CN112635807B - 一种车用质子交换膜燃料电池发动机集成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车用质子交换膜燃料电池发动机集成装置，属于燃料电池发动机技术领域，包括电堆模块，电控模块，和位于电堆模块下部的空气模块、氢气模块和冷却模块，电堆模块包括集成部件的电堆模块底板，空气模块包括集成部件的空气模块底板，氢气模块包括集成部件的氢气模块底板，冷却模块包括集成部件的冷却模块底板；空气模块底板、氢气模块底板和冷却模块底板通过结构件固定于电堆模块底板下方，从而实现集成；所述电堆模块通过管道接口与空气模块、氢气模块、冷却模块中各部件连接。本发明通过模块化设计实现发动机的能量优化控制与稳定运行，提高发动机的可靠性与寿命，具有高集成度，适用于大客车。

Description

一种车用质子交换膜燃料电池发动机集成装置
技术领域
本发明属于燃料电池发动机技术领域，具体涉及一种车用质子交换膜燃料电池发动机集成装置。
背景技术
燃料电池是一种环境友好、高效、长寿命的发电装置。以质子交换膜燃料电池(PEMFC)为例，燃料气体从阳极侧进入，氢原子在阳极失去电子变成质子，质子穿过质子交换膜到达阴极，电子同时经由外部回路也到达阴极，质子、电子与氧气在阴极结合生成水。燃料电池采用非燃烧的方式将化学能转化为电能，由于不受卡诺循环的限制其直接发电效率可高达45％。以电池堆为核心发电装置，燃料电池系统集成了电源管理、热管理等模块，具有热、电、水、气统筹管理的特征。燃料电池系统产品从固定式电站，到移动式电源；从电动汽车，到航天飞船；从军用装备，到民用产品，有着广泛的应用空间。
燃料电池用于交通领域可作为电动汽车的动力电源，只需耗时几分钟的加注氢气燃料，即可持续提供电能，相比于纯电动汽车，其充电时间大幅下降；氢气的高比能量特性，使燃料电池汽车的续航里程大幅提升。而燃料电池发动机则为燃料电池汽车的核心技术与主要研发内容。
现有商用大客车的燃料电池发动机，一般集成在大客车尾部，为了在尾部设有座位，仅给燃料电池发动机留有一个高度较矮的矩形空间，对于燃料电池发动机的集成度和外部尺寸提出很高的要求。但是现有商用大客车的燃料电池发动机的集成度较低，功能不完备，在装车时需要额外添加辅助部件及相应的空间需求，不利于整车的装车集成。此外，发动机缺乏模块性系统设计理念，导致发动机维护困难。
发明内容
针对现有技术的不足，以及本领域研究和应用的需求，本发明的目的在于提出了一种车用质子交换膜燃料电池发动机集成装置，通过模块化设计，实现发动机的能量优化控制与稳定运行，提高发动机的可靠性与寿命，且具有高集成度。
本发明的技术方案如下：
一种车用质子交换膜燃料电池发动机集成装置，其特征在于，包括电堆模块St，位于电堆模块St侧面的电控模块，和位于电堆模块St下部的空气模块BA、氢气模块BH和冷却模块BC，所述电堆模块St包括集成部件的电堆模块底板S0，空气模块BA包括集成部件的空气模块底板BA0，氢气模块BH包括集成部件的氢气模块底板BH0，冷却模块BC包括集成部件的冷却模块底板BC0；所述空气模块底板BA0、氢气模块底板BH0和冷却模块底板BC0通过结构件固定于电堆模块底板S0下方，从而将空气模块BA、氢气模块BH、冷却模块BC与电堆模块St集成；所述电堆模块St通过管道接口与空气模块BA、氢气模块BH、冷却模块BC中各部件连接。
进一步地，所述空气模块底板BA0、氢气模块底板BH0和冷却模块底板BC0集成在一块大底板上，所述大底板通过结构件固定于电堆模块底板S0下方，从而将空气模块BA、氢气模块BH、冷却模块BC与电堆模块St集成。
进一步地，所述电堆模块St还包括燃料电池电堆和通过结构件集成于电堆模块底板S0上的空气吹扫进口JS1、空气吹扫出口JS2、反应空气进口JS3、反应空气出口JS4、冷却液进口JS5、冷却液出口JS6、氢气进口JS7、氢气出口JS8。
进一步地，所述电堆模块St还包括位于燃料电池电堆四周的壳体，所述壳体上设有电流接口和信号接口。
进一步地，所述电控模块为设置于电堆模块St壳体上的发动机控制器S6。
进一步地，所述空气模块BA还包括通过结构件集成于空气模块底板BA0上的空压机BA1、空压机控制器BA2、油冷回路、空气流量计BA6、气-气加湿器BA7、空气吹扫泵BA8、电堆出气端节气门BA9、电堆进气端节气门BA10和空气接口部件；所述空气接口部件包括与空气吹扫进口JS1相匹配的空气吹扫泵接口JB1、空气吹扫泵进气接口JB2-1、与外部空气过滤器相匹配的空压机进气接口JB2-2、与反应空气进口JS3相匹配的接口JB3、与反应空气出口JS4相匹配的接口JB4、发动机尾气排放接口JA1和多通道接头JA2；
所述油冷回路用于冷却空压机BA1的泵头；所述空压机控制器BA2与空压机BA1信号连接；所述空气流量计BA6位于空压机进气接口JB2-2与空压机BA1的连接处；所述气-气加湿器BA7连接空压机BA1，还分别经电堆出气端节气门BA9连接接口JB4、经电堆进气端节气门BA10连接接口JB3、经多通道接头JA2连接发动机尾气排放接口JA1，通过电堆反应空气出口的湿润尾气来加湿电堆反应空气进口的干燥空气；所述电堆出气端节气门BA9和电堆进气端节气门BA10在发动机运行时打开以便于空气流通，在发动机关机后关闭，避免外界杂质进入电堆模块St内部；所述多通道接头JA2用于供其它支路的尾气排放的接入与汇流；所述空气吹扫泵BA8分别连接空气吹扫泵进气接口JB2-1和空气吹扫泵接口JB1，用于吹扫电堆模块St的壳体内部空间，以避免可能存在的微漏氢气积累。
进一步地，所述油冷回路包括依次串联连接的油壶BA3，散热器及其散热风扇BA4，和油滤BA5；所述油壶BA3和油滤BA5分别与冷却空压机BA1的泵头连接；所述油滤BA5用于过滤油冷回路中可能存在的颗粒杂质。
进一步地，所述冷却模块BC包括通过结构件集成于冷却模块底板BC0上的冷却水泵BC1、去离子器BC2、电加热器BC3、节温器BC4、杂质颗粒过滤器BC5、手动球阀BC6和冷却接口部件；所述冷却接口部件包括与冷却液进口JS5相匹配的接口JB5、与冷却液出口JS6相匹配的接口JB6、外部散热器的冷却液进口JC1、外部散热器的冷却液出口JC2、冷却液补液接口JC3和冷却液排放接口JC4；
所述节温器BC4分别连接电加热器BC3、接口JB6和外部散热器的冷却液进口JC1，用于实现冷却液在不同温度条件下的三通管道调节；所述电加热器BC3连接冷却水泵BC1，用于在发动机启动阶段对冷却液进行辅助加热，迅速提高冷却液温度，以提高发动机启动速度；所述去离子器BC2连接冷却水泵BC1，用于降低冷却液离子浓度以降低冷却液电导率，防止冷却液电导率过高造成运行故障与寿命衰减；所述杂质颗粒过滤器BC5位于冷却水泵BC1和接口JB5的连接处；所述手动球阀BC6位于冷却液排放接口JC4处，用于在发动机维保时排放发动机内部的冷却液；所述外部散热器的冷却液出口JC2连接冷却水泵BC1。
进一步地，所述氢气模块BH还包括通过结构件集成于氢气模块底板BH0上的氢气循环泵BH1、稳压模块BH2、第一电磁阀BH3、第二电磁阀BH4、第三电磁阀BH5和氢气接口部件；所述氢气接口部件包括与氢气进口JS7相匹配的接口JB7、与氢气出口JS8相匹配的接口JB8、氢气输入接口JH1、氢气间歇式排放接口JH2和阳极吹扫接口JH3；
所述稳压模块BH2分别连接氢气输入接口JH1和接口JB7，用于调节氢气输入接口JH1处的氢气进气口压强，具体通过改变稳压模块BH2内部的比例电磁阀的阀体开度来调节氢气进口压强；所述氢气循环泵BH1分别连接第一电磁阀BH3和接口JB7，用于将接口JB8输出的电堆阳极出口富余氢气循环输送至接口JB7，进而输送至电堆阳极进口，提高氢气利用效率，第一电磁阀BH3控制电堆阳极出口富余氢气输送至氢气循环泵BH1；所述第二电磁阀BH4分别连接接口JB8和氢气间歇式排放接口JH2，氢气间歇式排放接口JH2的另一端连接多通道接头JA2，用于定期将氢气管道内的杂质及水蒸气从发动机尾气排放接口JA1排出；所述第三电磁阀BH5分别连接氢气循环泵BH1和阳极吹扫接口JH3，用于控制环境空气进入氢气循环泵BH1。
进一步地，所述空气模块底板BA0与冷却模块底板BC0位于同一水平面，氢气模块底板BH0的位置高于空气模块底板BA0与冷却模块底板BC0；优选地，氢气模块底板BH0与冷却模块底板BC0之间的高度差，刚好用于冷却模块BC中发动机的冷却液接口JC1、外部散热器的冷却液接口JC2、冷却液补液接口JC3和冷却液排放接口JC4的空间布局。
本发明还提出了一种应用车用质子交换膜燃料电池发动机集成装置的商用大客车。
本发明的有益效果为：
1、本发明提出了一种车用质子交换膜燃料电池发动机集成装置，通过上下两层的模块化设计，高度集成电堆模块、电控模块、空气模块、氢气模块和冷却模块，并提供明确的管道接口、通讯接口以及供需电接口，可实现发动机的能量优化控制与稳定运行，提高发动机的可靠性与寿命；
2、本发明所述集成装置的整体为方正的长方体结构，体积功率密度高，易于匹配各种商用车车型，尤其适合大客车，且由于模块化设计，易于拆卸、后期维护与配件更换；
3、本发明所述集成装置的空气模块、氢气模块和冷却模块可分别设置在三块不同的底板上，也可设置于同一块大底板上，可匹配不同应用场景的需求，实现装置拆卸与维修的便利最大化。
附图说明
图1为本发明实施例1所得车用质子交换膜燃料电池发动机集成装置的总体结构图；其中，图1(a)为集成装置的俯视斜视图，图1(b)为集成装置沿Z轴的侧视图，图1(c)为集成装置沿X轴的侧视图，图1(d)为集成装置的仰视斜视图；
图2为本发明实施例1所得车用质子交换膜燃料电池发动机集成装置的分层结构图；其中，图2(a)为电堆模块结构图，图2(b)为辅助部件模块结构图；
图3为本发明实施例1所得车用质子交换膜燃料电池发动机集成装置的空气模块结构图；
图4为本发明实施例1所得车用质子交换膜燃料电池发动机集成装置的冷却模块结构图；
图5为本发明实施例1所得车用质子交换膜燃料电池发动机集成装置的氢气模块结构图；
图6为本发明实施例1所得车用质子交换膜燃料电池发动机集成装置的加载动态曲线；其中，图6(a)为电流电压曲线，图6(b)为电流功率曲线，图6(c)为电流温度曲线；
图7为本发明实施例1所得车用质子交换膜燃料电池发动机集成装置的降载动态曲线；其中，图7(a)为电流电压曲线，图7(b)为电流功率曲线，图7(c)为电流温度曲线。
附图标记说明
S1：第一电流接口；S2：第二电流接口；S3：第一信号接口；S4：第二信号接口；S5：吊环；S6：发动机控制器；St：电堆模块；BOP：辅助部件模块；BA：空气模块；BC：冷却模块；BH：氢气模块；JA1：发动机尾气排放接口；JA2：多通道接头；JH1：氢气输入接口；JH2：氢气间歇式排放接口；JH3：阳极吹扫接口；JC1：外部散热器的冷却液进口；JC2：外部散热器的冷却液出口；JC3：冷却液补液接口；JC4：冷却液排放接口；S0：电堆模块底板；JS1：空气吹扫进口；JS2：空气吹扫出口；JS3：反应空气进口；JS4：反应空气出口；JS5：冷却液进口；JS6：冷却液出口；JS7：氢气进口；JS8：氢气出口；JB1：与空气吹扫进口JS1相匹配的空气吹扫泵接口；JB2-1：空气吹扫泵进气接口；JB2-2：与外部空气过滤器相匹配的空压机进气接口；JB3：与反应空气进口JS3相匹配的接口；JB4：与反应空气出口JS4相匹配的接口；JB5：与冷却液进口JS5相匹配的接口；JB6：与冷却液出口JS6相匹配的接口；JB7：与氢气进口JS7相匹配的接口；JB8：与氢气出口JS8相匹配的接口；BA0：空气模块底板；BA1：空压机；BA2：空压机控制器；BA3：油壶；BA4：散热器及其散热风扇；BA5：油滤；BA6：空气流量计；BA7：气-气加湿器；BA8：空气吹扫泵；BA9：电堆出气端节气门；BA10：电堆进气端节气门；BC0：冷却模块底板；BC1：冷却水泵；BC2：去离子器；BC3：电加热器；BC4：节温器；BC5：杂质颗粒过滤器；BC6：手动球阀；BH0：氢气模块底板；BH1：氢气循环泵；BH2：稳压模块；BH3：第一电磁阀；BH4：第二电磁阀；BH5：第三电磁阀；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供了一种车用质子交换膜燃料电池发动机集成装置，其总体结构图如图1、2所示，包括电堆模块St、位于电堆模块St侧面的发动机控制器S6和位于电堆模块St下部的辅助部件模块BOP，所述辅助部件模块BOP包括空气模块BA、氢气模块BH和冷却模块BC；所述空气模块BA向电堆模块St提供反应所需氧化剂，氢气模块BH向电堆模块St提供反应所需的氢气燃料，氢气与氧气在电堆模块St内部发生电化学反应，电堆模块St对外提供直流电能，冷却模块BC调节电堆模块St的热量平衡。
所述电堆模块St的结构如图2(a)所示，包括电堆模块底板S0、燃料电池电堆和通过结构件集成于电堆模块底板S0上的空气吹扫进口JS1、空气吹扫出口JS2、反应空气进口JS3、反应空气出口JS4、冷却液进口JS5、冷却液出口JS6、氢气进口JS7、氢气出口JS8；所述电堆模块St还包括位于燃料电池电堆四周的壳体，所述壳体上设有第一电流接口S1、第二电流接口S2、第一信号接口S3、第二信号接口S4、吊环S5和发动机控制器S6；
所述第一电流接口S1和第二电流接口S2通过接插导线输入至外部DC-DC升压模块的低电压输入端，是燃料电池发动机的功率输出接口；所述第一信号接口S3、第二信号接口S4集成电堆模块St内部的传感器信号；所述吊环S5为位于电堆模块St上方四角位置的承力安装结构件；所述发动机控制器S6负责处理监测信号、下达控制指令、协调控制发动机的总体运行，便于调试与维保。
所述空气模块BA的结构图如图3所示，包括空气模块底板BA0和通过结构件集成于空气模块底板BA0上的空压机BA1、空压机控制器BA2、油壶BA3、散热器及其散热风扇BA4、油滤BA5、空气流量计BA6、气-气加湿器BA7、空气吹扫泵BA8、电堆出气端节气门BA9、电堆进气端节气门BA10和空气接口部件；所述空气接口部件包括与空气吹扫进口JS1相匹配的空气吹扫泵接口JB1、空气吹扫泵进气接口JB2-1、与外部空气过滤器相匹配的空压机进气接口JB2-2、与反应空气进口JS3相匹配的接口JB3、与反应空气出口JS4相匹配的接口JB4、发动机尾气排放接口JA1和多通道接头JA2；
所述油壶BA3，散热器及其散热风扇BA4，和油滤BA5依次串联连接，油壶BA3和油滤BA5分别与冷却空压机BA1的泵头连接，构成一个油冷回路，用于冷却空压机BA1的泵头，所述油滤BA5用于过滤油冷回路中可能存在的颗粒杂质；所述空压机控制器BA2与空压机BA1信号连接；所述空气流量计BA6位于空压机进气接口JB2-2与空压机BA1的连接处；所述气-气加湿器BA7连接空压机BA1，还分别经电堆出气端节气门BA9连接接口JB4、经电堆进气端节气门BA10连接接口JB3、经多通道接头JA2连接发动机尾气排放接口JA1，通过电堆反应空气出口的湿润尾气来加湿电堆反应空气进口的干燥空气；所述电堆出气端节气门BA9和电堆进气端节气门BA10在发动机运行时打开以便于空气流通，在发动机关机后关闭，避免外界杂质进入电堆模块St内部；所述多通道接头JA2用于供其它支路的尾气排放的接入与汇流；所述空气吹扫泵BA8分别连接空气吹扫泵进气接口JB2-1和空气吹扫泵接口JB1，用于吹扫电堆模块St的壳体内部空间，以避免可能存在的微漏氢气积累。
所述冷却模块BC的结构图如图4所示，包括冷却模块底板BC0和通过结构件集成于冷却模块底板BC0上的冷却水泵BC1、去离子器BC2、电加热器BC3、节温器BC4、杂质颗粒过滤器BC5、手动球阀BC6和冷却接口部件；所述冷却接口部件包括与冷却液进口JS5相匹配的接口JB5、与冷却液出口JS6相匹配的接口JB6、外部散热器的冷却液进口JC1、外部散热器的冷却液出口JC2、冷却液补液接口JC3和冷却液排放接口JC4；
所述节温器BC4分别连接电加热器BC3、接口JB6和外部散热器的冷却液进口JC1，用于实现冷却液在不同温度条件下的三通管道调节；所述电加热器BC3连接冷却水泵BC1，用于在发动机启动阶段对冷却液进行辅助加热，迅速提高冷却液温度，以提高发动机启动速度；所述去离子器BC2连接冷却水泵BC1，用于降低冷却液离子浓度以降低冷却液电导率，防止冷却液电导率过高造成运行故障与寿命衰减；所述杂质颗粒过滤器BC5位于冷却水泵BC1和接口JB5的连接处；所述手动球阀BC6位于冷却液排放接口JC4处，用于在发动机维保时排放发动机内部的冷却液；所述外部散热器的冷却液出口JC2连接冷却水泵BC1。
所述氢气模块BH的结构图如图5所示，包括氢气模块底板BH0和通过结构件集成于氢气模块底板BH0上的氢气循环泵BH1、稳压模块BH2、第一电磁阀BH3、第二电磁阀BH4、第三电磁阀BH5和氢气接口部件；所述氢气接口部件包括与氢气进口JS7相匹配的接口JB7、与氢气出口JS8相匹配的接口JB8、氢气输入接口JH1、氢气间歇式排放接口JH2和阳极吹扫接口JH3；
所述稳压模块BH2分别连接氢气输入接口JH1和接口JB7，用于调节氢气输入接口JH1处的氢气进气口压强，具体通过改变稳压模块BH2内部的比例电磁阀的阀体开度来调节氢气进口压强；所述氢气循环泵BH1分别连接第一电磁阀BH3和接口JB7，用于将接口JB8输出的电堆阳极出口富余氢气循环输送至接口JB7，进而输送至电堆阳极进口，提高氢气利用效率，第一电磁阀BH3控制电堆阳极出口富余氢气输送至氢气循环泵BH1；所述第二电磁阀BH4分别连接接口JB8和氢气间歇式排放接口JH2，氢气间歇式排放接口JH2的另一端连接多通道接头JA2，用于定期将氢气管道内的杂质及水蒸气从发动机尾气排放接口JA1排出；所述第三电磁阀BH5分别连接氢气循环泵BH1和阳极吹扫接口JH3，用于控制环境空气进入氢气循环泵BH1。
所述空气模块底板BA0、氢气模块底板BH0和冷却模块底板BC0通过结构件固定于电堆模块底板S0下方，从而将空气模块BA、氢气模块BH、冷却模块BC与电堆模块St集成。
进一步地，所述空气模块底板BA0与冷却模块底板BC0位于同一水平面，氢气模块底板BH0的位置高于空气模块底板BA0与冷却模块底板BC0；氢气模块底板BH0与冷却模块底板BC0之间的高度差，刚好用于冷却模块BC中发动机的冷却液接口JC1、外部散热器的冷却液接口JC2、冷却液补液接口JC3和冷却液排放接口JC4的空间布局。
图6为本实施例所述集成装置在实际测试过程中的加载动态曲线。其中，图6(a)为电流电压曲线，图6(b)为电流功率曲线，图6(c)为电流温度曲线。在发动机加载过程中：随着氢气与空气的通入，发动机的电堆电压迅速升高至开路电压约280V；随后负载电流从0开始以台阶方式进行增加，随着电流的阶跃升高，燃料电池电压先跌落再缓慢上升至平稳期；而发动机功率则随着电流的阶跃升高也形成阶跃升高；当电流上升至280A时，电压稳定于184V左右，发动机功率输出约为51.5kW。燃料电池电堆温度随着发动机的加载，首先呈现温度上升趋势，当运行至227秒时，电堆温度上升至54℃，温度达到局部峰值开始突然下降至40℃，然后再上升再下降，如此经历4个温度波动(振动幅值逐渐减小)，呈现稳定上升趋势，直至正常工作温度。这是由于在初始升温阶段，冷却液温度较低，节温器BC4导通了电加热器BC3回路，因此温度上升较快；当温度升高超过节温器阈值，节温器BC4实现通路切换，导通了外部散热器回路，冷却液开始迅速降温；节温器BC4基于冷却液实际温度的通路切换，造成温度波动上升的效果。
图7为本实施例所述集成装置在实际测试的降载动态曲线，其中，图7(a)为电流电压曲线；图7(b)为电流功率曲线；图7(c)为电流温度曲线。在发动机降载过程中：随着负载电流从280A开始以台阶方式进行阶跃式降载，燃料电池电压先瞬间升高再缓慢跌落至平稳期；而发动机功率则随着电流的阶跃降载也形成阶跃降低；当负载电流降低为0时，燃料电池电压达到开路电压约280V，随后进入发动机关机的阴阳极吹扫阶段，燃料电池电压随着阴阳极的空气同时吹扫，电压迅速降低，最终到达0V。温度随着发动机的降载，呈现缓慢降低趋势。

Claims (6)

1.一种车用质子交换膜燃料电池发动机集成装置，其特征在于，包括电堆模块(St)，位于电堆模块(St)侧面的电控模块，和位于电堆模块(St)下部的空气模块(BA)、氢气模块(BH)和冷却模块(BC)，所述电堆模块(St)包括集成部件的电堆模块底板(S0)，空气模块(BA)包括集成部件的空气模块底板(BA0)，氢气模块(BH)包括集成部件的氢气模块底板(BH0)，冷却模块(BC)包括集成部件的冷却模块底板(BC0)；所述空气模块底板(BA0)、氢气模块底板(BH0)和冷却模块底板(BC0)通过结构件固定于电堆模块底板(S0)下方，从而将空气模块(BA)、氢气模块(BH)、冷却模块(BC)与电堆模块(St)集成；所述电堆模块(St)通过管道接口与空气模块(BA)、氢气模块(BH)、冷却模块(BC)中各部件连接；
所述电堆模块(St)还包括燃料电池电堆和通过结构件集成于电堆模块底板(S0)上的空气吹扫进口(JS1)、空气吹扫出口(JS2)、反应空气进口(JS3)、反应空气出口(JS4)、冷却液进口(JS5)、冷却液出口(JS6)、氢气进口(JS7)、氢气出口(JS8)；
所述空气模块(BA)还包括通过结构件集成于空气模块底板(BA0)上的空压机(BA1)、空压机控制器(BA2)、油冷回路、空气流量计(BA6)、气-气加湿器(BA7)、空气吹扫泵(BA8)、电堆出气端节气门(BA9)、电堆进气端节气门(BA10)和空气接口部件；所述空气接口部件包括与空气吹扫进口(JS1)相匹配的空气吹扫泵接口(JB1)、空气吹扫泵进气接口(JB2-1)、与外部空气过滤器相匹配的空压机进气接口(JB2-2)、与反应空气进口(JS3)相匹配的接口(JB3)、与反应空气出口(JS4)相匹配的接口(JB4)、发动机尾气排放接口(JA1)和多通道接头(JA2)；所述油冷回路用于冷却空压机(BA1)的泵头；所述空压机控制器(BA2)与空压机(BA1)信号连接；所述空气流量计(BA6)位于空压机进气接口(JB2-2)与空压机(BA1)的连接处；所述气-气加湿器(BA7)连接空压机(BA1)，还分别经电堆出气端节气门(BA9)连接接口(JB4)、经电堆进气端节气门(BA10)连接接口(JB3)、经多通道接头(JA2)连接发动机尾气排放接口(JA1)，通过电堆反应空气出口的湿润尾气来加湿电堆反应空气进口的干燥空气；所述电堆出气端节气门(BA9)和电堆进气端节气门(BA10)在发动机运行时打开，在发动机关机后关闭；所述多通道接头(JA2)用于供其它支路的尾气排放的接入与汇流；所述空气吹扫泵(BA8)分别连接空气吹扫泵进气接口(JB2-1)和空气吹扫泵接口(JB1)，用于吹扫电堆模块(St)的壳体内部空间；
所述冷却模块(BC)包括通过结构件集成于冷却模块底板(BC0)上的冷却水泵(BC1)、去离子器(BC2)、电加热器(BC3)、节温器(BC4)、杂质颗粒过滤器(BC5)、手动球阀(BC6)和冷却接口部件；所述冷却接口部件包括与冷却液进口(JS5)相匹配的接口(JB5)、与冷却液出口(JS6)相匹配的接口(JB6)、外部散热器的冷却液进口(JC1)、外部散热器的冷却液出口(JC2)、冷却液补液接口(JC3)和冷却液排放接口(JC4)；所述节温器(BC4)分别连接电加热器(BC3)、接口(JB6)和外部散热器的冷却液进口(JC1)，用于实现冷却液在不同温度条件下的三通管道调节；所述电加热器(BC3)连接冷却水泵(BC1)，用于在发动机启动阶段对冷却液进行辅助加热；所述去离子器(BC2)连接冷却水泵(BC1)，用于降低冷却液离子浓度以降低冷却液电导率；所述杂质颗粒过滤器(BC5)位于冷却水泵(BC1)和接口(JB5)的连接处；所述手动球阀(BC6)位于冷却液排放接口(JC4)处，用于在发动机维保时排放发动机内部的冷却液；所述外部散热器的冷却液出口(JC2)连接冷却水泵(BC1)；
所述氢气模块(BH)还包括通过结构件集成于氢气模块底板(BH0)上的氢气循环泵(BH1)、稳压模块(BH2)、第一电磁阀(BH3)、第二电磁阀(BH4)、第三电磁阀(BH5)和氢气接口部件；所述氢气接口部件包括与氢气进口(JS7)相匹配的接口(JB7)、与氢气出口(JS8)相匹配的接口(JB8)、氢气输入接口(JH1)、氢气间歇式排放接口(JH2)和阳极吹扫接口(JH3)；所述稳压模块(BH2)分别连接氢气输入接口(JH1)和接口(JB7)，用于调节氢气输入接口(JH1)处的氢气进气口压强；所述氢气循环泵(BH1)分别连接第一电磁阀(BH3)和接口(JB7)，用于将接口(JB8)输出的电堆阳极出口富余氢气循环输送至接口(JB7)，进而输送至电堆阳极进口，第一电磁阀(BH3)控制电堆阳极出口富余氢气输送至氢气循环泵(BH1)；所述第二电磁阀(BH4)分别连接接口(JB8)和氢气间歇式排放接口(JH2)，氢气间歇式排放接口(JH2)的另一端连接多通道接头(JA2)，用于定期将氢气管道内的杂质及水蒸气从发动机尾气排放接口(JA1)排出；所述第三电磁阀(BH5)分别连接氢气循环泵(BH1)和阳极吹扫接口(JH3)，用于控制环境空气进入氢气循环泵(BH1)。
2.根据权利要求1所述车用质子交换膜燃料电池发动机集成装置，其特征在于，所述空气模块底板(BA0)、氢气模块底板(BH0)和冷却模块底板(BC0)集成在一块大底板上，所述大底板通过结构件固定于电堆模块底板(S0)下方，从而将空气模块(BA)、氢气模块(BH)、冷却模块(BC)与电堆模块(St)集成。
3.根据权利要求1所述车用质子交换膜燃料电池发动机集成装置，其特征在于，所述电堆模块(St)还包括位于燃料电池电堆四周的壳体，所述壳体上设有电流接口和信号接口。
4.根据权利要求1所述车用质子交换膜燃料电池发动机集成装置，其特征在于，所述油冷回路包括依次串联连接的油壶(BA3)，散热器及其散热风扇(BA4)，和油滤(BA5)；所述油壶(BA3)和油滤(BA5)分别与冷却空压机(BA1)的泵头连接；所述油滤(BA5)用于过滤油冷回路中存在的颗粒杂质。
5.一种将权利要求1所述车用质子交换膜燃料电池发动机集成装置，其特征在于，所述空气模块底板(BA0)与冷却模块底板(BC0)位于同一水平面，氢气模块底板(BH0)的位置高于空气模块底板(BA0)与冷却模块底板(BC0)。
6.一种应用根据权利要求1～5任一项所述车用质子交换膜燃料电池发动机集成装置的商用大客车。
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