一种具备寿命管理单元的燃料电池用连接模块及燃料电池的制作方法

本实用新型涉及燃料电池领域，具体的说是涉及一种具备寿命管理单元的燃料电池用连接模块及燃料电池。

背景技术：

面对能源瓶颈和日益严重的雾霾，发展新能源汽车是大势所趋。为保护环境，减少城市中的大气污染，以PEMFC(质子交换膜燃料电池)为动力的装置受到越来越多的关注，当PEMFC以纯氢为燃料时，它能达到真正的“零”排放。目前PEMFC在交通、通讯等领域均有一定的应用。

目前燃料电池发展的瓶颈主要在于制造成本、性能、以及发动机寿命等方面，为了有效解决上述问题，本领域对质子交换膜燃料电池相关技术做了诸多尝试，如专利CN103259031B、CN103579643B、CN105336969A、CN100446319C分别提供了质子交换膜燃料电池系统启动和停机的控制方法；TWI423558B则提供了一种限电位的控制方法。

但是上述专利或者技术，在解决发动机寿命问题的同时，也同样面临着各元件附属布线过多，系统比功率密度低的问题。

技术实现要素：

鉴于已有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是要提供一种具备寿命管理单元的燃料电池用连接模块，其能够在提升了发动机系统的寿命的同时，又节省了附属管线，提升系统体积比功率密度。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案：

一种具备寿命管理单元的燃料电池用连接模块，其特征在于，该连接模块具有：

连接本体；

被布置于所述连接本体一侧并与燃料电池的电堆模块相连通的分配连接部，该分配连接部上形成有多个流通管路，以完成相应的燃料电池用流体的输送及分配过程；所述燃料电池用流体包括燃料电池还原剂、燃料电池氧化剂以及燃料电池冷却剂；

以及被布置于所述连接本体另一侧并与所述分配连接部相连接的寿命管理单元。

进一步地，作为本实用新型的优选方案

所述分配连接部至少具有燃料电池还原剂入口、燃料电池还原剂出口、燃料电池氧化剂入口、燃料电池氧化剂出口、燃料电池冷却剂入口以及燃料电池冷却剂出口。

进一步地，作为本实用新型的优选方案

所述寿命管理单元具有：

用于在燃料电池停止工作时，对燃料电池进行停机放电的放电元件；

用于在燃料电池运行过程中，工作电压超限时进行电位限制的限电位元件；

用于实时检测燃料电池的工作阻抗的阻抗检测元件；

以及用于燃料电池处于低温环境时，完成低温启动过程的低温辅助启动元件。

进一步地，作为本实用新型的优选方案

所述放电元件具有：

与燃料电池的正负极相连接的耗电器件；

以及与所述流通管路相连接的流体截止阀件。

进一步地，作为本实用新型的优选方案

所述耗电器件采用由电阻及继电器构成的耗电电路或者汽车加热器PCT元件构成的耗电电路；所述流体截止阀件采用电磁阀或具有复位功能的电动阀。

进一步地，作为本实用新型的优选方案

限电位元件采用由电阻及继电器构成的限电位电路或者汽车加热器PCT元件构成的限电位电路。

进一步地，作为本实用新型的优选方案

所述阻抗检测元件采用高频阻抗检测元件。

进一步地，作为本实用新型的优选方案

所述低温辅助启动元件具有

通过继电器与燃料电池的正负极相连接的低温启动电阻；

以及过流冷却液箱。

本实用新型还提供了一种燃料电池，其具有上述任意方案所述的具备寿命管理单元的燃料电池用连接模块。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型通过将寿命管理单元及分配连接部紧密相连，节省了附属管线，提升系统的体积功率密度；且其通过集成有放电元件、限电位元件、阻抗检测元件、低温辅助启动元件的寿命管理单元有效提升了燃料电池系统寿命。

附图说明

图1为包含有寿命管理单元及连接本体一侧的连接模块结构实例图；

图2为包含有分配连接部及连接本体一侧的连接模块结构实例图。

图中：1、包含有寿命管理单元的连接本体一侧，1.1、过流冷却液箱，1.2、第一电阻，1.3、第二电阻，1.4、第三电阻，1.5、高频阻抗检测元件，1.6、燃料电池氧化剂入口放电时截止阀件，1.7、燃料电池氧化剂出口放电时截止阀件，1.8、继电器，2、包含有分配连接部的连接本体一侧，2.1、燃料电池还原剂入口，2.2、燃料电池还原剂出口，2.3、燃料电池氧化剂入口，2.4、燃料电池氧化剂出口，2.5、燃料电池冷却剂入口，2.6、燃料电池冷却剂出口，2.7、密封区。

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，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型所述具备寿命管理单元的燃料电池用连接模块，其特征在于，该连接模块具有：连接本体，该连接本体可采用连接端板结构：被布置于所述连接本体一侧并与燃料电池的电堆模块相连通的分配连接部，该分配连接部上形成有多个流通管路，以完成相应的燃料电池用流体的输送及分配过程；所述燃料电池用流体包括燃料电池还原剂、燃料电池氧化剂以及燃料电池冷却剂；以及被布置于所述连接本体另一侧并与所述分配连接部相连接的寿命管理单元。

进一步地，作为本实用新型的优选方案

所述分配连接部上形成多个分别用于负责氧化剂、还原剂、冷却剂彼此分离地流出和流入进行输送及分配的流通管路，如具有燃料电池还原剂入口及燃料电池还原剂出口的燃料电池还原剂流通管路、具有燃料电池氧化剂入口及燃料电池氧化剂出口的燃料电池氧化剂流通管路、具有燃料电池冷却剂入口及燃料电池冷却剂出口的燃料电池还原剂流通管路。

进一步地，作为本实用新型的优选方案

所述寿命管理单元具有：放电元件、限电位元件、阻抗检测元件以及低温辅助启动元件；其中，所述放电元件用于在燃料电池停止工作时，对燃料电池的电堆模块进行停机放电，优选的所述放电元件具有：与燃料电池的电堆模块的正负极相连接的放电时耗电器件；以及与所述流通管路相连接的流体截止阀件。进一步地，所述耗电器件采用由电阻及继电器构成的耗电电路或者汽车加热器PCT元件构成的耗电电路；所述流体截止阀件采用电磁阀或具有复位功能的电动阀。设置放电元件的目的在于为了解决燃料电池停止工作时，为了提升寿命，避免长时间处于高电位，需要对燃料电池电堆模块进行停机放电的问题，具体的所述放电元件的放电过程为，首先通过流体截止阀件关闭流通管路的进出口，如，控制继电器吸合，由于耗电器件连通电堆模块正负极，则可通过耗电器件开始放电，当电压符合预期设定值时，停止放电。所述限电位元件用于在燃料电池运行过程中，实时监测燃料电池的电堆模块的工作电压并在该工作电压超限时进行电位限制；进一步地，限电位元件采用由电阻及继电器构成的限电位电路或者汽车加热器PCT元件构成的限电位电路。设置放电元件的目的在于限制高电位，即在燃料电池运行过程中，需要实时监测燃料电池工作电压，当工作电压高于设定值时，需要根据工作电压与设定值的差值，确定所需吸合的继电器后，通过连接限电位电阻，进行限电位；当工作电压低于设定值时，检查继电器是否吸合，若是处于吸合，根据工作电压与设定值的差值，确定所述继电器是否断开。所述阻抗检测元件

用于实时检测燃料电池的电堆模块的工作阻抗；进一步地，所述阻抗检测元件采用高频阻抗检测元件即高频阻抗检测装置。设置阻抗检测元件的目的在于通过检测燃料电池模块工作过程中阻抗，来判断并实时调整燃料电池电堆模块内部的水状态，来维持燃料电池电堆模块在适宜水状态条件下运行。所述低温辅助启动元件用于燃料电池的电堆模块处于低温环境时，完成低温启动过程；进一步地所述低温辅助启动元件具有通过继电器与燃料电池的电堆模块的正负极相连接的低温启动电阻以及过流冷却液箱。设置低温辅助启动元件的目的在于实现燃料电池的低温启动，即在低温环境启动时，通过继电器吸合，并通过与连通燃料电池的电堆模块正负极的低温启动电阻进行发热，同时通过过流冷却液箱中的冷却液将热量带出，以提升冷却液温度，从而辅助实现低温启动。

本实用新型还提供了一种燃料电池，其具有上述任意方案所述的具备寿命管理单元的燃料电池用连接模块。

基于上述技术方案，则对应的实施例：

如图1-图2所示的连接模块，1、包含有寿命管理单元的连接本体一侧1与燃料电池辅助系统相连，其上设置过流冷却液箱1.1、第一电阻1.2(该电阻的功能随使用需要设定，即其可以为放电电阻或限电位电阻或低温启动电阻)、第二电阻1.3(该电阻的功能随使用需要设定，即其可以为限电位电阻或低温启动电阻)、第三电阻1.4(其为低温启动电阻)、置于过流冷却液箱1.1内的高频阻抗检测元件1.5、燃料电池氧化剂入口放电时截止阀件1.6、燃料电池氧化剂出口放电时截止阀件1.7、继电器1.8；包含有分配连接部的连接本体一侧2上设置燃料电池还原剂入口2.1、燃料电池还原剂出口2.2、燃料电池氧化剂入口2.3、燃料电池氧化剂出口2.4、燃料电池冷却剂入口2.5、燃料电池冷却剂出口2.6，用于密封燃料电池氧化剂、还原剂、冷却剂管路，以防止外漏及相互之间内窜的密封区2.7；其中，过流冷却液箱1.1、燃料电池氧化剂入口放电时截止阀件1.6、燃料电池氧化剂出口放电时截止阀件1.7、继电器1.8与分配连接部紧密相连，过流冷却液箱1.1连接燃料电池冷却剂出口2.6，燃料电池氧化剂入口放电时截止阀件1.6连接燃料电池氧化剂入口2.3，燃料电池氧化剂出口放电时截止阀件1.7连接燃料电池氧化剂出口2.4；实验证明，与原有系统连接方案相比，节省了附属管线，提升了系统的体积功率密度，现在的系统体积功率密度可以达到600W/L。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。