一种用于车辆的氢燃料电池及其应用的车辆制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于车辆的氢燃料电池及其应用的车辆，包括电池模块，分别与电池模块连接的氢气通道模块、空气通道模块以及水路换热模块；氢气通道模块包括连接在外部氢气供应源装置与电池模块氢气输入端之间的氢气通道单元和接入氢气通道单元的氢气再循环单元；氢气再循环单元包括依次连接的回氢管路、汽水分离器和氢气循环泵，回氢管路和电池模块氢气输出端连接，且氢气循环泵的输出端接入氢气通道单元；汽水分离器的第一出口和第二出口分别连接混合器；本实用新型专利技术提供的氢燃料电池给高倍率动力电池充电时去除了氢气喷射器或氢气引射器的系统结构设置，供电正常，且结构简单、实施成本低和易于维护。实施成本低和易于维护。实施成本低和易于维护。

【技术实现步骤摘要】
一种用于车辆的氢燃料电池及其应用的车辆


[0001]本技术属于城市轨道交通领域，具体涉及了一种用于车辆的氢燃料电池，本技术还涉及该氢燃料电池应用的车辆。

技术介绍

[0002]新能源有轨电车动力型式通常采用高倍率电池包和氢燃料电池组合技术，在工作时，通过氢燃料电池发电的方式给高倍率电池包充电，提高车辆续航能力，其轨道车辆环保、节能、无污染、续航长和无接触网的特点得到较多地方政府的广泛支持和应用，未来具有广阔的应用前景。
[0003]现有燃料电池的氢系统需要氢气喷射器或氢气引射器，从而控制电池电堆的功率精准控制，节约用氢量；然而这明显增加了氢系统整体的结构复杂度，不仅结构成本高，也对系统在生命周期内的维护提出了挑战。
[0004]本申请人决定寻求技术方案来解决以上技术问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本技术的目的在于提供一种用于车辆的氢燃料电池及其应用的车辆，给高倍率动力电池充电时去除了氢气喷射器或氢气引射器的系统结构设置，供电正常，且结构简单、实施成本低和易于维护。
[0006]本技术采用的技术方案如下：
[0007]一种用于车辆的氢燃料电池，包括安装在防护框架内的电池模块，分别与电池模块连接的氢气通道模块、空气通道模块以及水路换热模块；其中，
[0008]所述氢气通道模块包括连接在外部氢气供应源装置与电池模块氢气输入端之间的氢气通道单元和接入所述氢气通道单元的氢气再循环单元；所述氢气再循环单元包括依次连接的回氢管路、汽水分离器和氢气循环泵，所述回氢管路和电池模块氢气输出端连接，且所述氢气循环泵的输出端接入所述氢气通道单元；
[0009]所述汽水分离器的第一出口和第二出口分别连接混合器，所述第一出口与混合器之间设有排氢阀，所述第二出口与混合器之间设有排水阀；同时所述氢气通道单元接入氢气泄压阀，所述氢气泄压阀的出气口连接所述混合器，用于调节控制氢气通道单元中的最高压力。
[0010]优选地，所述空气通道模块包括依次连接的空压机和中冷器，所述中冷器连接加湿器的第一入口，经过所述加湿器的处理形成高湿高压洁净的空气，通过所述加湿器的第一出口与所述电池模块的空气输入端连接，其中，所述电池模块的废水和/或废气输出端一路接入所述加湿器的第二入口进行水回收，并通过所述加湿器的第二出口将多余的水排入所述混合器中；同时所述电池模块的废水和/或废气输出端另一路连接所述混合器，用于排出所述电池模块完成反应后剩余的废气和/或废水；所述混合器的出口连接到排气模块，将电化学生成的废水和/或废气通过所述排气模块集中排出。
[0011]优选地，所述空压机与空压机控制器控制连接，所述空压机的进口端连接与空气过滤器，且所述空气过滤器与空压机的进口端之间设有与所述空压机控制器通信连接的流量传感器，用于实时监测进入空气通道模块内部管路的空气流量。
[0012]优选地，所述加湿器的第一出口通过空气软管和空气进入过板接头与所述电池模块的空气输入端进行密封连接，所述电池模块的废水和/或废气输出端通过空气软管和空气输出过板接头与所述加湿器的第二入口进行密封连接，其中，所述空气输出过板接头的另一出口通过旁通软管连接旁通电磁阀后连接所述混合器；所述加湿器的第二出口与所述混合器之间通过变径废气软管和背压阀串联连接，使得所述电池模块具有合适的压力和排水能力。
[0013]优选地，所述空气进入过板接头的另一出口通过旁通软管连接旁通电磁阀后连接所述中冷器的出口，用于实现清扫所述电池模块的内部水汽，避免因低温结冰损坏电池模块的内部结构；同时所述中冷器的出口通过旁通软管连接旁通电磁阀后连接所述混合器，避免所述空压机发生喘振问题。
[0014]优选地，所述水路换热模块包括水泵和换热器，所述电池模块分别设有水路入口和水路出口，其中，所述水路入口通过软管和连接有去离子器的水路多通阀连接所述水泵的出口，所述水泵的入口接入所述换热器；所述水路出口通过电子节温器与所述换热器连接，用于形成对电池模块的热交换回路；所述换热器包括与控制模块控制连接的若干风扇，用于实现分级散热效果。
[0015]优选地，所述电子节温器的另一出口连接有PTC加热器，且所述PTC加热器与安装位于水泵入口处的进口通阀连接，用于形成对所述电池模块的加热通路，利于在低温环境下的快速启动效果；和/或，所述水泵的出口通过水路多通阀接入所述中冷器的冷却入口，且所述中冷器的冷却出口与所述水路多通阀连接，用于实现高压高热空气的冷却效果；和/或，所述水路换热模块还包括膨胀储液箱，所述膨胀储液箱的出水口通过软管与安装位于水泵入口处的进口通阀连接，用于维持水路换热模块中的压力稳定性和补液效果。
[0016]优选地，所述氢气通道单元包括与外部氢气供应源装置连接的氢气直通接头，所述氢气直通接头在所述电池模块的内部依次串联的阳极压力调节阀、至少1个氢气多通接头和电堆氢气进入管道；所述汽水分离器、氢气循环泵、混合器、排氢阀、排水阀以及氢气泄压阀均安装位于在所述电池模块的外侧底部。
[0017]优选地，所述电池模块包括安装在内部的发电电堆、/和电堆巡检仪、/和氢浓度传感器、/和温度传感器、/和压力传感器、正负极端板以及与控制模块控制连接的通风机，其中，
[0018]所述电堆巡检仪用于检测所述发电电堆中的串联电池电压；所述温度传感器和压力传感器分别用于检测所述发电电堆中水路入口和水路出口的温度和压力；所述氢浓度传感器与控制模块连接，用于检测所述电池模块的内部氢气浓度是否超标；
[0019]所述通风机通过管路连接与通风口，所述通风口与电池模块外部联通用于实现对所述电池模块的通风效果。
[0020]优选地，一种车辆，所述车辆的车顶安装有如上所述的氢燃料电池。
[0021]本技术取消了现有技术中电堆功率的精准控制，去除了氢气喷射器或氢气引射器的系统结构设置，具体由安装在防护框架内的电池模块，分别与电池模块连接的氢气
通道模块、空气通道模块以及水路换热模块组成，给高倍率动力电池充电时去除了氢气喷射器或氢气引射器的系统结构设置，供电正常，且结构简单、实施成本低和易于维护；在实际应用时，将氢燃料电池系统安装布置在车辆的顶部，通风散热、维保空间足够，采用防护框架的安装结构还可以减少太阳的热负荷，提高氢燃料电池的使用寿命；本技术还提出采用可实现分级散热效果的多个电风扇作为换热器结构，可以有效降低氢燃料电池的能耗。
附图说明
[0022]图1是本技术具体实施方式下氢燃料电池的结构示意图(带部分透视效果)；
[0023]图2是标注有其他附图标记的图1；
[0024]图3是本技术具体实施方式下氢气通道模块的结构示意图；
[0025]图4是图3中的局部结构放大示意图；
[0026]图5是本技术具体实施方式下空气通道模块的结构示意图
[0027]图6是图5中的局部结构放大示意图；
[0028]图7是本技术具体实施方式下水路换热模块的结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于车辆的氢燃料电池，其特征在于，包括安装在防护框架内的电池模块，分别与电池模块连接的氢气通道模块、空气通道模块以及水路换热模块；其中，所述氢气通道模块包括连接在外部氢气供应源装置与电池模块氢气输入端之间的氢气通道单元和接入所述氢气通道单元的氢气再循环单元；所述氢气再循环单元包括依次连接的回氢管路、汽水分离器和氢气循环泵，所述回氢管路和电池模块氢气输出端连接，且所述氢气循环泵的输出端接入所述氢气通道单元；所述汽水分离器的第一出口和第二出口分别连接混合器，所述第一出口与混合器之间设有排氢阀，所述第二出口与混合器之间设有排水阀；同时所述氢气通道单元接入氢气泄压阀，所述氢气泄压阀的出气口连接所述混合器，用于调节控制氢气通道单元中的最高压力。2.根据权利要求1所述的氢燃料电池，其特征在于，所述空气通道模块包括依次连接的空压机和中冷器，所述中冷器连接加湿器的第一入口，经过所述加湿器的处理形成高湿高压洁净的空气，通过所述加湿器的第一出口与所述电池模块的空气输入端连接，其中，所述电池模块的废水和/或废气输出端一路接入所述加湿器的第二入口进行水回收，并通过所述加湿器的第二出口将多余的水排入所述混合器中；同时所述电池模块的废水和/或废气输出端另一路连接所述混合器，用于排出所述电池模块完成反应后剩余的废气和/或废水；所述混合器的出口连接到排气模块，将电化学生成的废水和/或废气通过所述排气模块集中排出。3.根据权利要求2所述的氢燃料电池，其特征在于，所述空压机与空压机控制器控制连接，所述空压机的进口端连接与空气过滤器，且所述空气过滤器与空压机的进口端之间设有与所述空压机控制器通信连接的流量传感器，用于实时监测进入空气通道模块内部管路的空气流量。4.根据权利要求2所述的氢燃料电池，其特征在于，所述加湿器的第一出口通过空气软管和空气进入过板接头与所述电池模块的空气输入端进行密封连接，所述电池模块的废水和/或废气输出端通过空气软管和空气输出过板接头与所述加湿器的第二入口进行密封连接，其中，所述空气输出过板接头的另一出口通过旁通软管连接旁通电磁阀后连接所述混合器；所述加湿器的第二出口与所述混合器之间通过变径废气软管和背压阀串联连接，使得所述电池模块具有合适的压力和排水能力。5.根据权利要求4所述的氢燃料电池，其特征在于，所述空气进入过板接头的另一出口通过旁通软管连接旁通电磁阀后连接所述中冷器...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟玉海，
申请(专利权)人：南通维忆克技术服务有限公司，
类型：新型
国别省市：