[发明专利]一种燃料电池车用热泵空调系统及热管理方法

说明书

本发明涉及一种燃料电池车用热泵空调系统及热管理方法，本发明的燃料电池车用热泵空调系统，以压缩机和室外换热器为分界点，将制冷剂回路分成了前后两部分，并在前后两部分中分别设置了相应的换热器、节流支路和直通支路，并以前后控制阀的选通，能够实现不需要正反换向的前、后两种节流方式，即在室外换热器之后节流以形成液冷冷凝器和室外换热器放热、空调模块中的蒸发器吸热制冷，或者在室外换热器之前节流以形成液冷冷凝器放热、室外换热器吸热，并且能够通过冷却液回路将液冷冷凝器获得的热量传递至空调模块的水暖芯体，以不需要换向的制冷剂回路实现多种工作方式，在保证系统功能实现的前提下，减少部件安装空间，节约系统成本。

技术领域

本发明涉及新能源汽车的空调系统，具体涉及燃料电池车用热泵空调系统及燃料电池车热管理方法。

背景技术

燃料电池新能源车(例如氢燃料电池车)的燃料电池电堆、动力电池对工作环境的温度均有要求，所以需要相应的热系统对其进行冷却和加热，而且动力电池和电池电堆在工作时会产生可以利用的废热，所以将车辆的暖通空调(HVAC)与电池的热系统进行关联是现有技术中通常的做法，车辆的暖通空调本质上是一种空气源热泵空调，其包括制冷剂回路和送风装置，制冷剂回路中具有压缩机、节流阀(膨胀阀)以及功能各异的用于传递热量的换热器(包括车内换热器、车外换热器等等)，送风装置包括风道和风机，利用空气循环及相应的换热器能够对车厢内空气进行制冷、加热、除湿。

例如在授权公告号CN110641248B的发明专利所公开的燃料电池汽车热泵空调系统中，就将燃料电池的冷却液回路与热泵空调的制冷剂回路通过相关的换热器进行了关联，在燃料电池堆温度较低时，空调制冷剂可帮助燃料电池升温，改善其冷启动性能，反之，燃料电池的余热则可以与热泵空调共同供暖，以降低热泵在运行过程中所需吸收的热量，降低能耗并减少空调室外机的结霜概率。

但上述的燃料电池车用热泵空调系统中，热泵空调有制冷、制热两种运行模式，而在两种运行模式中制冷剂流经车外换热器和节流阀的先后顺序是相反的，所以需要用四通阀和单向阀对制冷剂的流向进行正反向两种控制，从而制冷剂回路中有两种方向相反的流向，这导致该系统中的制冷管线布设较为复杂，且需要用切换四通阀并辅助单向阀才能保证流向符合需求，控制难度大、成本高且容易发生故障。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料电池车用热泵空调系统，以解决现有系统中的正反换向的制冷剂回路存在的管线复杂、难于控制的问题。同时提供使用该燃料电池车用热泵空调系统的燃料电池车热管理方法。