專利名稱：用于燃料電池機(jī)動車的冷卻系統(tǒng)及其冷卻管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池機(jī)動車，尤其涉及用于燃料電池機(jī)動車的冷卻系統(tǒng)及其冷卻管。
背景技術(shù)：
通常，設(shè)在燃料電池機(jī)動車上的燃料電池，利用來自燃料電池組陽極的可燃?xì)怏w和來自燃料電池組陰極的空氣之間的電化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生電能。
燃料電池組具有薄膜電解質(zhì)部件(MEA)，該薄膜電極部件具有被夾在供給可燃?xì)怏w的陽極和供給空氣的陰極之間的薄膜電解質(zhì)。
MEA被夾在一對隔離板之間，定義為多個溝或槽的流場被形成在隔離板上，用于可燃?xì)怏w、空氣和冷卻劑的流動。
圖1是一個傳統(tǒng)的燃料電池車輛中的冷卻系統(tǒng)的框圖。
如圖1所示，所述傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)包括用于燃料電池組的冷卻劑循環(huán)流場和用于多個收集器的冷卻劑循環(huán)流場。
用于燃料電池組的冷卻劑循環(huán)流場被構(gòu)成為通過泵19連接散熱器23和燃料電池組13，以便使經(jīng)過燃料電池組13的冷卻劑吸收在空氣和可燃?xì)怏w之間發(fā)生反應(yīng)時產(chǎn)生的熱量。
通過使熱量由第一風(fēng)扇25產(chǎn)生的空氣流帶走，來自燃料電池組的冷卻劑在散熱器23中被冷卻，并且被再次供應(yīng)給燃料電池組13。
同時，用于收集器的冷卻劑循環(huán)流場被構(gòu)成為通過泵27連接第二散熱器29，空氣收集器17，和可燃?xì)怏w收集器15。
來自燃料電池組13的未反應(yīng)的剩余可燃?xì)怏w和剩余空氣分別在空氣收集器17和可燃?xì)怏w收集器15中被冷凝，然后被排出。
來自可燃?xì)怏w收集器15的冷卻劑，其包含冷凝產(chǎn)生的熱量，在第二散熱器29中通過與第二風(fēng)扇31引入的空氣進(jìn)行熱交換而被冷卻，并被再次供應(yīng)給空氣收集器17。
如上所述，燃料電池車輛中的傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)有兩個冷卻循環(huán)流場，以致所述冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，并且難以獲得安裝所述冷卻系統(tǒng)的空間。

發(fā)明內(nèi)容
用于燃料電池機(jī)動車的一種示例性冷卻系統(tǒng)包括，可燃?xì)怏w流場，用于將可燃?xì)怏w供應(yīng)給燃料電池組和通過一個可燃?xì)怏w收集器將未反應(yīng)的可燃?xì)怏w從所述燃料電池組排出；空氣流場，用于將空氣供應(yīng)給燃料電池組和通過空氣收集器將未反應(yīng)的空氣從所述燃料電池組排出；和冷卻劑循環(huán)流場，用于通過泵產(chǎn)生的壓力將冷卻劑供應(yīng)給所述燃料電池組、所述可燃?xì)怏w收集器、和所述空氣收集器，并且通過散熱器的傳熱來冷卻從那里退出的冷卻劑。
優(yōu)選地，燃料電池組和可燃?xì)怏w收集器之間的可燃?xì)怏w流場通道，燃料電池組和空氣收集器之間的空氣流場通道，和冷卻劑循環(huán)流場通道中的每一個，都形成為具有至少一個冷卻管，在該冷卻管的周面上有多個散熱刺狀物。
優(yōu)選地，散熱刺狀物形成流線型的形狀。
優(yōu)選地，用于冷卻的管道的周面是波浪形的。


合并入說明書并構(gòu)成說明書的一部分的附圖，示出了本發(fā)明的一個實施例，并且，與說明書一起，用來解釋本發(fā)明的原理。
圖1是一種傳統(tǒng)的燃料電池車輛中的冷卻系統(tǒng)的框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的冷卻系統(tǒng)的框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的冷卻管的立體圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的優(yōu)選實施例將在下文中結(jié)合附圖得到詳細(xì)說明。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的冷卻系統(tǒng)的框圖。
如圖2所示，可燃?xì)怏w流場被構(gòu)成為連接著增濕器11，燃料電池組13，和可燃?xì)怏w收集器15。增濕器11加濕被供給的可燃?xì)怏w，以便包含水分的可燃?xì)怏w被供應(yīng)給燃料電池組13。
在反應(yīng)之后剩余的可燃?xì)怏w被從燃料電池組13排出并穿過可燃?xì)怏w收集器15。在可燃?xì)怏w收集器15中，包含在可燃?xì)怏w中的水分被冷凝成水。
同時，空氣流場被構(gòu)成為連接著增濕器11，燃料電池組13，和空氣收集器17。增濕器11加濕被供給的可燃?xì)怏w，以便包含水分的空氣被供應(yīng)給燃料電池組13。
在反應(yīng)之后剩余的空氣被從燃料電池組13排出并穿過空氣收集器17。在空氣收集器17中，包含在空氣中的水分被冷凝成水。
增濕器11加濕流向燃料電池組13的可燃?xì)怏w和空氣，以便防止燃料電池組13的MEA(薄膜電解質(zhì)部件)受損。
可燃?xì)怏w流場和空氣流場能與另外的元件相連，例如流量計，流量控制器，過濾器，和閥，它們沒有在圖2中示出。
此外，冷卻劑循環(huán)流場被構(gòu)成為連接著增濕器11，可燃?xì)怏w收集器15，空氣收集器17，和散熱器23。
泵19與散熱器23的出口相連，使得冷卻劑被泵19壓縮以便供應(yīng)給燃料電池組13和空氣收集器17。
通過燃料電池組13的冷卻劑吸收在空氣和可燃?xì)怏w之間發(fā)生反應(yīng)時產(chǎn)生的熱量。隨后，來自燃料電池組13的冷卻劑被供應(yīng)給增濕器11以便利用該冷卻劑加濕可燃?xì)怏w和空氣。
同時，來自泵19的冷卻劑也通過空氣收集器17和可燃?xì)怏w收集器15，以便冷凝包含在來自燃料電池組11的剩余可燃?xì)怏w和空氣中的水分。
來自可燃?xì)怏w收集器15的冷卻劑與來自增濕器11的冷卻劑匯合，然后所述匯合的冷卻劑通過一個存儲器21并供應(yīng)給散熱器23。通過散熱器23的冷卻劑含有在燃料電池組中進(jìn)行反應(yīng)時產(chǎn)生的熱量和在空氣收集器17以及可燃?xì)怏w收集器15中進(jìn)行冷凝時留下的殘留熱量。
風(fēng)扇25供給從車輛外部導(dǎo)入的空氣，以便在吸入的空氣和冷卻劑之間產(chǎn)生熱交換。于是，在散熱器23中被冷卻的冷卻劑再次沿著冷卻劑循環(huán)流場運動。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的冷卻管的立體圖。
如圖3所示，多個刺狀物35形成在冷卻管33的周面上。所述刺狀物35增加了空氣的接觸面積，使得能更有效地進(jìn)行熱交換。此外，每個散熱刺狀物35都是流線型的，以便在周面上流動的空氣能以減小的阻力流動。
再次參考圖2，燃料電池組13與可燃?xì)怏w收集器15之間的可燃?xì)怏w流場的通道，燃料電池組13與空氣收集器17之間的空氣流場的通道，和冷卻劑循環(huán)流場的整個通道中的每一個都由具有至少一個如圖3中所示的在其周面上帶有多個刺狀物35的冷卻管33構(gòu)成。
因此，從燃料電池組13傳送到空氣收集器17的未反應(yīng)的剩余空氣和從燃料電池組13傳送到可燃?xì)怏w收集器15的未反應(yīng)的剩余可燃?xì)怏w都通過利用冷卻管35而得到更有效地冷卻，從而抑制了通過收集器15，17的冷卻劑的溫度增加。
此外，冷卻劑循環(huán)流場的通道全部由冷卻管35形成，以便冷卻劑能被更有效地冷卻。
因此，雖然對用于所述收集器和所述燃料電池組的整體的冷卻系統(tǒng)，僅提供了一個散熱器23，但所述冷卻系統(tǒng)的性能卻不會變劣，并且該冷卻系統(tǒng)可以通過簡單的結(jié)構(gòu)來簡單地構(gòu)成。
此外，為了增大熱交換量，用冷卻管35形成的通道可以包括多個冷卻管35，且所述冷卻管35的周面可以被做成波浪形。
根據(jù)該用于燃料電池機(jī)動車的冷卻系統(tǒng)，用于收集器的冷卻系統(tǒng)能與用于燃料電池組的冷卻系統(tǒng)成一整體，而不會使冷卻性能變劣，并且該用于燃料電池機(jī)動車的冷卻系統(tǒng)由較小的體積構(gòu)成。
權(quán)利要求
1.一種用于燃料電池機(jī)動車的冷卻系統(tǒng)，其包括可燃?xì)怏w流場，用于將可燃?xì)怏w供應(yīng)給燃料電池組并通過可燃?xì)怏w收集器將所述可燃?xì)怏w從所述燃料電池組排出；空氣流場，用于將空氣供應(yīng)給燃料電池組并通過空氣收集器將所述空氣從所述燃料電池組排出；以及冷卻劑循環(huán)流場，用于通過泵產(chǎn)生的壓力將冷卻劑供應(yīng)給所述燃料電池組、所述可燃?xì)怏w收集器、和所述空氣收集器，并且通過散熱器的傳熱來冷卻從那里退出的冷卻劑。
2.如權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其中，燃料電池組和可燃?xì)怏w收集器之間的可燃?xì)怏w流場通道，燃料電池組和空氣收集器之間的空氣流場通道，和冷卻劑循環(huán)流場通道中的每一個，都由至少一個冷卻管形成，在該冷卻管的周面上具有多個刺狀物。
3.如權(quán)利要求2所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述刺狀物為流線型的。
4.如權(quán)利要求3所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述冷卻管的周面是波浪形的。
5.一種設(shè)在燃料電池機(jī)動車中冷卻系統(tǒng)上的管子，其包括可燃?xì)怏w流場，用于將可燃?xì)怏w供應(yīng)給燃料電池組和通過可燃?xì)怏w收集器將所述可燃?xì)怏w從所述燃料電池組排出；空氣流場，用于將空氣供應(yīng)給燃料電池組和通過空氣收集器將所述空氣從所述燃料電池組排出；以及冷卻劑循環(huán)流場，用于通過泵產(chǎn)生的壓力將冷卻劑供應(yīng)給所述燃料電池組、所述可燃?xì)怏w收集器、和所述空氣收集器，并且通過散熱器的傳熱來冷卻從那里退出的冷卻劑，其中，所述管子在其周面上具有多個刺狀物，并且燃料電池組和可燃?xì)怏w收集器之間的可燃?xì)怏w流場通道，燃料電池組和空氣收集器之間的空氣流場通道，和冷卻劑循環(huán)流場通道中的每一個，都由至少一個所述管子形成。
6.如權(quán)利要求5所述的管子，其中，所述刺狀物為流線型的。
7.如權(quán)利要求6所述的管子，其中，所述冷卻管的周面是波浪形的。
全文摘要
本發(fā)明的用于燃料電池機(jī)動車的整體的冷卻系統(tǒng)，包括可燃?xì)怏w流場，其用于將可燃?xì)怏w供應(yīng)給燃料電池組和通過一個可燃?xì)怏w收集器將所述可燃?xì)怏w從所述燃料電池組排出；以及空氣流場，其用于將空氣供應(yīng)給燃料電池組和通過一個空氣收集器將所述空氣從所述燃料電池組排出，其中所述冷卻系統(tǒng)的至少一個冷卻管在其周面上包括多個散熱刺狀物。
文檔編號B60L11/18GK1597384SQ200310124789
公開日2005年3月23日 申請日期2003年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月16日
發(fā)明者鄭林昊 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社