CN213988941U - 一种燃料电池系统以及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及新能源技术领域，具体涉及一种燃料电池系统以及车辆，所述系统包括定向加热装置和目标加热区域，所述定向加热装置包括导热本体，所述导热本体内设置有通道和加热区，所述通道流经加热区，所述通道的一端为工质出口；所述加热区内设置有热源，所述热源与通道内的工质发生热交换；所述工质出口朝向目标加热区域设置；本申请通过定向加热装置，能够使得通过通道的介质能够被加热，进而能够使得目标加热区域被加热，实现了热的传递，避免因为氢侧的排水阀，在低温环境下，常出现残留水结冰阻塞流动通道，进而出现燃料电池系统冷启失败；且结构紧凑可以与现有的排水阀结构一体化集成设计，同时无需改变被加热件的结构。

Description

一种燃料电池系统以及车辆

技术领域

本实用新型涉及新能源技术领域，具体涉及一种燃料电池系统以及车辆。

背景技术

低温“冷启动”是车用燃料电池系统面临的难点之一。由于燃料电池反应本身生成水，低温环境下水蒸气易凝结、结冰，严重时会阻塞反应气体通道，影响系统的正常运行；为确保燃料电池系统在低温环境下正常运行，常采用加热装置对其关键部件加热，比如：在冷态环境中，氢侧系统的氢循环泵、回流连接管路以及排气、排水阀等常需要加热措施；尤其是氢侧的排水阀，在低温环境下，常出现残留水结冰阻塞流动通道，进而出现燃料电池系统冷启失败的失效模式。

常见的车用元件的加热措施有两种，其一是直接在被加热体上布置加热元件，该方法加热效率高，但针对车用系统受限因素很多：比如，组件结构需要增加可靠的密封结构；满足防水、防尘要求；增加保温、隔热措施等；通常该方法造成组件体积增大，对制造精度要求高，组件成本高。另外一种方法是将加热元件布置在被加热周围，通过部件间导热传递至目标位置，但通常加热元件距离被加热件的关键位置较远，在被加热部件材料导热性差的情况下，加热效率较低，获得收益较小。

对车用元件加热的现有技术包括：

现有技术1：通常加热元件直接布置在被加热体上，直接对元件加热

现有技术中如，CN101647147B：燃料电池系统

一种燃料电池排气排水阀，其阀体内部具备连通循环系统的内部和外部流路，内部流路将电堆循环系统的流体排出外部；外部流路即制冷剂独立流路，该流路贯穿阀体设置，从而实现排出阀升温，抑制冻结。

现有技术2：通常在元件外部周围布置加热元件，间接对元件加热

现有技术中如，CN110534768：燃料电池系统用排气排水单元

排气排水阀单元，利用树脂材料将气液分离器与排水排气阀一体化，减少散热，并在排水流路外部包围温水流路，实现冻结防止。

但是，现有技术中存在各种缺点包括：

现有技术1：该方案在组件内部设置循环流路，该种设计需要在阀的设计前期布置加热方案等，一般阀体占用空间较大，系统集成布置不灵活。

现有技术2：通常在元件外部周围布置加热元件或者循环管路，该外部循环管路距离元件内部关键位置较远，加热效率较低，同时外围空间占用较大。

因此，现有技术中的加热实施方法受限较多，需要探讨有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种直接针对部件易于结冰关键区加热且结构紧凑、匹配布置灵活的燃料电池系统以及车辆。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种燃料电池系统，包括定向加热装置和目标加热区域，所述定向加热装置包括导热本体，所述导热本体内设置有通道和加热区，所述通道流经加热区，所述通道的一端为工质出口；

所述加热区内设置有热源，所述热源与通道内的工质发生热交换；

所述工质出口朝向目标加热区域设置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的另一技术方案为：

一种车辆，包括上述的燃料电池系统。

本实用新型的有益效果在于：通过定向加热装置，能够使得通过通道的介质能够被加热，进而能够使得目标加热区域被加热，实现了热的传递，避免因为氢侧的排水阀，在低温环境下，常出现残留水结冰阻塞流动通道，进而出现燃料电池系统冷启失败；且结构紧凑、匹配布置灵活，可以与现有的排水阀结构一体化集成设计，同时无需改变被加热件的结构。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的定向加热装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一的定向加热装置的竖剖图；

图3为本实用新型实施例一的定向加热装置的横剖图；

图4为本实用新型实施例二的定向加热装置的结构示意图；

图5为本实用新型实施例二的定向加热装置的竖剖图；

图6为本实用新型实施例三的燃料电池系统的示意图；

标号说明：1、定向加热装置；11、通道；111、工质出口；112、工质入口； 113、加热腔；12、加热区；13、循环入口；14、循环出口；15、电加热件；16、接线柱；17、装配孔；18、盖板；2、目标加热区域；3、储液腔；4、排水阀组件；41、动阀芯；42、阀座；43、阀体。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1至图6，一种燃料电池系统，包括定向加热装置1和目标加热区域2，所述定向加热装置1包括导热本体，所述导热本体内设置有通道11和加热区12，所述通道11流经加热区12，所述通道11的一端为工质出口111；

所述加热区12内设置有热源，所述热源与通道11内的工质发生热交换；

所述工质出口111朝向目标加热区域2设置。

从上述描述可知，通过定向加热装置1，能够使得通过通道11的介质能够被加热，进而被加热过的介质和导热本体能够使得目标加热区域2被加热，实现了热的传递，避免因为氢侧的排水阀，在低温环境下，常出现残留水结冰阻塞流动通道11，进而出现燃料电池系统冷启失败；且结构紧凑、匹配布置灵活，可以与现有的排水阀结构一体化集成设计，同时无需改变被加热件的结构。

进一步的，所述通道11另一端为工质入口112，所述工质入口112和工质出口111设置在导热本体的外表面上；

所述通道11包括加热腔113，所述加热腔113至工质出口111的通道11直径逐渐减小。

进一步的，所述加热区12开设在于加热腔113对应的导热本体上。

进一步的，所述燃料电池系统还包括储液腔3和排水阀组件4，所述排水阀组件4包括动阀芯41、阀座42和阀体43；

所述阀座42具有喉口，所述动阀芯41设置在喉口处，所述喉口为目标加热区域2；

所述定向加热装置1的工质入口112与储液腔3连通；

所述加热腔113至工质出口111的通道11套设在阀体43和阀座42内。

从上述描述可知，通过加热腔113至工质出口111的通道11套设在阀体43 和阀座42内，配合导热本体，能够实现将热量传递给目标加热区域2，实现介质与导热本体的双重导热，提高加热效率

进一步的，所述热源为电堆冷却循环液，所述加热区12包括循环入口13 和循环出口14，所述电堆冷却循环液通过循环入口13和循环出口14与加热区 12连通。

从上述描述可知，通过采用电堆冷却循环液进行加热，能够实现能量的回收利用。

进一步的，所述循环入口13和循环出口14对角布置在循环液腔上。

从上述描述可知，通过对角布置，能够使得循环液在循环液腔充分流动。

进一步的，所述热源为电加热件15，所述电加热件15通过接线柱16与燃料电池系统电性连接。

从上述描述可知，通过采用电控的电加热件15，能够精确控制加热效果。

进一步的，所述电加热件15与加热区12之间具有导热硅胶。

从上述描述可知，通过导热硅胶，能够使得加热过程更加均匀。

进一步的，所述导热本体上设置有装配孔17。

进一步的，所述导热本体还设置有对加热区12进行封装的盖板18；所述装配孔17设置在盖板18上。

从上述描述可知，通过装配孔17的设置，能够方便导热本体的装置。

一种车辆，其特征在于，包括上述的燃料电池系统。

实施例一

参照图1至图3，一种定向加热装置，包括导热本体，所述导热本体内设置有通道和加热区，所述通道流经加热区，所述通道的一端为工质出口；

所述加热区内设置有热源，所述热源与通道内的工质发生热交换；

所述通道另一端为工质入口，所述工质入口和工质出口设置在导热本体的外表面上；

所述通道包括加热腔，所述加热腔至工质出口的通道直径逐渐减小。

所述加热区开设在于加热腔对应的导热本体上。

所述热源为电堆冷却循环液，所述加热区包括循环入口和循环出口，所述电堆冷却循环液通过循环入口和循环出口与加热区连通。

所述循环入口和循环出口对角布置在循环液腔上。

所述导热本体上设置有装配孔；所述导热本体的材质为铝合金。

实施例二

参照图4和图5，一种定向加热装置，与实施例一相同之处不再赘述，其中

所述热源为电加热件，所述电加热件通过接线柱与燃料电池系统电性连接。

所述电加热件与加热区之间具有导热硅胶。

所述导热本体还设置有对加热区进行封装的盖板；所述装配孔设置在盖板上。

实施例三

参照图6，一种燃料电池系统，包括目标加热区域和实施例一或实施例二所述的定向加热装置，所述工质出口朝向目标加热区域设置。

所述燃料电池系统还包括储液腔和排水阀组件，所述排水阀组件包括动阀芯、阀座和阀体；

所述阀座具有喉口，所述动阀芯设置在喉口处，所述喉口为目标加热区域；

所述定向加热装置的工质入口与储液腔连通；

所述加热腔至工质出口的通道套设在阀体和阀座内。

实施例四

一种车辆，包括实施例一或实施例二所述的定向加热装置。

实施例五

一种车辆，包括实施例一或实施例二所述的定向加热装置以及实施例三所述的燃料电池系统。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种燃料电池系统，其特征在于，包括定向加热装置和目标加热区域，所述定向加热装置包括导热本体，所述导热本体内设置有通道和加热区，所述通道流经加热区，所述通道的一端为工质出口；

所述加热区内设置有热源，所述热源与通道内的工质发生热交换；

所述工质出口朝向目标加热区域设置。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述通道另一端为工质入口，所述工质入口和工质出口设置在导热本体的外表面上；

所述通道包括加热腔，所述加热腔至工质出口的通道直径逐渐减小。

3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，所述加热区开设在于加热腔对应的导热本体上。

4.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统还包括储液腔和排水阀组件，所述排水阀组件包括动阀芯、阀座和阀体；所述阀座具有喉口，所述动阀芯设置在喉口处，所述喉口为目标加热区域；

所述定向加热装置的工质入口与储液腔连通；

所述加热腔至工质出口的通道套设在阀体和阀座内。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的燃料电池系统，其特征在于，所述热源为电堆冷却循环液，所述加热区包括循环入口和循环出口，所述电堆冷却循环液通过循环入口和循环出口与加热区连通。

6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其特征在于，所述循环入口和循环出口对角布置在循环液腔上。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的燃料电池系统，其特征在于，所述热源为电加热件，所述电加热件通过接线柱与燃料电池系统电性连接。

8.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其特征在于，所述电加热件与加热区之间具有导热硅胶。

9.根据权利要求1-4任意一项所述的燃料电池系统，其特征在于，所述导热本体上设置有装配孔。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的燃料电池系统。

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