车用燃料电池冷却系统技术方案

一种车用燃料电池冷却系统，该车用燃料电池冷却系统利用包泵来将燃料电池与接地的散热器电隔离。包泵内的流体以离散的包的形式从入口传输到出口。由于这些包在物理上互相分开，因此电流不能通过从入口到出口的流体而流动。包泵包括蠕动泵和外啮合齿轮泵。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及燃料电池冷却系统领域。更具体地，所述公开与一种用于将燃料电池与车用散热器电隔呙的系统有关。
技术介绍
燃料电池利用燃料(例如氢)和氧化剂(例如空气中氧(airborne oxygen))产生电力。燃料电池可通过利用电能给一个或多个电动马达提供动力使车轮转动来推进车辆。与由内燃发动机机提供动力的车辆相比，燃料电池车辆产生更少的污染和二氧化碳(尤其是如果氢作为燃料的话)。燃料电池相比蓄电池有优势，优势包括燃料电池具有能够在比蓄电池充电所需的时间更短的时间内充满燃料箱的能力。图1示意性地示出了一种车用燃料电池冷却系统，燃料电池10包括交替的阳极层和阴极层12、14，当被供给燃料和氧化剂时，这些层在负极端子16和正极端子18之间产生高电压。一个或多个逆变器(未显示)将端子16和18之间的直流电压转换成一个或更多个电动马达(未显示)端子之间的三相交流电，用来推进车辆。热量是电力的产生的副产品。为了散热，冷却流体在阳极层和阴极层12、14周围循环并循环通过散热器20。电动马达22驱动压力栗24，迫使冷却流体通过燃料电池10、冷却液管线26、散热器20以及冷却液管线28。散热器20接地到车辆结构。意图使高压电系统相对于车辆的结构是浮动的。也就是说，所述高压电系统被设计成将端子16和18与所述车辆结构电隔离。为此，冷却液管线26和28由绝缘材料制成。然而，除非冷却液也不导电，否则冷却液本身提供潜在的电连接。水作为冷却液具有期望的性质，通过去离子，可使水的电导率相对较低，但不为零。已知的非导电液体作为冷却液具有较低的期望属性。导电路径的阻抗正比于导电路径的长度，反比于横截面积。为了提高燃料电池10和散热器20之间的冷却液路径的阻抗，冷却液管线26和28长且直径小。封装这些长的管线在车辆中需要相当大的空间。而且，迫使液体通过管路所需的压力也随管线长度增加而增加，而随横截面积的减小而减小。因此改善电隔离的那些尺寸增大了取得期望流量所需的栗压。
技术实现思路
包栗(packet pump)(如蠕动栗或者某些类型的齿轮栗)以离散的容积(可被称为包)将流体从栗入口传输到栗出口。在栗内，包可在物理上彼此分开。如果包通过电绝缘材料被物理地隔开，那么栗除了提供栗送功能外，还提供电隔离功能。燃料电池汽车包括燃料电池、散热器和至少一个隔离器。散热器可接地到车辆，而无论是燃料电池的正极端子还是燃料电池的负极端子都不接地到车辆。隔离器包括第一隔离器端口和第二隔离器端口，并且隔离器被配置为在允许导电性的流体(例如水)在第一隔离器端口和第二隔离器端口之间流动的同时，将第一隔离器端口与第二隔离器端口电隔离。隔离器可以是包栗，除了提供电隔离，包栗还推动流体在隔离器端口之间流动。例如，隔离器可以是蠕动栗、齿轮栗、旋转叶片栗(rotary vane pump)等。第一隔离器端口(例如，通过管)流体地连接到燃料电池的冷却端口。第二隔离器端口(例如通过管)流体地连接到散热器的散热器端口。由于隔离器提供电隔离，因此将隔离器端口连接到燃料电池和散热器的管不一定是电绝缘体，并且不需要刻意那么长。冷却回路包括从散热器到燃料电池的流体返回路径。流体返回路径可包括第二隔离器。两个隔离器可以是由共用的轴驱动的两个栗，或者是被可驱动地彼此连接的轴驱动的栗。—种适用于带电热源(如燃料电池)的冷却系统，包括散热器、第一包栗和第二包栗。其中一个包栗具有流体地连接到散热器入口的出口。另外一个包栗具有流体地连接到散热器出口的入口。例如，包栗可以是蠕动栗，蠕动栗具有连接栗入口和栗出口的管、转子和至少一个滚轮。滚轮在压迫点处挤压管，从而将在栗入口处的流体与在栗出口处的流体分开，以借助栗入口和栗出口之间的流体来降低电路径电导率。滚轮连接到转子，从而压迫点随着转子转动而移动，推动压迫点之前的流体并从压迫点之后吸着流体。在某些实施例中，第二蠕动栗与第一蠕动栗相集成，如此两栗共用共同的转子和滚轮。根据本专利技术，提供一种车辆，包括:第一包栗，具有第一栗端口和第二栗端口 ；燃料电池，具有流体地连接到所述第一栗端口的第一冷却端口 ；散热器，具有流体地连接到所述第二栗端口的第一散热器端口。根据本专利技术的一个实施例，所述第一包栗是蠕动栗。根据本专利技术的一个实施例，所述车辆还包括:第二包栗，具有第三栗端口和第四栗端口，其中，所述燃料电池具有流体地连接到所述第三栗端口的第二冷却端口，所述散热器具有流体地连接到所述第四栗端口的第二散热器端口。根据本专利技术的一个实施例，所述第一包栗具有第一轴；所述第二包栗具有可驱动地连接到所述第一轴的第二轴。根据本专利技术，提供一种适用于带电热源的冷却系统，所述系统包括:散热器，具有散热器入口和散热器出口 ；第一包栗，被轴驱动并且具有第一入口和流体地连接到所述散热器入口的第一出口 ；第二包栗，被所述轴驱动并且具有第二出口和流体地连接到所述散热器出口的第二入口。根据本专利技术的一个实施例，所述第一包栗是蠕动栗，该蠕动栗包括:第一管，将所述第一入口连接到所述第一出口，所述第一管由电绝缘材料制成；滚轮，被配置为在压迫点处挤压所述第一管，以将在所述第一入口处的流体与在所述第一出口处的流体分开；转子，被固定到所述轴上并且被配置为响应于所述轴的转动而使所述压迫点移动，以推动流体通过所述第一管。根据本专利技术的一个实施例，所述第二包栗是蠕动栗，包括:第二管，将所述第二入口连接到所述第二出口，所述管由电绝缘材料制成；滚轮，被配置为挤压所述第二管，以将在所述第二入口处的流体与在所述第二出口处的流体分开。【附图说明】图1是根据现有技术的车用燃料电池冷却系统的示意图。图2是根据本专利技术的车用燃料电池冷却系统的示意图。图3是适用于图2中车用燃料电池冷却系统的蠕动栗的剖面图。图4是适用于图2中车用燃料电池冷却系统的外啮合齿轮栗或隔离器的剖面图。【具体实施方式】在此描述本公开的实施例。然而，应理解的是，公开的实施例仅为示例，并且其它实施例可以采用各种和替代的形式。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征，以示出特定部件的细节。因此，在此所公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式使用本公开的代表性基础。如本领域技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各种特征可与在一个或更多个其它附图中示出的特征相组合，以产生未明显示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，对于特定应用或实施，可期望与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改。与长的冷却液管线相对，图2示意性地示出了一种利用隔离器来增加阻抗的车用燃料电池冷却系统。为了散热，通过蠕动栗30和32迫使冷却液通过燃料电池10和散热器20。蠕动栗30和32被由电动马达36驱动的共用轴当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆，包括：第一隔离器，具有第一隔离器端口和第二隔离器端口，并且第一隔离器被配置为在允许导电的流体在所述第一隔离器端口和所述第二隔离器端口之间流动的同时，将所述第一隔离器端口与所述第二隔离器端口电隔离；燃料电池，具有流体地连接到所述第一隔离器端口的第一冷却端口；和散热器，具有流体地连接到所述第二隔离器端口的第一散热器端口。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：艾伦·罗伊·盖尔，约翰·彼得·比勒西克基安，理查德·威廉姆·卡伍兹，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US