一种带热泵燃料电池汽车集成热管理系统及方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，具体一种带热泵燃料电池汽车集成热管理系统及方法。

背景技术

在全球环境污染加剧以及能源紧缺的大背景下，发展新能源汽车是大势所趋，质子交换膜燃料电池PEMFC的高功率密度、低噪音和零排放特性使其受到市场青睐。随着对燃料电池相关研究越来越重视，燃料电池汽车会进一步发展。

对于现有的燃料电池汽车集成热管理系统，在极低环境温度工况下，燃料电池汽车会出现冷启动困难甚至失败的问题，使用空气源热泵系统对乘员舱制热功耗损失较大。当燃料电池汽车在不同环境温度工况下行驶时，各子系统工作在不同温度区间，有一部分余热会损失掉，不能利用，从而降低燃料电池汽车系统效率。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是提供一种带热泵燃料电池汽车集成热管理系统及方法，当环境温度极低时采用PTC制热，提升了燃料电池汽车系统效率，在保证各子系统安全运行情况下，有效利用余热，提升了燃料电池汽车效率。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

一种带热泵燃料电池汽车集成热管理系统及方法，其包括燃料电池电堆热管理系统、电池热管理系统、乘员舱热管理系统以及电机热管理系统四个部分；

其中，

燃料电池电堆热管理系统：包括电堆、第一五通阀、第三室外换热器、第三散热风扇、第二膨胀水箱、Chiller、第二五通阀、第三水泵；

电池热管理系统：包括电池、第一五通阀、Chiller、第四室外换热器、第四散热风扇、第二膨胀水箱、第二五通阀、第四水泵；

乘员舱热管理系统：包括电动压缩机、气液分离器、第一四通阀、第一两通阀、第二两通阀、第三两通阀、第四两通阀、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、第一室外换热器、第二室外换热器、第一散热风扇、第二散热风扇、第一室内换热器、第二室内换热器、Chiller、第二室内换热器、第二四通阀、第三四通阀、第二水泵、PTC；

电机热管理系统：包括电机、第一水泵、Chiller、第二四通阀、第二四通阀、第二室外换热器、第二散热风扇、第一膨胀水箱、第二室内换热器。

作为本发明所述的一种带热泵燃料电池汽车集成热管理系统及方法的一种优选方案，其中：包括如下步骤：

步骤1：环境温度T

步骤2:环境温度T

步骤3：环境温度T

步骤4：环境温度T

步骤5：环境温度T

步骤6：环境温度T

步骤7：环境温度T

步骤8：-10℃<环境温度T

步骤9：-10℃<环境温度T

步骤10：-10℃<环境温度T

步骤11：-10℃<环境温度T

步骤12：-10℃<环境温度T

步骤13：-10℃<环境温度T

步骤14：-10℃<环境温度T

步骤15：10℃<环境温度T

步骤16：18℃<环境温度T

步骤17：10℃<环境温度T

步骤18：10℃<环境温度T

步骤19：18℃<环境温度T

步骤20：10℃<环境温度T

步骤21：18℃<环境温度T

步骤22：18℃<环境温度T

步骤23：18℃<环境温度T

步骤24：18℃<环境温度T

步骤25：18℃<环境温度T

步骤26：环境温度T

步骤27：环境温度T

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明设计的带热泵功能的燃料电池汽车集成热管理系统，可以实现在不同环境温度工况下满足燃料电池电堆、动力电池、电机和乘员舱的热管理需求。

本发明设计的的热管理系统模式当汽车极低温工况时热泵制热效率低下，采用PTC制热模式，保证热管理需求，从而提升燃料电池汽车效率。

考虑到燃料电池汽车行驶在不同的环境温度工况下，使得电堆、电机、动力电池在适宜温度区间工作，并考虑对电机、电池和电堆进行余热回收，将系统工作模式进行分类，在燃料电池汽车安全运行基础上，提升燃料电池汽车能量利用效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施方式时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明提供如下技术方案：一种带热泵燃料电池汽车集成热管理系统及方法，当环境温度极低时采用PTC制热，提升了燃料电池汽车系统效率，在保证各子系统安全运行情况下，有效利用余热，提升了燃料电池汽车效率；

实施例1

一种带热泵燃料电池汽车集成热管理系统及方法，其包括燃料电池电堆热管理系统、电池热管理系统、乘员舱热管理系统以及电机热管理系统四个部分；

其中，

燃料电池电堆热管理系统：包括电堆、第一五通阀、第三室外换热器、第三散热风扇、第二膨胀水箱、Chiller、第二五通阀、第三水泵；

电池热管理系统：包括电池、第一五通阀、Chiller、第四室外换热器、第四散热风扇、第二膨胀水箱、第二五通阀、第四水泵；

乘员舱热管理系统：包括电动压缩机、气液分离器、第一四通阀、第一两通阀、第二两通阀、第三两通阀、第四两通阀、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、第一室外换热器、第二室外换热器、第一散热风扇、第二散热风扇、第一室内换热器、第二室内换热器、Chiller、第二室内换热器、第二四通阀、第三四通阀、第二水泵、PTC；

电机热管理系统：包括电机、第一水泵、Chiller、第二四通阀、第二四通阀、第二室外换热器、第二散热风扇、第一膨胀水箱、第二室内换热器。

一种带热泵燃料电池汽车集成热管理系统及方法，包括如下步骤：

步骤1：环境温度T

步骤2:环境温度T

步骤3：环境温度T

步骤4：环境温度T

步骤5：环境温度T

步骤6：环境温度T

步骤7：环境温度T

步骤8：-10℃<环境温度T

步骤9：-10℃<环境温度T

步骤10：-10℃<环境温度T

步骤11：-10℃<环境温度T

步骤12：-10℃<环境温度T

步骤13：-10℃<环境温度T

步骤14：-10℃<环境温度T

步骤15：10℃<环境温度T

步骤16：18℃<环境温度T

步骤17：10℃<环境温度T

步骤18：10℃<环境温度T

步骤19：18℃<环境温度T

步骤20：10℃<环境温度T

步骤21：18℃<环境温度T

步骤22：18℃<环境温度T

步骤23：18℃<环境温度T

步骤24：18℃<环境温度T

步骤25：18℃<环境温度T

步骤26：环境温度T

步骤27：环境温度T

虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。