[發明專利]車用燃料電池的熱循環管理系統

在審

• 申請號: 201911405925.3
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111129541A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 林志強;毛正松;陸永卷;王兵杰;葉遙立;李昌煜;劉兵;楊升;陸浩;黃曲
• 申請（專利權）人: 廣西玉柴機器股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04029
• 分類號: H01M8/04029;H01M8/04044;H01M8/0432;H01M8/0438;B60H1/14;B60L58/33
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 王芊雨;趙莎莎

本發明公開了一種車用燃料電池的熱循環管理系統，包括電堆冷卻回路、客艙供暖回路以及控制器，電堆冷卻回路包括第一水泵、去離子及過濾器集合體、電堆以及客艙熱交換器。第一水泵設置在電堆冷卻回路的主回路上，用以為電堆冷卻回路提供循環動力；去離子及過濾器集合體串連在第一水泵的后方，用以去除冷卻液中的離子和雜質；電堆串連在去離子及過濾器集合體的后方用以產生電能；客艙熱交換器串連在電堆的后方，用以將電堆產生的一部分熱量交換給客艙供暖回路。本發明的車用燃料電池的熱循環管理系統，采用離子交換器和冷卻液過濾器二合一的集成方案，保證系統性能的同時減小零部件數量。

技術領域

本發明是關于新能源汽車領域中的燃料電池的熱管理技術領域，特別是關于一種車用燃料電池的熱循環管理系統。

背景技術

近年來燃料電池得到了快速的發展，其在系統效率、排放方面優于內燃機，在續駛里程上優于純電動，預計未來在中長續駛里程車輛上將得到廣泛應用。

燃料電池現有技術的熱管理方案通常是由兩部分組成，分別是圖1中虛線框部分的客艙供暖回路和虛線框外的燃料電池冷卻系統回路。

燃料電池冷卻系統回路：冷卻液經水泵流出后，一路經中冷器冷卻進氣空氣，一路經電堆冷卻電堆。冷卻液經中冷器和電堆之后匯合，然后再分成兩路進入離子交換器和節溫器，節溫器具有調節其旁通支路開度的功能以調節系統冷卻液的溫度。

客艙供暖回路：當電堆啟動時，客艙供暖回路與燃料電池系統回路構成閉合回路，可以把電堆產生的熱量導入客艙進行客艙加熱，提高能量利用率。當電堆不啟動時，客艙供暖回路可以單獨運行加熱客艙。

現有技術的熱管理方案1(如圖1所示)，燃料電池冷卻系統回路和客艙供暖回路可單獨控制，但使用兩個水泵。

現有技術的熱管理方案2，燃料電池冷卻系統回路結構簡單，容易控制，控制精度高(申請號CN200910130214.X、公開(公告)號CN101546841B)。

現有技術的熱管理方案3，把客艙熱交換器與散熱器并聯，結構簡單，減少水泵的使用(申請號DE102009012994、公開(公告)號DE102009012994A1)。

現有技術的熱管理方案存在下列缺陷：

方案1：

a.缺乏中冷器和主水泵的流量監控，無法判別中冷器和主水泵的流量，當中冷器和主水泵的流量不足時，會導致電堆過熱而發生損壞；

b.單獨的離子交換器和冷卻液過濾器，不利于減小系統體積，可以采用離子交換器和冷卻液過濾器二合一的方案；

c.整個冷卻系統都是互通的，一方面冷卻液接觸的管路和零件多，離子析出量多，離子交換器容易吸附飽和，更換成本高，另一方面冷卻液加注量大，膨脹水箱體積也要加大，不利系統布置。

方案2：

雖然結構簡單，容易控制，但沒有加熱器冷啟動困難；且燃料電池系統與整車供暖回路連接，冷卻液接觸的管路和零件多，離子析出量多，離子交換器容易吸附飽和，更換成本高。

方案3：

較方案2減少一個水泵，但集成度不高，仍然使用單獨的離子交換器和冷卻液過濾器，空氣進氣的冷卻和氫氣進氣的加熱未能集成到冷卻系統中。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種車用燃料電池的熱循環管理系統，其采用離子交換器和冷卻液過濾器二合一的集成方案，保證系統性能的同時減小零部件數量。