[發明專利]氫燃料電池汽車高壓氫氣制冷裝置

在審

• 申請號: 201710354578.0
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107082006A
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發明（設計）人: 那曉雨;康慧芳;韓愷;鄭子陽
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B60H1/32
• 分類號: B60H1/32;F25B9/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及氫能源車用制冷裝置，特別涉及一種高壓氫氣制冷裝置。

背景技術

如圖2、3所示，傳統氫燃料電池汽車采用蒸汽壓縮式制冷循環。制冷劑經過壓縮機(5)壓縮，由狀態點1升壓升溫至狀態點2，然后流經冷凝器(6) 放熱，由狀態點2等壓降溫至狀態點4，經節流閥(3)膨脹，由狀態點4降壓降溫至狀態點5，最終流入蒸發器(18)吸收車內熱量，完成制冷。傳統蒸汽壓縮式制冷循環，不僅壓縮機需要消耗電機電功，影響車輛運行，而且冷凝器和蒸發器等設備龐大需占用大量空間。為此，本發明專利提出回收利用高壓氫氣罐中的壓力能，同時對車內進行制冷。如圖3所示，高壓氫氣由狀態點4經過膨脹機膨脹降壓降溫至狀態點5，流經換熱器吸收車內熱量，實現車內制冷。

發明內容

本發明的目的在于，針對現有技術的不足，提供一種高壓氫氣制冷裝置，提高氫燃料電池汽車的整車能量利用效率。

本發明的技術方案為，一種氫燃料電池汽車高壓氫氣制冷裝置，包括：高壓氫氣罐(1)和制冷系統(2)，所述制冷系統(2)包括一級或多級膨脹系統，每級膨脹系統包括一個膨脹機(3)和一個換熱器(4)。高壓氫氣從高壓氫氣罐 (1)流出，依次流入各級膨脹系統；在各級膨脹機中，先經過膨脹機(3)降溫降壓，對外輸出功，然后進入換熱器(4)，當車內需要制冷時，為車內提供冷量，當車內不需制冷時，與環境或燃料電池冷卻循環水進行熱交換。

所述膨脹機為軸流式膨脹機、徑流式膨脹機、徑軸流式膨脹機、渦旋式膨脹機、螺桿式膨脹機或活塞式膨脹機。膨脹機起到降低氫氣壓力和溫度的作用，不僅回收高壓氫氣的壓力能而且回收高壓氫氣的冷量，對外輸出功的同時實現車內制冷。

所述的制冷方式，采用強制對流風冷式換熱器或者水冷式換熱器。采用強制對流風冷式換熱器，不需要增設管道，節省車內空間；采用水冷式換熱器，可用于車內降溫，也可作為車內冰箱冷源，優化車內設施；如若車內不需要制冷，冷量可由燃料電池冷卻水系統或空氣帶走。

所述膨脹系統可以為一級、兩級或三級。可根據客戶的不同需求及選擇不同設計型式，應用范圍廣，能確保上述制冷系統的可靠實施，有效提高氫燃料電池車能量利用率。

所述膨脹機輸出功可以直接驅動汽車前進，還可以驅動空氣壓縮機工作，還可以進一步轉換為電能儲存在蓄電池中。

附圖說明

圖1為摘要附圖。

圖2為蒸汽壓縮制冷循環裝置流程圖。

圖3為蒸汽壓縮制冷循環狀態參數圖。

圖4為高壓氫氣制冷流程圖。

圖5為車用冰箱流程圖、圖6為氫燃料電池汽車供氣流程圖。

具體實施方案

以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。

下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。

實施案例1

如圖4所示，一種氫燃料電池汽車高壓氫氣制冷裝置，包括：高壓氫氣罐(1)、制冷系統(2)，所述制冷系統(2)包括膨脹機(3)和換熱器(4)。此案例采用一級膨脹系統，在制冷模式下：高壓氫氣從高壓氫氣罐(1)流出，先經過活塞式膨脹機(3)降溫降壓，對外輸出功，然后流入風冷式換熱器(4)釋放冷量，對車內進行降溫。

實施案例2

如圖5所示，一種氫燃料電池汽車高壓氫氣制冷裝置，包括：高壓氫氣罐(1)、制冷系統(2)，所述制冷系統(2)包括螺桿式膨脹機(3)和水冷式換熱器(4)，車內冰箱(7)。此案例采用三級膨脹系統，高壓氫氣從高壓氫氣罐(1) 流出，依次流入各級膨脹系統；在各級膨脹系統中，氫氣流入一級渦旋式膨脹機 (3)降溫降壓，對外輸出功，然后流入一級水冷式換熱器(4)吸收熱量；再流入二級渦旋式膨脹機(3)膨脹降壓，對外做功，流入二級水冷式換熱器(4)吸收熱量；最后流入三級渦旋式膨脹機(3)膨脹降壓，對外做功，流入三級水冷式換熱器(4)吸收熱量，最終完成氫氣的降壓。管道1中充滿蓄冷材料，回收高壓氫氣的冷量，通過車內冰箱(7)釋放冷量，優化車內設施。

實施案例3