[发明专利]一种燃料电池车的温差发电及低温相变冷却蓄热系统

说明书

本发明涉及一种燃料电池车的温差发电及低温相变冷却蓄热系统，一种燃料电池车的温差发电及低温相变冷却蓄热系统，包括燃料电池系统、空调系统和冷却系统；所述燃料电池系统包括空气进气系统、氢气进气系统、燃料电池电堆FCE、DC/DC转换器模块和PCU模块；所述空调系统包括冷凝器、压缩机、蒸发器和节流阀；所述冷却系统包括水箱、第一冷却水泵、第一阀门、第一三通阀、第二三通阀、第二冷却水泵、第三冷却水泵、集水器、第二阀门、温差发电片、第四冷却水泵、相变冷却蓄热器。本发明能将燃料电池汽车运行过程中中冷器、燃料电池电堆FCE、电机、PCU及空调冷凝器所产生的废热予以回收利用，从而提高整车热效率，提高续航里程，而且可大幅减少燃料电池车废热排放，经济又环保。

技术领域

本发明涉及汽车热管理系统领域，具体涉及一种燃料电池车的温差发电及低温相变冷却蓄热系统。

背景技术

随着燃料电池技术的日益进步、能源结构调整及低碳排放压力的日益增大，燃料电池车得到了长足发展。燃料电池整车热管理系统是燃料电池汽车设计的关键环节之一。在一个燃料电池整车系统中的散热部件包括燃料电池电堆、中冷器（冷却压缩空气）、空调系统冷凝器、电机及控制器。以某12米长燃料电池公交车为例，其燃料电池模组发电功率为60 kW，但整车产生的余热量高达90 kW。为保证燃料电池电堆始终在适宜温度范围内工作，就必须通过热管理系统将运行过程中产生的废热移除出去。

申请号为201210078815.2的中国专利“燃料电池热管理系统、燃料电池系统及具有该系统的车辆”介绍了一种利用废热供暖的燃料电池热管理系统，但这种方式对余热的利用率较低，在非供暖季节则采用传统散热方式。申请号为201810393606.4的中国专利“燃料电池汽车热管理系统”介绍了一种利用废热缩短燃料电池汽车启动时间的系统，用于解决在低温环境下的启动问题，但是没有考虑到整车在运行过程中的热管理问题。申请号为“201310695237.1”的中国专利“基于阵列热管相变传热的质子交换膜燃料电池热管理方法”中采用热管相变方式为燃料电池电堆散热，这种方式可使燃料电池电堆内部温度较为均衡，但没有对废热回收利用，且没有对整车热管理予以考虑。申请号为201810013163.1的中国专利“一种基于相变材料的燃料电池余热储热装置”采用相变材料对燃料电池电堆的冷却液进行相变冷却，且通过补给水箱来控制冷却液温度。这种方式虽然在运行燃料电池车运行前期阶段热管理系统可较好工作，但当废热量累积到一定限制时即需要通过风扇来散热。

综合来看，当前针对燃料电池车热管理系统的设计还存在未结合整车系统整体设计、废热回收利用不充分等问题。上述问题就是本发明人需要解决的问题，亦是燃料电池汽车节能降耗、降低废热排放、提高续航里程所急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供了一种燃料电池车的温差发电及低温相变冷却蓄热系统，该系统能将燃料电池汽车运行过程中中冷器、燃料电池电堆FCE、电机、PCU及空调冷凝器所产生的废热予以回收利用，从而提高整车热效率，提高续航里程，而且可大幅减少燃料电池车废热排放，经济又环保。

本发明的目的是这样实现的：

一种燃料电池车的温差发电及低温相变冷却蓄热系统，包括燃料电池系统、空调系统和冷却系统；

所述燃料电池系统包括空气进气系统、氢气进气系统、燃料电池电堆FCE、DC/DC转换器模块和PCU模块；

所述空调系统包括冷凝器、压缩机、蒸发器和节流阀；

所述冷却系统包括水箱、第一冷却水泵、第一阀门、第一三通阀、第二三通阀、第二冷却水泵、第三冷却水泵、集水器、第二阀门、温差发电片、第四冷却水泵、相变冷却蓄热器。

优选的，所述空气进气系统包括依次设置的空气过滤器、空气压缩机和中冷器，环境空气依次经过空气过滤器、空气压缩机、中冷器后进入燃料电池电堆FCE的空气入口。