一种燃料电池洒水车动力系统散热结构
阅读说明：本技术 一种燃料电池洒水车动力系统散热结构 (Fuel cell watering lorry power system heat radiation structure ) 是由 刘博� 张锐明 张伟强 张成平 赵长宇 姚麟峰 于 2021-04-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种燃料电池洒水车动力系统散热结构,包括汽车本体,所述汽车本体的右侧上端设置有水罐,所述水罐的左端一侧通过水管连接有水泵,所述换热器结构的左端与燃料电池系统相连接,所述燃料电池系统相连接的上端一侧与车载储氢系统相连接,所述燃料电池系统包括散热器、水箱、水泵二、节温器、阀门一和燃料电池电堆,所述水罐、水泵、换热器结构共同组成一个冷却主回路,所述散热器、水箱、水泵二、节温器、阀门一组成燃料电池电堆的一个冷却回路,利用洒水车水罐中储存的水为燃料电池动力系统提供冷源,同时冷却燃料电池电堆及辅助部件,降低热管理子系统产生的寄生功率,提高燃料电池洒水车能量效率。(The invention discloses a heat dissipation structure of a fuel cell sprinkler power system, which comprises an automobile body, wherein a water tank is arranged at the upper end of the right side of the automobile body, one side of the left end of the water tank is connected with a water pump through a water pipe, the left end of a heat exchanger structure is connected with a fuel cell system, one side of the connected upper end of the fuel cell system is connected with a vehicle-mounted hydrogen storage system, the fuel cell system comprises a radiator, a water tank, a water pump II, a thermostat, a valve I and a fuel cell stack, the water tank, the water pump and the heat exchanger structure jointly form a cooling main loop, the radiator, the water tank, the water pump II, the thermostat and the valve I form a cooling loop of the fuel cell stack, water stored in the water tank of the sprinkler is used for providing a cold source for the fuel cell power system, and simultaneously cooling the fuel cell stack and auxiliary components, so as to reduce, and the energy efficiency of the fuel cell sprinkler is improved.)
技术领域
本发明属于燃料电池汽车技术领域，具体为一种燃料电池洒水车动力系统散热结构。
背景技术
将燃料电池系统作为主要动力源应用于汽车上，可以发挥燃料电池运行效率高、清洁无污染等优点，有望替代传统的燃油车以解决交通领域碳排放和大气污染的问题。市政环卫用洒水车主要用于对城市道路、树木、绿化带等区域进行冲洗，具有相对固定的形式路线，是现阶段主要推广的燃料电池车型之一。
现有车用燃料电池系统中，主要采用水冷的方式来冷却电堆和辅助部件，多余的热量通过散热器传导到空气中。在车辆行驶过程中，控制系统需要根据燃料电池动力系统各部件的温度调节散热器风扇转速和冷却液泵转速，通过改变风速和冷却液循环速度的方式来维持各工作部件的温度。散热器风扇和冷却液泵消耗的能量都需要由燃料电池电堆提供，降低了燃料电池系统输出功率。因此，在保证散热能力的前提下，降低热管理系统造成的燃料电池系统寄生功率，提高燃料电池汽车的能量利用效率，是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决上述提出的问题，提供一种燃料电池洒水车动力系统散热结构。
本发明采用的技术方案如下：一种燃料电池洒水车动力系统散热结构，包括汽车本体，所述汽车本体的右侧上端设置有水罐，所述水罐的左端一侧通过水管连接有水泵，所述水泵的一端通过连接管与换热器结构相连接，所述换热器结构的左端与燃料电池系统相连接，所述燃料电池系统相连接的上端一侧与车载储氢系统相连接，所述燃料电池系统包括散热器、水箱、水泵二、节温器、阀门一和燃料电池电堆，所述水罐、水泵、换热器结构共同组成一个冷却主回路，所述散热器、水箱、水泵二、节温器、阀门一组成燃料电池电堆的一个冷却回路。
在一优选的实施方式中，所述散热器上设置有散热风扇，所述换热器结构的一侧流道与所述燃料电池系统的冷却水循环串联，所述换热器结构的另一侧流道与水泵相连。
在一优选的实施方式中，所述燃料电池系统的内冷却水与所述水罐中的水被所述换热器结构分隔开，所述燃料电池系统还包括散热器二、水箱二、水泵三、节温器二和阀门二。
在一优选的实施方式中，所述燃料电池系统中的辅助部件主要包括DC/DC变换器、空压机和电机，所述散热器二、水箱二、水泵三、节温器二和阀门二组成燃料电池系统的辅助部件的冷却回路。
在一优选的实施方式中，所述阀门二的一端与换热器结构二相连接，所述换热器结构二与换热器结构串联。
在一优选的实施方式中，所述换热器结构二与换热器结构可以为燃料电池系统的辅助部件和燃料电池电堆提供冷源。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明中，本发明使用洒水车水罐中的水为燃料电池系统提供冷源，可以有效降低燃料电池系统的散热功耗，提高燃料电池系统能量效率，延长燃料电池洒水车的行驶。
2、本发明中，本发明可以串联多个换热器，可根据洒水车用燃料电池系统各部件的发热功率进行灵活调整。
附图说明
图1为本发明的整体的结构示意图；
图2为本发明的仅为燃料电池电堆散热的系统拓扑图；
图3为本发明的换热器同时为燃料电池电堆和辅助部件散热的系统拓扑图。
图中标记：1-水罐、2-水泵、3-换热器结构、4-散热器、5-水箱、6-燃料电池电堆、7-水泵二、8-节温器、9-阀门一、10-散热器二、11-水箱二、12-DC/DC变换器、13-空压机、14-电机、15-水泵三、16-节温器二、17-阀门二、18-换热器结构二。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，以使本领域的技术人员更加清楚地理解本发明。
以下实施例，仅用于说明本发明的内容，但不用来限制本发明的范围。
若未特别指明，本发明实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例一：
参照图1和2，一种燃料电池洒水车动力系统散热结构，包括汽车本体19，汽车本体19的右侧上端设置有水罐1，水罐1的左端一侧通过水管连接有水泵2，水泵2的一端通过连接管与换热器结构3相连接，换热器结构3的左端与燃料电池系统20相连接，燃料电池系统相连接20的上端一侧与车载储氢系统21相连接，燃料电池系统20包括散热器4、水箱5、水泵二7、节温器8、阀门一9和燃料电池电堆6，水罐1、水泵2、换热器结构3共同组成一个冷却主回路，散热器4、水箱5、水泵二7、节温器8、阀门一9组成燃料电池电堆6的一个冷却回路。
本实施例中，散热器4上设置有散热风扇，换热器结构3的一侧流道与燃料电池系统20的冷却水循环串联，换热器结构3的另一侧流道与水泵相连。
本实施例中，燃料电池系统20的内冷却水与水罐1中的水被换热器结构3分隔开，燃料电池系统20还包括散热器二10、水箱二11、水泵三15、节温器二16和阀门二17。
本实施例中，燃料电池系统20中的辅助部件主要包括DC/DC变换器12、空压机13和电机14，散热器二10、水箱二11、水泵三15、节温器二16和阀门二17组成燃料电池系统的辅助部件的冷却回路。
燃料电池洒水车起动时，动力系统温度较低，节温器主阀门关闭，冷却液经过水泵后直接返回水箱，此时冷却液不经过冷却回路，动力系统散热量较小、升温较快，从水泵二7流出的冷却液经过节温器8后，从冷却回路1.1返回水箱5，从水泵三15流出的冷却液经过节温器二16后，从冷却回路2.1返回水箱二11。
随着燃料电池洒水车动力系统的持续运行，系统温度持续上升，当从水泵二7流出的冷却液温度达到阈值(80℃)以上时，节温器8的主阀门启动，冷却回路1.1关闭，冷却液经过节温器8后进入冷却回路1.3，在换热器结构3中与冷却主回路中的水交换热量。同时，水泵2启动，抽取储存在水罐1中的水，注入换热器结构3中，与冷却回路1.3中的冷却液交换热量。此时，水罐1中充足的水量能够产生的良好的散热效果，不需要使用散热器4，阀门一9处于关闭状态。
燃料电池洒水车工作时不断向外喷洒水罐1中的水，冷却主回路的散热效果逐渐减弱。当从水泵二7流出的冷却液温度进步上升到85℃以上时，阀门9启动，部分冷却液流经冷却回路1.2，在散热器4中将热量散发到空气中。同时，散热器4的风扇启动，增加散热器4的散热能力，保持燃料电池电堆的温度稳定。
当从水泵三15流出的冷却液温度达到阈值(80℃)以上时，节温器二16的主阀门启动，冷却回路2.1关闭。冷却液经过节温器二16后进入冷却回路2.2，在散热器二10中将热量散发到空气中。当冷却液温度进一步上升到85℃以上时，散热器二10的风扇启动，增加散热器二10的散热能力，保持燃料电池系统辅助部件的温度稳定。
当燃料电池洒水车怠速或者低速运行时，动力系统发热量较小，系统温度逐渐降低。当从水泵二7流出的冷却液温度低于阈值(80℃)时，阀门一9关闭，冷却液只经过冷却回路1.3，在换热器结构3中与冷却主回路中的水交换热量。当冷却液温度进一步降低到70℃以下时，节温器8的主阀门关闭，冷却液经过冷却回路1.1后返回水箱5。同时水泵2关闭，冷却主回路关闭。
当从水泵三15流出的冷却液温度低于阈值(80℃)时，散热器二10的风扇关闭，减少散热量。当冷却液温度进一步降低到70℃以下时，节温器二16的主阀门关闭，冷却液经过冷却回路2.1后返回水箱二11。
实施例二：
参照图1和3，本实施例中，一种燃料电池洒水车动力系统散热结构，包括汽车本体19，汽车本体19的右侧上端设置有水罐1，水罐1的左端一侧通过水管连接有水泵2，水泵2的一端通过连接管与换热器结构3相连接，换热器结构3的左端与燃料电池系统20相连接，燃料电池系统相连接20的上端一侧与车载储氢系统21相连接，燃料电池系统20包括散热器4、水箱5、水泵二7、节温器8、阀门一9和燃料电池电堆6，水罐1、水泵2、换热器结构3共同组成一个冷却主回路，散热器4、水箱5、水泵二7、节温器8、阀门一9组成燃料电池电堆6的一个冷却回路。
本实施例中，散热器4上设置有散热风扇，换热器结构3的一侧流道与燃料电池系统20的冷却水循环串联，换热器结构3的另一侧流道与水泵相连。
本实施例中，燃料电池系统20的内冷却水与水罐1中的水被换热器结构3分隔开，燃料电池系统20还包括散热器二10、水箱二11、水泵三15、节温器二16和阀门二17。
本实施例中，燃料电池系统20中的辅助部件主要包括DC/DC变换器12、空压机13和电机14，散热器二10、水箱二11、水泵三15、节温器二16和阀门二17组成燃料电池系统的辅助部件的冷却回路。
本实施例中，阀门二17的一端与换热器结构二18相连接，换热器结构二18与换热器结构3串联。
本实施例中，换热器结构二18与换热器结构3可以为燃料电池系统的辅助部件和燃料电池电堆6提供冷源。
燃料电池洒水车起动时：动力系统温度较低，节温器主阀门关闭，冷却液经过水泵后直接返回水箱。此时冷却液不经过冷却回路，动力系统散热量较小、升温较快。从水泵二7流出的冷却液经过节温器8后，从冷却回路1.1返回水箱5。从水泵三15流出的冷却液经过节温器二16后，从冷却回路2.1返回水箱二11。
随着燃料电池洒水车动力系统的持续运行，系统温度持续上升。系统中任意一个节温器主阀门启动时，需要同时启动水泵2，为换热器供应水罐1中储存的水。
当从水泵二7流出的冷却液温度达到阈值(80℃)以上时，节温器8的主阀门启动，冷却回路1.1关闭。冷却液经过节温器8后进入冷却回路1.3，在换热器结构3中与冷却主回路中的水交换热量。此时，不需要使用散热器4，阀门一9处于关闭状态。
当从水泵三15流出的冷却液温度达到阈值(80℃)以上时，节温器二16的主阀门启动，冷却回路2.1关闭。冷却液经过节温器二16后进入冷却回路2.3，在换热器二18中与冷却主回路中的水交换热量。此时，不需要使用散热器二10，阀门二17处于关闭状态。
燃料电池洒水车工作时不断向外喷洒水罐1中的水，冷却主回路的散热效果逐渐减弱。当从水泵二7流出的冷却液温度进步上升到85℃以上时，阀门9启动，部分冷却液流经冷却回路1.2，在散热器4中将热量散发到空气中。同时，散热器4的风扇启动，增加散热器4的散热能力，保持燃料电池电堆的温度稳定。
当从水泵三16流出的冷却液温度进步上升到85℃以上时，阀门17启动，部分冷却液流经冷却回路2.2，在散热器二10中将热量散发到空气中。同时，散热器二10的风扇启动，增加散热器二10的散热能力，保持燃料电池系统辅助部件的温度稳定。
当燃料电池洒水车怠速或者低速运行时，动力系统发热量较小，系统温度逐渐降低。当从水泵二7流出的冷却液温度低于阈值(80℃)时，阀门一9关闭，冷却液只经过冷却回路1.3，在换热器结构3中与冷却主回路中的水交换热量。当冷却液温度进一步降低到70℃以下时，节温器8的主阀门关闭，冷却液经过冷却回路1.1后返回水箱5。
当从水泵三15流出的冷却液温度低于阈值(80℃)时，阀门二17关闭，冷却液只经过冷却回路2.3，在换热器二18中与冷却主回路中的水交换热量。当冷却液温度进一步降低到70℃以下时，节温器二16的主阀门关闭，冷却液经过冷却回路2.1后返回水箱二11。
当节温器8和节温器二16的主阀门都关闭时，水泵2关闭，冷却主回路关闭。
本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制。
最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。