CN219789844U - 基于氢燃料电池的整车加热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于氢燃料电池的整车加热系统，所述基于氢燃料电池的整车加热系统包括氢气瓶、氢燃料电池堆、电加热器、集热组件、散热系统和温控组件；氢气瓶用来储存氢气；使用电加热器利用氢燃料电池堆产生的电能加热冷却液，利用冷却器中的冷却液吸收氢燃料电池堆反应产生的热量，并将电加热器加热的冷却液和冷却器加热的冷却液通入集热组件内，然后将集热组件内的冷却液通入散热系统，对包括蓄电池在内整车进行加热，能量利用率更高，且能够使蓄电池一直保持在合适的工作温度，保证车辆的续航能力；并通过温控组件控制整车温度。

Description

基于氢燃料电池的整车加热系统

技术领域

本实用新型属于新能源车辅助设备技术领域，具体涉及一种基于氢燃料电池的整车加热系统。

背景技术

现有新能源车车厢内部的加热系统分为两种，一种以柴油为能源，通过喷射、混合空气燃烧加热水或者空气达到加热目的，通过散热器将热量释放到车内，另外一种以蓄电池为能源来源，通过导通PTC发热加热水或者空气，通过散热器将热量释放到车内，达到加热目的。

但是，以柴油为能源为加热时，通常会产生较大噪音，且柴油不易充分燃烧，产生的废气会污染环境；而以蓄电池为能源加热时，由于初始时蓄电池温度低，内阻大，导致初始阶段耗电量较大，能源利用率低且影响车辆续航。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种基于氢燃料电池的整车加热系统，旨在提供一种不会污染环境、能源利用率高且能够保证新能源车辆续航的加热系统。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种基于氢燃料电池的整车加热系统，包括：

氢气瓶，用来储存氢气；

氢燃料电池堆，进气口通过气路与所述氢气瓶连通，用来反应产生热量和电能；内部设有冷却器，所述冷却器适于流经冷却液，带走所述氢燃料电池堆反应产生的热量，所述冷却器设有第一出液口和第一进液口；

电加热器，与所述氢燃料电池，内部适于流通冷却液，并利用所述氢燃料电池堆产生的电能，加热内部的冷却液；所述电加热器设有第二进液口和第二出液口；

集热组件，内部存有冷却液，所述集热组件设有第三出液口、第三进液口和第四进液口；所述集热组件的所述第三进液口通过管路与所述冷却器所述第一出液口连通，用来收集所述氢燃料电池堆反应产生的热量，所述集热组件的所述第四进液口通过管路与所述电加热器的所述第二出液口连通，用来收集所述电加热器产生的热量；

散热系统，内部适于流通冷却液，并设有第五进液口、第四出液口和第五出液口，所述散热系统的所述第五进液口通过管路与所述集热组件的所述第三出液口连通，所述散热系统的所述第四出液口通过管路与所述冷却器的所述第一进液口连通，所述散热系统的所述第五出液口通过管路与所述电加热器的所述第二进液口连通；

温控组件，与所述氢燃料电池堆、所述电加热器和所述散热系统电性连接，用来控制所述氢燃料电池堆、所述电加热器和所述散热系统的运行状态，调节整车温度。

在本实用新型提供的基于氢燃料电池的整车加热系统的一种可能的实现方式中，所述电加热器为PTC加热器，所述PTC加热器与所述氢燃料电池堆电性连接。

在本实用新型提供的基于氢燃料电池的整车加热系统的一种可能的实现方式中，所述集热组件包括储液罐，所述储液罐上开设有所述第三出液口、所述第三进液口和所述第四进液口。

在本实用新型提供的基于氢燃料电池的整车加热系统的一种可能的实现方式中，所述散热系统包括散热组件、第一节流阀和第二节流阀，所述散热组件内部适于流通冷却液，并设有所述第五进液口、所述第四出液口和所述第五出液口，所述第一节流阀设在所述散热组件与所述冷却器之间的管路上，所述第二节流阀设在所述散热组件与所述电加热器之间的管路上。

在本实用新型提供的基于氢燃料电池的整车加热系统的一种可能的实现方式中，所述散热组件包括散热器和循环泵，所述散热器内适于流通冷却液，并设有所述第五进液口、所述第四出液口和所述第五出液口，所述循环泵设在所述储液罐与所述散热器之间的管路上。

在本实用新型提供的基于氢燃料电池的整车加热系统的一种可能的实现方式中，所述散热组件还包括散热风机，所述散热风机设在所述散热器的一侧。

在本实用新型提供的基于氢燃料电池的整车加热系统的一种可能的实现方式中，所述温控组件包括温度传感器和控制组件，所述温度传感器用来检测所述散热器的温度，所述控制组件用来根据所述温度传感器检测的温度，控制所述氢燃料电池堆、所述电加热器和所述循环泵的运行状态。

在本实用新型提供的基于氢燃料电池的整车加热系统的一种可能的实现方式中，还包括第一单向阀，所述第一单向阀设在所述氢气瓶与所述氢燃料电池堆之间的气路上。

在本实用新型提供的基于氢燃料电池的整车加热系统的一种可能的实现方式中，还包括第二单向阀，所述第二单向阀设在所述冷却器与所述储液罐之间的管路上。

本实用新型提供的基于氢燃料电池的整车加热系统的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型提供的基于氢燃料电池的整车加热系统，将氢气充入氢燃料电池堆，使氢气在其内反应，产生电能，并发出一定热量，能量转化率更高，且不会污染环境；然后，使用电加热器利用氢燃料电池堆产生的电能加热冷却液，利用冷却器中的冷却液吸收氢燃料电池堆反应产生的热量，并将电加热器加热的冷却液和冷却器加热的冷却液通入集热组件内，然后将集热组件内的冷却液通入散热系统，对包括蓄电池在内整车进行加热，能量利用率更高，且能够使蓄电池一直保持在合适的工作温度，保证车辆的续航能力。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的基于氢燃料电池的整车加热系统的结构示意图；

附图标记说明：

10、氢气瓶；20、氢燃料电池堆；21、冷却器；30、电加热器；

40、储液罐；51、散热器；52、循环泵；53、散热风机；

54、第一节流阀；55、第二节流阀；61、温度传感器；62、控制组件；

70、第一单向阀；80、第二单向阀。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

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。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

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，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

请一并参阅图1，现对本实用新型提供的基于氢燃料电池的整车加热系统进行说明。所述基于氢燃料电池的整车加热系统，包括氢气瓶10、氢燃料电池堆20、电加热器30、集热组件、散热系统和温控组件；氢气瓶10用来储存氢气；氢燃料电池堆20进气口通过气路与氢气瓶10连通，用来反应产生热量和电能；内部设有冷却器21，冷却器21适于流经冷却液，带走氢燃料电池堆20反应产生的热量，冷却器21设有第一出液口和第一进液口；电加热器30与氢燃料电池，内部适于流通冷却液，并利用氢燃料电池堆20产生的电能，加热内部的冷却液；电加热器30设有第二进液口和第二出液口；集热组件内部存有冷却液，集热组件设有第三出液口、第三进液口和第四进液口；集热组件的第三进液口通过管路与冷却器21第一出液口连通，用来收集氢燃料电池堆20反应产生的热量，集热组件的第四进液口通过管路与电加热器30的第二出液口连通，用来收集电加热器30产生的热量；散热系统内部适于流通冷却液，并设有第五进液口、第四出液口和第五出液口，散热系统的第五进液口通过管路与集热组件的第三出液口连通，散热系统的第四出液口通过管路与冷却器21的第一进液口连通，散热系统的第五出液口通过管路与电加热器30的第二进液口连通；温控组件与氢燃料电池堆20、电加热器30和散热系统电性连接，用来控制氢燃料电池堆20、电加热器30和散热系统的运行状态，调节整车温度。

具体的，冷却液为水或者乙二醇水溶液；氢燃料电池堆20的工作原理为：将氢气送到电池的阳极板，通过催化剂的作用，氢原子变成一个正电荷的氢离子和一个负电荷的电子，其中氢离子通过电解质到达阴极板，而电子不能通过电解质，而只能通过外部电路形成电流；电子到达阴极板后，与氧原子和氢离子重新结合为水，氢燃料电池阴极板供给的氧可直接从空气中获得；相对于其他能源，氢燃料电池的发电过程无污染，能量转换效率更高，且其燃料氢气来源广泛，可再生。

本实用新型实施例提供的基于氢燃料电池的整车加热系统的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型实施例提供的基于氢燃料电池的整车加热系统，将氢气充入氢燃料电池堆20，使氢气在其内反应，产生电能，并发出一定热量，能量转化率更高，且不会污染环境；然后，使用电加热器30利用氢燃料电池堆20产生的电能加热冷却液，利用冷却器21中的冷却液吸收氢燃料电池堆20反应产生的热量，并将电加热器30加热的冷却液和冷却器21加热的冷却液通入集热组件内，然后将集热组件内的冷却液通入散热系统，对包括蓄电池在内整车进行加热，能量利用率更高，且能够使蓄电池一直保持在合适的工作温度，保证车辆的续航能力。

如图1所示，在本实用新型实施例提供的基于氢燃料电池的整车加热系统的一种具体的实施方式中，电加热器30为PTC加热器，PTC加热器与氢燃料电池堆20电性连接。

具体的，PTC加热器，采用PTC陶瓷发热元件与铝管组成。该类型PTC发热体有热阻小、换热效率高的优点，是一种自动恒温、省电的电加热器30。

其中，PTC陶瓷，亦称“正温度系数陶瓷”。一类电阻在常温下很小,但会随温度升高到某一特定温度(转变温度)而突然增大千倍至百万倍,温度下降又恢复原状的陶瓷。

如图1所示，在本实用新型实施例提供的基于氢燃料电池的整车加热系统的一种具体的实施方式中，集热组件包括储液罐40，储液罐40上开设有第三出液口、第三进液口和第四进液口。

如图1所示，在本实用新型实施例提供的基于氢燃料电池的整车加热系统的一种具体的实施方式中，散热系统包括散热组件、第一节流阀54和第二节流阀55，散热组件内部适于流通冷却液，并设有第五进液口、第四出液口和第五出液口，第一节流阀54设在散热组件与冷却器21之间的管路上，第二节流阀55设在散热组件与电加热器30之间的管路上。

具体的，可通过第一节流阀54和第二节流阀55均为电磁阀，可实现远程控制，通过分别控制第一节流阀54和第二节流阀55的开度，分别控制通向PTC加热器和冷却器21的冷却液的流量。

如图1所示，在本实用新型实施例提供的基于氢燃料电池的整车加热系统的一种具体的实施方式中，散热组件包括散热器51和循环泵52，散热器51内适于流通冷却液，并设有第五进液口、第四出液口和第五出液口，循环泵52设在储液罐40与散热器51之间的管路上；循环泵52用来驱动冷却液在系统内循环流动；散热器51为通有冷却液的散热管。

如图1所示，在本实用新型实施例提供的基于氢燃料电池的整车加热系统的一种具体的实施方式中，散热组件还包括散热风机53，散热风机53设在散热器51的一侧，以便于散热器51上的热量向外传递。

如图1所示，在本实用新型实施例提供的基于氢燃料电池的整车加热系统的一种具体的实施方式中，温控组件包括温度传感器61和控制组件62，温度传感器61用来检测散热器51的温度，控制组件62用来根据温度传感器61检测的温度，控制氢燃料电池堆20、电加热器30和循环泵52的运行状态，用来调节车辆内的温度。

如图1所示，在本实用新型实施例提供的基于氢燃料电池的整车加热系统的一种具体的实施方式中，还包括第一单向阀70，第一单向阀70设在氢气瓶10与氢燃料电池堆20之间的气路上，避免氢气反应流动。

如图1所示，在本实用新型实施例提供的基于氢燃料电池的整车加热系统的一种具体的实施方式中，还包括第二单向阀80，第二单向阀80设在冷却器21与储液罐40之间的管路上，避免高温冷却液回流至冷却器21内。

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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于氢燃料电池的整车加热系统，其特征在于，包括：

氢气瓶(10)，用来储存氢气；

氢燃料电池堆(20)，进气口通过气路与所述氢气瓶(10)连通，用来反应产生热量和电能；内部设有冷却器(21)，所述冷却器(21)适于流经冷却液，带走所述氢燃料电池堆(20)反应产生的热量，所述冷却器(21)设有第一出液口和第一进液口；

电加热器(30)，与所述氢燃料电池，内部适于流通冷却液，并利用所述氢燃料电池堆(20)产生的电能，加热内部的冷却液；所述电加热器(30)设有第二进液口和第二出液口；

集热组件，内部存有冷却液，所述集热组件设有第三出液口、第三进液口和第四进液口；所述集热组件的所述第三进液口通过管路与所述冷却器(21)所述第一出液口连通，用来收集所述氢燃料电池堆(20)反应产生的热量，所述集热组件的所述第四进液口通过管路与所述电加热器(30)的所述第二出液口连通，用来收集所述电加热器(30)产生的热量；

散热系统，内部适于流通冷却液，并设有第五进液口、第四出液口和第五出液口，所述散热系统的所述第五进液口通过管路与所述集热组件的所述第三出液口连通，所述散热系统的所述第四出液口通过管路与所述冷却器(21)的所述第一进液口连通，所述散热系统的所述第五出液口通过管路与所述电加热器(30)的所述第二进液口连通；以及

温控组件，与所述氢燃料电池堆(20)、所述电加热器(30)和所述散热系统电性连接，用来控制所述氢燃料电池堆(20)、所述电加热器(30)和所述散热系统的运行状态，调节整车温度。

2.如权利要求1所述的基于氢燃料电池的整车加热系统，其特征在于，所述电加热器(30)为PTC加热器，所述PTC加热器与所述氢燃料电池堆(20)电性连接。

3.如权利要求1所述的基于氢燃料电池的整车加热系统，其特征在于，所述集热组件包括储液罐(40)，所述储液罐(40)上开设有所述第三出液口、所述第三进液口和所述第四进液口。

4.如权利要求3所述的基于氢燃料电池的整车加热系统，其特征在于，所述散热系统包括散热组件、第一节流阀(54)和第二节流阀(55)，所述散热组件内部适于流通冷却液，并设有所述第五进液口、所述第四出液口和所述第五出液口，所述第一节流阀(54)设在所述散热组件与所述冷却器(21)之间的管路上，所述第二节流阀(55)设在所述散热组件与所述电加热器(30)之间的管路上。

5.如权利要求4所述的基于氢燃料电池的整车加热系统，其特征在于，所述散热组件包括散热器(51)和循环泵(52)，所述散热器(51)内适于流通冷却液，并设有所述第五进液口、所述第四出液口和所述第五出液口，所述循环泵(52)设在所述储液罐(40)与所述散热器(51)之间的管路上。

6.如权利要求5所述的基于氢燃料电池的整车加热系统，其特征在于，所述散热组件还包括散热风机(53)，所述散热风机(53)设在所述散热器(51)的一侧。

7.如权利要求6所述的基于氢燃料电池的整车加热系统，其特征在于，所述温控组件包括温度传感器(61)和控制组件(62)，所述温度传感器(61)用来检测所述散热器(51)的温度，所述控制组件(62)用来根据所述温度传感器(61)检测的温度，控制所述氢燃料电池堆(20)、所述电加热器(30)和所述循环泵(52)的运行状态。

8.如权利要求1所述的基于氢燃料电池的整车加热系统，其特征在于，还包括第一单向阀(70)，所述第一单向阀(70)设在所述氢气瓶(10)与所述氢燃料电池堆(20)之间的气路上。

9.如权利要求3所述的基于氢燃料电池的整车加热系统，其特征在于，还包括第二单向阀(80)，所述第二单向阀(80)设在所述冷却器(21)与所述储液罐(40)之间的管路上。