基于高压风扇的燃料电池汽车热管理系统的制作方法

本发明涉及新能源重型汽车零部件设计、制造领域，具体为基于高压风扇的燃料电池汽车热管理系统。

背景技术：

1、近年来，清洁能源汽车进入发展的快车道。对于商用汽车，动力电池容量、燃料电池功率、电机功率更高，因此这些部件的冷却需求也随之提高。并且随着高功率氢燃料电池发动机的使用，电堆冷却需求提高，因此需要风扇提供更高的静压及风量，提升整车散热能力。

2、分析表明，燃料电池发动机对冷却风量的需求是柴油发动机的2-2.5倍，而目前新能源汽车普遍采用24v电子风扇，风扇功率较小；能提供的风量、静压较小；往往需要多支风扇进行冷却，布置风扇数量较多，空间占用大；且不能克服超过600kpa的风阻。

3、新能源车辆利用电机性能可以实现制动能量回收，能量是否可回收同时受制于电池的剩余电量。当电量充足，制动能量无法回收，因此需要司机在车辆下长坡前预判剩余电量，目前大部分商用车辆的制动能量虽然均可有效回收，但是当车辆长下坡，如果因电池剩余电量充足而无法使用辅助制动，会有安全隐患。

4、国外对特殊路况的新能源车辆即将实施辅助制动强制法规。随着我国新能源电动车辅助制动法规的完善，未来新能源电动车很可能会增加辅助制动电阻冷却，下坡时整车控制器根据实时路况判断辅助制动能量是否转化为制动电阻的热能，同时启动辅助制动冷却，使热量通过散热芯体散发到大气中。因此风扇前风阻又增加了辅助制动散热芯体的阻力。加上整车前悬变短趋势，车辆前端散热器模块、轮胎、前悬架的空间布置难题会越来越严峻。在某些车辆上，24v小电子风扇布置数量受空间限制可能无法通过增加数量来提升风量，相应的冷却能力提升受限。而新能源车型对整车布置紧凑性要求会越来越高，冷却系统向集成化发展，风扇前部散热芯体向多层化集成，形成不同温度层次的的冷却系统。

5、本发明在以上背景条件下根据电动汽车高压化趋势，采用高压电机驱动大直径高功率的风扇，代替多支低压小功率风扇。以提高整个系统的集成耦合度，同时采用四通阀动态改变各系统耦合关系，以充分利用电机余热、燃料电池余热，并使辅助制动散热器参与燃料电池发动机的冷却。通过对智能部件的精确控制，提高热管理水平。

技术实现思路

1、本发明为了解决背景技术中存在的问题，目的在于提供了基于高压风扇的燃料电池汽车热管理系统，用以解决上述情况。

2、用于解决问题的方案

3、基于高压风扇的燃料电池汽车热管理系统，所述系统包括：空调模块、暖风模块、电池模块、板式换热器、第一四通阀、第二四通阀、电机模块、燃料电池发动机模块和制动电阻模块；

4、所述空调模块的两端接连板式换热器的冷媒的液体入口和气体出口，所述第一四通阀的c1口连接板式换热器的冷却液的入口，所述电池模块的两端接入板式换热器的冷却液的出口和第一四通阀的d1口；所述电机模块的两端连接第一四通阀的a1口和b1口；所述燃料电池发动机模块的两端连接第二四通阀的b2口和a2口，所述暖风模块的两端接入燃料电池发动机模块，用于循环利用燃料电池发动机中的热水；所述制动电阻模块的两端连接第二四通阀的c2口和d2口。

5、进一步，所述空调模块，包括：冷凝器、干燥罐、膨胀阀、第一电磁截止阀、第二电磁截止阀、蒸发器和空调压缩机；所述冷凝器的输出端连接干燥罐，所述干燥罐的输出端连接膨胀阀，所述膨胀阀的输出端连接第一电磁截止阀，所述第一电磁截止阀输出的低温低压液体输入板式换热器的冷液入口中；所述板式换热器的气体出口连接空调压缩机的一端，所述空调压缩机的另一端接冷凝器；所述膨胀阀的输出端还通过第二电磁截止阀接入蒸发器的液入端，所述蒸发器的气出端连接空调压缩机。

6、进一步，所述电池模块，包括：第一水加热器、电池和电子水泵；所述板式换热器的热出口连接第一水加热器，所述第一水加热器通过电子水泵连接电池，所述电池连接所述第一四通阀的d1口。

7、进一步，所述电机模块，包括：低温散热器、电机单元、第一节温器和电子水泵；所述电机单元的一端连接第一四通阀的b1口，另一端连接低温散热器的热端和第一节温器的b3端口，所述低温散热器的冷端连接第一节温器的a3端口，所述第一节温器的c3端口通过电子水泵连接所述第一四通阀的a1口。

8、进一步，所述燃料电池发动机模块，包括：多个散热器、多个低压风扇、燃料电池发动机、中温散热器和第二节温器；所述燃料电池发动机的出水口连接第二节温器的b4口，所述第二节温器的c4口通过电子水泵连接燃料电池发动机的入水口，所述第二节温器的的a4口同时连接第二四通阀的b2口、散热器的一端，所述第二四通阀的a2口连接中温散热器的热进口，所述中温散热器的冷出口和散热器的另一端通过电子水泵连接燃料电池发动机的入水口。

9、进一步，所述暖风模块，包括：暖风机和第二水加热器；所述第二水加热器的一端接入燃料电池发动机的出水口，所述第二水加热器的另一端连接暖风机，所述暖风机接入燃料电池发动机的入水口。

10、进一步，所述制动电阻模块，包括：制动电阻、高温散热器和高压风扇，所述高压风扇冷却所述高温散热器，所述制动电阻的一端连接高温散热器的热入口，所述高温散热器的冷出口连接第二四通阀的c2口，所述第二四通阀的d2口通过电子水泵连接制动电阻。

11、进一步，所述冷凝器、低温散热器、中温散热器、高温散热器和高压风扇沿车头至车身依次分布，所述散热器和低压风扇配合使用分布在车身的两侧。

12、进一步，当电池需要制冷且驾驶室不需要制冷时，第二电磁截止阀处于截止状态；当电池不需要制冷且驾驶室需要制冷时，第二电磁截止阀处于导通状态，当同时需要制冷时，第一电磁截止阀和第二电磁截止阀导通，当均不需要冷却时，压缩机停止工作。

13、进一步，当电池不需要加热时，第一三通阀的c3和b3口断开，c3和a3口相通，第一四通阀的c1与d1、a1与b1相通；

14、当电池需要加热时，第一三通阀的c3与b3口相通，c3与a3口断开，第一四通阀的c1与a1、d1与b1相通；

15、当燃料电池发动机散热需求低时，第二三通阀的b4与a4断开、b4与c4相通；第二四通阀的a2与b2相通；

16、当燃料电池发动机散热需求高时，第二三通阀的b4与a4相通、b4与c4断开，第二四通阀的b2与a2相通；

17、当燃料电池发动机散热需求更高时，第二三通阀的b4与a4相通、b4与c4断开，第二四通阀的a2与c2相通，b2与d2相通，高温散热器串联进入燃料电池发动机模块，参与冷却；

18、当车辆下坡需要制动电阻冷却时，第二四通阀的c2与d2、a2与b2相通；

19、当车辆下坡不需要制动电阻冷却时，第二四通阀根据燃料电池发动机的冷却需求进行c2与a2、d2与b2相通或a2与b2、c2与d2的相通。

20、有益效果：

21、上述技术方案的有益效果在于：

22、采用高压电机驱动大直径高功率的风扇，代替多支低压小功率风扇。以提高整个系统的集成耦合度，同时采用四通阀动态改变各系统耦合关系，以充分利用电机余热、燃料电池余热，并使辅助制动散热器智能参与燃料电池发动机的冷却。通过对智能部件的精确控制，提高热管理水平，降低能耗。