一种氢燃料电车的冷启动系统

本发明涉及氢燃料电车，更具体的说是涉及一种氢燃料电车的冷启动系统。

背景技术：

1、随着石油等不可再生能源的日益消耗，发展清洁能源成为了未来的主要趋势。其中新能源汽车的发展备受关注，而一直困扰氢能源汽车发展的一个重要问题就是在极寒工况下，氢燃料汽车的冷启动问题。由于氢燃料电池需要再特定的工作温度进行工作，过低的温度会极大地影响其工作效率和使用寿命，在极寒工况下，氢燃料电池组由于其产物是水，因此极易在电池组上形成冰膜，而如果没由合理的热管理方案而直接运行氢燃料电池组将会给氢燃料电池组带来不可逆性的损坏。

2、目前，关于氢燃料电车解决冷启动的方案主要有失压吹扫、鼓风吹扫、干气体吹扫、抗冻材料和电加热，其中电加热的方案最为实用，但也消耗更多的电能，造成能源的浪费和续航里程的减少。

3、因此，如何提供一种在冷启动时能够减少额外电能的使用，避免氢燃料电池组的电能浪费，保证氢燃料电池组的续航里程，以及冷启动更加容易、启动快的氢燃料电车的冷启动系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种在冷启动时能够减少额外电能的使用，避免氢燃料电池组的电能浪费，保证氢燃料电池组的续航里程，以及冷启动更加容易、启动快的氢燃料电车的冷启动系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种氢燃料电车的冷启动系统，包括：座舱冷凝器、应急电池包、制冷剂罐、压缩机、冷凝器、冷却液罐、氢燃料电池组、冷却液泵、蒸发器、节流阀、电机；

4、所述制冷剂罐的出口与所述压缩机的入口连接，所述压缩机的出口分两路，一路与所述座舱冷凝器的入口连接，所述座舱冷凝器的出口与所述节流阀的入口连接，所述节流阀的出口与所述蒸发器的第一入口连接，所述蒸发器的第一出口与所述制冷剂罐的入口连接；另一路与所述冷凝器的第一入口连接，所述冷凝器的第一出口与所述座舱冷凝器的出口连接；

5、所述冷凝器的第二出口与所述冷却液罐的入口连接，所述冷却液罐的出口与所述电机的预热管路入口连接，所述电机的预热管路出口与所述氢燃料电池组的预热管路入口连接，所述氢燃料电池组的预热管路出口与所述冷却液泵的入口连接，所述冷却液泵的出口与所述蒸发器的第二入口连接，所述蒸发器的第二出口与所述冷凝器的第二入口连接；

6、所述应急电池包与所述氢燃料电池组、所述压缩机均电性连接，所述氢燃料电池组与所述电机电性连接。

7、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种氢燃料电车的冷启动系统，在汽车正常行驶时，氢燃料电池组不断向应急电池包输送余电，直至应急电池包的电量充满；在经过较长时间后汽车开始启动，应急电池包向压缩机进行供电，驱动压缩机工作，气态的制冷剂从制冷剂罐中被压缩机抽出并压缩成高温高压的气态并分为两路，一路进入座舱冷凝器进行冷却变为液态的制冷剂，座舱冷凝器在冷凝过程中对座舱散热，实现座舱的加热，随后液态的制冷剂经节流阀回到蒸发器中并吸收热量变为气态回流至制冷剂罐中，最后回到压缩机进行压缩，从而完成一个循环；另一路的高温制冷剂进入到冷凝器，此时温度较低的冷却液在冷却液泵的驱动下进入到冷凝器中与高温制冷剂进行换热，此时，高温气态制冷剂变为液态制冷剂，回流至节流阀中，而温度较低的冷却液变为温度较高的冷却液，温度较高的冷却液通过电机和氢燃料电池组，完成对电机和氢燃料电池组的预热过程，使氢燃料电池组的薄冰解冻并获得一定的运行温度，以确保其正常运行，从而延长其使用寿命和工作效率，同时使电机快速预热，使电机能够稳定在工作效率较高的温度下，保证电机的工作效率，随后温度较高的冷却液经过冷却液泵进入到蒸发器中与液态的制冷剂进行换热，为液态制冷剂蒸发提供所需热量，此时温度较高的冷却液变为低温的冷却液再次回流至冷凝器中与高温的制冷剂进行换热，完成一个循环。

8、因此，该冷启动系统可以有效地利用汽车在正常行驶过程中的余电，并进行存储，在冷启动时减少额外电能的使用，避免氢燃料电池组的电能浪费，保证氢燃料电池组的续航里程，同时在冷启动时，应急电池包驱动压缩机运行，高温的制冷剂分两路，一路加热座舱，另一路给电机和氢燃料电池组提供热量，使氢燃料电池组的薄冰解冻并获得一定的运行温度，以确保其正常运行，从而延长其使用寿命和工作效率，同时使电机能够稳定在工作效率较高的温度下，保证电机的工作效率。该系统解决了传统氢燃料电池汽车在冬季严寒工况下启动困难，启动慢及氢燃料电池在极端工况下易损坏的问题。

9、进一步的，还包括八通阀，所述冷却液罐的出口与所述八通阀的第一入口连接，所述八通阀的第一出口与所述电机的预热管路入口连接，所述电机的预热管路出口与所述八通阀的第二入口连接，所述八通阀的第二出口与所述氢燃料电池组的预热管路入口连接，所述氢燃料电池组的预热管路出口与所述八通阀的第三入口连接，所述八通阀的第三出口与所述冷却液泵的入口连接，所述蒸发器的第二出口与所述八通阀的第四入口连接，所述八通阀的第四出口与所述冷凝器的第二入口连接。

10、采用上述技术方案产生的有益效果是：八通阀便于上述多个器件之间的快速连接，提高系统管路的连接的效率。

11、进一步的，所述压缩机出口与所述座舱冷凝器的入口之间的一路上连接有第一阀门，所述压缩机出口与所述冷凝器的第一入口之间的另一路上连接有第二阀门。

12、采用上述技术方案产生的有益效果是：当不需要给电机和氢燃料电池组预热时，打开第一阀门，关闭第二阀门，这样高温气态的制冷剂不会流至冷凝器，而是全部流经座舱冷凝器，增大座舱冷凝器的制冷剂流量，提高座舱的加热效率。

技术特征：

1.一种氢燃料电车的冷启动系统，其特征在于，包括：座舱冷凝器(1)、应急电池包(2)、制冷剂罐(3)、压缩机(4)、冷凝器(5)、冷却液罐(6)、氢燃料电池组(7)、冷却液泵(8)、蒸发器(9)、节流阀(10)、电机(11)；

2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电车的冷启动系统，其特征在于，还包括八通阀(12)，所述冷却液罐(6)的出口与所述八通阀(12)的第一入口连接，所述八通阀(12)的第一出口与所述电机(11)的预热管路入口连接，所述电机(11)的预热管路出口与所述八通阀(12)的第二入口连接，所述八通阀(12)的第二出口与所述氢燃料电池组(7)的预热管路入口连接，所述氢燃料电池组(7)的预热管路出口与所述八通阀(12)的第三入口连接，所述八通阀(12)的第三出口与所述冷却液泵(8)的入口连接，所述蒸发器(9)的第二出口与所述八通阀(12)的第四入口连接，所述八通阀(12)的第四出口与所述冷凝器(5)的第二入口连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种氢燃料电车的冷启动系统，其特征在于，所述压缩机(4)出口与所述座舱冷凝器(1)的入口之间的一路上连接有第一阀门(13)，所述压缩机(4)出口与所述冷凝器(5)的第一入口之间的另一路上连接有第二阀门(14)。

技术总结
本发明公开了一种氢燃料电车的冷启动系统，包括：对应连接的座舱冷凝器、应急电池包、制冷剂罐、压缩机、冷凝器、冷却液罐、氢燃料电池组、冷却液泵、蒸发器、节流阀、电机。该系统有效地利用汽车在正常行驶过程中的余电对应急电池包进行充电，并在冷启动时，应急电池包驱动压缩机运行，高温的制冷剂分两路，一路加热座舱，另一路给电机和氢燃料电池组提供热量，使氢燃料电池组的薄冰解冻并获得一定的运行温度，确保其正常运行，同时使电机能够稳定在工作效率较高的温度下，保证电机的工作效率。该系统利用电池的余电驱动压缩机工作，更加节能，且解决了氢燃料电池汽车在冬季严寒工况下启动困难，启动慢及氢燃料电池在极端工况下易损坏的问题。

技术研发人员：秦江,孙大汉,徐静,刘泽宽
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5