，且能够根据吹进车厢内空气温度调节风速。
3.如权利要求1所述的SOFC系统尾气能量再利用系统，其特征在于，所述风机(103)为可调速风机，车厢内设置有用于控制所述风机(103)的转速的调速开关。
4.如权利要求1所述的SOFC系统尾气能量再利用系统，其特征在于，所述风机(103)设置于所述换热器(101)的远离所述空调进风通道的一侧，且所述风机(103)的出风口与所述换热器(101)相对应。
5.如权利要求1所述的SOFC系统尾气能量再利用系统，其特征在于，所述风机(103)设置于所述换热器(101)和所述空调进风通道之间，且所述风机(103)的进风口与所述换热器(101)相对应，出风口与所述空调进风通道连通。
6.如权利要求1-5任一项所述的SOFC系统尾气能量再利用系统，其特征在于，还包括对进入所述空调进风通道内的空气进行过滤的空气过滤器(107)。
7.如权利要求6所述的SOFC系统尾气能量再利用系统，其特征在于，所述空气过滤器(107)设置于所述风机(103)和所述换热器(101)之间，或者，设置于所述风机(103)远离所述换热器(101)的一侧。
8.如权利要求1-5任一项所述的SOFC系统尾气能量再利用系统，其特征在于，所述换热器(101)为板式换热器。
9.如权利要求1-5任一项所述的SOFC系统尾气能量再利用系统，其特征在于，还包括设置于所述尾气管路上的开关阀(108)。
10.一种燃料电池车辆，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的SOFC系统尾气能量再利用系统。
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