System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种燃料电池汽车耦合热管理系统技术方案_技高网

一种燃料电池汽车耦合热管理系统技术方案

技术编号:40047819 阅读:20 留言:0更新日期:2024-01-16 20:44
本发明专利技术公开了一种燃料电池汽车耦合热管理系统,涉及燃料电池汽车热管理技术领域,包括制冷剂回路、动力元件冷却液回路、压缩空气冷却液回路、乘员舱空气回路和车外空气回路;制冷剂回路包含压缩机、第一换热器、第三换热器、第六换热器、膨胀阀、四通换向阀、气液分离器和第一三通阀;动力元件冷却液回路包含动力电池包、燃料电池堆、电机、第二换热器、第四换热器、第二至第五三通阀、第一水泵、第二水泵和第三换热器;压缩空气冷却液回路包含空压机、第五换热器和第三水泵;乘员舱空气回路包含第一换热器、第二换热器和鼓风机;车外空气回路包含第四至第六换热器和车外风扇。本发明专利技术可以高效节能地对各动力元件、乘员舱和压缩空气进行热管理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃料电池汽车热管理系统,特别涉及一种燃料电池汽车耦合热管理系统


技术介绍

1、燃料电池汽车中的动力元件:燃料电池、动力电池、电机的性能都会受到温度影响,为保证燃料电池汽车高效、长久地运行,需对动力元件进行热管理。此外,经空压机压缩后的空气温度过高也会有损于燃料电池的高效运转,因此还需对压缩空气进行冷却。另外,为保证驾乘人员的热舒适性要求,还需对燃料电池汽车的乘员舱进行热管理。

2、公开号为cn115709628a的中国专利技术专利公开了一种具有除霜功能的整车热管理系统,该系统虽然考虑了燃料电池、电机、动力电池和乘员舱的热管理需求;但是该技术方案中动力电池通过换热器与车外空气进行换热,当环境温度过高时,会影响动力电池的散热。公开号为cn115635822a的中国专利技术专利公开了一种氢燃料电池汽车整车热管理系统、控制方法及车辆;该技术虽然考虑了燃料电池、动力电池、乘员舱、电机的热管理需求,但是该技术在冷启动时利用ptc加热器对燃料电池、动力电池和乘员舱进行加热,仍存在一些不足,一方面,由于ptc制热效率低,会造成一定的续航里程浪费,另一方面,该技术并未考虑压缩空气的散热需求。


技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供一种燃料电池汽车耦合热管理系统,旨在解决现有技术中燃料电池汽车热管理系统无法高效节能地对燃料电池、动力电池、电机、乘员舱、压缩空气进行热管理的技术问题。

2、为解决上述技术问题,本专利技术的技术方案是:

3、一种燃料电池汽车耦合热管理系统,包括制冷剂回路、动力元件冷却液回路、压缩空气冷却液回路、乘员舱空气回路和车外空气回路;

4、制冷剂回路包含电动压缩机、第一换热器、第三换热器、第六换热器、双向电子膨胀阀、四通换向阀、气液分离器和第一三通阀;

5、其中,四通换向阀有4个端口,分别是p端口、q端口、r端口和s端口,四通换向阀的s端口与电动压缩机的出口相连,四通换向阀的p端口与第一换热器的一端相连,四通换向阀的p端口与第三换热器的制冷剂通道的一端相连,四通换向阀的q端口通过气液分离器与电动压缩机入口相连,四通换向阀的r端口与第六换热器的一端相连;第一三通阀设置有3个端口,分别是a端口、b端口和c端口,第一三通阀的a端口与第一换热器的另一端相连,第一三通阀的b端口与第三换热器的制冷剂通道的另一端相连,第一三通阀的c端口通过双向电子膨胀阀与第六换热器的另一端相连;

6、动力元件冷却液回路包含动力电池包、燃料电池堆、电机、第二换热器、第四换热器、第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀、第五三通阀、第一水泵和第二水泵,第三换热器同时包含在动力元件冷却液回路中;

7、其中,第二三通阀设置有3个端口,分别是d端口、e端口和f端口,第三三通阀设置有3个端口,分别是g、h、i端口,第四三通阀设置有3个端口,分别是j端口、k端口和l端口,第五三通阀设置有3个端口,分别是m端口、n端口和o端口;第二三通阀的d端口与第二换热器出口相连,第二三通阀的e端口与第三换热器的冷却液出口相连,第二三通阀的f端口与第三三通阀的g端口相连;第三三通阀的h端口与动力电池包的冷却液入口相连,第三三通阀的i端口与第四三通阀的j端口相连;第四三通阀的k端口与燃料电池堆的冷却液通道的一端相连,第四三通阀的l端口与第五三通阀的m端口相连;第五三通阀的n端口与电机的冷却液出口相连,第五三通阀的o端口与第四换热器的入口相连;第一水泵的入口与动力电池包的冷却液出口以及燃料电池堆的冷却液通道的另一端相连,第一水泵的出口与第三换热器的冷却液入口以及第二换热器的入口相连;第二水泵的入口与第四换热器出口相连,第二水泵的出口与电机的冷却液入口以及燃料电池堆的冷却液通道的另一端相连;

8、压缩空气冷却液回路包含空压机、第五换热器和第三水泵;空压机的冷却液通道入口通过第三水泵与第五换热器的出口相连,空压机的冷却液通道出口与第五换热器入口相连;

9、乘员舱空气回路包含第一换热器、第二换热器和鼓风机;车外空气回路包含第四换热器、第五换热器、第六换热器和车外风扇。

10、优选的,四通换向阀能够切换两种位置,分别是pq联通且rs联通位置,或ps联通且qr联通位置;第一三通阀能够切换三种位置,分别是ac单独联通位置,或bc单独联通位置,或ac联通且bc联通位置;第二三通阀能够切换两种位置,分别是df单独联通位置,或ef单独联通位置;第三三通阀能够切换三种位置,分别是gh单独联通位置,或gi单独联通位置,或gh联通且gi联通位置;第四三通阀能够切换三种位置,分别是jk单独联通位置,或kl单独联通位置,或jk联通且kl联通位置;第五三通阀能够切换三种位置,分别是mo单独联通位置,或no单独联通位置,或mo联通且no联通位置。

11、优选的,第一换热器和第二换热器放置于乘员舱内,第三换热器放置于动力舱中,第四换热器、第五换热器和第六换热器放置于动力舱前部。

12、优选的,第一换热器、第二换热器、第四换热器、第五换热器、第六换热器为翅片管换热器,第三换热器为板式换热器,第三换热器能够供制冷剂和冷却液两种流体流经,这两种流体并不直接接触,仅通过第三换热器进行热量交换。

13、优选的,制冷剂回路中介质为r134a。冷却液回路中介质为水和乙二醇混合物。

14、优选的,动力电池包内部、燃料电池堆内部和电机内部均设有温度传感器。

15、优选的,汽车电控单元连接电动压缩机、第一水泵、第二水泵、第三水泵、四通换向阀、第一三通阀,第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀、第五三通阀、双向电子膨胀阀、鼓风机和车外风扇,汽车电控单元能够控制电动压缩机和各水泵的开关,汽车电控单元还可以控制车外风扇、鼓风机的启停,以及四通换向阀、各个三通阀的联通位置和双向电子膨胀的开度。

16、优选的,燃料电池汽车耦合热管理系统具有三种工作模式,分别是:高温行驶模式、低温行驶模式和冷启动模式。

17、采用了上述技术方案后,本专利技术的有益效果是:

18、1、本专利技术为燃料电池汽车提供了多种热管理方式,可根据实际需求选择相应的热管理方式对燃料电池堆、动力电池包、电机、压缩空气和乘员舱进行不同的热管理。本专利技术能保证各动力元件在适宜的温度范围内工作,并且还同时能保证乘员舱的热舒适性要求。

19、2、本专利技术可在汽车高温行驶模式下,对动力元件的温度进行监测,实现燃料电池堆降温和电机降温功能,以及乘员舱制冷和动力电池包冷却功能。

20、3、本专利技术在冷启动模式下,通过电动压缩机排出的高温高压制冷剂进入第三换热器,并将热量传递给动力元件冷却液,对燃料电池堆和动力电池包进行预热,与此同时,若乘员舱有供热需求,从电动压缩机排出的高温高压制冷剂也可同时向乘员舱供热。因此,本专利技术省去了ptc加热元件,不仅减少了系统成本,还利用了热泵制热效率高的特点,为电动汽车节约电能。

21、4、本专利技术可在环境温度较低时,开启低温行驶模式本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种燃料电池汽车耦合热管理系统,其特征在于,包括制冷剂回路、动力元件冷却液回路、压缩空气冷却液回路、乘员舱空气回路和车外空气回路;

2.如权利要求1所述的一种燃料电池汽车耦合热管理系统,其特征在于,四通换向阀能够切换两种位置,分别是PQ联通且RS联通位置,或PS联通且QR联通位置;第一三通阀能够切换三种位置,分别是AC单独联通位置,或BC单独联通位置,或AC联通且BC联通位置;第二三通阀能够切换两种位置,分别是DF单独联通位置,或EF单独联通位置;第三三通阀能够切换三种位置,分别是GH单独联通位置,或GI单独联通位置,或GH联通且GI联通位置;第四三通阀能够切换三种位置,分别是JK单独联通位置,或KL单独联通位置,或JK联通且KL联通位置;第五三通阀能够切换三种位置,分别是MO单独联通位置,或NO单独联通位置,或MO联通且NO联通位置。

3.如权利要求1所述的一种燃料电池汽车耦合热管理系统,其特征在于,第一换热器和第二换热器放置于乘员舱内,第三换热器放置于动力舱中,第四换热器、第五换热器和第六换热器放置于动力舱前部。

4.如权利要求1所述的一种燃料电池汽车耦合热管理系统,其特征在于,第一换热器、第二换热器、第四换热器、第五换热器、第六换热器为翅片管换热器,第三换热器为板式换热器,第三换热器能够供制冷剂和冷却液两种流体流经,这两种流体并不直接接触,仅通过第三换热器进行热量交换。

5.如权利要求1所述的一种燃料电池汽车耦合热管理系统,其特征在于,所述制冷剂回路中介质为R134a。

6.如权利要求1所述的一种燃料电池汽车耦合热管理系统,其特征在于,所述冷却液回路中介质为水和乙二醇混合物。

7.如权利要求1所述的一种燃料电池汽车耦合热管理系统,其特征在于,动力电池包内部、燃料电池堆内部和电机内部均设有温度传感器。

8.如权利要求1所述的一种燃料电池汽车耦合热管理系统,其特征在于,汽车电控单元连接电动压缩机、第一水泵、第二水泵、第三水泵、四通换向阀、第一三通阀,第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀、第五三通阀、双向电子膨胀阀、鼓风机和车外风扇,汽车电控单元能够控制电动压缩机和各水泵的开关,汽车电控单元还可以控制车外风扇、鼓风机的启停,以及四通换向阀、各个三通阀的联通位置和双向电子膨胀的开度。

9.如权利要求1至8中任一项所述的一种燃料电池汽车耦合热管理系统,其特征在于,燃料电池汽车耦合热管理系统具有三种工作模式,分别是:高温行驶模式、低温行驶模式和冷启动模式。

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【技术特征摘要】

1.一种燃料电池汽车耦合热管理系统,其特征在于,包括制冷剂回路、动力元件冷却液回路、压缩空气冷却液回路、乘员舱空气回路和车外空气回路;

2.如权利要求1所述的一种燃料电池汽车耦合热管理系统,其特征在于,四通换向阀能够切换两种位置,分别是pq联通且rs联通位置,或ps联通且qr联通位置;第一三通阀能够切换三种位置,分别是ac单独联通位置,或bc单独联通位置,或ac联通且bc联通位置;第二三通阀能够切换两种位置,分别是df单独联通位置,或ef单独联通位置;第三三通阀能够切换三种位置,分别是gh单独联通位置,或gi单独联通位置,或gh联通且gi联通位置;第四三通阀能够切换三种位置,分别是jk单独联通位置,或kl单独联通位置,或jk联通且kl联通位置;第五三通阀能够切换三种位置,分别是mo单独联通位置,或no单独联通位置,或mo联通且no联通位置。

3.如权利要求1所述的一种燃料电池汽车耦合热管理系统,其特征在于,第一换热器和第二换热器放置于乘员舱内,第三换热器放置于动力舱中,第四换热器、第五换热器和第六换热器放置于动力舱前部。

4.如权利要求1所述的一种燃料电池汽车耦合热管理系统,其特征在于,第一换热器、第二换热器、第四换热器、第五换热器、第六换...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵子亮雷舒蓉朱庆林郭斌赵军
申请(专利权)人:山东科技大学
类型:发明
国别省市:

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