[发明专利]一种燃料电池热管理系统及方法

说明书

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池热管理系统及方法，燃料电池热管理系统包括机舱换热器，用于与环境换热；第一热交换组件，与所述机舱换热器串联，用于对燃料电池进行冷却或加热；第二热交换组件，与所述机舱换热器串联，用于对乘员舱进行冷却或者加热。本发明能够降低燃料电池热管理系统的复杂度，利用机舱换热器代替空调和加热器，利用机舱换热器在制热过程时从外界大气吸热，在制冷工况时将热量排到外界大气，提升热管理性能，降低能耗。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池热管理系统及方法。

背景技术

燃料电池电堆在运行过程中需要保持在适宜的温度，不适宜的温度会导致燃料电池内部反应不均匀，从而影响燃料电池的性能和寿命，因此燃料电池的热管理系统起着非常重要的作用。

当前的燃料电池热管理系统均是以冷却液为媒介，通过在系统中串联加热装置及冷却装置(如散热器及风扇)实现燃料电池温度的控制，且燃料电池的热管理系统与乘员舱的空调系统是相互独立的。

由于燃料电池工作时温度范围较传统发动机低，但需要散出的热量却较大。采用冷却液进行冷却的方式是利用了冷却液比热容较大的特点，通过冷却液在燃料电池内吸热或放热，在环境或加热部件中进行放热或吸热来达到温度控制的目的。根据工程热力学知识，当环境温度较高时，冷却液温度与环境温度的差值减小，导致换热器的换热能力下降。为保证高温工况下燃料电池温度仍然满足要求，需要增大换热器和风扇等散热元件的尺寸与功率来提升散热性能，从而导致燃料电池热管理系统的体积较大不利于在整车上进行布置，且能耗增加。

现有技术中，采用了燃料电池热管理系统与乘员舱空调系统耦合的方式来提升燃料电池热管理系统的性能，但这种形式本质上也是燃料电池热管理系统与空调系统相互独立运行。在燃料电池需要加热的时候，回路中的加热器起作用，加热冷却液从而提高燃料电池温度。当燃料电池温度过高，且热管理系统的散热性能无法满足需要的时候，空调系统开始运行，燃料电池热管理回路与空调系统回路通过热交换器换热，降低冷却液温度，从而降低燃料电池温度。采用这种方式的热管理系统系统复杂，而且能耗较高。

因此，需要一种燃料电池热管理系统及方法来解决上述技术问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种燃料电池热管理系统，能够降低燃料电池热管理系统的复杂度，提升热管理性能，降低能耗。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种燃料电池热管理系统，包括：

机舱换热器，用于与环境换热；

第一热交换组件，与所述机舱换热器串联，用于对燃料电池进行冷却或加热；

第二热交换组件，与所述机舱换热器串联，用于对乘员舱进行冷却或者加热。

可选地，还包括压缩机和四通阀，所述四通阀的第一口及第四口分别与所述压缩机的排气口及进气口连通，所述四通阀的第二口与所述第一热交换组件及所述第二热交换组件连通，所述四通阀的第三口与所述机舱换热器的一端连通。

可选地，还包括三通阀，所述三通阀的第一口与所述四通阀的第二口连通，所述三通阀的第二口与所述第一热交换组件连通，所述三通阀的第三口与所述第二热交换组件连通。

可选地，所述三通阀的第一口处集成有第一节流阀，所述第一节流阀用于控制所述三通阀的第一口的开度，所述三通阀的第二口处集成有第二节流阀，所述第二节流阀用于控制所述三通阀的第二口的开度，所述三通阀的第三口处集成有第三节流阀，所述第三节流阀用于控制所述三通阀的第三口的开度。

可选地，所述第一热交换组件包括第一双向膨胀阀。

可选地，所述第一热交换组件包括热交换管路，所述热交换管路布设在所述燃料电池中。