[发明专利]一种氢能源汽车燃料电池热管理系统

说明书

本发明公开了一种氢能源汽车燃料电池热管理系统。该系统，散热器、水路过滤器、燃料电池和水泵通过主管路形成闭合回路，加热器通过支管路与散热器相并联，支管路的一端与位于散热器和水路过滤器之间的管路段上相连通，且连通处设置有第一三通阀，第一三通阀分别与加热器、散热器和水路过滤器相连通，支管路的另一端与位于散热器和水泵之间的管路段相连通，且位于该连通处与散热器之间的管路段上或该连通处设有阀门。本发明通过位于该连通处与散热器之间的管路段上或该连通处设有打开或关闭该管路段的阀门，在关闭阀门的情况下，提升暖机速度，提升燃料电池系统升温速率，并降低燃料电池系统低温启动时外部辅助热源的加热功率需求。

技术领域

本发明涉及氢能源汽车技术领域，尤其涉及一种氢能源汽车燃料电池热管理系统。

背景技术

由于燃料电池清洁高效的特点，其应用也在逐渐的扩大。在车用方面，质子膜燃料电池的的应用最为广泛。

除了输出电能外，燃料电池的大部分化学能转化为热量。相比传统内燃机车，燃料电池的散热量会增加一半以上。同时燃料电池需要保证其内部较小的温差，以保证燃料电池的性能一致性，避免产生性能衰退。这些苛刻的散热条件，决定了燃料电池系统需要较大的冷却流量来满足其散热。

由于PEMFC燃料电池的构造，其内部水道的耐压程度不可能太高。一般来说会将燃料电池放置于冷却循环的下游，如图1。

这样的布局会导致散热器上排气-补水回路的跨压较大，导致有较高的流量从排气管流向副水箱，并由补水管流回系统。在冷机时，尽管第一三通阀将大循环关闭，但仍有部分冷却液经过散热器-除气管-膨胀水箱-补水管这一路径流向系统，这样导致燃料电池系统热机速度变缓。在低温启动时，会消耗更多的辅助能源电能。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种一种提升燃料电池系统升温速率的氢能源汽车燃料电池热管理系统。

本发明的一种氢能源汽车燃料电池热管理系统，包括散热器、膨胀水箱、水路过滤器、加热器和水泵；所述散热器、水路过滤、燃料电池和水泵通过主管路形成闭合回路，所述水泵的进水端与所述燃料电池连通，所述水泵的出水端与所述散热器相连通，所述加热器通过支管路与所述散热器相并联，所述支管路的一端与位于所述散热器和所述水路过滤器之间的管路段上相连通，且连通处设置有第一三通阀，所述第一三通阀的三个端口分别与所述加热器、散热器和水路过滤器相连通，所述支管路的另一端与位于所述散热器和所述水泵之间的管路段相连通，且位于该连通处与所述散热器之间的管路段上或该连通处设有打开或关闭该管路段的阀门；所述膨胀水箱通过除气管与所述散热器相连通，所述膨胀水箱通过补水管路与位于所述水泵和燃料电池之间的管路段相连通。

进一步的，所述阀门包括一个第二三通阀，所述第二三通阀设置在该连通处，所述第二三通阀的三个端口分别与所述水泵的出水端、散热器和加热器相连通。

进一步的，所述阀门包括一个二通阀，所述二通阀设置在位于该连通处与所述散热器之间的管路段上。

进一步的，所述加热器包括PTC。

本发明通过位于该连通处与所述散热器之间的管路段上或该连通处设有打开或关闭该管路段的阀门，实现在小循环时完全切断散热器-除气管-膨胀水箱-补水管这一回路的泄流，提升暖机速度，通过本发明，解决了燃料电池系统大循环回路泄流的问题，提升燃料电池系统升温速率，并降低燃料电池系统低温启动时外部辅助热源的加热功率需求。

附图说明

图1为现有技术中的燃料电池热管理系统的结构示意图；

图2为本发明的一种氢能源汽车燃料电池热管理系统的结构示意图；

图3为本发明的一种氢能源汽车燃料电池热管理系统的另一种实施方式的结构示意图。