CN116544439A - 燃料电池散热喷淋装置、散热系统及燃料电池总成 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料电池散热技术领域，公开了一种燃料电池散热喷淋装置、散热系统及燃料电池总成，第一顶部喷雾喷头从上至下向两个散热单元之间喷射水雾，第二顶部喷雾喷头从上至下向散热单元的上游侧喷射水雾，底部喷雾喷头由下至上向两个散热单元之间喷射水雾，利用散热风扇使水雾在空气的带动作用下沿气流方向移动，水雾、空气与散热组件充分接触，利用水雾的蒸发和空气的流动带走散热组件的热量，提高散热效果。而且燃料电池散热喷淋装置的集成度较高，占用空间小。而且燃料电池散热喷淋装置的集成度较高，占用空间小。

Description

燃料电池散热喷淋装置、散热系统及燃料电池总成

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池散热喷淋装置、散热系统及燃料电池总成。

背景技术

氢燃料电池的电堆工作过程中会产生大量的热，为了保证电堆正常工作，电堆配设有散热装置，散热装置包括散热器和风机，电堆排出的高温冷却液送至散热器内，风机工作对散热器进行风冷，散热器内的冷却液经过降温后形成低温冷却液，低温冷却液再次回到电堆内。

为了提高散热效果，现有技术提出在采用风冷的方式对散热器进行降温的同时，向换热器喷水雾，利用水雾带走散热器表面的热量。但上述结构存在布局不合理，利用水雾和风冷对散热器进行降温时的效果增加幅度不明显、占用空间大的问题。

因此，亟需一种燃料电池散热喷淋装置，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种燃料电池散热喷淋装置、散热系统及燃料电池总成，能够提高对散热组件进行降温的效果，减小占用空间。

为达此目的，第一方面，本发明采用以下技术方案：

燃料电池散热喷淋装置，包括：

散热组件，所述散热组件具有沿气流方向相对设置的上游侧和下游侧；所述散热组件包括两个散热单元，两个所述散热单元沿所述气流方向间隔分布；

散热风扇，用于使气流由所述上游侧流向所述下游侧；

散热雾化单元，包括位于所述散热单元顶部的两个顶部喷雾管路，及位于所述散热单元底部的底部喷雾管路；其中一个所述顶部喷雾管路上安装有第一顶部喷雾喷头，另一个所述顶部喷雾管路上安装有第二顶部喷雾喷头，所述第一顶部喷雾喷头用于由上至下地向两个所述散热单元之间喷射水雾，所述第二顶部喷雾喷头用于由上至下地向所述散热组件的上游侧喷射水雾；所述底部喷雾管路上安装有底部喷雾喷头，用于由下至上地向两个所述散热单元之间喷射水雾。

作为上述燃料电池散热喷淋装置的一种优选技术方案，两个所述散热单元中的一个为横流散热器，另一个为纵流散热器。

作为上述燃料电池散热喷淋装置的一种优选技术方案，两个所述散热单元并联或串联设置；

两个所述散热单元并联设置时，所述散热组件还包括流量分配单元，用于对两个所述散热单元进行流量分配。

作为上述燃料电池散热喷淋装置的一种优选技术方案，所述散热雾化单元还包括顶部喷气管道，所述顶部喷气管道上安装有顶部喷气头；

所述顶部喷气头用于向所述第一顶部喷雾喷头和/或所述第二顶部喷雾喷头的喷口周围喷射高压气体，或所述第一顶部喷雾喷头和/或所述第二顶部喷雾喷头上设有雾化通道和引气口，所述引气口的一端与所述雾化通道连通，另一端与所述顶部喷气头的喷射端连通。

作为上述燃料电池散热喷淋装置的一种优选技术方案，所述顶部喷头包括第一顶部喷气头和第二顶部喷气头，所述顶部喷气管道位于两个所述顶部喷雾管路之间，所述顶部喷气管道上设有与所述第一顶部喷雾喷头一一对应的所述第一顶部喷气头，及与所述第二顶部喷雾喷头一一对应的所述第二顶部喷气头。

作为上述燃料电池散热喷淋装置的一种优选技术方案，所述散热雾化单元还包括底部喷气管道，所述底部喷气管道上设有底部喷气头；

所述底部喷气头用于向所述底部喷雾喷头的喷口周围喷射高压气体，或，所述底部喷雾喷头上设有雾化通道和引气口，所述引气口的一端与所述雾化通道连通，另一端与所述底部喷气头的喷射端连通。

作为上述燃料电池散热喷淋装置的一种优选技术方案，多个所述第一顶部喷雾喷头和多个所述第二顶部喷雾喷头在所述气流方向一一正对布设，且正对设置的所述第一顶部喷雾喷头和所述第二顶部喷雾喷头相对于所述顶部喷雾管路分别向所述顶部喷雾管路的轴向两端倾斜；

多个所述第二顶部喷雾喷头和多个所述底部喷雾喷头在所述气流方向一一正对布设，所述底部喷雾管路和所述顶部喷雾管路平行设置，正对设置的所述第二顶部喷雾喷头、所述底部喷雾喷头相对于所述顶部喷雾管路分别向所述顶部喷雾管路的轴向两侧倾斜；或，

多个所述第一顶部喷雾喷头和多个所述第二顶部喷雾喷头沿所述顶部喷雾管路的轴向错位设置；所述底部喷雾管路和所述顶部喷雾管路平行设置，多个所述第二顶部喷雾喷头和多个所述底部喷雾喷头沿所述顶部喷雾管路的轴向错位设置。

作为上述燃料电池散热喷淋装置的一种优选技术方案，所述第一顶部喷雾喷头、所述第二顶部喷雾喷头和所述底部喷雾喷头均为扇形喷嘴；

所述散热雾化单元还包括主水管，所述顶部喷雾管路包括顶部喷雾管主体和顶部喷雾连接段，所述顶部喷雾管主体通过所述顶部喷雾连接段与所述主水管的上端连通；所述顶部喷雾连接段与所述顶部喷雾管主体呈钝角设置且向下倾斜，所述顶部喷雾连接段与位于两个所述散热单元之间的所述顶部喷雾管主体连接的一端向所述下游侧倾斜，所述顶部喷雾连接段与位于所述上游侧的所述顶部喷雾管主体连接的一端向背对所述下游侧的一侧倾斜；

所述底部喷雾管路包括底部喷雾管主体和底部喷雾连接段，所述底部喷雾管主体通过所述底部喷雾连接段与所述主水管的下端连通；所述底部喷雾连接段与所述底部喷雾管主体呈钝角设置且向上倾斜，所述底部喷雾连接段连接所述底部喷雾管主体的一端向所述下游侧倾斜。

为了实现上述目的，第二方面，本发明还提供了一种燃料电池散热系统，包括上述任一方案所述的燃料电池散热喷淋装置，及：

气水分离器，所述气水分离器的进口用于连接电堆的排气口；

储水箱，用于盛放所述气水分离器分离出的液态水；

喷淋水泵，所述储水箱通过所述喷淋水泵与所述散热雾化单元的顶部喷雾管路、底部喷雾管路相连；

换热器，用于对所述储水箱内的水进行升温。

为了实现上述目的，第三方面，本发明还提供了一种燃料电池总成，包括上述的燃料电池散热系统。

本发明有益效果：本发明提供的燃料电池散热喷淋装置、散热系统及燃料电池总成，将两个散热单元沿气流方向间隔分布，利用第一顶部喷雾喷头从上至下向两个散热单元之间喷射水雾，利用第二顶部喷雾喷头从上至下向散热单元的上游侧喷射水雾，利用底部喷雾喷头由下至上向相邻两个散热单元之间喷射水雾，由于散热风扇使空气由上游侧向下游侧流通，可以使水雾在空气的带动作用下沿气流方向移动，而且水雾的喷射对空气的流动还具有扰流的作用，使水雾、空气与散热组件充分接触，利用水雾的蒸发和空气的流动带走散热组件的热量，大大地提高对散热组件的散热效果。而且燃料电池散热喷淋装置的集成度较高，占用空间小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的第一种燃料电池散热系统的原理图；

图2是本发明实施例提供的第一种燃料电池散热喷淋装置的结构示意图；

图3是图2中A处的局部放大示意图；

图4是图2中B处的局部放大示意图；

图5是本发明实施例提供的第二种燃料电池散热系统的原理图；

图6是本发明实施例提供的第二种燃料电池散热喷淋装置的结构示意图；

图7是图6中C处的局部放大示意图；

图8是图6中D处的局部放大示意图；

图9是本发明实施例提供的第三种燃料电池散热系统的原理图；

图10是本发明实施例提供的第四种燃料电池散热系统的原理图；

图11是采用本发明实施例提供的燃料电池散热系统时，不同喷淋水温下的喷淋前后蒸发量对比图。

图中：

100、气水分离器；200、散热组件；201、散热单元；300、储水箱；400、散热风扇；

500、散热雾化单元；501、顶部喷雾管路；5011、顶部喷雾连接段；5012、顶部喷雾管主体；502、第一顶部喷雾喷头；503、第二顶部喷雾喷头；504、顶部喷气管道；5041、底部喷雾连接段；5042、底部喷雾管主体；505、第一顶部喷气头；506、第二顶部喷气头；507、底部喷雾管路；508、底部喷雾喷头；509、底部喷气管道；510、底部喷气头；

600、喷淋水泵；700、换热器；800、消音器；900、冷却液控制阀；1000、储气罐；1001、散热雾化喷气阀；1002、过滤单元；1003、排水雾化单元；1004、低温排水雾化阀；1005、低温排水喷气阀；1006、泄水阀；1007、散热雾化控制阀；1008、电加热单元；1009、电堆；1010、减压阀；1011、自吸泵；1012、排水阀组；1013、液位检测单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1所示，本实施例提供了一种燃料电池散热系统及燃料电池总成，燃料电池总成包括电堆1009和燃料电池散热系统，燃料电池散热系统用于对电堆1009进行散热，以保证电堆1009正常工作。

该燃料电池散热系统包括燃料电池散热喷淋装置、气水分离器100、储水箱300和喷淋水泵600，其中，燃料电池散热喷淋装置包括散热组件200、散热风扇400和散热雾化单元500，散热组件200的介质进口连接燃料电池的电堆1009的冷却液出口，散热组件200的介质出口连接电堆1009的冷却液进口。

散热组件200具有相对设置的上游侧和下游侧，散热风扇400能够使气流由上游侧向下游侧流通，气水分离器100的流体进口用于连接电堆1009的排气口；储水箱300用于盛放气水分离器100分离出的液态水；储水箱300通过喷淋水泵600与散热雾化单元500相连，散热雾化单元500用于对喷淋水泵600提供的水进行雾化并将雾化形成水雾喷向散热组件200。

需要说明的是，散热组件200具有多个层叠设置的散热翅片，相邻两个散热翅片之间形成气流通道，气流通道内空气的流动方向为由上游侧至下游侧的方向。

本实施例提供的燃料电池散热系统，电堆1009排出的高温冷却液进入散热组件200内，通过散热风扇400对散热组件200进行风冷，使散热组件200内的冷却液降温后回流至电堆1009内，对电堆1009进行降温。利用气水分离器100对电堆1009排出的水气混合物进行水气分离，将气水分离器100分离出的水存储在储水箱300内，若散热风扇400无法满足散热组件200的散热需求，可以在通过散热风扇400对散热组件200进行风冷的同时，控制喷淋水泵600将储水箱300内的水送至散热雾化单元500，散热雾化单元500将喷淋水泵600提供的水雾化形成水雾，并喷射至散热组件200的表面，使水雾吸收散热组件200散发的热量，而且散热风扇400加强散热组件200周围的空气流通，有利于水雾蒸发带走散热组件200的热量，提高散热组件200的降温效果。而且散热风扇400使气流由上游侧向下游侧流通，使水雾能够在气流的带动作用下由上游侧向下游侧流动，提高散热组件200的降温效果。

在一些实施例中，如图1至图4所示，散热组件200包括两个散热单元201，两个散热单元201沿气流方向间隔分布，散热雾化单元500包括位于散热单元201顶部的两个顶部喷雾管路501，及位于散热单元201底部的底部喷雾管路507；其中一个顶部喷雾管路501上安装有第一顶部喷雾喷头502，另一个顶部喷雾管路501上安装有第二顶部喷雾喷头503，第一顶部喷雾喷头502用于向两个散热单元201之间喷射水雾，第二顶部喷雾喷头503用于向散热组件200的上游侧喷射水雾；底部喷雾管路507上安装有底部喷雾喷头508，用于由下至上地向两个散热单元201之间喷射水雾。

喷淋水泵600将水箱中的水送至底部喷雾管路507和两个顶部喷雾管路501内，利用第一顶部喷雾喷头502从上至下向两个散热单元201之间喷射水雾，利用第二顶部喷雾喷头503从上至下向散热单元201的上游侧喷射水雾，利用底部喷雾喷头508由下至上地向两个散热单元201之间喷射水雾，由于散热风扇400使空气由上游侧向下游侧流通，可以使水雾在空气的带动作用下沿气流方向移动，而且水雾的喷射对空气的流动还具有扰流的作用，使水雾、空气与散热组件200充分接触，利用水雾的蒸发和空气的流动带走散热组件200的热量，大大地提高对散热组件200的散热效果。而且燃料电池散热喷淋装置的集成度较高，占用空间小。

示例性地，第一顶部喷雾喷头502设有多个，多个第一顶部喷雾喷头502沿顶部喷雾管路501的周向间隔分布，第二顶部喷雾喷头503设有多个，多个第二顶部喷雾喷头503沿顶部喷雾管路501的周向间隔分布，底部喷雾喷头508设有多个，多个底部喷雾喷头508沿顶部喷雾管路501的周向间隔分布，以使水雾能够覆盖整个散热组件200，从而使水雾与散热组件200充分接触，提高对散热组件200的降温效果。

在一些实施例中，两个散热单元201中的一个为横流散热器，另一个为纵流散热器。示例性地，沿气流方向，横流散热器位于纵流散热器的上游。如此设计，可以避免上游的散热单元201阻挡下游的散热单元201，提高了空气和水雾对下游散热单元201的散热效果。在其他实施例中，还可以两个散热单元201均采用横流散热器，或均采用纵流散热器，但需要确保两个散热单元201的气流通道错位设置，以避免上游的散热单元201阻挡下游的散热单元201。

需要说明的是，横流散热器的散热翅片水平布置，纵流散热器的散热翅片竖直设置。

在一些实施例中，两个散热单元201并联。具体地，沿气流方向，上游的散热单元201的进口和下游的散热单元201的进口汇合形成散热组件200的介质进口，上游的散热单元201的出口和下游的散热单元201的出口汇合形成散热组件200的介质出口。

可选地，在两个散热单元201并联时，散热组件200还包括流量分配单元，用于对两个散热单元201进行流量分配，以满足散热需求。具体地，流量分配单元可以采用流量调节阀，如在其中一个散热单元201的进口设置流量调节阀，在总流量确定的情况下，调节该流量调节阀的开度即可实现对进入两个散热单元201的流量进行分配。需要说明的，流量分配单元不仅限于采用流量调节阀，还可以在两个散热单元201内设置节流结构等，实现对进入两个散热单元201的流量的定额分配。

在其他一些实施例中，还可以将两个散热单元201串联设置。具体地，沿气流方向，上游的散热单元201的出口和下游散热单元201的进口连通，上游的散热单元201的进口形成散热组件200的介质进口，下游的散热单元201的出口形成散热介质出口。

在一些实施例中，如图1所示，多个第一顶部喷雾喷头502和多个第二顶部喷雾喷头503在气流方向一一正对布设，且正对设置的第一顶部喷雾喷头502和第二顶部喷雾喷头503相对于顶部喷雾管路501分别向顶部喷雾管路501的轴向两端倾斜。尤其适用于图1所示的不设置喷气头的方案。如此设计，可以避免第一顶部喷雾喷头502喷射的水雾和多个第二顶部喷雾喷头503喷射的水雾发生撞击以致形成大水滴，从而有利于水雾吸收散热组件200表面的热量蒸发，而且有利于提高喷射水雾和空气混合时扰流效果，从而提高对散热组件200的散热效果。

需要说明的是，还可以将多个第一顶部喷雾喷头502和多个第二顶部喷雾喷头503沿顶部喷雾管路501的轴向错位设置。

在一些实施例中，如图1所示，多个第二顶部喷雾喷头503和多个底部喷雾喷头508在气流方向一一正对布设，底部喷雾管路507和顶部喷雾管路501平行设置，正对设置的第二顶部喷雾喷头503、底部喷雾喷头508相对于顶部喷雾管路501分别向顶部喷雾管路501的轴向两侧倾斜。尤其适用于图1所示的不设置喷气头的方案。如此设计，可以避免第二顶部喷雾喷头503喷射的水雾和多个底部喷雾喷头508喷射的水雾发生撞击以致形成大水滴，从而有利于水雾吸收散热组件200表面的热量蒸发，而且有利于提高喷射水雾和空气混合时扰流效果，从而提高对散热组件200的散热效果。

需要说明的是，还可以将多个第二顶部喷雾喷头503和多个底部喷雾喷头508沿顶部喷雾管路501的轴向错位设置。

在一些实施例中，如图5所示，燃料电池散热系统还包括储气罐1000和散热雾化喷气阀1001，其中，储气罐1000用于存储高压气体，储气罐1000通过散热雾化喷气阀1001与散热雾化单元500相连。具体地，散热雾化喷气阀1001的进口与储气罐1000相连，散热雾化喷气阀1001的出口与散热雾化单元500的进口相连。示例性地，储气罐1000中存储的高压气体为压缩空气。

在该燃料电池散热系统用于车辆时，可以配置空气压缩单元，如空气泵或空气压缩机等，以将空气进行压缩后存储至储气罐1000中。具体地，散热雾化单元500可以采用在常规雾化喷头的结构上增设一个用于引入高压空气的引气口，引起口和雾化喷头的雾化通道连通，通过引气口向雾化通道内通入高压气体，可以起到加强散热雾化单元500的雾化效果的作用，不仅可以加强空气流通，还有利于水雾更易蒸发，从而防止水雾在散热器表面形成水滴。在其他实施例中，还可以将散热雾化喷气阀1001连接喷气头，喷气头用于向雾化喷头的喷口周围喷射高压气体，利用高压气体对刚刚喷出的水雾进行二次雾化，有利于水雾更易蒸发。

可选地，燃料电池散热系统还包括减压阀1010，以对由储气罐1000送至散热雾化单元500的高压气体进行减压。示例性地，减压阀1010为电磁阀。

可选地，如图6至图8所示，散热雾化单元500还包括顶部喷气管道504，位于两个顶部喷雾管路501之间，第一顶部喷雾喷头502和/或第二顶部喷雾喷头503上设有雾化通道和引气口，引气口的一端与雾化通道连通，另一端与顶部喷气头的喷射端连通。顶部喷气头喷出的高压气体送入雾化通道内，提高了第一顶部喷雾喷头502和第二顶部喷雾喷头503的雾化效果，有利于水雾更易蒸发，从而防止水雾在散热组件200的表面形成水滴。

在其他一些实施例中，顶部喷气头用于向第一顶部喷雾喷头502和第二顶部喷雾喷头503的喷口周围喷射高压气体。利用高压气体对第一顶部喷雾喷头502和第二顶部喷雾喷头503刚刚喷出的水雾进行二次雾化，有利于水雾更易蒸发。

可选地，顶部喷头包括第一顶部喷气头505和第二顶部喷气头506，顶部喷气管道504位于两个顶部喷雾管路501之间，顶部喷气管道504上设有与第一顶部喷雾喷头502一一对应的第一顶部喷气头505，及与第二顶部喷雾喷头503一一对应的第二顶部喷气头506。通过顶部喷气管道504同时为第一顶部喷气头505和第二顶部喷气头506提供高压气体，减少顶部喷气管道504的数量，提高燃料电池散热喷淋装置的集成程度，减小燃料电池散热喷淋装置的占用空间。

在一些实施例中，散热雾化单元500还包括底部喷气管道509，底部喷气管道509上设有底部喷气头510；底部喷雾喷头508上设有雾化通道和引气口，引气口的一端与雾化通道连通，另一端与底部喷气头510的喷射端连通。底部喷气头510喷出的高压气体送入雾化通道内，提高了底部喷雾喷头508的雾化效果，有利于水雾更易蒸发，从而防止水雾在散热组件200的表面形成水滴。

在其他一些实施例中，底部喷气头510用于向底部喷雾喷头508的喷口周围喷射高压气体。利用高压气体对底部喷雾喷头508刚刚喷出的水雾进行二次雾化，有利于水雾更易蒸发。

示例性，底部喷气头510设有多个，多个底部喷气头510与多个底部喷雾喷头508一一对应。

在一些实施例中，第一顶部喷雾喷头502、第二顶部喷雾喷头503和底部喷雾喷头508均为扇形喷嘴；散热雾化单元500还包括主水管511，顶部喷雾管路501包括顶部喷雾管主体5012和顶部喷雾连接段5011，顶部喷雾管主体5012通过顶部喷雾连接段5011与主水管511的上端连通；顶部喷雾连接段5011与顶部喷雾管主体5012呈钝角设置且向下倾斜，顶部喷雾连接段5011与位于两个散热单元201之间的顶部喷雾管主体5012连接的一端向下游侧倾斜，顶部喷雾连接段5011与位于上游侧的顶部喷雾管主体5012连接的一端向背对下游侧的一侧倾斜；底部喷雾管路507包括底部喷雾管主体5042和底部喷雾连接段5041，底部喷雾管主体5042通过底部喷雾连接段5041与主水管511的下端连通；底部喷雾连接段5041与底部喷雾管主体5042呈钝角设置且向上倾斜，底部喷雾连接段5041连接底部喷雾管主体5042的一端向下游侧倾斜。如此设计，可以避免或减少扇形喷嘴喷出散热组件200的散热翅片外的区域。

实际应用时发现，喷射到散热组件200表面的水雾可能会集聚在散热组件200的外表面，使散热组件200表面的热量外散受到影响，从而会使散热组件200的降温效果达不到期望。为此，如图1所示，该燃料电池散热系统设置有升温组件，用于对储水箱300内的水进行升温。利用升温组件对储水箱300内的水进行升温，从而使散热雾化单元500喷出温度较高的水雾，使水雾吸收散热组件200表面的热量后更容易蒸发，防止液态水雾在散热组件200表面集聚，从而达到提高对散热组件200进行降温的效果。

在一些实施例中，升温组件包括换热器700，换热器700的一端连接电堆1009的冷却液出口，另一端连接于电堆1009的冷却液进口。如此设置，实现利用电堆1009排出的高温冷却液对储水箱300内的水进行升温，同时实现利用储水箱300内的低温水对电堆1009排出的冷却液进行降温。需要说明的是，还可以将换热器700另一端连接于散热组件200的介质进口，即将经过与储水箱300内的水进行换热后的冷却液送至散热组件200内。

在一些实施例中，升温组件还包括电加热单元1008，用于对储水箱300内的水进行加热。示例性地，电加热单元1008设于储水箱300的内底壁。至于电加热单元1008的结构，可以采用现有技术中的盘管加热结构等，在此不再具体限定。

在一些实施例中，燃料电池散热系统还包括散热雾化控制阀1007和冷却液温度检测单元，其中，喷淋水泵600通过散热雾化控制阀1007与散热雾化单元500相连，冷却液温度检测单元用于检测电堆1009的冷却液出口的冷却液温度。在散热风扇400的最大功率确定的情况下，电堆1009的冷却液出口的冷却液温度越高，对散热风扇400的散热能力要求越高，根据电堆1009的冷却液出口的冷却液温度的大小确定是否需要启动散热雾化单元500。在电堆1009的冷却液出口的冷却液温度过高，以致单独采用散热风扇400无法满足散热组件200的降温需求时，打开散热雾化控制阀1007，同时控制喷淋水泵600和散热雾化单元500工作，喷淋水泵600将储水箱300内的水送至散热雾化单元500雾化形成水雾，并由散热雾化单元500喷射至散热组件200，提高散热组件200的降温效果。在根据电堆1009的冷却液出口的冷却液温度确定单独采用散热风扇400即可满足散热组件200的降温需求时，关闭散热雾化控制阀1007。示例性地，散热雾化控制阀1007为电磁阀。需要说明的是，还可以利用冷却液温度检测单元检测电堆1009的冷却液进口的冷却液温度，根据冷却液温度检测单元的检测结果确定经过散热组件200降温后的冷却液是否满足冷却液温度需求，在不满足时开启散热雾化控制阀1007。

为了确定送至散热雾化单元500的水的水量对散热组件200降温效果的影响，分别以不同流量和不同散热组件200正面积进行喷淋试验，得到试验数据参见下表。

结合上述数据表格发现，随着散热组件200正面积的增加以及喷射水量的增加，散热量有所增加，但散热量的增加量较低，且气化热占比下降，即蒸发量下降。至于送往喷淋散热单元201的水量为多少，具体根据散热组件200的正面积确定，不同散热组件200的正面积不同，相应的送往喷淋散热单元201的水量不同。一旦散热组件200的选型确定，那么散热组件200的正面积也就确定，相应的送往喷淋散热单元201的水量也就确定，可以通过多次重复试验确定不同散热组件200的正面积所对应的送往喷淋散热单元201的水量。因此，在散热雾化单元500工作时，无需对送入散热雾化单元500的水量进行调节。

需要说明的是，还可以设置水温检测单元，用于检测散热雾化单元500的进口水温，以实时地检测送至散热雾化单元500的水温是否合适。示例性地，水温检测单元设于喷淋水泵600的出口和散热雾化控制阀1007的进口之间。水温检测单元采用温压传感器，还可以检测喷淋水泵600的出口压力，喷淋水泵600的转速可调，可以根据水温检测单元所检测的水压大小调节喷淋水泵600的转速，以使送往散热雾化单元500的水的压力符合要求，从而确保散热雾化单元500喷射出的水雾具有一定的压力，有利于提高水雾和散热组件200之间的换热效果。

在一些实施例中，燃料电池散热系统还包括冷却液控制阀900，换热器700通过冷却液控制阀900连接电堆1009的冷却液出口。在电堆1009的冷却液出口的冷却液温度过高，以致散热风扇400单独工作，难以满足散热组件200的降温需求时，可以打开冷却液控制阀900，使电堆1009的冷却液出口排出的部分冷却液送入换热器700内，对储水箱300内的水进行升温，以提高雾化形成的水雾的温度，使水雾吸收散热组件200表面的热量后更易蒸发，从而提高散热组件200的降温效果。

为了确定送至散热雾化单元500的水的水温对散热组件200降温效果的影响，分别以喷淋水温度为25℃和77℃进行喷淋试验，得到试验数据参见下表以及图9所示。

结合上述数据表格以及图9发现，随着喷淋水温的增加，散热量逐渐增大，喷淋水温为77℃相比25℃，增加散热18％-31％，蒸发量增加。为此，在采用换热器700对储水箱300内的水进行升温时，冷却液控制阀900选用流量调节阀，根据电堆1009的冷却液出口的冷却液温度，调节冷却液控制阀900的开度，电堆1009的冷却液出口的冷却液温度越高，送至换热器700的冷却液的流量越大，以提高储水箱300内的水温。在采用电加热单元1008对储水箱300内的水进行升温时，可以调节电加热单元1008的功率，电加热单元1008的功率越大，越有利于储水箱300内的水升温。

由于储水箱300储水能力有限，在冬季低温时，需要将多余的水排出，为了防止水直接排放到路面上造成路面结冰，在一些实施例中，如图10所示，燃料电池散热系统还包括液位检测单元1013和排水雾化单元1003，液位检测单元1013用于检测储水箱300内的液位，排水雾化单元1003的进口通过低温排水雾化阀1004连接于喷淋水泵600的出口与散热雾化单元500的进口之间。示例性地，液位检测单元1013为液位传感器，排水雾化单元1003为雾化喷头。在冬季低温环境下，若液位检测单元1013检测到储水箱300内的水位高于设定的最高水位时，需要将储水箱300内多余的水排出时，可以利用喷淋水泵600将储水箱300内多余的水送至排水雾化单元1003，将储水箱300内多余的水通过排水雾化单元1003进行雾化后以水雾的形式排出，即使水雾降温凝结成水滴再结冰，形成的也是小冰颗，不会对车辆行驶造成影响。

需要说明的是，在将上述燃料电池散热系统用于车辆时，排水雾化单元1003可以安装在车尾的上部，优先将喷雾排放到较高的位置，有利于形成小冰颗。

在一些实施例中，如图11所示，燃料电池散热系统还包括低温排水喷气阀1005，低温排水喷气阀1005的进口与储气罐1000相连，低温排水喷气阀1005的出口与排水雾化单元1003的进口相连。具体地，减压阀1010的进口与储气罐1000相连，减压阀1010的出口分别连接于散热雾化喷气阀1001的进口和低温排水喷气阀1005的进口。

在低温环境下通过排水雾化单元1003排出储水箱300内多余的水时，将储气罐1000中的高压气体通过低温排水喷气阀1005送入排水雾化单元1003，提高排水雾化单元1003的雾化效果，从而有利于减小低温环境下排水雾化单元1003喷出的水雾形成小冰粒的大小。具体地，排水雾化单元1003设置有高压气体口，高压气体口连接低温排水喷气阀1005的出口。

由于储水箱300储水能力有限，在夏季高温时，需要将多余的水排出，为此，在一些实施例中，如图1所示，储水箱300的底部设置有泄水阀1006，在液位检测单元1013检测到储水箱300中的液位过高时，可以及时地将储水箱300中多余的水排出。此外，在需要清理储水箱300以及低温环境下燃料电池停机后，也可以打开泄水阀1006将储水箱300中的水排出。示例性地，泄水阀1006为电磁开关阀。

在一些实施例中，气水分离器100具有水出口，水出口连接有排水阀组1012，如三通阀，排水阀组1012选择性地将水出口与储水箱300相连，或与外界大气相连。在需要排水时，通过排水阀组1012使水出口与外界大气相连，从而将气水分离器100分离出的水直接排放到外界。当然，多余的水不仅限于直接排放至外界大气中。

在一些实施例中，如图1所示，为了将气水分离器100分离出的水送至储水箱300，水出口通过自吸泵1011连接于储水箱300。需要说明的是，还可以将水出口高于储水箱300设置，实现气水分离器100分离出的水在重力作用下自动落入储水箱300内。示例性地，排水阀组1012设于自吸泵1011和气水分离器100的水出口的连接管路上。

需要说明的是，可以仅设置泄水阀1006，也可以同时设置泄水阀1006和排水阀组1012。

在一些实施例中，如图1所示，燃料电池散热系统还包括消音器800，消音器800的进口用于连接电堆1009的排气口，消音器800的出口连接气水分离器100的流体进口。通过设置消音器800来减小电堆1009排气噪音。

在一些实施例中，如图1所示，燃料电池散热系统还包括过滤单元1002，该过滤单元1002连接于储水箱300和喷淋水泵600之间，通过过滤单元1002对送往喷淋水泵600的水进行过滤，以防止喷淋水泵600以及散热雾化单元500、排水雾化单元1003等堵塞。

本发明的实施例还提供了一种燃料电池总成，包括上述的燃料电池散热系统，该燃料电池散热系统、燃料电池总成具有与上述的燃料电池散热喷淋装置相同的技术效果，在此不再重复赘叙。

此外，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.燃料电池散热喷淋装置，其特征在于，包括：

散热组件(200)，所述散热组件(200)具有沿气流方向相对设置的上游侧和下游侧；所述散热组件(200)包括两个散热单元(201)，两个所述散热单元(201)沿所述气流方向间隔分布；

散热风扇(400)，用于使气流由所述上游侧流向所述下游侧；

散热雾化单元(500)，包括位于所述散热单元(201)顶部的两个顶部喷雾管路(501)，及位于所述散热单元(201)底部的底部喷雾管路(507)；其中一个所述顶部喷雾管路(501)上安装有第一顶部喷雾喷头(502)，另一个所述顶部喷雾管路(501)上安装有第二顶部喷雾喷头(503)，所述第一顶部喷雾喷头(502)用于由上至下地向两个所述散热单元(201)之间喷射水雾，所述第二顶部喷雾喷头(503)用于由上至下地向所述散热组件(200)的上游侧喷射水雾；所述底部喷雾管路(507)上安装有底部喷雾喷头(508)，用于由下至上地向两个所述散热单元(201)之间喷射水雾。

2.根据权利要求1所述的燃料电池散热喷淋装置，其特征在于，两个所述散热单元(201)中的一个为横流散热器，另一个为纵流散热器。

3.根据权利要求1所述的燃料电池散热喷淋装置，其特征在于，两个所述散热单元(201)并联或串联设置；

两个所述散热单元(201)并联设置时，所述散热组件(200)还包括流量分配单元，用于对两个所述散热单元(201)进行流量分配。

4.根据权利要求1所述的燃料电池散热喷淋装置，其特征在于，所述散热雾化单元(500)还包括顶部喷气管道(504)，所述顶部喷气管道(504)上安装有顶部喷气头；

所述顶部喷气头用于向所述第一顶部喷雾喷头(502)和/或所述第二顶部喷雾喷头(503)的喷口周围喷射高压气体，或所述第一顶部喷雾喷头(502)和/或所述第二顶部喷雾喷头(503)上设有雾化通道和引气口，所述引气口的一端与所述雾化通道连通，另一端与所述顶部喷气头的喷射端连通。

5.根据权利要求4所述的燃料电池散热喷淋装置，其特征在于，所述顶部喷头包括第一顶部喷气头(505)和第二顶部喷气头(506)，所述顶部喷气管道(504)位于两个所述顶部喷雾管路(501)之间，所述顶部喷气管道(504)上设有与所述第一顶部喷雾喷头(502)一一对应的所述第一顶部喷气头(505)，及与所述第二顶部喷雾喷头(503)一一对应的所述第二顶部喷气头(506)。

6.根据权利要求1所述的燃料电池散热喷淋装置，其特征在于，所述散热雾化单元(500)还包括底部喷气管道(509)，所述底部喷气管道(509)上设有底部喷气头(510)；

所述底部喷气头(510)用于向所述底部喷雾喷头(508)的喷口周围喷射高压气体，或，所述底部喷雾喷头(508)上设有雾化通道和引气口，所述引气口的一端与所述雾化通道连通，另一端与所述底部喷气头(510)的喷射端连通。

7.根据权利要求1所述的燃料电池散热喷淋装置，其特征在于，多个所述第一顶部喷雾喷头(502)和多个所述第二顶部喷雾喷头(503)在所述气流方向一一正对布设，且正对设置的所述第一顶部喷雾喷头(502)和所述第二顶部喷雾喷头(503)相对于所述顶部喷雾管路(501)分别向所述顶部喷雾管路(501)的轴向两端倾斜；

多个所述第二顶部喷雾喷头(503)和多个所述底部喷雾喷头(508)在所述气流方向一一正对布设，所述底部喷雾管路(507)和所述顶部喷雾管路(501)平行设置，正对设置的所述第二顶部喷雾喷头(503)、所述底部喷雾喷头(508)相对于所述顶部喷雾管路(501)分别向所述顶部喷雾管路(501)的轴向两侧倾斜；或，

多个所述第一顶部喷雾喷头(502)和多个所述第二顶部喷雾喷头(503)沿所述顶部喷雾管路(501)的轴向错位设置；所述底部喷雾管路(507)和所述顶部喷雾管路(501)平行设置，多个所述第二顶部喷雾喷头(503)和多个所述底部喷雾喷头(508)沿所述顶部喷雾管路(501)的轴向错位设置。

8.根据权利要求1所述的燃料电池散热喷淋装置，其特征在于，所述第一顶部喷雾喷头(502)、所述第二顶部喷雾喷头(503)和所述底部喷雾喷头(508)均为扇形喷嘴；

所述散热雾化单元(500)还包括主水管(511)，所述顶部喷雾管路(501)包括顶部喷雾管主体(5012)和顶部喷雾连接段(5011)，所述顶部喷雾管主体(5012)通过所述顶部喷雾连接段(5011)与所述主水管(511)的上端连通；所述顶部喷雾连接段(5011)与所述顶部喷雾管主体(5012)呈钝角设置且向下倾斜，所述顶部喷雾连接段(5011)与位于两个所述散热单元(201)之间的所述顶部喷雾管主体(5012)连接的一端向所述下游侧倾斜，所述顶部喷雾连接段(5011)与位于所述上游侧的所述顶部喷雾管主体(5012)连接的一端向背对所述下游侧的一侧倾斜；和/或，

所述底部喷雾管路(507)包括底部喷雾管主体(5042)和底部喷雾连接段(5041)，所述底部喷雾管主体(5042)通过所述底部喷雾连接段(5041)与所述主水管(511)的下端连通；所述底部喷雾连接段(5041)与所述底部喷雾管主体(5042)呈钝角设置且向上倾斜，所述底部喷雾连接段(5041)连接所述底部喷雾管主体(5042)的一端向所述下游侧倾斜。

9.燃料电池散热系统，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的燃料电池散热喷淋装置，及：

气水分离器(100)，所述气水分离器(100)的进口用于连接电堆(1009)的排气口；

储水箱(300)，用于盛放所述气水分离器(100)分离出的液态水；

喷淋水泵(600)，所述储水箱(300)通过所述喷淋水泵(600)与所述散热雾化单元(500)的顶部喷雾管路(501)、底部喷雾管路(507)相连；

换热器(700)，用于对所述储水箱(300)内的水进行升温。

10.燃料电池总成，其特征在于，包括如权利要求9所述的燃料电池散热系统。