CN216084957U - 一种燃料电池系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃料电池系统散热技术领域，公开了一种燃料电池系统及车辆，包括：氢气入口、空气入口、FCU模块、散热器、电控三通阀、换热器、空压机及燃料电池发动机，空气入口处设置有液空储罐，空气入口、换热器、空压机及燃料电池发动机依次连接，燃料电池发动机与换热器连接，电控三通阀分别与换热器、散热器及燃料电池发动机连接，散热器与燃料电池发动机连接，FCU模块监测散热器的出入口温度、换热器的出入口温度，FCU模块通过控制电控三通阀的开度实现换热器连通燃料电池发动机或换热器连通散热器与燃料电池发动机，氢气入口与燃料电池发动机连接。本实用新型为空压机入口提供稳定适宜的入口温度、降低燃料电池系统对散热器、空压机性能要求。

Description

一种燃料电池系统及车辆

技术领域

本实用新型涉及燃料电池系统散热技术领域，特别涉及一种燃料电池系统及车辆。

背景技术

受到全球环境的影响，燃料电池作为无污染的清洁能源获取方式，其优势也越发突显。在空气补给方面，普遍采用空气滤清器对入堆气体杂质进行过滤，燃料电池工作过程中会产生大量热量，需要经过冷却液的流动，通过车用散热器进行散热，才能使燃料电池内的温度稳定在正常高效的范围内。

现有的燃料电池通过采用空气经过空气滤清器过滤，空压机压缩传输，中冷器冷却，增湿器加湿后进入燃料电池使用，空压机入口空气温度为环境温度，环境温度较高时，空气入口温度较高，空压机换热负荷增大，对功耗、出气温度等产生不利因素，而燃料电池发动机产生热量主要通过散热器进行散热，对空压机、散热器性能要求较高，换热面积要求较大，燃料电池系统运行效率较低。

实用新型内容

为了解决现有技术存在燃料电池入口空气温度不稳定，导致对空压机、散热器性能要求高的、系统运行效率低的问题，本实用新型提供了一种为空压机入口提供稳定适宜的入口温度、降低燃料电池系统对散热器、空压机性能要求的燃料电池系统及车辆。

本实用新型的技术内容如下：

一种燃料电池系统，包括：

氢气入口、空气入口、FCU模块、散热器、电控三通阀、换热器、空压机及燃料电池发动机，所述空气入口处设置有液空储罐，所述液空储罐为燃料电池系统提供液态空气，所述空气入口、换热器、空压机及燃料电池发动机依次连接，所述燃料电池发动机与所述换热器连接，所述电控三通阀分别与所述换热器、所述散热器及所述燃料电池发动机连接，所述散热器与所述燃料电池发动机连接，所述FCU模块监测所述散热器的出入口温度、所述换热器的出入口温度，所述FCU模块通过控制所述电控三通阀的开度实现换热器连通燃料电池发动机或换热器连通散热器与燃料电池发动机，所述氢气入口与所述燃料电池发动机连接。

进一步地，所述液空储罐连接有切断阀，所述切断阀与所述换热器连接、

进一步地，所述氢气入口上设置有减压阀，所述减压阀与所述燃料电池发动机连接。

进一步地，所述燃料电池系统还包括有水泵，所述水泵设置于所述燃料电池发动机连接所述换热器的通道上，所述水泵用于进行冷却液流动。

进一步地，所述氢气入口处设置有氢瓶，所述氢瓶为燃料电池系统提供氢气。

进一步地，所述氢气入口处设置有液氢储罐，所述液氢储罐为燃料电池系统提供液态氢气。

进一步地，所述空气入口设置有液氧储罐，所述液氧储罐为燃料电池系统提供液态氧气。

本实用新型还提供了一种车辆，其包括如上述的燃料电池系统。

本实用新型的有益效果至少包括：本实用新型通过液空满足燃料电池系统工作所需的空气，液空制备容易，且价格相对较低，汽化时的冷量可以中和电堆的废热，降低燃料电池系统对空压机、散热器性能要求，降低系统噪音，同时为空压机入口提供稳定适宜的入口温度。

附图说明

图1为本实用新型的结构连接流程图示意图。

其中：

1-氢气入口；

2-空气入口；

3-FCU模块；

4-散热器；

5-电控三通阀；

6-换热器；

7-空压机；

8-燃料电池发动机；

9-液空储罐；

10-切断阀；

11-减压阀；

12-水泵；

13-氢瓶。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

结合图1所示，本实用新型提供了一种燃料电池系统，包括：

氢气入口1、空气入口2、FCU模块3、散热器4、电控三通阀5、换热器6、空压机7及燃料电池发动机8，所述空气入口2处设置有液空储罐9，所述液空储罐9为燃料电池系统提供液态空气，所述空气入口2、换热器6、空压机7及燃料电池发动机8依次连接，所述燃料电池发动机8与所述换热器6连接，所述电控三通阀5分别与所述换热器6、所述散热器4及所述燃料电池发动机8连接，所述散热器4与所述燃料电池发动机8连接，所述FCU模块3监测所述散热器4的出入口温度、所述换热器6的出入口温度，所述FCU模块3通过控制所述电控三通阀5的开度实现换热器6连通燃料电池发动机8或换热器6连通散热器4与燃料电池发动机8，所述氢气入口1与所述燃料电池发动机8连接。

实施例一

本实用新型提供了一种燃料电池系统，包括：氢气入口1、空气入口2、FCU模块3、散热器4、电控三通阀5、换热器6、空压机7及燃料电池发动机8，空气入口2处设置有为燃料电池系统提供液态空气的液空储罐9，空气入口2与换热器6连接的管路上设置有控制液空进入换热器6的切断阀10，液空通过切断阀10进入到换热器6，与流经燃料电池发动机8的冷却液进行换热，燃料电池发动机8与换热器6的冷却液流通管路上设置有水泵12，水泵12用于冷却液流动。

氢气入口1处设置有为燃料电池系统提供氢气的氢瓶13，氢气入口1与燃料电池发动机8连接的管路上设置有对来自氢瓶13的高压氢气进行减压的减压阀11，氢气经减压阀11流入燃料电池发动机8内，同时在换热器6中换热后的液空进入空压机7进行压缩，再流入燃料电池发动机8内与氢气进行化学反应。

换热器6上有气体出入口及冷却液出入口，换热器6上的气体入口与切断阀10连接，换热器6上的气体出口与空压机7连接，换热器6上的冷却液入口与水泵12连接，换热器6上的冷却液出口与电控三通阀5连接，通过在这几路管路上设置若干个温度传感器，并与FCU模块连接，通过FCU模块进行监测管路上的温度，如图1上的温度传感器T1、T2、T3、T4。

FCU模块3监测换热器6与水泵12连接管路上的入口温度与换热器6与电控三通阀5连接管路上的出口温度，若两者的温差满足要求，则FCU模块3控制电控三通阀5关闭与散热器4连接的管路，打开与燃料电池发动机8连接的管路，冷却液通过燃料电池发动机8、换热器6及电控三通阀5之间的连接管路进入循环；若两者的温差不满足要求，则FCU模块3控制电控三通阀5关闭换热器6与燃料电池发动机8连接的管路，打开换热器6与散热器4连接的管路，使冷却液经散热器4进行换热后再流入燃料电池发动机8内循环。

本实用新型还提供了一种车辆，其包括如上述的燃料电池系统。

实施例二

本实用新型提供了一种燃料电池系统，包括：氢气入口1、空气入口2、FCU模块3、散热器4、电控三通阀5、换热器6、空压机7及燃料电池发动机8，空气入口2处设置有为燃料电池系统提供液态空气的液氧储罐9，空气入口2与换热器6连接的管路上设置有控制液空进入换热器6的切断阀10，液空通过切断阀10进入到换热器6，与流经燃料电池发动机8的冷却液进行换热，燃料电池发动机8与换热器6的冷却液流通管路上设置有水泵12，水泵12用于冷却液流动。

氢气入口1处设置有为燃料电池系统提供氢气的液氢储罐13，氢气入口1与燃料电池发动机8连接的管路上设置有对来自液氢储罐13的高压氢气进行减压的减压阀11，氢气经减压阀11流入燃料电池发动机8内，同时在换热器6中换热后的液空进入空压机7进行压缩，再流入燃料电池发动机8内与氢气进行化学反应。

换热器6上有气体出入口及冷却液出入口，换热器6上的气体入口与切断阀10连接，换热器6上的气体出口与空压机7连接，换热器6上的冷却液入口与水泵12连接，换热器6上的冷却液出口与电控三通阀5连接。

FCU模块3监测换热器6与水泵12连接管路上的入口温度与换热器6与电控三通阀5连接管路上的出口温度，若两者的温差满足要求，则FCU模块3控制电控三通阀5关闭与散热器4连接的管路，打开与燃料电池发动机8连接的管路，冷却液通过燃料电池发动机8、换热器6及电控三通阀5之间的连接管路进入循环；若两者的温差不满足要求，则FCU模块3控制电控三通阀5关闭换热器6与燃料电池发动机8连接的管路，打开换热器6与散热器4连接的管路，使冷却液经散热器4进行换热后再流入燃料电池发动机8内循环。

本实用新型还提供了一种车辆，其包括如上述的燃料电池系统。

本实用新型可以通过氢瓶与液空储罐、氢瓶与液氧储罐及液氢储罐与液氧储罐为燃料电池发动机的废热进行中和。但液氧汽化所提供的冷量，在消耗相同氢气的情况下与液空相比较低，采用液空汽化吸热对燃料电池电堆废热进行中和利用，冷量大，空压机入口温度可控，提升空压机性能，降低对散热器性能的要求。

液空存储在高真空双层绝热容器内，温度很低，在使用前经过换热器换热，使温度满足要求后才能进入空压机进行压缩，相对于燃料电池工作产生大量废热，深冷液体汽化需要吸收热量，液空在换热器中和来着发动机内的高温冷却液进行换热，控制空压机入口温度和散热器出口温度在最理想的状态，对空压机、散热器的性能提升有积极作用，对流程简化，系统效率提升意义重大。

本实用新型中所提及的温差可以通过FCU模块进行调节适宜、合适的差值，通过接收到的温度传感器上的温度，利用FCU模块进行判断是否满足温差的差值。

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效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种燃料电池系统，其特征在于：包括：

氢气入口、空气入口、FCU模块、散热器、电控三通阀、换热器、空压机及燃料电池发动机，所述空气入口处设置有液空储罐，所述液空储罐为燃料电池系统提供液态空气，所述空气入口、换热器、空压机及燃料电池发动机依次连接，所述燃料电池发动机与所述换热器连接，所述电控三通阀分别与所述换热器、所述散热器及所述燃料电池发动机连接，所述散热器与所述燃料电池发动机连接，所述FCU模块监测所述散热器的出入口温度、所述换热器的出入口温度，所述FCU模块通过控制所述电控三通阀的开度实现换热器连通燃料电池发动机或换热器连通散热器与燃料电池发动机，所述氢气入口与所述燃料电池发动机连接。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统，其特征在于：所述液空储罐连接有切断阀，所述切断阀与所述换热器连接。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统，其特征在于：所述氢气入口上设置有减压阀，所述减压阀与所述燃料电池发动机连接。

4.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统，其特征在于：所述燃料电池系统还包括有水泵，所述水泵设置于所述燃料电池发动机连接所述换热器的通道上，所述水泵用于进行冷却液流动。

5.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统，其特征在于：所述氢气入口处设置有氢瓶，所述氢瓶为燃料电池系统提供氢气。

6.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统，其特征在于：所述氢气入口处设置有液氢储罐，所述液氢储罐为燃料电池系统提供液态氢气。

7.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统，其特征在于：所述空气入口设置有液氧储罐，所述液氧储罐为燃料电池系统提供液态氧气。

8.一种车辆，其包括如上述权利要求1-7任意一项所述的燃料电池系统。

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