用于氢燃料电池系统的插装式控氢模块技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于氢燃料电池系统的插装式控氢模块，包括：汇流块，所述汇流块的内部气道呈上下阶梯分布，所述内部气道至少为两层分布；用于对所述汇流块内的气体压力和流量进行调节的插装件，所述插装件与所述汇流块插装式配合连接；用于实时监测所述汇流块内的气体压力的传感器，所述传感器与所述汇流块可拆卸地连接。本实用新型专利技术具有集成化、小型化、轻量化的优势，通过设计具有上下阶梯分布的内部气道的汇流块，可以根据需要布局进口或出口，灵活性强；通过插装式比例电磁阀设计，进一步地减小了体积和重量，可以快速更换和拆装；通过长螺栓固定，紧固性好，能够抗震动和冲击，增强了稳定性。增强了稳定性。增强了稳定性。

【技术实现步骤摘要】
用于氢燃料电池系统的插装式控氢模块


[0001]本技术涉及控氢模块，尤其涉及一种用于氢燃料电池系统的插装式控氢模块。

技术介绍

[0002]氢燃料电池车辆是以氢为主要燃料的车辆，如图1所示，其整个氢气系统包括供氢系统和燃料电池系统两部分。
[0003]供氢系统由氢气瓶、组合式瓶阀、减压阀、压力/温度传感器等组成，功能是将氢气瓶内的高压氢气降低到中压(10
‑
30bar)，从而进行下一步的调节。
[0004]燃料电池系统包括控氢模块和反应电堆(燃料电池堆)。控氢模块的作用是给燃料电池堆提供压力稳定的低压氢气，调节和控制进入反应电堆的压力和流量。反应电堆除了燃料电池本体外还包括了一些外围装置，如氧气供应系统、水管理系统、热管理系统、控制系统、安全系统等。
[0005]目前，控氢模块有三种技术路线可以达到调压的目的：
[0006]1、使用弹簧减压阀调节压力。减压阀是通过调节作用将进口压力减至某一需要的出口压力，并依靠介质本身的能量使出口压力自动保持稳定的阀门。
[0007]2、使用电磁比例阀调节压力。在电磁比例阀通电时，根据不同的电信号产生不同的电流和电磁力，控制阀的开度，从而控制出口氢气压力。
[0008]3、使用氢气喷射器调节压力。氢气系统中的喷射器是多个电磁阀并联起来的一个单元，通过控制各个不同数量的电磁阀开关从而改变流道数量来实现调节下游压力的功能。
[0009]以上三种技术路线的比较如下表所示：
[0010] 弹簧减压阀电磁比例阀氢气喷射器是否需要电源否是是是否考虑防爆否是是是否支持远程控制否是是出口压力控制精度中高中是否有噪音无无有模块复杂程度简单简单复杂
[0011]其中，使用氢气喷射器制作的模块往往有多个电磁阀，使模块相对复杂，不符合模块简单化的设计趋势。为了提高对系统的操控，可以实现远程控制的电磁比例阀技术比弹簧减压阀技术更加让人青睐一些，且它拥有最精准的控制能力。因此，目前市场上的燃料电池系统的控氢模块，基本都是以电磁比例阀技术为核心的产品。
[0012]但本申请技术人在实现本申请实施例中技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
[0013]1、现有的控氢模块大且重，此类型的比例电磁阀体积大，质量重，与模块连接的面
积也很大，影响了控氢模块汇流块的体积，从而大大增加了整个模块的体积与重量，据调查与估算，单个控氢模块大约在2.4kg
‑
3.2kg左右。
[0014]2、现有的控氢模块上比例电磁阀有安装风险，此类型底部安装的比例电磁阀，在安装时仅仅需要旋紧阀顶部仅有的两根对角长螺钉。只靠两根螺钉固定的固定方式在抗振动、抗冲击方面存在不确定性。
[0015]3、现有的控氢模块形式单一，由于控氢模块的功能是通过汇流块将各个功能零部件连接在一起，一旦汇流块形态确定后，控氢模块上零部件的元件的数量与位置就固定了，模块缺乏结构的多样性。燃料系统厂家客户在使用时必须考虑到控氢模块上的功能元件的线路连接，增加了客户的设计难度。
[0016]4、现有的控氢模块接插件体积大，该类型的电磁比例阀使用的接插件一般为DIN EN 17301
‑
803 A型缆线插头体积大，不符合车规小型化要求。

技术实现思路

[0017]本申请实施例通过提供一种用于氢燃料电池系统的插装式控氢模块，解决了现有技术中控氢模块体积大且重、稳定性弱、形式单一、接插件体积大等技术问题，实现了集成化、小型化、轻量化、稳定性好、布局灵活的技术效果。
[0018]本申请实施例提供了一种用于氢燃料电池系统的插装式控氢模块，包括：
[0019]汇流块，所述汇流块的内部气道呈上下阶梯分布，所述内部气道至少为两层分布；
[0020]用于对所述汇流块内的气体压力和/或流量进行调节的插装件，所述插装件与所述汇流块插装式连接；
[0021]用于实时监测所述汇流块内的气体压力的传感器，所述传感器与所述汇流块可拆卸地连接。
[0022]优选地，所述汇流块为立方体结构，所述汇流块的两个相对的角上设有从上顶面延伸至下底面的长通孔，所述汇流块上顶面和下底面的另外两个角上均设有盲孔，所述盲孔设有内螺纹。
[0023]优选地，所述汇流块的上顶面设有用于与所述插装件配合的插装腔，所述汇流块的下底面设有气体入口腔，所述汇流块的中心设有滤芯腔，所述插装腔、滤芯腔、气体入口腔从上至下依次连接并形成纵向贯通的腔体；
[0024]所述汇流块的四个侧面中至少两个侧面设有横向的孔腔，且所述孔腔呈上下阶梯分布，至少为两层分布；所述孔腔与所述纵向贯通的腔体贯通连接，形成联通的内部气道。
[0025]优选地，所述插装件包括插装式比例电磁阀，所述插装式比例电磁阀包括主体，主体底部中心设有向外延伸的进口轴，进口轴的直径小于主体，进口轴中心设有中空的气体进口，主体底部外周设有向内凹陷的气体出口；
[0026]进口轴外周设有第一密封圈，主体下端外周设有第二密封圈，主体顶部设有用于数据传输和控制的接插件。
[0027]更优选地，还包括盖块，所述盖块的中心设有供所述插装件穿过的中心孔，所述盖块的四个角上设有通孔，短螺钉穿过盖块上对角的两个通孔与汇流块上的盲孔固定，将盖块和插装式比例电磁阀固定于汇流块上。
[0028]进一步地，长螺栓依次穿过盖块上另外两个通孔、汇流块上的两个长通孔并与外
部设备固定。
[0029]优选地，还包括安全阀，所述安全阀的入口与所述汇流块上的一孔腔连接。
[0030]优选地，还包括用于过滤气体中的杂质的滤芯，所述滤芯设于所述汇流块上的滤芯腔内。
[0031]优选地，还包括底座板，底座板上对应汇流块上的气体入口腔处设有底板中心孔，底座板上对应汇流块上的盲孔和/或长通孔处设有底板连接孔，用于与汇流块连接固定；长螺栓依次穿过盖块上的通孔、汇流块上的两个长通孔及底座板上的连接孔并固定；底座板上外沿还设有底板固定孔，用于与外部设备固定连接。
[0032]优选地，还包括L型结构侧装板，L型结构侧装板的底板与所述汇流块下底面连接，L型结构侧装板的侧板两端延伸至所述汇流块外部，且所述侧板端部设有用于与外部设备连接的固定安装孔。
[0033]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0034](1)插装式控氢模块集成了过滤器、气体压力流量调节、数据传输、安全泄放等各个功能零部件，产品集成度高；
[0035](2)以内部气道代替了传统的繁琐的管线连接方案，减小了整个插装式控氢模块的体积和安装难度；
[0036](3)汇流块内部采用上下两层阶梯分布气道来区分上下游，四个侧面可以根据需要布局进口或出口，实现单个模块至多五通设计，灵活性强；
[0037](4)采用微型插装式比例电磁阀，将整个插装式控氢模块的体积和重量进一步地减小，只要把盖板打开，就可以把本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于氢燃料电池系统的插装式控氢模块，其特征在于，包括：汇流块，所述汇流块的内部气道呈上下阶梯分布，所述内部气道至少为两层分布；用于对所述汇流块内的气体压力和/或流量进行调节的插装件，所述插装件与所述汇流块插装式连接；用于实时监测所述汇流块内的气体压力的传感器，所述传感器与所述汇流块可拆卸地连接。2.如权利要求1所述的用于氢燃料电池系统的插装式控氢模块，其特征在于，所述汇流块为立方体结构，所述汇流块的两个相对的角上设有从上顶面延伸至下底面的长通孔，所述汇流块上顶面和下底面的另外两个角上均设有盲孔，所述盲孔设有内螺纹。3.如权利要求2所述的用于氢燃料电池系统的插装式控氢模块，其特征在于，所述汇流块的上顶面设有用于与所述插装件配合的插装腔，所述汇流块的下底面设有气体入口腔，所述汇流块的中心设有滤芯腔，所述插装腔、滤芯腔、气体入口腔从上至下依次连接并形成纵向贯通的腔体；所述汇流块的四个侧面中至少两个侧面设有横向的孔腔，且所述孔腔呈上下阶梯分布，至少为两层分布；所述孔腔与所述纵向贯通的腔体贯通连接，形成联通的内部气道。4.如权利要求1所述的用于氢燃料电池系统的插装式控氢模块，其特征在于，所述插装件包括插装式比例电磁阀，所述插装式比例电磁阀包括主体，主体底部中心设有向外延伸的进口轴，进口轴的直径小于主体，进口轴中心设有中空的气体进口，主体底部外周设有向内凹陷的气体出口；进口轴外周设有第一密封圈，主体下端外周设有第二密封圈，主体顶部设有用于信号传输和...

【专利技术属性】
技术研发人员：荀程章，邱明明，陆志艺，员吉磊，
申请(专利权)人：上海循程机电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：