CN106585395B - 燃料电池氢动力汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃料电池氢动力汽车，旨在解决现有的氢燃料动力汽车整车加氢不便，使用过程中存在安全隐患，而且整车结构紧凑性差，装配不便的不足。该发明包括车架，车架前端安装有甲醇制氢重整器、燃料电池、DC/DC转换器、电机驱动系统、整车散热系统，车架后端安装有甲醇箱，车架上靠近中间位置安装有锂离子动力电池，甲醇箱通过管道连接甲醇制氢重整器，甲醇制氢重整器给燃料电池提供氢气，燃料电池通过DC/DC转换器与锂离子电池并联在一起给电机驱动系统供电。它由安装在汽车上的甲醇制氢重整装置提供氢气，不需要加氢，省去了氢气罐，汽车使用过程中更加安全可靠；而且整车结构紧凑性好，装配方便，连接可靠。

Description

燃料电池氢动力汽车

技术领域

本发明涉及一种汽车，更具体地说，它涉及一种节能环保的燃料电池氢动力汽车。

背景技术

随着全球范围内能源紧缺及环境污染问题的日益突出，发展新能源汽车、减少尾气排放已成为汽车行业未来发展的必然趋势。近年来，作为新能源汽车的主力军，纯电动汽车技术已取得了很大发展，但随着普及面的扩大，汽车集中充电对电网的冲击大、续航里程短、充电时间长，以及回收环保等问题也将日益凸显。而将燃料电池系统作为增程器，不仅可以有效的提高续航里程，而且加气时间短、可实现真正零排放，可以从一定程度上解决上述问题。在未来，氢燃料电池汽车将是新能源汽车发展的一大方向。目前国内氢气加氢站极少，投建一个氢气加氢站需要几千万，燃料电池氢动力汽车加氢极不方便，这是目前制约燃料电池氢动力汽车发展的主要原因。现有氢动力汽车的燃料电池氢气来源于装在汽车上的一定体积的70MPa高压储氢罐，通过专用的增压泵或到氢气加氢站进行加氢。但是，目前全国加氢站数量仅为个位数，整车加氢极不方便。同时70Mpa的高压储氢罐使用过程中存在安全隐患，产品价格高。

中国专利公告号CN103625404B，公开了一种氢燃料电池汽车，包括车体、驱动车体行走的电机和给电机供电的氢燃料电池，车体设有前排舱座椅，氢燃料电池包括燃料电池和氢气罐，还包括正碰检测传感器、泄气控制单元、沿前后方向延伸的氢气罐滑轨和将氢气罐锁紧在车体上的电子锁，氢气罐滑动连接在氢气罐滑轨上，前排舱座椅固接于氢气罐且位于氢气罐的前方，氢气罐的前侧设有沿前后方向延伸的泄气管，泄气管设有第一控制阀，泄气控制单元用于当正碰检测传感器测到车体产生正碰时使第一控制阀和电子锁开启。通过使氢气罐在车辆产生正碰时将高压氢气喷出而驱动前排舱座椅后移，起到在正碰时拓展前排舱的前后方向空间的作用，从而能够邮箱避免前排舱中的人员受到伤害，但是车辆发生碰撞时喷出氢气极易引发火灾，出现安全事故，而且由氢气罐提供氢气燃料，整车加氢极不方便，使用过程中存在安全隐患，产品价格高。

发明内容

本发明克服了现有的氢燃料动力汽车整车加氢不便，使用过程中存在安全隐患，而且整车结构紧凑性差，装配不便的不足，提供了一种燃料电池氢动力汽车，它由安装在汽车上的甲醇制氢重整装置提供氢气，不需要加氢，省去了氢气罐，汽车使用过程中更加安全可靠；而且整车结构紧凑性好，装配方便，连接可靠。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种燃料电池氢动力汽车，包括车架，车架前端安装有甲醇制氢重整器、燃料电池、DC/DC转换器、电机驱动系统、整车散热系统，车架后端安装有甲醇箱，车架上靠近中间位置安装有锂离子动力电池，甲醇箱通过管道连接甲醇制氢重整器，甲醇制氢重整器给燃料电池提供氢气，燃料电池通过DC/DC转换器与锂离子电池并联在一起给电机驱动系统供电。

甲醇箱给甲醇制氢重整器提供甲醇，甲醇制氢重整器工作产生的氢气提供给燃料电池，燃料电池发出的电通过DC/DC转换器与锂离子电池并联在一起共同给电机驱动系统供电。甲醇在重整为氢气的过程中会产生大量的热量，通过整车热管理循环系统，可以在低温环境下为燃料电池、锂离子动力电池预热使用。这种燃料电池氢动力汽车由安装在汽车上的甲醇制氢重整装置提供氢气，不需要到加氢站加氢，省去了氢气罐，汽车使用过程中更加安全可靠；而且整车结构紧凑性好，装配方便，连接可靠。

作为优选，车架上安装有甲醇重整控制单元、锂离子动力电池管理系统、电机驱动系统控制器、仪表盘、ECU整车控制单元、主控单元，甲醇重整控制单元连接甲醇制氢重整器，锂离子动力电池管理系统连接锂离子动力电池，电机驱动系统控制器连接电机驱动系统，甲醇重整控制单元、燃料电池、DC/DC转换器、锂离子动力电池管理系统、电机驱动系统控制器、仪表盘、ECU整车控制单元均与主控单元连接。主控单元检测和控制甲醇重整控制单元、燃料电池、DC/DC转换器、锂离子动力电池管理系统、电机驱动系统控制器、仪表盘、ECU整车控制单元的工作状态，甲醇重整控制单元检测和控制甲醇制氢重整器的工作状态，锂离子动力电池管理系统检测和控制锂离子动力电池的工作状态，电机驱动系统控制器检测和控制电机驱动系统的工作状态。

作为优选，车架前端左右两侧均设有连接梁，车架前端两连接梁之间连接有纵向设置的支撑梁，支撑梁上紧固连接有两根立杆，两立杆之间连接有加强纵杆，两立杆与右侧的连接梁之间均连接有连接横杆，连接横杆上远离立杆端连接有槽钢状的连接板，甲醇制氢重整器紧固连接在两连接板之间，两连接板上以及两立杆上端均连接有L形的紧固片，紧固片均与燃料电池紧固连接，DC/DC转换器连接在燃料电池上表面上，电机驱动系统连接在支撑梁和右侧的连接梁之间。

甲醇制氢重整器通过连接板、连接横杆与车架进行连接，装配方便，燃料电池通过四个紧固片进行连接紧固，连接可靠。甲醇制氢重整器、燃料电池、DC/DC转换器、电机驱动系统、整车散热系统安装在车架前端，结构紧凑，装配方便。

作为优选，连接梁呈开口朝外的槽钢状结构，连接梁上设有安装孔。槽钢状结构的连接梁结构强度好，重量轻，有利于汽车的轻量化设计。

作为优选，DC/DC转换器外表面设有若干平行设置的散热片。散热片直接设置在DC/DC转换器的外表面，散热效果好。

作为优选，锂离子动力电池下表面连接有至少两条平行的加强条，加强条两端均设有向上折弯的折弯段，折弯段抵接在锂离子动力电池的侧面上，加强条上靠近两端位置均连接有安装条，安装条外端设有向上倾斜设置的过渡段，过渡段端部连接有连接段，锂离子动力电池侧面上和连接段一一对应连接有连接片，连接片一端连接在折弯段上，另一端连接在连接段上，连接片端部和连接段之间设有插孔。加强条对锂离子动力电池起到了很好的保护作用，加强条两端向上的折弯段对锂离子动力电池两端进行保护。连接片和连接段之间构成的插孔方便了锂离子动力电池与车架的连接安装。

作为优选，连接片包括连接前段、连接中段、连接后段，连接前段横向设置，连接后段竖向设置，连接中段从前往后向上倾斜设置，连接前段连接在连接段上，连接后段连接在折弯段上。连接片两侧均向下折弯抵接在连接段上，连接段中间向上拱起抵接在连接片上，连接段拱起的两侧与连接片之间构成两个插孔。由连接片和连接段共同构成的插孔与车架连接安装更加可靠，连接强度好。

作为优选，甲醇制氢重整器和燃料电池前端均设有吸能盒，吸能盒呈前端小后端大的A字形结构，吸能盒前端开口，开口边缘设有向内翻折的翻边，相邻两翻边之间设有吸能缺口。吸能盒左右两倾斜侧面均呈波浪状结构。当汽车发生碰撞时，A字形结构的吸能盒受到撞击时的受力方向是从顶端开始沿着两个倾斜方向向吸能盒的底端发散开来，有利于碰撞时能量的发散，同时A字形结构的吸能盒有利于溃缩吸能，吸能盒的吸能效果好，对甲醇制氢重整器和燃料电池起到了很好的保护作用，在一定程度上避免甲醇制氢重整器和燃料电池撞坏而出现漏氢现象，保证行车安全。吸能盒左右两倾斜侧面均呈波浪状结构，有利于吸能盒的溃缩变形吸能，从而增加对甲醇制氢重整器和燃料电池的保护效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）燃料电池氢动力汽车由安装在汽车上的甲醇制氢重整装置提供氢气，不需要到加氢站加氢，省去了氢气罐，汽车使用过程中更加安全可靠；而且整车结构紧凑性好，装配方便，连接可靠；（2）汽车发生碰撞时，对甲醇制氢重整器和燃料电池起到了很好的保护作用，在一定程度上避免甲醇制氢重整器和燃料电池撞坏而出现漏氢现象，保证行车安全。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明的车架前端的连接结构示意图；

图3是本发明的锂离子动力电池的结构示意图；

图4是本发明的控制示意图；

图5是本发明的实施例2的车架前端的俯视图；

图中：1、车架，2、甲醇制氢重整器，3、燃料电池，4、DC/DC转换器，5、电机驱动系统，6、整车散热系统，7、甲醇箱，8、锂离子动力电池，9、连接梁，10、支撑梁，11、立杆，12、加强纵杆，13、连接横杆，14、连接板，15、紧固片，16、散热片，17、加强条，18、折弯段，19、安装条，20、过渡段，21、连接段，22、连接片，23、插孔，24、连接前段，25、连接中段，26、连接后段，27、吸能盒。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1：一种燃料电池氢动力汽车（参见附图1至4），包括车架1，车架前端安装有甲醇制氢重整器2、燃料电池3、DC/DC转换器4、电机驱动系统5、整车散热系统6，车架后端安装有甲醇箱7，车架上靠近中间位置安装有锂离子动力电池8，甲醇箱通过管道连接甲醇制氢重整器，甲醇制氢重整器给燃料电池提供氢气，燃料电池通过DC/DC转换器与锂离子电池并联在一起给电机驱动系统供电。车架上安装有甲醇重整控制单元、锂离子动力电池管理系统、电机驱动系统控制器、仪表盘、ECU整车控制单元、主控单元，甲醇重整控制单元连接甲醇制氢重整器，锂离子动力电池管理系统连接锂离子动力电池，电机驱动系统控制器连接电机驱动系统，甲醇重整控制单元、燃料电池、DC/DC转换器、锂离子动力电池管理系统、电机驱动系统控制器、仪表盘、ECU整车控制单元均与主控单元连接。车架前端左右两侧均设有连接梁9，车架前端两连接梁之间连接有纵向设置的支撑梁10，支撑梁上紧固连接有两根立杆11，两立杆之间连接有加强纵杆12，两立杆与右侧的连接梁之间均连接有连接横杆13，连接横杆上远离立杆端连接有槽钢状的连接板14，甲醇制氢重整器紧固连接在两连接板之间，两连接板上以及两立杆上端均连接有L形的紧固片15，紧固片均与燃料电池紧固连接，DC/DC转换器外表面设有若干平行设置的散热片16，DC/DC转换器连接在燃料电池上表面上，电机驱动系统连接在支撑梁和右侧的连接梁之间。连接梁呈开口朝外的槽钢状结构，连接梁上设有安装孔，安装孔便于零部件与连接梁的连接安装。锂离子动力电池下表面连接有三条平行的加强条17，加强条两端均设有向上折弯的折弯段18，折弯段抵接在锂离子动力电池的侧面上，加强条上靠近两端位置均连接有安装条19，安装条外端设有向上倾斜设置的过渡段20，过渡段端部连接有连接段21，锂离子动力电池侧面上和连接段一一对应连接有连接片22，连接片一端连接在折弯段上，另一端连接在连接段上，连接片端部和连接段之间设有插孔23。连接片包括连接前段24、连接中段25、连接后段26，连接前段横向设置，连接后段竖向设置，连接中段从前往后向上倾斜设置，连接前段连接在连接段上，连接后段连接在折弯段上。连接片两侧均向下折弯抵接在连接段上，连接段中间向上拱起抵接在连接片上，连接段拱起的两侧与连接片之间构成两个插孔。

甲醇箱给甲醇制氢重整器提供甲醇，甲醇制氢重整器工作产生的氢气提供给燃料电池，燃料电池发出的电通过DC/DC转换器与锂离子电池并联在一起共同给电机驱动系统供电。甲醇在重整为氢气的过程中会产生大量的热量，通过整车热管理循环系统，可以在低温环境下为燃料电池、锂离子动力电池预热使用。这种燃料电池氢动力汽车由安装在汽车上的甲醇制氢重整装置提供氢气，不需要到加氢站加氢，省去了氢气罐，汽车使用过程中更加安全可靠；而且整车结构紧凑性好，装配方便，连接可靠。

实施例2：一种燃料电池氢动力汽车（参见附图5），其结构与实施例1相似，主要不同点在于，本实施例中甲醇制氢重整器和燃料电池前端均设有吸能盒27，吸能盒呈前端小后端大的A字形结构，吸能盒前端开口，开口边缘设有向内翻折的翻边，相邻两翻边之间设有吸能缺口。吸能盒左右两倾斜侧面均呈波浪状结构。其它结构与实施例1相同。当汽车发生碰撞时，A状结构的吸能盒受到撞击时的受力方向是从顶端开始沿着两个倾斜方向向吸能盒的底端发散开来，有利于碰撞时能量的发散，同时A字形结构的吸能盒有利于溃缩吸能，吸能盒的吸能效果好，对甲醇制氢重整器和燃料电池起到了很好的保护作用，在一定程度上避免甲醇制氢重整器和燃料电池撞坏而出现漏氢现象，保证行车安全。吸能盒左右两倾斜侧面均呈波浪状结构，有利于吸能盒的溃缩变形吸能，从而增加对甲醇制氢重整器和燃料电池的保护效果。

以上所述的实施例只是本发明的两种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种燃料电池氢动力汽车，包括车架（1），其特征是，车架前端安装有甲醇制氢重整器（2）、燃料电池（3）、DC/DC转换器（4）、电机驱动系统（5）、整车散热系统（6），车架后端安装有甲醇箱（7），车架上靠近中间位置安装有锂离子动力电池（8），甲醇箱通过管道连接甲醇制氢重整器，甲醇制氢重整器给燃料电池提供氢气，燃料电池通过DC/DC转换器与锂离子动力 电池并联在一起给电机驱动系统供电；锂离子动力电池下表面连接有至少两条平行的加强条（17），加强条两端均设有向上折弯的折弯段（18），折弯段抵接在锂离子动力电池的侧面上，加强条上靠近两端位置均连接有安装条（19），安装条外端设有向上倾斜设置的过渡段（20），过渡段端部连接有连接段（21），锂离子动力电池侧面上和连接段一一对应连接有连接片（22），连接片一端连接在折弯段上，另一端连接在连接段上，连接片端部和连接段之间设有插孔（23）。

2.根据权利要求1所述的燃料电池氢动力汽车，其特征是，车架上安装有甲醇重整控制单元、锂离子动力电池管理系统、电机驱动系统控制器、仪表盘、ECU整车控制单元、主控单元，甲醇重整控制单元连接甲醇制氢重整器，锂离子动力电池管理系统连接锂离子动力电池，电机驱动系统控制器连接电机驱动系统，甲醇重整控制单元、燃料电池、DC/DC转换器、锂离子动力电池管理系统、电机驱动系统控制器、仪表盘、ECU整车控制单元均与主控单元连接。

3.根据权利要求1所述的燃料电池氢动力汽车，其特征是，车架前端左右两侧均设有连接梁（9），车架前端两连接梁之间连接有纵向设置的支撑梁（10），支撑梁上紧固连接有两根立杆（11），两立杆之间连接有加强纵杆（12），两立杆与右侧的连接梁之间均连接有连接横杆（13），连接横杆上远离立杆端连接有槽钢状的连接板（14），甲醇制氢重整器紧固连接在两连接板之间，两连接板上以及两立杆上端均连接有L形的紧固片（15），紧固片均与燃料电池紧固连接，DC/DC转换器连接在燃料电池上表面上，电机驱动系统连接在支撑梁和右侧的连接梁之间。

4.根据权利要求3所述的燃料电池氢动力汽车，其特征是，连接梁呈开口朝外的槽钢状结构，连接梁上设有安装孔。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的燃料电池氢动力汽车，其特征是，DC/DC转换器外表面设有若干平行设置的散热片（16）。

6.根据权利要求1所述的燃料电池氢动力汽车，其特征是，连接片包括连接前段（24）、连接中段（25）、连接后段（26），连接前段横向设置，连接后段竖向设置，连接中段从前往后向上倾斜设置，连接前段连接在连接段上，连接后段连接在折弯段上。

7.根据权利要求1所述的燃料电池氢动力汽车，其特征是，连接片两侧均向下折弯抵接在连接段上，连接段中间向上拱起抵接在连接片上，连接段拱起的两侧与连接片之间构成两个插孔。

8.根据权利要求1至4任意一项所述的燃料电池氢动力汽车，其特征是，甲醇制氢重整器和燃料电池前端均设有吸能盒（27），吸能盒呈前端小后端大的A字形结构，吸能盒前端开口，开口边缘设有向内翻折的翻边，相邻两翻边之间设有吸能缺口。

9.根据权利要求8所述的燃料电池氢动力汽车，其特征是，吸能盒左右两倾斜侧面均呈波浪状结构。