一种多套并联燃料电池系统及其车辆技术方案

本发明专利技术公开了一种多套并联燃料电池系统及其车辆，包括系统总控制器、供氢系统、空气供应系统、冷却系统和多套燃料电池核心单元，其中：每一套燃料电池核心单元包括一燃料电池电堆模组、燃料电池控制器和DC

【技术实现步骤摘要】
一种多套并联燃料电池系统及其车辆

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[0001]本专利技术涉及一种多套并联燃料电池系统及其车辆。

技术介绍
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[0002]随着技术的逐步成熟，燃料电池在汽车领域的应用也越来越广泛，从乘用车到商用车，从几吨的小型车到几十吨甚至上百吨的重卡或矿车。车辆的吨位越大，燃料电池系统的功率需求就越大，体积必然也越大。但是整车的布置空间是有限的，例如一辆重卡因其整备质量大，需要匹配几百千瓦的大功率的燃料电池系统才能驱动整车的正常运行，但是就目前的技术水平而言，一台几百千瓦燃料电池系统体积是非常大的，无法独立的安装到整车上。另外，燃料电池系统功率越大，体积越大，重量也越重，吊装、拆卸、维护保养都非常的不方便。
[0003]在专利CN202021120916.8中公开了一种双燃料电池系统的安装结构及双燃料电池系统，通过采用2个集成框架将两个燃料电池系统夹于中间，并整体安装于整车车架上。但是此方案在整体系统安装时需要大量工装定位，并且整体系统安装到整车上后，如果需要维护保养的时候，就必须整体拆卸，不能单独拆装其中一台燃料电池系统或者其它零部件。因此，此方案安装维护很不方便，增加人力和时间成本。

技术实现思路
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[0004]本专利技术的目的是提供一种多套并联燃料电池系统，能解决现有技术中大功率的燃料电池因其体积太大而无法整体布置安装在整车上，安装维护很不方便，成本大的技术问题。
[0005]本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现的。
[0006]本专利技术的目的是提供一种多套并联燃料电池系统，其特征在于：包括系统总控制器、供氢系统、空气供应系统、冷却系统和多套燃料电池核心单元，其中：
[0007]每一套燃料电池核心单元包括一燃料电池电堆模组、燃料电池控制器和DC
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DC变换器，燃料电池控制器控制燃料电池电堆模组工作，燃料电池电堆模组在氢气和氧气反应下产生电能输出，燃料电池电堆模组的输出端连接到DC
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DC变换器的输入端；
[0008]供氢系统、空气供应系统分别为多套燃料电池核心单元的燃料电池电堆模组提供氢气和空气，冷却系统为多套燃料电池核心单元的燃料电池电堆模组进行冷却；
[0009]系统总控制器与每套燃料电池核心单元的燃料电池控制器连接，系统总控制器向燃料电池控制器发送控制指令；
[0010]多套燃料电池核心单元的DC
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DC变换器的输出端并联后形成一个总的输出端为负载供电。
[0011]上述所述的空气供应系统包括空气过滤器、多个空气流量计和多个空压机，每个燃料电池电堆模组都配备一个空气流量计和一个空压机以控制空气进气量。
[0012]上述所述的空气过滤器只有一个，空气经过空气过滤器后分别流经多个空气流量
计和多个空压机，然后进入多个燃料电池电堆模组，每个空压机都配置独立的空压机控制器。
[0013]上述所述的供氢系统包括氢气瓶和进氢阀门组件，氢气瓶的高压氢气输出到进氢阀门组件后分别流入到各个燃料电池电堆模组的进氢口。
[0014]上述所述的冷却系统包括散热组件、管道过滤器、去离子器和水箱，在散热组件散热后的冷却液分别流经水箱和管道过滤器，流经管道过滤器的冷却液分为两支路输出，一支路输入到各燃料电池电堆模组的入水口，另一支路输入到去离子器，将冷却液中的游离离子去除后进入水箱，流经水箱的冷却液分别流入到各个燃料电池电堆模组的回流口。
[0015]上述所述的冷却系统还包括余热回收器，在各个燃料电池电堆模组内部进行热交换后的冷却液分别从各个燃料电池电堆模组的出水口输出，各个燃料电池电堆模组的出水口并联输入至余热回收器中，经过余热回收器热交换后的冷却液再输送到散热组件。
[0016]上述所述的各个燃料电池电堆模组共用一个尾排口，供氢系统和空气供应系统分别将氢气和空气输入到各个燃料电池电堆模组内进行反应，各个燃料电池电堆模组将未完全反应的少量氢气和水从各个燃料电池电堆模组的吹扫口排出，各个燃料电池电堆模组的吹扫口并联后汇集到一个尾排口排出。
[0017]上述所述的多套燃料电池核心单元的DC
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DC变换器的输出端并联输出至一分线盒上，由分线盒与负载连接进行高压供电。
[0018]上述所述的每套燃料电池核心单元的DC
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DC变换器还可以经过一个降压DC
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DC和一个保险盒后形成一个独立输出端为负载进行低压供电。
[0019]上述所述的系统总控制器、供氢系统、空气供应系统、冷却系统和多套燃料电池核心单元集成安装在一个主体框架上。
[0020]上述所述的主体框架包括模组安装区和附件安装区，附件安装区位于模组安装区的一侧，模组安装区从下到上纵向分为多层，每层对应放置一燃料电池电堆模组，主体框架上的模组安装区的另一侧安装每套燃料电池核心单元的保险盒，主体框架上的模组安装区的底部安装每套燃料电池核心单元的降压DC
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DC和空气供应系统的空压机控制器。
[0021]上述所述的多套燃料电池核心单元设有两套，两套燃料电池核心单元的燃料电池电堆模组上下并排安装在模组安装区中。
[0022]上述所述的附件安装区内安装冷却系统的余热回收器，附件安装区的顶部和底部分别设有上支架和下支架；系统总控制器、每套燃料电池核心单元的燃料电池控制器和空气供应系统的空气过滤器安装在上支架上；空气供应系统的多个空压机分布在附件安装区和下支架上；每套燃料电池核心单元的DC
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DC变换器布置在上支架和下支架上，尾排口布置在下支架上。
[0023]上述所述的主体框架由多条横向杆和多条竖向杆固接而成的框架结构，其中两条横向杆上设有若干安装脚。
[0024]一种车辆，包括车架和安装在车架上的燃料电池系统，其特征在于：所述的燃料电池系统是上述所述的多套并联燃料电池系统。
[0025]本专利技术与现有技术相比，具有如下效果：
[0026]1)一种多套并联燃料电池系统，其特征在于：包括系统总控制器、供氢系统、空气供应系统、冷却系统和多套燃料电池核心单元，其中：每一套燃料电池核心单元包括一燃料
电池电堆模组、燃料电池控制器和DC
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DC变换器，燃料电池控制器控制燃料电池电堆模组工作，燃料电池电堆模组在氢气和氧气反应下产生电能输出，燃料电池电堆模组的输出端连接到DC
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DC变换器的输入端；供氢系统、空气供应系统分别为多套燃料电池核心单元的燃料电池电堆模组提供氢气和空气，冷却系统为多套燃料电池核心单元的燃料电池电堆模组进行冷却；系统总控制器与每套燃料电池核心单元的燃料电池控制器连接，系统总控制器向燃料电池控制器发送控制指令；多套燃料电池核心单元的DC
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DC变换器的输出端并联后形成一个总的输出端为负载供电，该结构通过并联多套小功率燃料电池系统组成大功率系统，并优化布置，将各个子系统进行合理分类整合、模块化布置，方便燃料电池系统的安装以及今后使用的维护保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多套并联燃料电池系统，其特征在于：包括系统总控制器(1)、供氢系统(2)、空气供应系统(3)、冷却系统(4)和多套燃料电池核心单元(5)，其中：每一套燃料电池核心单元(5)包括一燃料电池电堆模组(51)、燃料电池控制器(52)和DC
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DC变换器(53)，燃料电池控制器(52)控制燃料电池电堆模组(51)工作，燃料电池电堆模组(51)在氢气和氧气反应下产生电能输出，燃料电池电堆模组(51)的输出端连接到DC
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DC变换器(53)的输入端；供氢系统(2)、空气供应系统(3)分别为多套燃料电池核心单元(5)的燃料电池电堆模组(51)提供氢气和空气，冷却系统(4)为多套燃料电池核心单元(5)的燃料电池电堆模组(51)进行冷却；系统总控制器(1)与每套燃料电池核心单元(5)的燃料电池控制器(52)连接，系统总控制器(1)向燃料电池控制器(52)发送控制指令；多套燃料电池核心单元(5)的DC
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DC变换器(53)的输出端并联后形成一个总的输出端为负载供电。2.根据权利要求1所述的一种多套并联燃料电池系统，其特征在于：空气供应系统(3)包括空气过滤器(31)、多个空气流量计(32)和多个空压机(33)，每个燃料电池电堆模组(51)都配备一个空气流量计(32)和一个空压机(33)以控制空气进气量。3.根据权利要求2所述的一种多套并联燃料电池系统，其特征在于：空气过滤器(31)只有一个，空气经过空气过滤器(31)后分别流经多个空气流量计(32)和多个空压机(33)，然后进入多个燃料电池电堆模组(51)，每个空压机(33)都配置独立的空压机控制器(34)。4.根据权利要求1或2或3所述的一种多套并联燃料电池系统，其特征在于：供氢系统(2)包括氢气瓶(21)和进氢阀门组件(22)，氢气瓶(21)的高压氢气输出到进氢阀门组件(22)后分别流入到各个燃料电池电堆模组(51)的进氢口。5.根据权利要求4所述的一种多套并联燃料电池系统，其特征在于：冷却系统(4)包括散热组件(41)、管道过滤器(42)、去离子器(43)和水箱(44)，在散热组件(41)散热后的冷却液分别流经水箱(44)和管道过滤器(42)，流经管道过滤器(42)的冷却液分为两支路输出，一支路输入到各燃料电池电堆模组(51)的入水口，另一支路输入到去离子器(43)，将冷却液中的游离离子去除后进入水箱(44)，流经水箱(44)的冷却液分别流入到各个燃料电池电堆模组(51)的回流口。6.根据权利要求5所述的一种多套并联燃料电池系统，其特征在于：冷却系统(4)还包括余热回收器(45)，在各个燃料电池电堆模组(51)内部进行热交换后的冷却液分别从各个燃料电池电堆模组(51)的出水口输出，各个燃料电池电堆模组(51)的出水口并联输入至余热回收器(45)中，经过余热回收器(45)热交换后的冷却液再输送到散热组件(41)。7.根据权利要求6所述的一种多套并联燃料电池系统，其特征在于：各个燃料电池电堆模组(51)共用一个尾排口(54)，供氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小青，邓佳，梁未栋，赵勇富，刘静，刘华，
申请(专利权)人：中山大洋电机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：