一种氢燃料电池热管理系统及车辆的制作方法

本申请涉及燃料电池，特别涉及一种氢燃料电池热管理系统及车辆。

背景技术：

1、氢燃料电池是一种绿色清洁电池，是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。

2、氢燃料电池热管理系统是氢燃料电池的重要管理系统之一，起到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的作用。目前，传统的燃料电池热管理系统采用单循环系统，电堆热管理与电堆辅件散热一般采用两套独立的系统，并且功能较为单一。针对现有技术，发明人发现，传统热管理系统存在冷却液离子析出率高，去离子器及冷却液更换频繁，电堆冷却与辅件冷却两套系统布置复杂，集成度低以及热量利用率低的问题。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种氢燃料电池热管理系统，在对燃料电池实现热管理的同时，还可实现舱室的空气调节功能，提升了热量利用率。本申请的另一目的是提供一种应用有氢燃料电池热管理系统的车辆。

2、为实现上述目的，本申请提供一种氢燃料电池热管理系统，包括内循环部分、外循环部分和空气调节部分，所述内循环部分包括电堆，所述外循环部分包括主散热器，所述内循环部分和所述外循环部分之间通过换热器进行热交换；所述空气调节部分与所述外循环部分相连，所述空气调节部分包括空气调节散热器。

3、在一些实施例中，所述内循环部分还包括第一冷却水泵、颗粒过滤器和第一冷却水箱，所述电堆、所述换热器、所述颗粒过滤器和所述第一冷却水泵循环连通，所述第一冷却水箱的出口连通于所述换热器和所述颗粒过滤器之间。

4、在一些实施例中，所述内循环部分还包括加热器和第一温控阀，所述第一温控阀的进口与所述电堆连通，所述第一温控阀的第一出口与所述换热器连通，所述第一温控阀的第二出口与所述加热器连通，所述加热器的出口连通于所述颗粒过滤器和所述第一冷却水泵之间。

5、在一些实施例中，所述内循环部分还包括中冷器，所述中冷器的进口连通于第一冷却水泵和所述电堆之间，所述中冷器的出口连通于所述电堆和所述第一温控阀之间。

6、在一些实施例中，所述内循环部分还包括第一温度传感器、第二温度传感器和第一压力传感器，所述第一温度传感器设置于所述第一冷却水泵的出口，所述第二温度传感器设置于所述电堆的出口，所述第一压力传感器设置于所述电堆的进口。

7、在一些实施例中，所述外循环部分还包括第二冷却水泵、第二冷却水箱和第二温控阀，所述主散热器、所述第二冷却水泵和所述换热器循环连通，所述第二冷却水箱的出口连通于所述主散热器和所述第二冷却水泵之间；所述第二温控阀的进口与所述换热器连通，所述第二温控阀的第一出口与所述主散热器连通，所述第二温控阀的第二出口与所述空气调节散热器的进口连通，所述空气调节散热器的出口连通于所述第二温控阀和所述主散热器之间。

8、在一些实施例中，所述外循环部分还包括空压机、空压机控制器和斩波器，所述空压机控制器和所述斩波器的进口连通于所述第二冷却水泵和所述换热器之间，所述空压机和所述斩波器的出口连通于所述换热器和所述第二温控阀之间。

9、在一些实施例中，所述外循环部分还包括第二压力传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器和第六温度传感器，所述第二压力传感器设置于所述第二冷却水泵的出口，所述第三温度传感器设置于所述主散热器的出口，所述第四温度传感器设置于所述主散热器的进口，所述第五温度传感器设置于所述换热器的出口，所述第六温度传感器设置于所述空压机和所述斩波器的出口。

10、在一些实施例中，所述空气调节部分还包括车厢，所述车厢和所述空气调节散热器循环连通，车厢内空气和外界空气共同流过所述空气调节散热器，所述空气调节散热器用于使进入车厢的空气升温以实现控制所述车厢内部温度。

11、本申请还提供了一种车辆，应用有上述氢燃料电池热管理系统。

12、相对于上述背景技术，本申请所提供的氢燃料电池热管理系统包括内循环部分、外循环部分和空气调节部分，内循环部分包括电堆，外循环部分包括主散热器，内循环部分和外循环部分之间通过换热器进行热交换；空气调节部分与外循环部分相连，空气调节部分包括空气调节散热器。

13、在该氢燃料电池热管理系统的工作过程中，对于内循环部分，电堆正常散热时冷却液进入换热器进行换热，冷却液温度降低，降温后的冷却液重新进入电堆吸收热量，内循环部分对应完成的是燃料电池热管理内循环；对于外循环部分，因为内循环部分相当于是换热器的热流路，而外循环部分相当于是换热器的冷流路，主散热器对冷流路中的冷却液进行降温，进而与热流路的冷却液进行换热，带走热量，外循环部分对应完成的是燃料电池热管理外循环；对于空气调节部分，空气调节散热器可以在外循环的主散热器之前分配到外循环部分中的热量，空气调节散热器负责调节车厢内空气温度，可以在通新风的情况下使空气升温后进入车厢，保证车厢内空气质量。

14、结合上述结构及过程说明，可以看到，该氢燃料电池热管理系统至少具有以下有益效果：该氢燃料电池热管理系统采用燃料电池热管理内循环和燃料电池热管理外循环组合的方式；电堆侧走内循环，部件少，回路短，有效保证了离子析出率，降低了去离子器及冷却液更换频率；外循环部分采用空气调节部分，在对燃料电池实现热管理的同时，还可实现舱室的空气调节功能，提升了热量利用率，避免了离子析出对电堆的影响。

技术特征：

1.一种氢燃料电池热管理系统，其特征在于，包括内循环部分、外循环部分和空气调节部分，所述内循环部分包括电堆，所述外循环部分包括主散热器，所述内循环部分和所述外循环部分之间通过换热器进行热交换；所述空气调节部分与所述外循环部分相连，所述空气调节部分包括空气调节散热器。

2.根据权利要求1所述的氢燃料电池热管理系统，其特征在于，所述内循环部分还包括第一冷却水泵、颗粒过滤器和第一冷却水箱，所述电堆、所述换热器、所述颗粒过滤器和所述第一冷却水泵循环连通，所述第一冷却水箱的出口连通于所述换热器和所述颗粒过滤器之间。

3.根据权利要求2所述的氢燃料电池热管理系统，其特征在于，所述内循环部分还包括加热器和第一温控阀，所述第一温控阀的进口与所述电堆连通，所述第一温控阀的第一出口与所述换热器连通，所述第一温控阀的第二出口与所述加热器连通，所述加热器的出口连通于所述颗粒过滤器和所述第一冷却水泵之间。

4.根据权利要求3所述的氢燃料电池热管理系统，其特征在于，所述内循环部分还包括中冷器，所述中冷器的进口连通于第一冷却水泵和所述电堆之间，所述中冷器的出口连通于所述电堆和所述第一温控阀之间。

5.根据权利要求4所述的氢燃料电池热管理系统，其特征在于，所述内循环部分还包括第一温度传感器、第二温度传感器和第一压力传感器，所述第一温度传感器设置于所述第一冷却水泵的出口，所述第二温度传感器设置于所述电堆的出口，所述第一压力传感器设置于所述电堆的进口。

6.根据权利要求1所述的氢燃料电池热管理系统，其特征在于，所述外循环部分还包括第二冷却水泵、第二冷却水箱和第二温控阀，所述主散热器、所述第二冷却水泵和所述换热器循环连通，所述第二冷却水箱的出口连通于所述主散热器和所述第二冷却水泵之间；所述第二温控阀的进口与所述换热器连通，所述第二温控阀的第一出口与所述主散热器连通，所述第二温控阀的第二出口与所述空气调节散热器的进口连通，所述空气调节散热器的出口连通于所述第二温控阀和所述主散热器之间。

7.根据权利要求6所述的氢燃料电池热管理系统，其特征在于，所述外循环部分还包括空压机、空压机控制器和斩波器，所述空压机控制器和所述斩波器的进口连通于所述第二冷却水泵和所述换热器之间，所述空压机和所述斩波器的出口连通于所述换热器和所述第二温控阀之间。

8.根据权利要求7所述的氢燃料电池热管理系统，其特征在于，所述外循环部分还包括第二压力传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器和第六温度传感器，所述第二压力传感器设置于所述第二冷却水泵的出口，所述第三温度传感器设置于所述主散热器的出口，所述第四温度传感器设置于所述主散热器的进口，所述第五温度传感器设置于所述换热器的出口，所述第六温度传感器设置于所述空压机和所述斩波器的出口。

9.根据权利要求1所述的氢燃料电池热管理系统，其特征在于，所述空气调节部分还包括车厢，所述车厢和所述空气调节散热器循环连通，车厢内空气和外界空气共同流过所述空气调节散热器，所述空气调节散热器用于使进入车厢的空气升温以实现控制所述车厢内部温度。

10.一种车辆，其特征在于，应用如权利要求1至9任一项所述的氢燃料电池热管理系统。

技术总结
本申请公开了一种氢燃料电池热管理系统及车辆，涉及燃料电池技术领域；所述氢燃料电池热管理系统包括内循环部分、外循环部分和空气调节部分，所述内循环部分包括电堆，所述外循环部分包括主散热器，所述内循环部分和所述外循环部分之间通过换热器进行热交换；所述空气调节部分与所述外循环部分相连，所述空气调节部分包括空气调节散热器。上述氢燃料电池热管理系统，在对燃料电池实现热管理的同时，还可实现舱室的空气调节功能，提升了热量利用率。

技术研发人员：唐亚洲,金大鹏,王治颖,韩丰旭
受保护的技术使用者：中车工业研究院（青岛）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29