[發明專利]集成式燃料電池發動機系統

在審

• 申請號: 202110200192.0
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN112701319A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 年豐;方川;杜軍;劉悅
• 申請（專利權）人: 北京億華通科技股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04029
• 分類號: H01M8/04029;H01M8/04082;H01M8/04089;H01M8/04791;H01M8/2483
• 代理公司: 北京共騰智慧專利代理事務所(普通合伙) 11608
• 代理人: 姚星

本發明提供了一種集成式燃料電池發動機系統，包括電堆組件，發動機電氣組件，氫噴組件，空氣入堆組件，空氣出堆組件，歧管總成，水泵組件，輔助加熱組件，尾排組件，其中發動機電氣組件集成設置在電堆組件的頂板上；所述氫噴組件和歧管總成設置在所述電堆組件的近端板上，所述空氣入堆組件和空氣出堆組件設置在所述電堆組件的遠端板上；所述水泵組件，輔助加熱組件和尾排組件設置在所述電堆組件的底板上，所述尾排組件與空氣出堆組件連通。本發明將電堆模塊兩側端板和底板作為基礎進行了集成設計，減少了燃料電池發動機的維護面，降低售后維修維護難度，同時大大減少了連接管路數量及總長度，減少空壓機及水泵的功耗。

技術領域

本發明涉及燃料電池領域，具體涉及一種集成式燃料電池發動機系統。

背景技術

隨著燃料電池發動機在商用車上的深入推廣，對100kw以上大功率燃料電池發動機的需求越來越迫切。隨著燃料電池功率的增加，燃料電池發動機的尺寸也需要相應的提高。

燃料電池發動機通常至少包括氫氣管路、空氣管路及冷卻液管路三種流體輸送管路，需要在燃料電池的多個組件之間進行輸送，因此隨著尺寸的提高，燃料電池發動機各個組件的具體布置方式將顯著的影響各個管路的長度和復雜程度，進而對空壓機、循環泵等流體輸送裝置的性能提出更高的要求。同時，隨著尺寸的增加和管路復雜度的提高，在本身就十分有限的安裝空間內，燃料電池發動機的維修維護將變得更加復雜。

因此，當前亟需提供一種高度集成的燃料電池發動機。本專利提供一種新的燃料電池發動機集成方案，可以更進一步提高燃料電池發動機的集成度，使其完美適用現有商用車車型，尤其是在中型及重型貨車上的應用。

發明內容

本發明提供了一種集成式燃料電池發動機系統，包括電堆組件，發動機電氣組件，氫噴組件，空氣入堆組件，空氣出堆組件，歧管總成，水泵組件，輔助加熱組件，尾排組件。

電堆組件是燃料電池發動機的核心，與燃料電池發動機系統的其他組件都有緊密聯系。所述電堆組件包括近端板、遠端板、底板和頂板，所述近端板上具有氫氣入堆口、氫氣出堆口、冷卻液入堆口及冷卻液出堆口，所述遠端板上具有空氣入堆口及空氣出堆口，所述頂板上具有正負極輸出端口。

發動機電氣組件主要包括DCDC轉換器、空壓機控制器、高壓配電、低壓配電，其中高壓配電主要用于水泵組件和輔助加熱組件，低壓配電主要用于其他發動機零部件，發動機電氣組件被集成封裝到一個殼體中，從而可以共用一個散熱冷卻回路。優選的，發動機電氣組件被安裝在電堆組件的頂板上，從而所述DCDC轉換器能夠與正負極輸出端口的銅排連接，節約安裝空間。

所述水泵組件，輔助加熱組件和尾排組件設置在所述電堆組件的底板上，所述尾排組件與空氣出堆組件連通。

所述氫噴組件和歧管總成設置在所述電堆組件的近端板上，所述空氣入堆組件和空氣出堆組件設置在所述電堆組件的遠端板上。其中，歧管總成中集成有一系列管路和裝置，主要用于與近端板上的氫氣與冷卻液出入口相連通。

具體的，所述歧管總成包括第一歧管總成和第二歧管總成，所述第一歧管總成包括氫氣入堆管路及冷卻液出堆管路，所述氫氣入堆管路連接在氫氣入堆口上，所述冷卻液出堆管路連接在冷卻液出堆口上；所述第二歧管總成包括氫氣出堆管路、汽水分離器、氫氣循環回流管路、引射回流腔室及冷卻液入堆管路，所述氫氣出堆管路連接在氫氣出堆口上，所述汽水分離器與氫氣出堆管路連通，用于將出堆氫氣進行汽水分離，所述氫氣循環回流管路連接在汽水分離器上，并通過所述引射回流腔室與所述氫氣入堆管路連通，從而能夠將分離后的出堆氫氣通過引射回流腔室重新引入氫氣入堆管路中，所述冷卻液入堆管路連接在冷卻液入堆口上，由于冷卻液入堆管路鄰近汽水分離器和引射回流腔室，因此冷卻液入堆管路還具備給汽水分離器和引射回流腔室加熱升溫的作用。

進一步的，所述近端板上設置有節溫器組件，所述節溫器組件與所述第二歧管總成的冷卻液入堆管路連通。