CN217405478U - 燃料电池冷却模块和冷却系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种燃料电池冷却模块和冷却系统。本申请实施方式提供的燃料电池冷却模块包括汇流板、去离子器和温控阀。去离子器安装在汇流板上并与汇流板连通。温控阀安装在汇流板上并与汇流板连通，温控阀与去离子器间隔设置。本申请实施方式的燃料电池冷却模块中，汇流板可以整合燃料电池冷却模块的流路，并且去离子器和温控阀均安装在汇流板上，如此，可使得采用燃料电池冷却模块的冷却系统的结构集成程度更高，占用空间较小。此外，还可减小温控阀和去离子器与电堆冷却液的进出口的距离，从而可提升去离子器对冷却液的导电离子的去除效果，温控阀还能够及时对冷却液流量进行分配以及进行温度的调节。

Description

燃料电池冷却模块和冷却系统

技术领域

本申请涉及燃料电池领域，尤其涉及一种燃料电池冷却模块和冷却系统。

背景技术

燃料电池电堆由几百片单体电池组成，产生的热量可达百千瓦级。为保证单电池在适宜的温度下运行，需要对电堆进行温度调节，保证燃料电池在不同工况下有良好的功率输出。然而，在相关技术中，用于对电堆温度调节的系统结构冗杂，占用空间较大，且温控阀与去离子器距离电堆冷却液进出口较远，在进行冷却流量分配时不及时，使得流量控制及系统温度调节滞后，且离子去除效果差。

实用新型内容

本申请公开了一种燃料电池冷却模块和冷却系统。

本申请实施方式提供的燃料电池冷却模块包括汇流板、去离子器和温控阀。所述去离子器安装在所述汇流板上并与所述汇流板连通。所述温控阀安装在所述汇流板上并与所述汇流板连通；所述温控阀与所述去离子器间隔设置。

本申请实施方式的燃料电池冷却模块中，汇流板可以整合燃料电池冷却模块的流路，并且去离子器和温控阀均安装在汇流板上，如此，可使得采用燃料电池冷却模块的冷却系统的结构集成程度更高，占用空间较小。此外，还可减小温控阀和去离子器与电堆冷却液的进出口的距离，从而可提升去离子器对冷却液的导电离子的去除效果，温控阀还能够及时对冷却液流量进行分配以及进行温度的调节。

在某些实施方式中，所述汇流板设有第一冷却液口、第二冷却液口和第三冷却液口，所述第二冷却液口与所述第三冷却液口均通过所述汇流板内的第一流道与所述第一冷却液口连通，所述第一冷却液口用于接通外部冷却液，所述第二冷却液口与所述去离子器连通，所述第三冷却液口用于向电堆通入冷却液。

在某些实施方式中，所述汇流板包括第一表面和与所述第一表面相背的第二表面，所述第一冷却液口和所述第二冷却液口均设在所述第一表面，所述第三冷却液口设在所述第二表面，所述第二表面用于贴合在所述电堆上，所述去离子器安装在所述第一表面。

在某些实施方式中，所述汇流板设有第四冷却液口和第五冷却液口，所述第四冷却液口与所述第五冷却液口通过所述汇流板内的第二流道连通，所述第四冷却液口用于承接从所述电堆流出的冷却液，所述第五冷却液口与所述温控阀连通。

在某些实施方式中，所述汇流板包括第一表面和与所述第一表面相背的第二表面，所述第五冷却液口设在所述第一表面，所述第四冷却液口设在所述第二表面，所述第二表面用于贴合在所述电堆上，所述温控阀安装在所述第一表面。

在某些实施方式中，所述汇流板包括第一表面和与所述第一表面相背的第二表面，所述第二表面设有氢气腔入口和氢气腔出口，所述氢气腔入口和所述氢气腔出口通过所述汇流板内的第三流道连通，所述第二表面用于贴合在所述电堆上。

在某些实施方式中，所述第二表面还设有空气腔入口和空气腔出口，所述空气腔入口和所述空气腔出口通过所述汇流板内的第四流道连通，所述第二表面用于贴合在所述电堆上。

在某些实施方式中，所述去离子器包括主体和连接所述主体的多个支脚，所述支脚通过紧固件与所述汇流板连接。

在某些实施方式中，所述温控阀包括阀体和设置在所述阀体上的电机，所述阀体设有阀入口、第一阀出口和第二阀出口，所述阀入口与所述汇流板连通，所述电机用于调节所述阀入口分别与所述第一阀出口和所述第二阀出口之间的开度比例。

本申请实施方提供的冷却系统上述任一项实施方式所述的燃料电池冷却模块。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施方式的燃料电池冷却模块的结构示意图；

图2是本申请实施方式的燃料电池冷却模块的分解示意图；

图3是本申请实施方式的燃料电池冷却模块的另一结构示意图。

主要元件符号说明：

燃料电池冷却模块100、汇流板10、第一冷却液口101、第二冷却液口102、第三冷却液口103、第四冷却液口104、第五冷却液口105、第一表面11、氢气腔入口121、氢气腔出口122、空气腔入口123、空气腔出口124、第二表面12、去离子器20、第一接口201、第二接口202、主体21、支脚22、温控阀30、阀体31、电机32、第一阀出口301、第二阀出口302。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1-图3，本申请实施方式提供的燃料电池冷却模块100包括汇流板10、去离子器20和温控阀30。去离子器20安装在汇流板10上并与汇流板10连通。温控阀30安装在汇流板10上并与汇流板10连通，温控阀30与去离子器20间隔设置。

本申请实施方式的燃料电池冷却模块100中，汇流板10可以整合燃料电池冷却模块100的流路，并且去离子器20和温控阀30均安装在汇流板10上，如此，可使得采用燃料电池冷却模块100的冷却系统的结构集成程度更高，占用空间较小。此外，还可减小温控阀30和去离子器20与电堆冷却液的进出口的距离，从而可提升去离子器20对冷却液的导电离子的去除效果，温控阀30还能够及时对冷却液流量进行分配以及进行温度的调节。

在燃料电池运行中，燃料电池的双极板上会产生高电压，但同时要求此高电压不会通过双极板中间的冷却液传递到整个冷却循环流道，因此要求冷却液不能够导电。燃料电池冷却模块100中的去离子器20可以去除冷却液中的导电离子，降低冷却系统内部的电导率，使燃料电池冷却模块100保持安全的绝缘阻值。

将去离子器20与汇流板10集成安装，去离子器20内的树脂持续浸没在距离电堆内部较近的冷却液中，从而能够持续实现燃料电池冷却模块100的冷却回路中导电离子去除功能。

此外，将去离子器20、温控阀30与汇流板10集成安装，可避免设置额外用于固定温控阀30和去离子器20的支架，提升燃料电池冷却模块100的集成度，使得燃料电池冷却系统的整体结构较为简洁。将去离子器20、温控阀30与汇流板10集成安装，可减小温控阀30与去离子器20距离电堆冷却液的进出口的距离，从而可提升去离子器20对冷却液的导电离子的去除效果，还可使得温控阀30能够及时对冷却液流量进行分配以及进行温度的调节。

其中，汇流板10可通过一体成型方式制成，例如，汇流板10可采用注塑或浇筑等方式加工而成。汇流板10的内部可形成有流道以使冷却液可在汇流板10内流通。

在某些实施方式中，去离子器20与汇流板10的连接处可设有密封件。其中，密封件可采用密封圈或者胶垫，密封件可以确保去离子器20与汇流板10的连接处密封，进而避免冷却液产生泄漏。

在某些实施方式中，温控阀30与汇流板10的连接处也可设有密封件。其中，密封件可以为密封圈或者胶垫，密封件能够确保温控阀30与汇流板10的连接处密封，进而避免冷却液产生泄漏。

请参阅图1-图3，在某些实施方式中，汇流板10设有第一冷却液口101、第二冷却液口102和第三冷却液口103，第二冷却液口102与第三冷却液口103均通过汇流板10内的第一流道与第一冷却液口101连通，第一冷却液口101用于接通外部冷却液，第二冷却液口102与去离子器20连通，第三冷却液口103用于向电堆通入冷却液。如此，冷却液从可第一冷却液口101注入汇流板10中，通过第二冷却液口102去离子器20可以去除冷却液中的导电离子，以降低冷却液的导电率以使燃料电池冷却模块100保持安全的绝缘阻值。

具体地，冷却液可从第一冷却液口101进入汇流板10内，再通过第二冷却液口102进入去离子器20，去离子器20可去除冷却液中的导电离子，去除导电离子的冷却液中可通过第三冷却液口103进入电堆中，从电堆流出的冷却液可通过汇流板10进入到温控阀30中，温控阀30可用于调节冷却液的流量以及温度。

在某些实施方式中，去离子器20上设置有第一接口201和与第一接口201间隔设置的第二接口202。第一接口201可用于与外接管路连接，以完成冷却液在燃料电池冷却模块100中的循环。第二接口202可穿设于第二冷却液口102。第二接口202上可开设有密封槽，将密封圈安装在密封槽后，可将第二接口202插入第二冷却液口102，从而可确保去离子器20与汇流板10之间的密封，进而避免冷却液产生泄漏。

请参阅图1与图2，在某些实施方式中，汇流板10包括第一表面11和与第一表面11相背的第二表面12，第一冷却液口101和第二冷却液口102均设在第一表面11，第三冷却液口103设在第二表面12，第二表面12用于贴合在电堆上，去离子器20安装在第一表面11。

如此，将去离子器20安装在汇流板10的第一表面11，汇流板10的第二表面12则与电堆连接，可减少去离子器20与电堆之间的距离，提升去离子器20对冷却液的导电离子的去除效果。

具体地，冷却液可通过第一表面11上的第一冷却液口101进入汇流板10内，再通过第一表面11上的第二冷却液口102进入去离子器20，去离子器20可对冷却液中的导电离子进行去除，以降低冷却液的导电率。冷却液可通过第二表面12的第三冷却液口103通入电堆，从电堆流出的冷却液可通过汇流板10进入到温控阀30中，温控阀30可用于调节冷却液的流量以及温度。

在一个实施例中，电堆、去离子器20和温控阀30可通过螺栓连接的方式与汇流板10连接。在其他实施例中，电堆、去离子器20和温控阀30也通过其他连接连方式与汇流板10连接，如卡接或粘接等，在此不做限制。

请参阅图1-图3，在某些实施方式中，汇流板10设有第四冷却液口104和第五冷却液口105，第四冷却液口104与第五冷却液口105通过汇流板10内的第二流道连通，第四冷却液口104用于承接从电堆流出的冷却液，第五冷却液口105与温控阀30连通。

如此，冷却液可通过第四冷却液口104流出，并通过第二流道进入到第五冷却液口105，随后冷却液可进入温控阀30中，温控阀30在第五冷却液口105处直接进行冷却回流流量分配，从而完成冷却回路中的冷却液流量控制及燃料电池冷却模块100的温度调节。

在一个实施例中，第一冷却液口101和第二冷却液口102为圆形，第三冷却液口103、第四冷却液口104和第五冷却液口105均为矩形。可以理解的是，在其它实施例中，第一冷却液口101、第二冷却液口102、第三冷却液口103、第四冷却液口104和第五冷却液口105还可以设置为其它形状，在此不作限制。

请参阅图2与图3，在某些实施方式中，汇流板10包括第一表面11和与第一表面11相背的第二表面12，第五冷却液口105设在第一表面11，第四冷却液口104设在第二表面12，第二表面12用于贴合在电堆上，温控阀30安装在第一表面11。

如此，温控阀30安装在汇流板10的第一表面11，汇流板10的第二表面12则与电堆连接，可减少温控阀30与电堆之间的距离，使得温控阀30能够及时对冷却液流量进行分配。

其中，温控阀30也可安装在第一表面11上，且与去离子器20间隔设置，从而可减少温控阀30与电堆之间的距离，当电堆的冷却液从第二表面12上的第四冷却液口104流至汇流板10，随后可通过第一表面11上的第五冷却液口105进入温控阀30，减小冷却的流阻，从而使得温控阀30能够对冷却液进行及时的流量控制以及温度调节。

请参阅图2与图3，在某些实施方式中，汇流板10包括第一表面11和与第一表面11相背的第二表面12，第二表面12设有氢气腔入口121和氢气腔出口122，氢气腔入口121和氢气腔出口122通过汇流板10内的第三流道连通，第二表面12用于贴合在电堆上。如此，氢气腔入口121用于向电堆中通入氢气，氢气进入电堆后可从氢气腔出口122排出。

请参阅图2与图3，在某些实施方式中，第二表面12还设有空气腔入口123和空气腔出口124，空气腔入口123和空气腔出口124通过汇流板10内的第四流道连通，第二表面12用于贴合在电堆上。如此，空气腔入口123用于向电堆中通入空气，空气进入电堆后可从空气腔出口124排出。

需要指出的是，汇流板10内的第三流道与第四流道分隔，使得在汇流板10内实现空气与氢气的分隔与导流。以及汇流板10内的空气、氢气与冷却液的流动均互不干扰。

请参阅图1与图2，在某些实施方式中，去离子器20可以包括主体21和连接主体21的多个支脚22，支脚22通过紧固件与汇流板10连接。如此，利用支脚22与紧固件的连接可将去离子器20安装在汇流板10上，支脚22可起到支撑主体21和连接汇流板10的作用。

具体地，每个支脚22上均开设有安装孔，紧固件可穿设于安装孔且与汇流板10连接。其中，支脚22的数量可以为两个、三个、四个或五个等，在此不做限制。支脚22的数量较多，可使得去离子器20与汇流板10的安装较为稳固。

在一个实施例中，四个支脚22间隔设置在去离子器20的主体21上，每个支脚22上均开设有安装孔，安装孔上形成有内螺纹，紧固件可与安装孔螺纹旋合且与汇流板10连接，紧固件可以为螺栓。

请参阅图1与图2，在某些实施方式中，温控阀30可以包括阀体31和设置在阀体31上的电机32，阀体31设有阀入口(图未示)、第一阀出口301和第二阀出口302，阀入口与汇流板10连通，电机32用于调节阀入口分别与第一阀出口301和第二阀出口302之间的开度比例。

如此，在不同的工况下，可利用电机32调节阀入口与第一阀出口301以及阀入口与第二阀出口302之间的开度比例，从而使得燃料电池冷却模块100满足不同的散热需求。

具体地，阀入口可以设置在阀体31靠近汇流板10的第一表面11的一侧，当温控阀30安装在汇流板10上时，阀入口可与第五冷却液口105连通。冷却液从第五冷却液口105流出后，可通过阀入口进入阀体31中，阀体31可对冷却液进行温度调节，且在电机32的控制下可使得冷却液从第一阀出口301和/或第二阀出口302流出。

在某些实施方式中，阀体31上可设有密封槽，密封槽上设置有密封圈，当阀体31与汇流板10连接时，密封圈可与汇流板10连接，从而可确保温控阀30与汇流板10之间的密封，避免冷却液泄露。

在某些实施方式中，第一阀出口301与燃料电池冷却模块100连接的散热器的大循环回路连接，第二阀出口302与燃料电池冷却模块100上带有散热功能的小循环回路连接。当燃料电池冷却模块100具有较大的散热需求时，利用电机32调节阀入口与第一阀出口301以及阀入口与第二阀出口302之间的开度比例，使得更多的冷却液流经第一阀出口301，进而在带有散热器的回路实现更多的热量释放，较大程度上实现冷却液全由第一阀出口301流出。

当燃料电池冷却模块100具有较小的散热需求时，利用电机32调节阀入口与第一阀出口301以及阀入口与第二阀出口302之间的开度比例，使得更多的冷却液流经第二阀出口302，冷却液不经散热器而直接进入汇流板10的第三冷却液口103，减少热量散失，可以更快实现电堆的升温及温度控制，较大程度上实现冷却液全由第二阀出口302流出。

本申请实施方提供的冷却系统上述任一项实施方式的燃料电池冷却模块100。由于冷却系统采用上述的燃料电池冷却模块100，本申请实施例的冷却系统也具有汇流板10可以整合燃料电池冷却模块100的流路，并且去离子器20和温控阀30均安装在汇流板10上，如此使得采用燃料电池冷却模块100的冷却系统的结构集成程度更高，占用空间较小。

冷却系统用于调节燃料电池的运行温度，保证燃料电池在不同工况下有良好的功率输出。在某些实施方式中，冷却系统还可以包括与汇流板10连接的水泵，水泵可用于驱动冷却液的流动。在某些实施方式中，冷却系统还可以包括散热器和风扇，散热器和风扇配合可将冷却系统内部的热量散发到外界环境。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种燃料电池冷却模块，其特征在于，包括：

汇流板；

去离子器，所述去离子器安装在所述汇流板上并与所述汇流板连通；

温控阀，所述温控阀安装在所述汇流板上并与所述汇流板连通；

所述温控阀与所述去离子器间隔设置。

2.根据权利要求1所述的燃料电池冷却模块，其特征在于，所述汇流板设有第一冷却液口、第二冷却液口和第三冷却液口，所述第二冷却液口与所述第三冷却液口均通过所述汇流板内的第一流道与所述第一冷却液口连通，所述第一冷却液口用于接通外部冷却液，所述第二冷却液口与所述去离子器连通，所述第三冷却液口用于向电堆通入冷却液。

3.根据权利要求2所述的燃料电池冷却模块，其特征在于，所述汇流板包括第一表面和与所述第一表面相背的第二表面，所述第一冷却液口和所述第二冷却液口均设在所述第一表面，所述第三冷却液口设在所述第二表面，所述第二表面用于贴合在所述电堆上，所述去离子器安装在所述第一表面。

4.根据权利要求2所述的燃料电池冷却模块，其特征在于，所述汇流板设有第四冷却液口和第五冷却液口，所述第四冷却液口与所述第五冷却液口通过所述汇流板内的第二流道连通，所述第四冷却液口用于承接从所述电堆流出的冷却液，所述第五冷却液口与所述温控阀连通。

5.根据权利要求4所述的燃料电池冷却模块，其特征在于，所述汇流板包括第一表面和与所述第一表面相背的第二表面，所述第五冷却液口设在所述第一表面，所述第四冷却液口设在所述第二表面，所述第二表面用于贴合在所述电堆上，所述温控阀安装在所述第一表面。

6.根据权利要求1所述的燃料电池冷却模块，其特征在于，所述汇流板包括第一表面和与所述第一表面相背的第二表面，所述第二表面设有氢气腔入口和氢气腔出口，所述氢气腔入口和所述氢气腔出口通过所述汇流板内的第三流道连通，所述第二表面用于贴合在电堆上。

7.根据权利要求6所述的燃料电池冷却模块，其特征在于，所述第二表面还设有空气腔入口和空气腔出口，所述空气腔入口和所述空气腔出口通过所述汇流板内的第四流道连通，所述第二表面用于贴合在所述电堆上。

8.根据权利要求1所述的燃料电池冷却模块，其特征在于，所述去离子器包括主体和连接所述主体的多个支脚，所述支脚通过紧固件与所述汇流板连接。

9.根据权利要求1所述的燃料电池冷却模块，其特征在于，所述温控阀包括阀体和设置在所述阀体上的电机，所述阀体设有阀入口、第一阀出口和第二阀出口，所述阀入口与所述汇流板连通，所述电机用于调节所述阀入口分别与所述第一阀出口和所述第二阀出口之间的开度比例。

10.一种冷却系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的燃料电池冷却模块。

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