CN211617370U - 一种氢燃料车专用风水电一体式热交换器以及连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及氢燃料车热管理结构技术领域，具体地指一种氢燃料车专用风水电一体式热交换器。包括具有冷却液进口和冷却液出口的换热芯体；所述换热芯体内设多个紧密排列的单元芯体；所述单元芯体包括PTC组件、包覆在PTC组件外侧的通风散热单元以及包覆在通风散热单元外侧的流道；所述通风散热单元为具有散热风道的散热组件；所述流道的进口与冷却液进口连通、出口与冷却液出口连通。本实用新型结构简单，安装方便，空间布局合理，侵占空间小，投入成本更小，具有多种换热功能，适应各种不同的应用要求，且换热效率高，具有极大的推广价值。

Description

一种氢燃料车专用风水电一体式热交换器以及连接结构

技术领域

本实用新型涉及氢燃料车热管理结构技术领域，具体地指一种氢燃料车专用风水电一体式热交换器以及连接结构。

背景技术

目前氢燃料电池在汽车上应用时，需要考虑车辆冬季使用时，燃料电池冷启动，车内制热，燃料电池系统散热等热管理问题。目前因为大多数燃电系统厂家和主机厂家分属不同的公司和厂家，燃料电池车辆通常使用两个高压PTC，一路PTC用于燃料电池冷启动，通过PTC 对冷却液进行加热，冷却液对氢燃料电堆进行加热，实现氢燃料电池的冷启动；另一路PTC给车内提供暖风，通过PTC放热对流经PTC的冷空气进行加热，使汽车的暖风系统吹出暖风。两个高压PTC分属于氢燃料电堆散热系统和暖风系统，相互之间并不存在连接关系，各自独立布置，两个PTC占用体积大，成本高，重量大，且这种布置结构存在热效率利用率不高的问题。

发明内容

本实用新型的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种氢燃料车专用风水电一体式热交换器以及连接结构。

本实用新型的技术方案为：一种氢燃料车专用风水电一体式热交换器，其特征在于：包括具有冷却液进口和冷却液出口的换热芯体；所述换热芯体内设多个紧密排列的单元芯体；所述单元芯体包括PTC 组件、包覆在PTC组件外侧的通风散热单元以及包覆在通风散热单元外侧的流道；所述通风散热单元为具有散热风道的散热组件；所述流道的进口与冷却液进口连通、出口与冷却液出口连通。

进一步的所述单元芯体包括PTC组件、分置于PTC组件两侧的通风散热单元以及紧密贴合在通风散热单元远离PTC组件一侧的流道。

进一步的所述通风散热单元包括紧密贴合在PTC组件与流道之间的翅片。

一种氢燃料车热交换器连接结构，其特征在于：包括热交换器，还包括氢燃料电堆散热系统和汽车暖风系统；所述热交换器的换热芯体的冷却液进口和冷却液出口分别与散热系统连通；所述热交换器的通风散热单元的散热风道与暖风系统的暖风风道连通。

进一步的所述换热芯体的冷却液进口与散热系统之间的管道上设置有控制管道内流体流动的电磁阀。

进一步的所述换热芯体的冷却液进口与散热系统之间的管道上设置有使流体从散热系统向换热芯体流动的第一单向阀；所述换热芯体的冷却液出口与散热系统之间的管道上设置有使流体从换热芯体向散热系统流动的第二单向阀。

本实用新型的优点有：1、本实用新型将PTC组件、通风散热单元以及流道集成到一个热交换器上，结构更加集中，占用空间更小，能够实现对冷却液的加热、空调制暖、冷却液热量高效利用等多种目的，不仅大幅度降低了氢燃料车的制造成本，还优化了氢燃料车的空间布局，具有极大的推广价值；

2、本实用新型的PTC组件、通风散热单元和流道设计为块状结构并相互紧密贴合在一起，提高了三者的换热效率，功率密度更大，结构紧凑，体积小，成本低，装配简单；

3、本实用新型的通风散热单元采用翅片结构，价廉易得，大幅度降低了制造成本，且换热效率高，布置方式简单，方便同暖风系统进行对接；

4、本实用新型通过将氢燃料电堆散热系统和暖风系统与热交换器连接起来，不仅仅大幅度降低了热交换器占用空间，还降低热交换器投入成本，仅通过一个PTC组件即可实现散热系统和暖风系统的使用，另外本实用新型的热交换器能够实现冷却液的加热、空调制暖、冷却液热量高效利用等多种目的，整个结构换热效率更高、热利用的效果更好，具有极大的推广价值；

5、本实用新型在换热芯体的冷却液进口与散热系统之间的管道上设置有控制管道内流体流动的电磁阀，通过电磁阀控制冷却液的流动，能够实现不同的换热模式，适应不同的应用要求；

6、本实用新型通过在换热芯体的进口和出口处分别设置单向阀，调整管道内的流体流动，严格控制冷却液的流动方向。

本实用新型结构简单，安装方便，空间布局合理，侵占空间小，投入成本更小，具有多种换热功能，适应各种不同的应用要求，且换热效率高，具有极大的推广价值。

附图说明

图1：本实用新型的散热系统与暖风系统布置结构示意图；

图2：本实用新型的暖风系统与换热芯体布置结构示意图；

图3：本实用新型的换热芯体结构示意图；

其中：1—换热芯体；2—冷却液进口；3—冷却液出口；4—PTC 组件；5—通风散热单元；6—流道；7—散热系统；71—氢燃料电堆； 72—水箱；73—水泵；74—散热器；75—散热风扇；76—温控阀；77—过滤器；78—第一单向阀；79—第二单向阀；710—第三单向阀；711—电磁阀；8—暖风系统；81—暖风风机；82—暖风风道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1～3所示，为本实施例的氢燃料车散热系统7和暖风系统8 的管路布置结构示意图，其中散热系统7包括氢燃料电堆71、水箱72、水泵73、散热器74、散热风扇75、温控阀76和过滤器77，水箱72中的冷却液通过管道上的水泵73在管道中流动，温控阀76监控管道中的冷却液的温度，当温度超过设定值时，温控阀76开启连通散热器74的支路，冷却液进入到散热器74中，散热风扇75通过空气对流的方式降低散热器74中冷却液的温度，然后进入到过滤器77中回流到氢燃料电堆 71。若通过温控阀76的冷却液温度并未达到设计温度，则冷却液并不进入到散热器74中，冷却液直接通过过滤器77中回流到氢燃料电堆71。当氢燃料电堆71需要在低温启动时，此时冷却液温度过低，需要对其进行加热，因此通过将冷却液通过热交换器实现对冷却液的加热。

如图1～2所示，本实施例的暖风系统8用于向汽车车内提供暖风，主要是通过暖风风机81将通过热交换器加热的空气从暖风风道82中送入到汽车车内。

如上所述，本实施例的散热系统7和暖风系统8通过一个热交换器实现氢燃料电堆71的冷却液温度调节和暖风系统8的车内温度调节。如图3所示，为本实施例的热交换器的结构示意图：本实施例的热交换器包括具有冷却液进口2和冷却液出口3的换热芯体1，换热芯体1 内设多个紧密排列的单元芯体，单元芯体包括PTC组件4、包覆在PTC 组件4外侧的通风散热单元5以及包覆在通风散热单元5外侧的流道6。本实施例的单元芯体的排列模式有多种，可以是本实施例的相互贴合的模式，即图3所示，单元芯体包括PTC组件4、分置于PTC组件4两侧的通风散热单元5以及紧密贴合在通风散热单元5远离PTC组件4一侧的流道6；也可以是PTC组件4为圆柱体结构，通风散热单元5为套设在PTC组件4外侧的环状结构，流道6为套设在PTC组件4的环状结构。只要能够实现本实施例的换热功能，都处于本实施例的保护范围之内。

如图3所示，本实施例的通风散热单元5为具有散热风道的散热组件，通风散热单元5包括紧密贴合在PTC组件4与流道6之间的翅片。另外，因为流道6可能有多个，因此每个流道6的进口与冷却液进口2 连通、出口与冷却液出口3连通。

本实施例的热交换器连接散热系统7和暖风系统8，如图1～2所示，热交换器的换热芯体的冷却液进口2和冷却液出口3分别与散热系统7 连通，热交换器的通风散热单元5的散热风道与暖风系统8的暖风风道连通。

其中换热芯体的冷却液进口2与散热系统7之间的管道上设置有控制管道内流体流动的电磁阀711；换热芯体的冷却液进口2与散热系统7之间的管道上设置有使流体从散热系统7向换热芯体流动的第一单向阀78；换热芯体的冷却液出口3与散热系统7之间的管道上设置有使流体从换热芯体向散热系统7流动的第二单向阀79；第一单向阀78 和第二单向阀79之间的管道上设置有第三单向阀710。

实际使用时，本实施例具有四种工作模式：

工作模式1：氢燃料电池冷启动，热交换器打开PTC组件4，打开电磁阀711，关闭暖风风机81，PTC组件4制热，热量通过通风散热单元5传导至流道6，从而使氢燃料电池散热系统中冷却液体逐步升温，达到氢燃料电池冷启动的目的；

工作模式2：氢燃料电池未启动时或者冷却液温度低于设定值时，热交换器打开PTC组件4，关闭电磁阀711，打开暖风风机81，PTC组件4制热，热量传导到通风散热单元5上，暖风风机81将通风散热单元 5表面的热量吹入车内，为车内提供暖风。此工作模式下，车内暖风热量全部来自于PTC组件4制热；

工作模式3：氢燃料电池冷却液温度高于设定值时，热交换器关闭PTC组件4，打开电磁阀711，打开暖风风机81，流道6中冷却液的热量传导到通风散热单元5上，暖风风机81将通风散热单元5表面的热量吹入车内，为车内提供暖风。此工作模式下，车内暖风热量全部来自于氢燃料电池冷却液；

工作模式4：工作模式3状态下，吹入车内暖风温度不够，需要PTC 组件4来辅助制热，热交换器打开PTC组件4，打开电磁阀711，打开暖风风机81，流道6中氢燃料冷却液的热量和PTC组件4的热量同时传导到通风散热单元5上，暖风风机81将通风散热单元5表面的热量吹入车内，为车内提供暖风。此工作模式下，车内暖风热量自于氢燃料电池冷却液及PTC组件4制热。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (6)

1.一种氢燃料车专用风水电一体式热交换器，其特征在于：包括具有冷却液进口(2)和冷却液出口(3)的换热芯体(1)；所述换热芯体(1)内设多个紧密排列的单元芯体；所述单元芯体包括PTC组件(4)、包覆在PTC组件(4)外侧的通风散热单元(5)以及包覆在通风散热单元(5)外侧的流道(6)；所述通风散热单元(5)为具有散热风道的散热组件；所述流道(6)的进口与冷却液进口(2)连通、出口与冷却液出口(3)连通。

2.如权利要求1所述的一种氢燃料车专用风水电一体式热交换器，其特征在于：所述单元芯体包括PTC组件(4)、分置于PTC组件(4)两侧的通风散热单元(5)以及紧密贴合在通风散热单元(5)远离PTC组件(4)一侧的流道(6)。

3.如权利要求1或2所述的一种氢燃料车专用风水电一体式热交换器，其特征在于：所述通风散热单元(5)包括紧密贴合在PTC组件(4)与流道(6)之间的翅片。

4.一种用于如权利要求1所述的氢燃料车专用风水电一体式热交换器的连接结构，其特征在于：包括如权利要求1中所述的热交换器，还包括氢燃料电堆散热系统(7)和汽车暖风系统(8)；所述热交换器的换热芯体的冷却液进口(2)和冷却液出口(3)分别与散热系统(7)连通；所述热交换器的通风散热单元(5)的散热风道与暖风系统(8)的暖风风道连通。

5.如权利要求4所述的一种连接结构，其特征在于：所述换热芯体的冷却液进口(2)与散热系统(7)之间的管道上设置有控制管道内流体流动的电磁阀(711)。

6.如权利要求4或5所述的一种连接结构，其特征在于：所述换热芯体的冷却液进口(2)与散热系统(7)之间的管道上设置有使流体从散热系统(7)向换热芯体流动的第一单向阀(78)；所述换热芯体的冷却液出口(3)与散热系统(7)之间的管道上设置有使流体从换热芯体向散热系统(7)流动的第二单向阀(79)。

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