CN219017713U - 一种氢燃料电池发动机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及新能源电池领域，具体为一种氢燃料电池发动机系统。氢燃料电池发动机系统，包括封装箱，所述封装箱内部安装有燃料电池反应堆，其顶部集成安装有DCDC转换器，其第一端面集成安装有氢气引射器总成和保险盒总成，其第二端面集成安装有PTC和节温器，其第三端面集成安装有FCU和空压机控制器，所述封装箱的底部集成安装有空压机、中冷器及膜加湿器总成、高压水泵、氢水分离器、主尾排气管背压阀和旁通阀。本实用新型的氢燃料电池发动机系统，将系统的水路结构均集成设置在所述封装箱的底部，减少管路连接距离，在系统关机时，可借用重力将水汇集在底部，避免电堆积水。

Description

一种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领域，具体为一种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、矿用卡车等，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氢燃料电池发动机系统。

一种氢燃料电池发动机系统，包括封装箱，所述封装箱内部安装有燃料电池反应堆，其顶部集成安装有DCDC转换器，其第一端面集成安装有氢气引射器总成和保险盒总成，其第二端面集成安装有PTC和节温器，其第三端面集成安装有FCU和空压机控制器，所述封装箱的底部集成安装有空压机、中冷器及膜加湿器总成、高压水泵、氢水分离器、主尾排气管背压阀和旁通阀；

其中，所述氢气引射器总成的出气端与所述燃料电池反应堆的氢气进气端连通，其进气端与所述氢水分离器的出气端连通，所述PTC的进液端与节温器的第一出液端连通，其出液端与所述高压水泵的进液端连通，所述高压水泵的出液端与所述燃料电池反应堆的进液端连通，所述氢水分离器的第一进气端与所述燃料电池反应堆的氢气出口端连通，所述空压机的出气端与所述中冷器及膜加湿器总成的第一空气进口连通，所述中冷器及膜加湿器总成的第一出气端与燃料电池反应堆的空气进口连通，其第二出气端与尾排气管背压阀连通，旁通阀安装在中冷器及膜加湿器总成与主尾排气管背压阀的连接回路上。

进一步地，所述封装箱的第一端面设有氢气进气座子、燃料电池反应堆高压正极接头和燃料电池反应堆高压负极接头，所述DCDC转换器输入端分别通过所述燃料电池反应堆高压正极接头与所述燃料电池反应堆高压负极接头与所述燃料电池反应堆的铜排端连接。

进一步地，所述封装箱的底部设有主支撑板，所述主支撑板上分别设有沿同一直线方向依次间隔分布的燃料电池反应堆观察窗、燃料电池反应堆出水座子、燃料电池反应堆空气出口座子、燃料电池反应堆水路进口座子、氢气出口座子和燃料电池反应堆空气进口座子；

其中，所述节温器的出水端与所述燃料电池反应堆出水座子连通，所述燃料电池反应堆空气出口座子与所述中冷器及膜加湿器总成的第二空气进口连通，所述燃料电池反应堆水路进口座子与所述高压水泵的出水端连通，氢气出口座子与氢水分离器的进气端连通，燃料电池反应堆空气进口座子与所述中冷器及膜加湿器总成的第一出气端连通。

进一步地，所述高压水泵与所述燃料电池反应堆水路进口座子连接管路上设有颗粒过滤器。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型的氢燃料电池发动机系统，将系统的水路结构均集成设置在所述封装箱的底部，减少管路连接距离，在系统关机时，可借用重力将水汇集在底部，避免电堆积水；DCDC转换器的集成设计，提高了系统集成度，缩短电器线束长度，提高了系统可靠性。通过在封装箱各个端面上集成零部件安装孔，极大的减少安装支架设计，减少系统自重及体积。此外，还能达到提高系统散热效果的目的。

附图说明

图1为本实用新型一种氢燃料电池发动机系统的轴视图；

图2为本实用新型一种氢燃料电池发动机系统的正视图；

图3为本实用新型一种氢燃料电池发动机系统的侧视图；

图4为本实用新型一种氢燃料电池发动机系统的俯视图；

图5为本实用新型一种氢燃料电池发动机系统的侧视图；

图6为本实用新型主支撑板的结构示意图。

图7为本实用新型一种氢燃料电池发动机系统的模块连接图。

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1-7，本实用新型的实施例提供了一种氢燃料电池发动机系统，包括封装箱2，所述封装箱2内部安装有燃料电池反应堆，其顶部集成安装有DCDC转换器14，其第一端面集成安装有氢气引射器总成1和保险盒总成15，其第二端面集成安装有PTC6和节温器7，其第三端面集成安装有FCU12和空压机控制器13，所述封装箱2的底部集成安装有空压机9、中冷器及膜加湿器总成10、高压水泵11、氢水分离器17、主尾排气管背压阀18和旁通阀25。所述氢气引射器总成1的出气端与所述燃料电池反应堆的氢气进气端连通，其进气端与所述氢水分离器17的出气端连通，所述PTC6的进液端与节温器7的第一出液端连通，其出液端与所述高压水泵11的进液端连通，所述节温器7的第二出液端与所述高压水泵11的进液端连通，所述高压水泵11的出液端与所述燃料电池反应堆的进液端连通，所述氢水分离器17的第一进气端与所述燃料电池反应堆的氢气出口端连通，所述氢水分离器17的第二进气端与高压储氢装置连通，所述空压机9进气端与整车空滤器连通，出气端与所述中冷器及膜加湿器总成10的第一空气进口连通，所述中冷器及膜加湿器总成10的第一出气端与燃料电池反应堆的空气进口连通，空气由此进入燃料电池反应堆，反应后的空气由燃料电池反应堆空气进气端回到所述中冷器及膜加湿器总成10中，再从中冷器及膜加湿器总成10的第二出气端到主尾排气管背压阀18排出系统，旁通阀25安装在中冷器及膜加湿器总成10第三出气端与主尾排气管背压阀18的连接回路上，其用以控制系统开关机时对主尾排气管内氢气浓度调节的装置。其中，所述空压机9和所述中冷器及膜加湿器总成10的轴线相互平行并均垂直于X轴布置，该布置形式使空压机9轴线垂直于车辆行驶方向，有利于提高空压机9使用寿命，节省了布置空间，减少连接管路长度，降低了管路阻力损失，主尾排气管背压阀18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。

需要说明的是，文中的第一端面、第二端面和第三端面均为封装箱的侧面，定义整车行驶方向为+X方向。本实用新型的发明点在于对氢燃料电池发动机系统中的DCDC转换器14、氢气引射器总成1、保险盒总成15、PTC6、节温器7、FCU12、空压机控制器13、空压机9、中冷器及膜加湿器总成10、高压水泵11、氢水分离器17和主尾排气管背压阀18等零部件集成安装在封装箱2上的安装位置设计，并不涉及对上述各零部件结构的改进，现有技术中与上述各零部件具有相同功能的结构均可作为对应零部件的具体实施例。其中，所述DCDC转换器14分别为空压机9、空压机控制器13、高压水泵11，以及系统中的传感器提供电能，保险盒总成15安装在所述DCDC转换器14输出低压电路上，其可防止电流过大烧坏设备。中冷器与膜加湿器总成结构为中冷器与膜加湿器两个零部件集成设置组成，其为现有技术，本实用新型对其具体结构不再进行赘述。中冷器及膜加湿器总成10紧贴空压机9，与空压机9轴线平行，节省了布置空间，减少连接管路长度，降低了管路阻力损失。DCDC转换器14布置在封装箱2上部，提高了系统集成度，缩短电器线束长度，提高了系统可靠性；本实用新型的氢燃料电池发动机系统，将系统的水路结构均集成设置在所述封装箱2的底部，减少管路连接距离，在系统关机时，可借用重力将水汇集在底部，避免电堆积水。同时，在封装箱2的各个端面上集成零部件安装孔，极大的减少安装支架设计，减少系统自重及体积。而通过将节温器7与PTC6布置在封装箱2同一侧面，有利于生产装配，并提高了空间利用率。将空压机控制器13、FCU12布置在+X方向上，可利用迎风面散热，提高散热效果。

在上述实施例中，所述封装箱2的第一端面设有氢气进气座子3、燃料电池反应堆高压正极接头4和燃料电池反应堆高压负极接头5，所述DCDC转换器14输入端分别通过所述燃料电池反应堆高压正极接头4与所述燃料电池反应堆高压负极接头5与所述燃料电池反应堆的铜排端连接。

在本实用新型中，通过将燃料电池反应堆高压正极接头4和燃料电池反应堆高压负极接头5集成设置在封装箱2上，缩短电器线束长度，提高了系统集成度，还有利于商用车整车设计，为连接整车动力驱动系统提供便利。

在上述实施例中，所述封装箱2的底部设有主支撑板8，所述主支撑板8上分别设有沿同一直线方向依次间隔分布的燃料电池反应堆观察窗19、燃料电池反应堆出水座子20、燃料电池反应堆空气出口座子21、燃料电池反应堆水路进口座子22、氢气出口座子23和燃料电池反应堆空气进口座子24。在本实用新型中，主支撑板8为封装箱2的底板，其由金属铝材料制成，主支撑板8一方面方便系统的工装安装，另一方面提供了各端口连接座子和各电气组件的集成安装点，大大节约了安装空间。最佳的，燃料电池反应堆出水座子20、燃料电池反应堆空气出口座子21、燃料电池反应堆水路进口座子22、氢气出口座子23和燃料电池反应堆空气进口座子24。燃料电池反应堆观察窗19为主支撑板8上封装箱2内部观察口，用以观察封装箱2内部是否有积水等情况。节温器7的出水端与所述燃料电池反应堆出水座子20连通，以连接燃料电池反应堆的水路出口相连，燃料电池反应堆空气出口座子21与所述中冷器及膜加湿器总成10的第二空气进口连通，燃料电池反应堆水路进口座子22与所述高压水泵11的出水端连通，氢气出口座子23与氢水分离器17的进气端连通，燃料电池反应堆空气进口座子24与所述中冷器及膜加湿器总成10的第一出气端连通。在本实用新型中，通过在主支撑板8上集成安装各端口座子，使得系统燃料电池反应堆的空气回路、氢气回路及水回路都通过穿透主支撑板8实现，避免因管路增加系统空间尺寸，减少了管路阻力损失。

在上述实施例中，所述高压水泵11与所述燃料电池反应堆水路进口座子22连接管路上设有颗粒过滤器16。

在本实用新型中，颗粒过滤器16的结构和工作原理也适用于现有技术。

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)

1.一种氢燃料电池发动机系统，其特征在于，包括封装箱(2)，所述封装箱(2)内部安装有燃料电池反应堆，其顶部集成安装有DCDC转换器(14)，其第一端面集成安装有氢气引射器总成(1)和保险盒总成(15)，其第二端面集成安装有PTC(6)和节温器(7)，其第三端面集成安装有FCU(12)和空压机控制器(13)，所述封装箱(2)的底部集成安装有空压机(9)、中冷器及膜加湿器总成(10)、高压水泵(11)、氢水分离器(17)、主尾排气管背压阀(18)和旁通阀(25)；

其中，所述氢气引射器总成(1)的出气端与所述燃料电池反应堆的氢气进气端连通，其进气端与所述氢水分离器(17)的出气端连通，所述PTC(6)的进液端与节温器(7)的第一出液端连通，其出液端与所述高压水泵(11)的进液端连通，所述高压水泵(11)的出液端与所述燃料电池反应堆的进液端连通，所述氢水分离器(17)的第一进气端与所述燃料电池反应堆的氢气出口端连通，所述空压机(9)的出气端与所述中冷器及膜加湿器总成(10)的第一空气进口连通，所述中冷器及膜加湿器总成(10)的第一出气端与燃料电池反应堆的空气进口连通，其第二出气端与尾排气管背压阀(18)连通，旁通阀(25)安装在中冷器及膜加湿器总成(10)与主尾排气管背压阀(18)的连接回路上。

2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池发动机系统，其特征在于，所述封装箱(2)的第一端面设有氢气进气座子(3)、燃料电池反应堆高压正极接头(4)和燃料电池反应堆高压负极接头(5)，所述DCDC转换器(14)输入端分别通过所述燃料电池反应堆高压正极接头(4)与所述燃料电池反应堆高压负极接头(5)与所述燃料电池反应堆的铜排端连接。

3.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池发动机系统，其特征在于，所述封装箱(2)的底部设有主支撑板(8)，所述主支撑板(8)上分别设有沿同一直线方向依次间隔分布的燃料电池反应堆观察窗(19)、燃料电池反应堆出水座子(20)、燃料电池反应堆空气出口座子(21)、燃料电池反应堆水路进口座子(22)、氢气出口座子(23)和燃料电池反应堆空气进口座子(24)；

其中，所述节温器(7)的出水端与所述燃料电池反应堆出水座子(20)连通，所述燃料电池反应堆空气出口座子(21)与所述中冷器及膜加湿器总成(10)的第二空气进口连通，所述燃料电池反应堆水路进口座子(22)与所述高压水泵(11)的出水端连通，氢气出口座子(23)与氢水分离器(17)的进气端连通，燃料电池反应堆空气进口座子(24)与所述中冷器及膜加湿器总成(10)的第一出气端连通。

4.根据权利要求3所述的一种氢燃料电池发动机系统，其特征在于，所述高压水泵(11)与所述燃料电池反应堆水路进口座子(22)连接管路上设有颗粒过滤器(16)。

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