CN217822883U - 燃料电池发动机热管理系统及具有其的车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种燃料电池发动机热管理系统及具有其的车辆。燃料电池发动机热管理系统包括：电堆，电堆具有出口管路和入口管路，入口管路上设置有过滤器；水泵，水泵设置于出口管路上；四向阀，四向阀具有多个接口，至少一个接口与水泵连通设置，其余接口通过过滤器与入口管路连通；其中，其余接口与过滤器之间的管路上设置有散热器和电加热器中的至少一个。应用本实用新型的技术方案，水泵设置于电堆的出口管路可满足电堆冷却回路的压力要求，过滤器的设置可以过滤热管理系统中的杂质，提高电导率，本方案有效解决了现有技术中因热管理系统中的杂质引起的电导率下降问题。

Description

燃料电池发动机热管理系统及具有其的车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆设计制造技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池发动机热管理系统及具有其的车辆。

背景技术

现有技术中，大多数燃料电池发动机热管理子系统使用三通阀，这样的热管理子系统仅可根据散热要求不同切换大循环和小循环，对发动机冷启动过程的主要部件PTC路缺乏控制调节手段，同时，现有技术中的热管理系统散热器易产生杂质，对系统造成影响。

针对上述燃料电池发动机热管理系统存在的杂质问题、冷启动效率低下问题，目前尚未提出有效解决方案。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种燃料电池发动机热管理系统及具有其的车辆，以解决现有技术中的燃料电池发动机热管理系统存在的杂质问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种燃料电池热管理系统，包括：电堆，电堆具有出口管路和入口管路，入口管路上设置有过滤器；水泵，水泵设置于出口管路上；四向阀，四向阀具有多个接口，至少一个接口与水泵连通设置，其余接口通过过滤器与入口管路连通；其中，其余接口与过滤器之间的管路上设置有散热器和电加热器中的至少一个。

进一步地，四向阀包括第一接口和第二接口，第一接口与水泵连通，燃料电池热管理系统还包括散热器，散热器的两端分别与第二接口和过滤器连通。

进一步地，四向阀包括第三接口，第三接口与过滤器连通。

进一步地，四向阀包括第四接口，燃料电池热管理系统还包括电加热器，电加热器的两端分别与第四接口和过滤器连通。

进一步地，燃料电池热管理系统还包括：水箱，水箱与出口管路、水泵、散热器中的至少一个连通。

进一步地，燃料电池热管理系统还包括：中冷器，中冷器的两端分别与出口管路和入口管路连通，中冷器与电堆相并联地设置。

进一步地，出口管路和入口管路中的至少一个设置有温压传感器，温压传感器靠近电堆的出口端或入口端设置。

进一步地，入口管路上设置至少一个离子浓度传感器。

进一步地，过滤器至少用于过滤燃料电池热管理系统中的物理杂质和离子杂质。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种车辆，车辆包括燃料电池发动机热管理系统，燃料电池发动机热管理系统为上述的燃料电池发动机热管理系统。

应用本实用新型的技术方案，电堆的入口管路设置有过滤器，电堆的出口管路与水泵连接，四向阀的一个接口与水泵连接，四向阀的其余接口均通过过滤器与入口管路连通，水泵设置于电堆的出口管路可满足电堆冷却回路的压力要求，过滤器的设置可以过滤热管理系统中的杂质，提高电导率，本方案有效解决了现有技术中因热管理系统中的杂质引起的电导率下降问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的燃料电池发动机热管理系统的第一实施例的结构原理示意图；

图2示出了根据本实用新型的燃料电池发动机热管理系统的第二实施例的结构原理示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、电堆；11、出口管路；12、入口管路；

2、水泵；

3、四向阀；31、第一接口；32、第二接口；33、第三接口；34、第四接口；

4、过滤器；

5、散热器；

6、电加热器；

7、水箱；

8、中冷器；

91、温压传感器；92、离子浓度传感器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，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、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

结合图1至图2所示，根据本申请的具体实施例，提供了一种燃料电池热管理系统。

燃料电池热管理系统包括电堆1、水泵2和四向阀3，电堆1具有出口管路11和入口管路12，入口管路12上设置有过滤器4；水泵2设置于出口管路11上；四向阀3具有多个接口，至少一个接口与水泵2连通设置，其余接口通过过滤器4与入口管路12连通；其中，其余接口与过滤器4之间的管路上设置有散热器5和电加热器6中的至少一个。

应用本实施例的技术方案，电堆1的入口管路12上设置有过滤器4，电堆1的出口管路11与水泵2连接，四向阀3的一个接口与水泵2连接，四向阀3的其余接口均通过过滤器4与入口管路12连通，水泵2设置于电堆1的出口管路11可满足电堆1冷却回路的压力要求，过滤器4的设置可以过滤热管理系统中的杂质，提高电导率，本方案有效解决了现有技术中因热管理系统中的杂质引起的电导率下降问题。

进一步地，四向阀3包括第一接口31和第二接口32，第一接口31与水泵2连通，燃料电池热管理系统还包括散热器5，散热器5的两端分别与第二接口32和过滤器4连通。散热器5具有冷却系统的作用，可以有效帮助系统散热，避免因温度过高而损坏系统的零部件，有效提升车辆的使用寿命和安全性能。

进一步地，四向阀3包括第三接口33，第三接口33与过滤器4连通。第三接口33与过滤器4连通的设置使得当系统需要较小的散热功率时，直接通过第三接口33所在支路进行工作，使得系统维持较小的散热状态。

进一步地，四向阀3包括第四接口34，燃料电池热管理系统还包括电加热器6，电加热器6的两端分别与第四接口34和过滤器4连通。优选地，电加热器6为PTC加热器。将电加热器6与四向阀3的第四接口34连通，使得通过调节四向阀3即可实现对电加热器6的工作状态调节，相比于现有技术中单独设置支路以控制电加热器6的方式，本实施例中采用四向阀3调节电加热器6的方式更简便，可以在提高系统控制效率的同时，减少系统零部件的个数，简化系统结构，降低系统成本。

结合上述实施例，本申请还提供了一个优选实施例，四向阀3包括第一接口31、第二接口32、第三接口33和第四接口34，其中，第一接口31与水泵2连通，第二接口32与散热器5连通后与过滤器4连通，第三接口33与过滤器4连通，第四接口34与电加热器6连通后与过滤器4连通，即是说，在本实施例中，热管理系统通过四向阀3形成三条分路，三条分路互相并联设置，三条分路分别为：第二接口32与散热器5所在的大循环路、第三接口33所在的小循环路、第四接口34与电加热器6所在的PTC路。通过调节四向阀3的开度，可以同时控制三条分路上的流量，实现对电加热器6、散热器5所在之路的开闭，获得更好的发动机热管理效率。例如，当发动机进行冷启动时，可以通过控制四向阀3直接调控PTC路的流量，提高冷启动效率。

进一步地，燃料电池热管理系统还包括水箱7，水箱7与出口管路11、水泵2、散热器5中的至少一个连通。可选地，水箱7中储存有冷却液，冷却液用于进行系统的散热降温。优选地，水箱7与出口管路11、水泵2、散热器5均连通。

进一步地，燃料电池热管理系统还包括中冷器8，中冷器8的两端分别与出口管路11和入口管路12连通，中冷器8与电堆1相并联地设置。中冷器8可降低发动机的进气温度，将中冷器8与电堆1相并联，可以在对电堆1进行散热降温的同时对中冷器8进行散热降温。

进一步地，出口管路11和入口管路12中的至少一个设置有温压传感器91，温压传感器91靠近电堆1的出口端或入口端设置。

进一步地，入口管路12上设置至少一个离子浓度传感器92。优选地，将离子浓度传感器92设置于过滤器4与电堆1的入口端之间，以测量经过滤后的入口管路12中的离子浓度。

结合上述实施例，本申请还提供了一个优选实施例，燃料电池热管理系统包括水箱7、中冷器8、温压传感器91和离子浓度传感器92，其中，水箱7与出口管路11、水泵2、散热器5均连通地设置，中冷器8的两端分别与出口管路11和入口管路12连通，中冷器8与电堆1相并联地设置，出口管路11和入口管路12上均设置一个温压传感器91，温压传感器91靠近电堆1的出口端和入口端设置，入口管路12上设置一个离子浓度传感器92，离子浓度传感器92设置于过滤器4与温压传感器91之间。通过设置离子浓度传感器92和温压传感器91，可及时监控系统中的离子浓度、杂质浓度以及系统温度、系统压力等数据，根据相关数据调控四向阀3的开度以调节各支路的流量，从而使得燃料电池热管理系统处于合适的工作状态，获得更好的工作效率。

需要说明的是，为便于实现对温压传感器91、离子浓度传感器92的数据采集和四向阀3的开度调控，可以采用发动机控制单元进行总控制的方式，即令发动机控制单元进行采集温压传感器91、离子浓度传感器92的数据，并由发动机控制单元根据采集到的相关数据判断燃料电池热管理系统当前的工作状态，并结合用户需求调控四向阀3，具体地，发动机控制单元调控四向阀3的方法可以如下：

S1，判断当前燃料电池热管理系统的散热需求较低时，采用低温热管理方式，通过四向阀3控制进行小循环(即打开小循环路)，易保证电堆内部温度分布均匀；

S2，判断当前燃料电池热管理系统的散热需求较高时，采用高温热管理方式，通过四向阀3控制进行大循环路，通过散热器5的冷却作用和水泵2的协调控制，满足系统的冷却需求；

S3，根据温压传感器91的温度数据和压力数据判断当前系统的工作状态，当系统需要进行冷启动作业时，通过调节四向阀3提高PTC路的流量，以提升系统的冷启动能力和冷启动效率。

上述方法仅作为举例，根据车辆和发动机的实际运行需要，燃料电池热管理系统的管理方法可以进行适应性的调整。

进一步地，过滤器4至少用于过滤燃料电池热管理系统中的物理杂质和离子杂质。与现有的单独的物理过滤器和化学过滤器(例如离子过滤器)相比，本实施例中的过滤器4集成物理过滤和化学过滤功能，使得过滤效率更高，过滤效果更好，有效减少系统中的杂质(例如散热器5产生的杂质)，有效控制系统中的离子浓度，提升系统的电导率。

根据本申请的另一具体实施例，提供了一种车辆，车辆包括燃料电池发动机热管理系统，燃料电池发动机热管理系统为上述的燃料电池发动机热管理系统。采用上述实施例的燃料电池发动机热管理系统，车辆的发动机的冷启动效率更高，散热功能优化，车辆性能得到有效提升。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本实用新型的范围内。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃料电池热管理系统，其特征在于，包括：

电堆(1)，所述电堆(1)具有出口管路(11)和入口管路(12)，所述入口管路(12)上设置有过滤器(4)；

水泵(2)，所述水泵(2)设置于所述出口管路(11)上；

四向阀(3)，所述四向阀(3)具有多个接口，至少一个所述接口与所述水泵(2)连通设置，其余所述接口通过所述过滤器(4)与所述入口管路(12)连通；

其中，其余所述接口与所述过滤器(4)之间的管路上设置有散热器(5)和电加热器(6)中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述四向阀(3)包括第一接口(31)和第二接口(32)，所述第一接口(31)与所述水泵(2)连通，所述燃料电池热管理系统还包括所述散热器(5)，

所述散热器(5)的两端分别与所述第二接口(32)和所述过滤器(4)连通。

3.根据权利要求2所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述四向阀(3)包括第三接口(33)，所述第三接口(33)与所述过滤器(4)连通。

4.根据权利要求2所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述四向阀(3)包括第四接口(34)，所述燃料电池热管理系统还包括所述电加热器(6)，

所述电加热器(6)的两端分别与所述第四接口(34)和所述过滤器(4)连通。

5.根据权利要求2所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述燃料电池热管理系统还包括：

水箱(7)，所述水箱(7)与所述出口管路(11)、所述水泵(2)、所述散热器(5)中的至少一个连通。

6.根据权利要求1所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述燃料电池热管理系统还包括：

中冷器(8)，所述中冷器(8)的两端分别与所述出口管路(11)和所述入口管路(12)连通，所述中冷器(8)与所述电堆(1)相并联地设置。

7.根据权利要求1所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述出口管路(11)和所述入口管路(12)中的至少一个设置有温压传感器(91)，所述温压传感器(91)靠近所述电堆(1)的出口端或入口端设置。

8.根据权利要求1所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述入口管路(12)上设置至少一个离子浓度传感器(92)。

9.根据权利要求1所述的燃料电池热管理系统，其特征在于，所述过滤器(4)至少用于过滤所述燃料电池热管理系统中的物理杂质和离子杂质。

10.一种车辆，所述车辆包括燃料电池发动机热管理系统，其特征在于，所述燃料电池发动机热管理系统为权利要求1-9中任一项所述的燃料电池发动机热管理系统。

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