CN116979088B - 散热装置及燃料电池*** - Google Patents

Abstract

本发明属于燃料电池热管理技术领域，公开了一种散热装置及燃料电池***，该散热装置串联于冷却液回路中，包括至少两个层叠设置的降温机构。该降温机构包括层叠设置的冷却液流通组件和风冷组件，多个降温机构的冷却液流通组件并联连接，并串联设置于该冷却液回路中；该风冷组件包括气室罩和两个散热风扇，该气室罩安装于该冷却液流通组件的一侧，与该冷却液流通组件围成气室，两个该散热风扇呈对角设置于该气室罩，相邻两个降温机构的散热风扇错位设置。该散热装置能够提升燃料电池电堆的散热效果，保证燃料电池电堆的使用寿命。

Description

散热装置及燃料电池***

技术领域

本发明涉及燃料电池热管理技术领域，尤其涉及一种散热装置及燃料电池***。

背景技术

燃料电池电堆是燃料电池汽车的核心部件，它通过氢氧反应产生电能和热能。燃料电池堆需要多个子***进行配合：氢气供应***用于提供燃料，空气供应***用于提供氧化剂，控制***用于协调各个零部件的电气控制，热管理***用于为燃料电池电堆提供必要的温度条件，管理其温度，以保证其正常运行。若燃料电池电堆的散热不及时或散热不足，会造成燃料电池***限功率或者紧急停机的情况。

现有的利用于燃料电池电堆散热的热管理***存在如下问题：首先，散热风扇体积较大，尤其是横截面积较大，不利于在整车中进行布置；其次，若缩小散热风扇的体积，则会导致散热效果不足。

因此，亟需一种散热装置及燃料电池***，以解决以上问题。

发明内容

根据本发明的一个方面，目的在于提供一种散热装置，该散热装置能够提升燃料电池电堆的散热效果，保证燃料电池电堆的使用寿命。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

散热装置，串联于冷却液回路中，包括：

至少两个层叠设置的降温机构，所述降温机构包括层叠设置的冷却液流通组件和风冷组件，多个所述降温机构的所述冷却液流通组件并联连接，并串联设置于所述冷却液回路中；

所述风冷组件包括气室罩和两个散热风扇，所述气室罩安装于所述冷却液流通组件的一侧，与所述冷却液流通组件围成气室，两个所述散热风扇呈对角设置于所述气室罩；

相邻两个所述降温机构的所述散热风扇错位设置。

作为本发明提供的散热装置的优选方案，所述气室罩正对所述冷却液流通组件的位置呈对角开设两个安装通孔，两个所述散热风扇分别嵌设于两个所述安装通孔中。

作为本发明提供的散热装置的优选方案，所述风冷组件还包括气室隔板，所述气室隔板夹设于两个所述散热风扇之间，将两个所述散热风扇分隔于所述气室的两个区域。

作为本发明提供的散热装置的优选方案，相邻两层所述降温机构的所述风冷组件的所述气室隔板交叉设置。

作为本发明提供的散热装置的优选方案，部分所述降温机构的所述气室罩设置凹槽，位于下方的所述降温机构的所述气室罩上的凹槽连通于位于上方的所述降温机构的散热风扇。

作为本发明提供的散热装置的优选方案，所述冷却液流通组件包括第一水室、第二水室和散热芯体，所述散热芯体设置于所述第一水室和所述第二水室之间，并连通于所述第一水室和所述第二水室，所述风冷组件正对设置于所述散热芯体。

作为本发明提供的散热装置的优选方案，所述第一水室设置有第一流通管，相邻的所述第一水室通过所述第一流通管连通，所述冷却液回路中的冷却液通过位于顶部的所述降温机构的所述第一流通管流入所述第一水室；

所述第二水室设置有第二流通管，相邻的所述第二水室通过第二流通管连通，所述第二水室中的冷却液通过位于顶部的所述降温机构的所述第二流通管流入所述冷却液回路。

作为本发明提供的散热装置的优选方案，所述风冷组件对应于所述第一流通管的位置开设第一避让槽，所述风冷组件对应于所述第二流通管的位置开设第二避让槽。

作为本发明提供的散热装置的优选方案，所述冷却液流通组件还包括水室框架，所述水室框架连接于所述第一水室和所述第二水室之间，所述散热芯体布置于所述水室框架中。

作为本发明提供的散热装置的优选方案，所述冷却液流通组件还包括连接支架，所述连接支架连接于多个层叠设置的所述水室框架的侧部。

根据本发明的另一个方面，目的在于提供一种燃料电池***，所述燃料电池***包括燃料电池电堆和所述冷却液回路，还包括上述方案任一项所述的散热装置，所述冷却液回路能够将所述燃料电池电堆的冷却液出口流出的冷却液循环至所述述燃料电池电堆的冷却液入口；所述散热装置串联于所述冷却液回路中，被配置为加速所述冷却液回路中的冷却液的降温。

本发明的有益效果：

本发明提供的散热装置串联于冷却液回路中，包括至少两个层叠设置的降温机构。该降温机构包括层叠设置的冷却液流通组件和风冷组件，多个该冷却液流通组件并联连接，并串联设置于该冷却液回路中。也就是说，冷却液回路中已经用于冷却其他设备而升温的冷却液，能够流经该降温机构，并分流流入多个冷却液流通组件中，利用较少的空间，同时实现大量冷却液的散热，提升散热效率。该风冷组件包括气室罩和两个散热风扇，该气室罩安装于该冷却液流通组件的上方，与该冷却液流通组件围成气室，两个该散热风扇呈对角设置于该气室罩。也就是说，在散热风扇的作用下，该气室的气流流动速度能够提升，以加速流入多个冷却液流通组件中的冷却液的降温速度。相邻两个降温机构的散热风扇错位设置，通过上述设置，能够充分利用周围的空气进行散热，有利于散热能力的提升。

本发明提供的燃料电池***包括燃料电池电堆、冷却液回路和该散热装置，该散热装置能够对循环用于冷却燃料电池电堆的冷却液进行有效的散热降温，从而保证冷却液对燃料电池电堆的有效散热，保证燃料电池电堆的使用寿命。

附图说明

图1是本实施例提供的燃料电池电堆、冷却液回路和散热装置的布置示意图；

图2是本发明实施例提供的散热装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的散热装置的分解示意图；

图4是本发明实施例提供的散热装置的轴测分解图；

图5是本发明实施例提供的冷却液流通组件的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的气室罩的结构示意图。

图中：

1、散热装置；

10、冷却液回路；20、燃料电池电堆；30、液泵；

100、冷却液流通组件；110、第一水室；120、第二水室；130、散热芯体；140、第一流通管；150、第二流通管；160、水室框架；170、连接支架；180、支撑套筒；

200、风冷组件；210、气室罩；211、安装通孔；212、凹槽；220、散热风扇；230、气室隔板；240、第一避让槽；250、第二避让槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，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。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、“左”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

图1示出本实施例提供的燃料电池电堆、冷却液回路和散热装置1的布置示意图。参照图1，本实施例提供了一种散热装置1及燃料电池***。该燃料电池***包括燃料电池电堆20和该冷却液回路10，还包括该散热装置1。该冷却液回路10能够将该燃料电池电堆20的冷却液出口流出的冷却液循环至该述燃料电池电堆20的冷却液入口，实现燃料电池电堆20的冷却并实现冷却液的循环利用。该散热装置1串联于冷却液回路10中，被配置为加速该冷却液回路10中的冷却液的降温。也就是说，该散热装置1能够对从燃料电池电堆20的冷却液出口流出并即将流入燃料电池电堆20的冷却液入口的冷却液进行降温，提升其冷却能力，从而保证其对燃料电池电堆20的冷却效果，保证燃料电池电堆20的使用寿命。

具体地，该燃料电池***还包括液泵30。该液泵30设置于燃料电池电堆20的上游，能够将冷却液输送至燃料电池电堆20中。该冷却液回路10连通于该液泵30，能够将循环的冷却液输送至该液泵30，并由该液泵30输送至燃料电池电堆20。该液泵30还能够起到驱动作用，用以为冷却液在冷却液回路10和散热装置1中的流动提供驱动。

图2示出本发明实施例提供的散热装置1的结构示意图；图3示出本发明实施例提供的散热装置1的分解示意图；图4示出本发明实施例提供的散热装置1的轴测分解图。参照图2-图4，本实施例提供的散热装置1包括至少两个层叠设置的降温机构。该降温机构的数量可以根据实际情况选择，本实施并不做限制。在本实施例中，以层叠设置两个降温机构进行说明。

具体地，该降温机构包括层叠设置的冷却液流通组件100和风冷组件200。多个降温机构的该冷却液流通组件100并联连接，并串联设置于该冷却液回路10中，能够同时对大量冷却液进行分流，而对应于冷却液流通组件100的风冷组件200能够对冷却液流通组件100中的冷却液进行风冷降温，降温后的冷却液再汇合共同流入冷却液回路10中，然后循环回燃料电池电堆20继续发挥冷却作用。层叠设置能够节省风冷组件200所占据的空间，在有限的空间内增加风冷组件200的数量，提高散热能力。

图5示出本发明实施例提供的冷却液流通组件的结构示意图。参照图2-图5，该冷却液流通组件100包括第一水室110、第二水室120和散热芯体130。该第一水室110和该第二水室120相互平行间隔设置，该散热芯体130设置于该第一水室110和该第二水室120之间，并连通于该第一水室110和该第二水室120，该风冷组件200正对设置于该散热芯体130设置。

具体地，该散热芯体130的管路呈蛇形布置，以增加冷却液的流通面积，并增加冷却液在该散热芯体130中的停留时间，提升风冷组件200对其进行风冷降温的效果。

具体地，该冷却液流通组件100还包括水室框架160。该水室框架160连接于该第一水室110和该第二水室120之间，该散热芯体130布置于该水室框架160中。在本实施例中，该水室框架160包括两个相互平行且间隔设置的连接梁，该连接梁的两端分别固定连接于第一水室110和该第二水室120，第一水室110、该第二水室120和两个连接梁围设形成矩形容置空间，用于布置散热芯体130。

再为具体地，该冷却液流通组件100还包括连接支架170，该连接支架170连接于多个层叠设置的该水室框架160的侧部。在本实施例中，该连接支架170为多个，两侧的连接梁上均设置有至少两个连接支架170。该连接支架170利用连接螺栓固定连接于同侧的并层叠设置的两个连接梁背离散热芯体130的一侧，以实现两个降温机构的固定连接，提升结构整体性。

更为具体地，该第一水室110设置有第一流通管140。该第一流通管140垂直设置于对应的第一水室110的上端面，并连通于该第一水室110。层叠设置的两个相邻的第一水室110通过位于两者之间的该第一流通管140连通。位于顶部的第一水室110上的第一流通管140能够充当进水管，其连通于冷却液回路10。该冷却液回路10中的冷却液通过位于顶部的该降温机构的该第一流通管140流入该第一水室110。

类似地，该第二水室120设置有第二流通管150。该第二流通管150垂直设置于对应的第二水室120的上端面，并连通于该第二水室120。层叠设置的两个相邻的第二水室120通过位于两者之间的第二流通管150连通。位于顶部的第二水室120上的第二流通管150能够充当出水管，其连通于冷却液回路10。该第二水室120中的冷却液通过位于顶部的该降温机构的该第二流通管150流入该冷却液回路10。

更为具体地，两层第一水室110的第一流通管140相互正对设置，便于冷却液回路10中的冷却液在两层第一水室110中的分布。两层第二水室120的第二流通管150相互正对设置，便于两层第二水室120中的冷却液的汇流。

作为优选地，该冷却液流通组件100还包括支撑套筒180，如图4所示。该支撑套筒180为两个，分别套设于该第一流通管140和该第二流通管150的外部，并利用卡箍进行固定。该支撑套筒180能够对上下两层冷却液流通组件100进行支撑，提升结构稳定性和可靠性。

继续参照图2-图4，该风冷组件200包括气室罩210和两个散热风扇220。该气室罩210安装于该冷却液流通组件100的上方，与该冷却液流通组件100围成气室，两个该散热风扇220呈对角设置于该气室罩210，以加速该气室的气流流动速度。且相邻两个该降温机构的散热风扇220错位设置，使得两个该降温机构的散热风扇220的布置更加紧凑化。

具体地，该气室罩210能够罩设与其对应的第一水室110、第二水室120、散热芯体130以及水室框架160。该气室罩210对应于水室框架160的两个连接梁的位置向内设置连接板，该连接板通过螺栓等部件，固定连接于对应的连接梁上。

再为具体地，图6示出本发明实施例提供的气室罩的结构示意图。参照图2、图3、图4和图6，该气室罩210对应于该第一流通管140的位置向内凹陷形成第一避让槽240，以避免与第一流通管140发生结构干涉。同样地，该气室罩210对应于该第二流通管150的位置向内凹陷形成第二避让槽250，以避免与第二流通管150发生结构干涉。

更为具体地，该气室罩210正对该散热芯体130的位置呈对角开设两个安装通孔211。两个散热风扇220分别嵌设于两个该安装通孔211中。相比于将散热风扇220直接设置于气室罩210上端面的安装方案，通过该安装通孔211，能够减小散热风扇220和气室罩210的整体高度，提升结构紧凑性。

作为优选地，该风冷组件200还包括气室隔板230，该气室隔板230设置于气室罩210正对散热芯体130的一侧，并夹设于同一个风冷组件200的两个该散热风扇220之间，将两个该散热风扇220分隔于该气室的两个区域。也就是说，在同一个气室罩210中，两个散热风扇220几何中心的连线重合于该气室罩210的一条对角线，该气室隔板230则平行于另一条对角线进行设置。通过上述设置，有效防止同一层的两个散热风扇220出现抢气并导致散热不足的问题。层叠设置的相邻两层风冷组件200的气室隔板230呈交叉设置，以适应相邻两层的降温机构的散热风扇220的错位设置方式。

作为优选地，部分降温机构的该气室罩210设置凹槽212，位于下方的该降温机构的该气室罩210上的凹槽212正对于位于上方的该降温机构的散热风扇220，该凹槽212连通于散热风扇220。该凹槽212能够为上方正对的散热风扇220提供足够的空间和气量，提高位于其上方的散热风扇220的散热能力。需要说明的是，位于顶部的降温机构的气室罩210并不设置凹槽，以此为下方提供更大的空间，且保证美观性。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.散热装置，其特征在于，串联于冷却液回路（10）中，包括：

至少两个层叠设置的降温机构，所述降温机构包括层叠设置的冷却液流通组件（100）和风冷组件（200），多个所述降温机构的所述冷却液流通组件（100）并联连接，并串联设置于所述冷却液回路（10）中；

所述风冷组件（200）包括气室罩（210）和两个散热风扇（220），所述气室罩（210）安装于所述冷却液流通组件（100）的一侧，与所述冷却液流通组件（100）围成气室，两个所述散热风扇（220）呈对角设置于所述气室罩（210）；

相邻两个所述降温机构的所述散热风扇（220）错位设置；

所述风冷组件（200）还包括气室隔板（230），所述气室隔板（230）夹设于两个所述散热风扇（220）之间，将两个所述散热风扇（220）分隔于所述气室的两个区域；相邻两层所述降温机构的所述风冷组件（200）的所述气室隔板（230）交叉设置。

2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述气室罩（210）正对所述冷却液流通组件（100）的位置呈对角开设两个安装通孔（211），两个所述散热风扇（220）分别嵌设于两个所述安装通孔（211）中。

3.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，部分所述降温机构的所述气室罩（210）设置凹槽（212），位于下方的所述降温机构的所述气室罩（210）上的所述凹槽（212）连通于位于上方的所述降温机构的所述散热风扇（220）。

4.根据权利要求1-3任一项所述的散热装置，其特征在于，所述冷却液流通组件（100）包括第一水室（110）、第二水室（120）和散热芯体（130），所述散热芯体（130）设置于所述第一水室（110）和所述第二水室（120）之间，并连通于所述第一水室（110）和所述第二水室（120），所述风冷组件（200）正对设置于所述散热芯体（130）。

5.根据权利要求4所述的散热装置，其特征在于，所述第一水室（110）设置有第一流通管（140），相邻的所述第一水室（110）通过所述第一流通管（140）连通，所述冷却液回路（10）中的冷却液通过位于顶部的所述降温机构的所述第一流通管（140）流入所述第一水室（110）；

所述第二水室（120）设置有第二流通管（150），相邻的所述第二水室（120）通过所述第二流通管（150）连通，所述第二水室（120）中的冷却液通过位于顶部的所述降温机构的所述第二流通管（150）流入所述冷却液回路（10）。

6.根据权利要求5所述的散热装置，其特征在于，所述风冷组件（200）对应于所述第一流通管（140）的位置开设第一避让槽（240），所述风冷组件（200）对应于所述第二流通管（150）的位置开设第二避让槽（250）。

7.根据权利要求4所述的散热装置，其特征在于，所述冷却液流通组件（100）还包括水室框架（160），所述水室框架（160）连接于所述第一水室（110）和所述第二水室（120）之间，所述散热芯体（130）布置于所述水室框架（160）中。

8.根据权利要求7所述的散热装置，其特征在于，所述冷却液流通组件（100）还包括连接支架（170），所述连接支架（170）连接于多个层叠设置的所述水室框架（160）的侧部。

9.燃料电池***，其特征在于，所述燃料电池***包括燃料电池电堆（20）和所述冷却液回路（10），还包括权利要求1-8任一项所述的散热装置，所述冷却液回路（10）能够将所述燃料电池电堆（20）的冷却液出口流出的冷却液循环至所述燃料电池电堆（20）的冷却液入口；所述散热装置串联于所述冷却液回路（10）中。