燃料电池车辆供暖系统及燃料电池车辆的制作方法

本实用新型属于燃料电池汽车技术领域，具体涉及燃料电池车辆供暖系统及燃料电池车辆。

背景技术：

燃料电池是一种将燃料的化学能直接转化为电能的装置，只需通入燃料和氧化剂就可以连续输出电能，具有能量转换率高、清洁环保、无需充电的优点。燃料电池汽车因为其续航里程长、加氢时间短的特点，已成为新能源汽车发展的重要方向。燃料电池电效率50％左右，每发出1kW的电就会产生1kW的热，对于30kW的燃料电池系统，就意味着有30kW的废热，这样的热量十分巨大，而目前行业内没有利用燃料电池废热的方案，不论冬季还是夏季都将该部分废热排放于大气中。

对于温度较低的情况来讲，冬季乘客舱最高取暖需求为30-40kW，多数是通过空调、水暖或电加热散热器满足的，对于纯电动和燃料电池车辆来讲，冬季将会有大量的电用于取暖，会较大程度提高整车电耗和降低整车续驶里程。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供燃料电池车辆供暖系统及燃料电池车辆，通过利用燃料电池尾排的余热为乘客舱供暖，用于解决传统供暖方式整车电耗大、降低整车行驶里程的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

本实用新型提供了一种燃料电池车辆供暖系统，包括乘客舱顶部两侧的风道，还包括燃料电池的尾排管路，燃料电池的尾排管路设置于风道中且沿风道方向延伸。

本实用新型还提供了一种燃料电池车辆，包括乘客舱，还包括燃料电池车辆供暖系统，燃料电池车辆供暖系统包括乘客舱顶部两侧的风道，还包括燃料电池的尾排管路，燃料电池的尾排管路设置于风道中且沿风道方向延伸。

本实用新型的有益效果：

燃料电池系统的运行温度一般在60-90℃，尾气的温度与燃料电池系统的运行温度相同，同时尾气中还有过饱和的水蒸气含有较多的潜热，通过将燃料电池尾排通入燃料电池的尾排管路，加热车辆风道中的空气，为车厢供暖；解决了传统供暖方式整车电耗大、降低整车行驶里程的问题。

作为燃料电池车辆供暖系统及燃料电池车辆的进一步的改进，燃料电池的尾排管路倾斜设置。

作为燃料电池车辆供暖系统及燃料电池车辆的进一步的改进，还包括燃料电池散热器，燃料电池的尾排管路经散热器散热后排出车外。

作为燃料电池车辆供暖系统及燃料电池车辆的进一步的改进，燃料电池散热器装置于车辆最后一排座椅下或车厢尾部附近。

附图说明

图1是燃料电池气体换热原理图；

图2是实施例1中车辆供暖系统侧视图；

图3是实施例1中车辆供暖系统俯视图；

图4是实施例2中燃料电池散热器安装示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型的基本原理为：

如图1所示，燃料电池通过将氢气和空气通入两个换热器换热后，将氢气尾排和空气尾排中的尾气通过尾排管路排出。燃料电池系统的运行温度一般在60-90℃，尾气的温度与燃料电池系统的运行温度相同，同时尾气中还有过饱和的水蒸气含有较多的潜热，通过利用燃料电池尾气的余热，将燃料电池尾排通入燃料电池的尾排管路，加热车辆风道中的空气，为车厢供暖。

实施例1：

如图2所示，燃料电池C装置与车辆顶部后方，燃料电池尾排管路B安装于车辆空气循环系统的风道A中。如图3所示，两条尾排管路B1和B2设置于车辆两侧风道的风道中且沿风道方向延伸，通过调节尾排管路B1和B2中尾气的温度，在寒冷天气时通过尾排管路加热风道内的空气，为车厢供暖。为了精确计算换热面积，使燃料电池的余热得到合理的利用，采用如下方法：

根据尾气的进出管路的温差，得到热负荷

Q＝mCpΔt

热负荷和传热面积的关系式

Q＝KAΔtm

其中，Q为热负荷，m为尾气的质量流量，Cp为尾气的质量热容，Δt为尾气的进出管路的温差，K为总传热系数，A为传热面积，Δtm为对数传热温差。

联立可求出换热面积；得到换热面积后，可以根据实际车厢所需的换热面积对燃料电池尾排管路进行调整。

尾排管路使用标准的不锈钢管，由于车辆空气循环系统的风道中有空气流动，增大了传热系数，提高了传热功率。安装时管路向下倾斜，为了使冷凝的水顺利排出，防止在管路中堆积，堵塞管路。

实施例2：

在实施例1的基础上，可以加入燃料电池散热器对车厢进行辅助供暖，进一步利用燃料电池的余热。

如图4所示，将风道中燃料电池C的尾排管路的出口连接燃料电池散热器D，尾排管路经燃料电池散热器D后排出车外。将燃料电池散热器D装置于车辆最后一排座椅下，散热器的换热面积较小。安装在最后一排座椅的后面，不占乘客的乘坐的腿部空间，且可以达到辅助供暖的效果。

本实施例中，将尾排管路的主管路连接燃料电池散热器，作为其他实施方式，也可以将尾排管路分支管路连接燃料电池散热器。

作为其他实施方式，燃料电池散热器可装置于车厢尾部附近。

作为其他实施方式，燃料电池的尾排管路的材质可为其他导热性能良好的耐热材料。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。