一种车载燃料电池系统技术方案

本发明专利技术涉及燃料电池领域，公开了一种车载燃料电池系统，包括：燃料电池电堆；供氧模块，包括：空压机、空压机控制器、空压机沿着空气流路定位在所述中冷器上游并且定位在供氧模块组装区域内部，空压机控制器定位在空压机下游，空压机和空压机控制器均位于燃料电池电堆下方；电气电控系统，包括：第二电子控制单元，第二电子控制单元用于连接燃料电池电堆的液位传感器和氢气浓度传感器；框架，包括：集成框架板、悬架，燃料电池电堆固定连接于集成框架板的上侧，空压机和空压机控制器固定连接于悬架上，安装于集成框架板的下侧。本发明专利技术优化空间布局；实现供电的自给自足；框架采用铝合金代替原来的Q235钢结构，缩小体积，重量下降。重量下降。重量下降。

【技术实现步骤摘要】
一种车载燃料电池系统


[0001]本专利技术涉及燃料电池领域，特别涉及一种车载燃料电池系统。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种将燃料和氧化剂的化学能通过化学反应，转化为电能的电池，该电池涉及的能量转换效率高，转化过程中的唯一产物是水，属于环境友好型动力装置，该装置被称为二十一世纪的终极能源。
[0003]车用燃料电池发动机系统具有效能高、噪声低、振动幅度小等优点。近几年来随着燃料电池技术的不断发展再系统集成方面有了明显的提高，致使发动机的功率密度比可以和传统燃油发动机相比，部分集成性较高的燃料电池发动机功率密度比已经远远超越传动燃油发动机。
[0004]目前燃料电池由于受到各种定型化的成品件制约，导致发动机系统集成性很差。由于在车体中空间条件的限制，空压机和空压机控制器在物理位置分布上未能与供氧系统有机整合，降低了系统的集成性，致使整个发动机系统比较分散。此外，整体框架结构采用Q235方钢结构，方钢占用空间体积较大，不利于其余零部件摆放和集成。Q235材质框架质量大，不符合轻量化设计，成本较高，美观度较差。在装车布局过程中占据空间较大，同时系统运行维护管理较难，整个零部件的利用率低下，导致系统零部件数量多，加工成本居高不下。
[0005]因此，本领域迫切需要开发一种空间布置更为优化、占用体积更小、系统重量更低、且综合性能优异的车载燃料电池系统。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术目的就是提供一款空间布置更为优化、占用体积更小、系统重量更低、且综合性能优异的车载燃料电池系统。
[0007]本专利技术提供一种车载燃料电池系统，其特征在于，包括：
[0008]-燃料电池电堆；
[0009]-供氧模块，包括：
[0010]空气流路，包括过滤器、空气流量计、空压机、空压机控制器、中冷器以及增湿器；所述空压机沿着所述空气流路定位在所述中冷器上游并且定位在所述供氧模块组装区域内部；所述空压机控制器定位在空压机下游；所述空压机和所述空压机控制器均位于燃料电池电堆下方；所述空气流路用于将外界空气经过压缩、冷却以及加湿后传递到燃料电池电堆，并且用于将燃料电池电堆内工作的湿冷空气排出；
[0011]-冷却模块，包括：
[0012]燃料电池电堆冷却回路，包括去离子仪、水箱、加热器、第一泵、节温器以及散热器，所述燃料电池电堆冷却回路构造成使外部水进入，并且与燃料电池电堆内的循环水一同参与反应；
[0013]-电气电控系统，包括：
[0014]第一电子控制单元，所述第一电子控制单元用于控制燃料电池的发电；
[0015]第二电子控制单元，所述第二电子控制单元用于连接燃料电池电堆的液位传感器和氢气浓度传感器；
[0016]-框架，包括：集成框架板、悬架，悬架与集成框架板可拆卸连接；
[0017]其中，所述燃料电池电堆固定连接于所述集成框架板的上侧，所述空压机和所述空压机控制器固定连接于悬架上，安装于所述集成框架板的下侧。
[0018]进一步地，所述集成框架板上设置有悬架，用于将所述燃料电池系统悬置安装于汽车车体上。
[0019]进一步地，所述框架由铝合金材质制成。
[0020]进一步地，所述框架上的所述集成框架板和所述悬架上设置有避震垫圈。
[0021]进一步地，所述第二电子控制单元与液位传感器和氢气浓度传感器电气连接。
[0022]进一步地，还包括：DC/DC模块，所述DC/DC模块与所述第二电子控制单元电连接。
[0023]进一步地，所述第二电子控制单元设置有水冷却系统。
[0024]进一步地，还包括：
[0025]-供氢模块，所述供氢模块将外部的氢气源连接至所述燃料电池电堆的氢气进气口，并且将所述燃料电池电堆反应后残余的氢气通过混合排放口排出。
[0026]进一步地，所述电气电控系统还包括：保险丝盒和高低压插件，其中，所述保险丝盒固定连接于所述燃料电池电堆侧部，而所述高低压插件固定连接于所述框架上。
[0027]进一步地，所述供氧模块、冷却模块、电气电控系统、供氢模块连接于所述框架，并且在连接位置与所述框架之间通过绝缘件隔离。
[0028]应理解，在本专利技术范围内中，本专利技术的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
[0029]由此获得以下有益效果：
[0030]1.将空压机和空压机控制器集成到系统底部，优化空间布局，使得燃料电池系统结构紧凑、占用体积减小，符合目前行业主流趋势，提升了体积功率比和质量功率比；
[0031]2.增加了1个ECU，基于以上硬件的集成，可实现本系统供电的自给自足；
[0032]3.框架采用T6061铝合金代替原来的Q235结构，避免了结构钢本体占用系统空间的问题，由此缩小的体积占原体积30％，且由于铝合金密度(2.75g/cm3)相比于Q235(7.85g/cm3)减小较多,整体结构重量下降50％以上。
[0033]4.T6061板材和钣金件重量远低于Q235材质重量，便于车辆的轻量化设计和整体美观度的提升，并且减轻成本。
[0034]5.此系统为模块化设计，可应用于客车，物流车，牵引车等，应用场景较之前更加广泛。
[0035]6.本专利技术的车载燃料电池系统在实现优异的体积功率比和质量功率比提升的同时，系统的振动可靠性和性能稳定性也有很大提高。
附图说明
[0036]图1是根据本专利技术车载燃料电池系统的轴测图；
[0037]图2是根据本专利技术车载燃料电池系统的仰视图；
[0038]图3是根据本专利技术车载燃料电池系统的后视图；
[0039]图4是根据本专利技术车载燃料电池系统的电路连接图。
[0040]附图简要说明：
[0041]1-燃料电池系统
[0042]100-燃料电池电堆
[0043]101-DC/DC模块
[0044]102-第二控制单元
[0045]103-第一控制单元
[0046]104-保险丝盒
[0047]105-温控阀
[0048]106-空压机控制器
[0049]107-换热器
[0050]108-水泵
[0051]109-中冷器
[0052]110-增湿器
[0053]111-节气门
[0054]112-空压机
[0055]12-框架
[0056]121-集成框架板
[0057]122-悬架
具体实施方式
[0058]本专利技术人经过广泛而深入的研究，首次开发了一种结构新颖独特的车载燃料电池系统，本专利技术的系统将空压机和空压机控制器集成在系统底部，从而优化空间布置，缩小占用体积；此外，采用铝合金材质框架，整个系统重量降低50％以上；通过各个模块的集成设计，实现体积功率比和质量功本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车载燃料电池系统，其特征在于，包括：-燃料电池电堆；-供氧模块，包括：空气流路，包括过滤器、空气流量计、空压机、空压机控制器、中冷器以及增湿器；所述空压机沿着所述空气流路定位在所述中冷器上游并且定位在所述供氧模块组装区域内部；所述空压机控制器定位在空压机下游；所述空压机和所述空压机控制器均位于燃料电池电堆下方；所述空气流路用于将外界空气经过压缩、冷却以及加湿后传递到燃料电池电堆，并且用于将燃料电池电堆内工作的湿冷空气排出；-冷却模块，包括：燃料电池电堆冷却回路，包括去离子仪、水箱、加热器、第一泵、节温器以及散热器，所述燃料电池电堆冷却回路构造成使外部水进入，并且与燃料电池电堆内的循环水一同参与反应；-电气电控系统，包括：第一电子控制单元，所述第一电子控制单元用于控制燃料电池的发电；第二电子控制单元，所述第二电子控制单元用于连接燃料电池电堆的液位传感器和氢气浓度传感器；-框架，包括：集成框架板、悬架，悬架与集成框架板可拆卸连接；其中，所述燃料电池电堆固定连接于所述集成框架板的上侧，所述空压机和所述空压机控制器固定连接于悬架上，安装于所述集成框架板的下侧。2.如权利要求1所述的车载燃料电池系统，其特征在于，所述集成框架板上设置有悬架，用于将所述燃料电池系统悬...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙增荣，刘海斌，
申请(专利权)人：江苏清能动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：