一种车载燃料电池集成系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种车载燃料电池集成系统，包括系统安装框架、电堆本体模块、氢气辅助系统、空气辅助系统及冷却循环系统，所述的系统安装框架为整体焊接的框架结构，所述的电堆本体模块布置在系统安装框架的上层，所述的氢气辅助系统、空气辅助系统及冷却循环系统均布置在系统安装框架内侧，整体结构简易、拆装方便、结构紧凑体积小，能够有效解决目前集中式燃料电池系统体积巨大、拆装不便等难题。拆装不便等难题。拆装不便等难题。

【技术实现步骤摘要】
一种车载燃料电池集成系统


[0001]本技术涉及车用燃料电池
，具体涉及一种车载燃料电池集成系统。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种清洁高效的能源利用方式，是一种将氢气与氧气通过电化学反应产生电能的能量转化装置，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜作为传递H
+
的介质，而H2失去的电子则从导线通过。工作时相当于一直流电源，阳极即电源负极，阴极即电源正极。在整个电化学反应中没有燃烧过程，无机械损耗，能量转换率高，产物仅为电、水和热。因此不受卡诺循环的限制，能量转换效率高理论可达100％，且其具有能量密度高、转换效率高、相应速度快、质量轻、体积小等特点。是一种具有广泛应用前景且能够有效代替目前的不可再生能源的一种新型动力能源。
[0003]在当今节能减排的大环境下，传统燃油车被新能源汽车代替是必然趋势。目前车载动力系统主要为内燃机与锂电池。与传统内燃机相比，燃料电池系统具有比功率大、效率高、噪音小和无污染等优点；与锂电池相比，燃料电池系统具有加氢时间短、续航里程长等优点，弥补了锂电池在这些方面的缺陷。近些年来燃料电池系统在汽车上得应用也被推上了浪口。汽车使用燃料电池作为动力，不仅可以实现高效的能源利用并显著降低有害排放，而且可以实现汽车运行过程中的低噪音和低振动。因此，燃料电池汽车将是未来汽车的重要发展趋势，燃料电池汽车技术也正式成为汽车领域的研究重点。但是，对于氢燃料电池汽车狭小的安装空间而言，目前的车在燃料电池属于分散式布置，不仅会造成布置复杂，浪费汽车有限的空间，而且还会造成安装、拆卸不易及前期技术交互要求高等缺陷。另外，燃料电池的控制系统及动力系统在运行时会产生热量，这部分热量若不及时排出，会导致燃料电池放置空间内的温度升高，从而影响燃料电池的发电效率。
[0004]因此，本领域急需一种布置更加合理的车载燃料电池集成系统。

技术实现思路

[0005]本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种车载燃料电池集成系统。
[0006]为了实现本技术之目的，本申请提供以下技术方案。
[0007]在第一方面中，本申请提供一种车载燃料电池集成系统，所述燃料电池包括电堆本体、氢气辅助单元、空气辅助单元和冷却循环单元，所述电堆本体设有氢气进堆口、氢气出堆口、空气进堆口、空气出堆口、冷却水进堆口和冷却水出堆口，所述氢气辅助单元连接在氢气进堆口和氢气出堆口之间，用于向所述电堆本体内提供氢气，所述空气辅助单元连接在空气进堆口和空气出堆口之间，用于向所述电堆本体内提供氧气，所述集成系统包括安装框架，所述电堆本体固定在所述安装框架的顶部，所述氢气辅助单元、空气辅助单元和冷却循环单元安装在所述安装框架的内部，且所述氢气辅助单元、空气辅助单元和冷却循
环单元与所述电堆本体的连接管路设置在所述安装框架的同一侧。
[0008]在第一方面的一种实施方式中，所述电堆本体的一端的一侧依次设有空气进堆口、冷却水进堆口和氢气出堆口，在同一端的另一侧依次设有氢气进堆口、冷却水出堆口和空气出堆口。
[0009]在第一方面的一种实施方式中，所述氢气辅助单元包括设置在安装框架内的循环泵、水气分离器以及比例阀，其中，所述比例阀的一个进口与车载的氢气源连接，所述比例阀的出口与所述氢气进堆口连接，所述氢气出堆口与水气分离器连接，所述水气分离器的底部设置排液口，所述排液口与车载的水源连接；所述水气分离器的顶部设有出气口和排气口，所述出气口与所述比例阀的一个入口连接，所述排气口连接排空管路；所述排液口、出气口和排气口均设有阀门。
[0010]在第一方面的一种实施方式中，所述空气辅助单元包括依次设置在安装框架内部的过滤器、空压机和中冷器，所述中冷器与空气进堆口连接，所述空气出堆口与排空管路连接，且所述空气出堆口连接的排空管路与所述排气口连接的排空管路为同一管路。
[0011]在第一方面的一种实施方式中，所述冷却循环单元包括主冷循环单元和辅助冷循环单元，所述主冷循环单元包括依次设置在安装框架内的水泵和节温器，所述水泵与车载的水箱连接，所述节温器与冷却水进堆口连接，所述冷却水出堆口与车载的水箱循环连接；
[0012]所述辅助冷循环单元包括辅助水泵以及串联的多个辅助冷却器，每个辅助冷却器用于冷却安装在所述安装框架内的发热器件，所述辅助冷循环单元与车载的水箱循环连接。
[0013]在第一方面的一种实施方式中，所述发热器件包括循环泵、空压机、中冷器、水泵、辅助水泵以及所述电堆本体的控制系统。
[0014]在第一方面的一种实施方式中，所述氢气辅助单元、空气辅助单元和冷却循环单元的管路采用U型交叉布置。
[0015]在第一方面的一种实施方式中，所述电堆本体和安装框架顶部之间设有橡胶脚垫。
[0016]与现有技术相比，本技术的有益效果在于：
[0017]在本技术的系安装框架，采用整体焊接的形式将系统安装框架做成一体式，从而能够作为一个整体安装至汽车的安装仓内；系统安装框架内侧具有氢气辅助系统、空气辅助系统及冷却循环系统各个零部件的安装区，系统安装框架顶层具有电堆本体模块的安装区，并在系统安装框架和电堆本体模块之间设置有橡胶垫，较小汽车的振动经系统安装框架传递到电堆本体模块；并且燃料电池控制系统包括FCU控制系统及电压巡检模块依次集成在系统安装框架及电堆本体模块的侧面。因此，本技术的结构紧凑的燃料电池集成系统，能够实现燃料电池及相关零部件的提前分装，并且作为一个整体安装至车架上，集成高度，空间布置紧凑，拆装简便，并且能够节省汽车的安装空间。
附图说明
[0018]图1为本技术的一个角度的立体结构示意图；
[0019]图2为本技术的另一个角度的立体结构示意图；
[0020]图3为本技术的另一个角度的立体结构示意图；
[0021]图4为本申请氢气辅助单元、空气辅助单元和冷却循环单元的管路连接示意图；
[0022]图5为本申请氢气辅助单元、空气辅助单元和冷却循环单元的管路布置示意图。
[0023]在附图中，1为安装框架；2为电堆本体；3为氢气进气口；4为比例阀；5为氢气进堆口；6为氢气出堆口；7为水汽分离器；8为循环泵；9为空压机；10为中冷器；11为空气进堆口；12为空气出堆口；13为节气门；14为排气管；15为水泵；16为节温器；17为冷却水进堆口；18为主风机冷却进水口；19为循环泵控制器冷却水进口；20为循环泵控制器；21为空压机控制器；22为中冷器冷却水出口；23为中冷器冷却水进口；24为橡胶脚垫；25为冷却水出堆口；26为FCU控制器；27为电压巡检模块；28为电路总控盒，29为减压阀；30为压力传感器；31为温度传感器；32为主散热器；33为水箱；34为过滤器；35为空气流量计；36为中冷器，37为空气管路，38为冷却循环系统管路，39为尾排管路，40为控制线路，41为去离子罐，42为D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集成系统，所述燃料电池包括电堆本体、氢气辅助单元、空气辅助单元和冷却循环单元，所述电堆本体设有氢气进堆口、氢气出堆口、空气进堆口、空气出堆口、冷却水进堆口和冷却水出堆口，所述氢气辅助单元连接在氢气进堆口和氢气出堆口之间，用于向所述电堆本体内提供氢气，所述空气辅助单元连接在空气进堆口和空气出堆口之间，用于向所述电堆本体内提供氧气，其特征在于，所述集成系统包括安装框架，所述电堆本体固定在所述安装框架的顶部，所述氢气辅助单元、空气辅助单元和冷却循环单元安装在所述安装框架的内部，且所述氢气辅助单元、空气辅助单元和冷却循环单元与所述电堆本体的连接管路设置在所述安装框架的同一侧。2.如权利要求1所述的一种车载燃料电池集成系统，其特征在于，所述电堆本体的一端的一侧依次设有空气进堆口、冷却水进堆口和氢气出堆口，在同一端的另一侧依次设有氢气进堆口、冷却水出堆口和空气出堆口。3.如权利要求2所述的一种车载燃料电池集成系统，其特征在于，所述氢气辅助单元包括设置在安装框架内的循环泵、水气分离器以及比例阀，其中，所述比例阀的一个进口与车载的氢气源连接，所述比例阀的出口与所述氢气进堆口连接，所述氢气出堆口与水气分离器连接，所述水气分离器的底部设置排液口，所述排液口与车载的水源连接；所述水气分离器的顶部设有出气口和排气口，所述出气口...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹贻福，杨广魁，黄文强，林梅兰，袁飞，王宏宇，
申请(专利权)人：厦门耐克森能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：