[發明專利]一種基于高壓氫氣泄壓的電動汽車空調制冷系統及方法

有效

• 申請號: 201811644784.6
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109774411B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 吳志新;楊世春;吳思遠
• 申請（專利權）人: 吳志新
• 主分類號: B60H1/00
• 分類號: B60H1/00;B60H1/32
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 高麗萍

本發明涉及了一種基于高壓氫氣泄壓的電動汽車空調制冷系統及方法，該系統包括空調驅動電機、車載壓縮機、制冷劑管路以及冷凝器、蒸發器和空調風道，還包括電動汽車電池系統本身的高壓氫氣瓶、閥門和燃料電池，以及包括依次連接的增設渦輪、增設離合器和增設壓縮機，閥門和增設渦輪依次設置于高壓氫氣瓶和燃料電池之間的氣流通路上，增設壓縮機與車載壓縮機在制冷劑管路上并列設置且增設壓縮機與冷凝器、蒸發器的一端形成一路氣流液流轉換通路同時車載壓縮機與冷凝器、蒸發器的一端結合形成另一路氣流液流轉換通路，蒸發器的另一端與空調風道配合形成空氣交換通路，能夠有效回收利用氫氣泄壓的能量驅動增設壓縮機對空氣制冷，方便高效。

技術領域

本發明涉及能量回收利用技術領域，具體涉及一種基于高壓氫氣泄壓的電動汽車空調制冷系統及方法。

背景技術

能源和環保是全球亟待解決的重大問題，促進電動車產業的發展，在中國汽車產業崛起與應對全球石油危機及環境污染的重要戰略并舉的同時，利用電能作為動力的電動汽車代替傳統燃油車并以此來擺脫對石油的依賴、降低環境污染成為了綠色交通的高效解決方案。而在電動汽車發展研究中，燃料電池因對燃料利用率高、燃料來源廣泛、污染排放小、環境友好等因素，近年來格外受到多方關注，具有較高的市場競爭力，尤其其燃料電池技術是將燃料與助燃劑在電池的陰極與陽極分開進行氧化還原，能夠大大提高燃料氧化能量利用率，故其主導了未來新能源汽車尤其是電動汽車的發展方向。目前已有成熟的以燃料電池作為動力的電動汽車投入市場生產。

燃料電池電動汽車中最常見的是氫燃料電池，氫燃料電池具有以下特點：1、不管是滿負荷還是部分負荷均能保持高發電效率；2、不管裝置規模大小均能保持高發電效率；3、具有很強的過負載能力；4、與燃料供給裝置的多種組合方式使其可適用的燃料非常廣泛；5、發電出力由電池堆的出力和組數決定,機組容量的自由度大；6、電池本體的負荷響應性好,用于電網調峰優于其他發電方式；7、用氫氣等為燃料時,尾氣等排出量少,環境相容性優。在以氫氣為燃料的燃料電池電動汽車中，為儲能方便，氫氣通常以高壓方式存儲，但燃料電池無法直接處理壓力過高的氫氣，故通常需要對加壓氫氣進行泄壓。據資料介紹，將氫氣壓縮為高壓氫氣所需的能量或將壓縮氫氣泄壓所釋放的能量較高，甚至可占到壓縮氫氣燃燒能量的8％。由此可見，在泄壓過程中釋放的能量很高，無法得到有效利用而造成了能量浪費，且勢必造成燃料電池整理的能量利用率低、經濟性差。

進一步考慮到，目前燃料電池電動汽車的車載空調系統通常由車載壓縮機實現制冷，具體表現為當車載壓縮機工作時，車載壓縮機吸入從蒸發器出來的低溫低壓的氣態制冷劑并對其進行壓縮形成高壓制冷劑，高壓制冷劑的溫度和壓力升高并被送入冷凝器；在冷凝器內，高溫高壓的氣態制冷劑把熱量傳遞給經過冷凝器的車外空氣而液化，變成液態制冷劑；液態制冷劑流經節流裝置時，溫度和壓力降低，并進入蒸發器；在蒸發器內，低溫低壓的液態制冷劑吸收經過蒸發器的車內空氣的熱量而蒸發，變成氣態制冷劑；氣態制冷劑又被車載壓縮機吸入進行下一輪循環。這樣通過制冷劑在系統內的循環，不斷吸收車內空氣的熱量并排到車外空氣中，使車內空氣的溫度逐漸下降實現對燃料電池電動汽車車內空間的制冷降溫。在此工作過程中，車載壓縮機需要從車載儲能系統中獲取大量能量而使得電動汽車整體的耗能量變大，尤其夏天高溫天氣，長時間開啟車載空調系統的電動汽車明顯耗電量極大。

發明內容

本發明針對現有技術中燃料電池電動汽車的氫氣泄壓過程能量無法有效利用造成的能量浪費大、整車能量利用率低以及車載空調系統由車載儲能系統驅動導致的耗能量大等問題提供了一種基于高壓氫氣泄壓的電動汽車空調制冷系統，該系統充分地利用了電動汽車原有部件并在簡單巧妙加設幾個部件后創新地將氫氣泄壓能量回收利用與電動汽車空調驅動結合在了一起，提高燃料電池整體能量利用率的同時還有效減少了空調制冷過程對車載儲能系統能量的消耗，提高了電動汽車整體的經濟性，簡單易行、高效便捷。本發明還提供了一種基于高壓氫氣泄壓的電動汽車空調制冷方法。

本發明的技術方案如下：