[发明专利]半分隔溢流式车用燃料电池发动机水箱

说明书

技术领域

本发明涉及车用燃料电池发动机水箱。

背景技术

燃料电池系统和燃料电池电动车使用过程中，需要用去离子水给电堆冷却，由于目前 燃料电池堆结构的特殊性，在其冷却循环使用过程中冷却水量也有一定的消耗；同时针对 燃料电池运行中的增湿需求，需要增加额外的增湿方式消耗去离子水对燃料电池的氧化剂- 空气和燃料-氢气增湿。燃料电池又有在反应过程中产生水的特性，这部分生成水可以回收 至水箱，补偿水箱内去离子水的消耗。

现有的车用燃料电池发动机使用的水箱一般采用分体式结构，即散热循环系统补水水 箱和增湿用水箱分别设计和安装，需要分别设计支架和固定空间，甚至有占用汽车后备箱 原有空间来设置水箱的情况。这增加了发动机舱内零部件数量，占用了安装空间，使本来 比较紧张的整车空间更加吃紧，对整车的布置和设计提出了严峻挑战；另一方面，燃料电 池的生成水回收后对水箱的补偿无法与每个水箱内水的消耗精确匹配，只能选择补给其中 一个对去离子水需求量相对大的，另一个水箱则需要定时人工补水，这使得系统变得复杂， 所需要的系统维护的工作量增多了。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种半分隔溢流式车用燃料电池发动机 水箱，通过将燃料电池的生成水补充与循环冷却消耗和中冷、增湿用水消耗的匹配，以解 决燃料电池发动机系统的用水平衡问题。

本发明采用了下述技术方案来解决上述技术问题：

一种半分隔溢流式车用燃料电池发动机水箱，包括冷却补水水箱和增湿水箱，其中， 冷却补水水箱和增湿水箱腔体相通，冷却补水水箱与增湿水箱高差排布，并且冷却补水水 箱与增湿水箱两腔体间设有溢流中隔。

上述溢流中隔为溢流堰式溢流中隔。

上述冷却补水水箱上还设有进水口、回水口、溢流口及冷却出水口。

上述增湿水箱上还设有增湿出水口。较佳的，增湿出水口设于增湿水箱底部。

上述冷却补水水箱与增湿水箱两腔体间还设有分隔栏。

上述冷却补水水箱与增湿水箱高差排布的方式为冷却补水水箱的腔底高于增湿水箱的 腔底。

本发明充分考虑补水水箱与增湿水箱各自的功能特点、消耗水量的不同以及发动机舱 内布置空间，将循环冷却用和增湿用两个功能的水箱合成设计为可连通的一体化结构，内 部为高度分布不同的两个腔体、容积按照消耗水量分为储水量不同的两部分，之间以溢流 堰式的半分隔结构分开，补充的水经过水箱补水接口进入相对位置较高的水箱内，补充的 水量先流进该水箱内，当水位超过溢流中隔后即流入另一个水箱做补充，当水量过多超过 最高液位时经过溢水口排出。本发明的水箱解决了目前的燃料电池发动机系统增湿和冷却 散热耗水不均，同时回收的生成水对两个分离的水箱补水难以准确和充分，需要频繁判断 和外加去离子水，以及整个燃料电池发动机系统的用水平衡问题。本发明既能保证燃料电 池系统冷却循环与中冷增湿两个子系统对去离子水消耗，同时也减少了对支架设计与固定 空间需求。

附图说明

图1：半分隔溢流式车用燃料电池发动机水箱正视图

图2：半分隔溢流式车用燃料电池发动机水箱俯视图

图3：半分隔溢流式车用燃料电池发动机水箱左视图

具体实施方式

如图1-3所示半分隔溢流式车用燃料电池发动机水箱，设计成多功能半分隔补偿式水 箱形式，燃料电池多功能半分隔补偿式水箱，包括冷却补水水箱2和增湿水箱5，冷却补水 水箱与增湿水箱高差排布，并且冷却补水水箱与增湿水箱两腔体间设有溢流中隔4。冷却补 水水箱上设有进水口1、回水口6、溢流口7、冷却出水口8，增湿水箱上设有增湿出水口9， 补水水箱与增湿水箱腔体间还设有分隔栏3。

上述半分隔溢流式车用燃料电池发动机水箱依照功能不同、高差排布，冷却补水水箱 的腔底10高于增湿水箱的腔底11，分为两个腔体：冷却补水水箱2和增湿水箱5。两个水 箱之间不是相互独立的，腔体的容积按照消耗水量分为储水量不同的两部分，之间以溢流 堰式的溢流中隔4分开。

燃料电池发动机水箱的工作原理是由进水口1对整个水箱进行加注去离子水。在燃料 电池系统运行过程中，燃料电池发动机水箱内的去离子水从两个腔体的出水口分别引流到 两处。冷却补水水箱2内的去离子水由冷却出水口8引流到燃料电池散热循环系统进行冷 却补水。增湿水箱5内的去离子水由增湿出水口9引流到中冷增湿系统，对燃料电池氧化 剂空气起到中冷增湿作用。燃料电池的生成水通过回流口6回收进入相对位置较高的冷却 补水水箱2内，补充的水量先流进冷却补水水箱2内，当水位超过溢流中隔4后即流入增 湿水箱5做补充，当水量过多超过最高液位时经过溢水口7从燃料电池发动机水箱排出。