CN114784349A - 一种配气组件、燃料电池模块以及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配气组件、燃料电池模块以及车辆，解决电堆集成过程中体积大的问题。配气组件用于适配燃料电池模块的电堆，具体包括第一配气单元和第二配气单元；所述第一配气单元和所述第二配气单元中均包括分配歧管和用于对接流体出入口的配气歧管法兰；所述分配歧管包括连通的主管道和两条以上分支管道，各所述分支管道分别与对应的所述主管道呈角度设置，且各所述分支管道分别与所述配气歧管法兰连通。本申请提供的配气组件，第一配气单元和第二配气单元的分配歧管均为管件，相比于现有的一体式、整体式配气组件，管件的体积更小并且容差性能更优，此外还可以针对各电堆的结构或布局设计不同的分支管道。

Description

一种配气组件、燃料电池模块以及车辆

技术领域

本申请属于燃料电池技术领域，具体涉及一种配气组件、燃料电池模块以及车辆。

背景技术

燃料电池电动汽车由于续驶里程长、燃料加注方便、性能与传统汽车相近等诸多优点，被认为是新能源汽车最重要的发展技术路线之一。

电堆是发生电化学反应的场所，也是燃料电池动力系统核心部分，由多个单体电池以串联方式层叠组合构成。将双极板与膜电极交替叠合，各单体之间嵌入密封件，经进气端板和盲端端板压紧后用紧固件紧固拴牢，即构成燃料电池电堆。电堆工作时，氢气和氧气分别由进口引入，经电堆气体主通道分配至各单电池的双极板，经双极板导流均匀分配至膜电极，通过膜电极支撑体与催化剂接触进行电化学反应。

单个电堆所串联的单片电池的数量是有限的，因为在堆叠的时候，一旦超过一定的数量，就会出现如下问题：1)配气不均匀，导致最后几片电池没有充分利用；2)单电池不一致性，导致出现单体电压偏差过大；3)散热不均匀，导致中间单片电池过热。

为解决上述问题，目前燃料电池采用多个电堆集成的方案。即，由多个功率较小的电堆组成较大功率的燃料电池。为了保证较大功率燃料电池的有效输出功率，需要保证每个电堆内部充分反应，这就要求每个电堆均匀配气。

目前的多堆集成燃料电池的配气组件一般采用整体式结构，通过在整体式结构中设置通过作为流道，实现流体分配。上述整体式结构配气组件虽然具有较好的配气效果，但是生产难度高，且整体体积大，降低燃料电池模块的体积功率密度。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种配气组件、燃料电池模块以及车辆，采用歧管组件实现流体分配，缩小燃料电池模块体积，提高体积功率密度。

实现本发明目的所采用的技术方案为，一种配气组件，用于适配燃料电池模块的电堆，包括第一配气单元和第二配气单元；所述第一配气单元和所述第二配气单元中均包括分配歧管和用于对接流体出入口的配气歧管法兰；所述分配歧管包括连通的主管道和两条以上分支管道，各所述分支管道分别与对应的所述主管道呈角度设置，且各所述分支管道分别与所述配气歧管法兰连通。

可选的，沿所述主管道的轴向，所述主管道的横截面面积自主管道开口至主管道末端呈减小趋势；所述主管道的横截面面积大于对应的所述分支管道的截面面积。

可选的，所述第一配气单元和所述第二配气单元中均设置有两个以上所述分配歧管；所述两个以上分配歧管的所述主管道相互平行，所述两个以上分配歧管的所述分支管道互呈角度设置；同一所述分配歧管的各所述分支管道相互平行、且形状相同。

可选的，同一所述分配歧管中的各所述分支管道沿所述主管道的轴向依次分布；其中一个所述分支管道连通于所述主管道的末端，剩余所述分支管道连通于所述主管道的管壁上；各所述分支管道均与所述主管道圆弧过渡。

可选的，所述配气歧管法兰上设置有与所述分支管道数量相同的导流通道；所述导流通道的截面形状设置为由圆形过渡至与电堆的进气端板的流体出入口相似的形状；

所述配气歧管法兰上设置有密封槽，所述密封槽围设于所述导流通道的与电堆的进气端板的流体出入口相似的形状的开口外。

可选的，所述分配歧管与所述配气歧管法兰一体成型；

或者，所述配气歧管法兰上设置有对接管件，所述对接管件的至少部分管腔构成所述导流通道，所述对接管件上设有第一对接边；所述分支管道的末端开口设有第二对接边，所述第二对接边与所述第一对接边密封装配；

或者，所述配气歧管法兰上设置有对接管件，所述对接管件的至少部分管腔构成所述导流通道，所述分支管道的末端插入于所述对接管件中。

基于同样的发明构思，本申请还提供了一种燃料电池模块，包括：

壳体，设有安装腔；

两个以上电堆，并排设于所述安装腔中；

上述的配气组件，与所述电堆连通。

可选的，所述配气组件设于所述安装腔中，且所述配气组件的配气歧管法兰与各所述电堆的进气端板均对接且连通；

或者，所述配气组件设于所述壳体外，所述壳体上设有带流道的嵌件，所述配气组件的配气歧管法兰、所述嵌件、所述电堆的进气端板依次对接且连通。

可选的，所述配气组件中，用于供冷却介质流通的所述分配歧管设置为具有竖直方向投影分量；用于供氧化介质流通的所述分配歧管设置为具有水平方向投影分量；用于供还原介质流通的所述分配歧管设置为具有水平方向投影分量和竖直方向投影分量；

用于供还原介质流入所述电堆的所述分配歧管的所述主管道具有两个开口。

基于同样的发明构思，本申请还提供了一种车辆，包括上述的燃料电池模块。

由上述技术方案可知，本申请提供的配气组件用于适配燃料电池模块的电堆，包括第一配气单元和第二配气单元两个模块单元，分别适配电堆进气端板的两端。第一配气单元和第二配气单元中均设置有分配歧管和用于对接流体出入口的配气歧管法兰，分配歧管用于氧化介质(如空气)进出电堆/壳体、冷却介质(如冷却水)进出电堆/壳体和还原介质(如氢气)进出电堆/壳体。配气歧管法兰用于对接流体出入口，该流体出入口可以是电堆的进气端板的流体出入口，或者是介质进出燃料电池模块壳体的流体出入口，因此本申请提供的配气组件通过配气歧管法兰可以直接适配电堆或壳体，利用配气歧管法兰的较大的平面，一方面便于设置密封圈，另一方面便于将该配气歧管法兰与进气端板/壳体连接固定。

与现有技术相比，本申请提供的配气组件具有如下优点：

1、本申请提供的配气组件包括第一配气单元和第二配气单元，相比于现有的一体式、整体式配气组件，两个模块单元的设计降低制造难度，从而降低生产成本。

2、本申请提供的配气组件，第一配气单元和第二配气单元的分配歧管均为管件，相比于现有的一体式、整体式配气组件，管件的体积更小并且容差性能更优，此外还可以针对各电堆的结构或布局设计不同的分支管道。

3、本申请提供的配气组件，各分支管道分别与对应的主管道呈角度设置，可降低分配歧管中产生的压损，还能提升各电堆的流量分配的均匀性。

附图说明

图1为本发明实施例中配气组件的结构示意图。

图2为图1的配气组件中第一配气单元在另一视角下的结构示意图。

图3为图1的配气组件中第二配气单元在另一视角下的结构示意图。

图4为图1的配气组件中分段式变直径分配歧管的结构示意图。

图5为图2的第一配气单元中用于氧化介质流通的分配歧管的结构示意图。

图6为图2的第一配气单元中用于还原介质流通的分配歧管的结构示意图。

图7为图2的第一配气单元中用于冷却介质流通的分配歧管的结构示意图。

图8为图2的第一配气单元中配气歧管法兰的结构示意图。

图9为图3的第二配气单元中用于氧化介质流通的分配歧管的结构示意图。

图10为图3的第二配气单元中用于还原介质流通的分配歧管的结构示意图。

图11为图3的第二配气单元中用于冷却介质流通的分配歧管的结构示意图。

图12为图3的第二配气单元中配气歧管法兰的结构示意图。

图13为本发明实施例2中燃料电池模块的爆炸图。

图14为图13的燃料电池模块拆除壳体后的结构示意图。

图15为图13的燃料电池模块中下箱体的结构示意图。

图16为图13的燃料电池模块中配气组件与嵌件的装配图。

图17为本申请实施例3的车辆的结构框图。

附图标记说明：100-配气组件；110-第一配气单元；120-第二配气单元；130-分配歧管，131-主管道，131a-第一段主管道，131b-第二段主管道，131c-第三段主管道，132-分支管道，132a-第一个分支管道，132b-第二个分支管道，132c-第三个分支管道；140-配气歧管法兰，141-导流通道，142-密封槽，143-对接管件，1431-直通管，1432-支撑管壳，144-第一对接边，145-安装孔；a-开口，b-末端。

130a-空气进配气歧管，130b-氢气排配气歧管，130c-排配冷却水歧管，130d-空气排配气歧管，130e-氢气进配气歧管，130f-进配冷却水歧管。

1000-燃料电池模块；100-配气组件；200-电堆，210-进气端板，220-盲端端板；300-壳体，301-安装腔，310-上箱体，320-下箱体；400-电压巡检装置；500-高压组件，510-铜排组件，520-贯穿端子；600-嵌件，610-内部流道。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

目前燃料电池采用多个电堆集成的方案，由多个功率较小的电堆组成较大功率的燃料电池，通过配气组件对各个电堆进行配气和分配冷却液。相关技术中配气组件采用一体式结构，内部设置总通道和分通道，总通道通过分通道一分为二，以连通不同的电堆。相关技术的配气组件虽然能够同时对两个电堆进行配气，但是对于三个以上电堆集成的燃料电池模块，上述一体式结构的配气组件的体积会明显增加。

为解决克服相关技术的缺陷，本发明提供一种配气组件以及燃料电池，可以解决电堆集成过程中体积较大的技术问题，从而提高多堆集成燃料电池模块的体积功率密度。

下面通过具体实施例对本申请的技术方案进行详细介绍：

实施例1：

本发明实施例提供一种配气组件100，如图1至图3所示，包括第一配气单元110和第二配气单元120两个模块单元，两个模块单元分别对接电堆200的进气端板210的两端，即第一配气单元110对接电堆200的进气端板210其中一端的流体出入口，第二配气单元120对接电堆200的进气端板210另一端的流体出入口。第一配气单元和第二配气单元中均设置有分配歧管130和用于对接流体出入口的配气歧管法兰140，分配歧管130用于氧化介质(本实施例以空气为例)进出电堆/壳体、冷却介质(本实施例以冷却水为例)进出电堆/壳体和还原介质(本实施例以氢气为例)进出电堆/壳体。

具体的，本实施例中，第一配气单元110和第二配气单元120中均设置三个分配歧管130，第一配气单元110的三个分配歧管130分别为空气进配气歧管130a、氢气排配气歧管130b、排配冷却水歧管130c，第二配气单元120对应的三个分配歧管130分别为空气排配气歧管130d、氢气进配气歧管130e、进配冷却水歧管130f。在其他实施例中，也可采用空气-冷却水共用歧管的方案，即在一根管道内部设置分隔板，使得管道内部形成两个独立的管腔。或者采用氢气-冷却水共用歧管的方案，或者空气-冷却水-氢气共用歧管的方案，具体管道设置方案本申请不做限制。

参见图5至图7，以及图9至图11，本申请中，分配歧管130包括连通的主管道131和两条以上分支管道132，各分支管道132分别与对应的主管道131呈角度设置，且各分支管道132的末端b分别与配气歧管法兰140连通。分支管道132与主管道131之间的夹角优选锐角，经过仿真对比分析，若分支管道132的轴向与主管道131夹角为90度设计，由于流动方向变化急剧会使气流从主管道131流入分支管道132时产生非常严重的气流分离，影响气流进堆的流场均匀性，也会增加歧管中产生的压损。分支管道132的具体数量与燃料电池模块中电堆的数量相匹配。考虑到布管的难易程度，本实施例中，各分支管道132沿主管道131的轴向依次分布，并且各分支管道132的分布方向平行于主管道131的轴向。具体的，同一分配歧管130中，其中一个分支管道132连通于主管道131的末端b，剩余分支管道132连通于主管道131的管壁上。可将一根管道的末端进行弯曲，弯曲的部分形成一个分支管道132。为了降低分支管道132与主管道131连通处的流阻，各分支管道132均与主管道131圆弧过渡。

考虑到电堆分配均匀性以及布管复杂度的问题，本实施例中，三个分配歧管130的主管道131相互平行，并且均平行于水平方向，使得连通于同一主管道131的三个分支管道132长度相等。此外，连通于同一主管道131的三个分支管道132相互平行、且形状相同。上述结构使得各条分支管道132的有效长度一致，能够解决电堆集成过程中流体分配的均匀性问题，从而提高电堆集成的一致性。为了方便布管，三个分配歧管130的分支管道132互呈角度设置。

主管道131的结构可设置为等直径的圆直管，也可以为从进口到末端b渐缩式的直圆管，还可以为分段式变直径的直圆管，本申请不做限制，主管道131的横截面面积大于对应的分支管道132的截面面积，以使各电堆均能保证充足的介质供给。

本实施例中，沿主管道131的轴向，主管道131的横截面面积自主管道131开口a至主管道131末端b呈减小趋势，具体采用分段式变直径的直圆管。变直径的设计相比等直径的设计主要是考虑到了流量分配导致主管道131内流动速度的变化这一因素。参见图4，以适配于三个电堆、主管道131采用三段式变直径(管径递减)的直圆管、分支管道132设置有3个的分配歧管130为例，流体介质从主管道131的开口a进入分配歧管130，一部分流体在从第一段主管道131a分配流入第一个分支管道132a后，剩余的流体在第二段主管道131b中还能保持与第一段主管道131a中较为接近的流动速度(第二段主管道131b中介质流速大致在第一段主管道131a中介质流速的90％～100％)。同理一部分流体在从第二段主管道131b分配流入第二个分支管道132b后，剩余的流体在第三段主管道131c中还能保持与第二段主管道131b中较为接近的流动速度(第三段主管道131c中介质流速大致在第二段主管道131b中介质流速的90％～100％)。如此可使得三个分支管道132中的流体介质的流动速度相差不大，从而分配给三个电堆的流量基本相近，在一定程度上提升了三个电堆流量分配的均匀性。此外，主管道131采用直径分段渐缩或逐渐缩小的结构，相比于直通管1431其尺寸减小，也能够节省一部分的空间，更便于结构的匹配和布局。

同一分配歧管130中的各分支管道132之间的间距可以设置为相同或者不同，也就是说，本申请对同一分配歧管130的各个分支管道132之间的间距没有严格的限制，无需等间距设置，因此与其连通的各个电堆可以采用完全相同的结构或布局。以三堆集成方案为例，三个电堆可采用完全相同的双极板等零部件，三个电堆的进气端均为阳极端、盲端为阴极端；三个电堆也可以采用不同的结构和布局方案，如三个电堆是不同内部结构设计的电堆，三个电堆进气端为一个阳极两个阴极、盲端为两个阳极一个阴极等方式。如此，在进行多堆流场并联设计时可以尝试不同的拼堆方案，从中选取最合适的方案进行后续的开发工作。

配气歧管法兰140用于对接流体出入口，该流体出入口可以是电堆的进气端板的流体出入口，或者是介质进出燃料电池模块壳体的流体出入口，因此本申请提供的配气组件100通过配气歧管法兰140可以直接适配电堆或壳体，利用配气歧管法兰140的较大的平面，一方面便于设置密封圈，另一方面便于将该配气歧管法兰140与进气端板/壳体连接固定。参见图8和图12，配气歧管法兰140的边缘设置若干安装孔145，用于安装螺纹紧固件。

配气歧管法兰140上设置有与分支管道132数量相同的导流通道141，分配歧管130所形成的流体介质通道与该导流通道141连通，流体介质通过该导流通道141进入电堆。考虑到电堆的进气端板上，各个流体出入口的形状通常为四边形(相邻两边圆弧过渡)，因此，流体介质在入堆和出堆时也需要流经与电堆的进气端板的流体出入口相似的形状，便于不同通道之间的密封。参见图2至图3，图5至图7，以及图9至图11，本实施例中，导流通道141的截面形状设置为由圆形过渡至与电堆的进气端板的流体出入口相似的形状，例如进气端板上流体出入口为圆角矩形，则导流通道141的截面形状则由圆形逐步过渡至圆角矩形，其中圆形开口用于对接分配歧管130，圆角矩形开口用于对接电堆或者壳体上的流体出入口。

参见图2至图3，该配气歧管法兰140上设置有密封槽142，密封槽142围设于导流通道141的与电堆的进气端板的流体出入口相似的形状的开口外，即密封槽142开设于配气歧管法兰140的靠近电堆的侧面上，用于安装密封圈。优选方案时，密封槽142的形状与电堆的进气端板的流体出入口相似，例如进气端板上流体出入口为圆角矩形，导流通道141的截面形状则由圆形逐步过渡至圆角矩形，配气歧管法兰140的靠近电堆的侧面上对应开设圆角矩形状的密封槽142。

配气歧管法兰140可以是一体成型于分配歧管130的分支管道132末端b的法兰盘，例如分配歧管130与配气歧管法兰140通过3D打印技术一体成型，也就是说，第一配气单元和第二配气单元均为一个结构件。配气歧管法兰140也可以是独立设置的法兰盘，例如，配气歧管法兰140上设置有对接管件143，对接管件143包括直通管1431和支撑管壳1432，直通管1431的管腔构成导流通道141，支撑管壳1432用于支撑分配歧管130。分支管道132的末端b直接插入对应的对接管件143中，并且密封装配，例如焊接密封、涂覆密封胶密封或者通过密封圈密封。或者，在对接管件143上设置第一对接边144，分支管道132的末端b开口上对应设置第二对接边，第二对接边与第一对接边144相对接，并且对接面设置密封件，例如焊接密封、涂覆密封胶密封或者通过密封圈密封。分配歧管130与配气歧管法兰140的具体连接结构本申请不做限制。

在该配气组件100的材质选择上，由于金属材料会析出离子，产生催化剂污染，并且金属材料是导体，有漏电风险。因此配气组件100的材料应当选择非金属。具体的，本实施例中，第一配气单元110、第二配气单元120的材质为PPA(聚邻苯二甲酰胺)、GF(玻璃纤维，简称玻纤)、PA(聚酰胺，俗称尼龙)、PPS(聚苯硫醚)中的至少一种，第一配气单元110与第二配气单元120的材质可相同或不同。例如，配气组件100的材质可采用PPA+GF30(GF添加量占整个材料的重量百分比为30％)、PPA+GF40(GF添加量占整个材料的重量百分比为40％)、PA6+GF15、PPS等。上述材料通过注塑工艺、3D打印技术可以一体成型制备第一配气单元110、第二配气单元120整体，或者第一配气单元110、第二配气单元120的局部。

实施例2：

基于同样的发明构思，本实施例提供一种燃料电池模块1000，参见图13和图14，该燃料电池模块1000包括壳体300、两个以上电堆200和配气组件100。壳体300中设置有安装腔301，各电堆200均位于安装腔301中，并且各电堆200并排设置。配气组件100与各电堆均连通，用于向各电堆提供氧化介质、还原介质和冷却介质。具体的，该配气组件100采用上述实施例1的配气组件100，具体结构参照实施例1，此处不再赘述。

由于本实施例中燃料电池模块1000采用多堆集成方案，因此配气组件100需要同时对多个电堆200配气，导致配气组件100体积较大，具体参见图13，本实施例中，该燃料电池模块1000采用歧管外置的方案，配气组件100设于壳体300外。参见图15和图16，壳体上设有带内部流道610的嵌件600，配气组件100的配气歧管法兰140、嵌件600、电堆200的进气端板210依次对接且连通，对接处通过密封圈密封。歧管外置的布局方式一方面能够大大节省壳体内部空间，提升燃料电池模块1000壳体内部零部件的集成度以及燃料电池模块1000的体积功率密度；另一方面歧管外置后进行歧管结构设计时对歧管形状、尺寸、布局方式等各方面的限制大大减少，设计的自由度增加，并且歧管结构具有更大的可调性。

在其他实施例中，还可采用歧管内置的方案，即第一配气单元110的三个分配歧管130均直接与电堆的进气端板连接。由于配气歧管法兰140的靠近电堆的侧面上的导流通道141开口形状与电堆的进气端板的流体出入口相似，因此配气歧管法兰140可以直接与进气端板对接、通过密封圈密封，且通过螺钉与进气端板连接固定。

该燃料电池模块1000中，壳体300的体积和形状主要根据电堆200的布局方式而确定。考虑到排水以及电堆200的自增湿性能，本实施例中，各电堆200的排列方向平行于电堆200中双极板的短边方向、且垂直于电堆200中双极板的堆叠方向。由于单个电堆200在双极板的短边方向尺寸最小，因此，此布置方式使得整个燃料电池模块1000形成一个各项尺寸相近的立方体，避免燃料电池模块1000单个尺寸过长而影响其在整车上的布置，并且立方体结构的燃料电池模块1000的各向强度均较强，可靠性更高。为便于电堆200的装卸，本实施例中壳体300采用分体式结构，包括上箱体310和下箱体320，上箱体310和下箱体320通过螺纹紧固件连接，连接处设置密封圈。

具体参见图15，嵌件600安装于下箱体320中。嵌件600一端对接配气组件100的配气歧管法兰140，另一端对接电堆的进气端板，考虑到进气端板上流体出入口与配气歧管法兰140的导流通道141的电堆侧开口具有面积差，因此嵌件600的内部流道610设置为自歧管侧至电堆侧横截面积逐步增加，所得嵌件600上与电堆200对接的开口与进气端板210上对应的流体出入口的面积、大小均保持一致。嵌件600的材料为绝缘材料，提高安全性。

进一步地，参见图13和图14，本实施例中，该燃料电池模块1000采用三堆集成方案，输出功率约100KW。3个电堆200均以双极板的堆叠方向平行于竖直方向的姿态竖放设置。此放置姿态下，每个电堆200中，各单体电池(双极板+膜电极)均水平设置，优点在于：竖置相比橫置(单体电池垂直于水平面)，更有利于生成水的排出，避免堵水不良，尤其是在冷启动等恶劣工况下，该优点尤为凸显。同时竖置相比橫置，可以有效预防电堆200塌腰，尤其在Z向(竖直方向)振动或冲击较大的恶劣工况下，该优点尤为凸显。

本实施例中，三个电堆200的进气端板210上均设置有6个流体出入口，6个流体出入口分布于进气端板210的两侧、且呈中心对称分布。位于其中一侧的3个流体出入口分别为：空气进口、冷却水排口、氢气排口，位于另一侧的3个流体出入口分别为：氢气进口、冷却水进口、空气排口。通过将空气进口与氢气进口设置在进气端板210的两端，使得空气与氢气形成对流，提高电堆200的自増湿性能。

由于该燃料电池模块1000中三个电堆均为竖放，因此配气组件100必须布置在壳体的顶面或底面上，为了便于反应产生的水排出，参见图15，本实施例中，配气组件100布置于壳体的底面上，具体是配气组件100的配气歧管法兰140通过螺钉与下箱体320连接。第一配气单元110和第二配气单元120中均设置三个分配歧管130，第一配气单元110的三个分配歧管130分别为空气进配气歧管130a、氢气排配气歧管130b、排配冷却水歧管130c，第二配气单元120对应的三个分配歧管130分别为空气排配气歧管130d、氢气进配气歧管130e、进配冷却水歧管130f。

其中：空气进配气歧管130a和空气排配气歧管130d用于供空气流通，空气进配气歧管130a和空气排配气歧管130d均设置为具有水平方向投影分量，例如空气进配气歧管130a和空气排配气歧管130d均为水平管道，或者与水平面夹角不大于45°。空气进配气歧管130a和空气排配气歧管130d中，分支管道132与主管道131位于同一水平面，或者位于主管道131的斜上方。供空气流通的分配歧管130采用上述布置方式，主要是因为空气流量较大，要求歧管的直径较大才能使得空气流场压损足够小，若空气歧管采用分支管道132在主管道131正上方连接，会导致氢气和冷却水歧管的摆放空间不够。

氢气进配气歧管130e和氢气排配气歧管130b用于供氢气流通，氢气进配气歧管130e和氢气排配气歧管130b均设置为具有水平方向投影分量和竖直方向投影分量，也就是说，氢气进配气歧管130e和氢气排配气歧管130b相对于水平方向和竖直方向均倾斜。供氢气流通的分配歧管130采用上述布置方式，主要是因为氢气流量较小，无需占用过多空间，因此适于布置在空气分配歧管130与冷却水分配歧管130之间。考虑到部分电堆会将出堆的氢气复用，即氢气入堆管道中连通一根旁通管，用于通入出堆的氢气。为此，氢气进配气歧管130e的主管道131具有两个开口，如图10所示，其中一个开口用于与嵌件600的内部流道610连通，另一个开口用于连通氢气回收管路。

进配冷却水歧管130f和排配冷却水歧管130c用于供冷却水流通，进配冷却水歧管130f和排配冷却水歧管130c均设置为具有竖直方向投影分量，例如进配冷却水歧管130f和排配冷却水歧管130c均为竖直管道，或者与竖直面夹角不大于45°。进配冷却水歧管130f和排配冷却水歧管130c中，分支管道132与主管道131位于同一竖直面，或者位于主管道131的斜上方。供冷却水流通的分配歧管130采用上述布置方式，主要是因为冷却水为液体，并且流量较大，冷却水分配歧管130更靠近竖直面，一方面可以利用重力排水；另一方面，当进配冷却水歧管130f和排配冷却水歧管130c均为竖直管时，分支管道132长度最短，可以避免产生太大的压损。

空气分配歧管130、氢气分配歧管130采用倾斜设置或水平设置时，内部流道610必然会存在弯曲部分，由于空气、氢气均为气体，因此这样设置产生的压损不会那么大，仍然能够满足氢气、空气的反应需要。上述分配歧管130布置方式，加上分配歧管130中分支管道132与主管道131之间倾斜设置的结构，以及连通于同一主管道131的各分支管道132的布置结构、形状和尺寸均相同，上述特征不仅可降低歧管流场中产生的压损，还能提升三个堆的流量分配的均匀性，使得流量不均匀度控制在±5％以内。

本实施例中，该燃料电池模块1000还包括高压组件500和电压巡检装置400，高压组件500与电堆200的输出极电连接，用于输出燃料电池电堆200产生的电压，为了方便布置，高压组件500与配气组件100分布于电堆的两端。电压巡检装置400与电堆200的各片双极板连接，实现电压巡检。电压巡检装置400具体设置于其中一个电堆200的进气端板210与盲端端板220之间，且靠近双极板的短边侧。

具体的，高压组件500包括铜排组件510和贯穿端子520，铜排组件510设于壳体300的安装腔301中，铜排组件510用于连接电堆200的输出极以及贯穿端子520，铜排组件510可根据实际需要弯折一定角度，但是铜排组件510的覆盖面与CVM所在侧面不共面。具体的，CVM设置为靠近最外侧电堆200的双极板的短边侧，侧置于电堆200小侧面(由双极板短边方向与双极板堆叠方面所形成的平面)，铜排组件510设于电堆200的大侧面(由双极板长边方向与双极板堆叠方面所形成的平面)和端面(平行于双极板的平面)，以使CVM避让铜排组件510，降低电磁干扰，提高检测精度。贯穿端子520作为整个燃料电池模块1000高压输出接口，一般设置有两个：正极贯穿端子和负极贯穿端子。贯穿端子520贯穿安装于壳体300上，并且通过金属螺栓与铜排组件510机械连接和电连接。贯穿端子520与配气组件100分布于电堆200的两个端面上。

实施例3：

基于同样的发明构思，本实施例提供一种车辆，该车辆配置有上述实施例2的燃料电池模块。具体参见图17，该车辆的燃料电池动力系统配置有上述实施例2的燃料电池模块，更为具体的，该车辆的燃料电池动力系统的燃料电池系统配置有上述实施例2的燃料电池模块。此外，该车辆还需要包括传动系统和用于存储燃料的燃料存储装置，传动系统传递驱动电机的扭矩，驱动车轮转动，燃料存储装置作用类似与燃油车中的油箱，燃料存储装置通过管路与燃料电池系统的燃料供应子系统连通。

具体参见图17，燃料电池系统包括燃料电池模块以及燃料电池辅助系统，燃料电池系统在外接燃料供应源的条件下可以正常工作。该燃料电池系统中燃料电池模块可以采用上述实施例2的燃料电池模块，具体内容此处不再赘述。

燃料电池辅助系统包括空气供应子系统、燃料供应子系统、热管理子系统和自动控制系统，其中空气供应子系统用于向燃料电池模块的各个电堆提供空气，并可选择对空气进行过滤、增湿、压力调节等方面的处理，空气供应子系统与燃料电池模块的各个电堆的空气进口、空气排口连通；燃料供应子系统用于向燃料电池模块的各个电堆提供燃料，并可选择对燃料进行增湿、压力调节等方面的处理，从而转变成适于在燃料电池堆内运行的燃料气，以氢气作为燃料为例，燃料供应子系统与燃料电池模块的各个电堆的氢气进口、氢气排口连通；热管理子系统，与燃料电池模块的各个电堆连通，以提供冷却液从而对电堆进行冷却和/或加热，以及对电堆生成水的回收处理。

自动控制系统与燃料电池模块、空气供应子系统、燃料供应子系统和热管理子系统分别电连接，自动控制系统为包含传感器、执行器、阀，开关、控制逻辑部件的总成，保证燃料电池系统无需人工干涉就可以正常工作。在其他实施例中，该燃料电池辅助系统还可以包括通风系统，用于借助机械的方法，将燃料电池系统中机壳内的气体排到外部。本实施例中该燃料电池系统中的燃料电池辅助系统并未做改进，因此更为详细的内容均可参考现有技术的相关公开，此处不展开说明。

具体参见图17，燃料电池动力系统包括上述燃料电池系统、DC/DC变换器、驱动电机及其电机控制器以及车载储能装置，DC/DC变换器与燃料电池系统的各个电堆电连接，以实现电压变换，将各个电堆产生的电压调压后输出至驱动电机、汽车空调压缩机等高压器件，以及电池等储电器件。驱动电机与DC/DC变换器电连接，用于提供车辆行驶所需的扭矩；电机控制器与驱动电机电连接，控制驱动电机的启动、停止、扭矩输出等，电机控制器与整车控制连接，接收整车控制器发出的驾驶信号，并且也可选择将电机控制器与燃料电池系统的自动控制系统电连接。车载储能装置用于存储电能，以向车内其他电子设备供电，车载储能装置与DC/DC变换器电连接，例如车载储能装置为蓄电池。

本实施例中该燃料电池动力系统中的DC/DC变换器、驱动电机及其电机控制器以及车载储能装置并未做改进，因此更为详细的内容均可参考现有技术的相关公开，此处不展开说明。

由此，该车辆可以是氢能源车辆或氢能+充电的混合动力电动车。由于本实施例未对该车辆的具体结构进行改进，故而本实施例中该车辆的未做改变之处的结构均可参照现有技术，具体内容此处不做展开说明。由此，该车辆具有前文针对燃料电池模块所描述的全部特征和优点，在此不再一一赘述。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种配气组件，用于适配燃料电池模块的电堆，其特征在于：包括第一配气单元和第二配气单元；所述第一配气单元和所述第二配气单元中均包括分配歧管和用于对接流体出入口的配气歧管法兰；所述分配歧管包括连通的主管道和两条以上分支管道，各所述分支管道分别与对应的所述主管道呈角度设置，且各所述分支管道分别与所述配气歧管法兰连通。

2.如权利要求1所述的配气组件，其特征在于：沿所述主管道的轴向，所述主管道的横截面面积自主管道开口至主管道末端呈减小趋势；所述主管道的横截面面积大于对应的所述分支管道的截面面积。

3.如权利要求1或2所述的配气组件，其特征在于：所述第一配气单元和所述第二配气单元中均设置有两个以上所述分配歧管；所述两个以上分配歧管的所述主管道相互平行，所述两个以上分配歧管的所述分支管道互呈角度设置；同一所述分配歧管的各所述分支管道相互平行、且形状相同。

4.如权利要求1或2所述的配气组件，其特征在于：同一所述分配歧管中的各所述分支管道沿所述主管道的轴向依次分布；其中一个所述分支管道连通于所述主管道的末端，剩余所述分支管道连通于所述主管道的管壁上；各所述分支管道均与所述主管道圆弧过渡。

5.如权利要求1或2所述的配气组件，其特征在于：所述配气歧管法兰上设置有与所述分支管道数量相同的导流通道；所述导流通道的截面形状设置为由圆形过渡至与电堆的进气端板的流体出入口相似的形状；

所述配气歧管法兰上设置有密封槽，所述密封槽围设于所述导流通道的与电堆的进气端板的流体出入口相似的形状的开口外。

6.如权利要求5所述的配气组件，其特征在于：所述分配歧管与所述配气歧管法兰一体成型；

或者，所述配气歧管法兰上设置有对接管件，所述对接管件的至少部分管腔构成所述导流通道，所述对接管件上设有第一对接边；所述分支管道的末端开口设有第二对接边，所述第二对接边与所述第一对接边密封装配；

或者，所述配气歧管法兰上设置有对接管件，所述对接管件的至少部分管腔构成所述导流通道，所述分支管道的末端插入于所述对接管件中。

7.一种燃料电池模块，其特征在于，包括：

壳体，设有安装腔；

两个以上电堆，并排设于所述安装腔中；

权利要求1-6中任一项所述的配气组件，与所述电堆连通。

8.如权利要求7所述的燃料电池模块，其特征在于：所述配气组件设于所述安装腔中，且所述配气组件的配气歧管法兰与各所述电堆的进气端板均对接且连通；

或者，所述配气组件设于所述壳体外，所述壳体上设有带流道的嵌件，所述配气组件的配气歧管法兰、所述嵌件、所述电堆的进气端板依次对接且连通。

9.如权利要求7所述的燃料电池模块，其特征在于：所述配气组件中，用于供冷却介质流通的所述分配歧管设置为具有竖直方向投影分量；用于供氧化介质流通的所述分配歧管设置为具有水平方向投影分量；用于供还原介质流通的所述分配歧管设置为具有水平方向投影分量和竖直方向投影分量；

用于供还原介质流入所述电堆的所述分配歧管的所述主管道具有两个开口。

10.一种车辆，其特征在于：包括权利要求7-9中任一项所述的燃料电池模块。

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