CN114899445B - 一种基于振动能量的燃料电池风冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于振动能量的燃料电池风冷系统，可以利用汽车行驶过程中产生的振动提高风冷系统对燃料电池的散热作用。具体地，包括电池安装座和风冷装置，所述电池安装座安装在风冷装置上；所述风冷装置包括具有主出风口的顶板、具有安装孔的底板、散热风扇和风冷管道，所述顶板和底板经减振器连接，所述散热风扇安装在所述安装孔内，所述风冷管道两端口分别与所述主出风口和散热风扇连接；所述风冷管道至少包括与所述顶板连接的第一风冷管和与所述底板连接的第二风冷管，而所述第一风冷管与第二风冷管之间通过弹性件连接，在汽车行驶中产生振动，所述弹性件发生压缩，所述第一风冷管和第二风冷管之间靠近形成相对密闭的空冷流道，所述散热风扇带入的外界空气经该空冷流道由下而上流动，对燃料电池进行散热。

Description

一种基于振动能量的燃料电池风冷系统

技术领域

本发明涉及燃料电池的风冷系统，尤其涉及一种基于振动能量的燃料电池风冷系统。

背景技术

随着技术的日益革新，燃料电池逐渐深入人心，而我国燃料电池领域方面的技术尚未成熟，特别是燃料电池散热领域和减振领域，迫切需要高效可行的技术。常见的燃料电池被固定在燃料电池发动机箱体内部若干支架上，既不能实现减振，又会受到一定的冲击导致螺栓连接失效，从而使燃料电池位置产生偏移且因燃料电池的尺寸规格限定了燃料电池发动机箱体的大小尺寸，比较单一；其次，常见的燃料电池采用双极板内通水进行水冷，虽实现了较高的散热效率，但仍可以提出一种或多种散热方式，从而加快散热速度，提高散热效率；再者，汽车行驶过程中必然会受到一定的振动，而振动能量往往被减振器缓冲吸收。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于振动能量的燃料电池风冷系统，可以利用汽车行驶过程中产生的振动提高风冷系统对燃料电池的散热作用，充分利用振动能量提高系统对燃料电池的散热效率。

本发明通过以下技术方案：一种基于振动能量的燃料电池风冷系统，包括电池安装座和风冷装置，所述电池安装座安装在风冷装置上；风冷装置包括具有主出风口的顶板、具有安装孔的底板、散热风扇和风冷管道，所述顶板和底板经减振器连接，所述散热风扇安装在所述安装孔内，风冷管道两端口分别与主出风口和散热风扇连接；风冷管道至少包括与顶板连接的第一风冷管和与底板连接的第二风冷管，而第一风冷管与第二风冷管之间通过弹性件连接，在汽车行驶中产生振动，弹性件发生压缩，第一风冷管和第二风冷管之间靠近形成相对密闭的空冷流道，散热风扇带入的外界空气经该空冷流道由下而上流动，对电池进行散热。

本发明可做以下改进：风冷管道增设第三风冷管，设置在第一风冷管和第二风冷管之间，该第三风冷管包括外轮廓与第一风冷管内轮廓适配的外管，外管内设有锥形管作为加速管，第三风冷管下端与弹性件连接，外管管体套设在第一风冷管内，在汽车产生振动时，弹性件将第三风冷管推入第一风冷管中，使得主出风口面积骤减，加快空气流动，加大风冷速度，提高散热效率。

进一步地，所述第一风冷管和第三风冷管之间设有导向结构，第三风冷管沿导向结构在第一风冷管内上下移动。作为一个实施例，所述导向结构包括设置在第一风冷管内壁上纵向导向槽和设置在第三风冷管外管外壁的纵向导向条，导向槽和导向条相适配。在其中一个实施例中，导向槽深度自下而上逐渐缩小，成梯形槽，相应地，导向块是与导向槽适配的梯形块。

本发明的风冷装置的顶板上设至少两个副出风口，以第一风冷管出风口的中心点为中心对称分布。所述副出风口设置推拉式风窗，可调节副出风口的大小，以适应燃料电池规格大小尺寸。

作为本发明的一个实施例，电池安装座由相对设置的两组可调节夹具构成，每组可调节夹具包括导轨以及两个滑动配合安装在导轨上的固定组件，两个固定组件分别由上固定块和下固定块通过光杆连接构成，两个下固定块分别与导轨滑动配合，两个上固定块之间通过丝杆连接，丝杆的两端分别穿出两个上固定块，且端部设置可调旋钮，用于调节两固定组件之间的距离。

进一步地，两组可调节夹具可滑动安装在风冷装置的顶板上，可以是在风冷装置顶板上相对设置一对导轨，各组可调节夹具的两端部分别与导轨滑动配合；也可以是在风冷装置的顶板上相对设置一对滑槽，各组可调节夹具的两端部分别与导轨滑动配合。

进一步地，所述上固定块上部内嵌一橡胶片，该橡胶片与水平面平行，安装燃料电池后，该橡胶片搭接在燃料电池顶板，用于缓冲燃料电池垂直方向上的振动和避免冲击使电池发生偏移。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1.本发明提供的基于振动能量的燃料电池风冷系统，将电池安装座安装在风冷装置上，风冷装置的底板和顶板通过数个减振器连接，在实现系统中所受的较大振动冲击的缓冲的同时，而残余一部分振动冲击使风冷流道的弹性件压缩，使得第一风冷管和第二风冷管之间靠近形成相对密闭的空冷流道，散热风扇带入的外界空气经该空冷流道由下而上流动，对电池进行散热，而常见的燃料电池系统较少使用风冷技术。

2.本发明中，风冷流道的第一风冷管和第二风冷管之间增设第三风冷管，而第三风冷管具有锥形管作为加速管，在汽车产生振动时，一部分振动冲击赋予给风冷流道的弹性件，使弹性件传递振动能量，实现锥形加速管的向上位移，嵌入至第一风冷管内，使主出风口的面积突然减小，增加空气流速，加快散热速度。

3.本发明中，在风冷装置的顶板上设置副出风口，当系统出现振动时，一部分空气亦能从副出风口流入上部的箱体中。进一步地在副出风口设置推拉式风窗，实现对副出风口面积的调节，适用于不同规格大小尺寸的燃料电池。

4.本发明设置的电池安装座主要由两组可调节夹具构成，而且该两组可调节夹具与风冷装置顶板滑动配合，实现对不同规格燃料电池的固定，而常见的燃料电池发动机箱体大小都是由燃料电池尺寸决定，比较单一。

5.本发明的两组可调节夹具通过可伸缩式固定滑块系统对燃料电池的八个角进行固定和保护，而常见的燃料电池发动机箱体内部采用支架与燃料电池进行螺栓固定，不能保证缓冲汽车行驶过程中产生的振动和冲击。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的结构示意图(无防护板)；

图3为本发明实施例的固定组件结构示意图；

图4为本发明实施例的风冷装置的顶板的结构示意图；

图5为图4的局部结构示意图；

图6为本发明实施例的侧视图；

图7为本发明实施例的风冷装置的立体图；

图8为本发明实施例的第一风冷管的剖面图；

图9为本发明实施例的剖视图；

图10为本发明实施例的仰视图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。应当说明的是，下文所描述的实施例仅为本发明实施例之一，而并非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下对本发明的技术方案所作出的任何变形和改进，均属于本发明保护的范围。

图1-10所示的基于振动能量的燃料电池风冷系统的一个实施例，由电池安装座和风冷装置构成。电池安装座安装在风冷装置顶部。风冷装置包括具有主出风口的顶板2、底板13、散热风扇132和风冷管道，顶板2和底板13经4个减振器6连接成一体，各减振器6的两端分别通过U型固定管12与顶板2和底板13连接，且上下的U型固定管12是交错设置，避免减振器6产生水平位移使减振器6失效。风冷装置的顶板2的四周边还设有防护板22。底板设有安装孔，散热风扇132嵌装在该安装孔内。风冷管道的一端与顶板2的主出风口连通，另一端与散热风扇132连接，由散热风扇132向风冷管道内输送外界空气，对燃料电池1进行降温。风冷管道包括第一风冷管8、第三风冷管9和第二风冷管11，其中第二风冷管11通过四个固定地脚 131固定在底板13上，进风端的管口与散热风扇132连通，管体外套设一弹簧10；第三风冷管9的进风端与弹簧10相抵，管体则套设在第一风冷管8内；第一风冷管 8出风端与顶板2连接，出风口与顶板的出风口连通，管体外壁设有四个加强筋，使第一风冷管8的与顶板的连接更为稳固牢靠。在本实施例中，第三风冷管9包括外轮廓与第一风冷管8内轮廓适配的外管，外管内设有锥形管作为加速管92，外管管体套设在第一风冷管8内。在汽车行驶中产生的振动，弹簧10发生压缩，弹簧将第三风冷管9推入第一风冷管8中，第一风冷管8和第二风冷管11之间靠近形成相对密闭的空冷流道，散热风扇132带入的外界空气经该空冷流道由下而上流动，对燃料电池进行散热。同时，由于弹簧将第三风冷管9推入第一风冷管8中，使得主出风口面积骤减，加快空气流动，加大风冷速度，提高散热效率。

第一风冷管8和第三风冷管9之间设有导向结构，第三风冷管9沿导向结构在第一风冷管8内上下移动。具体地，导向结构包括设置在第一风冷管8内壁上纵向延伸的导向槽81和设置在第三风冷管9外管外壁的纵向延伸的导向条91，导向槽81和导向条91相适配。导向槽81深度自下而上逐渐缩小，成梯形槽，相应地，导向块 91是与导向槽适配的梯形块。

风冷装置的顶板上设四个扇形副出风口，以顶板出风口的中心点为中心对称分布。副出风口设置推拉式风窗，可调节副出风口的大小，以适应燃料电池规格大小尺寸。具体地，顶板2为中空板，每个副出风口处设风板7，副出风口的边沿处设置供风板 7滑动的移动槽位71。

电池安装座由相对设置的两组可调节夹具组件构成，每组可调节夹具组件包括T型导轨3以及两个滑动配合安装在T型导轨3上的固定组件，两个固定组件分别由上固定块52和下固定块51通过光杆连接构成，两个下固定块51设有U型槽510， T型螺丝穿过该U型槽510与T型导轨3滑动配合连接，两个上固定块52之间通过丝杆4连接，丝杆4的两端分别穿出两个上固定块52，且端部设置可调旋钮41，用于调节两固定组件之间的距离。

两组可调节夹具组件可滑动安装在风冷装置的顶板2上，可以是在风冷装置顶板2上相对设置一对T型滑槽31，各组可调节夹具的两端部分别设有螺孔31，通过T 型螺丝与T型滑槽21滑动配合连接，实现两组可调节夹具之间距离的调节。

每个上固定块52上部内嵌一橡胶片520，该橡胶片520与水平面平行，安装燃料电池1后，橡胶片520搭接在燃料电池1顶部，用于缓冲燃料电池1垂直方向上的振动和避免冲击使燃料电池1发生偏移。

Claims (8)

1.一种基于振动能量的燃料电池风冷系统，其特征是，包括电池安装座和风冷装置，所述电池安装座安装在风冷装置的顶部；所述风冷装置包括具有主出风口的顶板、具有安装孔的底板、散热风扇和风冷管道，所述顶板和底板经减振器连接，所述散热风扇安装在所述底板的安装孔内，所述主出风口为开设在被电池安装座覆盖的顶板板体区域的通孔，所述风冷管道设置在顶板和底板之间，其两端口分别与所述主出风口和散热风扇连接；所述风冷管道包括与所述顶板顶面连接且与主出风口贯通的第一风冷管和与所述底板连接的第二风冷管，所述第一风冷管与第二风冷管之间还设有第三风冷管，所述第三风冷管包括外轮廓与所述第一风冷管内轮廓适配的外管，所述外管内设有倒锥形管作为加速管，所述外管管体套设在所述第一风冷管内；所述第一风冷管和第三风冷管之间设有导向结构，所述第三风冷管沿导向结构在第一风冷管内上下移动；所述第二风冷管外壁套设一弹簧，所述第三风冷管下端与所述弹簧连接，在汽车行驶中产生振动，所述弹簧发生压缩，将所述第三风冷管推入第一风冷管中，所述第一风冷管、第三风冷管和第二风冷管之间靠近形成相对密闭的空冷流道，所述散热风扇带入的外界空气经该空冷流道由下而上流向燃料电池的底部，对燃料电池进行散热。

2.根据权利要求1所述的基于振动能量的燃料电池风冷系统，其特征是，所述导向结构包括设置在第一风冷管内壁上纵向延伸的导向槽和设置在第三风冷管外管外壁的纵向延伸的导向条，所述导向槽和导向条相适配。

3.根据权利要求1所述的基于振动能量的燃料电池风冷系统，其特征是，所述风冷装置的顶板上设至少两个副出风口，以所述顶板出风口的中心点为中心对称分布。

4.根据权利要求3所述的基于振动能量的燃料电池风冷系统，其特征是，所述副出风口设置推拉式风窗。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于振动能量的燃料电池风冷系统，其特征是，所述电池安装座由相对设置的两组可调节夹具构成，每组所述可调节夹具包括导轨以及两个滑动配合安装在导轨上的固定组件，所述两个固定组件分别由上固定块和下固定块通过光杆连接构成，所述两个下固定块分别与所述导轨滑动配合，所述两个上固定块之间通过丝杆连接，所述丝杆的两端分别穿出所述两个上固定块，且端部设置可调旋钮，用于调节所述两固定组件之间的距离。

6.根据权利要求5所述的基于振动能量的燃料电池风冷系统，其特征是，所述两组可调节夹具可滑动安装在风冷装置的顶板上。

7.根据权利要求6所述的基于振动能量的燃料电池风冷系统，其特征是，所述风冷装置顶板上相对设置一对滑槽，各组可调节夹具的两端部分别与所述滑槽滑动配合。

8.根据权利要求5所述的基于振动能量的燃料电池风冷系统，其特征是，所述上固定块上部内嵌有一与水平面平行橡胶片，在安装燃料电池后，所述橡胶片搭接在燃料电池顶部。

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