CN114784319A - 一种矩阵式风冷电堆箱体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矩阵式风冷电堆箱体，包括：箱体框架及箱体框架内布置的多个电堆；设置于所述箱体框架内的导流架，所述导流架位于所述电堆一侧，具有第一导流板和第二导流板，所述第一导流板和第二导流板交叉设置形成多个导流空间；箱体背板，设置在所述箱体框架侧面，所述箱体背板上具有矩阵式排列的多个第一风扇，每个所述第一风扇均位于相应导流空间在所述箱体背板上投影区域的中心。本发明的矩阵式风冷电堆箱体无需设置采用水冷方式的结构，降低了成本及故障率，减小了功率损耗。

Description

一种矩阵式风冷电堆箱体
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及一种矩阵式风冷电堆箱体。
背景技术
这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
由于电堆在产生电能的同时，也会产生大量的热能，电堆需在合适的温度下才能输出最高的电性能，为了防止电堆温度过高而损害电堆，需要把电堆产生的大量的热能散发出来。目前电堆的冷却方式主要是水冷，水冷的结构复杂、成本高、易故障且难维修，功率损耗也大。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的是提供一种矩阵式风冷电堆箱体，无需设置采用水冷方式的结构，降低了成本及故障率，减小了功率损耗。
为了实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：
一种矩阵式风冷电堆箱体，包括：箱体框架及箱体框架内布置的多个电堆；设置于所述箱体框架内的导流架，所述导流架位于所述电堆一侧，具有第一导流板和第二导流板，所述第一导流板和第二导流板交叉设置形成多个导流空间；箱体背板，设置在所述箱体框架侧面，所述箱体背板上具有矩阵式排列的多个第一风扇，每个所述第一风扇均位于相应导流空间在所述箱体背板上投影区域的中心。
优选的，所述第一导流板为多个分割的横板，所述第二导流板为多个分割的竖板，所述导流空间由所述横板、竖板或箱体框架围成。
优选的，所述箱体框架设置有横轴和竖轴，所述横板能够绕所述横轴自由转动，所述竖板能够绕所述竖轴自由转动。
优选的，所述横板和竖板靠近所述电堆的一端具有通孔，所述横板的通孔安装在横轴上，所述竖板的通孔安装在竖轴上。
优选的，所述箱体框架内还设置有散热片，所述散热片位于所述电堆远离导流架的一侧。
优选的，所述散热片为蜂窝状结构。
优选的，所述箱体背板边缘设置有固定孔，连接件穿过所述固定孔将所述箱体背板可拆卸安装在所述箱体框架上。
优选的，所述箱体框架侧面上部设置有第二风扇。
优选的，所述箱体框架为金属材质。
优选的，所述横板和竖板为铝合金材质。
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、本发明的电堆采用风冷散热方式，直接和空气交换热量，相比于集合了风和水两种热量交换的水冷，结构更加简单，不但可以解决电堆水冷结构复杂、成本高、易故障且难维修以及功率损耗大的问题，而且安装简单，节省空间，稳定可靠，散热效果好，耗电量低且价格便宜。
2、本发明中导流空间与第一风扇一一对应形成直线的散热风道，通过第一风扇带去电堆反应产生的热量，第一风扇为矩阵排列，相比于单风扇系统风量更均匀，通过电堆的空气流量具有很大提升。而且，第一风扇风量影响着空气经过电堆的流通量，除了给电堆降温，还可以增加电堆附近的空气流动，风扇矩阵式排列，风量更均匀。
3、本发明箱体框架内设置有散热片，散热片位于所述电堆远离导流架的一侧，通过散热片增加电堆的散热面积，提高散热效率。进一步的散热片为蜂窝状结构，增大散热面积同时保障气流通过顺畅，加强了散热片的热量传导能力。
4、本发明箱体框架设置有横轴和竖轴，横板能够绕所述横轴自由转动，竖板能够绕所述竖轴自由转动。当相邻的两个导流空间风量不同时，横板或竖板能够绕着横轴或竖轴转动，从而将风量大的导流空间内的一部分风量分配到风量小的导流空间内，通过风量小的导流空间对应的第一风扇吹出，从而引导风向，保证每个导流空间的风量基本一致，从而提高散热效果。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例拆除箱体背板的整体结构示意图；
图2是本发明实施例的另一角度的整体结构示意图；
图3是本发明实施例的箱体背板示意图；
图4是本发明实施例的导流架示意图一；
图5是本发明实施例的导流架示意图二；
图6是本发明实施例的横板或竖板示意图；
图中：10、箱体框架；11、第二风扇安装孔；20、导流架；21、第一导流板；21a、横板；22、第二导流板；22a、竖板；23、横轴；24、竖轴；30、电堆；40、散热片；50、箱体背板；51、固定孔；60、第一风扇；
为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语解释部分:本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解术语在本发明的具体含义。
正如背景技术所介绍的，目前电堆的冷却方式为水冷，水冷的结构复杂、成本高、易故障且难维修，功率损耗也大，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种矩阵式风冷电堆箱体。
如图1-图6所示，本发明一实施例中记载了一种矩阵式风冷电堆30箱体，包括：箱体框架10及箱体框架10内布置的多个电堆30；设置于所述箱体框架10内的导流架20，所述导流架20位于所述电堆30一侧，具有第一导流板21和第二导流板22，所述第一导流板21和第二导流板22交叉设置形成多个导流空间；箱体背板50，设置在所述箱体框架10侧面，所述箱体背板50上具有矩阵式排列的多个第一风扇60，每个所述第一风扇60均位于相应导流空间在所述箱体背板50上投影区域的中心。
如图1所示，箱体框架10由底板、顶板和侧板围成，整体为金属材质，金属材质耐高温，使用寿命长，热传导性更好。上部空间用于容置控制板，控制板下侧为电堆30，电堆30采用多组并联的方式，能量密度高、成本低、安全性能高。
所述箱体框架10侧面上部设置有第二风扇。即在箱体框架10侧板靠上位置开有第二风扇安装孔11，将第二风扇可拆卸安装在所示第二风扇安装孔11处，通过第二风扇为电堆30的控制板进行散热。
如图2所示，所述箱体框架10内还设置有散热片40，所述散热片40位于所述电堆30远离导流架20的一侧，即箱体背板50、导流架20、电堆30、散热片40依次设置，散热片40和电堆30连接在一起，通过散热片40增加电堆30的散热面积，提高散热效率。所述散热片40为蜂窝状结构，增大散热面积同时保障气流通过顺畅，加强了散热片40的热量传导能力。
所述第一风扇60呈矩阵方式通过螺栓固定在箱体背板50上，为电堆30散热提供空气流通的动力，所述箱体背板50边缘设置有固定孔51，连接件穿过所述固定孔51将所述箱体背板50可拆卸安装在所述箱体框架10上，通过可拆卸的方式进行连接，便于后期的保养、检修。
本发明的电堆30采用风冷散热方式，直接和空气交换热量，相比于集合了风和水两种热量交换的水冷，结构更加简单，不但可以解决电堆30水冷结构复杂、成本高、易故障且难维修以及功率损耗大的问题，而且安装简单，节省空间，稳定可靠，散热效果好，耗电量低且价格便宜。
如图3所示，本实施例中第一风扇60为16个呈4x4方式排列，第一导流板21和第二导流板22交叉设置形成16个导流空间，导流空间与第一风扇60一一对应形成直线的散热风道。通过第一风扇60带去电堆30反应产生的热量，第一风扇60为矩阵排列，相比于单风扇系统风量更均匀，通过电堆30的空气流量具有很大提升。而且，第一风扇60风量影响着空气经过电堆30的流通量，除了给电堆30降温，还可以增加电堆30附近的空气流动，风扇矩阵式排列，风量更均匀。
如图4、图5所示，所述第一导流板21为多个分割的横板21a，所述第二导流板22为多个分割的竖板22a，所述导流空间由所述横板21a、竖板22a或箱体框架10围成。具体的，导流空间由横板21a和竖板22a围成，或者由横板21a、竖板22a和箱体框架10围成。为了避免在调整导流空间时只能调整一整排或者一整列，本发明将第一导流板21和第二导流板22进行分割，分割后形成的横板21a和竖板22a能够围成多个独立的导流空间，从而实现单独的调整每个导流空间。
所述箱体框架10设置有横轴23和竖轴24，所述横板21a能够绕所述横轴23自由转动，所述竖板22a能够绕所述竖轴24自由转动。当相邻的两个导流空间风量不同时，横板21a或竖板22a能够绕着横轴23或竖轴24转动，从而将风量大的导流空间内的一部分风量分配到风量小的导流空间内，通过风量小的导流空间对应的第一风扇60吹出，从而引导风向，保证每个导流空间的风量基本一致，从而提高散热效果。
例如，当左右相邻的两个导流空间的风量不同时，假如左侧的风量大、右侧的风量小，则两个导流空间中间的竖板22a会向右摆动，从而将左侧导流空间内的部分风量分配到右侧导流空间内，通过右侧导流空间对应的第一风扇60将热量吹出。
所述横板21a和竖板22a靠近所述电堆30的一端具有通孔，所述横板21a的通孔安装在横轴23上，所述竖板22a的通孔安装在竖轴上。图6给出了一种横板21a或竖板22a的结构形式，所述横板21a和竖板22a具有很轻的重量以在风量不同时能够绕横轴23或竖轴24转动。横板21a或竖板22a包括叶片和转轴，叶片为可以采用为铝合金材质，转轴中间具有通孔以使横轴23或竖轴24穿过。进一步的为了使横板21a或竖板22a限定在横轴23或竖轴24的预定位置，可以采用在横轴23(或竖轴24)安装横板21a(或竖板22a)的位置两侧开设环形槽，在环形槽内安装卡环，通过卡环限制横轴23(或竖轴24)的轴向窜动。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种矩阵式风冷电堆箱体，其特征在于，包括：
箱体框架及箱体框架内布置的多个电堆；
设置于所述箱体框架内的导流架，所述导流架位于所述电堆一侧，具有第一导流板和第二导流板，所述第一导流板和第二导流板交叉设置形成多个导流空间；
箱体背板，设置在所述箱体框架侧面，所述箱体背板上具有矩阵式排列的多个第一风扇，每个所述第一风扇均位于相应导流空间在所述箱体背板上投影区域的中心。
2.如权利要求1所述的矩阵式风冷电堆箱体，其特征在于，所述第一导流板为多个分割的横板，所述第二导流板为多个分割的竖板，所述导流空间由所述横板、竖板或箱体框架围成。
3.如权利要求2所述的矩阵式风冷电堆箱体，其特征在于，所述箱体框架设置有横轴和竖轴，所述横板能够绕所述横轴自由转动，所述竖板能够绕所述竖轴自由转动。
4.如权利要求3所述的矩阵式风冷电堆箱体，其特征在于，所述横板和竖板靠近所述电堆的一端具有通孔，所述横板的通孔安装在横轴上，所述竖板的通孔安装在竖轴上。
5.如权利要求1所述的矩阵式风冷电堆箱体，其特征在于，所述箱体框架内还设置有散热片，所述散热片位于所述电堆远离导流架的一侧。
6.如权利要求5所述的矩阵式风冷电堆箱体，其特征在于，所述散热片为蜂窝状结构。
7.如权利要求1所述的矩阵式风冷电堆箱体，其特征在于，所述箱体背板边缘设置有固定孔，连接件穿过所述固定孔将所述箱体背板可拆卸安装在所述箱体框架上。
8.如权利要求1所述的矩阵式风冷电堆箱体，其特征在于，所述箱体框架侧面上部设置有第二风扇。
9.如权利要求1所述的矩阵式风冷电堆箱体，其特征在于，所述箱体框架为金属材质。
10.如权利要求3所述的矩阵式风冷电堆箱体，其特征在于，所述横板和竖板为铝合金材质。
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