CN113306411A - 燃料电池布置结构和车辆 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种燃料电池布置结构和车辆，涉及车辆技术领域，包括：燃料电池系统、电压转换器和电池包，燃料电池系统与电压转换器电连接，电压转换器与电池包电连接，将燃料电池系统设置于车辆的后尾舱，如此，能够使得燃料电池系统充分利用车辆的后尾舱的空间，同时，还能够利用燃料电池系统和前机舱的布设零部件对整车轴荷进行平衡，在此基础上，将电池包设置于车辆的前排座椅下方的后地板总成，将电压转换器设置于车辆的后排座椅下方的后地板总成，不仅能够使得电压转换器充分利用车辆的后排座椅下方的空间，而且由于电压转换器和电池包均位于汽车的中部，还能够进一步平衡整车轴荷，提高车辆性能。

Description

燃料电池布置结构和车辆

技术领域

本申请涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池布置结构和车辆。

背景技术

车辆成为了人们赖以出行的交通工具，随着科技的进步，新能源汽车得到了快速发展，燃料电池汽车作为新能源汽车的一种，具有广泛的应用前景。燃料电池汽车主要包括燃料电池系统，通过燃料电池系统发生电化学反应，进而产生电能，并由电压转换器对燃料电池系统输出的电能进行转换，从而输出稳定的电压。

现有燃料电池汽车通常将燃料电池系统、电机、电压转换器、散热器等均设置于汽车的前机舱，导致前机舱不仅布局难度大，而且造成车辆的整车轴荷分布不均，影响车辆性能。

发明内容

本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种燃料电池布置结构和车辆，以改善现有燃料电池汽车前机舱布局，平衡整车轴荷。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

本申请实施例的一方面，提供一种燃料电池布置结构，应用于车辆，包括：燃料电池系统、电压转换器和电池包，燃料电池系统设置于车辆的后尾舱，电压转换器设置于车辆的后排座椅下方的后地板总成，电池包设置于车辆的前排座椅下方的后地板总成，燃料电池系统与电压转换器电连接，电压转换器与电池包电连接。

可选的，还包括安装支架和脚架，电压转换器设置于安装支架，安装支架通过脚架设置于后排座椅下方的后地板总成的横梁。

可选的，还包括冷却系统，冷却系统包括循环管路和泵体，泵体和循环管路形成流通冷却液的闭合回路，泵体设置于后排座椅下方的底板总成，循环管路与电压转换器接触，用于与电压转换器进行热交换。

可选的，泵体设置于安装支架。

可选的，冷却系统还包括膨胀水壶和散热器，膨胀水壶和散热器设置于车辆的前机舱，膨胀水壶连通设置在循环管路上，循环管路还与散热器接触，用于与循环管路进行热交换。

可选的，还包括电源分配单元，电源分配单元设置于车辆的前机舱，电压转换器经电源分配单元与电池包电连接。

可选的，还包括动力总成，动力总成设置于车辆的前机舱，电源分配单元还与动力总成电连接。

可选的，燃料电池系统包括空气压缩机、储氢装置和反应堆，空气压缩机和储氢装置分别与反应堆连通。

可选的，还包括空气压缩机控制器，空气压缩机控制器位于电压转换器的一侧，且设置于车辆的后排座椅下方的后地板总成，空气压缩机控制器分别与电源分配单元和空气压缩机电连接。

本申请实施例的另一方面，提供一种车辆，包括上述任一种的燃料电池布置结构。

本申请的有益效果包括：

本申请提供了一种燃料电池布置结构，应用于车辆，包括：燃料电池系统、电压转换器和电池包，燃料电池系统与电压转换器电连接，电压转换器与电池包电连接，将燃料电池系统设置于车辆的后尾舱，如此，能够使得燃料电池系统充分利用车辆的后尾舱的空间，同时，还能够利用燃料电池系统和前机舱的布设零部件对整车轴荷进行平衡，在此基础上，将电池包设置于车辆的前排座椅下方的后地板总成，将电压转换器设置于车辆的后排座椅下方的后地板总成，不仅能够使得电压转换器充分利用车辆的后排座椅下方的空间，而且由于电压转换器和电池包均位于汽车的中部，还能够进一步平衡整车轴荷，提高车辆性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种燃料电池布置结构的结构示意图；

图2为图1中区域A的局部放大图；

图3为本申请实施例提供的一种电压转换器的结构示意图之一；

图4为本申请实施例提供的一种电压转换器的结构示意图之二。

图标：110-前机舱区域；120-前排座椅区域；130-后排座椅区域；131-前横梁；132-后横梁；140-后尾舱区域；200-燃料电池系统；210-储氢装置；211-储氢架；220-反应堆；230-空气压缩机控制器；300-电压转换器；310-脚架；320-安装支架；321-散热孔；410-循环管路；420-膨胀水壶；430-散热器；440-泵体；510-电源分配单元。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的各个特征可以相互结合，结合后的实施例依然在本申请的保护范围内。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1所示，车辆包括前机舱区域110、前排座椅区域120、后排座椅区域130以及后尾舱区域140，本申请实施例的一方面，提供一种燃料电池布置结构，应用于车辆，包括：燃料电池系统200、电压转换器300和电池包，其中，电池包设置于车辆的前排座椅下方的后地板总成，即电池包位于前排座椅区域120；电压转换器300设置于车辆的后排座椅下方的后地板总成，即电压转换器300设置于后排座椅区域130；燃料电池系统200设置于车辆的后尾舱区域140；将燃料电池系统200与电压转换器300电连接，电压转换器300与电池包电连接，从而实现通过燃料电池系统200发电，经电压转换器300转换后输出较为稳定的电能至电池包，对电池包进行电能补充。如此，能够使得燃料电池系统200充分利用车辆的后尾舱的空间，同时，还能够利用燃料电池系统200和前机舱的布设零部件(例如动力总成等)对整车轴荷进行平衡，在此基础上，位于前排座椅区域120的电池包处于车辆的中间位置，将电压转换器300设置于车辆的后排座椅下方的后地板总成，不仅能够使得电压转换器300充分利用车辆的后排座椅下方的空间，避免电压转换器300对前机舱的占用，降低前机舱布局的难度，而且由于电压转换器300和电池包均位于汽车的中部，还能够进一步平衡整车轴荷，提高车辆性能。

可选的，如图2和图3所示，燃料电池布置结构还包括安装支架320和脚架310，电压转换器300可以设置于安装支架320，即由安装支架320对电压转换器300进行支撑，提高电压转换器300被装配于车辆时的稳定性和耐久性，可以是通过螺钉、螺栓等可拆卸的方式将电压转换器300连接且固定在安装支架320上。为了提高安装支架320安装于车辆的便捷性，还可以使得安装支架320通过脚架310连接于后排座椅下方的后地板总成上的横梁，例如图3所示，将安装支架320的四角通过四个脚架310连接至后排座椅下方的前横梁131和后横梁132，实现电压转换器300的装配，为了便于走线，可以将电压转换器300的走线方向沿横梁或纵梁的长度方向a进行设置。在一些实施方式中，电压转换器300可以设置于安装支架320的上方，由此提高电压转换器300与安装支架320连接的牢固性。在一些实施方式中，为了对电压转换器300进行散热，还可以在安装支架320上与电压转换器300贴合接触的一侧开设多个散热孔321，如此，在行车过程中，气流沿着车辆底盘快速流动时，便可以以热交换的方式对电压转换器300进行风冷散热。如图4所示，散热孔321可以是四个方形孔，四个散热孔321在安装支架320的底板上开设形成，当然，在其它实施例中，散热孔321的数量和形状还可以对应调整，例如一个、两个、三个等，三角形、圆形等，本申请对其不做具体限制。在一些实施方式中，安装支架320与脚架310可以是通过焊、螺接等方式固定连接，两者也可以是一体成型所成的结构。在一些实施方式中，脚架310与前横梁131和/或后横梁132的连接，可以是通过螺钉、螺栓等方式进行连接固定。

可选的，如图1所示，燃料电池布置结构还包括冷却系统，冷却系统包括循环管路410和泵体440，将循环管路410的两端分别和泵体440连通，从而在泵体440提供驱动力时，使得形冷却液在循环管路410形成的闭合回路中流动。在设置循环管路410时，可以使得循环管路410和电压转换器300接触，例如贴合设置在一起，如此，在电压转换器300产生热量时，能够利用循环管路410中的冷却液进行热交换，使得热量能够被冷却液带走，从而对电压转换器300进行冷却降温，保证电压转换器300在长时间使用中的可靠性。在一些实施方式中，循环管路410与电压转换器300可以是以外壁接触的形式设置，即循环管路410的一部分在电压转换器300的外表面呈S型盘设，从而增大循环管路410和电压转换器300的接触面积，提高散热的能力。在一些实施方式中，如图1和图2所示，还可以是在电压转换器300外部套设有外壳，外壳与电压转换器300之间具有一夹腔，将循环管路410与此夹腔连通，使得冷却液能够进入夹腔与电压转换器300外壁进行充分接触，以此，能够对电压转换器300进行充分的散热，在设置时，应当充分考虑密封性能。

可选的，可以将泵体440设置于后排座椅下方的底板总成，如此，能够利用泵体440对车辆的整车轴荷进行平衡，提高车辆性能。在一些实施方式中，如图4所示，可以将泵体440设置于安装支架320，如此，不仅可以对后排座椅下方的空间充分进行利用，同时，还能够利用安装支架320提高泵体440的连接的稳固性。

可选的，如图1所示，冷却系统还包括膨胀水壶420和散热器430，将膨胀水壶420连通设置在循环管路410上，从而在循环管路410内压力过高时，由膨胀水壶420对循环管路410内压力进行释压，同时，在循环管路410中缺少冷却液时，可以由膨胀水壶420对其进行补充，从而保证冷却系统能够长期稳定运行。为了进一步的提高冷却系统的散热能力，还可以使得循环管路410与散热器430接触，如此，在循环管路410中冷却液将热量从电压转换器300上带到散热器430时，能够利用散热器430对冷却液进行冷却降温，如此循环，使得冷却系统能够持续为电压转换器300进行散热。在一些实施方式中，如图1所示，可以将膨胀水壶420和散热器430设置于车辆的前机舱，由此对车辆的前机舱进行充分利用，同时，也配合车辆后尾舱区域140设置的燃料电池系统200对整车进行轴荷平衡。在设置散热器430时可以将散热器430设置于车头的进气格栅位置，如此，在车辆行驶过程中，散热器430能够与气流进行充分接触，以此对循环管路410中的冷却液进行快速散热。

可选的，如图1所示，燃料电池布置结构还包括电源分配单元510，将电源分配单元510设置于车辆的前机舱，使得电压转换器300经电源分配单元510与电池包电连接，如此，在燃料电池系统200产生电能后，经由电压转换器300变压后以恒压输出至电源分配单元510，在电池包需要储能时，由电源分配单元510将电能分配至电池包，从而完成对电池包的充电。设置有电源分配单元510能够进一步的提高电能的分配的合理性，使得电能流向受到调控。

可选的，燃料电池布置结构还包括动力总成，动力总成设置于车辆的前机舱，如此，能够通过动力总成和燃料电池系统200一前一后分布在车辆的车头和车尾，对整车轴荷进行平衡，例如实现整车前后配重比50：50，从而提升车辆的驾驶体验。电源分配单元510还与动力总成电连接，如此，使得电源分配单元510在不同工况下能够对电能进行分配。在一些实施方式中，当电池包存储电能达到目标值后，电源分配单元510可以将电压转换器300输出的电能分配动力总成，由其对车辆进行驱动；当电池包需要进行冲电时，电源分配单元510可以将电压转换器300输出的电能中的一部分分配动力总成，由其对车辆进行驱动，另一部分分配给电池包对电池包进行充电。

可选的，如图1和图2所示，燃料电池系统200包括空气压缩机、储氢装置210和反应堆220，将空气压缩机、储氢装置210和反应堆220均设置于后尾舱区域140，如此，能够配合前机舱的动力总成对整车轴荷进行平衡。空气压缩机和储氢装置210分别与反应堆220连通，如此，由空气压缩机对空气进行压缩，并输入给反应堆220，以对反应堆220提供氧气，储氢装置210则将氢气输入给反应堆220，以此，使得氧气和氢气在反应堆220内反应继而产生电能。如图2所示，为了提高储氢装置210在车体上的连接稳定性，还可以设置有储氢架211，将储氢架211装配固定于车体，将储氢装置210固定装配于储氢架211，同时，还可以利用储氢架211对储氢装置210进行保护，避免外部对储氢装置210造成积压。储氢装置210可以是储氢瓶、储氢罐等等。

可选的，如图1和图2所示，燃料电池布置结构还包括空气压缩机控制器230，空气压缩机控制器230位于电压转换器300的一侧，如此，能够对后排座椅下方的空间进行进一步的利用，同时，也能够位于车辆中间，使得车辆轴荷分布更加合理。空气压缩机控制器230分别与电源分配单元510和空气压缩机电连接，以此，仅在需要发电时，空气压缩机控制器230会对应控制空气压缩机启动，从而向反应堆220内输入压缩气体，从而实现反应。

本申请实施例的另一方面，提供一种车辆，包括上述任一种的燃料电池布置结构。如此，能够使得燃料电池系统200充分利用车辆的后尾舱的空间，同时，还能够利用燃料电池系统200和前机舱的布设零部件(例如动力总成等)对整车轴荷进行平衡，在此基础上，位于前排座椅区域120的电池包处于车辆的中间位置，将电压转换器300设置于车辆的后排座椅下方的后地板总成，不仅能够使得电压转换器300充分利用车辆的后排座椅下方的空间，避免电压转换器300对前机舱的占用，降低前机舱布局的难度，而且由于电压转换器300和电池包均位于汽车的中部，还能够进一步平衡整车轴荷，提高车辆性能。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃料电池布置结构，应用于车辆，其特征在于，包括：燃料电池系统、电压转换器和电池包，所述燃料电池系统设置于所述车辆的后尾舱，所述电压转换器设置于所述车辆的后排座椅下方的后地板总成，所述电池包设置于所述车辆的前排座椅下方的后地板总成，所述燃料电池系统与所述电压转换器电连接，所述电压转换器与所述电池包电连接。

2.如权利要求1所述的燃料电池布置结构，其特征在于，还包括安装支架和脚架，所述电压转换器设置于所述安装支架，所述安装支架通过所述脚架设置于所述后排座椅下方的后地板总成的横梁。

3.如权利要求2所述的燃料电池布置结构，其特征在于，还包括冷却系统，所述冷却系统包括循环管路和泵体，所述泵体和所述循环管路形成流通冷却液的闭合回路，所述泵体设置于所述后排座椅下方的底板总成，所述循环管路与所述电压转换器接触，用于与所述电压转换器进行热交换。

4.如权利要求3所述的燃料电池布置结构，其特征在于，所述泵体设置于所述安装支架。

5.如权利要求3所述的燃料电池布置结构，其特征在于，所述冷却系统还包括膨胀水壶和散热器，所述膨胀水壶和所述散热器设置于所述车辆的前机舱，所述膨胀水壶连通设置在所述循环管路上，所述循环管路还与所述散热器接触，用于与所述循环管路进行热交换。

6.如权利要求1至5任一项所述的燃料电池布置结构，其特征在于，还包括电源分配单元，所述电源分配单元设置于所述车辆的前机舱，所述电压转换器经所述电源分配单元与所述电池包电连接。

7.如权利要求6所述的燃料电池布置结构，其特征在于，还包括动力总成，所述动力总成设置于所述车辆的前机舱，所述电源分配单元还与所述动力总成电连接。

8.如权利要求6所述的燃料电池布置结构，其特征在于，所述燃料电池系统包括空气压缩机、储氢装置和反应堆，所述空气压缩机和所述储氢装置分别与所述反应堆连通。

9.如权利要求8所述的燃料电池布置结构，其特征在于，还包括空气压缩机控制器，所述空气压缩机控制器位于所述电压转换器的一侧，且设置于所述车辆的后排座椅下方的后地板总成，所述空气压缩机控制器分别与所述电源分配单元和所述空气压缩机电连接。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的燃料电池布置结构。

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