CN210136961U - 一种燃料电池发动机*** - Google Patents

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尤聪
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朱东
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Abstract

本实用新型提供一种燃料电池发动机***，包括安装框架、电堆、空气***、冷却***、氢气***、燃料电池控制器以及直流变换器，所述电堆、所述空气***、所述冷却***、所述燃料电池控制器以及所述直流变换器且呈多层布置于所述安装框架上；所述电堆设置于所述安装框架的后端，所述燃料电池发动机***的其余部分安装于所述安装框架上，且位于所述电堆的前方；所述直流变换器安装于所述安装框架的顶部，所述燃料电池控制器安装于所述安装框架的顶部，且位于所述直流变换器的右侧。本实用新型提出的技术方案的有益效果是：燃料电池发动机***分为多层布置，使***集成度较高，结构紧凑，管路集中，易于注塑集成，便于安装维修。

Description

一种燃料电池发动机***
技术领域
本实用新型涉及汽车技术领域，尤其涉及一种燃料电池发动机***。
背景技术
动力***开发是燃料电池汽车研发的核心内容之一。燃料电池汽车动力***包括燃料电池发动机子***、电驱动子***、能量转换及能量管理子***、以及相应的辅助***等。就燃料电池汽车动力***开发现状而言，***庞大但各子***集成很低，整个动力***的集成度更是非常低。
国内燃料电池汽车整车设计针对燃料电池汽车动力***都是采用分散布置，并采用支架固定的方式固定每个零部件，这对燃料电池汽车产业化来讲并不合理。主要存在两方面的问题，第一，无法满足整车装配技术的要求；第二，无法满足整车可维护性的要求。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种燃料电池发动机***,旨在提高燃料电池发动机***的集成度。
本实用新型的实施例提供一种燃料电池发动机***，包括安装框架、电堆、空气***、冷却***、氢气***、燃料电池控制器以及直流变换器，所述电堆、所述空气***、所述冷却***、所述燃料电池控制器以及所述直流变换器且呈多层布置于所述安装框架上；
所述电堆设置于所述安装框架的后端，所述燃料电池发动机***的其余部分安装于所述安装框架上，且位于所述电堆的前方；
所述直流变换器安装于所述安装框架的顶部，所述燃料电池控制器安装于所述安装框架的顶部，且位于所述直流变换器的右侧。
进一步，所述安装框架包括中心悬置部，以及位于所述中心悬置部***的第一悬置部、第二悬置部、第三悬置部和第四悬置部，所述第一悬置部和所述第二悬置部位于所述中心悬置部的后方，所述第二悬置部位于所述第一悬置部和所述中心悬置部下方，所述第三悬置部位于所述中心悬置部上方，所述第四悬置部位于所述第三悬置部的左方。
进一步，所述电堆呈竖向设置，可拆卸安装于所述第一悬置部上，所述直流变换器和所述燃料电池控制器安装于所述第三悬置部。
进一步，所述空气***包括空气滤清器、空压机、空压机控制器、中冷器、增湿器以及节气门，所述电堆的阴极进气口与所述空气滤清器、空压机、空压机控制器、中冷器、增湿器、节气门依次通过管道相连，所述节气门与所述电堆的阴极出气口通过管道相连；所述空气滤清器安装于所述第四悬置部；所述空压机安装于所述中心悬置部，且位于所述空气滤清器的右侧；所述空压机控制器安装于所述中心悬置部，位于所述空压机的左侧；所述中冷器安装于所述中心悬置部，且位于所述空压机控制器右侧；所述增湿器安装于所述中心悬置部，且位于所述中冷器左侧；所述节气门通过折弯件安装于所述第二悬置部，且位于所述增湿器下方。
进一步，所述冷却***包括水泵、离子过滤器、PTC加热器以及节温器；所述电堆的进水口、水泵、离子过滤器、PTC加热器以及节温器依次通过管道相连，所述节温器分别与所述电堆的出水口和所述水泵通过管道相连；
所述水泵安装于所述中心悬置部，位于所述空气滤清器下方、所述空压机左侧；所述离子过滤器安装于所述中心悬置部底部，且位于所述空压机下方；所述PTC加热器安装于所述第四悬置部，且位于所述空压机控制器前方；所述节温器安装于所述第四悬置部，位于所述水泵左侧。
进一步，所述冷却***还包括水箱，所述水箱安装于所述第三悬置部，通过管道与所述节温器连接，且位于所述直流变换器左侧。
进一步，所述氢气***包括前处理模块以及氢气循环泵；所述前处理模块与所述电堆阳极进气口、所述氢气循环泵通过管道连通，所述电堆的两个阳极出气口分别与所述氢气循环泵、所述前处理模块通过管道连通；
所述前处理模块安装于所述中心悬置部，且位于所述增湿器前方，用于与氢瓶连接；所述氢气循环泵安装于所述第四悬置部，且位于所述直流变换器下方、空气滤清器右侧。
进一步，所述燃料电池发动机***还包括单片电压巡检器，所述单片电压巡检器安装于所述第一悬置部，且位于所述电堆后侧。
进一步，所述燃料电池发动机***还包括保险丝盒，所述保险丝盒安装于所述第四悬置部，且位于所述空气滤清器左侧。
本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：燃料电池发动机***分为多层布置，使***集成度较高，结构紧凑，管路集中，易于注塑集成，便于安装维修。
附图说明
图1是本实用新型提供的燃料电池发动机***一实施例一视角的结构示意图；
图2是图1中燃料电池发动机***另一视角的结构示意图；
图3是图1中安装框架的结构示意图；
图4是图1中燃料电池发动机***的右视图；
图5是图1中燃料电池发动机***的主视图；
图中：1-电堆、21-空气滤清器、22-空压机、23-空压机控制器、24-中冷器、25-增湿器、26-节气门、31-水泵、32-离子过滤器、33-PTC加热器、34- 节温器、35-水箱、41-前处理模块、42-氢气循环泵、5-燃料电池控制器、6-直流变换器、7-安装框架、71-中心悬置部、72-第一悬置部、73-第二悬置部、74- 第三悬置部、75-第四悬置部、8-单片电压巡检器、9-保险丝盒。
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。
请参见图1至图5，本实用新型提供的燃料电池发动机***包括电堆1、空气***、冷却***、氢气***、燃料电池控制器5、直流变换器6以及安装框架 7。其中，空气***给电堆1提供氧气、氢气***给电堆1提供氢气、冷却***用于对燃料电池发动机***内部进行冷却散热。
请参见图1和图3，所述电堆1、空气***、冷却***、燃料电池控制器5 以及直流变换器6呈多层布置于所述安装框架7上，在本实施例中为三层设置；安装框架7包括中心悬置部71，以及位于所述中心悬置部71***的第一悬置部 72、第二悬置部73、第三悬置部74和第四悬置部75，所述第一悬置部72和所述第二悬置部73位于所述中心悬置部71的后方，所述第二悬置部73位于所述第一悬置部72和所述中心悬置部71下方，所述第三悬置部74位于所述中心悬置部71上方，所述第四悬置部75位于所述第三悬置部74的左方。
安装框架7的安置空间分为上中下三层，上层包括第三悬置部74，中层包括中心悬置部71、第一悬置部72、第四悬置部75，下层包括第二悬置部73；上层主要安装燃料电池控制器5、直流变换器6等；中层主要安装空气***、冷却***、氢气***；下层主要用于管道的安装，使管道集中于下方的第二悬置部73，便于管道的维修与安装。
电堆1呈竖向设置，可拆卸安装于所述第一悬置部72上，电堆1包括两个水接口(进水口和出水口)、两个气接口(一个阴极进气口和一个阴极出气口) 和三个氢气接口(一个阳极进气口和两个阳极出气口)。所述直流变换器6和所述燃料电池控制器5安装于所述第三悬置部74，且所述燃料电池控制器5位于所述直流变换器6的右侧。
请参见图1和图2，空气***包括空气滤清器21、空压机22、空压机控制器23、中冷器24、增湿器25以及节气门26，所述电堆1的阴极进气口与所述空气滤清器21、空压机22、空压机控制器23、中冷器24、增湿器25、节气门 26依次通过管道相连，所述节气门26与所述电堆1的阴极出气口通过管道相连；所述空气滤清器21安装于所述第四悬置部75；所述空压机22安装于所述中心悬置部71，且位于所述空气滤清器21的右侧；所述空压机控制器23安装于所述中心悬置部71，位于所述空压机22的左侧；所述中冷器24安装于所述中心悬置部71，且位于所述空压机控制器23右侧；所述增湿器25安装于所述中心悬置部71，且位于所述中冷器24左侧；所述节气门26通过折弯件安装于所述第二悬置部73，且位于所述增湿器25下方。
请参见图1和图2，冷却***包括水泵31、离子过滤器32、PTC加热器33 以及节温器34、水箱35；所述电堆1的进水口、水泵31、离子过滤器32、PTC 加热器33以及节温器34依次通过管道相连，所述节温器34分别与所述电堆1 的出水口和所述水泵31通过管道相连；所述水泵31安装于所述中心悬置部71，位于所述空气滤清器21下方、所述空压机22左侧；所述离子过滤器32安装于所述中心悬置部71底部，且位于所述空压机22下方；所述PTC加热器33安装于所述第四悬置部75，且位于所述空压机控制器23前方；所述节温器34安装于所述第四悬置部75，位于所述水泵31左侧；所述水箱35安装于所述第三悬置部74，通过管道与所述节温器34连接，且位于所述直流变换器6左侧。流通水的管道主要安装于燃料电池发动机***外部及第四悬置部75，便于维修与安装。
请参见图1，所述氢气***包括前处理模块41以及氢气循环泵42；所述前处理模块41与所述电堆1阳极进气口、所述氢气循环泵42通过管道连通，所述电堆1的两个阳极出气口分别与所述氢气循环泵42、所述前处理模块41通过管道连通；所述前处理模块41安装于所述中心悬置部71，且位于所述增湿器 25前方，用于与氢瓶连接；所述氢气循环泵42安装于所述第四悬置部75，且位于所述直流变换器6下方、空气滤清器21右侧。
请参见图2，所述燃料电池发动机***还包括单片电压巡检器8，所述单片电压巡检器8安装于所述第一悬置部72，且位于所述电堆1后侧。所述燃料电池发动机***还包括保险丝盒9，所述保险丝盒9安装于所述第四悬置部75，且位于所述空气滤清器21左侧，本实施例中，可拆卸安装方式均为螺栓连接。
外部空气首先进入位于燃料电池发动机***边部的空气滤清器21进行过滤，随后进入空压机22压缩，以提高空气的压力，高压空气(压缩后温度同时急剧升高)通过中冷器24冷却，随后进入增湿器25增湿，从而使空气在压力、温度和湿度方面都满足电堆1要求参与化学反应，增湿器25位于电堆1下部以防止积水倒灌至电堆1。空气滤清器21安装于第四悬置部75，置于燃料电池发动机***的边部，便于空气的输入，空气***中连接于电堆1与空气滤清器21 之间的部件，主要安装于中心悬置部71，设于空气滤清器21与电堆1之间，使得空气***各部件之间的管道比较短，集中于中心悬置部71，可节约占用空间，节气门26用于检测出堆空气的流量，设于与电堆1靠近的位置。
氢瓶中的氢气经过前处理模块41降压后进入电堆1，参与化学反应，从电堆1出来后的氢气一分为二，一部分进入氢气循环泵42、一部分再次进入前处理模块41，使氢气循环使用。水箱35的水通过水泵31抽取，进入电堆1，从电堆1出来后的水流经离子过滤器32、中冷器24、PTC加热器33、节温器34 后进水泵31，形成水循环。
燃料电池发动机***分为三层布置，使***集成度较高，结构紧凑，管路集中，易于注塑集成，便于安装维修，管路走向合理，流阻小，体积功率密度较高。
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 (9)

1.一种燃料电池发动机***，其特征在于,包括：安装框架、电堆、空气***、冷却***、氢气***、燃料电池控制器以及直流变换器，所述电堆、所述空气***、所述冷却***、所述燃料电池控制器以及所述直流变换器且呈多层布置于所述安装框架上；
所述电堆设置于所述安装框架的后端，所述燃料电池发动机***的其余部分安装于所述安装框架上，且位于所述电堆的前方；
所述直流变换器安装于所述安装框架的顶部，所述燃料电池控制器安装于所述安装框架的顶部，且位于所述直流变换器的右侧。
2.如权利要求1所述的燃料电池发动机***，其特征在于，所述安装框架包括中心悬置部，以及位于所述中心悬置部***的第一悬置部、第二悬置部、第三悬置部和第四悬置部，所述第一悬置部和所述第二悬置部位于所述中心悬置部的后方，所述第二悬置部位于所述第一悬置部和所述中心悬置部下方，所述第三悬置部位于所述中心悬置部上方，所述第四悬置部位于所述第三悬置部的左方。
3.如权利要求2所述的燃料电池发动机***，其特征在于，所述电堆呈竖向设置，可拆卸安装于所述第一悬置部上，所述直流变换器和所述燃料电池控制器安装于所述第三悬置部。
4.如权利要求3所述的燃料电池发动机***，其特征在于，所述空气***包括空气滤清器、空压机、空压机控制器、中冷器、增湿器以及节气门，所述电堆的阴极进气口与所述空气滤清器、空压机、空压机控制器、中冷器、增湿器、节气门依次通过管道相连，所述节气门与所述电堆的阴极出气口通过管道相连；所述空气滤清器安装于所述第四悬置部；所述空压机安装于所述中心悬置部，且位于所述空气滤清器的右侧；所述空压机控制器安装于所述中心悬置部，位于所述空压机的左侧；所述中冷器安装于所述中心悬置部，且位于所述空压机控制器右侧；所述增湿器安装于所述中心悬置部，且位于所述中冷器左侧；所述节气门通过折弯件安装于所述第二悬置部，且位于所述增湿器下方。
5.如权利要求4所述的燃料电池发动机***，其特征在于，所述冷却***包括水泵、离子过滤器、PTC加热器以及节温器；所述电堆的进水口、水泵、离子过滤器、PTC加热器以及节温器依次通过管道相连，所述节温器分别与所述电堆的出水口和所述水泵通过管道相连；
所述水泵安装于所述中心悬置部，位于所述空气滤清器下方、所述空压机左侧；所述离子过滤器安装于所述中心悬置部底部，且位于所述空压机下方；所述PTC加热器安装于所述第四悬置部，且位于所述空压机控制器前方；所述节温器安装于所述第四悬置部，位于所述水泵左侧。
6.如权利要求5所述的燃料电池发动机***，其特征在于，所述冷却***还包括水箱，所述水箱安装于所述第三悬置部，通过管道与所述节温器连接，且位于所述直流变换器左侧。
7.如权利要求4所述的燃料电池发动机***，其特征在于，所述氢气***包括前处理模块以及氢气循环泵；所述前处理模块与所述电堆阳极进气口、所述氢气循环泵通过管道连通，所述电堆的两个阳极出气口分别与所述氢气循环泵、所述前处理模块通过管道连通；
所述前处理模块安装于所述中心悬置部，且位于所述增湿器前方，用于与氢瓶连接；所述氢气循环泵安装于所述第四悬置部，且位于所述直流变换器下方、空气滤清器右侧。
8.如权利要求2所述的燃料电池发动机***，其特征在于，所述燃料电池发动机***还包括单片电压巡检器，所述单片电压巡检器安装于所述第一悬置部，且位于所述电堆后侧。
9.如权利要求4所述的燃料电池发动机***，其特征在于，所述燃料电池发动机***还包括保险丝盒，所述保险丝盒安装于所述第四悬置部，且位于所述空气滤清器左侧。
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