[发明专利]用于燃料电池车的冷却系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于燃料电池车的冷却装置，更具体涉及一种能增大通过散热器的空气量的燃料电池车的冷却装置。

背景技术

燃料电池车的燃料电池将因氧气和氢气之间的化学反应所产生的化学能转化为电能以产生驱动力。在此过程中，在燃料电池的化学反应中产生热能，在此情况下，为确保燃料电池所需的性能，不可避免地要去除产生的热量。

图1是示意性示出燃料电池车的常规冷却模块一个例子的示意图。用于燃料电池车的冷却装置包括冷凝器1、散热器、和冷却风扇4，该冷却风扇4用于冷却包含诸如逆变器、电动机和燃料电池堆的电力装置在内的驱动系统。在此，散热器分为用于电力装置的散热器2和用于燃料电池堆的散热器3，二者独立安装。用于电力装置的散热器2布置在冷凝器1的下方，用于燃料电池堆的散热器3布置在冷凝器1与冷却风扇4之间。

经由用于电力装置的散热器2和用于燃料电池堆的散热器3，分别通过独立的循环线路，将冷却液体供应到电力装置和燃料电池堆，并且供应的冷却液体不间断地流入用于电力装置的散热器2和用于燃料电池堆的散热器3。重复该步骤使冷却液体循环流动，以冷却燃料电池车的电力装置和燃料电池堆。

同时，如图2所示，在空转或低速时，燃料电池堆仅产生少量热量，但是，与在内燃机中不同的是，随着车速的增加，燃料电池堆产生的热量也迅速增加。如图3所示，随着车速的增加，散热器的性能跟不上电池产生的热量。因此，在速度超过100kph时，常规散热器系统无法胜任。

此外，由于冷凝器和散热器2在车辆上的位置在很大程度上会阻挡空气，考虑到其的阻挡性能，必须大大增加冷却风扇4的容量(capacity)。此外，如果为了满足燃料电池堆的散热性能而增加散热器的尺寸，则系统的布局将变得复杂，且车辆的组装/前端碰撞特性也会因此劣化。

发明内容

本发明提供一种用于燃料电池车的冷却装置，其采用一体式散热器，并使用水冷却热交换器代替常规冷凝器和电力装置的散热器。更具体地，通过去除常规冷凝器和电力装置的散热器，可以使车辆前端的空气流阻挡元件的数量减到最少，从而可以减少和简化冷却模块并优化冷却风扇的性能。

一方面，本发明提供一种用于燃料电池车的冷却装置，包括：单个一体式散热器，布置在车辆的前端，并且被配置成通过与外部空气进行热交换对冷却液体进行冷却，以便一体地管理燃料电池堆和电力装置。根据冷却液体的流动形式，将一体式散热器划分成高温区域和低温区域，使得可以利用流经高温区域的冷却液体对燃料电池堆进行冷却，利用流经低温区域的冷却液体对电力装置进行冷却。

在一个示例性实施例中，高温区域和低温区域被布置在一体式散热器的同一平面上。在通过高温区域的同时被冷却之后，一部分用于冷却燃料电池堆的冷却液体冷却燃料电池堆，并且在顺次流过高温区域和低温区域的同时被额外地冷却之后，一部分用于燃料电池堆的冷却液体还用于冷却电力装置。

高温区域可以具有向下线性延伸的冷却液体通道，以向下引导用于燃料电池堆的冷却液体。低温区域具有冷却液体通道交替地向上和向下延伸的不规则的曲折形式的冷却液体通道，已经通过高温区域的冷却液体暴露于外部空气较长的时间以允许额外的冷却时间。

权利要求1的冷却装置还可包括板式热交换器，其被配置成通过利用流经一体式散热器以冷却电力装置的一部分冷却液体，与用于电力装置的冷却液体进行热交换，而对电力装置进行冷却。

在一些示例性实施例中，在从一体式散热器中排出的用于燃料电池堆的冷却液体通过板式热交换器之后，随后通过液体冷却热交换器使制冷剂凝结，用于燃料电池堆的冷却液体与从高温区域直接排出的用于燃料电池堆的冷却液体合并。

因此，本发明具有以下效应。

一体式散热器的散热效率不仅仅单独通过冷却电池堆、冷凝器、和电力装置而提高，而是通过利用流经单个一体式散热器的冷却液体，对燃料电池堆16和电力装置14一体地进行处理。

进一步地，根据冷却液体的流动形式，将一体式散热器10划分为高温区域和低温区域，使得在高温区域，大量冷却液体在短时间内被沿下游方向引导以冷却产生大量热量的燃料电池堆16，已经通过高温区域的冷却液体在低温区域以S形流动，以额外地进行冷却操作。因而，在低温区域中，仅产生少量热量的电力装置14可以通过用于燃料电池堆的冷却液体进行冷却。