CN109760526A - 一种集成式燃料电池发电系统及其应用的电动车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成式燃料电池发电系统及其应用的电动车，集成式燃料电池发电系统，包括：燃料电池模组、空气进气系统、冷却系统、供氢系统、电气系统、尾排系统和框架，燃料电池模组、空气进气系统、冷却系统、供氢系统、电气系统、尾排系统都集成安装在框架上；其特征在于：框架由上至下分成上层空腔、中层空腔和下层空腔，供氢系统安装在上层空腔；燃料电池模组安装在中层空腔，冷却系统的散热器、电气系统的DC－DC升压直流电源安装在下层空腔，电气系统的燃料电池系统控制器位于中层空腔。框架有效整合燃料电池系统内的各个部件，且集成度高，布局合理，增加了燃料电池系统的安装方便性，方便检修。
Description
技术领域：
本发明涉及一种集成式燃料电池发电系统及其应用的电动车。
背景技术：
燃料电池发电系统是利用储存在气瓶中的氢气与来自空气的氧气之间发生电化学反应来产生电能，为用电设备提供动力来源。燃料电池系统包含燃料电池模组、空气进气系统、冷却系统、供氢系统、电气系统、尾排系统等组件，零部件种类繁多，安装复杂。受使用环境影响，燃料电池系统中的空气过滤器、去离子过滤器、氢浓度传感器等均需要定期进行更换或检测。燃料电池模组内部集成有许多零部件，存在使用损坏的可能，需要定期进行检修。通常的，燃料电池系统以功能划分，被分为几个零散的组件，分别在车辆上进行安装，管线连接复杂；或者集成为一体后安装，但是没有协调好系统中各个零部件之间的关系，造成维修保养非常困难，甚至会影响燃料电池系统的使用性能。
发明内容：
本发明的目的是提供一种集成式燃料电池发电系统及其应用的电动车，解决现有技术中燃料电池发电系统内的各个部件分散且分布组合不合理，导致燃料电池发电系统安装连接复杂、维修麻烦的问题。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。
本发明的第一个目的是提供一种集成式燃料电池发电系统，包括：燃料电池模组、空气进气系统、冷却系统、供氢系统、电气系统、尾排系统和框架，其中：
所述空气进气系统主要包括空气压缩机、空气压缩机控制器、进气管、空气过滤器、及若干空气管道；
所述冷却系统主要包括散热器、去离子过滤器、管道过滤器、系统进/出水口、膨胀水箱及若干冷却管道；
所述供氢系统主要包括气瓶、加注口、若干保证供氢系统安全工作的阀门组件及集散口；
所述电气系统主要括DC－DC升压直流电源、分线盒、高压线束、燃料电池系统控制器、低压线束、保险盒；
所述尾排系统主要包括排气口和排水口；
所述燃料电池模组、空气进气系统、冷却系统、供氢系统、电气系统、尾排系统都集成安装在框架上；燃料电池模组、空气进气系统、冷却系统、供氢系统、电气系统、尾排系统通过机械或电气连接成为一个整体；
其特征在于：框架由上至下分成上层空腔、中层空腔和下层空腔，供氢系统安装在上层空腔；燃料电池模组安装在中层空腔，所述的散热器、DC－DC升压直流电源安装在下层空腔，所述的燃料电池系统控制器位于中层空腔。
上述所述燃料电池系统控制器安装于一块控制系统安装板上，控制系统安装板位于中层空腔的左侧或右侧。
上述所述的散热器分成个部分并分别位于下层空腔的两侧，DC－DC升压直流电源位于下层空腔的中间。
上述所述燃料电池模组的接口面板侧朝向所述框架左侧或右侧，所述空气压缩机布置于燃料电池模组的背侧，所述控制系统安装板布置于所述燃料电池模组的接口面板的相对的一侧。
上述所述散热器分成两个部分并分别位于下层空腔的两侧且与框架造一体或分体式安装。
上述所述上层空腔内设有纵向隔板，所述供氢系统安装在纵向隔板的后侧，所述空气过滤器安装在纵向隔板的前侧且靠近所述空气压缩机的入口处，空气过滤器上方安装有进气管。
上述所述纵向隔板前端设置有左右布置的左斜撑和右斜撑，空气过滤器及进气管设置在左斜撑与右斜撑之间。
上述所述膨胀水箱位于所述纵向隔板的前侧且靠近所述燃料电池模组的接口面板侧。
上述所述去离子过滤器位于所述中层空腔的前端且靠近所述燃料电池模组的接口面板侧，去离子过滤器的前后端均连接有颗粒物过滤器。
上述所述集散口位于框架顶部，所述框架顶部还设置有氢浓度传感器，氢浓度传感器位于供氢系统上方。
上述所述保险盒位于控制系统安装板上，分线盒设置在中层空腔的前端，并位于DC－DC升压直流电源上方，DC－DC升压直流电源和分线盒之间通过高压线束连接。
上述所述控制系统安装板上还设置有整车控制器。
上述所述管道过滤器位于所述燃料电池模组的进水口主管路上或管道过滤器的两侧分置于所述散热器出水口的分管路上。
上述所述尾排系统包括第一管道和第二管道，第一管道的一端与燃料电池模组中的电堆出气口连接，第一管道的另一端与第二管道的中部连通，第二管道沿着框架纵向设置，排气口位于第二管道的顶端，排水口位于第二管道的底端。
本发明的第二个目的是提供一种电动车，包括集成式燃料电池发电系统，其特征在于：所述集成式燃料电池发电系统为上述所述的集成式燃料电池发电系统。
本发明与现有技术相比，具有如下效果：
1)一体式燃料电池系统，集成式燃料电池发电系统，包括：燃料电池模组、空气进气系统、冷却系统、供氢系统、电气系统、尾排系统和框架，燃料电池模组、空气进气系统、冷却系统、供氢系统、电气系统、尾排系统都集成安装在框架上；其特征在于：框架由上至下分成上层空腔、中层空腔和下层空腔，供氢系统安装在上层空腔；燃料电池模组安装在中层空腔，冷却系统的散热器、电气系统的DC－DC升压直流电源安装在下层空腔，电气系统的燃料电池系统控制器位于中层空腔；框架有效整合燃料电池系统内的各个部件，且集成度高，布局合理，增加了燃料电池系统的安装方便性，方便检修。
2)本发明的其它优点在实施例部分展开详细描述。
附图说明：
图1是本发明实施例一提供的集成式燃料电池发电系统的立体图；
图2是集成式燃料电池发电系统另一角度的立体图；
图3是集成式燃料电池发电系统的主视图；
图4是集成式燃料电池发电系统的左视图；
图5是集成式燃料电池发电系统的右视图；
图6是集成式燃料电池发电系统的后视图；
图7是集成式燃料电池发电系统的的电路示意图。
具体实施方式：
下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
实施例一：
如图1至图7所示，本实施例提供的是一种集成式燃料电池发电系统，包括：燃料电池模组18、空气进气系统、冷却系统、供氢系统、电气系统、尾排系统和框架2，其中：
所述空气进气系统主要包括空气压缩机23、空气压缩机控制器27、进气管15、空气过滤器16、及若干空气管道；
所述冷却系统主要包括散热器1、去离子过滤器19、管道过滤器28、系统进/出水口29、膨胀水箱17及若干冷却管道；
所述供氢系统主要包括气瓶9、加注口7、若干保证供氢系统安全工作的阀门组件8及集散口14；
所述电气系统主要括DC－DC升压直流电源21、分线盒20、高压线束22、燃料电池系统控制器5、低压线束4、保险盒3；
所述尾排系统主要包括排气口30和排水口31；
所述燃料电池模组18、空气进气系统、冷却系统、供氢系统、电气系统、尾排系统都集成安装在框架2上；燃料电池模组18、空气进气系统、冷却系统、供氢系统、电气系统、尾排系统通过机械或电气连接成为一个整体；
其特征在于：框架2由上至下分成上层空腔93、中层空腔92和下层空腔91，供氢系统安装在上层空腔93；燃料电池模组18安装在中层空腔92，所述的散热器1、DC－DC升压直流电源21安装在下层空腔91，所述的燃料电池系统控制器5位于中层空腔92。
框架有效整合燃料电池系统内的各个部件，且集成度高，布局合理，增加了燃料电池系统的安装方便性，方便检修。
上述所述燃料电池系统控制器5安装于一块控制系统安装板24上，控制系统安装板24位于中层空腔92的左侧或右侧。方便调试。
上述所述的散热器1分成两个部分并分别位于下层空腔91的两侧，DC－DC升压直流电源21位于下层空腔91的中间。散热效果好。
上述所述燃料电池模组18的接口面板26侧朝向所述框架2左侧或右侧，所述空气压缩机23布置于燃料电池模组18的背侧，所述控制系统安装板24布置于所述燃料电池模组18的接口面板26的相对的一侧。
上述所述散热器1分成两个部分并分别位于下层空腔91的两侧且与框架2造一体或分体式安装。
上述所述上层空腔93内设有纵向隔板25，所述供氢系统安装在纵向隔板25的后侧，所述空气过滤器16安装在纵向隔板25的前侧且靠近所述空气压缩机23的入口处，空气过滤器16上方安装有进气管15。空气过滤器16更换方便。
上述所述纵向隔板25前端设置有左右布置的左斜撑35和右斜撑34，空气过滤器16及进气管15设置在左斜撑35与右斜撑34之间。左斜撑35和右斜撑34加强了框架2的强度。
上述所述膨胀水箱17位于所述纵向隔板25的前侧且靠近所述燃料电池模组18的接口面板26侧。
上述所述去离子过滤器19位于所述中层空腔92的前端且靠近所述燃料电池模组18的接口面板26侧，去离子过滤器19的前后端均连接有颗粒物过滤器。
上述所述集散口14位于框架2顶部，所述框架2顶部还设置有氢浓度传感器13，氢浓度传感器13位于供氢系统上方。检测效果更准确。
上述所述保险盒3位于控制系统安装板24上，分线盒20设置在中层空腔92的前端，并位于DC－DC升压直流电源21上方，DC－DC升压直流电源21和分线盒20之间通过高压线束22连接。分线盒20设置在中层空腔92的前端方便接线。
上述所述控制系统安装板24上还设置有整车控制器6。
上述所述管道过滤器28位于所述燃料电池模组18的进水口主管路上或管道过滤器28的两侧分置于所述散热器1出水口的分管路上。方便更换管道过滤器28。
上述所述尾排系统包括第一管道33和第二管道32，第一管道33的一端与燃料电池模组18中的电堆出气口连接，第一管道33的另一端与第二管道32的中部连通，第二管道14沿着框架2纵向设置，排气口30位于第二管道32的顶端，排水口31位于第二管道32的底端。
实施例二：
本实施例提供的是一种电动车，包括集成式燃料电池发电系统100，其特征在于：所述集成式燃料电池发电系统100为实施例一所述的集成式燃料电池发电系统。
以上实施例为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式不限于此，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种集成式燃料电池发电系统，包括：燃料电池模组(18)、空气进气系统、冷却系统、供氢系统、电气系统、尾排系统和框架(2)，其中：
所述空气进气系统主要包括空气压缩机(23)、空气压缩机控制器(27)、进气管(15)、空气过滤器(16)、及若干空气管道；
所述冷却系统主要包括散热器(1)、去离子过滤器(19)、管道过滤器(28)、系统进/出水口(29)、膨胀水箱(17)及若干冷却管道；
所述供氢系统主要包括气瓶(9)、加注口(7)、若干保证供氢系统安全工作的阀门组件(8)及集散口(14)；
所述电气系统主要括DC－DC升压直流电源(21)、分线盒(20)、高压线束(22)、燃料电池系统控制器(5)、低压线束(4)、保险盒(3)；
所述尾排系统主要包括排气口(30)和排水口(31)；
所述燃料电池模组(18)、空气进气系统、冷却系统、供氢系统、电气系统、尾排系统都集成安装在框架(2)上；燃料电池模组(18)、空气进气系统、冷却系统、供氢系统、电气系统、尾排系统通过机械或电气连接成为一个整体；
其特征在于：框架(2)由上至下分成上层空腔(93)、中层空腔(92)和下层空腔(91)，供氢系统安装在上层空腔(93)；燃料电池模组(18)安装在中层空腔(92)，所述的散热器(1)、DC－DC升压直流电源(21)安装在下层空腔(91)，所述的燃料电池系统控制器(5)位于中层空腔(92)。
2.根据权利要求1所述的一种集成式燃料电池发电系统，其特征在于：所述燃料电池系统控制器(5)安装于一块控制系统安装板(24)上，控制系统安装板(24)位于中层空腔(92)的左侧或右侧。
3.根据权利要求2所述的一种集成式燃料电池发电系统，其特征在于：所述的散热器(1)分成两个部分并分别位于下层空腔(91)的两侧，DC－DC升压直流电源(21)位于下层空腔(91)的中间。
4.根据权利要求3所述的一种集成式燃料电池发电系统，其特征在于：所述燃料电池模组(18)的接口面板(26)侧朝向所述框架(2)左侧或右侧，所述空气压缩机(23)布置于燃料电池模组(18)的背侧，所述控制系统安装板(24)布置于所述燃料电池模组(18)的接口面板的相对的一侧。
5.根据权利要求4所述的一种集成式燃料电池发电系统，其特征在于：所述散热器(1)分成两个部分并分别位于下层空腔(91)的两侧且与框架(2)造一体或分体式安装。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种集成式燃料电池发电系统，其特征在于：所述上层空腔(93)内设有纵向隔板(25)，所述供氢系统安装在纵向隔板(25)的后侧，所述空气过滤器(16)安装在纵向隔板(25)的前侧且靠近所述空气压缩机(23)的入口处，空气过滤器(16)上方安装有进气管(15)。
7.根据权利要求6所述的一种集成式燃料电池发电系统，其特征在于：所述纵向隔板(25)前端设置有左右布置的左斜撑(35)和右斜撑(34)，空气过滤器(16)及进气管(15)设置在左斜撑(35)与右斜撑(34)之间。
8.根据权利要求7所述的一种集成式燃料电池发电系统，其特征在于：所述膨胀水箱(17)位于所述纵向隔板(25)的前侧且靠近所述燃料电池模组(18)的接口面板(26)侧。
9.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种集成式燃料电池发电系统，其特征在于：所述去离子过滤器(19)位于所述中层空腔(92)的前端且靠近所述燃料电池模组(18)的接口面板(26)侧，去离子过滤器(19)的前后端均连接有颗粒物过滤器。
10.根据权利要求9所述的一种集成式燃料电池发电系统，其特征在于：所述集散口(14)位于框架(2)顶部，所述框架(2)顶部还设置有氢浓度传感器(13)，氢浓度传感器(13)位于供氢系统上方。
11.根据权利要求10所述的一种集成式燃料电池发电系统，其特征在于：所述保险盒(3)位于控制系统安装板(24)上，分线盒(20)设置在中层空腔(92)的前端，并位于DC－DC升压直流电源(21)上方，DC－DC升压直流电源(21)和分线盒(20)之间通过高压线束(22)连接。
12.根据权利要求11所述的一种集成式燃料电池发电系统，其特征在于：所述控制系统安装板(24)上还设置有整车控制器(6)。
13.根据权利要求12所述的一种集成式燃料电池发电系统，其特征在于：所述管道过滤器(28)位于所述燃料电池模组(18)的进水口主管路上或管道过滤器(28)的两侧分置于所述散热器(1)出水口的分管路上。
14.根据权利要求13所述的一种集成式燃料电池发电系统，其特征在于：所述尾排系统包括第一管道(33)和第二管道(32)，第一管道(33)的一端与燃料电池模组(18)中的电堆出气口连接，第一管道(33)的另一端与第二管道(32)的中部连通，第二管道(14)沿着框架(2)纵向设置，排气口(30)位于第二管道(32)的顶端，排水口(31)位于第二管道(32)的底端。
15.一种电动车，包括集成式燃料电池发电系统，其特征在于：所述集成式燃料电池发电系统为权利要求1至14中任意一项所述的集成式燃料电池发电系统。
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