具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本申请的实施方式包括提供一种燃料电池低压氢气系统总成装置，以及提供一种含有该燃料电池低压氢气系统总成装置的燃料电池系统。

一种燃料电池低压氢气系统总成装置，如图1至图5所示，包括氢气循环泵7、循环泵端盖6、气水分离器11和入口集成模块，

入口集成模块包括连接块5，以及与连接块固定连接的卡套1、中压传感器2、比例阀3、中压电磁阀4，卡套1上设有用于连接车载氢系统的卡套入口16，

循环泵端盖6紧固于氢气循环泵7上，循环泵端盖6上设有电堆氢气入口连接端口17、电堆氢气出口连接端口18和第一接口，连接块5的输出端连接至该第一接口，循环泵端盖6内设有连通第一接口和电堆氢气入口连接端口17的主通道，电堆氢气出口连接端口18的输出端连接至气水分离器11，气水分离器11上设有气水分离器11上设有排水排气口20，排水排气口20连接在气水分离器的下方，气水分离器11的氢气出口连接至循环泵入口，循环泵出口连接至电堆氢气入口连接端口17。

循环泵端盖6内设有引射器，主通道包括依次连接的引射器混合段61和引射器扩展段62，引射器还包括引流段63，引流段63中设有单向阀14，气水分离器11的氢气出口还连接至引流段63的输入端，引流段63的输出端连接至主通道的入口处。引流段63中还设有用于限位单向阀14的限位螺母15。

装置还包括排水阀12，排水阀12安装于循环泵端盖6上插入至气水分离器11中，且排水排气口20的输入端连接至排水阀12的输出端；循环泵端盖6上设有温度传感器8，气水分离器11中设有PTC加热器13；循环泵端盖6还设有压力传感器8和安全阀10，压力传感器8，安全阀10上设有泄压口19，泄压口最终连接至车辆的尾排。

仅有5个接口，分别为卡套入口、电堆氢气入口连接端口、电堆氢气出口连接端口、泄压口、排水排气口，只要连接好这些接头，氢燃料电池系统氢气子系统就集成完毕，而对于组装也是一样的，大幅降低安装时间。

车载氢系统氢气通过卡套入口16进入循环泵端盖6，在电堆氢气入口进入电堆，电堆内氢气通过电堆氢气出口进入到气水分离器11，而后通过引射器或氢气循环泵7在本装置与电堆进行循环。电堆内湿氢气流经气水分离器11进行水气分离，水从排水排气口20流出。

循环泵端盖6和氢气循环泵7通过螺栓可拆卸连接，卡套1、中压传感器2、比例阀3、中压电磁阀4通过螺纹或者螺栓固定于连接块5上，连接块5、压力传感器8、温度传感器9、安全阀10、气水分离器11、排水阀12通过螺纹或螺栓与循环泵端盖6连接。

其中，安全阀10、压力传感器8、温度传感器8组成出口集成模块，如图1所示，入口集成模块和出口集成模块布置在循环泵端盖6的两侧，中间是气水分离器11、排水阀12，结构更加紧凑。

本申请的工作原理示意图如图6所示：

低压氢气系统总成装置为车载氢系统到电堆的一个过渡装置，为燃料电池提供合适的氢气压力及流量并时刻检测氢气压力与温度，确保电堆时刻运行在相对理想的状态。其工作原理如下：

车载氢系统氢气通过卡套入口16由中压传感器2进行记录数值并反馈，若氢气压力正常，中压电磁阀4打开，通过比例阀3控制氢气的流量，一定流量的氢气流入循环泵端盖6。

流入循环泵端盖6，由引射器的喷嘴将氢气喷入到引射器混合段61，再进入到引射器扩展段62，通过电堆氢气入口进入电堆。此时若氢气喷射量较小，也就是说燃料电池系统的功率较低时，氢气循环泵7进行工作，将电堆未反应的氢气由电堆氢气出口吸入到氢气循环泵7，而单向阀14则阻止氢气由引射器引流段63进入到循环泵入口，这样氢气不会在管路内乱窜，影响进堆氢气的值；若氢气喷射量较大，也就是说燃料电池系统的功率较高时，氢气循环泵7停止工作，引射器将电堆内氢气通过电堆氢气出口引流到引射器引流段63，一同经引射器混合段61流入到电堆内部。

本燃料电池低压系统总成装置中的压力传感器8若检测到入电堆的压力过大则通过安全阀10由泄压口19排出。而温度传感器则时刻监测氢气进入电堆的温度。

从电堆流出的氢气会带出电堆内部的水分，若电堆内部水分过多，可能造成电堆水淹，也就是说电堆单片电压会明显降低，降低整个燃料电池系统的功率。此时就需要将电堆内湿氢气进行水气分离，气水分离器11解决该问题，分离后的干氢气流入到循环泵端盖6，而分离出来的水通过排水排气口20排到尾排中。在遇到低温冷启动或者环境温度极低状态下，气水分离器排水排气口有结冰的可能，此时需要对气水分离器进行加热，PTC加热器13则是对排水排气口附近进行加热，确保燃料电池系统在工作时能够正常排水或排气。