一种燃料电池余热利用系统及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池余热利用系统及车辆。


背景技术：

2.燃料电池堆在运行过程中会产生大量的热量，需使用冷却液将电堆反应过程中产生的热量带出反应堆以维持电堆内最优工作温度。而这部分热量为低品位热，较难使用，通常通过散热器风扇将其直接排放于环境中，一方面造成了大量的能源浪费，另一方面增加了燃料电池启动升温时间。
3.当前燃料电池热管理系统中通过热交换器将燃料电池的余热交换至乘员舱内，同时在热交换器无法满足时，开启加热器进行辅助加热。上述方案主要考虑了乘员舱的采暖需求，对采暖需求要求更频繁的司机舱一般采用电加热独立采暖方式，但是电加热暖风舒适性较差，同时也不能利用燃料电池余热进行采暖，从而造成能量上浪费。
4.因此，如何提供一种燃料电池余热利用系统，能够有效利用燃料电池的余热，减少能量浪费是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种燃料电池余热利用系统，能够有效利用燃料电池的余热，减少能量浪费。
6.本实用新型的另一目的还在于提供一种车辆。
7.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
8.一种燃料电池余热利用系统，包括燃料电池热管理组件、第一采暖组件、第二采暖组件、热交换器和三通阀，所述燃料电池热管理组件和所述第二采暖组件通过热交换器相连，所述第一采暖组件和所述第二采暖组件通过所述三通阀相连，所述第一采暖组件设置于司机舱区域，所述第二采暖组件设置于乘员舱区域；
9.所述燃料电池热管理组件的热量能够通过所述热交换器进入所述第一采暖组件和所述第二采暖组件，以使得所述乘员舱区域和所述司机舱区域能够实现采暖。
10.优选的，所述燃料电池热管理组件包括第一燃料电池热管理组件和第二燃料电池热管理组件，所述第一燃料电池热管理组件和所述第二燃料电池热管理组件通过节温器相连。
11.优选的，所述第一燃料电池热管理组件包括第一管路，和设置于所述第一管路上的散热器，所述热交换器的第一端设置于所述第一管路上。
12.优选的，所述第二燃料电池热管理组件包括第二管路，和设置于所述第二管路上的电堆、第一水泵和第一加热器。
13.优选的，所述第二燃料电池热管理组件还包括过滤器。
14.优选的，所述第一采暖组件包括第三管路、第四管路、第二加热器、第一暖风芯体
和第二水泵，所述第二加热器、第一暖风芯体和第一水泵设置于所述第三管路上，所述第四管路连通所述第三管路和所述第二水泵，截止阀设置于所述第四管路上，所述第一暖风芯体设置于所述第三管路和所述第四管路之间。
15.优选的，所述第二采暖组件包括第五管路和设置于所述第五管路上的第三水泵和第二暖风芯体，所述热交换器的第二端设置于所述第五管路上。
16.一种车辆，包括如上述任意一项所述的燃料电池余热利用系统。
17.由以上技术方案可以看出，当车辆运行过程中，燃料电池热管理组件所释放的热量可以通过热交换器进入第一采暖组件，再通过三通阀进入第二采暖组件，以使得乘员舱区域和司机舱区域能够实现采暖需求。和现有技术相比，上述燃料电池余热利用系统不仅使得燃料电池的余热能够供给乘员舱区域，还能够供给司机舱区域，从而实现了燃料电池余热的有效利用，大大减少了能量浪费。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型实施例所公开的燃料电池余热利用系统的结构示意图。
20.其中，各部件名称如下：
21.100为第一燃料电池热管理组件，101为第一管路，102为散热器，200为第二燃料电池热管理组件，201为第二管路，202为电堆，203为第一水泵，204为第一加热器，205 为过滤器，300为第一采暖组件、301为第三管路，302为第四管路，303为第二加热器， 304为第一暖风芯体，305为第二水泵，306为截止阀，400为第二采暖组件，401为第五管路，402为第三水泵，403为第二暖风芯体，500为热交换器，600为三通阀，700为节温阀。
具体实施方式
22.有鉴于此，本实用新型的核心在于提供一种燃料电池余热利用系统，能够有效利用燃料电池的余热，减少能量浪费。
23.本实用新型的另一核心还在于提供一种车辆。
24.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面接合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
25.请参考图1，本实用新型实施例所公开的燃料电池余热利用系统，包括燃料电池热管理组件、第一采暖组件300、第二采暖组件400、热交换器500和三通阀600，燃料电池热管理组件和第一采暖组件300通过热交换器500相连，第一采暖组件300和第二采暖组件 400通过三通阀600相连，第一采暖组件300设置于司机舱区域，第二采暖组件400设置于乘员舱区域；其中，燃料电池热管理组件的热量能够通过热交换器500进入第一采暖组件300和第二采暖组件400，以使得乘员舱区域和司机舱区域能够实现采暖。
26.当车辆运行过程中，燃料电池热管理组件所释放的热量可以通过热交换器500进入第一采暖组件300，再通过三通阀600进入第二采暖组件400，以使得乘员舱区域和司机舱
区域能够实现采暖需求。和现有技术相比，上述燃料电池余热利用系统不仅使得燃料电池的余热能够供给乘员舱区域，还能够供给司机舱区域，从而实现了燃料电池余热的有效利用，大大减少了能量浪费。
27.本实用新型实施例所公开的燃料电池热管理组件包括第一燃料电池热管理组件100和第二燃料电池热管理组件200，第一燃料电池热管理组件100和第二燃料电池热管理组件 200通过节温器700相连。
28.需要说明的是，节温器700优选为三通阀，节温器700具体包括a口、b口和c口，通过a口、b口和c口之间的连通与截止，实现第一燃料电池热管理组件100和第二燃料电池热管理组件200的连通与切断。
29.具体的，第一燃料电池热管理组件100包括第一管路101，和设置于第一管路101上的散热器102，其中热交换器500的第一端设置于第一管路101上。
30.本实用新型实施例所公开的燃料电池余热利用系统中，第二燃料电池热管理组件200 包括第二管路201，和设置于第二管路201上的电堆202、第一水泵203和第一加热器204。
31.第一燃料电池热管理组件100与第二采暖组件400通过热交换器500进行热交换，电堆202所释放热量的热量通过第二管路201内的冷却液进行冷却，然后通过节温器700进入第一管路101内，通过散热器102将一部分热量进行散热，剩余的一部分热量通过热交换器500进入第二采暖组件400，再通过三通阀600进入第一采暖组件300，以实现司机舱区域和乘员舱区域的采暖需求，从而实现了燃料电池余热的有效利用。
32.其中，第一加热器204也可以对第二管路201的冷却液进一步加热。
33.为了对冷却液进行有效过滤，本实用新型实施例所公开的第二燃料电池热管理组件 200还包括过滤器205。
34.需要说明的是，第一采暖组件300包括第三管路301、第四管路302、第二加热器303、第一暖风芯体304和第二水泵305，第二加热器303、第一暖风芯体304和第一水泵203 设置于第三管路301上，第四管路302连通第三管路301和第二水泵305，截止阀306设置于第四管路302上。
35.第二采暖组件400包括第五管路401和设置于第五管路401上的第三水泵402和第二暖风芯体403，热交换器500的第二端设置于第五管路401上。
36.当车辆开始启动热车时，节温器700的a口和c口相连通，三通阀600的e口和f口相连通，第一水泵203开启，第二水泵305开启，第二加热器303开启，截止阀306开启，通过第二加热器303对第三管路301和第四管路302内的冷却液进行独立加热，通过第一暖风芯体304将热量排出到司机舱区域，使得司机舱区域进行的采暖温度升高；
37.当车辆处于运行初期时，节温器700的a口和c口相连通，三通阀600的d口和f口相连通，第一水泵203开启，第二加热器303开启，第二水泵305和截止阀306关闭，第二加热器303对第三管路301和第四管路302的冷却液进行加热，加热后的冷却液通过三通阀600的f口和d口进入第二采暖组件400，通过第二暖风芯体403将热量排出，提升乘员舱采暖需求。
38.当车辆处于运行中、后期时，节温器700的a口和b口相连通，三通阀600的d口和 f口相连通，第一水泵203开启，第二加热器303、第二水泵305和截止阀306关闭，第二燃料电池热管理组件200的热量通过节温器700的a口和b口进入第一燃料电池热管理组件100，热
量通过散热器102进行一部分散热后，再通过热交换器500进入第二采暖组件 400，以实现乘员舱区域的采暖，然后通过三通阀600的d口和f口进入第二采暖组件400，以实现司机舱区域的采暖，从而实现司机舱的除霜除雾。
39.本实用新型实施例对第一加热器204和第二加热器303的具体结构种类不进行限定，只要满足本实用新型使用要求的结构均在本实用新型的保护范围之内。
40.为了优化上述实施例，本实用新型实施例所公开的第一加热器204和第二加热器303 均优选为ptc加热器。
41.本实用新型实施例还公开了一种车辆，包括如上述任意一实施例所公开的燃料电池余热利用系统。
42.由于该车辆采用了上述实施例所公开的燃料电池余热利用系统，因此该车辆兼具本实用新型实施例所公开的燃料电池余热利用系统的技术优势，本实用新型实施例对此不再进行一一赘述。
43.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
44.除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
45.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。