[發明專利]一種新型燃料電池熱管理系統膨脹罐

在審

• 申請號: 201711352349.1
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN107954074A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 王銀龍;柯小軍;林琦
• 申請（專利權）人: 上海重塑能源科技有限公司
• 主分類號: B65D51/16
• 分類號: B65D51/16;B65D79/00;H01M8/04746
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙)31237
• 代理人: 顧正超

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，特別的涉及一種新型燃料電池熱管理系統膨脹罐。

背景技術

燃料電池熱管理系統對于燃料電池系統的效率、性能、安全、壽命均有決定性影響。其中膨脹罐承載著接收及補償冷卻液、排除系統中空氣、防止系統超壓、保證系統安全使用等功能。由于燃料電池的特殊性，冷卻液對電導率要求＜5μs/cm，同時冷卻液、空氣、氫氣三側壓力需在平衡范圍內，如何確保膨脹罐不對冷卻液造成污染，如何保證冷卻液壓力平衡，怎樣保證散熱器除氣管不會分流電堆冷卻液等等問題，是燃料電池熱管理系統膨脹罐需解決的難題。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是：如何提供一種結構設計合理，能夠保證冷卻液壓力可控，并能與空氣、氫氣兩側壓力均衡；能夠有效解決水泵急停時，冷卻液逆沖進膨脹罐溢出的問題，確保燃料電池冷卻液不被污染，保證燃料電池運行安全的新型燃料電池熱管理系統膨脹罐。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

一種新型燃料電池熱管理系統膨脹罐，其特征在于，包括整體呈長方體，且豎向設置的罐體，所述罐體上設置有液位傳感器，所述罐體的底部具有用于給燃料電池冷卻系統補充冷卻液的補水管，所述罐體的頂部具有突出設置的加水口，以及可拆卸地安裝在加水口上的蓋子，所述蓋子上具有與大氣相通的溢流管口，所述溢流管口上連接有溢流管。

由于燃料電池系統需保證冷卻液、空氣、氫氣三側在電池內部壓力平衡，所以燃料電池冷卻系統無法使用常壓系統，膨脹罐蓋子內沒有傳統產品的壓力閥、真空閥。而在蓋子上設計有溢流管聯通外界大氣，確保膨脹罐內壓力始終與大氣壓一致。以此防止冷卻液側超壓，確保燃料電池安全運行。

進一步的，所述罐體寬度方向的一側還具有多個沿高度方向排列設置的管卡，所述溢流管卡接固定在所述管卡上。

這樣，通過管卡固定溢流管，以便膨脹罐內冷卻液溢流時不會隨意漫出，隨溢流管走向溢流至指定位置，防止溢流的冷卻液對周邊電子器件造成影響。

進一步的，所述加水口與所述蓋子采用螺紋旋接；所述加水口的外側底部具有沿徑向向外突出形成的限位卡，所述蓋子的底面具有沿徑向貫通設置，且與所述限位卡相對應的限位槽，使所述蓋子緊密配合在所述加水口上時，所述限位卡位于所述限位槽內。

這樣，可以確保蓋子旋緊時旋至指定位置、指定方向。

進一步的，所述罐體內具有多塊沿橫向和縱向交錯的分隔板，將所述罐體分隔成多個儲水區，任意相鄰兩個所述儲水區之間的所述分隔板上設置有過水孔。

為保證熱管理系統的水泵入口無氣蝕現象，需將系統補水管設置在水泵入口，此時如水泵急停，由于慣性水流會繼續涌向水泵入口，而水泵停止后，水流只能會順著補水管逆流沖進膨脹罐，進而會造成膨脹罐內水位急升導致大量冷卻液溢流。通過上述設置，通過分隔板將補水管和加水口隔開，使得水流逆沖時無法直接涌至加水口，增加溢流出水的行程。同時分隔板增加了罐體內冷卻液流動的阻力，最大限度上降低了此種工況下冷卻液溢出的可能性。實車驗證表明，裝配有此結構設計的膨脹罐后，系統冷卻液不再有溢出現象。

進一步的，所述罐體內具有豎向設置的隔氣板，將所述罐體分隔為水室和氣室；述隔氣板的下端與所述罐體的底部相連，且頂部高于所述罐體的最高液位線；所述氣室的底部具有三個分別與散熱器、燃料電池系統以及空壓機水路高位相連接的除氣管。

由于燃料電池的特殊性，燃料電池熱管理系統在設計時需要把空壓機冷卻水路與燃料電池系統水路做并聯處理，采用三個除氣管分別連接散熱器、燃料電池系統及空壓機水路高位，以確保整個熱管理系統排氣順暢。本產品開創性的做三除氣管設計，同時為保證美觀性，將除氣管設計在罐體底部。為保證加注時排氣管口不被冷卻液堵住、排氣高效，罐體內設計有隔板，將氣室與水室隔開，隔板直至加注最高液位線以上。

進一步的，與散熱器相連的所述除氣管的內孔有外向內逐漸減小，且最大直徑為8mm，最小直徑為1mm。

為保證冷卻液側壓力與空氣、氫氣側壓力均衡，在熱管理系統設計水路時，需將散熱器放置在燃料電池之前。由此帶來冷卻液經由散熱器除氣管回流至膨脹罐，導致燃料電池冷卻液被分流、冷卻液流量不足的問題。本產品將罐體上連接散熱器的除氣管做內變徑設計，外徑保持8mm不變，內徑做錐形變徑，最細處1mm直徑。對散熱器除氣的同時，此路除氣管增壓限流，有效解決了相關問題。

進一步的，所述箱體采用PP材料制成。