CN117846969A - 一种双吸水泵及双堆燃料电池的冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双吸水泵，包括电机、第一叶轮及第二叶轮。其中第一叶轮、第二叶轮分别设置于电机的主轴的两侧，且第一叶轮与第二叶轮形状相同，并采用背靠背对称方式布置。叶轮分设于电机的两端，可以有效地减小整个转子的轴向力，进而提高整个转子结构的稳定性。相比于常规燃料电池水泵，燃料电池双吸水泵可以让冷却介质同时从水泵两侧进出，更加适用于燃料电池双堆系统。

Description

一种双吸水泵及双堆燃料电池的冷却系统

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，特别涉及一种双吸水泵及双堆燃料电池的冷却系统。

背景技术

热管理，是指对总系统、分立部件或其环境的温度进行管理和控制，其目的是维护各部件的正常运行或提高其性能或寿命。当前，在诸如氢燃料电池等系统中通常都需要进行热管理，热管理对燃料电池系统的性能、寿命、安全性都有显著影响。由于液冷的热管理系统的换热能力较强，电芯温差可以做到3℃以内，因此，目前在燃料电池系统中通常通过液冷的方式实现电堆的冷却。在燃料电池的冷却系统中，通常设置有冷却液循环泵，以驱动冷却液流入、流出电堆。

为了提高燃料电池的输出功率，目前已有部分产品中采用了双堆方式，即将两个燃料电池电堆并联。对于双堆燃料电池系统而言，为了保证双堆性能一致，通常采用双吸泵为冷却液提供动力。

现有常见的双吸泵是在电机轴的一端，通过设置背靠背的方式设置两个叶轮。但是现有的双吸泵的泵壳结构较为复杂，且转子结构的稳定性不足。

发明内容

针对现有技术中的部分或全部问题，本发明的第一方面提供一种双吸水泵，包括：

电机；以及

第一叶轮与第二叶轮，其分别设置于所述电机的主轴的两侧，其中所述第一叶轮与第二叶轮形状相同，且背靠背对称布置。

进一步地，所述双吸水泵还包括：

第一泵壳，设置于所述电机的第一侧，所述第一泵壳可包括第一进液口以及第一出液口，所述第一叶轮设置于所述第一泵壳内；以及

第二泵壳，设置于所述电机的与第一侧相对的第二侧，所述第二泵壳包括第二进液口以及第二出液口，所述第二叶轮设置于所述第二泵壳内。

进一步地，所述第一叶轮及第二叶轮与所述电机的主轴直连。

进一步地，所述第二泵壳与所述第一泵壳形状相同，且相对所述电机对称设置。

进一步地，所述第一泵壳通过第一端板安装于所述电机的第一侧；以及

所述第二泵壳通过第二端板安装于所述电机的第二侧。

进一步地，所述第一叶轮相对于所述第一进液口设置，以及第二叶轮相对于所述第二进液口设置。

进一步地，所述电机包括塑料保护套，所述塑料保护套设置于所述电机的定子与转子之间。

基于如前所述的双吸水泵，本发明第二方面提供一种双堆燃料电池的冷却系统，其包括：

如前所述的双吸水泵，其第一进液口与所述双堆燃料电池的第一电堆的冷却液出口连通，以及第二进液口与所述双堆燃料电池的第二电堆的冷却液出口连通。

进一步地，所述冷却系统还包括：

热交换器，所述第一电堆、第二电堆的冷却液入口与所述热交换器的出液口连通，以及所述双吸水泵的第一出液口及第二出液口与所述热交换器的进液口连通。

进一步地，所述冷却系统还包括：

制冷模块，其通过所述热交换器与所述双吸水泵耦合，以对冷却液进行冷却。

本发明提供的一种双吸水泵及双堆燃料电池的冷却系统，所述双吸水泵的叶轮分设于电机的两端，有效地减小了整个转子的轴向力，进而提高了整个转子结构的稳定性。此外，所述双吸水泵采用了双泵壳结构，相较于现有的泵壳结构更为简单，有效地简化了加工工艺，进而可提供加工效率。此外，所述双吸水泵的叶轮与电机主轴直连，无需联轴器，结构更加简单。相比于常规燃料电池水泵，燃料电池双吸水泵可以让冷却介质同时从水泵两侧进出，更加适用于燃料电池双堆系统。

附图说明

为进一步阐明本发明的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。

图1示出本发明一个实施例的一种双吸水泵的结构示意图；以及

图2示出本发明一个实施例的双堆燃料电池的冷却系统的结构示意图。

附图标记列表

101 电机

121 第一泵壳

1211 第一进液口

1212 第一出液口

122 第二泵壳

1221 第二进液口

1222 第二出液口

131 第一叶轮

132 第二叶轮

141 第一端板

142 第二端板

211 第一电堆

2111 第一氢气入口

2112 第一氢气出口

2113 第一冷却液入口

2114 第一冷却液出口

212 第二电堆

2121 第一氢气入口

2122 第一氢气出口

2123 第一冷却液入口

2124 第一冷却液出口

202 热交换器

221 出液口

222 进液口

203 制冷模块

具体实施方式

下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本发明。应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。

在本发明中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在…上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在…下或下方”，反之亦然。

在本发明中，各实施例仅仅旨在说明本发明的方案，而不应被理解为限制性的。

在本发明中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。

在此还应当指出，在本发明的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本发明的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。

在此还应当指出，在本发明的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。以此类推，在本发明中，表方向的术语“垂直于”、“平行于”等等同样涵盖了“基本上垂直于”、“基本上平行于”的含义。

针对燃料电池双堆系统的散热问题，本发明提供一种燃料电池双吸水泵，其在电机两侧对称设置有两个泵壳及叶轮，进而使得冷却介质可以同时从水泵的两侧进出，更加适用于燃料电池双堆系统。

下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本发明。

图1示出本发明一个实施例的一种双吸水泵的结构示意图。如图1所示，一种双吸水泵，包括电机101、第一泵壳121以及第二泵壳122。其中所述第一泵壳121以及第二泵壳122分别设置于所述电机101的两侧。

如图1所示，所述电机101包括，包括机壳、定子以及转子。其中所述定子固定于所述机壳内部，所述转子设置于所述定子的内孔内。为了避免流体介质进入电机的定子部位，在本发明的一个实施例中，所述电机101还包括塑料保护套，其设置于所述电机101的定子与转子之间。所述塑料保护套一方面起到隔绝液体的作用，另一方面还可满足所述双吸水泵的绝缘需求。在本发明的一个实施例中，所述定子与所述机壳的侧壁接触配合，进而使得所述定子在通电工作过程中所产生的热量可以直接传递到所述机壳的侧壁上，而传递到所述侧壁上的热量能与外界空气直接进行热交换。在本发明的一个实施例中，所述机壳的材质为铝合金，进而可以加快热量的传递。

如图1所示，所述转子，即所述电机的主轴两端分别安装有第一叶轮131及第二叶轮132。在本发明的一个实施例中，所述第一叶轮131与所述第二叶轮132结构、形状一致，且采用背靠背方式对称布置与所述转子的两端，进而可以减小所述转子的轴向力，提高转子结构的稳定性。在本发明的一个实施例中，所述第一叶轮131及第二叶轮132与所述电机101的主轴直连，无需联轴器，结构更加简单。

如图1所示，在本发明的一个实施例中，所述第二泵壳122与所述第一泵壳121的形状相同，且相对所述电机101对称设置。如图所示，所述第一泵壳121包括第一进液口1211以及第一出液口1212,。所述第一泵壳121罩设于所述第一叶轮131的上方并与所述电机101的机壳的顶端固定连接。所述第一叶轮131相对于所述第一进液口1211设置，以及所述第一出液口1212设置于所述第一泵壳121的顶部，进而使得液体可在所述第一叶轮131转动时自所述第一进液口1211流入第一泵壳121，并自所述第一出液口1212流出。类似地，所述第二泵壳122包括第二进液口1221以及第二出液口1222,。所述第二泵壳122罩设于所述第二叶轮132的上方并与所述电机101的机壳的顶端固定连接。所述第二叶轮132相对于所述第二进液口1221设置，以及所述第二出液口1222设置于所述第二泵壳122的顶部，进而使得液体可在所述第二叶轮132转动时自所述第二进液口1221流入第二泵壳122，并自所述第二出液口1222流出。

在本发明的一个实施例中，所述第一泵壳121通过第一端板141安装于所述电机101的第一侧，以及类似地，所述第二泵壳122通过第二端板142安装于所述电机101的第二侧。在本发明的一个实施例中，所述第一端板141、第二端板142与所述电机101之间可采取相应的密封措施，例如涂密封胶或设置密封圈等，以提高所述电机的防护等级。

基于如前所述的双吸水泵，图2示出本发明一个实施例的双堆燃料电池的冷却系统的结构示意图。如图2所示，所述双堆燃料电池系统包括第一电堆211、第二电堆212，所述冷却系统则包括如前所述的双吸水泵。其中所述第一电堆211以及第二电堆212例如可以上下设置，所述双吸水泵与所述第一电堆211、第二电堆212的冷却液进出口连通，用于为冷却液提供动力，使得冷却液流经所述第一电堆211、第二电堆212的内部进行散热。

如图2所示，所述第一电堆211包括第一氢气入口2111、第一氢气出口2112、第一冷却液入口2113及第一冷却液出口2114。所述第二电堆212包括第二氢气入口2121、第二氢气出口2122、第二冷却液入口2123及第二冷却液出口2124。所述双吸水泵的第一进液口1211与所述第一冷却液出口2114连通，以及第二进液口1221与所述第二冷却液出口2124连通。所述双吸水泵用于为冷却液循环提供动力。

如图2所示，为了实现冷却液的冷却，在本发明的一个实施例中，所述冷却系统还包括制冷模块203，所述制冷模块与所述双吸水泵通过热交换器202进行耦合。如图2所示，在本发明的一个实施例中，所述第一冷却液入口2113与第二冷却液入口2123与所述热交换器202的出液口221连通，以及所述双吸水泵的第一出液口1212及第二出液口1222与所述热交换器的进液口222连通。

在本发明的一个实施例中，所述制冷模块203例如可包括压缩机、冷凝器以及节流装置。其中所述压缩机的进气口与热交换器202连通，在所述热交换器202中与冷却剂完成热交换后的高温低压制冷剂进入所述压缩机内进行压缩，形成第一状态的制冷剂。所述冷凝器的入口连接至所述压缩机的排气口，用于对所述第一状态的制冷剂进行降温，以得到第二状态的制冷剂，所述第二状态的制冷剂的温度低于所述第一状态的制冷剂，但压力基本不变。在本发明的一个实施例中，为了提高制冷效率，在所述冷凝器的翅片处还可设置有风扇，所述风扇将空气引入所述冷凝器的翅片，使得所述冷凝器内部的高温制冷剂的热量与空气进行热交换，进而达到冷凝的目的。所述节流装置连接至所述冷凝器的出口，以对所述第二状态的制冷剂进行节流，节流后的制冷剂迅速进行膨胀，形成第三状态，所述第三状态的制冷剂的压力低于所述第二状态的制冷剂，但温度基本不变。所述第三状态的制冷剂进入中间换热器以与冷却液进行热交换。在本发明的实施例中，所述节流装置是指用于降低气体压力以达到蒸发目的的装置或元件，例如可以为：膨胀阀、毛细管、节流管等。

在本发明的一个实施例中，所述制冷模块例如还可包括低温散热器，所述低温散热器设置于所述冷凝器相对于第一侧的第二侧，进而使得所述风扇在运行时，空气会首先经过所述低温散热器，而从所述低温散热器流出的空气会再次进入所述冷凝器，再由所述风扇的扇叶吸出，流向风扇后部。

本发明提供的一种双吸水泵及双堆燃料电池的冷却系统，双吸水泵的叶轮与电机主轴直连，无需联轴器，结构更加简单。相比于常规燃料电池水泵，燃料电池双吸水泵可以让冷却介质同时从水泵两侧进出，更加适用于燃料电池双堆系统。

尽管上文描述了本发明的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本发明的精神和范围。因此，此处所公开的本发明的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。

Claims (10)

1.一种双吸水泵，其特征在于，包括：

电机；以及

第一叶轮与第二叶轮，其分别设置于所述电机的主轴的两侧，其中所述第一叶轮与第二叶轮结构相同，且背靠背对称布置。

2.如权利要求1所述的双吸水泵，其特征在于，还包括：

第一泵壳，设置于所述电机的第一侧，所述第一泵壳包括第一进液口以及第一出液口，所述第一叶轮设置于所述第一泵壳内；以及

第二泵壳，设置于所述电机的与第一侧相对的第二侧，所述第二泵壳包括第二进液口以及第二出液口，所述第二叶轮设置于所述第二泵壳内。

3.如权利要求1所述的双吸水泵，其特征在于，所述第一叶轮及第二叶轮与所述电机的主轴直连。

4.如权利要求1所述的双吸水泵，其特征在于，所述第二泵壳与所述第一泵壳形状相同，且相对所述电机对称设置。

5.如权利要求2所述的双吸水泵，其特征在于，所述第一泵壳通过第一端板安装于所述电机的第一侧；以及

所述第二泵壳通过第二端板安装于所述电机的第二侧。

6.如权利要求2所述的双吸水泵，其特征在于，所述第一叶轮相对于所述第一进液口设置，以及第二叶轮相对于所述第二进液口设置。

7.如权利要求1所述的双吸水泵，其特征在于，所述电机包括塑料保护套，所述塑料保护套设置于所述电机的定子与转子之间。

8.一种双堆燃料电池的冷却系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至7任一所述的双吸水泵，其第一进液口与所述双堆燃料电池的第一电堆的冷却液出口连通，以及第二进液口与所述双堆燃料电池的第二电堆的冷却液出口连通。

9.如权利要求8所述的冷却系统，其特征在于，还包括：

热交换器，所述第一电堆、第二电堆的冷却液入口与所述热交换器的出液口连通，以及所述双吸水泵的第一出液口及第二出液口与所述热交换器的进液口连通。

10.如权利要求8所述的燃料电池系统，其特征在于，还包括：

制冷模块，其通过所述热交换器与所述双吸水泵耦合，以对冷却液进行冷却。