[发明专利]燃料电池车辆的热管理系统及其供暖方法、燃料电池车辆

说明书

本发明涉及燃料电池车辆领域，具体涉及一种燃料电池车辆的热管理系统及其供暖方法、燃料电池车辆，所述热管理系统包括冷却水路及采暖水路，所述冷却水路与所述采暖水路通过换热器交换热量；所述冷却水路与燃料电池电堆相连通，所述采暖水路内设置有与所述换热器并联的散热器，所述散热器与热交换器并联。利用燃料电池工作时散发的热量传递至采暖系统的热交换器，实现对车舱内空气的加热和除霜等，优化了燃料电池车辆的热管理系统构型，提高燃料电池车辆的热管理水平，降低氢耗；而且，将冷却系统中的散热器设置在采暖水路，由于采暖管路无需考虑电绝缘、耐腐蚀和离子析出等因素，故降低了散热器等零部件的选型标准，降低了制造和保养成本。

技术领域

本发明涉及燃料电池车辆领域，具体涉及一种燃料电池车辆的热管理系统及其供暖方法、燃料电池车辆。

背景技术

在新能源汽车中，燃料电池系统具有无污染、加氢时间短、续驶里程长、环境适应性强等优点，具有广阔的应用场景。但与传统的以内燃机作为动力的汽车相比，燃料电池汽车在热管理方面面临挑战。

现有技术中，一般采用余热利用方案，基于燃料电池工作温度高、散热量大的特点，为车辆的采暖系统提供热源，降低车辆的整体能耗水平，从而解决低温下燃料电池车辆的采暖问题；但目前采用的普遍技术方案均将车辆的采暖系统和燃料电池的冷却系统分开设计，耦合性低，效果不好，故存在进一步优化的空间；另外，由于燃料电池冷却系统对电绝缘、耐腐蚀和离子析出的要求较高，故冷却系统中散热器等零部件的材料选型、制造和保养成本较高。

公开号为CN109980246A的发明专利公开了一种燃料电池汽车热管理系统，其技术方案为在冷却系统回路放置换热器，与原有的冷却循环回路形成串联；公开号为CN109249775A的发明专利公开了一种用于燃料电池车的暖风系统及供暖方法，其方案为将换热器与冷却循环回路并联，均可以利用冷却系统的热量为整车客舱及除霜器等供暖，降低整车的能耗水平。但由于燃料电池系统的冷却回路对电绝缘、耐腐蚀和离子析出的要求较高，而车辆的采暖回路对电绝缘要求较低，并且基本不存在耐腐蚀和离子析出等的要求。公开号为CN109980246A与公开号为CN109249775A公开的技术方案中散热器均设置在燃料电池的冷却回路中，导致其的材料、制造和保养成本较高。

公开号为CN110676483A的发明专利公开了一种燃料电池的冷却系统，其技术方案为利用热交换器将燃料电池冷却回路与散热器冷却回路隔离，实现了降低对散热器的电绝缘的性能要求；但该技术方案未考虑到散热器回路与整车暖风系统的综合应用和系统设计；且实际应用中，燃料电池冷启动时，冷却回路很难满足热容的要求。

因此，现有技术至少存在以下不足：

1、燃料电池的冷却系统和车辆的采暖系统均为独立系统，控制复杂度高，难以实现全局的最优化控制，导致车辆整体的能耗水平降低有限，整车综合热管理的系统设计和能耗水平有较大优化的空间；；

2、冷却回路中散热器的材料、制造和保养成本较高，去离子罐的保养更换频率高，保养成本高。

发明内容

鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本发明实施例提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种燃料电池车辆的热管理系统及其供暖方法、燃料电池车辆，提高了燃料电池车辆的热管理水平，降低氢耗；并降低了燃料电池车辆对散热器等零部件的选型标准，从而降低了制造及保养成本。

作为本发明实施例的一个方面，提供了一种燃料电池车辆的热管理系统，所述热管理系统包括冷却水路及采暖水路，所述冷却水路与所述采暖水路通过换热器交换热量；所述冷却水路与燃料电池电堆相连通，所述采暖水路内设置有与所述换热器并联的散热器，所述散热器与热交换器并联。

进一步地，所述冷却水路包括第一冷却水路及第二冷却水路，所述换热器设置在所述第一冷却水路，第一冷却水路与第二冷却水路并联，所述第一冷却水路与第二冷却水路之间设置控制阀。