CN210174641U - 一种电堆框架 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电堆框架。该电堆框架适用于燃料电池乘用车，燃料电池乘用车包括设有减速器和驱动电机的车辆前舱，电堆框架包括电堆封装壳体，为一密封式壳体，用于封装燃料电池电堆；减速器固定支架，设于电堆封装壳体底部，用于固定连接减速器；驱动电机固定支架，设于电堆封装壳体底部，用于固定连接驱动电机；第一悬置支架和第二悬置支架，分别设于电堆封装壳体的外部两侧，用于固定连接车辆前舱的内壁。本实用新型提出了一种电堆框架，能充分利用车辆前舱空间，保证电堆运行可靠，该电堆框架加工方便且气密性好。

Description

一种电堆框架

技术领域

本实用新型涉及车辆装备制造技术领域，尤其涉及一种适于燃料电池乘用车的电堆框架。

背景技术

由于燃料电池电堆本体是没有任何防水设计，当其装配在乘用车上时需要提供一个具有封装壳体的电堆框架以保证电堆防水。同时，如果燃料电池系统固定在车辆前舱时，也需要与前舱电机、减速器相对固定，避免碰撞。由于乘用车的前舱空间限制，难以提供合适的电堆框架。

现有燃料电池乘用车设计时，由于受订单及政策影响，项目周期较短。车型多样，多数项目处于样车试制阶段。很多支架无法按照批量生产的工艺进行加工，导致物料成本较高且产品一致性差、可靠性差。其中尤其以电堆框架最明显。

由于电堆框架为封闭的箱体类零件，尺寸较大，壁薄且易变型，且设置内其内的电堆对工作环境质量要求较高，打胶密封会影响电堆性能及寿命。目前电堆框架样件主要采用铝板加工后螺栓拼接工艺，或者铝板加工后用定位夹紧氩弧焊接工艺，此两种方法加工方法虽加工成本低，但气密性、加工一致性差；由于板材厚度较厚，采用搅拌摩擦焊方法焊接整个框架费用极高。

实用新型内容

针对现有技术的上述问题，本实用新型提出了一种电堆框架，能充分利用车辆前舱空间，保证电堆运行可靠，该电堆框架加工方便且气密性好。

具体地，本实用新型提出了一种电堆框架，适用于燃料电池乘用车，所述燃料电池乘用车包括设有减速器和驱动电机的车辆前舱，所述电堆框架包括，

电堆封装壳体，为一密封式壳体，用于封装燃料电池电堆；

减速器固定支架，设于所述电堆封装壳体底部，用于固定连接所述减速器；

驱动电机固定支架，设于所述电堆封装壳体底部，用于固定连接所述驱动电机；

第一悬置支架和第二悬置支架，分别设于所述电堆封装壳体的外部两侧，用于固定连接所述车辆前舱的内壁。

根据本实用新型的一个实施例，所述减速器固定支架与所述减速器的顶部结构配合，所述驱动电机固定支架与所述驱动电机的顶部结构配合，所述减速器固定支架和驱动电机固定支架分别与所述减速器和驱动电机刚性配合。

根据本实用新型的一个实施例，在所述电堆封装壳体的侧壁外围上设有通风出口接口、氢气入口接口、水路出口接口、空气出口接口和通风入口接口；在所述电堆封装壳体的底面上设有空气入口接口、水路入口接口及氢气出口接口。

根据本实用新型的一个实施例，所述电堆封装壳体为长方体，包括框架本体、框架盖板和框架底板，所述框架盖板设置于所述框架本体的顶部且与所述框架本体的顶部密封配合；所述框架底板设置于所述框架本体的底部且与所述框架本体的底部密封配合。

根据本实用新型的一个实施例，所述框架本体包括围合的第一围板、第二围板、第一侧板和第二侧板，所述第一侧板两侧的端面通过定位销与所述第一围板和第二围板的一端表面固定，所述第二侧板两侧的端面通过定位销与所述第一围板和第二围板的另一端表面固定。

根据本实用新型的一个实施例，还包括螺栓，在所述第一侧板的外缘的内壁和端面之间开设有安装孔，在所述第一围板外缘表面开设有沉孔，所述安装孔和沉孔对应，所述螺栓穿入所述安装孔并伸入所述沉孔，两者螺纹配合固定。

根据本实用新型的一个实施例，在所述第一围板、第二围板、第一侧板和第二侧板的顶缘开设有第一长槽，多个所述第一长槽能连接贯通形成所述框架本体顶部的第一密封槽，在所述第一密封槽内设置第一密封圈，所述框架盖板通过所述第一密封圈与所述框架本体密封配合；在所述第一围板、第二围板、第一侧板和第二侧板的底缘开设有第二长槽，多个所述第二长槽能连接贯通形成所述框架本体底部的第二密封槽，在所述第二密封槽内设置第二密封圈，所述框架底板通过所述第二密封圈与所述框架本体的底部密封配合。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一围板、第二围板、第一侧板和第二侧板在其顶缘的内侧沿各自的长度方向上开设所述第一长槽，所述第一围板、第二围板、第一侧板和第二侧板在其底缘的内侧沿各自的长度方向上开设所述第二长槽。

根据本实用新型的一个实施例，在所述第一围板、第二围板、第一侧板和第二侧板上设有加强筋。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一围板、第二围板、第一侧板、第二侧板、框架盖板和框架底板之间采用搅拌摩擦焊方法焊接固定。

本实用新型提供的一种电堆框架，加工方便，使用效果好，能充分利用车辆前舱空间，保证电堆运行可靠。

应当理解，本实用新型以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本实用新型提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本实用新型进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本实用新型的实施例，并与本说明书一起起到解释本实用新型原理的作用。附图中：

图1示出了本实用新型一个实施例的电堆框架的结构示意图一。

图2示出了本实用新型一个实施例的电堆框架的结构示意图二。

图3示出了本实用新型一个实施例的电堆框架的结构示意图三。

图4示出了本实用新型一个实施例的电堆框架的电堆封装壳体的结构示意图。

图5是图4的装配示意图。

图6是图5中的框架本体的装配示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

电堆框架 100 电堆封装壳体 101

减速器固定支架 102 驱动电机固定支架 103

第一悬置支架 104 第二悬置支架 105

通风出口接口 106 氢气出口接口 107

水路出口接口 108 空气出口接口 109

通风入口接口 110 空气入口接口 111

水路入口接口 112 氢气入口接口 113

框架本体 114 框架盖板 115

框架底板 116 第一围板 117

第二围板 118 第一侧板 119

第二侧板 120 定位销 121

螺栓 122 安装孔 123

沉孔 124 第一长槽 125

第一密封槽 126 第一密封圈 127

第二密封圈 128 加强筋 129

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。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讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

图1示出了本实用新型一个实施例的电堆框架的结构示意图一。图2示出了本实用新型一个实施例的电堆框架的结构示意图二。图3示出了本实用新型一个实施例的电堆框架的结构示意图三。如图所示，本实用新型提供了一种适用于燃料电池乘用车的电堆框架100。常规的，燃料电池乘用车的车辆前舱内固定设置有减速器和驱动电机。电堆框架100包括电堆封装壳体101及设于电堆封装壳体101上的减速器固定支架102、驱动电机固定支架103、第一悬置支架104和第二悬置支架105。

其中，电堆封装壳体101为一密封式壳体，用于封装燃料电池电堆。

减速器固定支架102设于电堆封装壳体101底部。电堆封装壳体101通过减速器固定支架102固定连接车辆前舱内的减速器。

驱动电机固定支架103设于电堆封装壳体101底部。电堆封装壳体101通过驱动电机固定支架103固定连接车辆前舱内的驱动电机。

第一悬置支架104和第二悬置支架105分别设于电堆封装壳体101的外部两侧。该第一悬置支架104和第二悬置支架105用于固定连接到车辆前舱的内壁。

容易理解的，电堆封装壳体101设置在车辆前舱中且位于减速器和驱动电机的上方。电堆封装壳体101通过减速器固定支架102和驱动电机固定支架103固定在减速器和驱动电机上，以限制固定电堆封装壳体101在垂直方向上移动。第一悬置支架104和第二悬置支架105基本在水平方向上固定电堆封装壳体101，以限制电堆封装壳体101在前后左右方向上的位移。通过上述结构使电堆封装壳体101固定于车辆前舱内的减速器和驱动电机的上方，整体结构稳固，有效提高了前舱空间的利用效率。

较佳地，减速器固定支架102与减速器的顶部结构配合，驱动电机固定支架103与驱动电机的顶部结构配合。减速器固定支架102和驱动电机固定支架103分别与减速器和驱动电机刚性配合。例如，通过螺栓固定，使减速器、驱动电机和电堆封装壳体101藉由减速器固定支架102和驱动电机固定支架103形成一完整的刚性体，整体结构更稳固，提升机械性能。

较佳地，在电堆封装壳体101的侧壁外围上设有通风出口接口106、氢气入口接口107、水路出口接口108、空气出口接口109和通风入口接口110。在电堆封装壳体101的底面上设有空气入口接口111、水路入口接口112及氢气出口接口113。通过这些接口引入空气、氢气或水，以保证电堆封装壳体101内的电堆运行可靠。进一步的，空气入口接口111和水路入口接口112设置在靠近驱动电机固定支架103位置，氢气出口接口113设于靠近减速器固定支架102位置。

图4示出了本实用新型一个实施例的电堆框架100的电堆封装壳体101的结构示意图。图5是图4的装配示意图。如图所示，电堆封装壳体101为一长方体。电堆封装壳体101包括框架本体114、框架盖板115和框架底板116。框架盖板115设置于框架本体114的顶部且与框架本体114的顶部密封配合，框架底板116设置于框架本体114的底部且与框架本体114的底部密封配合。

图6是图5中的框架本体114的装配示意图。较佳地，框架本体114包括围合的第一围板117、第二围板118、第一侧板119和第二侧板120。其中，第一侧板119两侧的端面通过定位销121与第一围板117和第二围板118的一端表面固定。第二侧板120两侧的端面通过定位销121与第一围板117和第二围板118的另一端表面固定。通常，第一围板117和第二围板118的大小基本相同，位置相对；第一侧板119和第二侧板120的大小基本相同，两者位置相对。第一围板117、第二围板118、第一侧板119和第二侧板120围合成一中空的框架本体114。沿框架本体114的周长方向，第一围板117和第二围板118的长度要大于第一侧板119和第二侧板120的长度。框架本体114的装配可通过定位销121进行定位安装，并提高框架本体114的强度和刚度。

较佳地，电堆框架100还包括螺栓122。在第一侧板119的外缘的内壁和端面之间开设有安装孔123，在第一围板117外缘表面开设有沉孔124。该安装孔123和沉孔124对应，螺栓122穿入安装孔123并伸入沉孔124，两者螺纹配合固定。同理，在第二围板118的外缘表面可以开设与安装孔123对应的沉孔124，以便于螺栓122配合紧固。容易理解的，第二侧板120也可以采用相应的结构。框架本体114在螺栓122的紧固作用进一步提高了其强度和刚度。藉由定位销121的定位作用，使螺栓122装配较为方便，无需另外的工装配合安装。作为举例而非限制，螺栓122可采用内六角螺栓，以便于安装。此外，由于采用定位销121和螺栓122结构固定，第一围板117、第二围板118、第一侧板119和第二侧板120的厚度可控制在6mm左右，以利于后期的焊接工作。同样的，定位销121和螺栓122结构可以适用于框架本体114与框架盖板115之间固定，以及应用于框架本体114和框架底板116的连接固定。

参考图5和图6，在第一围板117、第二围板118、第一侧板119和第二侧板120的顶缘开设有第一长槽125。在框架本体114装配过程中，第一围板117、第二围板118、第一侧板119和第二侧板120通过定位销121和螺栓122配合固定。这样使多个第一长槽125能连接贯通形成围绕框架本体114顶部的第一密封槽126。在第一密封槽126内设置第一密封圈127，框架盖板115通过该第一密封圈127与框架本体114密封配合。同样的，在第一围板117、第二围板118、第一侧板119和第二侧板120的底缘开设有第二长槽。在框架本体114装配过程中，在第一围板117、第二围板118、第一侧板119和第二侧板120上的多个第二长槽能连接贯通形成围绕框架本体114底部的第二密封槽。在第二密封槽内设置第二密封圈128，框架底板116通过第二密封圈128与所述框架本体114的底部密封配合。

较佳地，第一围板117、第二围板118、第一侧板119和第二侧板120在其顶缘的内侧沿各自的长度方向上开设第一长槽125。同理，第一围板117、第二围板118、第一侧板119和第二侧板120在其底缘的内侧沿各自的长度方向上开设第二长槽。

较佳地，在第一围板117、第二围板118、第一侧板119和第二侧板120上设有加强筋129，提升各自强度。

较佳地，第一围板117、第二围板118、第一侧板119、第二侧板120、框架盖板115和框架底板116之间采用搅拌摩擦焊方法焊接固定。具体来说，由于采用定位销121和螺栓122结构固定，使得第一围板117、第二围板118、第一侧板119、第二侧板120，以及框架盖板115和框架底板116的厚度可控制在6mm左右，则采用搅拌摩擦焊方法焊接固定最为经济，性价比高。

以下结合图4至图6来具体描述电堆封装壳体101的基本制造过程。

制造电堆封装壳体101的方案首先将整体长方形箱体分成6块平板进行加工，分别是第一围板117、第二围板118、第一侧板119、第二侧板120、框架盖板115和框架底板116。这样设计避免了采用铝锭一体机加工，可节省高额材料费及高额加工费用。

接着，在第一围板117和第二围板118上开设定位孔和沉孔124，在第一侧板119和第二侧板120上开设安装孔123和定位孔，在相应的定位孔之间插入定位销121以固定第一围板117、第二围板118、第一侧板119、第二侧板120的安装位置。然后采用螺栓122穿入安装孔123并伸入对应的沉孔124，与沉孔124螺纹配合紧固。通过该种结构可为电堆封装壳体101提供足够的强度和刚度，而且装配过程中也无需工装定位即可进行焊接。进一步的，由于采用定位销121定位和螺栓122夹紧结构，使得第一围板117、第二围板118、第一侧板119、第二侧板120、框架盖板115和框架底板116的厚度可以变得更薄，厚度可控制在6mm左右，适于采用搅拌摩擦焊进行焊接，性价比高，且能有效保障焊接质量，保障气密性。

因此，通过上述装配过程，可以在加工成本较低情况下仍能满足电堆封装壳体101的快速加工，且能提供较好的气密性。

本领域技术人员可显见，可对本实用新型的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本实用新型的精神和范围。因此，旨在使本实用新型覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本实用新型的修改和变型。

Claims (10)

1.一种电堆框架，适用于燃料电池乘用车，所述燃料电池乘用车包括设有减速器和驱动电机的车辆前舱，其特征在于，所述电堆框架包括，

电堆封装壳体，为一密封式壳体，用于封装燃料电池电堆；

减速器固定支架，设于所述电堆封装壳体底部，用于固定连接所述减速器；

驱动电机固定支架，设于所述电堆封装壳体底部，用于固定连接所述驱动电机；

第一悬置支架和第二悬置支架，分别设于所述电堆封装壳体的外部两侧，用于固定连接所述车辆前舱的内壁。

2.如权利要求1所述的电堆框架，其特征在于，所述减速器固定支架与所述减速器的顶部结构配合，所述驱动电机固定支架与所述驱动电机的顶部结构配合，所述减速器固定支架和驱动电机固定支架分别与所述减速器和驱动电机刚性配合。

3.如权利要求1所述的电堆框架，其特征在于，在所述电堆封装壳体的侧壁外围上设有通风出口接口、氢气入口接口、水路出口接口、空气出口接口和通风入口接口；在所述电堆封装壳体的底面上设有空气入口接口、水路入口接口及氢气出口接口。

4.如权利要求1所述的电堆框架，其特征在于，所述电堆封装壳体为长方体，包括框架本体、框架盖板和框架底板，所述框架盖板设置于所述框架本体的顶部且与所述框架本体的顶部密封配合；所述框架底板设置于所述框架本体的底部且与所述框架本体的底部密封配合。

5.如权利要求4所述的电堆框架，其特征在于，所述框架本体包括围合的第一围板、第二围板、第一侧板和第二侧板，所述第一侧板两侧的端面通过定位销与所述第一围板和第二围板的一端表面固定，所述第二侧板两侧的端面通过定位销与所述第一围板和第二围板的另一端表面固定。

6.如权利要求5所述的电堆框架，其特征在于，还包括螺栓，在所述第一侧板的外缘的内壁和端面之间开设有安装孔，在所述第一围板外缘表面开设有沉孔，所述安装孔和沉孔对应，所述螺栓穿入所述安装孔并伸入所述沉孔，两者螺纹配合固定。

7.如权利要求5所述的电堆框架，其特征在于，在所述第一围板、第二围板、第一侧板和第二侧板的顶缘开设有第一长槽，多个所述第一长槽能连接贯通形成所述框架本体顶部的第一密封槽，在所述第一密封槽内设置第一密封圈，所述框架盖板通过所述第一密封圈与所述框架本体密封配合；在所述第一围板、第二围板、第一侧板和第二侧板的底缘开设有第二长槽，多个所述第二长槽能连接贯通形成所述框架本体底部的第二密封槽，在所述第二密封槽内设置第二密封圈，所述框架底板通过所述第二密封圈与所述框架本体的底部密封配合。

8.如权利要求7所述的电堆框架，其特征在于，所述第一围板、第二围板、第一侧板和第二侧板在其顶缘的内侧沿各自的长度方向上开设所述第一长槽，所述第一围板、第二围板、第一侧板和第二侧板在其底缘的内侧沿各自的长度方向上开设所述第二长槽。

9.如权利要求5所述的电堆框架，其特征在于，在所述第一围板、第二围板、第一侧板和第二侧板上设有加强筋。

10.如权利要求5所述的电堆框架，其特征在于，所述第一围板、第二围板、第一侧板、第二侧板、框架盖板和框架底板之间采用搅拌摩擦焊方法焊接固定。

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