[发明专利]车用燃料电池的热循环管理系统

说明书

本发明公开了一种车用燃料电池的热循环管理系统，包括电堆冷却回路、客舱供暖回路以及控制器，电堆冷却回路包括第一水泵、去离子及过滤器集合体、电堆以及客舱热交换器。第一水泵设置在电堆冷却回路的主回路上，用以为电堆冷却回路提供循环动力；去离子及过滤器集合体串连在第一水泵的后方，用以去除冷却液中的离子和杂质；电堆串连在去离子及过滤器集合体的后方用以产生电能；客舱热交换器串连在电堆的后方，用以将电堆产生的一部分热量交换给客舱供暖回路。本发明的车用燃料电池的热循环管理系统，采用离子交换器和冷却液过滤器二合一的集成方案，保证系统性能的同时减小零部件数量。

技术领域

本发明是关于新能源汽车领域中的燃料电池的热管理技术领域，特别是关于一种车用燃料电池的热循环管理系统。

背景技术

近年来燃料电池得到了快速的发展，其在系统效率、排放方面优于内燃机，在续驶里程上优于纯电动，预计未来在中长续驶里程车辆上将得到广泛应用。

燃料电池现有技术的热管理方案通常是由两部分组成，分别是图1中虚线框部分的客舱供暖回路和虚线框外的燃料电池冷却系统回路。

燃料电池冷却系统回路：冷却液经水泵流出后，一路经中冷器冷却进气空气，一路经电堆冷却电堆。冷却液经中冷器和电堆之后汇合，然后再分成两路进入离子交换器和节温器，节温器具有调节其旁通支路开度的功能以调节系统冷却液的温度。

客舱供暖回路：当电堆启动时，客舱供暖回路与燃料电池系统回路构成闭合回路，可以把电堆产生的热量导入客舱进行客舱加热，提高能量利用率。当电堆不启动时，客舱供暖回路可以单独运行加热客舱。

现有技术的热管理方案1(如图1所示)，燃料电池冷却系统回路和客舱供暖回路可单独控制，但使用两个水泵。

现有技术的热管理方案2，燃料电池冷却系统回路结构简单，容易控制，控制精度高(申请号CN200910130214.X、公开(公告)号CN101546841B)。

现有技术的热管理方案3，把客舱热交换器与散热器并联，结构简单，减少水泵的使用(申请号DE102009012994、公开(公告)号DE102009012994A1)。

现有技术的热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监控，无法判别中冷器和主水泵的流量，当中冷器和主水泵的流量不足时，会导致电堆过热而发生损坏；

b.单独的离子交换器和冷却液过滤器，不利于减小系统体积，可以采用离子交换器和冷却液过滤器二合一的方案；

c.整个冷却系统都是互通的，一方面冷却液接触的管路和零件多，离子析出量多，离子交换器容易吸附饱和，更换成本高，另一方面冷却液加注量大，膨胀水箱体积也要加大，不利系统布置。

方案2：

虽然结构简单，容易控制，但没有加热器冷启动困难；且燃料电池系统与整车供暖回路连接，冷却液接触的管路和零件多，离子析出量多，离子交换器容易吸附饱和，更换成本高。

方案3：

较方案2减少一个水泵，但集成度不高，仍然使用单独的离子交换器和冷却液过滤器，空气进气的冷却和氢气进气的加热未能集成到冷却系统中。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车用燃料电池的热循环管理系统，其采用离子交换器和冷却液过滤器二合一的集成方案，保证系统性能的同时减小零部件数量。