[发明专利]集成式燃料电池发动机系统

说明书

本发明提供了一种集成式燃料电池发动机系统，包括电堆组件，发动机电气组件，氢喷组件，空气入堆组件，空气出堆组件，歧管总成，水泵组件，辅助加热组件，尾排组件，其中发动机电气组件集成设置在电堆组件的顶板上；所述氢喷组件和歧管总成设置在所述电堆组件的近端板上，所述空气入堆组件和空气出堆组件设置在所述电堆组件的远端板上；所述水泵组件，辅助加热组件和尾排组件设置在所述电堆组件的底板上，所述尾排组件与空气出堆组件连通。本发明将电堆模块两侧端板和底板作为基础进行了集成设计，减少了燃料电池发动机的维护面，降低售后维修维护难度，同时大大减少了连接管路数量及总长度，减少空压机及水泵的功耗。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，具体涉及一种集成式燃料电池发动机系统。

背景技术

随着燃料电池发动机在商用车上的深入推广，对100kw以上大功率燃料电池发动机的需求越来越迫切。随着燃料电池功率的增加，燃料电池发动机的尺寸也需要相应的提高。

燃料电池发动机通常至少包括氢气管路、空气管路及冷却液管路三种流体输送管路，需要在燃料电池的多个组件之间进行输送，因此随着尺寸的提高，燃料电池发动机各个组件的具体布置方式将显著的影响各个管路的长度和复杂程度，进而对空压机、循环泵等流体输送装置的性能提出更高的要求。同时，随着尺寸的增加和管路复杂度的提高，在本身就十分有限的安装空间内，燃料电池发动机的维修维护将变得更加复杂。

因此，当前亟需提供一种高度集成的燃料电池发动机。本专利提供一种新的燃料电池发动机集成方案，可以更进一步提高燃料电池发动机的集成度，使其完美适用现有商用车车型，尤其是在中型及重型货车上的应用。

发明内容

本发明提供了一种集成式燃料电池发动机系统，包括电堆组件，发动机电气组件，氢喷组件，空气入堆组件，空气出堆组件，歧管总成，水泵组件，辅助加热组件，尾排组件。

电堆组件是燃料电池发动机的核心，与燃料电池发动机系统的其他组件都有紧密联系。所述电堆组件包括近端板、远端板、底板和顶板，所述近端板上具有氢气入堆口、氢气出堆口、冷却液入堆口及冷却液出堆口，所述远端板上具有空气入堆口及空气出堆口，所述顶板上具有正负极输出端口。

发动机电气组件主要包括DCDC转换器、空压机控制器、高压配电、低压配电，其中高压配电主要用于水泵组件和辅助加热组件，低压配电主要用于其他发动机零部件，发动机电气组件被集成封装到一个壳体中，从而可以共用一个散热冷却回路。优选的，发动机电气组件被安装在电堆组件的顶板上，从而所述DCDC转换器能够与正负极输出端口的铜排连接，节约安装空间。

所述水泵组件，辅助加热组件和尾排组件设置在所述电堆组件的底板上，所述尾排组件与空气出堆组件连通。

所述氢喷组件和歧管总成设置在所述电堆组件的近端板上，所述空气入堆组件和空气出堆组件设置在所述电堆组件的远端板上。其中，歧管总成中集成有一系列管路和装置，主要用于与近端板上的氢气与冷却液出入口相连通。

具体的，所述歧管总成包括第一歧管总成和第二歧管总成，所述第一歧管总成包括氢气入堆管路及冷却液出堆管路，所述氢气入堆管路连接在氢气入堆口上，所述冷却液出堆管路连接在冷却液出堆口上；所述第二歧管总成包括氢气出堆管路、汽水分离器、氢气循环回流管路、引射回流腔室及冷却液入堆管路，所述氢气出堆管路连接在氢气出堆口上，所述汽水分离器与氢气出堆管路连通，用于将出堆氢气进行汽水分离，所述氢气循环回流管路连接在汽水分离器上，并通过所述引射回流腔室与所述氢气入堆管路连通，从而能够将分离后的出堆氢气通过引射回流腔室重新引入氢气入堆管路中，所述冷却液入堆管路连接在冷却液入堆口上，由于冷却液入堆管路邻近汽水分离器和引射回流腔室，因此冷却液入堆管路还具备给汽水分离器和引射回流腔室加热升温的作用。

进一步的，所述近端板上设置有节温器组件，所述节温器组件与所述第二歧管总成的冷却液入堆管路连通。