[发明专利]燃料电池冷媒冷却装置及燃料电池电动车

说明书

本发明提供了一种燃料电池冷媒冷却装置及燃料电池电动车，属于燃料电池技术领域，解决了现有技术无法实现快速散热且未兼顾冷启动预热需求的问题。该装置包括第一/第二调压阀、四通换向阀、变频压缩机、冷凝器和膨胀阀。其中，四通换向阀的第一端口经第一调压阀接燃料电池的冷却液出口，第二端口经变频压缩机接其第四端口，第三端口依次经冷凝器、膨胀阀、第二调压阀接燃料电池的冷却液入口，共同构成冷媒循环的流通支路。四通换向阀设有制冷/制热功能驱动端。制冷功能驱动端可驱动第一端口至第四端口的支路、第二端口至第三端口的支路分别导通。制热功能驱动端可驱动第二端口‑第一端口的支路、第三端口‑第四端口的支路分别导通。

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冷媒冷却装置及燃料电池电动车。

背景技术

燃料电池产生的热负荷要比传统内燃机大得多，极限工况约有50％~60％的热量需要被冷却装置带走，而传统内燃机只有约20％的热量需要被冷却装置带走。因此，燃料电池的散热需求要远远大于传统内燃机。并且，燃料电池的工作温度区间较窄，且对冷却装置的散热要求较高，需要快速散热。

现有燃料电池的冷却装置均无法达到其快速散热需求，导致热损耗较大，用户体验较差。此外，燃料电池在低温冷启动时需要进行预热处理，目前缺乏一种适用于燃料电池的能够快速散热且兼顾考虑低温冷启动预热的冷却装置。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种燃料电池冷媒冷却装置及燃料电池电动车，用以解决现有技术无法实现快速散热且未兼顾冷启动预热需求的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种燃料电池冷媒冷却装置，包括第一调压阀（4）、第二调压阀（11）、四通换向阀（5）、变频压缩机（6）、冷凝器（8）和膨胀阀（10）；其中，

四通换向阀（5）的第一端口经第一调压阀（4）接燃料电池（1）的冷却液出口，第二端口经变频压缩机（6）接其第四端口，第三端口依次经冷凝器（8）、膨胀阀（10）、第二调压阀（11）接燃料电池（1）的冷却液入口，共同构成冷媒循环的流通支路；

四通换向阀（5）设有制冷功能驱动端和制热功能驱动端；制冷功能驱动端用于驱动其第一端口至第四端口的支路、其第二端口至第三端口的支路分别导通，制热功能驱动端用于驱动其第二端口-第一端口的支路、其第三端口-第四端口的支路分别导通。

上述技术方案的有益效果如下：提供了一种基于冷媒直接冷却制冷的冷却装置，当四通换向阀（5）的制冷功能启动，通过调节变频压缩机（6）、冷凝器（8）、膨胀阀（10），能够实现实现直接对燃料电池（1）快速精准控温；当四通换向阀（5）的制热功能启动，冷媒在燃料电池（1）内部进行反向加热，能够实现低温冷启动时预热功能。同时，在燃料电池（1）的冷却液进出口均设置一个调压阀，保证无论正向冷却还是反向加热时不会对燃料电池（1）造成损伤。

基于上述装置的进一步改进，该燃料电池冷媒冷却装置还包括比例调节阀（9）；其中，

比例调节阀（9）设于膨胀阀（10）、冷凝器（8）之间；并且，

流通支路内循环流动的冷媒采用电绝缘型制冷剂。

进一步，该燃料电池冷媒冷却装置还包括热管理控制器（14）；其中，

热管理控制器（14），用于在燃料电池（1）低温冷启动时启动四通换向阀（5）的制热功能并控制变频压缩机（6）、冷凝器（8）、膨胀阀（10）启动以制热直到燃料电池（1）冷启动成功后关闭四通换向阀（5）的制热功能；以及，在燃料电池（1）运行过程中启动四通换向阀（5）的制冷功能，识别出堆冷媒温度是否高于或低于设定正常运行值，如果高于，提高变频压缩机（6）的频率、比例调节阀（9）的开度、冷凝器（8）的风扇转速，如果低于，降低变频压缩机（6）的频率、比例调节阀（9）的开度、冷凝器（8）的风扇转速；

热管理控制器（14）的输出端分别与第一调压阀（4）、第二调压阀（11）、四通换向阀（5）、变频压缩机（6）、比例调节阀（9）、冷凝器（8）、膨胀阀（10）的控制端连接。