CN115050992B - 氢燃料电池车的辅助散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氢燃料电池车的辅助散热装置；包括副散热器、导风板、伸缩电机和转动电机；所述副散热器并列连通于氢燃料电池的循环散热管路；车辆底盘的内部设有过风通道，所述过风通道沿着车辆的纵向分布，且过风通道的后端贯穿车辆底盘；所述过风通道的底壁设有进风口，所述导风板的后边通过铰接轴横向铰接于车辆底盘的下表面，且导风板位于所述进风口的下方；所述伸缩电机安装于过风通道中且伸缩电机的伸缩杆与导风板铰接，通过伸缩电机带动导风板打开进风口或关闭进风口。本发明通过主散热器和副散热器提升散热能力，增加了散热面积和散热效率，满足氢燃料电池的散热要求。

Description

氢燃料电池车的辅助散热装置

技术领域

本发明涉及氢燃料电池技术领域，具体涉及一种氢燃料电池车的辅助散热装置。

背景技术

氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置，其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。在汽车行业，根据该原理发展形成现有的氢燃料电池发动机总成，该发动机在工作过程中不会产生污染气体，只产生水，但产生的水直接排放在路面上而没有被充分利用。

在上述电化学反应的过程中不仅仅是产生电能，同时也伴随产生大量的热量，需通过冷却系统将这一部分热量带走，冷却系统带走热量的同时其冷却液的温度会升高。为了保证氢燃料电池反应过程中的温度要求，需利用冷却液散热器进行散热。如果氢燃料电池采用传统的冷却液散热器，会因散热要求高而导致冷却液散热器的散热面积增大。但冷却液散热器是安装在发动机舱的进气格栅处，因发动机舱的横向空间有限，限制了散热器的迎风面积，只能增加散热器的厚度而提升其散热能力。但横向面积的大小与散热能力成正比，是影响散热效率的的主要因素。因此，现有冷却液散热器的散热效率并不高，不利于氢燃料电池的散热。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，以增加散热器的数量，提高氢燃料电池的散热效率。本发明提供了一种氢燃料电池车的辅助散热装置；包括副散热器、导风板、伸缩电机和转动电机；所述副散热器并列连通于氢燃料电池的循环散热管路；副散热器为矩形体

车辆底盘的内部设有过风通道，所述过风通道沿着车辆的纵向分布，且过风通道的后端贯穿车辆底盘；所述过风通道的底壁设有进风口，所述导风板和进风口均为矩形，所述导风板的后边通过铰接轴横向铰接于车辆底盘的下表面，且导风板位于所述进风口的下方；所述伸缩电机安装于过风通道中且伸缩电机的伸缩杆与导风板铰接，通过伸缩电机带动导风板打开进风口或关闭进风口；

所述副散热器的上边通过铰接轴横向铰接于所述过风通道的顶壁，副散热器位于所述进风口的后方且副散热器的下边往后倾斜；所述转动电机安装于过风通道的顶壁且转动电机的转轴与副散热器传动连接，通过转动电机带动副散热器在过风通道中摆动，进而改变副散热器的迎风角度。

本发明的有益效果体现在：

1、副散热器与车辆的主散热器共同连通于循环散热管路中，相比单个主散热器而言，散热面积均大大增加，避免了主散热器的厚度增加。副散热器减小了主散热器的散热负荷，使得主散热器的尺寸可根据发动机舱的空间进行设计，有利于提高主散热器的散热效率。

2、在行驶过程中，导风板打开，车辆底盘的空气经过导风板导入过风通道中，最后从过风通道的后端排出。一方面，过风通道中的风速快，而在过风通道中的副散热器可以快速散热。另外一方面，导风板和过风通道会受到向下的风压，有利于提升了车辆的抓地能力，行驶更安全。

优选地，包括安装于车辆底盘内部的蓄水箱，蓄水箱与车辆的氢燃料电池的排水管连通；

所述过风通道的前端设有朝向过风通道后端的喷淋组件，喷淋组件通过水泵与所述蓄水箱连通。

优选地，所述蓄水箱与车辆的蒸发器的排水管连通。如果开启车辆空调系统，则将车辆蒸发器处产生的冷凝水收集于蓄水箱中。而氢燃料电池产生的水也收集在蓄水箱中，蓄水箱的水通过水泵喷洒在副散热器上，提升副散热器的散热效率，同时又充分利用了水资源。

优选地，所述喷淋组件包括支架和喷头，所述支架竖直固定于过风通道中，所述喷头设有多个，所有的喷头均匀分布于支架的上部、中部和下部。喷头的合理分布，使喷洒的面积覆盖整个副散热器，有利于进一步提升散热效率。

优选地，所述转动电机通过减速组件与所述副散热器传动连接；所述副散热器的进液管和出液管分别通过万向导液球与所述循环散热管路连通。

优选地，所述万向导液球包括外球壳、内球体和密封胶片；所述内球体滚动连接于外球壳的内部；

所述内球体的上部和下部分别设有往球心方向凹陷的上沉槽和下沉槽，所述外球壳的内表面设有与所述上沉槽对应的限位槽；所述上沉槽设有伸入限位槽的限位杆，通过限位杆与限位槽的侧壁触碰从而限制内球体的滚动角度；所述外球壳设有与所述下沉槽对应的缺口；

所述密封胶片的形状为圆环，密封胶片的内边缘固定连接于下沉槽以及外边缘固定连接于所述缺口的边缘，进而将内球体与外球壳之间的中间腔密封；

所述下沉槽设有与所述中间腔连通的第一连接管，且第一连接管位于密封胶片下方；所述外球壳设有与所述中间腔连通的第二连接管；

所述第一连接管与副散热器对应的进液管或出液管连通，以及第二连接管与循环散热管路连通；所述外球壳与副散热器的铰接轴固定连接，内球体与副散热器固定连接，通过散热器带动内球体在外球壳中滚动且副散热器与循环散热管路保持连通。

副散热器的迎风角度越大，产生的风阻越大，在转动电机的带动下副散热器的迎风角度与散热效率成正比关系，即迎风角度越大，则散热效率越大，但副散热器与水平方向之间的夹角越大，风阻越大。满足散热负荷的情况下尽可能减小迎风角度，有利于降低风阻。而副散热器、循环散热管路、第一连接管和第二连接管均是采用铜材质，均不能重复弯折，而副散热器会随着转动电机而摆动，另外在车辆行驶过程中也会产生振动，万向导液球保证第一连接管和第二连接管分别与循环散热管路保持连通状态，同时又不发生弯折，从而使得副散热器的管路能长期保持导通状态而又不会出现泄漏问题。万向导液球的具体工作原理是：外球壳与循环散热管路保持相对静止，内球体与副散热器保持相对静止，副散热器的摆动和振动是通过外球壳与内球体之间的相对运动平衡。

优选地，所述中间腔分布多个滚珠，所有的滚珠滚动连接于内球体的外表面与外球壳的内表面之间。

优选地，所述中间腔内设有滚珠架，所有的滚珠通过滚珠架保持于内球体的外表面与外球壳的内表面之间。滚珠和滚珠架减小了外球壳和内球体之间的摩擦阻力，平衡副散热器的摆动和振动更灵敏。

优选地，所述第一连接管和第二连接管均为铜管。

优选地，所述限位槽的形状和缺口的形状均为圆形。圆形的限位槽适应副散热器的复合运动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实施例的结构示意图；

图2为图1中的局部放大图；

图3为本实施例中万向导液球的内部结构示意图；

图4为本实施例中副散热器的结构示意图。

附图中，副散热器1、导风板2、伸缩电机3、转动电机4、过风通道5、万向导液球6、第一同步齿轮7、第二同步齿轮8、同步带9、进液管10、出液管11、外球壳12、内球体13、密封胶片14、滚珠15、滚珠架16、上沉槽17、下沉槽18、限位槽19、限位杆20、第一连接管21、第二连接管22、喷头23、支架24。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1所示，本实施例提供了一种氢燃料电池车的辅助散热装置，包括副散热器1、导风板2、伸缩电机3和转动电机4。所述副散热器1并列连通于氢燃料电池的循环散热管路，即副散热器1与车辆的主散热器形成并列连通的关系。车辆底盘的内部设有过风通道5，所述过风通道5沿着车辆的纵向分布，且过风通道5的后端贯穿车辆底盘。具体地，过风通道5的底壁设有进风口，所述导风板2的后边通过铰接轴横向铰接于车辆底盘的下表面，且导风板2位于所述进风口的下方。所述伸缩电机3安装于过风通道5中且伸缩电机3的伸缩杆与导风板2铰接，通过伸缩电机3带动导风板2打开进风口或关闭进风口。副散热器1的上边通过铰接轴横向铰接于所述过风通道5的顶壁，副散热器1位于所述进风口的后方且副散热器1的下边往后倾斜。副散热器1与车辆的主散热器共同连通于循环散热管路中，相比单个主散热器而言，散热面积大大增加，从而大幅度提升了散热效率。副散热器1减小了主散热器的散热负荷，使得主散热器的尺寸可根据发动机舱的空间进行设计，避免了增加主散热器的厚度，从而有利于提高主散热器的散热效率。

如图2所示，除了副散热器1的铰接关系外，还通过转动电机4安装于过风通道5的顶壁且转动电机4的转轴与副散热器1传动连接，通过转动电机4带动副散热器1在过风通道5中摆动，进而改变副散热器1的迎风角度。具体地，转动电机4的转轴设有第一同步齿轮7，副散热器1设有与第一同步齿轮7适配的第二同步齿轮8，第一同步齿轮7和第二同步齿轮8通过同步带9连接，第一同步齿轮7的直径小于第二同步齿轮8，从而形成了减速组件。副散热器1的迎风角度越大，产生的风阻越大，在转动电机4的带动下副散热器1的迎风角度与散热效率成正比关系，即迎风角度越大，则散热效率越大，但副散热器1与水平方向之间的夹角越大，风阻越大。满足散热负荷的情况下尽可能减小迎风角度，有利于降低风阻。

如图3、图4所示，本实施例中副散热器1的进液管10和出液管11分别通过万向导液球6与所述循环散热管路连通，万向导液球6的具体结构如下：

万向导液球6包括外球壳12、内球体13和密封胶片14；所述内球体13滚动连接于外球壳12的内部，具体地，中间腔分布多个滚珠15，所有的滚珠15滚动连接于内球体13的外表面与外球壳12的内表面之间。进一步地，所述中间腔内设有滚珠架16，所有的滚珠15通过滚珠架16保持于内球体13的外表面与外球壳12的内表面之间。滚珠15和滚珠架16减小了外球壳12和内球体13之间的摩擦阻力，平衡副散热器1的摆动和振动更灵敏。

内球体13的上部和下部分别设有往球心方向凹陷的上沉槽17和下沉槽18，所述外球壳12的内表面设有与所述上沉槽17对应的限位槽19；所述上沉槽17设有伸入限位槽19的限位杆20，通过限位杆20与限位槽19的侧壁触碰从而限制内球体13的滚动角度；所述外球壳12设有与所述下沉槽18对应的缺口。而限位槽19的形状和缺口的形状均为圆形。圆形的限位槽19适应副散热器1的复合运动。所述密封胶片14的形状为圆环，密封胶片14的内边缘固定连接于下沉槽18以及外边缘固定连接于所述缺口的边缘，进而将密封胶片14以上内球体13与外球壳12之间的中间腔密封；所述下沉槽18设有与所述中间腔连通的第一连接管21，且第一连接管21位于密封胶片14下方；所述外球壳12设有与所述中间腔连通的第二连接管22，所述第一连接管21与副散热器1对应的进液管10或出液管11连通，以及第二连接管22与循环散热管路连通。第一连接管21和第二连接管22均为铜管。所述外球壳12与副散热器1的铰接轴固定连接，内球体13与副散热器1固定连接，通过副散热器1带动内球体13在外球壳12中滚动且散热器与循环散热管路保持连通。副散热器1、循环散热管路、第一连接管21和第二连接管22均是采用铜材质，均不能重复弯折，而副散热器1会随着转动电机4而摆动，另外在车辆行驶过程中也会产生振动，万向导液球6保证第一连接管21和第二连接管22分别与循环散热管路保持连通状态，同时又不发生弯折，从而使得副散热器1的管路能长期保持导通状态而又不会出现泄漏问题。万向导液球6的具体工作原理是：外球壳12与循环散热管路保持相对静止，内球体13与副散热器1保持相对静止，副散热器1的摆动和振动是通过外球壳12与内球体13之间的相对运动平衡。

进一步地，如图4所示，两个万向导液球6分别位于副散热器1的左侧面的上端和右侧面的上端，副散热器1的进液管10和出液管11分别位于副散热器1的左侧面和右侧面，左侧面的进液管10与左侧的万向导液球6的第一连接管21导通连接，右侧面的出液管11与右侧的万向导液球6的第一连接管21导通连接，而两个万向导液球6的第二连接管22分别连通于循环散热管路。

如图1所示，为了进一步提升副散热器1的散热效率，同时提高对水资源的利用，本实施例还包括安装于车辆底盘内部的蓄水箱，蓄水箱与车辆的氢燃料电池的排水管连通。所述过风通道5的前端设有朝向过风通道5后端的喷淋组件，喷淋组件通过水泵与所述蓄水箱连通。蓄水箱与车辆的蒸发器的排水管连通。如果开启车辆空调系统，则将车辆蒸发器处产生的冷凝水收集于蓄水箱中。而氢燃料电池产生的水也收集在蓄水箱中，蓄水箱的水通过水泵喷洒在副散热器1上，提升副散热器1的散热效率，同时充分利用了水资源。喷淋组件包括支架24和喷头23，所述支架24竖直固定于过风通道5中，所述喷头23设有多个，所有的喷头23均匀分布于支架24的上部、中部和下部。喷头23的分布合理，使喷洒的面积覆盖整个副散热器1，有利于进一步提升散热效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种氢燃料电池车的辅助散热装置；其特征在于：包括副散热器(1)、导风板(2)、伸缩电机(3)和转动电机(4)；所述副散热器(1)并列连通于氢燃料电池的循环散热管路；所述副散热器(1)为矩形体；

车辆底盘的内部设有过风通道(5)，所述过风通道(5)沿着车辆的纵向分布，且过风通道(5)的后端贯穿车辆底盘；所述过风通道(5)的底壁设有进风口，所述导风板(2)和进风口均为矩形，所述导风板(2)的后边通过铰接轴横向铰接于车辆底盘的下表面，且导风板(2)位于所述进风口的下方；所述伸缩电机(3)安装于过风通道(5)中且伸缩电机(3)的伸缩杆与导风板(2)铰接，通过伸缩电机(3)带动导风板(2)打开进风口或关闭进风口；

所述副散热器(1)的上边通过铰接轴横向铰接于所述过风通道(5)的顶壁，副散热器(1)位于所述进风口的后方且副散热器(1)的下边往后倾斜；所述转动电机(4)安装于过风通道(5)的顶壁且转动电机(4)的转轴与副散热器(1)传动连接，通过转动电机(4)带动副散热器(1)在过风通道(5)中摆动，进而改变副散热器(1)的迎风角度；

包括安装于车辆底盘内部的蓄水箱，蓄水箱与车辆的氢燃料电池的排水管连通；所述过风通道(5)的前端设有朝向过风通道(5)后端的喷淋组件，喷淋组件通过水泵与所述蓄水箱连通。

2.根据权利要求1所述的氢燃料电池车的辅助散热装置，其特征在于：所述蓄水箱与车辆的蒸发器的排水管连通。

3.根据权利要求1所述的氢燃料电池车的辅助散热装置，其特征在于：所述喷淋组件包括支架(24)和喷头(23)，所述支架(24)竖直固定于过风通道(5)中，所述喷头(23)设有多个，所有的喷头(23)均匀分布于支架(24)的上部、中部和下部。

4.根据权利要求1所述的氢燃料电池车的辅助散热装置，其特征在于：所述转动电机(4)通过减速组件与所述副散热器(1)传动连接；所述副散热器(1)的进液管(10)和出液管(11)分别通过万向导液球(6)与所述循环散热管路连通。

5.根据权利要求4所述的氢燃料电池车的辅助散热装置，其特征在于：所述万向导液球(6)包括外球壳(12)、内球体(13)和密封胶片(14)；所述内球体(13)滚动连接于外球壳(12)的内部；

所述内球体(13)的上部和下部分别设有往球心方向凹陷的上沉槽(17)和下沉槽(18)，所述外球壳(12)的内表面设有与所述上沉槽(17)对应的限位槽(19)；所述上沉槽(17)设有伸入限位槽(19)的限位杆(20)，通过限位杆(20)与限位槽(19)的侧壁触碰从而限制内球体(13)的滚动角度；所述外球壳(12)设有与所述下沉槽(18)对应的缺口；

所述密封胶片(14)的形状为圆环，密封胶片(14)的内边缘固定连接于下沉槽(18)以及外边缘固定连接于所述缺口的边缘，进而将内球体(13)与外球壳(12)之间的中间腔密封；

所述下沉槽(18)设有与所述中间腔连通的第一连接管(21)，且第一连接管(21)位于密封胶片(14)下方；所述外球壳(12)设有与所述中间腔连通的第二连接管(22)；

所述第一连接管(21)与副散热器(1)对应的进液管(10)或出液管(11)连通，以及第二连接管(22)与循环散热管路连通；所述外球壳(12)与副散热器(1)的铰接轴固定连接，内球体(13)与副散热器(1)固定连接，通过副散热器(1)带动内球体(13)在外球壳(12)中滚动且副散热器(1)与循环散热管路保持连通。

6.根据权利要求5所述的氢燃料电池车的辅助散热装置，其特征在于：所述中间腔分布多个滚珠(15)，所有的滚珠(15)滚动连接于内球体(13)的外表面与外球壳(12)的内表面之间。

7.根据权利要求6所述的氢燃料电池车的辅助散热装置，其特征在于：所述中间腔内设有滚珠架(16)，所有的滚珠(15)通过滚珠架(16)保持于内球体(13)的外表面与外球壳(12)的内表面之间。

8.根据权利要求5所述的氢燃料电池车的辅助散热装置，其特征在于：所述第一连接管(21)和第二连接管(22)均为铜管。

9.根据权利要求5所述的氢燃料电池车的辅助散热装置，其特征在于：所述限位槽(19)的形状和缺口的形状均为圆形。

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