CN218876970U - 一种动力系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种动力系统及车辆，动力系统包括：动力电池、燃料电池、水泵以及循环液管道；水泵连接于循环液管道，循环液管道分别连接于动力电池和燃料电池，循环液管道内容纳有可流动的循环液；燃料电池包括燃料电堆、氢气加热器、去离子器和热敏电阻，氢气加热器连接于水泵，燃料电堆的两端分别连接于氢气加热器，热敏电阻的一端连接于水泵的一端，热敏电阻的另一端连接于去离子器的一端，去离子器的另一端连接于水泵的另一端；燃料电堆、氢气加热器、去离子器和热敏电阻皆连接于第一循环管道，在动力电池需要加热的情况下，水泵控制循环液管道内的循环液流动，以将燃料电堆和热敏电阻产生的热量传递至动力电池。避免消耗动力电池的电能。

Description

一种动力系统及车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，特别涉及一种动力系统及车辆。

背景技术

随着科技的发展，可以使用清洁能源的电动汽车应用越来越广泛。电动汽车内通常设有动力电池和动力电池加热器。在动力电池温度较低时，动力电池加热器可以对动力电池进行加热，避免温度较低时动力电池的容量衰减。

现有技术中，动力电池加热器通常可以采用加热膜或者热敏电阻(PositiveTemperature Coefficient，PTC)，还可以采用热泵或者加热电机等给动力电池加热。

然而，发明人在研究现有技术的过程中发现，采用加热膜、热敏电阻、热泵或者加热电机等对动力电池进行加热的方式，都需要消耗动力电池的电能，这样，很容易降低车辆的续航能力。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种动力系统及车辆，以解决现有技术中消耗电能对动力电池进行加热，导致车辆的续航能力降低的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种动力系统，所述动力系统包括：动力电池、燃料电池、水泵以及循环液管道；

所述水泵连接于所述循环液管道，所述循环液管道分别连接于所述动力电池和所述燃料电池，所述循环液管道内容纳有可流动的循环液；

所述燃料电池包括燃料电堆、氢气加热器、去离子器和热敏电阻，所述氢气加热器连接于所述水泵，所述燃料电堆的两端分别连接于所述氢气加热器，所述热敏电阻的一端连接于所述水泵的一端，所述热敏电阻的另一端连接于所述去离子器的一端，所述去离子器的另一端连接于所述水泵的另一端；

所述燃料电堆、所述氢气加热器、所述去离子器和所述热敏电阻皆连接于所述第一循环管道，在所述动力电池需要加热的情况下，所述水泵控制所述循环液管道内的循环液流动，以将所述燃料电堆和所述热敏电阻产生的热量传递至所述动力电池。

可选地，所述循环液管道包括第一循环管道和第二循环管道；

所述第一循环管道连接于所述燃料电池，所述第二循环管道连接于所述动力电池，以将所述燃料电池产生的热量传递至所述动力电池。

可选地，所述动力系统还包括换热器，所述换热器的一端连接于所述第一循环管道，所述换热器的另一端连接于所述第二循环管道；

所述水泵控制所述第一循环管道内的循环液流动，将所述燃料电池产生的热量传递至所述换热器，所述换热器对循环液进行换热处理后将热量传递至所述动力电池。

可选地，所述动力系统还包括第一阀门，所述第一阀门连接于所述第一循环管道，且连接于所述第一循环管道，所述第一阀门用于控制所述第一循环管道内循环液的流动。

可选地，所述动力系统还包括暖风系统，所述循环液管道还包括分流管道，所述分流管道连接于所述第一循环管道；

所述暖风系统连接于所述分流管道，以将所述燃料电池产生的热量传递至所述暖风系统。

可选地，所述暖风系统包括暖风水泵、暖风电阻和暖风芯体，所述暖风水泵连接于所述分流管道，所述暖风电阻的一端连接于所述暖风水泵，所述暖风电阻的另一端连接于所述暖风芯体。

可选地，所述动力系统还包括第二阀门，所述第二阀门连接于所述分流管道，所述第二阀门用于控制所述分流管道内循环液的流动。

可选地，所述动力系统还包括电池水泵，所述电池水泵连接于所述动力电池，且连接于所述第二循环管道。

可选地，所述动力系统还包括温度传感器，所述温度传感器连接于所述动力电池，且连接于所述循环液管道；

所述温度传感器用于检测循环液流通电池包的温度。

相对于现有技术，本实用新型提供的动力系统具有以下优势：

在本实用新型实施例中，所述动力系统包括：动力电池、燃料电池、水泵以及循环液管道；所述水泵连接于所述循环液管道，所述循环液管道分别连接于所述动力电池和所述燃料电池，所述循环液管道内容纳有可流动的循环液；所述燃料电池包括燃料电堆、氢气加热器、去离子器和热敏电阻，所述氢气加热器连接于所述水泵，所述燃料电堆的两端分别连接于所述氢气加热器，所述热敏电阻的一端连接于所述水泵的一端，所述热敏电阻的另一端连接于所述去离子器的一端，所述去离子器的另一端连接于所述水泵的另一端。所述燃料电堆、所述氢气加热器、所述去离子器和所述热敏电阻皆连接于所述第一循环管道，在所述动力电池需要加热的情况下，所述水泵控制所述循环液管道内的循环液流动，以将所述燃料电堆和所述热敏电阻产生的热量传递至所述动力电池。这样，通过水泵和循环液管道，使得燃料电池中的所述燃料电堆和所述热敏电阻产生的热量通过循环液管道内的循环液传递至动力电池，进行热量交换，实现了对所述动力电池的加热。也即，可以将燃料电池中的所述燃料电堆和所述热敏电阻产生的热量用于对动力电池的加热，充分利用了燃料电池产生的热量，提高了能量利用率。这样，不需要采用加热膜、热敏电阻、热泵或者加热电机消耗动力电池的电能，提升了动力电池的性能，提高了电动汽车的续航能力。

本实用新型的另一目的在于提出一种车辆，以解决现有技术中消耗电能对动力电池进行加热，导致车辆的续航能力降低的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种车辆，所述车辆包括所述动力系统。

所述车辆与上述动力系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本实用新型的一部分的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为本实用新型实施例提供的一种动力系统的结构示意图之一；

图2为本实用新型实施例提供的一种动力系统的结构示意图之二。

附图标记说明：10-动力电池；20-燃料电池；30-水泵；40-第一循环管道；41-第二循环管道；50-换热器；60-第一阀门；70-暖风系统；42-分流管道；71-暖风水泵；72-暖风电阻；73-暖风芯体；80-第二阀门；21-燃料电堆；22-热敏电阻；23-氢气加热器；24-去离子器；11-电池水泵；12-电池冷却器；90-第三阀门。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型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。

如图1至图2所示，示出了本申请实施例一种动力系统的结构示意图，其中箭头表示循环液的流向示意。所述动力系统具体可以包括：动力电池10、燃料电池20、水泵30以及循环液管道；

水泵30连接于所述循环液管道，所述循环液管道分别连接于动力电池10和燃料电池20，所述循环液管道内容纳有可流动的循环液；

所述燃料电池20包括燃料电堆21、氢气加热器23、去离子器24和热敏电阻22，氢气加热器23连接于水泵30，燃料电堆21的两端分别连接于氢气加热器23，热敏电阻22的一端连接于水泵30的一端，热敏电阻22的另一端连接于去离子器24的一端，去离子器24的另一端连接于水泵30的另一端；

燃料电堆21、氢气加热器23、去离子器24和热敏电阻22皆连接于所述第一循环管道40，在动力电池10需要加热的情况下，水泵30控制所述循环液管道内的循环液流动，以将燃料电堆21和热敏电阻22产生的热量传递至动力电池10。

在本申请实施例中，通过水泵30和循环液管道，使得燃料电池20中的燃料电堆21和热敏电阻22产生的热量通过循环液管道内的循环液传递至动力电池10，进行热量交换，实现了对动力电池10的加热。也即，可以将燃料电池20中的燃料电堆21和热敏电阻22产生的热量用于对动力电池10的加热，充分利用了燃料电池20产生的热量，提高了能量利用率。这样，不需要采用加热膜、热敏电阻22、热泵或者加热电机消耗动力电池10的电能，提升了动力电池10的性能，提高了电动汽车的续航能力。

如图1和2所示，其中，热敏电阻22在图示中可以用PTC表示，燃料电堆21在图示中可以用FC STACK表示，去离子器24在图示中可以用De-ionizer表示。这样，可以使得循环液沿热敏电阻22、去离子器、燃料电堆21以及氢气加热器23，再到动力电池10形成循环回路，使得循环液能将热敏电阻22和燃料电堆21的热量传递至动力电池。

示例地，在本申请实施例中，通常动力电池10较好的进行工作需要使其达到20-40℃的温度，通过循环液管道内的循环液将燃料电池20中的燃料电堆21和热敏电阻22的热量传递至动力电池10，可以使得动力电池10在较为适宜的温度下进行工作，提高动力电池10的工作效率。

通常，燃料电池20中的燃料电堆21和热敏电阻22工作会产生40千瓦左右在热量(在本申请实施例中可以用单位千瓦来衡量热量的大小)，通常燃料电池20工作不需要进行加热，当燃料电池20的温度过高时例如高于85℃时则需要采用风扇等对其进行冷却降温。而本申请实施例将燃料电池20的热量通过循环液管道内的循环液传递至动力电池10，提高了所述动力系统的热量利用率，且不需要对燃料电池20通过风扇等结构进行冷却降温以散热，节省了风扇等结构对整车电量的消耗，还简化了动力系统的结构及布局，降低了生产成本。

示例地，在本申请实施例中，水泵30可以实现对所述循环液管道内的循环液的驱动作用，提供较为稳定可靠的驱动力。在本申请实施例中，可以通过一个水泵30对所述循环液管道内的循环液进行驱动，也可以根据车辆的具体结构布局设置多个水泵30协同作用，例如2个、3个等等，本申请实施例对水泵30的具体设置数量和位置可以不做限定。

在本申请实施例中，示例地，所述循环液可以为水，使得所述循环液具有较好的流动性以及热量传递效果，本申请实施例对所述循环液的具体类型可以不做限定。

具体地，在本申请实施例中，所述循环液管道的设置位置可以根据车辆的具体结构按需设置，所述循环液管道上也可以设置多个连通管，例如三通管等等，本申请实施例对此可以不做限定。

可选地，在本申请实施例中，所述循环液管道包括第一循环管道40和第二循环管道41，第一循环管道40连接于燃料电池20，第二循环管道41连接于动力电池10，以将燃料电池20产生的热量传递至动力电池10。这样，可以通过第一循环管道40吸收燃料电池20产生的热量，并将其传递至第一循环管道40内的循环液，循环液流动至第二循环管道41，将热量传递至第二循环管道41，第二循环管道41再将热量传递至动力电池10，实现对动力电池10的加热作用。示例地，水泵30可以连接于第一循环管道40和第二循环管道41中的至少一个，以实现对其中循环液的驱动，本申请实施例对此可以不做限定。

在本申请实施例中，可选地，所述动力系统还包括换热器50，换热器50的一端连接于第一循环管道40，换热器50的另一端连接于第二循环管道41。水泵30控制第一循环管道40内的循环液流动，将燃料电池20产生的热量传递至换热器50，换热器50对循环液进行换热处理后将热量传递至动力电池10。这样，可以通过换热器50对燃料电池20产生的热量进一步进行换热处理，以使得传递至动力电池10的热量处于更加适宜的温度，例如20-40℃中的任一数值，使得动力电池10具有较好的性能。示例地，换热器50可以为板式换热器，本申请实施例对换热器50的具体类型可以不做限定。

示例地，在本申请实施例中，燃料电池20工作过程中通常会产生较多热量，例如40千瓦左右，大于动力电池10需要的热量例如5千瓦左右，因此，通过换热器50对燃料电池20传递的热量进行换热处理，降低循环液的温度，再使得适宜温度的循环液将热量传递至动力电池10。

在本申请实施例中，可选地，所述动力系统还包括第一阀门60，第一阀门60连接于第一循环管道40，且连接于所述循环液管道，第一阀门60用于控制第一循环管道40内循环液的流动。这样，可以通过第一阀门60实现对第一循环管道40内循环液是否流动的实时控制。当燃料电池20工作发热，需要将其产生的热量进行传递的时候，则打开第一阀门60。当燃料电池20没有工作或者没有产生较多的热量，不需要对其进行热量传递的时候，则关闭第一阀门60。

示例地，在本申请实施例中，第一阀门60可以为三通比例阀，也可以为四通比例阀或者CBV(Compressor Bypass Valve，压缩机旁路阀门)等等，可以根据实际需要进行设置，本申请实施例对第一阀门60的具体类型可以不做限定。

可选地，在本申请实施例中，所述动力系统还包括暖风系统70，所述循环液管道还包括分流管道42，分流管道42连接于第一循环管道40，暖风系统70连接于分流管道42，以将燃料电池20产生的热量传递至暖风系统70。这样，可以通过燃料电池20对暖风系统70提供热量实现暖风效果，而不需要消耗整车的电能，进一步提高了车辆内的能量利用率。

具体地，在本申请实施例中，暖风系统70包括暖风水泵71、暖风电阻72和暖风芯体73，暖风水泵71连接于分流管道42，暖风电阻72的一端连接于暖风水泵71，暖风电阻72的另一端连接于暖风芯体73。通过暖风水泵71可以为暖风系统70提供独立的驱动力，以控制分流管内循环液的流动，暖风芯体73属于供热通风与空气调节(Heating Ventilation Air-conditioning and Cooling，HVAC)系统，为整车提供暖风。

在本申请的一些可选实施例中，所述动力系统还包括第二阀门80，第二阀门80连接于分流管道42，第二阀门80用于控制分流管道42内循环液的流动。这样，可以通过第二阀门80实现对分流管内循环液是否流动的实时控制。当需要对暖风系统70传递热量时，则打开第二阀门80。当不需要对暖风系统70传递热量时，则关闭第二阀门80。

示例地，在本申请实施例中，第二阀门80可以为三通比例阀，也可以为四通比例阀等等，可以根据实际需要进行设置，本申请实施例对第二阀门80的具体类型可以不做限定。

在本申请实施例中，可选地，所述动力系统还包括电池水泵11，电池水泵11连接于动力电池10，且连接于第二循环管道41。这样，可以通过电池水泵11为第二循环管道41内循环液向动力电池10的循环加持稳定可靠的驱动力。并且，进一步控制第二循环管道41内循环液的流动，提高控制准确度和控制效力。

可选地，在本申请实施例中，所述动力系统还包括温度传感器，所述温度传感器连接于动力电池10，且连接于所述循环液管道；所述温度传感器用于检测循环液流通电池包的温度。示例地，在所述温度传感器检测到动力电池10的温度小于预设值的情况下，所述循环液则向动力电池10流动，在所述温度传感器检测到动力电池10的温度大于或者等于所述预设值的情况下，所述循环液停止向动力电池10流动。这样，通过温度传感器实现对动力电池10的温度检测，并基于此判断是否需要对动力电池10进行加热，提高控制精准度。

示例地，动力电池10的温度的预设值可以为20-40℃中的任一数值，例如20℃、25℃、30℃、40℃，也可以设置为43℃、45℃等等，本申请实施例对所述预设值的具体数值可以不做限定。

具体地，在本申请实施例中，所述动力系统还可以包括电池冷却器12，电池冷却器12的一端可以连接于换热器50，电池冷却器12的另一端用于连接空调系统。电池冷却器12的英文为Chiller，可以用于对动力电池10进行冷却降温，避免动力电池10的温度过高造成损坏。同时，使得电池冷却器12与所述空调系统的空调回路连通，提高车辆内各个系统部件及回路之间的协调配合。

在本申请实施例中，具体地，所述动力系统还可以包括第三阀门90，第三阀门90的一端连接于动力电池10，第三阀门90的另一端用于连接驱动电机。且第三阀门90与第二循环管道41连接。这样，可以通过第三阀门90控制第二循环管道41内循环液的流动。同时，通过第三阀门90与驱动电机的驱动回路连通，进一步提高车辆内各个系统部件及回路之间的协调配合。

综上，相对于现有技术，本实用新型提供的动力系统具有以下优势：

在本实用新型实施例中，所述动力系统包括：动力电池、燃料电池、水泵以及循环液管道；所述水泵连接于所述循环液管道，所述循环液管道分别连接于所述动力电池和所述燃料电池，所述循环液管道内容纳有可流动的循环液；所述燃料电池包括燃料电堆、氢气加热器、去离子器和热敏电阻，所述氢气加热器连接于所述水泵，所述燃料电堆的两端分别连接于所述氢气加热器，所述热敏电阻的一端连接于所述水泵的一端，所述热敏电阻的另一端连接于所述去离子器的一端，所述去离子器的另一端连接于所述水泵的另一端。所述燃料电堆、所述氢气加热器、所述去离子器和所述热敏电阻皆连接于所述第一循环管道，在所述动力电池需要加热的情况下，所述水泵控制所述循环液管道内的循环液流动，以将所述燃料电堆和所述热敏电阻产生的热量传递至所述动力电池。这样，通过水泵和循环液管道，使得燃料电池中的所述燃料电堆和所述热敏电阻产生的热量通过循环液管道内的循环液传递至动力电池，进行热量交换，实现了对所述动力电池的加热。也即，可以将燃料电池中的所述燃料电堆和所述热敏电阻产生的热量用于对动力电池的加热，充分利用了燃料电池产生的热量，提高了能量利用率。这样，不需要采用加热膜、热敏电阻、热泵或者加热电机消耗动力电池的电能，提升了动力电池的性能，提高了电动汽车的续航能力。

本实用新型的还提出了一种车辆，所述车辆包括所述的动力系统。

示例地，所述车辆可以包括小型车、中等车型、三厢车型、卡车、挂车、CDV(CarDerived Van，基于轿车平台的厢式车)、MPV(multi-Purpose Vehicles，多用途汽车)、SUV(Sport Utility Vehicles，运动型多用途汽车)等等。所述车辆还可以包括轨道车辆，如胶轮有轨电车、地铁、轻轨和磁悬浮列车等等，本申请实施例对所述车辆的具体种类可以不做限定。

相对于现有技术，本实用新型提供的车辆具有以下优势：

在本实用新型实施例中，所述车辆包括所述动力系统，所述动力系统包括：动力电池、燃料电池、水泵以及循环液管道；所述水泵连接于所述循环液管道，所述循环液管道分别连接于所述动力电池和所述燃料电池，所述循环液管道内容纳有可流动的循环液；所述燃料电池包括燃料电堆、氢气加热器、去离子器和热敏电阻，所述氢气加热器连接于所述水泵，所述燃料电堆的两端分别连接于所述氢气加热器，所述热敏电阻的一端连接于所述水泵的一端，所述热敏电阻的另一端连接于所述去离子器的一端，所述去离子器的另一端连接于所述水泵的另一端。所述燃料电堆、所述氢气加热器、所述去离子器和所述热敏电阻皆连接于所述第一循环管道，在所述动力电池需要加热的情况下，所述水泵控制所述循环液管道内的循环液流动，以将所述燃料电堆和所述热敏电阻产生的热量传递至所述动力电池。这样，通过水泵和循环液管道，使得燃料电池中的所述燃料电堆和所述热敏电阻产生的热量通过循环液管道内的循环液传递至动力电池，进行热量交换，实现了对所述动力电池的加热。也即，可以将燃料电池中的所述燃料电堆和所述热敏电阻产生的热量用于对动力电池的加热，充分利用了燃料电池产生的热量，提高了能量利用率。这样，不需要采用加热膜、热敏电阻、热泵或者加热电机消耗动力电池的电能，提升了动力电池的性能，提高了电动汽车的续航能力。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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)

1.一种动力系统，其特征在于，所述动力系统包括：动力电池、燃料电池、水泵以及循环液管道；

所述水泵连接于所述循环液管道，所述循环液管道分别连接于所述动力电池和所述燃料电池，所述循环液管道内容纳有可流动的循环液；

所述燃料电池包括燃料电堆、氢气加热器、去离子器和热敏电阻，所述氢气加热器连接于所述水泵，所述燃料电堆的两端分别连接于所述氢气加热器，所述热敏电阻的一端连接于所述水泵的一端，所述热敏电阻的另一端连接于所述去离子器的一端，所述去离子器的另一端连接于所述水泵的另一端；

所述燃料电堆、所述氢气加热器、所述去离子器和所述热敏电阻皆连接于所述循环液管道，在所述动力电池需要加热的情况下，所述水泵控制所述循环液管道内的循环液流动，以将所述燃料电堆和所述热敏电阻产生的热量传递至所述动力电池。

2.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，所述循环液管道包括第一循环管道和第二循环管道；

所述第一循环管道连接于所述燃料电池，所述第二循环管道连接于所述动力电池，以将所述燃料电池产生的热量传递至所述动力电池。

3.根据权利要求2所述的动力系统，其特征在于，所述动力系统还包括换热器，所述换热器的一端连接于所述第一循环管道，所述换热器的另一端连接于所述第二循环管道；

所述水泵控制所述第一循环管道内的循环液流动，将所述燃料电池产生的热量传递至所述换热器，所述换热器对循环液进行换热处理后将热量传递至所述动力电池。

4.根据权利要求2所述的动力系统，其特征在于，所述动力系统还包括第一阀门，所述第一阀门连接于所述第一循环管道，且连接于所述第一循环管道，所述第一阀门用于控制所述第一循环管道内循环液的流动。

5.根据权利要求2所述的动力系统，其特征在于，所述动力系统还包括暖风系统，所述循环液管道还包括分流管道，所述分流管道连接于所述第一循环管道；

所述暖风系统连接于所述分流管道，以将所述燃料电池产生的热量传递至所述暖风系统。

6.根据权利要求5所述的动力系统，其特征在于，所述暖风系统包括暖风水泵、暖风电阻和暖风芯体，所述暖风水泵连接于所述分流管道，所述暖风电阻的一端连接于所述暖风水泵，所述暖风电阻的另一端连接于所述暖风芯体。

7.根据权利要求5所述的动力系统，其特征在于，所述动力系统还包括第二阀门，所述第二阀门连接于所述分流管道，所述第二阀门用于控制所述分流管道内循环液的流动。

8.根据权利要求2所述的动力系统，其特征在于，所述动力系统还包括电池水泵，所述电池水泵连接于所述动力电池，且连接于所述第二循环管道。

9.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，所述动力系统还包括温度传感器，所述温度传感器连接于所述动力电池，且连接于所述循环液管道；

所述温度传感器用于检测循环液流通电池包的温度。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求1-9任一项所述的动力系统。

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