CN216793744U - 一种集成式氢燃料电池发动机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种集成式氢燃料电池发动机系统。一种集成式氢燃料电池发动机系统，包括封装箱和转运组件，所述封装箱的左侧面集成安装有喷射比例阀总成、氢气循环泵控制器、FCU、第一水泵和氢气循环泵，所述封装箱的前侧面集成安装有节温器、节温器控制器、PTC和空压机控制器，所述封装箱的底部集成安装有第二水泵、颗粒过滤器、背压阀、氢水分离器、第一旁通阀、空气进堆节气门、加湿器及中冷器总成、第二旁通阀、空压机、低压线束总成和排水管，所述封装箱的右侧面集成安装有保险丝盒和高压插接头，所述转运组件可拆卸地安装在所述封装箱的底部，其用于移动所述封装箱。

Description

一种集成式氢燃料电池发动机系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种集成式氢燃料电池发动机系统。

背景技术

目前氢燃料电池发动机系统主要应用于大型商用车，例如物流车、环卫清扫、公交车、矿山开采重型大卡车等，由于氢燃料电池发动机系统不产生排放污染物，近年来受到国家大力政策支持，为满足市场需求，氢燃料电池发动机系统产品迭代更为频繁，向着更高功率密度、更低制造成本、更好平台通用性、更方便的检修装配工艺发展。

氢燃料电池发动机系统较早就应用在商用车领域，较早一批氢燃料电池发动机系统主要是矩形钢管框架结构，但此种结构需要较多支架来固定各个零部件，集成度较低，由此造成系统零部件布置非常分散，不利于氢燃料电池发动机系统平台化和通用性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种集成式氢燃料电池发动机系统。

本实用新型提供一种集成式氢燃料电池发动机系统，包括封装箱和转运组件，所述封装箱的左侧面集成安装有喷射比例阀总成、氢气循环泵控制器、FCU、第一水泵和氢气循环泵，所述封装箱的前侧面集成安装有节温器、节温器控制器、PTC和空压机控制器，所述封装箱的底部集成安装有第二水泵、颗粒过滤器、背压阀、氢水分离器、第一旁通阀、空气进堆节气门、加湿器及中冷器总成、第二旁通阀、空压机、低压线束总成和排水管，所述封装箱的右侧面集成安装有保险丝盒和高压插接头，所述转运组件可拆卸地安装在所述封装箱的底部，其用于移动所述封装箱。

进一步地，所述封装箱包括壳体和主支撑板，所述壳体的底部敞口设置，所述主支撑板可拆卸地安装在所述壳体的底部，其用于封闭所述壳体的底部敞口，所述转运组件与所述主支撑板可拆卸连接，所述主支撑板上设有反应堆出水管座子、反应堆空气出气管座子、反应堆进水管座子、反应堆氢气排气管座子和反应堆空气进气管座子，所述第二水泵、所述颗粒过滤器、所述背压阀、所述氢水分离器、所述第一旁通阀、空气进堆节气门、所述加湿器及中冷器总成、所述第二旁通阀、所述空压机、所述低压线束总成和所述排水管均集成安装在所述主支撑板上，其中，所述节温器与所述反应堆出水管座子连接，所述加湿器与所述反应堆空气出气管座子连接，所述颗粒过滤器与所述反应堆进水管座子连接，所述氢水分离器与所述反应堆氢气排气管座子，所述加湿器与所述反应堆空气进气管座子连接。

进一步地，所述转运组件包括两根U型管，两根所述U型管均沿前后方向设置在所述主支撑板的下方，并沿左右方向间隔分布，所述U型管的上端与所述主支撑板可拆卸连接，两根所述U型管通过支撑管连接固定。

进一步地，U型管的上端设有“L”形结构的连接支架，所述连接支架的一侧与所述主支撑板通过螺栓连接固定，其另一侧通过螺栓与U型管的上端连接固定。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型所述的一种集成式氢燃料电池发动机系统，在满足商用车平台化和通用性搭载要求同时，追求较低制造成本、较高功率密度、较安全可靠的稳定运行。

附图说明

图1是本实用新型所述一种集成式氢燃料电池发动机系统的结构示意图；

图2是本实用新型所述一种集成式氢燃料电池发动机系统的侧视图；

图3是本实用新型所述一种集成式氢燃料电池发动机系统的侧视图；

图4是本实用新型所述一种集成式氢燃料电池发动机系统的侧视图；

图5是本实用新型所述主支撑板的结构示意图；

图6是本实用新型所述主支撑板的结构示意图。

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。

请参考图1-6，本实用新型的实施例提供了一种集成式氢燃料电池发动机系统，包括封装箱和转运组件，所述封装箱的左侧面集成安装有喷射比例阀总成1、氢气循环泵控制器2、燃料电池控制器(FCU)3、第一水泵5和氢气循环泵7，所述封装箱的前侧面集成安装有节温器8、节温器控制器9、辅助加热组件(PTC)10、空压机控制器11，所述封装箱的底部集成安装有第二水泵6、颗粒过滤器14、背压阀19、氢水分离器4、第一旁通阀20、空气进堆节气门21、加湿器及中冷器总成15、第二旁通阀22、空压机16、低压线束总成17和排水管23，所述封装箱的右侧面集成安装有保险丝盒18和高压插接头24，所述转运组件可拆卸地安装在所述封装箱的底部，其用于移动所述封装箱。

在本实用新型中，封装箱用于装载燃料电池反应堆，喷射比例阀总成1的前端连接储氢瓶，其后端与氢气循环泵出气口汇流后进入电堆氢气进气口。高压插接头24为燃料电池反应堆的正极高压接插头，封装箱的右侧板上还设有燃料电池反应堆的负极高压接插头32，高压插接头24和负极高压接插头32之间设有氢气进堆口33。背压阀19可以保压以及防止尾排空气反串进入加湿器及中冷器总成15。第一旁通阀20和第二旁通阀22主要起到短接管路作用。将低压线束总成17绕封装箱底部侧面一周布置，有利于装配工艺及布置空间扩展。将空压机控制器11、节温器8、节温器控制器9、辅助加热组件PTC10直接固定在封装箱侧围，提高了系统集成度。加湿器及中冷器总成采用集成式，加湿器与中冷器总成15布置紧贴空压机，且与空压机16轴线平行，该布置方式节省了布置空间，减少了管路连接长度，降低了管路里面介质阻力损失。需要说明的是，本实用新型的发明点为喷射比例阀总成1、氢气循环泵控制器2、FCU3、氢水分离器4、第一水泵5、第二水泵6、氢气循环泵7、节温器8、节温器控制器9、PTC10、空压机控制器11、颗粒过滤器14、加湿器及中冷器总成15、空压机16、低压线束总成17、保险丝盒18、背压阀19、第一旁通阀20、空气进堆节气门21、第二旁通阀22、排水管23和高压插接头24、32在封装箱上的集成位置，而喷射比例阀总成1、氢气循环泵控制器2、FCU3、氢水分离器4、第一水泵5、第二水泵6、氢气循环泵7、节温器8、节温器控制器9、PTC10、空压机控制器11、颗粒过滤器14、加湿器及中冷器总成15、空压机16、低压线束总成17、保险丝盒18、背压阀19、第一旁通阀20、空气进堆节气门21、第二旁通阀22、排水管23和高压插接头24等各零部件的连接关系为现有技术。具体的，喷射比例阀总成1、氢气循环泵控制器2和FCU3上下间隔地安装在封装箱左侧板的后部，氢气循环泵7和第一水泵5上下间隔地安装在封装箱左侧板的前部，且氢气循环泵7通过支架固定在第一水泵5的上方，其中第一水泵5为辅助水路小水泵。节温器控制器9和节温器8上下间隔地安装在封装箱前侧板的左部，PTC10和空压机控制器11从左至右依次间隔地安装在封装箱的前侧板上，第二水泵6、背压阀19和氢水分离器4从前至后依次间隔地安装在封装箱的底部左侧，第一旁通阀20、空气进堆节气门21、加湿器及中冷器总成15、第二旁通阀22从左至右依次间隔地安装在封装箱的底部，空压机16安装在封装箱的底部右侧，且加湿器及中冷器总成15和空压机16的轴线均垂直于X轴(X轴为车辆行驶方向)分布，该布置形式使空压机轴线垂直于车辆行驶方向，有利于提高空压机使用寿命。排水管23安装在封装箱的底部前侧。

在上述实施例中，所述封装箱包括壳体12和主支撑板13，所述壳体12的底部敞口设置，所述主支撑板13可拆卸地安装在所述壳体12的底部，其用于封闭所述壳体12的底部敞口，所述转运组件与所述主支撑板13可拆卸连接，所述主支撑板13上设有反应堆出水管座子25、反应堆空气出气管座子26、反应堆进水管座子27、反应堆氢气排气管座子28和反应堆空气进气管座子29，所述第二水泵6、所述颗粒过滤器14、所述背压阀19、所述氢水分离器4、所述第一旁通阀20、空气进堆节气门21、所述加湿器及中冷器总成15、所述第二旁通阀22、所述空压机16、所述低压线束总成17和所述排水管23均集成安装在所述主支撑板13上，且其中节温器与所述反应堆出水管座子25连接，加湿器及中冷器总成15中加湿器与所述反应堆空气出气管座子26连接，颗粒过滤器与所述反应堆进水管座子27连接，氢水分离器与所述反应堆氢气排气管座子28，加湿器及中冷器总成15中加湿器与所述反应堆空气进气管座子29连接。

在本实用新型中，采用主支撑铝板承载各个零部件支撑固定，提高了集成度降低了支架数量，达到减重目的。反应堆出水管座子25、反应堆空气出气管座子26、反应堆进水管座子27、反应堆氢气排气管座子28和反应堆空气进气管座子29是燃料电池反应堆空气、氢气、冷却液接口座子，其集成安装在主支撑板13上，避免了从封装箱侧围板伸出管路，避免因管路增加系统空间尺寸，也减少了管路长度及介质阻力。且反应堆出水管座子25、反应堆空气出气管座子26、反应堆进水管座子27、反应堆氢气排气管座子28和反应堆空气进气管座子29呈纵向直线布置，节省空间。

在上述实施例中，所述转运组件包括两根U型管30，两根所述U型管30均沿前后方向设置在所述主支撑板13的下方，并沿左右方向间隔分布，所述U型管30的上端与所述主支撑板13可拆卸连接，两根所述U型管30通过支撑管32连接固定。

在本实用新型中，U型管30的上端设有“L”形结构的连接支架31，所述连接支架31的一侧与所述主支撑板13通过螺栓连接固定，其另一侧通过螺栓与U型管30的上端连接固定。需要说明的是，本实用新型中U型管30与主支撑板13的固定连接方式不限于采用连接支架31连接，现有技术中能实现U型管30与主支撑板13连接固定的结构均可作为本实用新型中U型管30与主支撑板13固定的具体实施例。支撑管32的数量越多，两根U型管30之间的连接结构越稳定，具体的，本实施例中U型管30的数量为两根。本实用新型中U型管30用于提供移动封装箱的受力面，以便于移动封装箱。

一种集成式氢燃料电池发动机系统的具体工作原理阐述如下：

1、氢气自储氢瓶从喷射比例阀总成1进入系统，喷射比例阀总成1出来的氢气与氢气循环泵7汇流后再进入燃料电池反应堆；氢气循环泵7进口连接氢水分离器4氢气出口，氢水分离器4进口连接反应堆氢气腔出口。氢水分离器4水气出口连接主尾排气管排出系统。

2、空气从外部空滤进入空压机16，然后通过加湿器及中冷器总成15后进入燃料电池反应堆空气进气腔，反应完的空气再回流通过加湿器及中冷器总经过背压阀19后进入排气管排出系统。

3、系统冷却回路分为主水路和辅助水路；主水路和辅助水路是两套独立运行的冷却路。主水路主要是冷却燃料电池反应堆、加湿器及中冷器总成15，靠第二水泵6提供冷却循环动力，辅助水路主要是冷却DCDC、氢气循环泵7、空压机16，靠第一水泵5提供冷却循环动力.

4、主水路：台架去离子冷却回路(散热器)出水口经过第二水泵6，第二水泵6出口连接节温器8，节温器8其中一路出水口连接燃料电池反应堆冷却液进水口，节温器8另外一路出水口连接加湿器及中冷器总成15中中冷器的进水口；燃料电池反应堆出水口座子25上有温度传感器，与中冷器出水口管路汇流后进入台架去离子冷却回路(散热器)进水口。

5、辅助水路：台架冷却水路(散热器)出水口一路连接空压机控制器11进口，另外一路连接氢气循环泵7或氢气循环泵控制器2进水口，氢气循环泵7出水口连接DCDC进水口，DCDC出水口与空压机16出水口汇流后，进入台架冷却水路(散热器)进水口。

6、空压机16、氢气循环泵7、第二水泵6等零部件高压电源由DCDC提供；燃料电池反应堆氢气与空气经过质子交换膜发出高压电经过DCDC传递给负载。

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 (4)

1.一种集成式氢燃料电池发动机系统，其特征在于，包括封装箱和转运组件，所述封装箱的左侧面集成安装有喷射比例阀总成、氢气循环泵控制器、FCU、第一水泵和氢气循环泵，所述封装箱的前侧面集成安装有节温器、节温器控制器、PTC和空压机控制器，所述封装箱的底部集成安装有第二水泵、颗粒过滤器、背压阀、氢水分离器、第一旁通阀、空气进堆节气门、加湿器及中冷器总成、第二旁通阀、空压机、低压线束总成和排水管，所述封装箱的右侧面集成安装有保险丝盒和高压插接头，所述转运组件可拆卸地安装在所述封装箱的底部，其用于移动所述封装箱。

2.根据权利要求1所述的一种集成式氢燃料电池发动机系统，其特征在于，所述封装箱包括壳体和主支撑板，所述壳体的底部敞口设置，所述主支撑板可拆卸地安装在所述壳体的底部，其用于封闭所述壳体的底部敞口，所述转运组件与所述主支撑板可拆卸连接，所述主支撑板上设有反应堆出水管座子、反应堆空气出气管座子、反应堆进水管座子、反应堆氢气排气管座子和反应堆空气进气管座子，所述第二水泵、所述颗粒过滤器、所述背压阀、所述氢水分离器、所述第一旁通阀、空气进堆节气门、所述加湿器及中冷器总成、所述第二旁通阀、所述空压机、所述低压线束总成和所述排水管均集成安装在所述主支撑板上，其中，所述节温器与所述反应堆出水管座子连接，所述加湿器及中冷器总成与所述反应堆空气出气管座子连接，所述颗粒过滤器与所述反应堆进水管座子连接，所述氢水分离器与所述反应堆氢气排气管座子，所述加湿器及中冷器总成与所述反应堆空气进气管座子连接。

3.根据权利要求2所述的一种集成式氢燃料电池发动机系统，其特征在于，所述转运组件包括两根U型管，两根所述U型管均沿前后方向设置在所述主支撑板的下方，并沿左右方向间隔分布，所述U型管的上端与所述主支撑板可拆卸连接，两根所述U型管通过支撑管连接固定。

4.根据权利要求3所述的一种集成式氢燃料电池发动机系统，其特征在于，U型管的上端设有“L”形结构的连接支架，所述连接支架的一侧与所述主支撑板通过螺栓连接固定，其另一侧通过螺栓与U型管的上端连接固定。

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