專利名稱：用于燃料電池車的冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于燃料電池車的冷卻裝置，更具體涉及一種能增大通過散熱器的空氣量的燃料電池車的冷卻裝置。
背景技術(shù)：
燃料電池車的燃料電池將因氧氣和氫氣之間的化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。在此過程中，在燃料電池的化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生熱能，在此情況下，為確保燃料電池所需的性能，不可避免地要去除產(chǎn)生的熱量。圖1是示意性示出燃料電池車的常規(guī)冷卻模塊一個(gè)例子的示意圖。用于燃料電池車的冷卻裝置包括冷凝器1、散熱器、和冷卻風(fēng)扇4，該冷卻風(fēng)扇4用于冷卻包含諸如逆變器、電動(dòng)機(jī)和燃料電池堆的電力裝置在內(nèi)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在此，散熱器分為用于電力裝置的散熱器2和用于燃料電池堆的散熱器3，二者獨(dú)立安裝。用于電力裝置的散熱器2布置在冷凝器I的下方，用于燃料電池堆的散熱器3布置在冷凝器I與冷卻風(fēng)扇4之間。經(jīng)由用于電力裝置的散熱器2和用于燃料電池堆的散熱器3，分別通過獨(dú)立的循環(huán)線路，將冷卻液體供應(yīng)到電力裝置和燃料電池堆，并且供應(yīng)的冷卻液體不間斷地流入用于電力裝置的散熱器2和用于燃料電池堆的散熱器3。重復(fù)該步驟使冷卻液體循環(huán)流動(dòng)，以冷卻燃料電池車的電力裝置和燃料電池堆。同時(shí)，如圖2所示，在空轉(zhuǎn)或低速時(shí)，燃料電池堆僅產(chǎn)生少量熱量，但是，與在內(nèi)燃機(jī)中不同的是，隨著車速的增加，燃料電池堆產(chǎn)生的熱量也迅速增加。如圖3所示，隨著車速的增加，散熱器的性能跟不上電池產(chǎn)生的熱量。因此，在速度超過IOOkph時(shí)，常規(guī)散熱器系統(tǒng)無(wú)法勝任。此外，由于冷凝器和散熱器2在車輛上的位置在很大程度上會(huì)阻擋空氣，考慮到其的阻擋性能，必須大大增加冷卻風(fēng)扇4的容量(capacity)。此外，如果為了滿足燃料電池堆的散熱性能而增加散熱器的尺寸，則系統(tǒng)的布局將變得復(fù)雜，且車輛的組裝/前端碰撞特性也會(huì)因此劣化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于燃料電池車的冷卻裝置，其采用一體式散熱器，并使用水冷卻熱交換器代替常規(guī)冷凝器和電力裝置的散熱器。更具體地，通過去除常規(guī)冷凝器和電力裝置的散熱器，可以使車輛前端的空氣流阻擋元件的數(shù)量減到最少，從而可以減少和簡(jiǎn)化冷卻模塊并優(yōu)化冷卻風(fēng)扇的性能。一方面，本發(fā)明提供一種用于燃料電池車的冷卻裝置，包括單個(gè)一體式散熱器，布置在車輛的前端，并且被配置成通過與外部空氣進(jìn)行熱交換對(duì)冷卻液體進(jìn)行冷卻，以便一體地管理燃料電池堆和電力裝置。根據(jù)冷卻液體的流動(dòng)形式，將一體式散熱器劃分成高溫區(qū)域和低溫區(qū)域，使得可以利用流經(jīng)高溫區(qū)域的冷卻液體對(duì)燃料電池堆進(jìn)行冷卻，利用流經(jīng)低溫區(qū)域的冷卻液體對(duì)電力裝置進(jìn)行冷卻。
在一個(gè)示例性實(shí)施例中，高溫區(qū)域和低溫區(qū)域被布置在一體式散熱器的同一平面上。在通過高溫區(qū)域的同時(shí)被冷卻之后，一部分用于冷卻燃料電池堆的冷卻液體冷卻燃料電池堆，并且在順次流過高溫區(qū)域和低溫區(qū)域的同時(shí)被額外地冷卻之后，一部分用于燃料電池堆的冷卻液體還用于冷卻電力裝置。高溫區(qū)域可以具有向下線性延伸的冷卻液體通道，以向下引導(dǎo)用于燃料電池堆的冷卻液體。低溫區(qū)域具有冷卻液體通道交替地向上和向下延伸的不規(guī)則的曲折形式的冷卻液體通道，已經(jīng)通過高溫區(qū)域的冷卻液體暴露于外部空氣較長(zhǎng)的時(shí)間以允許額外的冷卻時(shí)間。權(quán)利要求1的冷卻裝置還可包括板式熱交換器，其被配置成通過利用流經(jīng)一體式散熱器以冷卻電力裝置的一部分冷卻液體，與用于電力裝置的冷卻液體進(jìn)行熱交換，而對(duì)電力裝置進(jìn)行冷卻。 在一些示例性實(shí)施例中，在從一體式散熱器中排出的用于燃料電池堆的冷卻液體通過板式熱交換器之后，隨后通過液體冷卻熱交換器使制冷劑凝結(jié)，用于燃料電池堆的冷卻液體與從高溫區(qū)域直接排出的用于燃料電池堆的冷卻液體合并。因此，本發(fā)明具有以下效應(yīng)。一體式散熱器的散熱效率不僅僅單獨(dú)通過冷卻電池堆、冷凝器、和電力裝置而提高，而是通過利用流經(jīng)單個(gè)一體式散熱器的冷卻液體，對(duì)燃料電池堆16和電力裝置14 一體地進(jìn)行處理。進(jìn)一步地，根據(jù)冷卻液體的流動(dòng)形式，將一體式散熱器10劃分為高溫區(qū)域和低溫區(qū)域，使得在高溫區(qū)域，大量冷卻液體在短時(shí)間內(nèi)被沿下游方向引導(dǎo)以冷卻產(chǎn)生大量熱量的燃料電池堆16，已經(jīng)通過高溫區(qū)域的冷卻液體在低溫區(qū)域以S形流動(dòng)，以額外地進(jìn)行冷卻操作。因而，在低溫區(qū)域中，僅產(chǎn)生少量熱量的電力裝置14可以通過用于燃料電池堆的冷卻液體進(jìn)行冷卻。而且，盡管風(fēng)扇吹出的空氣量通常被設(shè)置成高于燃料電池堆16的熱量的最大值所需的空氣量，然而在一般行駛條件或在散熱器的冷卻性能是最低限度時(shí)，還可以使用冷卻裝置來(lái)冷卻車輛的其它部件。然而。因而，通過一體式散熱器，可有效地對(duì)整個(gè)燃料電池車系統(tǒng)進(jìn)行熱管理。此外，通過使用液體冷卻熱交換器來(lái)代替使用用于電力裝置的散熱器，即傳統(tǒng)的空氣冷卻熱交換器和冷凝器，可以減小安裝在車輛前端的電力裝置的散熱器和冷凝器的空氣阻力，可以簡(jiǎn)化車輛前端的冷卻模塊。此外，通過減小冷卻模塊的尺寸，可提高車輛的正面碰撞性能，從而可提高產(chǎn)值。由于去除了用于電力裝置的常規(guī)散熱器和冷凝器，因此可以使通過車輛前端的格柵導(dǎo)入的空氣的流阻最小，同時(shí)降低風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的容量。此外，盡管風(fēng)扇吹出的空氣量通常被設(shè)置成多于應(yīng)對(duì)燃料電池堆16產(chǎn)生的最大程度熱量所需規(guī)格的空氣量，當(dāng)在一般行駛條件下或散熱器的冷卻性能是最低限度的時(shí)候，冷卻裝置也可用于冷卻其他車輛部件。從而，整個(gè)燃料電池車系統(tǒng)可通過一體式散熱器進(jìn)行有效的熱處理。此外，使用水冷卻熱交換器代替用于電力裝置的散熱器，S卩，傳統(tǒng)的空氣冷卻熱交換器和冷凝器，由于安裝在車輛前端的電力裝置的散熱器和冷凝器產(chǎn)成的空氣阻力可被除去，因此有可能簡(jiǎn)化車輛前端的冷卻模塊。此外，減小冷卻模塊的尺寸可提高車輛的正面碰撞性能，有可能提高產(chǎn)值。除去電力裝置的傳統(tǒng)散熱器和冷凝器，可使通過車輛前端格柵導(dǎo)入的空氣的流動(dòng)阻力最小，同時(shí)降低風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的容量。


本發(fā)明的上述或其它特征通過以下結(jié)合附圖的特定示例性實(shí)施例被詳細(xì)描述，其僅用于闡述而并非用于限制本發(fā)明，其中
形圖；和
圖1是示出用于燃料電池車常規(guī)冷卻模塊的一個(gè)例子的示意圖2示出由發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料電池堆所產(chǎn)生的熱量對(duì)比的條形圖3示出基于冷卻液體的溫度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料電池堆產(chǎn)生的熱量進(jìn)行對(duì)比的條
圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例具有一體式散熱器的燃料電池車?yán)鋮s裝置的立體
圖5示意地示出圖4中的冷卻裝置的主要元件的圖解示意圖。
具體實(shí)施例方式在下文中將通過結(jié)合附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易地實(shí)施本發(fā)明。應(yīng)該理解的是，本文中所使用的術(shù)語(yǔ)“車輛”或“車輛的”或其它類似的術(shù)語(yǔ)包括一般而言的機(jī)動(dòng)車輛，比如包含運(yùn)動(dòng)型多用途車輛(SUV)、公共汽車、貨車，各種商用車輛的客車、包含各種輪船和艦船的船只、飛行器等等，并且包括混合動(dòng)力車輛、電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車、氫動(dòng)力汽車和其它替代燃料汽車(例如，從除了石油以外的資源中取得的燃料)。圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的具有一體式散熱器的燃料電池車?yán)鋮s裝置的立體圖。圖5是示出圖4中的冷卻裝置的主要元件的示意圖。本發(fā)明涉及一種用于車輛的冷卻裝置，其中冷卻空氣量的增加不受常規(guī)冷凝器和電力裝置的散熱器的影響。根據(jù)本發(fā)明，用于燃料電池車的冷卻裝置包括一體式散熱器10和冷卻風(fēng)扇11。冷卻風(fēng)扇11通過布置在車輛前端的散熱器引導(dǎo)外部空氣。風(fēng)扇11可被暴露以使外部空氣通過車輛前端的散熱器格柵被導(dǎo)入到車輛中。一體式散熱器10具有冷卻液體在其中流動(dòng)的冷卻液體通道。在導(dǎo)入的外部冷卻空氣與流經(jīng)冷卻液體通道的冷卻液體進(jìn)行熱交換之后，被冷卻的冷卻液體被供應(yīng)到燃料電池堆16和電力裝置14，并在其中循環(huán)。一體式散熱器10具有矩形形狀。散熱器的尺寸、流速和通量應(yīng)被設(shè)計(jì)成能夠處理在燃料電池車系統(tǒng)中產(chǎn)生的全部熱量。根據(jù)流經(jīng)散熱器的冷卻液體的流動(dòng)類型，可將散熱器劃分成高溫區(qū)域和低溫區(qū)域。在此情況下，流經(jīng)高溫區(qū)域的冷卻液體用于冷卻燃料電池堆16，而流經(jīng)低溫區(qū)域的冷卻液體用于冷卻電力裝置14 (包括逆變器和電動(dòng)機(jī))。高溫區(qū)域比低溫區(qū)域具有更大的散熱區(qū)域。冷卻液體從散熱器上端線性地向下流動(dòng)，在此情況下，流經(jīng)高溫區(qū)域的冷卻液體的量大于流經(jīng)低溫區(qū)域的冷卻液體的量。例如，流經(jīng)高溫區(qū)域的冷卻液體的量可以是150-200升/分鐘(LPM)。
當(dāng)冷卻液體垂直地線性流動(dòng)時(shí)，冷卻液體的量更大。然而，由于冷卻液體從散熱器的上端到下端的流動(dòng)路徑短，因而冷卻液體暴露在外部空氣的曝光時(shí)間，即與外部空氣進(jìn)行熱交換的時(shí)間也短。因此，冷卻液體在高溫區(qū)域的溫度要高于在低溫區(qū)域的溫度。在低溫區(qū)域的散熱面積小于在高溫區(qū)域的散熱面積，冷卻液體在散熱器的上端以類似S形上下流動(dòng)。然后，流經(jīng)低溫區(qū)域的冷卻液體的量小于流經(jīng)高溫區(qū)域的冷卻液體的量。例如，在低溫區(qū)域流動(dòng)的冷卻液體的量可以是50-100LPM。由于冷卻液體在低溫區(qū)域以類似S形流動(dòng)，因此減少量的冷卻液體將經(jīng)由該區(qū)域流動(dòng)。然而，因?yàn)檠厣崞鞯拇怪狈较驈澢牧鲃?dòng)路徑比高溫區(qū)域中的長(zhǎng)，因此增加了用于與外部空氣進(jìn)行熱交換的冷卻液體的暴露時(shí)間，從而使低溫區(qū)域中的溫度比高溫區(qū)域中所產(chǎn)生的溫度更低。第一冷卻液體循環(huán)線路17連接在一體式散熱器10與燃料電池堆16之間以冷卻燃料電池堆16，因此冷卻液體可以經(jīng)由第一冷卻循環(huán)線路17，循環(huán)通過燃料電池堆16和散熱器以便冷卻燃料電池堆16。冷卻液體導(dǎo)入管IOa形成于一體式散熱器10的上端側(cè)U (高溫區(qū)域)，經(jīng)燃料電池堆16加熱的冷卻液體通過冷卻液體導(dǎo)入管IOa被導(dǎo)入到散熱器中。第一冷卻液體排出管IOb形成在一體式散熱器10的高溫區(qū)域的下端側(cè)L，流經(jīng)高溫區(qū)域的大部分冷卻液體(被導(dǎo)入的冷卻液體的三分之二左右)，通過第一冷卻液體排出管IOb排出，并被供應(yīng)到燃料電池堆16。第二冷卻液體排出管IOc形成在一體式散熱器10的相反下端側(cè)OL(低溫區(qū)域)，流經(jīng)高溫區(qū)域和低溫區(qū)域的冷卻液體通過第二冷卻液體排出管IOc被排出，并被供應(yīng)到板式熱交換器13。冷卻液體導(dǎo)入管IOa和第一冷卻液體排出管IOb的直徑優(yōu)選地大于燃料電池堆16的第二冷卻液體排出管IOc的直徑。由于燃料電池堆16產(chǎn)生的熱量大于電力裝置14和冷凝器產(chǎn)生的熱量，因此通過增大供應(yīng)到燃料電池堆16的冷卻液體的量，與常規(guī)系統(tǒng)相比，本發(fā)明允許車輛以更大的速度運(yùn)行更長(zhǎng)的時(shí)間。此外，流經(jīng)一體式散熱器10內(nèi)部(高溫區(qū)域加低溫區(qū)域)的冷卻液體是用于燃料電池堆的冷卻液體，其與用于電力裝置的冷卻液體有區(qū)別。也就是說(shuō)，用于燃料電池堆的冷卻液體是用于在循環(huán)通過燃料電池堆16內(nèi)部的同時(shí)對(duì)燃料電池堆16進(jìn)行冷卻的液體，例如水，而用于電力裝置的冷卻液體是用于在循環(huán)通過諸如逆變器和電動(dòng)機(jī)等電力裝置14的內(nèi)部和外部的同時(shí)對(duì)電力裝置14進(jìn)行冷卻的液體。本發(fā)明提供板式熱交換器13以冷卻電力裝置14。板式熱交換器13是用于冷卻液體的熱交換器，與用于燃料電池堆的冷卻液體以及用于電力裝置的冷卻液體進(jìn)行熱交換，使得用于電力裝置的冷卻液體可以通過利用從一體式散熱器10的低溫區(qū)域排出的用于燃料電池堆的冷卻液體被冷卻。板式熱交換器13具有第一至第四端口 13a至13d，用于同燃料電池堆的冷卻液體和電力裝置的冷卻液體進(jìn)行熱交換。第一端口 13a是進(jìn)口，通過第一連接線路18連接到一體式散熱器10的第二冷卻液體排出管10c。冷卻液體經(jīng)由第一端口 13a，從一體式散熱器10的低溫區(qū)域提供。第二端口 13b是出口，并且可以與第一端口 13a對(duì)角地布置。第二端口 13b通過第二連接線路20連接于冷卻液體冷卻冷凝器15，用于燃料電池堆的冷卻液體可以通過第二端口 13b被輸送到冷卻液體冷卻冷凝器15。第三端口 13c和第四端口 13d分別為進(jìn)口和出口端口，第三端口 13c和第四端口13d與電力裝置相連。當(dāng)用于電力裝置的冷卻液體通過第三端口 13c被導(dǎo)入并且與待冷卻的用于燃料電池堆的冷卻液體進(jìn)行熱交換之后，經(jīng)冷卻的用于電力裝置的冷卻液體通過第四端口 13d被排出并被供應(yīng)給電力裝置14。在這樣做時(shí)，在板式熱交換器13中，用于燃料電池堆的冷卻液體與用于電力裝置的冷卻液體不應(yīng)該被混合。本發(fā)明還提供一種液體冷卻冷凝器15，被配置成利用低溫區(qū)域中用于燃料電池堆的例如水等冷卻液體，以液體冷卻的方式進(jìn)行冷卻并使制冷劑凝結(jié)。液體冷卻冷凝器15通過第二連接線路20連接于板式熱交換器13，使得低溫區(qū)域中用于燃料電池堆的冷卻液體從板式熱交換器13被供應(yīng)。液體冷卻冷凝器15通過第三連接線路21連接于第一冷卻液體循環(huán)線路17，以使已流經(jīng)液體冷卻冷凝器15的低溫區(qū)域中的用于燃料電池堆的冷卻液體，被并入到高溫區(qū)域中用于燃料電池堆的冷卻液體中。在此情況下，板式熱交換器13和液體冷卻熱交換器不屬于利用外部空氣的空氣冷卻類型，而是利用其中冷卻液體的液體冷卻類型。因此，板式熱交換器13和液體冷卻熱交換器無(wú)需安裝在車輛的前端，因而取代常規(guī)冷凝器和電力裝置的散熱器。以下將描述根據(jù)本發(fā)明的用于燃料電池車的冷卻裝置的操作。根據(jù)冷卻液體沿著與車身長(zhǎng)度方向相對(duì)的車身的寬度方向的同一板(plate)上的冷卻液體的流動(dòng)形式，將一體式散熱器10分成高溫區(qū)域和低溫區(qū)域。在此情況下，高溫區(qū)域具有沿下游方向的冷卻液體通道。冷卻液體流被垂直上下地線性引導(dǎo)通過該冷卻液體通道結(jié)構(gòu)，從而可以在將從燃料電池堆16導(dǎo)入到散熱器中的冷卻液體暴露于外部空氣短時(shí)間的同時(shí)，對(duì)大量冷卻液體進(jìn)行冷卻。低溫區(qū)域具有S形冷卻液體通道，冷卻液體流被沿著曲折的方向上下引導(dǎo)通過該冷卻液體通道結(jié)構(gòu)。因此，已流經(jīng)高溫區(qū)域的用于燃料電池堆的冷卻液體可以在被額外地長(zhǎng)時(shí)間暴露于外部空氣的同時(shí)對(duì)少量冷卻液體進(jìn)行冷卻。 下面將描述燃料電池堆的冷卻液體的流向和操作。通過一體式散熱器10的冷卻液體導(dǎo)入管10a，將燃料電池堆的冷卻液體(例如,大約77°C )從燃料電池堆16導(dǎo)入到一體式散熱器10的高溫區(qū)域中，被導(dǎo)入到高溫區(qū)域的大部分冷卻液體通過高溫區(qū)域的冷卻液體通道向下游方向流動(dòng)以與外部空氣進(jìn)行熱交換。另夕卜，已流經(jīng)高溫區(qū)域的一部分冷卻液體流入低溫區(qū)域中，以便與外部空氣額外地進(jìn)行熱交換。高溫區(qū)域中用于燃料電池堆的冷卻液體與外部空氣進(jìn)行熱交換以便被冷卻，已冷卻的用于燃料電池堆的冷卻液體(例如，68°C )通過第一冷卻液體排出管IOb排出，并通過第一冷卻液體循環(huán)線路17被供應(yīng)到燃料電池堆16。隨后，被供應(yīng)到燃料電池堆16的冷卻液體通過燃料電池堆16循環(huán)以吸收由燃料電池堆16產(chǎn)生的熱量，從而通過加熱流經(jīng)燃料電池堆16的液體對(duì)其進(jìn)行冷卻。接著，被加熱的用于燃料電池堆的冷卻液體通過第一冷卻液體循環(huán)線路17返回到一體式散熱器10以被冷卻，利用這個(gè)過程，冷卻液體持續(xù)地循環(huán)以冷卻燃料電池堆16。將已在低溫區(qū)域額外地進(jìn)行熱交換的冷卻液體冷卻到一定溫度(例如，50°C )，該溫度低于高溫區(qū)域中的冷卻液體的溫度，冷卻液體通過第二冷卻液體排出管IOc排出，并通過第一連接線路18輸送到板式熱交換器13。隨后，已被導(dǎo)入到板式熱交換器13中的低溫區(qū)域中用于燃料電池堆的冷卻液體，利用板式熱交換器13與用于電力裝置的冷卻液體進(jìn)行熱交換，以冷卻用于電力裝置的冷卻液體。即，板式熱交換器13可以通過利用從一體式散熱器10的低溫區(qū)域提供的用于燃料電池堆的一部分冷卻液體，對(duì)電力裝置14進(jìn)行冷卻。換句話說(shuō)，已被板式熱交換器13冷卻的電力裝置的冷卻液體，通過第二冷卻液體循環(huán)線路19被導(dǎo)入到電力裝置14，在電力裝置14由循環(huán)流經(jīng)其的冷卻液體冷卻之后，冷卻液體返回到板式熱交換器13，以便通過上述步驟對(duì)電力裝置14進(jìn)行反復(fù)循環(huán)冷卻。隨后，低溫區(qū)域中的燃料電池堆的冷卻液體在板式熱交換器13中進(jìn)行熱交換并且接著通過第二連接線路20流入到液體冷卻冷凝器15中之后，并在液體冷卻冷凝器15中使制冷劑凝結(jié)，而后流經(jīng)第二連接線路20，以便與高溫區(qū)域中用于燃料電池堆的冷卻液體合并/交匯在一起。根據(jù)本發(fā)明，一體式散熱器的散熱效率不是單獨(dú)通過冷卻電池堆、冷凝器、和電力裝置而提高，而是通過利用以不同的速率和不同的溫度流經(jīng)單個(gè)一體式散熱器的冷卻液體，對(duì)燃料電池堆16和電力裝置14進(jìn)行一體管理。此外，根據(jù)冷卻液體的流速和溫度需求(即，冷卻需求)，將一體式散熱器10分成高溫區(qū)域和低溫區(qū)域，使得高溫區(qū)域中大量的冷卻液體在短時(shí)間內(nèi)沿下游方向被引導(dǎo)，以冷卻產(chǎn)生大量熱量的燃料電池堆16。此外，已經(jīng)流過高溫區(qū)域的一部分冷卻液體在低溫區(qū)域中以類似S形流動(dòng)，以便額外地對(duì)電氣裝置執(zhí)行冷卻操作。因而，通過利用低溫區(qū)域中用于燃料電池堆的冷卻液體，可以對(duì)產(chǎn)生少量熱量的電力裝置14進(jìn)行冷卻。而且，盡管風(fēng)扇吹出的空氣量通常被設(shè)置成高于燃料電池堆16的最大量的熱量所需規(guī)格的空氣量，然而在車輛不是以高速行駛或在散熱器的冷卻性能為最低限度時(shí)，不必供應(yīng)空氣量。然而，在正常條件下，本發(fā)明不要求風(fēng)扇被配置成吹出比在正常情況下冷卻液體所需的空氣量更多的量。因而，通過一體式散熱器，可有效地對(duì)整個(gè)燃料電池車系統(tǒng)進(jìn)行熱管理。此外，通過使用液體冷卻熱交換器來(lái)代替使用用于電力裝置的附加散熱器，即常規(guī)的空氣冷卻熱交換器和冷凝器，可以減小安裝在車輛前端的電力裝置的散熱器和冷凝器的空氣阻力，可以簡(jiǎn)化車輛前端的冷卻模塊。此外，通過減小冷卻模塊的尺寸，可提高車輛的正面碰撞性能，從而可提高產(chǎn)值。最后，由于除去了電力裝置的常規(guī)散熱器和冷凝器，可以使通過車輛前端的格柵導(dǎo)入的空氣的流阻最小，同時(shí)降低風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的容量。已出于解釋和說(shuō)明的目的，對(duì)本發(fā)明的具體示例性實(shí)施例進(jìn)行描述。這些描述不是用于窮舉或限制本發(fā)明為公開的特定形式，且顯然地許多修改和變化根據(jù)上述教導(dǎo)是可能的。這些示范性實(shí)施例的選擇和描述是為了揭示本發(fā)明的特定原理和它們的實(shí)際應(yīng)用，由此使得本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)施和使用本發(fā)明得各種示范性實(shí)施例，以及其各種替換和修改。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等效物來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種用于燃料電池車的冷卻裝置，包括 單個(gè)一體式散熱器，布置在所述燃料電池車的前端，并且被配置成通過與外部空氣進(jìn)行熱交換對(duì)冷卻液體進(jìn)行冷卻，以便一體地管理燃料電池堆和電力裝置， 其中根據(jù)冷卻液體的冷卻需求，將所述一體式散熱器劃分成第一區(qū)域和第二區(qū)域，其中利用流經(jīng)所述第一區(qū)域的冷卻液體對(duì)所述燃料電池堆進(jìn)行冷卻，利用流經(jīng)所述第二區(qū)域的冷卻液體對(duì)所述電力裝置進(jìn)行冷卻。
2.如權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其中所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域被布置在所述一體式散熱器的同一平面上，其中一部分冷卻液體僅僅通過所述第一區(qū)域并循環(huán)返回到所述燃料電池堆中，一部分冷卻液體順次通過高溫區(qū)域和低溫區(qū)域，從而額外地冷卻所述燃料電池堆或者同時(shí)冷卻所述燃料電池堆和所述電力裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的冷卻裝置，其中所述第一區(qū)域?yàn)楦邷貐^(qū)域，所述高溫區(qū)域具有向下線性延伸的冷卻液體通道，以向下引導(dǎo)用于所述燃料電池堆的冷卻液體。
4.如權(quán)利要求2所述的冷卻裝置，其中所述第二區(qū)域?yàn)榈蜏貐^(qū)域，所述低溫區(qū)域具有所述冷卻液體通道交替地向上和向下延伸的曲折的S形的冷卻液體通道，已經(jīng)通過所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域的冷卻液體，與僅通過所述第一區(qū)域的冷卻液體相比，其暴露在外部冷卻空氣中的時(shí)間更長(zhǎng)，以便額外地冷卻所述冷卻液體。
5.如權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，還包括板式熱交換器，所述板式熱交換器被配置成通過利用流經(jīng)所述一體式散熱器以冷卻所述電力裝置的一部分冷卻液體與用于所述電力裝置的冷卻液體進(jìn)行熱交換而對(duì)所述電力裝置進(jìn)行冷卻。
6.如權(quán)利要求5所述的冷卻裝置，其中在從所述一體式散熱器中排出的用于所述燃料電池堆的冷卻液體通過所述板式熱交換器之后，由液體冷卻熱交換器使制冷劑凝結(jié)，并且用于所述燃料電池堆的冷卻液體與從所述第一區(qū)域排出的用于所述燃料電池堆的冷卻液體交匯。
7.一種冷卻系統(tǒng)，包括 單個(gè)一體式散熱器，被配置成通過與經(jīng)由所述散熱器吹出的空氣進(jìn)行熱交換而對(duì)第一液體進(jìn)行冷卻，其中根據(jù)所述第一液體的流動(dòng)需求，將所述一體式散熱器劃分成第一區(qū)域和第二區(qū)域，其中利用流經(jīng)所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域的所述第一液體的第一部分對(duì)燃料電池堆進(jìn)行冷卻，利用流經(jīng)所述第二區(qū)域的所述第一液體的第二部分對(duì)電力裝置進(jìn)行冷卻； 熱交換器，被配置成在從所述第二區(qū)域排出的所述第一液體的所述第二部分與用于冷卻電力裝置的所述第二液體之間進(jìn)行熱交換；和 冷凝器，被配置成降低從所述熱交換器排出的所述第一液體的所述第二部分的溫度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于燃料電池車的冷卻裝置，包括單個(gè)一體式散熱器，布置在車輛的前端，并被配置成通過與外部空氣進(jìn)行熱交換對(duì)冷卻液體進(jìn)行冷卻，以便一體地管理燃料電池堆和電力裝置。更具體地，根據(jù)流動(dòng)需求，將一體式散熱器劃分成第一高溫區(qū)域和第二低溫區(qū)域，以便利用流經(jīng)高溫區(qū)域的冷卻液體對(duì)燃料電池堆進(jìn)行冷卻，利用流經(jīng)低溫區(qū)域的冷卻液體對(duì)電力裝置進(jìn)行冷卻。
文檔編號(hào)B60K11/02GK102991337SQ20111046293
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者金學(xué)世, 李吉雨 申請(qǐng)人:現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社, 起亞自動(dòng)車株式會(huì)社