一种氢燃料发动机车辆热管理系统的制作方法

1.本发明涉及氢燃料发动机热管理技术领域，具体为一种氢燃料发动机车辆热管理系统。


背景技术：

2.氢燃料发动机车辆热管理系统是氢燃料电池为基础建立的，该管理系统应该在正确的温度范围内运行，申请号“cn111834647a”的中国发明公开了“一种氢燃料电池发动机系统的水热管理系统”，该系统提出氢燃料电池的热管理系统是将电堆反应生成的热量排出系统外，使电堆维持在最适宜的温度工作。
3.而现阶段由于汽车前舱布置空间受限，该系统多个回路共用一个冷却风扇，为此氢燃料发动机车辆热管理在低温环境下启动时，汽车内部冷却液温度到达目标阈值时的速度较慢，因此氢燃料电池需要一段时间才能恢复到适宜的温度内进行工作，这样的设置降低了氢燃料电池的使用寿命，为此提出一种新型热管理系统以解决上述存在的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种氢燃料发动机车辆热管理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氢燃料发动机车辆热管理系统，该热管理系统以布置在发动机前舱的氢燃料电池为主要动力源，并以位于汽车中地板底部的动力电池为辅助电源；
6.该车的热管理系统以水冷搭配半导体制冷的方式组成，并通过以下循环回路组成：氢燃料电池冷却回路、动力电池冷却回路、发动机冷却回路、空压机冷却回路；
7.所述氢燃料电池冷却回路的主要热源为氢燃料电池，所述动力电池冷却回路的主要热源为动力电池，氢燃料电池的外部和动力电池的外部分别安装有中冷装置，两个中冷装置分别与氢燃料电池和动力电池电性连接；
8.所述发动机冷却回路的主要热源为发动机及发动机上的附着用电器为主要热源，所述空压机冷却回路的主要热源为空压机，所述发动机冷却回路和空压机冷却回路中均包括散热器、膨胀水壶和两个水泵，且其中散热器、膨胀水壶和两个水泵均会根据热源发热量从小到大的顺序依次在不同的冷却回路中进行串联布置。
9.更进一步地，所述氢燃料电池冷却回路、动力电池冷却回路、发动机冷却回路、空压机冷却回路之间共同连接有ptc管道，且氢燃料电池冷却回路、动力电池冷却回路、发动机冷却回路、空压机冷却回路通过ptc管道相连通。
10.更进一步地，所述燃料电池冷却回路具体包括燃料电池、中冷装置、主散热器、电子水泵、膨胀水壶、去离子器、ptc加热器；
11.所述动力电池冷却回路具体包括动力电池、中冷装置、ptc加热器、水泵；
12.所述发动机冷却回路具体包括发动机控制器、驱动电机、辅驱二合一、辅驱三合
一、散热器、膨胀水壶、两个水泵；
13.所述空压机冷却回路具体包括空压机控制器、空压机、电压转换器、散热器、膨胀水壶、水泵。
14.更进一步地，所述中冷装置包括导热板，导热板的顶部安装有散热部件，导热板的底部开设有连通缺口，所述导热板在除去散热部件和连通缺口的位置处包裹固定有导热垫片，所述导热板在连通缺口上安装有夹持组件，所述导热板通过夹持组件分别安装在所述氢燃料电池外和所述动力电池外。
15.更进一步地，所述夹持组件包括夹持板，所述夹持板设置有两个，其中一个夹持板和导热板内连通缺口上的一端相固定，另一个夹持板通过连通缺口在所述导热板的底部滑动连接；
16.两个夹持板之间的两侧分别穿有限位柱，限位柱的外部套有回位弹簧，回位弹簧的两端分别和两个夹持板相固定。
17.更进一步地，两个所述夹持板的相对面处分别固定连接有缓冲垫，所述缓冲垫为橡胶垫、泡沫垫和海绵垫中的一种。
18.更进一步地，所述散热部件包括搭载板，搭载板固定在所述导热板顶部的一端，导热板顶部的另一端固定连接有装配板；
19.所述搭载板顶部的一侧固定连接有搭载架，搭载板顶部的另一侧安装有连通接头，所述搭载架内安装有散热水壶，所述装配板的一面固定连接有散热导片，散热导片的内部和所述装配板的另一面共同穿插有半导体散热片，所述散热导片外部的两侧分别贴合固定有储液筒，储液筒、散热水壶和连通接头之间通过管道依次相连通。
20.更进一步地，两个所述储液筒内部的顶端分别固定连接有回流管道，两个回流管道内部的一端分别和所述散热水壶内部的两侧相固定；
21.所述连通接头设置有两个输入端和两个输出端，两个所述储液筒外部的底端分别固定连接有通液管，两个通液管的一端分别和所述连通接头顶部的两个输入端相固定，连通接头底部的两个输出端分别固定连接有循环管，两个循环管的末端均和所述ptc管道相连通。
22.更进一步地，所述半导体散热片的输入端和输出端分别固定连接有长度不同的供电线束，两个供电线束的末端分别固定连接有供电连接环。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
24.该氢燃料发动机车辆热管理系统，通过在热管理系统中的氢燃料电池冷却回路和动力冷却回路中添加中冷装置的设置，使得当车辆在低温环境下启动时，氢燃料电池能够通过中冷装置能够通过半导体散热片，对散热导片进行加热，并通过和汽车内部发动机冷却回路、空压机冷却回路之间的配合来加快汽车内部冷却液温度到达目标阈值时的速度，使得氢燃料电池能快速地恢复到适宜的温度内进行工作，间接地提高了氢燃料电池的使用寿命。
25.该氢燃料发动机车辆热管理系统，通过在电驱动冷却回路中和发动机冷却回路中，以根据热源发热量从小到大的顺序依次进行串联布置的设置，保证该氢燃料发动机车辆内系统各部件在正常运行时的冷却，间接的提高冷却效。
附图说明
26.图1为本发明的车辆热管理系统的结构组成图；
27.图2为本发明中冷装置的等轴测图；
28.图3为本发明中冷装置的底部结构组成图；
29.图4为图3中a部分的局部放大图；
30.图5为本发明中散热部件的等轴测图；
31.图6为本发明中散热部件的左右二等角轴测图。
32.图中：1、散热部件；101、搭载板；102、回流管道；103、搭载架；104、半导体散热片；105、供电线束；106、储液筒；107、通液管；108、散热导片；109、装配板；110、散热水壶；111、连通接头；112、循环管；2、导热板；3、连通缺口；4、夹持组件；401、夹持板；402、缓冲垫；403、限位柱；404、回位弹簧。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
35.此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。
36.应注意的是，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或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。
37.氢燃料电池的热管理系统是将电堆反应生成的热量排出系统外，使电堆维持在最适宜的温度工作，而现阶段由于汽车前舱布置空间受限，该系统多个回路共用一个冷却风扇，为此氢燃料发动机车辆热管理在低温环境下启动时，汽车内部冷却液温度到达目标阈值时的速度较慢，因此氢燃料电池需要一段时间才能恢复到适宜的温度内进行工作，这样的设置降低了氢燃料电池的使用寿命，为此提出一种新型热管理系统以解决上述存在的问题，参考图1可知该热管理系统以布置在发动机前舱的氢燃料电池为主要动力源，并以位于汽车中地板底部的动力电池为辅助电源；
38.需要补充但是，该车的热管理系统以水冷搭配半导体制冷的方式组成，并通过以下循环回路组成：氢燃料电池冷却回路、动力电池冷却回路、发动机冷却回路、空压机冷却回路；
39.此外还需要说明的是，在本技术中氢燃料电池冷却回路的主要热源为氢燃料电池，动力电池冷却回路的主要热源为动力电池，氢燃料电池的外部和动力电池的外部分别安装有中冷装置，两个中冷装置分别与氢燃料电池和动力电池电性连接，需要补充的是，其
中发动机冷却回路的主要热源为发动机及发动机上的附着用电器为主要热源，空压机冷却回路的主要热源为空压机，发动机冷却回路和空压机冷却回路中均包括散热器、膨胀水壶和两个水泵，且其中散热器、膨胀水壶和两个水泵均会根据热源发热量从小到大的顺序依次在不同的冷却回路中进行串联布置。
40.需强调的是，在本技术中氢燃料电池冷却回路、动力电池冷却回路、发动机冷却回路、空压机冷却回路之间共同连接有ptc管道，且氢燃料电池冷却回路、动力电池冷却回路、发动机冷却回路、空压机冷却回路通过ptc管道相连通。
41.此外参考《重庆大学学报》内《燃料电池汽车整车热管理系统设计与仿真分析》的文献中可知燃料电池冷却回路具体包括燃料电池、中冷装置、主散热器、电子水泵、膨胀水壶、去离子器、ptc加热器，动力电池冷却回路具体包括动力电池、中冷装置、ptc加热器、水泵；发动机冷却回路具体包括发动机控制器、驱动电机、辅驱二合一、辅驱三合一、散热器、膨胀水壶、两个水泵；空压机冷却回路具体包括空压机控制器、空压机、电压转换器、散热器、膨胀水壶、水泵。
42.根据《燃料电池汽车整车热管理系统设计与仿真分析》的文献中记载可知，该系统在实际使用时不同冷却回路的工作原理如下：
43.其中在燃料电池冷却回路中，燃料电池和中冷器(即本技术中创新的中冷装置)为主要热源，由于二者对进出口冷却液温度要求相近，且结合实车布置环境，因此二者采取并联方式联结，所需冷却液流量分配取决于各自支路管路内径及阀门比例，因此车辆冷启动时，为使燃料电池快速上升到合适的工作温度区间，节温器会关闭冷却液通往散热器的通道，进行小循环，同时燃料电池控制单元fcu(风机盘管)控制ptc(热敏电阻)对冷却液进行加热，当温度到达目标阈值时，节温器受控关闭小循环通道，开启大循环，进行强制散热，降低冷却液温度。
44.其中在动力电池冷却回路中，动力电池为主要热源，采取简单的串联方式设计回路。当水温低于10℃时，空调系统中膨胀阀关闭，chiller(冷水机组)不工作，即回路中冷却液与空调回路中冷媒不进行换热，此时fcu(风机盘管)控制ptc(热敏电阻)加热冷却液；当水温高于25℃时，空调系统中膨胀阀打开，chiller(冷水机组)开始工作，此时冷却液与冷媒进行热量交换。
45.其中在电驱动冷却回路中，辅驱二合一、辅驱三合一、电机控制器、驱动电机为主要热源，综合考虑实车布置环境和部件散热耦合效应，因此根据热源发热量从小到大的顺序依次进行串联布置，且由于管路较长，该回路采用两个水泵；
46.其中在空压机冷却回路中，空压机控制器、空压机、dc/dc为主要热源，同理，该回路采取串联方式布置。
47.此外还需要补充的是，上述冷却回路中出现的chiller(冷水机组)、cu(风机盘管)、ptc(热敏电阻)均为《燃料电池汽车整车热管理系统设计与仿真分析》的文献中提到的现有技术，故此本技术对此不作更对的描述说明。
48.此外参考图2和图6可知，在本技术中，中冷装置包括导热板2，导热板2的顶部安装有散热部件1，导热板2的底部开设有连通缺口3，导热板2在除去散热部件1和连通缺口3的位置处包裹固定有导热垫片，导热板2在连通缺口3上安装有夹持组件4，导热板2通过夹持组件4分别安装在氢燃料电池外和动力电池外。
49.其中参考图4，可知夹持组件4包括夹持板401，夹持板401设置有两个，其中一个夹持板401和导热板2内连通缺口3上的一端相固定，另一个夹持板401通过连通缺口3在导热板2的底部滑动连接；两个夹持板401之间的两侧分别穿有限位柱403，限位柱403的外部套有回位弹簧404，回位弹簧404的两端分别和两个夹持板401相固定，最为一种实施例，为降低夹持板401对电池的表面的压力，在本技术中两个夹持板401的相对面处分别固定连接有缓冲垫402，其中需要说明的是，缓冲垫402为橡胶垫、泡沫垫和海绵垫中的一种。
50.此外参考图5－图6可知，在本技术中，散热部件1包括搭载板101，搭载板101固定在导热板2顶部的一端，导热板2顶部的另一端固定连接有装配板109；其中搭载板101顶部的一侧固定连接有搭载架103，搭载板101顶部的另一侧安装有连通接头111，搭载架103内安装有散热水壶110，装配板109的一面固定连接有散热导片108，散热导片108的内部和装配板109的另一面共同穿插有半导体散热片104，散热导片108外部的两侧分别贴合固定有储液筒106，储液筒106、散热水壶110和连通接头111之间通过管道依次相连通。
51.还需要说明的是，本技术两个储液筒106内部的顶端分别固定连接有回流管道102，两个回流管道102内部的一端分别和散热水壶110内部的两侧相固定；需要补充的是，其中连通接头111设置有两个输入端和两个输出端，两个储液筒106外部的底端分别固定连接有通液管107，两个通液管107的一端分别和连通接头111顶部的两个输入端相固定，连通接头111底部的两个输出端分别固定连接有循环管112，两个循环管112的末端均和ptc管道相连通。
52.还需要补充的是，其中半导体散热片104的输入端和输出端分别固定连接有长度不同的供电线束105，两个供电线束105的末端分别固定连接有供电连接环。
53.需要强调的是，由于半导体散热片104在实际使用时一面为放热，另一面为制冷散热，因此该装置在实际使用时可对散热导片108进行加热，并通过和汽车内部发动机冷却回路、空压机冷却回路之间的配合来加快汽车内部冷却液温度到达目标阈值时的速度，使得氢燃料电池能快速地恢复到适宜的温度内进行工作，间接地提高了氢燃料电池的使用寿命，此外由于半导体散热片104的另一面为制冷散热，因此在实际使用时，散热导片108的热量会在两种热量的平衡下相对稳定。
54.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。