CN215955337U - 一种集成式燃料电池发动机总成 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种集成式燃料电池发动机总成，包括发动机安装支架总成、固定在发动机安装支架总成上的电堆封装系统、安装在电堆封装系统内或上的氢气循环系统、空气系统、水循环系统、线束总成。本实用新型专利针对现有技术中集成度不够高的问题，提供一种高度集成的发动机系统结构，其中的各个子元件进行了结构集成，便于维护及拆卸，提高整个发动机的集成度，空间利用率高，很好的控制整个发动机的轮廓尺寸，且能很好的满足整车装配及使用的要求。燃料电池发动机电堆采用了薄壁壳体进行单独封装，壳体侧边和底部布置铝框架进行承力支撑，在侧边和底板框架上有序布置辅助部件，结构紧凑且合理。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池结构应用领域，具体涉及一种集成式燃料电池发动机总成。
背景技术
氢燃料发动机是一种将氢和氧发生电化学反应转换成电能的发电装置，具有高效率、环境友好型等优点，目前已广泛用于汽车车载领域。考虑到发动机系统包含的零部件数量多、结构较复杂，因此需要对燃料电池发动机的各个组件进行合理且紧凑的布局，来达到提高功率密度的作用。
大功率发动机电堆的体积比较大，目前更多这种大体积发动机的布置方式主要是在整车上找合适位置单独打散布置；然而这种布置方式普遍存在集成度不高的问题。
实用新型内容
本实用新型针对这种集成度不够高存在的技术问题，提供一种高度集成的发动机系统结构，其中的各个子元件进行了结构集成，便于维护及拆卸。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
一种集成式燃料电池发动机总成，包括发动机安装支架总成、固定在发动机安装支架总成上的电堆封装系统、安装在电堆封装系统内或上的氢气循环系统、空气系统、水循环系统、线束总成。
作为上述方案的优选，所述电堆封装系统包括封装壳体、第一上盖、第二上盖、第三上盖、电堆安装支架，燃料电池发动机的电堆固定在电堆安装支架上，安装在封装壳体内，并通过第一上盖、第二上盖、第三上盖密封，所述封装壳体包括依次连接的第一侧边框架、第二侧边框架、第三侧边框架、第四侧边框架、框架底板。
作为上述方案的优选，所述第一侧边框架上布置有燃料电池FCU、T-box 电控件。
作为上述方案的优选，所述封装壳体采用薄壁件焊接而成；第一、第二、第三上盖及电堆安装支架均采用铝合金材质加工而成。
作为上述方案的优选，四个所述第一上盖依次固定连接在第二上盖四周，第二上盖上设有排气管路固定点，所述第三上盖可拆卸安装在其中一个第二上盖上，第二上盖上与第三上盖对应位置处开设有孔。
作为上述方案的优选，所述氢气循环系统包括依次连接的发动机进氢口、进氢高压组件、氢气侧气液分离器，氢气侧气液分离器连接氢气回流泵和氢气尾排口，氢气回流泵连接回流泵控制器，氢气尾排口上设有氢气尾排加热阀，回流泵控制器固定在第四侧边框架上。
作为上述方案的优选，所述空气系统包括依次连接的增湿器、中冷器、空气路背压阀，所述氢气尾排口连接在空气背压阀后端，中冷器固定在第三侧边框架上。
作为上述方案的优选，所述水循环系统包括依次连接的水路进口、循环水泵、电子温控阀、PTC加热器、水路出口，电子温控阀安装在第二侧边框架上。
作为上述方案的优选，所述发动机安装支架总成由碳钢支架焊接而成，发动机安装支架总成底部设有叉车叉装口。
由于具有上述结构，本实用新型的有益效果在于：
本实用新型专利针对现有技术中集成度不够高的问题，提供一种高度集成的发动机系统结构，其中的各个子元件进行了结构集成，便于维护及拆卸，提高整个发动机的集成度，空间利用率高，很好的控制整个发动机的轮廓尺寸，且能很好的满足整车装配及使用的要求。
燃料电池发动机电堆采用了薄壁壳体进行单独封装，壳体侧边和底部布置铝框架进行承力支撑，在侧边和底板框架上有序布置辅助部件，结构紧凑且合理。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本实用新型的45°轴面视图；
图2为本实用新型的135°轴面视图；
其中，上述附图包括以下附图标记：
101-第一上盖；102-第二上盖；103-第三上盖；104-第一侧面框架；105- 第二侧面框架；106-第三侧面框架；107-第四侧面框架；108-框架底板；201- 氢气回流泵；202-回氢泵控制器；203-中冷器；204-循环水泵；205-电子温控阀；206-PTC加热器；301-氢气尾排口；302-水路出口；303-水路进口；304- 发动机进氢口；305-系统对外正极输出；306-系统对外负极输出；307-空气混排口；401-发动机安装支架总成；402-叉车叉装口。
具体实施方式
下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1、图2所示，本实施例提供一种集成式燃料电池发动机总成，包括发动机安装支架总成401、固定在发动机安装支架总成401上的电堆封装系统、安装在电堆封装系统内或上的氢气循环系统、空气系统、水循环系统、线束总成。
在本实施例中，所述电堆封装系统包括封装壳体、第一上盖101、第二上盖102、第三上盖103、电堆安装支架，燃料电池发动机的电堆固定在电堆安装支架上，安装在封装壳体内，并通过第一上盖101、第二上盖102、第三上盖103密封。
其中，所述封装壳体采用薄壁件焊接而成，减轻了整个电堆模块的总重量。封装壳体包括依次连接的第一侧边框架104、第二侧边框架105、第三侧边框架106、第四侧边框架107、框架底板108，第一侧边框架104上布置有燃料电池FCU、T-box电控件。整个框架进行了镂空减重处理，各个框架上都集成了辅助部件，结构紧凑，布置合理。
所述第一上盖101、第二上盖102、第三上盖103及电堆安装支架均采用铝合金材质加工而成，通过控制加工过程中的形变量，能有效的保证电堆封装组件的气密性。四个所述第一上盖101依次固定连接在第二上盖102四周，第二上盖102上设有排气管路固定点，所述第三上盖103可拆卸安装在其中一个第二上盖102上，第二上盖102上与第三上盖103对应位置处开设有孔。通过四个第一上盖101能保证内部电堆的固定安装、第二上盖102保证整个封装壳体的密封性、通过第三上盖103保证电堆内部排气管路的拆装及检修，且上盖预留了排气管路的固定点，可以对相关管路进行固定。
在本实施例中，所述氢气循环系统包括依次连接的发动机进氢口304、进氢高压组件、氢气侧气液分离器，氢气侧气液分离器连接氢气回流泵201和氢气尾排口301，氢气回流泵201连接回流泵控制器202，氢气尾排口301上设有氢气尾排加热阀，回流泵控制器202固定在第四侧边框架107上。氢气由发动机进氢口304进入，再经过高压组件的减压，使氢气压力达到电堆所要求的工作压力进堆反应，反应后出堆湿氢气经过分离器的气液分离，一部分氢气通过回流泵的作用，回流到氢气进口进行循环利用，有效的提高了氢气的利用率，另外一部分分离出来的液态水经过尾排阀排到系统外侧。氢气回流泵201的控制由回流泵控制器202来执行。
在本实施例中，所述空气系统包括依次连接的增湿器(图中未显示)、中冷器203、空气路背压阀(图中未显示)，所述氢气尾排口301连接在空气背压阀后端，中冷器203固定在第三侧边框架106上。其中不同工况所需求的压力通过外接空压机和背压阀来调节，进堆空气湿度调节通过渗透膜增湿器，增湿器利用出堆的空气的湿度要对进堆空气进行增湿，进堆空气的冷却通过中冷器203来实现。且通过将氢气尾排口301并到空气背压阀后端，实现了氢、空路的混排，简化了相关管路，达到高集成的要求。
在本实施例中，所述水循环系统包括依次连接的水路进口303、循环水泵 204、电子温控阀205、PTC加热器206、水路出口302，电子温控阀205安装在第二侧边框架105上。其中，电堆水循环所需要的压力和流量通过水泵来实现，电子温控阀205根据进堆温度传感器的温度反馈来实现开度调节，有效的实现大小循环的切换，保证水温在电堆正常范围之内。当水温过高时，温控阀切换到大循环，外接散热器来实现电堆的高温散热；当水温过低时，温控阀切换到小循环，通过小循环水路上的PTC加热器206来实现循环水的加热。发动机系统的水路进出口都在发动机的一侧，便于外接散热冷却装置。
在本实施例中，所述发动机安装支架总成401由碳钢支架焊接而成，发动机安装支架总成401底部设有叉车叉装口402。发动机通过外侧4个悬置减震垫来吸收一部分车辆运行过程产生的振幅，碳钢支架在兼顾强度的情况下，进行减重优化。在支架下部预留叉车转运口，方便了后期的转运和安装。
在本实施例中，线束总成部分包含了低压线束和高压线束。低压线束与辅助设备的低压用电部分电连接，高压线束与辅助设备的高压用电部分电连接。线束总成还包括与高压线束配合的高压配电盒和低压线束相配合的低压配电盒。黑色碳钢支架上设置有燃料电池发动机的高压接地结构和整个发动机系统的接地结构。整个线束总成对外输出正负极，系统对外正极输出305、系统对外负极输出306与DC相连，实现电压的升压。
以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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 (9)
1.一种集成式燃料电池发动机总成，其特征在于：包括发动机安装支架总成、固定在发动机安装支架总成上的电堆封装系统、安装在电堆封装系统内或上的氢气循环系统、空气系统、水循环系统、线束总成。
2.根据权利要求1所述的集成式燃料电池发动机总成，其特征在于：所述电堆封装系统包括封装壳体、第一上盖、第二上盖、第三上盖、电堆安装支架，燃料电池发动机的电堆固定在电堆安装支架上，安装在封装壳体内，并通过第一上盖、第二上盖、第三上盖密封，所述封装壳体包括依次连接的第一侧边框架、第二侧边框架、第三侧边框架、第四侧边框架、框架底板。
3.根据权利要求2所述的集成式燃料电池发动机总成，其特征在于：所述第一侧边框架上布置有燃料电池FCU、T-box电控件。
4.根据权利要求2所述的集成式燃料电池发动机总成，其特征在于：所述封装壳体采用薄壁件焊接而成；第一、第二、第三上盖及电堆安装支架均采用铝合金材质加工而成。
5.根据权利要求2所述的集成式燃料电池发动机总成，其特征在于：四个所述第一上盖依次固定连接在第二上盖四周，第二上盖上设有排气管路固定点，所述第三上盖可拆卸安装在其中一个第二上盖上，第二上盖上与第三上盖对应位置处开设有孔。
6.根据权利要求2所述的集成式燃料电池发动机总成，其特征在于：所述氢气循环系统包括依次连接的发动机进氢口、进氢高压组件、氢气侧气液分离器，氢气侧气液分离器连接氢气回流泵和氢气尾排口，氢气回流泵连接回流泵控制器，氢气尾排口上设有氢气尾排加热阀，回流泵控制器固定在第四侧边框架上。
7.根据权利要求6所述的集成式燃料电池发动机总成，其特征在于：所述空气系统包括依次连接的增湿器、中冷器、空气路背压阀，所述氢气尾排口连接在空气背压阀后端，中冷器固定在第三侧边框架上。
8.根据权利要求2所述的集成式燃料电池发动机总成，其特征在于：所述水循环系统包括依次连接的水路进口、循环水泵、电子温控阀、PTC加热器、水路出口，电子温控阀安装在第二侧边框架上。
9.根据权利要求1所述的集成式燃料电池发动机总成，其特征在于：所述发动机安装支架总成由碳钢支架焊接而成，发动机安装支架总成底部设有叉车叉装口。
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| CN202121686016.4U CN215955337U (zh) | 2021-07-23 | 2021-07-23 | 一种集成式燃料电池发动机总成 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114824376A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-07-29 | 东风汽车集团股份有限公司 | 一种燃料电池模块以及车辆 |
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2021
- 2021-07-23 CN CN202121686016.4U patent/CN215955337U/zh active Active
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