CN218731075U - 一种燃料电池温控系统以及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池温控系统以及车辆，实施系统包括电堆、水泵、散热器、加热器以及四通阀；电堆包括冷却出口和冷却入口；散热器包括散热入口和散热出口；四通阀包括三个四通进口和一个四通出口；冷却出口通过水泵分别与散热入口、加热器以及其中一四通进口连通；所述加热器与其中一四通进口连通；所述散热出口与其中一四通进口连通；所述四通出口与冷却入口连通；本实用新型通过电控四通阀的加入，可以自由实现不同流通路径的切换，通过旁通路的引入，将非冷启动状态下流阻降低，降低了水泵的功耗，同时平衡了加热器和散热器的流阻，改进后的系统能够满足冷启动、低功率运行、变载、高功率运行的使用条件。

Description

一种燃料电池温控系统以及车辆

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池温控系统以及车辆。

背景技术

随着燃料电池的发展，对燃料电池的温控技术要求也提出了更严苛的要求。

燃料电池的温度控制通常包括电子水泵、节温器、加热器、散热风扇等零部件，在冷启动时，加热器可以将冷却液加热到合适温度以支持发动机的低温冷启动；在常温运行时，通过节温器的切换，可以将冷却液流通到散热器内以完成热量的扩散。

但是，目前加热器的开发存在流阻和加热能力的矛盾，如果想要更好的加热能力，加热器的流阻通常会比较大，会带来响应的水泵功率损耗；而如果单独降低加热器的流阻，加热器的加热能力则会受到限制。因此当下的问题是如何平衡加热器的加热能力和流阻之间的关系。

为了克服上述问题，现有技术中，如公开号CN113054220A公开的一种乘用车燃料电池热管理系统及方法采用过了一个三通阀和一个四通阀进行冷却路联动的控制，从控制原理和控制难度上来说，难度和精度都会很差，同时不利于结构的集成化设计，增加了结构设计的难度。在车辆进行冷启动时，冷却液可通过电堆冷却液出口、四通阀、第二水泵、过滤器到达电堆冷却液入口，管路流阻较小，分流较大，会影响加热器的加热能力和出口温度。系统中除了第二水泵之外，还有第一水泵，双泵+多阀的系统对发动机系统的集成难度和控制精度提出了更高的要求，使得设计成本高，故障率也高，后续维护难度大。

如公开号CN211809184U公开的氢能汽车用加热器及使用该加热器的氢能汽车热管理系统的技术方案中，则对加热器的结构进行了设计，通过两个电动球阀，控制水路的流向，从而间接控制加热器的流阻。系统通过在加热器内嵌入电动球阀从而取消了节温器结构，提升了空间利用率。但仍然不能避免在大小循环切换的时候，加热器本身存在的流阻问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种避免水泵的功率损耗，同时平衡了加热器和散热器的流阻，避免因为流阻差异较大造成的分流差异过大的燃料电池温控系统以及车辆。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种燃料电池温控系统，包括电堆、水泵、散热器、加热器以及四通阀；

所述电堆包括冷却出口和冷却入口；

所述散热器包括散热入口和散热出口；

所述四通阀包括三个四通进口和一个四通出口；

所述冷却出口通过水泵分别与散热入口、加热器以及其中一四通进口连通；所述加热器与其中一四通进口连通；所述散热出口与其中一四通进口连通；所述四通出口与冷却入口连通。

所述散热出口与四通进口之间通过过滤器连通。

所述加热器为PTC加热器。

所述燃料电池温控系统包括冷启动状态；冷启动时，所述四通阀仅开启与加热器连通的四通进口与四通出口。

所述燃料电池温控系统包括低功率运行状态；低功率运行时，所述四通阀仅开启与水泵连通的四通进口与四通出口。

所述燃料电池温控系统包括中功率运行状态；中功率运行时，所述四通阀仅关闭与加热器连通的四通进口。

所述燃料电池温控系统包括高功率运行状态；高功率运行时，所述四通阀关闭与加热器连通以及与水泵连通的四通进口。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的另一技术方案为

一种车辆，包括上述的燃料电池温控系统。

本实用新型的有益效果在于：通过电控四通阀的加入，可以自由实现不同流通路径的切换，通过旁通路的引入，即水泵与四通阀连通，将非冷启动状态下流阻降低，有效的降低了水泵的功耗，提升了系统的效率，避免水泵的功率损耗，同时平衡了加热器和散热器的流阻，避免因为流阻差异较大造成的分流差异过大，改进后的系统能够满足冷启动、低功率运行、变载、高功率运行的使用条件；且在系统原有架构上进行调整，不额外增加零部件，保证了系统原有的集成度，同时不增加控制难度，保证了系统的控制精度。

附图说明

图1为本实用新型具体实施方式的一种燃料电池温控系统的系统框图；

图2为本实用新型具体实施方式的一种燃料电池温控系统的冷启动逻辑图；

图3为本实用新型具体实施方式的一种燃料电池温控系统的低功率运行逻辑图；

图4为本实用新型具体实施方式的一种燃料电池温控系统的中功率运行逻辑图；

图5为本实用新型具体实施方式的一种燃料电池温控系统的高功率运行逻辑图；

标号说明：1、电堆；2、水泵；4、过滤器；5、加热器；6、散热器；7、四通阀；8、旁通路；

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

实施例一

参照图1，一种燃料电池温控系统，包括电堆1、水泵2、散热器6、加热器5以及四通阀7；

所述电堆1包括冷却出口和冷却入口；

所述散热器6包括散热入口和散热出口；

所述四通阀7包括三个四通进口和一个四通出口；

所述冷却出口通过水泵2分别与散热入口、加热器5以及其中一四通进口连通；所述加热器5与其中一四通进口连通；所述散热出口与其中一四通进口连通；所述四通出口与冷却入口连通。

所述散热出口与四通进口之间通过过滤器4连通。所述加热器5为PTC加热器5。

参照图2，冷启动时，所述四通阀7仅开启与加热器5连通的四通进口与四通出口。冷却液通过电堆1、水泵2、加热器5、四通阀7进行循环(实线为表示有液体流通，虚线表示无液体流通，下同)。

参照图3，低功率运行时，所述四通阀7仅开启与水泵2连通的四通进口与四通出口。冷却液经过电堆1、水泵2、旁通路8(即水泵2与直接与四通阀7连通的通路)和四通阀7进行循环。

参照图4，中功率运行时，所述四通阀7仅关闭与加热器5连通的四通进口。冷却液通过电堆1、水泵2、旁通路8和散热器6、过滤器4同时汇流到电控四通阀7反返回电堆1。

参照图5，高功率运行时，所述四通阀7关闭与加热器5连通以及与水泵2连通的四通进口。冷却液经过电堆1、电子水泵2、散热器6、过滤器4、电控四通阀7后返回电堆1。

其中所述低功率、中功率、高功率根据不同的车辆进行设置，例如低功率为电堆1待机或低于电堆1最大功率10％运行；中功率则为电堆1最大功率10％-50％的情况；中功率则为电堆1最大功率50％以上的情况。

实施例二

一种车辆，包括实施例一所述的燃料电池温控系统。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种燃料电池温控系统，其特征在于，包括电堆、水泵、散热器、加热器以及四通阀；

所述电堆包括冷却出口和冷却入口；

所述散热器包括散热入口和散热出口；

所述四通阀包括三个四通进口和一个四通出口；

所述冷却出口通过水泵分别与散热入口、加热器以及其中一四通进口连通；所述加热器与其中一四通进口连通；所述散热出口与其中一四通进口连通；所述四通出口与冷却入口连通。

2.根据权利要求1所述的燃料电池温控系统，其特征在于，所述散热出口与四通进口之间通过过滤器连通。

3.根据权利要求1所述的燃料电池温控系统，其特征在于，所述加热器为PTC加热器。

4.根据权利要求1所述的燃料电池温控系统，其特征在于，所述燃料电池温控系统包括冷启动；冷启动时，所述四通阀仅开启与加热器连通的四通进口与四通出口。

5.根据权利要求1所述的燃料电池温控系统，其特征在于，所述燃料电池温控系统包括低功率运行；低功率运行时，所述四通阀仅开启与水泵连通的四通进口与四通出口。

6.根据权利要求1所述的燃料电池温控系统，其特征在于，所述燃料电池温控系统包括中功率运行；中功率运行时，所述四通阀仅关闭与加热器连通的四通进口。

7.根据权利要求1所述的燃料电池温控系统，其特征在于，所述燃料电池温控系统包括高功率运行；高功率运行时，所述四通阀关闭与加热器连通以及与水泵连通的四通进口。

8.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-7任意一项所述的燃料电池温控系统。

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