[實用新型]一種燃料電池熱管理系統及組件

有效

• 申請號: 202220534352.5
• 申請日: 2022-03-11
• 公開（公告）號: CN218632121U
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 龐知非;余海濤;李梟;高潤澤;趙洪雪;宋禹江
• 申請（專利權）人: 交通運輸部公路科學研究所
• 主分類號: H01M8/04029
• 分類號: H01M8/04029;F01D1/34
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本實用新型提供一種燃料電池熱管理系統及組件，涉及車輛工程和氫燃料電池熱管理技術領域。包括：冷卻液出口管路，冷卻液出口管路與冷凝器的冷卻液出口連通；燃料電池堆，冷卻液出口管路與燃料電池堆的冷卻液輸入端連通；特斯拉渦輪，冷卻液流經所述燃料電池堆后通過冷卻液出口管路流至特斯拉渦輪；特斯拉渦輪的冷卻液輸出端連接冷凝器的熱回收管路。本實用新型通過利用一種新型的特斯拉渦輪，實現了冷卻液余熱回收利用，同時也解決了傳統有葉渦輪效率受膨脹比限制的問題，提高了余熱回收效率。

技術領域

本實用新型涉及車輛工程和氫燃料電池熱管理技術領域，特別是指一種燃料電池熱管理系統及組件。

背景技術

由于電池的不可逆性產生的廢熱占到轉化的化學能的50％甚至更多。電池排出的尾氣、電池堆的輻射和循環水可以從電池堆中帶走熱量。由于排氣溫度只能在70℃左右，因此通過排氣的散熱遠遠不能同傳統內燃機在幾百度的排氣溫度下所能達到的效果相比，實際計算表明燃料電池的排氣散熱只占總散熱量的3％～5％左右。對于輻射散熱，不管是燃料電池發動機還是內燃機，只占很小一部分，而對于燃料電池發動機而言，輻射散熱大約占1％左右。因此，大約有95％的熱量需要通過冷卻水來帶走，而對于發動機而言這個數值只有50％左右，由此可見燃料電池發動機的散熱量相對較高。另外，燃料電池發動機的冷卻水是工作在環境溫度和電池的工作溫度之間，這個溫差明顯要小于內燃機冷卻水工作的溫差，相差大約30℃，可見燃料電池散熱器的散熱更為艱難。

一般而言，在相同的車輛運行條件下，氫燃料電池的散熱量比傳統燃油發動機大10％-20％左右，但燃料電池系統的運行溫度較低，與環境的溫差較小，這導致了燃料電池對散熱要求相比傳統車高了很多。

現有技術中，傳統的燃料電池熱管理系統一般通過增加散熱面積或者提升進氣柵格設計來解決散熱困難，但無法實現冷卻液的余熱回收利用。

實用新型內容

本實用新型針對現有技術如何設計出既在不借用外力就可實現安裝和拆卸，又能適用于在帶電線路上不同線徑、不同硬度、不同角度各種復雜安裝現場環境的反竊電監測終端安裝拆卸裝置的問題，提出了本實用新型。

為解決上述技術問題，本實用新型提供如下技術方案：

提供了一種燃料電池熱管理系統，包括：

冷卻液出口管路，所述冷卻液出口管路，與冷凝器的冷卻液出口連通；

燃料電池堆，所述冷卻液出口管路與燃料電池堆的冷卻液輸入端連通；

特斯拉渦輪，所述冷卻液流經所述燃料電池堆后通過冷卻液出口管路流至特斯拉渦輪；所述特斯拉渦輪的冷卻液輸出端連接冷凝器的熱回收管路。

示例性的，特斯拉渦輪包括：渦輪殼體；所述渦輪殼體為中空的圓柱形，渦輪殼體的圓柱軸心方向的上下表面設有冷卻液出口；所述渦輪殼體的圓柱形圓周上設有三個冷卻液入口，所述冷卻液入口以切線方向流入渦輪盤之間。

示例性的，特斯拉渦輪還包括：渦輪盤組；所述渦輪盤組包括：兩個第一渦輪盤片和多個第二渦輪盤片；第二渦輪盤片的個數適配于所述燃料電池堆的功率；所述第一渦輪盤片設置于所述渦輪殼體內部的兩端，第二渦輪盤片位于兩個所述第一渦輪盤片之間，通過與所述第二渦輪盤片數量相適配的壓緊螺桿固定在一起。

示例性的，每個渦輪盤片均為帶有凸起的薄型圓盤，每個渦輪盤片之間的距離為凸起的高度。

示例性的，第一渦輪盤片上設有4個螺孔，用于安裝壓緊螺栓；所述第一渦輪盤片上設有冷卻液出口。

示例性的，第二渦輪盤片上均設有一個中心圓孔和四個對稱的凸起，每個凸起上均設有一個的軸孔，用于安裝壓緊螺栓。

示例性的，特斯拉渦輪通過在渦輪殼體上下設置的深溝球軸承旋轉。