CN116598531A - 燃料电池 - Google Patents
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Abstract
本申请属于燃料电池技术领域,具体涉及燃料电池,包括:电池本体,电池本体上设有散热通道;冷凝结构,冷凝结构设于电池本体的一侧,且冷凝结构与电池本体之间设有散热通道,冷凝结构与电池本体的排气口连通;散热结构,散热结构设于电池本体的一侧,散热结构与冷凝结构之间相互间隔设置,散热结构能够向散热通道内释放散热气体。本申请方案通过在电池本体上设置冷凝结构,能够将电池本体工作产生的水蒸气进行液化,快速带走电池本体所产生的热量,能够满足燃料电池降温散热需求;并且再通过在电池本体上设有散热结构,能向电池本体的散热通道释放散热气体,能进一步对电池本体进行散热,提升电池本体的散热效果,进而确保对电池本体的散热效率。
Description
技术领域
本申请属于燃料电池技术领域,具体涉及一种燃料电池。
背景技术
燃料电池汽车大多是使用氢氧混合燃料电池,和普通化学电池相比,燃料电池可以补充燃料,另一些燃料电池能使用甲烷和汽油作为燃。单独的燃料电池是不能发电并应用于汽车的,它必须和燃料供给与循环系统、氧化剂供给系统、水/热管理系统和一个能使上述各系统协调工作的控制系统组成燃料电池发电系统,才能对外输出功率,目前最成熟的技术还是以纯氢为燃料,而且系统结构相对简单,仅由氢源、稳压阀和循环回路组成。
但目前燃料电池散热较差,影响用户的使用体验感,因此,燃料电池的散热问题是亟待解决的问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种燃料电池,能够提高燃料电池的散热效果。
本申请提供了一种燃料电池,包括:
电池本体,所述电池本体上设有散热通道;
冷凝结构,所述冷凝结构设于所述电池本体的一侧,且所述冷凝结构与所述电池本体之间设有所述散热通道,所述冷凝结构与所述电池本体的排气口连通;
散热结构,所述散热结构设于所述电池本体的一侧,所述散热结构与所述冷凝结构之间相互间隔设置,所述散热结构能够向所述散热通道内释放散热气体。
在本申请的一种示例性实施例中,在所述电池本体的厚度方向上设有第一散热通道和第二散热通道,所述冷凝结构与所述电池本体之间形成所述第一散热通道,在所述电池本体远离所述冷凝结构的一侧形成第二散热通道;所述散热结构的出气端与所述第一散热通道的进气端和所述第二散热通道的进气端连通。
在本申请的一种示例性实施例中,所述电池本体朝向所述冷凝结构一侧的端面上凸出设有多个第一翅片,相邻所述第一翅片之间形成所述第一散热通道,所述冷凝结构与所述多个第一翅片远离所述电池本体的一侧抵接;
所述电池本体远离所述冷凝结构一侧的端面上凸出设有多个第二翅片,所述第二翅片设于所述第一翅片的相对侧,所述第二翅片与所述第一翅片相对于所述电池本体中心对称,相邻所述第二翅片之间形成所述第二散热通道。
在本申请的一种示例性实施例中,所述散热结构包括第一风机和第二风机,所述第一风机和所述第二风机在所述电池本体的厚度方向上间隔设置,所述第一风机的出气端朝向所述第一散热通道,以向所述第一散热通道内释放散热气体,所述第二风机的出气端朝向所述第二散热通道,以向所述第二散热通道内释放散热气体。
在本申请的一种示例性实施例中,所述燃料电池还包括导风台,所述导风台设于所述电池本体的一侧,并设于所述第一风机和所述第二风机之间;
所述导风台包括第一引流部和第二引流部,所述第一引流部与所述第一风机的进气端相对应,且在所述冷凝结构至所述电池本体的方向上,所述第一引流部与所述第一风机的进气端之间的距离逐渐增大;所述第二引流部与所述第二风机的进气端相对应,且在所述电池本体至所述冷凝结构的方向上,所述第二引流部与所述第二风机的进气端之间的距离逐渐增大。
在本申请的一种示例性实施例中,所述第一引流部向所述第一风机的进气端弯曲形成圆弧面,所述第二引流部向所述第二风机的进气端弯曲形成圆弧面;或
所述第一引流部向远离所述第一风机的进气端倾斜设置;所述第二引流部向远离所述第二风机的进气端倾斜设置。
在本申请的一种示例性实施例中,所述燃料电池还包括水冷结构,所述水冷结构包括水箱和水冷件,所述水箱设于所述电池本体的一侧,所述水箱的进水端与所述冷凝结构的出口连通,所述水箱的出水端与所述水冷件连通,所述水冷件设于所述第二翅片远离所述电池本体的一侧。
在本申请的一种示例性实施例中,所述水冷件包括:
导管,所述导管的一端与所述水箱的出水端连通,所述导管的另一端处于封闭状态,所述导管穿插于两个相邻所述第二翅片之间,所述导管远离所述电池本体的一侧设有开口;
散热板,所述散热板包括第一散热块和第二散热块,所述第一散热块和所述第二散热块分别与所述开口的两端连接,所述第一散热块和所述第二散热块与所述第二翅片远离所述电池本体的一侧抵接,所述第一散热块和所述第二散热块覆盖多个所述第二翅片中的部分,所述第一散热块远离所述开口一侧的边缘向所述第一散热块远离所述电池本体的一侧进行弯折,以形成第一安装部,所述第二散热块远离所述开口一侧的边缘向所述第一散热块远离所述电池本体的一侧进行弯折,以形成第二安装部;
蓄水片,所述蓄水片设于所述散热板远离所述第二翅片的一侧,所述蓄水片的两端分别卡接于所述第一安装部和所述第二安装部,以与所述第一散热块和所述第二散热块形成水冷腔室,所述水冷腔室与所述开口连通;
其中,所述导管能够通过所述开口将所述水箱中的冷凝水输送至所述水冷腔室中,以对所述第一散热块和所述第二散热块覆盖的所述第二翅片和所述电池本体进行散热。
在本申请的一种示例性实施例中,所述燃料电池还包括壳体,所述壳体的内部设有支撑件,所述支撑件与所述电池本体连接;所述壳体包括第一出风口、第二出风口和安装脚,所述第一出风口与所述第一散热通道远离所述散热结构的一端相对应,所述第二出风口与所述第二散热通道远离所述散热结构的一端相对应,所述安装脚设于所述壳体的侧壁,所述安装脚上开设有多个安装孔;和/或
所述燃料电池包括多个所述水冷结构,多个所述水冷结构的所述散热板在所述壳体上的投影面积等于所述电池本体在所述壳体的投影面积。
在本申请的一种示例性实施例中,所述燃料电池还包括隔热结构,所述隔热结构设于所述冷凝结构和所述第一翅片之间,所述隔热结构包括依次层叠设置的隔热层、导热层和反射层,所述隔热层与所述第一翅片远离所述电池本体的一侧抵接,所述反射层与所述冷凝结构之间间隙设置;和/或
所述第一翅片在第一方向上凸出设置,所述第一翅片在第二方向上延伸设置,且相邻所述第一翅片之间相互平行;所述第一方向为所述电池本体的厚度方向,所述第二方向为所述电池本体的长度方向。
本申请方案具有以下有益效果:
本申请方案提出一种燃料电池,通过在电池本体上设置冷凝结构,能够将电池本体工作产生的水蒸气进行液化,快速带走电池本体所产生的热量,能够对燃料电池进行降温散热需求;并且再通过在电池本体上设有散热结构,能向电池本体的散热通道释放散热气体,能进一步对电池本体进行散热,提升电池本体的散热效果,进而确保对电池本体的散热效率。
本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然,或部分地通过本申请的实践而习得。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本申请的实施例,并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,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,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请实施例提供的电池本体上设有冷凝结构、第一风机和第二风机的结构示意图;
图2示出了本申请实施例提供的电池本体上设有水箱的结构示意图;
图3示出了图2中A处冷凝结构与第一翅片的局部放大示意图;
图4示出了图2中B处导管位于相邻第二翅片之间的局部放大示意图;
图5示出了本申请实施例提供的导管、散热板和蓄水片的结构示意图;
图6示出了本申请实施例提供的电池本体外设有壳体的结构示意图;
图7示出了本申请实施例提供的壳体设有进风口的结构示意图。
附图标记说明:
10、电池本体;11、冷凝结构;12、第一散热通道;13、第二散热通道;14、第一翅片;15、第二翅片;16、第一风机;17、第二风机;18、导风台;181、第一引流部;182、第二引流部;19、水箱;201、导管;2011、开口;202、散热板;203、蓄水片;204、驱动电机;21、壳体;211、第一出风口;212、第二出风口;213、安装脚;214、进风口;221、隔热层;222、导热层;223、反射层。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的范例;相反,提供这些实施方式使得本申请将更加全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
在本申请中,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,术语“装配”、“连接”等术语应做广义理解,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,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外,所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中,提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而,本领域技术人员将意识到,可以实践本申请的技术方案而没有特定细节中的一个或更多,或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下,不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本申请的各方面。
本申请实施例提供了一种燃料电池,其能高效的带走氢氧混合燃料电池所产生的热量,能够满足氢氧混合燃料电池的降温散热需求。
该燃料电池包括电池本体10、冷凝结构11和散热结构,通过将冷凝结构11和散热结构集合成一体能更加容易起到对燃料电池进行高效降温的作用,以满足燃料电池的散热需求。
其中,参见图1至图3所示,冷凝结构11在电池本体10的厚度方向上设置,冷凝结构11与电池本体10的水蒸气排气口连通,能够将燃料电池工作所产生的水蒸气在该冷凝结构11内进行液化,高效的带走电池本体10所产生的热量,能够满足燃料电池的降温散热需求。此外,电池本体10上设有散热通道,设置在电池本体10一侧的散热结构能够向该散热通道内释放散热气体,以进一步提升对电池本体10的散热效果。
值得一提的是,为了避免冷凝结构11与电池本体10的端面接触进而影响散热,该冷凝结构11与电池本体10之间设有散热通道,以保证电池本体10端面的散热效果。
在本申请实施例中,参见图1所示,冷凝结构11采用板状冷凝器,冷凝结构11平行于电池本体10的上顶面,该冷凝结构11在电池本体10顶面的投影面积与电池本体10的顶面面积相等,避免冷凝结构11占用额外的空间,优化燃料电池在车内占用的空间,提高空间利用率。
为了保证散热效果,参见图3和图4所示,在电池本体10的厚度方向上设有第一散热通道12和第二散热通道13,冷凝结构11与电池本体10之间设有该第一散热通道12,在电池本体10远离冷凝结构11的一侧形成第二散热通道13,该散热结构与第一散热通道12和第二散热通道13相对应,能够向第一散热通道12和第二散热通道13释放散热气体,以降低电池本体10表面的温度,提高散热效果。
示例地,在电池本体10的上顶面和下底面分别设有第一散热通道12和第二散热通道13,冷凝结构11与电池本体10之间设有第一散热通道12,以保证电池本体10上顶面的散热效果,以及避免冷凝结构11中冷凝水蒸气产生的热逆向传输至电池本体10,通过散热结构向第一散热通道12和第二散热通道13内释放散热气体(该散热气体可以是冷风),能有效地降低电池本体10的上顶面和下底面的温度,进而降低电池本体10的热量,提高燃料电池的散热效果。通过在电池本体10的上顶面和下底面形成两个散热通道,能够增强电池本体10的散热效果,提升燃料电池的散热效率。
可以理解的是,该散热结构可以通过管道向第一散热通道12和第二散热通道13释放冷风;也可以是在第一散热通道12的进气端和第二散热通道13的进气端处各自增加对应的散热结构,以直接向第一散热通道12的进气端和第二散热通道13的进气端释放散热气体。并从第一散热通道12的出气端和第二散热通道13的出气端释放吸收热量之后的散热气体,以对电池本体10的上顶面和下底面进行散热,提高电池本体10的散热效果。
在本申请实施例中,参见图2至图4所示,电池本体10朝向冷凝结构11一侧的端面上凸出设有多个第一翅片14,每个相邻第一翅片14之间形成第一散热通道12,冷凝结构11与第一翅片14远离电池本体10的一侧抵接,以避免冷凝结构11与电池本体10相连,逆向给电池本体10传输热量,保证冷凝结构11的冷凝效果以及保证对电池本体10的散热效果。相应地,在电池本体10远离冷凝结构11一侧的端面上凸出设有多个第二翅片15,第二翅片15与第一翅片14之间相对于电池本体10中心对称,相邻第二翅片15之间形成第二散热通道13。通过多个第一翅片14和第二翅片15能够保证对电池本体10顶面和底面的散热效果,以及保证冷凝结构11的冷凝效果。
示例地,电池本体10的上顶面上设有多个相互间隔设置的第一翅片14,该第一翅片14在第一方向上凸出设置,第一翅片14在第二方向上延伸设置;其中第一方向为电池本体10的厚度方向,也即第一翅片14朝向冷凝结构11处凸出设置,第二方向为电池本体10的长度方向,也即第一翅片14在电池本体10的长度方向上延伸设置。此外,该第一翅片14为直线型结构,并且相邻第一翅片14之间相互平行,以构成直线型第一散热通道12,保证散热气体在第一散热通道12内的最短流动路径,以尽量较快的带走电池本体10上顶面的热量,进而提升电池本体10的散热效果。相应的,第二翅片15设于电池本体10的下底面处,第二翅片15与第一翅片14沿着相同方向延伸设置,第二翅片15在第一方向上向下凸出设置,第二翅片15也为直线型结构,相邻第二翅片15之间相互平行,以构成直线型第二散热通道13。散热结构在电池本体10的长度方向上设置,能减少散热结构释放散热气体的传输路径,能更加快速的带走第一散热通道12和第二散热通道13内的热量。其中,散热结构能产生散热气体并可将散热气体释放至第一散热通道12的进气端和第二散热通道13的进气端,并通过第一散热通道12的出气端和第二散热通道13的出气端释放散热之后的散热气体,通过散热结构释放的散热气体带走第一散热通道12和第二散热通道13内的热量,以对电池本体10的上顶面和下底面进行降温处理,进而提高电池本体10的散热效果。
需要说明的是,第一翅片14和第二翅片15也可以为流线型结构或环形结构;当然,第一翅片14和第二翅片15也可以是其他类型结构,能对电池本体10的上顶面和下底面进行散热即可。
此外,第二方向也可以是电池本体10的宽度方向,为了缩短散热结构的释放路径,可以将散热结构设于电池本体10的宽度方向的一侧,使得散热气体更加快速的流入第一散热通道12和第二散热通道13内,更加快速的降低电池本体10表面的热量。
在一些实施例中,电池本体10的侧壁上也可以设有第三翅片和第四翅片,第一翅片14、第二翅片15、第三翅片和第四翅片在电池本体10上环状设置,第三翅片和第四翅片均与散热结构的出气端连接,释放气体从第三翅片的进气端和第四翅片的进气端进入,从第三翅片的出气端和第四翅片的出气端释放散热气体,带走电池本体10侧壁的热量,对电池本体10进行进一步散热,提升燃料电池的降温散热效果。
在本申请实施例中,参见图1所示,散热结构包括第一风机16和第二风机17,第一风机16和第二风机17在电池本体10的厚度方向上间隔设置,第一风机16的出气端和第二风机17的出气端分别设置在第一散热通道12和第二散热通道13的进气端处,以使得第一风机16和第二风机17能够直接向第一散热通道12和第二散热通道13内释放冷风,以对电池本体10的上顶面和下底面进行风冷。通过两个风机分别对第一散热通道12和第二散热通道13进行散热,能提高对电池本体10的散热效果,保证燃料电池的降温散热需求。
需要说明的是,为了保证第一风机16和第二风机17的出气端的冷风能大部分进入散热通道内,将第一风机16和第二风机17的出风方向与第一翅片14和第二翅片15的的延伸方向相同,也即冷风能沿着第一散热通道12和第二散热通道13的延伸路径带走上顶面和下底面的热量,能有效的吸收电池本体10的热量,进而降低电池本体10的温度,保证燃料电池的正常工作环境。
在一些实施例中,散热结构可以包括一个风机,该风机可以与第一散热通道12和第二散热通道13通过送风管道连通。也可以是一个风机的出气端与第一散热通道12的进气端和第二散热通道13的进气端都对应,即一个风机对两个进气端释放散热气体,以对电池本体10的上顶面和下底面进行降温处理。
值得一提的是,该风机可为长条型结构,其长度等于或大于该多个翅片构成的宽度,以保证风机的出气端能够完全覆盖该散热通道,风机产生的冷风能完全进入散热通道内,以保证对电池本体10的表面进行降温散热处理,进而保证电池本体10的散热效率。
在本申请实施例中,第一风机16和第二风机17可以通过固定支撑结构支撑在电池本体10的侧壁,并与第一引流部181和第二引流部182相对应。其中该固定支撑结构的一端与风机的一端连接,另一端与电池本体10的侧壁可拆卸连接;通过固定支撑结构能保证风机固定在电池本体10的侧壁上,并且为了避免固定支撑结构挡住风机的进气端,该固定支撑结构避让该进气端,且设于该风机的两端,以保证风机的平稳性。
在本申请实施例中,该固定支撑结构与电池本体10的侧壁倾斜设置,以能够更好地支撑风机,避免风机掉落;此外,固定支撑结构可通过卡接或插接的方式固定在电池本体10的侧壁,以保证对风机进行更换。
在本申请实施例中,参见图1所示,燃料电池还包括导风台18,该导风台18设于电池本体10设有散热结构的一侧,其与散热结构相对应,导风台18设于第一风机16和第二风机17之间,通过导风台18有利于将外界的气流导入散热结构的风机进气端中,提高气流的流动速率,使得散热结构能够稳定快速地产生冷风,以对电池本体10的表面进行更加高效地散热。
在申请实施例中,参见图1所示,导风台18包括第一引流部181和第二引流部182,第一引流部181与第一风机16的进气端相对应,并在冷凝结构11至电池本体10的方向上,第一引流部181与第一风机16的进气端之间的距离逐渐增大,以便于气流能够更好地进入第一风机16的进气端,提高气流的移动速率,提高气流进入第一散热通道12的流动速率,进而提升散热效率;相应的,第二引流部182与第二风机17的进气端相对应,并在电池本体10至冷凝结构11的方向上,第二引流部182与第二风机17的进气端之间的距离逐渐增大,以便于气流能够更好地进入第二风机17的进气端,提高气流的移动速率,提高气流进入第一散热通道12的流动速率,进而提升散热效率。通过导风台18能够更好地将外界的气流引入至第一风机16和第二风机17的进气端,能保证第一风机16和第二风机17的产风效率,确保进入第一散热风道和第二散热风道内的冷风,进而确保对电池本体10的上顶面和下底面的降温处理。
需要说明的是,该风机的进气端可以部分对应引流部,也可以是风机的进气端完全对应引流部。
可以理解的是,将风机的进气端完全对应引流部,能确保引流部能够将更多的气流引入至风机内,促使风机更加高效地产生冷风,以对散热通道释放更多的冷风,进一步提高对电池本体10的上顶面和下底面的散热效果。
在本申请实施例中,参见图1所示,第一引流部181向第一风机16的进气端弯曲形成圆弧面,第二引流部182向第二风机17的进气端弯曲形成圆弧面,通过将第一引流部181和第二引流部182设计为圆弧面能够对气流进行引流,并提高气流进入进气端的流动速率,能够更加快速的进入风机的进气端中,确保风机能够更加高效地进行工作,进一步提升冷风在散热通道内的流动效率。
在一些实施例中,第一引流部181向远离第一风机16的进气端倾斜设置,第二引流部182向远离第二风机17的进气端倾斜设置,将第一引流部181和第二引流部182倾斜设置也能起到提高气流进入进气端的流动速率的作用,确保风机能够高效地进行工作,提升冷风在散热通道内的流动速率。
可以理解是,第一引流部181和第二引流部182也可以采用其它能够提高气流进入风机进气端流动速率的结构。
此外,该第一引流部181和第二引流部182可以为整体结构,即一体成型,通过焊接或卡接的方式固定在电池本体10的侧壁上。
进一步地,燃料电池还包括水冷结构,水冷结构包括水箱19和水冷件,该水箱19设于电池本体10的一侧,水箱19可以存储冷凝结构11冷凝之后的液体,能及时将冷凝结构11中的水排出,保证冷凝结构11的冷凝效果。水箱19通过管道与冷凝结构11的出口相连通,水箱19通过可拆卸的方式固定在电池本体10的侧壁上,以能及时更换水箱19。水箱19的出水端与水冷件连通,水冷件设于第二翅片15远离电池本体10的一侧,以对第二翅片15和电池本体10的下底面进行更好的散热。
在本申请实施例中,参见图2至图5所示,水冷结构包括一个水箱19和多个水冷件,水箱19在电池本体10的侧壁上固定设置,通过五个输水管道从冷凝结构11处收集冷凝水,能及时排出冷凝水,保证冷凝结构11的冷凝效果。然后通过多个水冷件将水箱19中的水释放至第二翅片15处,以对第二翅片15和电池本体10的下底面进行冷却处理,以进一步带走第二翅片15和电池本体10下底面的热量,对电池本体10进行进一步的散热处理,保证电池本体10的散热效率,进而保证电池本体10的正常工作环境。
需要说明的是,水冷结构也可以包括多个水箱19,多个水箱19在电池本体10的侧壁上并排设置,且多个水箱19与多个水冷件一一对应。
此外,该水冷件可以是平面板状结构,其覆盖于第二翅片15远离电池本体10的一侧,能对电池本体10的下底面进行水冷散热,降低电池本体10的温度。
在本申请实施例中,参见图5所示,水冷件包括导管201、散热板202和蓄水片203,导管201的一端与水箱19的出水端连通,导管201的另一端处于封闭状态,且该导管201穿插于相邻两个第二翅片15之间,导管201的具体形状结构可以根据第二翅片15的结构进行设计。例如在本申请实施例中,第二翅片15采用直线型结构,导管201同样采用直线型结构,相邻导管201之间相互平行。导管201将水箱19中的水输送至第二翅片15之间,通过水冷降低第二翅片15上的温度以及电池本体10下底面的温度,进一步降低电池本体10的温度,保证电池本体10的散热效率。导管201远离电池本体10的一侧开设有开口2011,散热板202包括有第一散热块和第二散热块,第一散热块和第二散热块分别与开口2011的两个端部进行连接,第一散热块和第二散热块与第二翅片15远离电池本体10的一侧抵接。蓄水片203设置在第一散热块和第二散热块的相对侧,且蓄水片203与第一散热块和第二散热块相互平行且具有间隔,蓄水片203与第一散热块和第二散热块之间形成水冷腔室,通过导管201上的开口2011将水箱19中的冷凝水排入至水冷腔室中,水冷腔室受热蒸发带走第二翅片15和散热板202上的热量,降低第二翅片15和散热板202的温度,进而降低电池本体10下底面的温度,带走电池本体10的热量,并且通过散热结构的风机释放冷风能快速带走蒸发之后的冷凝水,更加高效快速带走散热板202和第二翅片15上的热量,进而更加快速降低电池本体10的热量。
需要说明的是,蓄水片203可通过毛细作用使冷凝水均匀的散布在水冷腔室中,更加均匀的对第二翅片15和散热板202进行散热,提高其散热效果。
此外,将多个第二翅片15构成翅片组,一个水冷件对应一个翅片组,也即第一散热块和第二散热块覆盖一个翅片组中多个第二翅片15,通过将多个第二翅片15划分为翅片组,一个水冷件对应一个翅片组,能够保证对第二翅片15的水冷效果,进而提高对第二翅片15的散热效果。
值得一提的是,蓄水片203的两端可以固定于第一散热块和第二散热块的两端,以便于与第一散热块和第二散热块之间形成水冷腔室。也可以是蓄水片203固定与翅片组两端的第二翅片15上,以与第一散热块和第二散热块形成水冷腔室。
示例地,水冷结构包括五个水冷件,且为了保证水箱19中的水能够流入导管201内,在水箱19的出水端设置有驱动电机204,能为出水端的水提供出水压力,更加轻松的排放至水冷腔室的各个位置。水冷件中的导管201穿插于翅片组的中间位置,例如,一个翅片组包括12个第二翅片15,导管201穿插于第六个第二翅片15和第七个第二翅片15之间。可以理解的是,每个翅片组所包含的第二翅片15个数应该是相同的,以保证对第二翅片15的散热效果均匀;相邻水冷件之间相互间隔,也即相邻水冷件之间间隔一个第二散热通道13,散热板202的长度以及蓄水片203的长度等于或大于第二翅片15的长度,以保证散热效果。第一散热块和第二散热块抵接于第二翅片15远离电池本体10的一侧,第一散热块和第二散热块远离开口2011的边缘向远离电池本体10的一侧进行弯折,分别形成第一安装部和第二安装部,蓄水片203的两端分别卡接于第一安装部和第二安装部内,蓄水片203与第一散热块和第二散热块之间形成水冷腔室,水冷腔室与开口2011相互连通,通过毛细作用将导管201内的冷凝水均匀地排布在水冷腔室内,进而更加均匀的进行散热,提高对第二翅片15和电池本体10的散热效果,并通过散热结构的冷风带走被热量蒸发之后的冷凝水,高效地带走电池本体10产生的热量,保证燃料电池的降温散热需求。
需要说明的是,第一安装部和第二安装部均为直角型卡接平台结构,保证对蓄水片203的固定效果。蓄水片203可以完全覆盖翅片组,以保证对翅片组中的第二翅片15的冷却效果。
进一步地,参见图6和图7所示,燃料电池还包括壳体21,以对电池本体10进行保护,壳体21的内部设有多个支撑件,多个支撑件与电池本体10的侧壁连接,以将电池本体10稳固在壳体21的中心位置,以防止汽车在行驶过程中电池本体10在壳体21内发生晃动,避免电池本体10、冷凝结构11、散热结构以及水冷结构因晃动产生撞击而损坏。
其中,壳体21包括第一出风口211、第二出风口212和安装脚213;第一出风口211与各个相邻的第一翅片14形成的第一散热通道12相对应,且第一出风口211设于第一散热通道12的出气端处。相应的,第二出风口212与各个相邻的第二翅片15形成的第二散热通道13相对应,且第二出风口212设于第二散热通道13的出气端处。冷风在第一散热通道12和第二散热通道13内带走电池本体10的热量后,通过第一出风口211和第二出风口212排出。
值得一提的时,参见图7所示,该壳体21还包括进风口214,进风口214与上述导风台18相对应,通过壳体21的进风口214进风,再由导风台18对冷风进行分流以及提高冷风的流速,将其传输至第一风机16和第二风机17的进气端,进而产生冷风。
此外,壳体21的进风口214、第一出风口211和第二出风口212具体安装在汽车内时皆连接有导风管道和滤气板,其中进风口214位于车辆驾驶位的另一侧,由此,热风的流动方向为副驾驶位流向驾驶位方向,避免车辆靠边停车或靠边行驶时高温热风直接吹向路边行人或过往非机动车辆。
此外,四组相互对称的安装脚213设于壳体21的下底部,通过四组安装脚213将壳体21稳定安装在汽车内所需安装位置,以保证燃料电池的稳定性。
可以理解的是,为了保证燃料电池的稳固性,可以设置六组、八组或十组安装脚213。此外,每个安装脚213上设有多个安装孔,该安装孔可以通过螺纹孔或铆钉孔安装在汽车内所需的安装位置。
进一步地,燃料电池包括多个水冷结构,多个水冷结构的散热板202在壳体21上的投影面积等于电池本体10在壳体21的投影面积,以保证对电池本体10和第二翅片15的散热效果。
更进一步地,参见图3所示,燃料电池还包括隔热结构,该隔热结构设于冷凝结构11和第一翅片14之间,隔热结构包括从下至上依次层叠设置的隔热层221、导热层222和反射层223。其中,隔热层221为石棉隔热层221,隔热层221位于第一翅片14远离电池本体10的一侧,不但能起到隔热的作用,还能起到防火的效果;导热层222为石墨烯导热层222,避免热量在电池本体10的上顶面处堆积而产生危险,反射层223为反射隔热膜,能够反射冷凝结构11所产生的热量,避免热量逆向从冷凝结构11传递至电池本体10的上顶面,通过隔热结构避免冷凝结构11散发的热量传递电池本体10引起热量的逆向传递,避免热量逆向传递影响散热效率。
值得一提的是,反射层223与冷凝结构11之间间隙设置,其可以通过支撑柱支撑于反射层223和冷凝结构11之间,以避免热量逆向传输,确保散热效率。
参见图1至图7所示,本申请通过在电池本体10的上顶面上设置有冷凝结构11,其能对电池本体10产生的水蒸气进行冷凝,然后将冷凝之后的冷凝水储存至电池本体10一侧的水箱19内,以及时带走电池本体10所产生的热量。进一步地,在电池本体10的上顶面和下底面设置有第一翅片14和第二翅片15,相邻第一翅片14之间形成第一散热通道12,相邻第二翅片15之间形成第二散热通道13,在电池本体10的侧壁上设置第一风机16和第二风机17,第一风机16和第二风机17分别对应第一散热通道12和第二散热通道13,能够向第一散热通道12和第二散热通道13释放冷风,以降低上顶面和下底面的热量,进一步降低电池本体10的热量。为了避免冷凝结构11在冷凝过程中产生的热逆向传输至电池本体10,在第一翅片14和冷凝结构11之间设置有隔热结构。此外,为了更加高效地提升电池本体10的散热效率,在电池本体10的下底面设置有水冷结构,其中水冷结构中的水箱19与冷凝结构11连通,水冷件与水箱19连通,导管201将水箱19中的冷凝水传输至蓄水片203和散热板202形成的水冷腔室中,以便于对第二翅片15和电池本体10的下底面进行水冷散热,并通过第二风机17能加速蒸发之后的水蒸气从第二出风口212流出,更加高效地带走热量,满足燃料电池的降温散热需求。
在本说明书的描述中,参考术语“一些实施例”、“示例地”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本申请的限制,本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型,故但凡依本申请的权利要求和说明书所做的变化或修饰,皆应属于本申请专利涵盖的范围之内。
Claims (10)
1.一种燃料电池,其特征在于,包括:
电池本体,所述电池本体上设有散热通道;
冷凝结构,所述冷凝结构设于所述电池本体的一侧,且所述冷凝结构与所述电池本体之间设有所述散热通道,所述冷凝结构与所述电池本体的排气口连通;
散热结构,所述散热结构设于所述电池本体的一侧,所述散热结构与所述冷凝结构之间相互间隔设置,所述散热结构能够向所述散热通道内释放散热气体。
2.根据权利要求1所述的燃料电池,其特征在于,在所述电池本体的厚度方向上设有第一散热通道和第二散热通道,所述冷凝结构与所述电池本体之间形成所述第一散热通道,在所述电池本体远离所述冷凝结构的一侧形成第二散热通道;所述散热结构的出气端与所述第一散热通道的进气端和所述第二散热通道的进气端连通。
3.根据权利要求2所述的燃料电池,其特征在于,所述电池本体朝向所述冷凝结构一侧的端面上凸出设有多个第一翅片,相邻所述第一翅片之间形成所述第一散热通道,所述冷凝结构与所述多个第一翅片远离所述电池本体的一侧抵接;
所述电池本体远离所述冷凝结构一侧的端面上凸出设有多个第二翅片,所述第二翅片设于所述第一翅片的相对侧,所述第二翅片与所述第一翅片相对于所述电池本体中心对称,相邻所述第二翅片之间形成所述第二散热通道。
4.根据权利要求2或3所述的燃料电池,其特征在于,所述散热结构包括第一风机和第二风机,所述第一风机和所述第二风机在所述电池本体的厚度方向上间隔设置,所述第一风机的出气端朝向所述第一散热通道,以向所述第一散热通道内释放散热气体,所述第二风机的出气端朝向所述第二散热通道,以向所述第二散热通道内释放散热气体。
5.根据权利要求4所述的燃料电池,其特征在于,所述燃料电池还包括导风台,所述导风台设于所述电池本体的一侧,并设于所述第一风机和所述第二风机之间;
所述导风台包括第一引流部和第二引流部,所述第一引流部与所述第一风机的进气端相对应,且在所述冷凝结构至所述电池本体的方向上,所述第一引流部与所述第一风机的进气端之间的距离逐渐增大;所述第二引流部与所述第二风机的进气端相对应,且在所述电池本体至所述冷凝结构的方向上,所述第二引流部与所述第二风机的进气端之间的距离逐渐增大。
6.根据权利要求5所述的燃料电池,其特征在于,所述第一引流部向所述第一风机的进气端弯曲形成圆弧面,所述第二引流部向所述第二风机的进气端弯曲形成圆弧面;或
所述第一引流部向远离所述第一风机的进气端倾斜设置;所述第二引流部向远离所述第二风机的进气端倾斜设置。
7.根据权利要求3所述的燃料电池,其特征在于,所述燃料电池还包括水冷结构,所述水冷结构包括水箱和水冷件,所述水箱设于所述电池本体的一侧,所述水箱的进水端与所述冷凝结构的出口连通,所述水箱的出水端与所述水冷件连通,所述水冷件设于所述第二翅片远离所述电池本体的一侧。
8.根据权利要求7所述的燃料电池,其特征在于,所述水冷件包括:
导管,所述导管的一端与所述水箱的出水端连通,所述导管的另一端处于封闭状态,所述导管穿插于两个相邻所述第二翅片之间,所述导管远离所述电池本体的一侧设有开口;
散热板,所述散热板包括第一散热块和第二散热块,所述第一散热块和所述第二散热块分别与所述开口的两端连接,所述第一散热块和所述第二散热块与所述第二翅片远离所述电池本体的一侧抵接,所述第一散热块和所述第二散热块覆盖多个所述第二翅片中的部分,所述第一散热块远离所述开口一侧的边缘向所述第一散热块远离所述电池本体的一侧进行弯折,以形成第一安装部,所述第二散热块远离所述开口一侧的边缘向所述第一散热块远离所述电池本体的一侧进行弯折,以形成第二安装部;
蓄水片,所述蓄水片设于所述散热板远离所述第二翅片的一侧,所述蓄水片的两端分别卡接于所述第一安装部和所述第二安装部,以与所述第一散热块和所述第二散热块形成水冷腔室,所述水冷腔室与所述开口连通;
其中,所述导管能够通过所述开口将所述水箱中的冷凝水输送至所述水冷腔室中,以对所述第一散热块和所述第二散热块覆盖的所述第二翅片和所述电池本体进行散热。
9.根据权利要求8所述的燃料电池,其特征在于,所述燃料电池还包括壳体,所述壳体的内部设有支撑件,所述支撑件与所述电池本体连接;所述壳体包括第一出风口、第二出风口和安装脚,所述第一出风口与所述第一散热通道远离所述散热结构的一端相对应,所述第二出风口与所述第二散热通道远离所述散热结构的一端相对应,所述安装脚设于所述壳体的侧壁,所述安装脚上开设有多个安装孔;和/或
所述燃料电池包括多个所述水冷结构,多个所述水冷结构的所述散热板在所述壳体上的投影面积等于所述电池本体在所述壳体的投影面积。
10.根据权利要求3所述的燃料电池,其特征在于,所述燃料电池还包括隔热结构,所述隔热结构设于所述冷凝结构和所述第一翅片之间,所述隔热结构包括依次层叠设置的隔热层、导热层和反射层,所述隔热层与所述第一翅片远离所述电池本体的一侧抵接,所述反射层与所述冷凝结构之间间隙设置;和/或
所述第一翅片在第一方向上凸出设置,所述第一翅片在第二方向上延伸设置,且相邻所述第一翅片之间相互平行;所述第一方向为所述电池本体的厚度方向,所述第二方向为所述电池本体的长度方向。
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