燃料电池系统的散热系统、燃料电池系统以及车辆技术方案

本申请涉及一种燃料电池系统的散热系统，包括冷却剂回路(100)；散热器(21)，其配置为适于对用于燃料电池堆(11)的冷却剂进行散热并包括散热面(211)；风扇(22)，其布置在散热器(21)的背离散热面(211)的一侧并配置为适于产生从散热面(211)朝该侧方向的负压；水箱(23)，其配置为适于接收并储存来自燃料电池堆(11)的水；和喷淋装置(24)，其经由水管路(25)与水箱(23)连接并用于对散热器(21)进行冷却。本申请还涉及一种相应的燃料电池系统和车辆。通过本申请能够节省安装空间、降低喷嘴的数量和散热器和风扇的尺寸、提高散热效果并确保燃料电池系统的可靠运行。池系统的可靠运行。池系统的可靠运行。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统的散热系统、燃料电池系统以及车辆


[0001]本申请涉及燃料电池领域，具体而言涉及一种燃料电池系统的散热系统。此外，本申请还涉及一种相应的燃料电池系统以及一种相应的车辆。

技术介绍

[0002]随着新能源车辆的发展，加速了用于车辆的燃料电池系统的研发以及应用。通常，燃料电池系统具有至少一个燃料电池堆，通过阳极系统将燃料、例如氢气供应至该燃料电池堆的阳极侧。通过阴极系统将空气供应至燃料电池堆的阴极侧。
[0003]由于燃料电池堆在产生电能过程中产生大量热量，因而对燃料电池堆的散热要求相比传统燃油车辆高很多。在现有技术中，散热器设计得非常大并且具有非常大的散热面积，以可靠地降低冷却剂回路中的冷却剂的温度。此外，还应配备功率非常大的风扇。
[0004]在燃料电池堆的电化学反应过程中产生大量的反应水，这些反应水通常需要排出到车外而无法被有效利用。在现有技术中利用反应水对散热器进行冷却，其中，在车辆的进气格栅与散热器之间布置有喷水器，喷水器朝着散热器的散热面喷淋反应水。
[0005]这种方式虽然可以利用产生的反应水进行散热，然而为了布置喷水器并且由于喷淋的水呈锥形形状，需要进气格栅与散热器之间的较大空间来确保可靠的喷淋(散热)效果。然而，进气格栅与散热器之间的空间或距离通常受限，每个喷嘴所喷淋的反应水垂直于散热器的散热面并且仅仅具有非常短的锥形形状，因而仅仅能够覆盖非常小的喷淋面积，这导致总体上需要布置非常多的喷水器来满足散热需求。由此显著提高了成本以及布置复杂性。
[0006]此外，在燃料电池系统需要更强的散热效果并需要喷淋更多的水时，由于水的喷射路径较短，喷雾在散热器表面的覆盖面积小而常常导致在散热面上无法快速蒸发(散热器温度不是非常高的情况下)，从而导致散热面上的水滴无法快速蒸发而在液态状态下沿着重力方向落到车辆底板中或路面上。这不仅对环境造成影响，而且在冬季还可能造成冻结风险。
[0007]因而，针对现有技术中的诸多不足之处，仍存在改进需求。

技术实现思路

[0008]在该背景下，根据本申请提出一种燃料电池系统的散热系统。通过本申请的散热系统的至少一个实施例不仅能够克服现有技术中的不足，而且能够实现特别简单的结构设计以及成本有利的制造。
[0009]根据本申请的第一方面，提供一种燃料电池系统的散热系统，包括：
[0010]冷却剂回路；
[0011]散热器，所述散热器配置为适于对用于燃料电池堆的冷却剂进行散热并且包括散热面；
[0012]风扇，所述风扇布置在所述散热器的背离所述散热面的一侧并且配置为适于产生
从所述散热面朝所述一侧方向的负压；
[0013]水箱，所述水箱配置为适于接收并储存来自所述燃料电池堆的水；以及
[0014]喷淋装置，所述喷淋装置经由水管路与所述水箱连接并且用于对所述散热器进行冷却，其中，所述喷淋装置配置为适于平行于所述散热面地喷淋水。
[0015]本申请的基本构思在于，来自燃料电池堆的反应水借助喷淋装置平行于散热器的散热面地被喷淋并且通过风扇产生的负压被“吸引”到散热面上。这种实施例不仅大大降低了散热器与进气格栅之间的空间需求，而且由于喷淋的水基本上平行于散热面而导致水的喷淋路径较长，实现了更好的蒸发效果并明显提升散热效果。此外，这种实施例也能够减少喷射装置的数量并且减小风扇以及散热器的尺寸和功率。
[0016]本申请的技术方案的有利构型能够从以下可选的实施例中获得。
[0017]根据本申请的散热系统的一个可选实施例，所述喷淋装置位于所述散热器的框架上并且平行于所述散热面地布置。这种实施例简化了喷淋装置的布置，省去了用于喷淋装置的专用支架，降低空间需求和制造成本。
[0018]根据本申请的散热系统的一个可选实施例，所述水管路包括主管路和从所述主管路分支出的第一分支管路和第二分支管路，所述第一分支管路以及所述第二分支管路沿着所述散热面的边缘延伸地布置在所述框架上。这种实施例能够实现水管路在散热面处的更合理分布并且为布置合理且更多数量的喷淋装置提供可能性，提高散热效果。
[0019]替代地或附加地，所述水管路包括主管路和从所述主管路分支出的第三分支管路，所述第三分支管路沿所述散热面的中心线延伸地布置在所述框架上。这种实施例能够为从散热面的中心区域出发向两个侧边缘进行喷淋提供可能性。尤其，在附加于第一分支管路和第二分支管路的情况下，第三分支管路的设置能够进一步为布置合理且更多数量的喷淋装置提供可能性，这能够实现更加均匀的喷淋效果。此外，还能够根据燃料电池堆的散热需求或者说燃料电池系统的工况选择性地提供与之匹配的喷淋水量。
[0020]根据本申请的散热系统的一个可选实施例，所述喷淋装置包括分别朝所述中心线的方向布置在所述第一分支管路上的第一喷嘴和分别朝所述中心线的方向布置在所述第二分支管路上的第二喷嘴。这种实施例能够特别简单地布置喷嘴并且实现特别有效的喷淋效果。由于第一喷嘴和第二喷嘴分别从散热面边缘朝着散热面的中心喷淋水，因而确保了可靠的雾化和散热效果。
[0021]替代地或附加地，所述喷淋装置包括分别朝与所述中心线相对置的边缘布置在所述第三分支管路上的第三喷嘴。这进一步确保了喷淋和散热效果并简化了管路布置。
[0022]在燃料电池堆在高功率下工作时由于风扇产生的风速相应较高并且喷淋的水射流较高，因而平行于散热面的水射流被更快且更短地向散热面“吸引”，这会造成散热面的中心区域散热不足而导致整体散热效果下降。因而尤其在附加于第一喷嘴和第二喷嘴来设置第三喷嘴的情况下，这种实施例进一步提升了喷淋水的分布以及雾化效果，并且可以进一步降低散热器的尺寸以及风扇尺寸和功率。此外，还能够根据燃料电池堆的散热需求或者说根据燃料电池系统的工况选择性地由第一喷嘴、第二喷嘴和/或第三喷嘴提供与之匹配的喷淋水量，从而确保可靠且高效的散热效果。
[0023]根据本申请的散热系统的一个可选实施例，所述第一分支管路和所述第二分支管路具有相同的延伸长度。这种实施例制造和布置简单，降低安装成本。
[0024]根据本申请的散热系统的一个可选实施例，所述第三分支管路的延伸长度大于所述第一分支管路的延伸长度和所述第二分支管路的延伸长度。这种实施例实现了三个分支管路的类似“巾”字形布置并且能够根据燃料电池堆的散热需求或者说根据燃料电池系统的工况选择性地由第一喷嘴、第二喷嘴和/或第三喷嘴提供与之匹配的喷淋水量。因而实现了特别灵活且特别可靠的散热效果。
[0025]根据本申请的散热系统的一个可选实施例，在所述主管路与所述第三分支管路之间布置有第一切换阀，借助所述第一切换阀根据所述燃料电池系统的运行状态打开或关断在所述主管路与所述第三分支管路之间的流体连通。这种实施例结构简单且仅通过设置一个切换构件就能实现简单的不同的喷淋水量、提高了对散热需求的适配性。
[0026]根据本申请的散热系统的一个可选实施例，所述第一喷嘴的数量和所述第二喷嘴的数量之和小于所述第三喷嘴的数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统的散热系统，其特征在于，所述散热系统(20)包括：冷却剂回路(100)；散热器(21)，所述散热器(21)配置为适于对用于燃料电池堆(11)的冷却剂进行散热并且包括散热面(211)；风扇(22)，所述风扇(22)布置在所述散热器(21)的背离所述散热面(211)的一侧并且配置为适于产生从所述散热面(211)朝所述一侧方向的负压；水箱(23)，所述水箱(23)配置为适于接收并储存来自所述燃料电池堆(11)的水；以及喷淋装置(24)，所述喷淋装置(24)经由水管路(25)与所述水箱(23)连接并且用于对所述散热器(21)进行冷却，其中，所述喷淋装置(24)配置为适于平行于所述散热面(211)地喷淋水。2.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述喷淋装置(24)位于所述散热器(21)的框架(212)上并且平行于所述散热面(211)地布置。3.根据权利要求2所述的散热系统，其特征在于，所述水管路(25)包括主管路(251)和从所述主管路(251)分支出的第一分支管路(252)和第二分支管路(253)，所述第一分支管路(252)以及所述第二分支管路(253)沿着所述散热面(211)的边缘延伸地布置在所述框架(212)上；和/或所述水管路(25)包括主管路(251)和从所述主管路(251)分支出的第三分支管路(254)，所述第三分支管路(254)沿所述散热面(211)的中心线延伸地布置在所述框架(212)上。4.根据权利要求3所述的散热系统，其特征在于，所述喷淋装置(24)包括分别朝所述中心线的方向布置在所述第一分支管路(252)上的第一喷嘴(241)和分别朝所述中心线的方向布置在所述第二分支管路(253)上的第二喷嘴(242)；和/或所述喷淋装置(24)包括分别朝与所述中心线相对置的边缘布置在所述第三分支管路(254)上的第三喷嘴(243)。5.根据权利要求3或4所述的散热系统，其特征在于，所述第一分...

【专利技术属性】
技术研发人员：周聪，丁宁宁，谢友福，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：新型
国别省市：