CN210136962U - 一种燃料电池发动机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种燃料电池发动机系统，包括电堆、空气系统、冷却系统、氢气系统以及直流变换器，所述燃料电池发动机系统呈“后”字形布置，以使所述电堆、所述空气系统、所述冷却系统以及所述直流变换器呈多层布置；所述电堆呈横向设置，设于所述燃料电池发动机系统的后端，所述直流变换器设于所述燃料电池发动机系统的顶部，位于所述电堆的上方；所述燃料电池发动机系统的其余部分安装于所述安装框架上，且位于所述电堆的前方和下方。本实用新型提出的技术方案的有益效果是：燃料电池发动机系统分为多层布置，使系统集成度较高，结构紧凑，管路集中，易于注塑集成，便于安装维修。

Description

一种燃料电池发动机系统

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，尤其涉及一种燃料电池发动机系统。

背景技术

动力系统开发是燃料电池汽车研发的核心内容之一。燃料电池汽车动力系统包括燃料电池发动机子系统、电驱动子系统、能量转换及能量管理子系统、以及相应的辅助系统等。就燃料电池汽车动力系统开发现状而言，系统庞大但各子系统集成很低，整个动力系统的集成度更是非常低。

国内燃料电池汽车整车设计针对燃料电池汽车动力系统都是采用分散布置，并采用支架固定的方式固定每个零部件，这对燃料电池汽车产业化来讲并不合理。主要存在两方面的问题，第一，无法满足整车装配技术的要求；第二，无法满足整车可维护性的要求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种燃料电池发动机系统,旨在提高燃料电池发动机系统的集成度。

本实用新型的实施例提供一种燃料电池发动机系统，包括电堆、空气系统、冷却系统、氢气系统以及直流变换器，所述燃料电池发动机系统呈“后”字形布置，以使所述电堆、所述空气系统、所述冷却系统以及所述直流变换器呈多层布置；

所述电堆呈横向设置，设于所述燃料电池发动机系统的后端，所述直流变换器设于所述燃料电池发动机系统的顶部，位于所述电堆的上方；

所述燃料电池发动机系统的其余部分位于所述电堆的前方和下方。

进一步地，所述燃料电池发动机系统具有第一悬置空间、第二悬置空间、第三悬置空间和第四悬置空间，所述第一悬置空间位于所述燃料电池发动机系统的顶部，所述第二悬置空间位于所述第一悬置空间的下方，所述第三悬置空间位于所述第二悬置空间的下方，所述第四悬置空间位于所述第一悬置空间、所述第二悬置空间和所述第三悬置空间的前方；

所述直流变换器位于所述第一悬置空间内，所述电堆位于所述第二悬置空间内。

进一步地，所述空气系统包括空气滤清器、空压机、空压机控制器、中冷器、增湿器以及节气门，所述电堆的阴极进气口与所述空气滤清器、空压机、空压机控制器、中冷器、增湿器、节气门依次通过管道相连，所述节气门与所述电堆的阴极出气口通过管道相连；所述空气滤清器安装于所述第四悬置空间；所述空压机安装于所述第三悬置空间；所述空压机控制器安装于所述第一悬置空间，且位于所述直流变换器的左侧；所述中冷器安装于所述第三悬置空间，且位于所述空压机后方；所述增湿器安装于所述第三悬置空间，且位于所述空压机上方和前方；所述节气门通过折弯件安装于所述第四悬置空间，且位于所述空气滤清器右侧和下方。

进一步地，冷却系统包括水泵、离子过滤器、PTC加热器以及节温器；所述电堆的进水口、水泵、离子过滤器、PTC加热器以及节温器依次通过管道相连，所述节温器分别与所述电堆的出水口和所述水泵通过管道相连；

所述水泵安装于所述第三悬置空间，且位于所述空气滤清器右侧、所述空压机上方；所述离子过滤器安装于所述第三悬置空间，且位于所述中冷器下方；所述PTC加热器安装于所述第四悬置空间，且位于所述空气滤清器右侧；所述节温器安装于所述第四悬置空间，位于所述PTC加热器下方。

进一步地，所述冷却系统还包括水箱，所述水箱安装于所述第四悬置空间，通过管道与所述节温器连接，且位于所述PTC加热器上方、所述空气滤清器右侧。

进一步地，所述氢气系统包括前处理模块以及氢气循环泵；所述前处理模块与所述电堆阳极进气口、所述氢气循环泵通过管道连通，所述电堆的两个阳极出气口分别与所述氢气循环泵、所述前处理模块通过管道连通；

所述前处理模块安装于所述第四悬置空间，且位于所述节温器右侧，用于与氢瓶连接；所述氢气循环泵安装于所述第四悬置空间，且位于所述PTC加热器下方、所述前处理模块上方。

本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：燃料电池发动机系统呈“后”字形设置，使系统集成度较高，结构紧凑，管路集中，易于注塑集成，便于安装维修。

附图说明

图1是本实用新型提供的燃料电池发动机系统一实施例一视角的结构示意图；

图2是图1中燃料电池发动机系统另一视角的结构示意图；

图中：1-电堆、2-直流变换器、31-空气滤清器、32-空压机、33-空压机控制器、34-中冷器、35-增湿器、36-节气门、41-水泵、42-离子过滤器、43-PTC 加热器、44-节温器、45-水箱、51-前处理模块、52-氢气循环泵、61-第一悬置空间、62-第二悬置空间、63-第三悬置空间、64-第四悬置空间。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。

请参见图1和图2，本发明提供的燃料电池发动机系统包括电堆1、空气系统、冷却系统、氢气系统以及直流变换器2。其中，空气系统给电堆1提供氧气、氢气系统给电堆1提供氢气、冷却系统用于对燃料电池发动机系统内部进行冷却散热。

请参见图1和图2，所述燃料电池发动机系统呈“后”字形布置，以使所述电堆1、所述空气系统、所述冷却系统以及所述直流变换器2呈多层布置，本实施例中，所述燃料电池发动机系统具有第一悬置空间61、第二悬置空间62、第三悬置空间63和第四悬置空间64，所述第一悬置空间61位于所述燃料电池发动机系统的顶部，所述第二悬置空间62位于所述第一悬置空间61的下方，所述第三悬置空间63位于所述第二悬置空间62的下方，所述第四悬置空间64位于所述第一悬置空间61、所述第二悬置空间62和所述第三悬置空间63的前方。

所述电堆1呈横向设置，位于所述第二悬置空间62内，电堆1包括两个水接口(进水口和出水口)、两个气接口(一个阴极进气口和一个阴极出气口) 和三个氢气接口(一个阳极进气口和两个阳极出气口)。所述直流变换器2位于所述第一悬置空间61内。

燃料电池发动机系统呈“后”字形布置，在前后向分为两个区域，前端为第四悬置空间64，后端在上下向分为第一悬置空间61、第二悬置空间62和第三悬置空间63，将占用空间较大的直流变换器2和电堆1分别放置于第一悬置空间61和第二悬置空间62，第三悬置空间63和第四悬置空间64主要用于放置空气系统、氢气系统和冷却系统，使得燃料电池发动机系统适用于单堆或多堆，开发性强，集成度较高，减小占用体积，同时使管道集中，便于管道的安装与维修。

请参见图1和图2，所述空气系统包括空气滤清器31、空压机32、空压机控制器33、中冷器34、增湿器35以及节气门36，所述电堆1的阴极进气口与所述空气滤清器31、空压机32、空压机控制器33、中冷器34、增湿器35、节气门36依次通过管道相连，所述节气门36与所述电堆1的阴极出气口通过管道相连；所述空气滤清器31安装于所述第四悬置空间64；所述空压机32安装于所述第三悬置空间63；所述空压机控制器33安装于所述第一悬置空间61，且位于所述直流变换器2的左侧；所述中冷器34安装于所述第三悬置空间63，且位于所述空压机32后方；所述增湿器35安装于所述第三悬置空间63，且位于所述空压机32上方和前方；所述节气门36通过折弯件安装于所述第四悬置空间64，且位于所述空气滤清器31右侧和下方。

冷却系统包括水泵41、离子过滤器42、PTC加热器43、节温器44以及水箱45；所述电堆1的进水口、水泵41、离子过滤器42、PTC加热器43以及节温器44依次通过管道相连，所述节温器44分别与所述电堆1的出水口和所述水泵41通过管道相连；所述水泵41安装于所述第三悬置空间63，且位于所述空气滤清器31右侧、所述空压机32上方；所述离子过滤器42安装于所述第三悬置空间63，且位于所述中冷器34下方；所述PTC加热器43安装于所述第四悬置空间64，且位于所述空气滤清器31右侧；所述节温器44安装于所述第四悬置空间64，位于所述PTC加热器43下方；所述水箱45安装于所述第四悬置空间64，通过管道与所述节温器44连接，且位于所述PTC加热器43上方、所述空气滤清器31右侧。

请参见图1，所述氢气系统包括前处理模块51以及氢气循环泵52；所述前处理模块51与所述电堆1阳极进气口、所述氢气循环泵52通过管道连通，所述电堆1的两个阳极出气口分别与所述氢气循环泵52、所述前处理模块51通过管道连通；所述前处理模块51安装于所述第四悬置空间64，且位于所述节温器 44右侧，用于与氢瓶连接；所述氢气循环泵52安装于所述第四悬置空间64，且位于所述PTC加热器43下方、所述前处理模块51上方。本实施例中，安装方式均为螺栓连接。

外部空气首先进入位于燃料电池发动机系统边部的空气滤清器31进行过滤，随后进入空压机32压缩，以提高空气的压力，高压空气(压缩后温度同时急剧升高)通过中冷器34冷却，随后进入增湿器35增湿，从而使空气在压力、温度和湿度方面都满足电堆1要求参与化学反应，增湿器35位于电堆1下部以防止积水倒灌至电堆1。空气滤清器31安装于第四悬置空间64，置于燃料电池发动机系统的边部，便于空气的输入。空气系统中连接于电堆1与空气滤清器 31之间的部件，主要安装于第三悬置空间63，设于空气滤清器31与电堆1之间，使得空气系统各部件之间的管道比较短，集中于第三悬置空间63，可节约占用空间。

氢瓶中的氢气经过前处理模块51降压后进入电堆1，参与化学反应，从电堆1出来后的氢气一分为二，一部分进入氢气循环泵52、一部分再次进入前处理模块51，使氢气循环使用。水箱45的水通过水泵41抽取，进入电堆1，从电堆1出来后的水流经离子过滤器42、中冷器34、PTC加热器43、节温器44 后进水泵41，形成水循环。

燃料电池发动机系统呈“后”字形设置，使系统集成度较高，结构紧凑，管路集中，易于注塑集成，便于安装维修，管路走向合理，流阻小，体积功率密度较高。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种燃料电池发动机系统，其特征在于,包括电堆、空气系统、冷却系统、氢气系统以及直流变换器，所述燃料电池发动机系统呈“后”字形布置，以使所述电堆、所述空气系统、所述冷却系统以及所述直流变换器呈多层布置；

所述电堆呈横向设置，设于所述燃料电池发动机系统的后端，所述直流变换器设于所述燃料电池发动机系统的顶部，位于所述电堆的上方；

所述燃料电池发动机系统的其余部分位于所述电堆的前方和下方。

2.如权利要求1所述的燃料电池发动机系统，其特征在于，所述燃料电池发动机系统具有第一悬置空间、第二悬置空间、第三悬置空间和第四悬置空间，所述第一悬置空间位于所述燃料电池发动机系统的顶部，所述第二悬置空间位于所述第一悬置空间的下方，所述第三悬置空间位于所述第二悬置空间的下方，所述第四悬置空间位于所述第一悬置空间、所述第二悬置空间和所述第三悬置空间的前方；

所述直流变换器位于所述第一悬置空间内，所述电堆位于所述第二悬置空间内。

3.如权利要求2所述的燃料电池发动机系统，其特征在于，所述空气系统包括空气滤清器、空压机、空压机控制器、中冷器、增湿器以及节气门，所述电堆的阴极进气口与所述空气滤清器、空压机、空压机控制器、中冷器、增湿器、节气门依次通过管道相连，所述节气门与所述电堆的阴极出气口通过管道相连；所述空气滤清器安装于所述第四悬置空间；所述空压机安装于所述第三悬置空间；所述空压机控制器安装于所述第一悬置空间，且位于所述直流变换器的左侧；所述中冷器安装于所述第三悬置空间，且位于所述空压机后方；所述增湿器安装于所述第三悬置空间，且位于所述空压机上方和前方；所述节气门通过折弯件安装于所述第四悬置空间，且位于所述空气滤清器右侧和下方。

4.如权利要求3所述的燃料电池发动机系统，其特征在于，冷却系统包括水泵、离子过滤器、PTC加热器以及节温器；所述电堆的进水口、水泵、离子过滤器、PTC加热器以及节温器依次通过管道相连，所述节温器分别与所述电堆的出水口和所述水泵通过管道相连；

所述水泵安装于所述第三悬置空间，且位于所述空气滤清器右侧、所述空压机上方；所述离子过滤器安装于所述第三悬置空间，且位于所述中冷器下方；所述PTC加热器安装于所述第四悬置空间，且位于所述空气滤清器右侧；所述节温器安装于所述第四悬置空间，位于所述PTC加热器下方。

5.如权利要求4所述的燃料电池发动机系统，其特征在于，所述冷却系统还包括水箱，所述水箱安装于所述第四悬置空间，通过管道与所述节温器连接，且位于所述PTC加热器上方、所述空气滤清器右侧。

6.如权利要求4所述的燃料电池发动机系统，其特征在于，所述氢气系统包括前处理模块以及氢气循环泵；所述前处理模块与所述电堆阳极进气口、所述氢气循环泵通过管道连通，所述电堆的两个阳极出气口分别与所述氢气循环泵、所述前处理模块通过管道连通；

所述前处理模块安装于所述第四悬置空间，且位于所述节温器右侧，用于与氢瓶连接；所述氢气循环泵安装于所述第四悬置空间，且位于所述PTC加热器下方、所述前处理模块上方。

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