CN211106991U - 用于大中型客车的氢燃料电池发动机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于大中型客车的氢燃料电池发动机系统，其中，所述氢燃料电池发动机系统包括上部模块和下部模块，上部模块包括依次设置的电堆、电堆底板和辅助设备，下部模块包括集成框架和线束总成；其中，所述集成框架包括底部框架、第一纵向框架、第二纵向框架、多个用于安装所述上部模块的安装座、防护板和多个固定座；固定座将底部框架撑起以形成供叉车叉齿穿过的叉装空间；上部模块经由电堆底板和安装座安装到集成框架上，辅助设备位于集成框架内；线束总成设置在集成框架上，并用于向辅助设备配电。本实用新型的用于大中型客车的氢燃料电池发动机系统采用模块化设计，集成度高，易于装配和维修，散热好。

Description

用于大中型客车的氢燃料电池发动机系统

技术领域

本实用新型属于新能源汽车领域，特别涉及一种用于大中型客车的氢燃料电池发动机系统。

背景技术

随着环境问题日益严重，新能源在汽车领域的应用也迫在眉睫，而氢燃料电池发动机作为一种新能源因其具有能量转换效率高、只排放零污染的水的特点而被应用在轿车、大中型客车、物流车、叉车等新能源汽车领域。

大功率电堆的体积比较大，目前国内针对这种大体积大功率的氢燃料电池发动机系统的布置形式主要包括：(1)将各个模块在整车上打散进行布置；和(2)把整个燃料电池发动机系统封装，集中安置。第一种布置方式会造成整个系统内部管路走向复杂，整车空间利用率低；而对于第二种布置方式，系统的散热较差，并且不利于零部件的维修。

中国专利申请CN104659393A公开了一种燃料电池发动机系统集成结构，包括框架、电堆、空气系统、水系统、氢气系统、动力控制单元和电驱动系统，其中，电堆布置在框架的中心处，动力控制单元布置在电堆的顶层，其余部分则围绕电堆固定于框架。中国专利申请CN104659393A中公开的集成结构适合用于轿车，对于大体积的氢燃料电池发动机系统来说，这种布置形式(尤其是高度方向集成的控制单元)空间占有率较大，不利于整车的应用，安装和维修不便，并且其固定形式不利于大体积的氢燃料电池发动机系统的振动和冲击。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种用于大中型客车的氢燃料电池发动机系统，本实用新型的氢燃料电池发动机系统采用模块化设计，集成度高，易于装配和维修，散热好。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。

本实用新型提供了一种用于大中型客车的氢燃料电池发动机系统，其中，所述氢燃料电池发动机系统包括上部模块和下部模块，所述上部模块包括依次设置的电堆、电堆底板和辅助设备，所述下部模块包括集成框架和线束总成；其中，

所述集成框架包括底部框架、第一纵向框架、第二纵向框架、多个用于安装所述上部模块的安装座、防护板和多个固定座；其中，所述第一纵向框架和所述第二纵向框架相对、向上设置在所述底部框架上并分别形成所述集成框架的第一纵向侧面和第二纵向侧面，所述第一纵向框架和所述第二纵向框架在远离所述底部框架的一边上安装有所述安装座；所述第一纵向框架和所述第二纵向框架之一或两者上具有可拆卸支架；所述第一纵向框架和所述第二纵向框架外侧上可拆卸安装有所述防护板；所述固定座设置在所述底部框架上，用于将所述集成框架固定到整车上，所述固定座将所述底部框架撑起以形成供叉车叉齿穿过的叉装空间；

所述上部模块经由所述电堆底板和所述安装座安装到所述集成框架上，所述辅助设备位于所述集成框架内；

所述线束总成设置在所述集成框架上，并用于向所述辅助设备配电。

优选地，所述辅助设备(简称为“BOP”)包括氢气供给系统、空气供给系统和水热管理系统，氢气供给系统的氢气入口以及水热管理系统的冷却液入口和冷却液出口位于所述集成框架的横向端部，电堆的高压输入输出接口以及空气供给系统的空气入口位于所述集成框架的远离所述氢气入口、所述冷却液入口和所述冷却液出口的另一横向端部。

优选地，所述线束总成位于所述集成框架设置有所述冷却液入口的横向端部。

优选地，所述辅助设备还包括电控系统和数据采集系统。

优选地，所述线束总成包括低压线束和高压线束，所述低压线束与所述辅助设备的低压用电部分电连接，所述高压线束与所述辅助设备的高压用电部分电连接。

优选地，所述集成框架上设置有低压电源接口。

优选地，所述集成框架上设置有接地结构。

优选地，所述集成框架还包括多个用于加固所述第一纵向框架和所述第二纵向框架的支撑架。

更优选地，所述支撑架与所述底部框架所在平面之间的夹角为30～60°。

更优选地，所述支撑架设置在所述第一纵向侧面和所述第二纵向侧面的内侧，并且位于所述集成框架的横向端部。

优选地，所述固定座设置在所述底部框架的其四角以及前后两侧中间的位置。

本实用新型具有以下优势：

(1)本实用新型的氢燃料电池发动机系统采用模块化设计，对零部件进行集成，集成度高，散热好，并且易于装配和维修，故障率较高的模块、零件可在车上直接更换；

(2)本实用新型的氢燃料电池发动机系统可以通过集成框架直接固定于大中型客车整车上，集成框架是主要受力结构，耐振动性和抗冲击性强。下部模块的底部设有叉车的叉装空间，方便在整车上维修，同时也方便转运；集成框架并非密封结构，利于系统的散热，并且设有可拆卸支架，方便零部件的拆卸、安装；集成框架在前后两侧(第一纵向侧面和第二纵向侧面)均有防护板，可对上部模块的关键零部件进行防护，避免意外拆卸和磕碰；

(3)本实用新型对高低压输入输出接口和水气接口进行排布设计，高低压输入输出接口和大部分的水气接口分开两侧布置，方便整车气管和水管的连接，并且可以根据常规燃料电池汽车的需求进行设计、调整，适宜工业化应用。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型的用于大中型客车的氢燃料电池发动机系统的拆分示意图；

图2是根据本实用新型的用于大中型客车的氢燃料电池发动机系统拆分结构的主视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

101-底部框架；102-第一纵向框架；103-第二纵向框架；104-安装座；105-固定座；106-可拆卸支架；107-防护板；108-低压电源接口；109-接地结构；110-支撑架；111-叉装空间；201-电堆；202-辅助设备；203-空气入口；204-冷却液入口；205-补水口；206-冷却液出口；207-氢气入口；208-高压输入输出接口；209-电堆底板；3-线束总成。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，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，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

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实用新型的范围。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。

本实用新型提供了一种用于大中型客车的氢燃料电池发动机系统，其中，所述氢燃料电池发动机系统包括上部模块和下部模块，所述上部模块包括依次设置的电堆、电堆底板和辅助设备，所述下部模块包括集成框架和线束总成；其中，

所述集成框架包括底部框架、第一纵向框架、第二纵向框架、多个用于安装所述上部模块的安装座、防护板和多个固定座；其中，所述第一纵向框架和所述第二纵向框架相对、向上设置在所述底部框架上并分别形成所述集成框架的第一纵向侧面和第二纵向侧面，所述第一纵向框架和所述第二纵向框架在远离所述底部框架的一边上安装有所述安装座；所述第一纵向框架和所述第二纵向框架之一或两者上具有可拆卸支架；所述第一纵向框架和所述第二纵向框架外侧上可拆卸安装有所述防护板；所述固定座设置在所述底部框架上，用于将所述集成框架固定到整车上，所述固定座将所述底部框架撑起以形成供叉车叉齿穿过的叉装空间；

所述上部模块经由所述电堆底板和所述安装座安装到所述集成框架上，所述辅助设备位于所述集成框架内；

所述线束总成设置在所述集成框架上，并用于向所述辅助设备配电。

图1和图2显示了根据本实用新型的用于大中型客车的氢燃料电池发动机系统的一种实施方案。

参照图1和图2，本实用新型的用于大中型客车的氢燃料电池发动机系统上部模块和下部模块。上部模块包括依次设置的电堆201、电堆底板209和辅助设备202，下部模块包括集成框架和线束总成3。

集成框架包括底部框架101、第一纵向框架102、第二纵向框架103、多个用于安装上部模块的安装座104、防护板107和多个固定座105。第一纵向框架102和第二纵向框架103相对、向上设置在底部框架101上并分别形成集成框架的第一纵向侧面和第二纵向侧面。第一纵向框架102和第二纵向框架103在远离底部框架101的一边上安装有安装座104。第一纵向框架102和第二纵向框架103之一或两者上具有可拆卸支架106。第一纵向框架102和第二纵向框架103外侧上可拆卸安装有防护板107。固定座105设置在底部框架101上，用于将集成框架固定到整车(例如，大中型客车的整车)上，固定座105将底部框架101撑起以形成供叉车叉齿穿过的叉装空间111。

上部模块经由电堆底板209和安装座104安装到集成框架上，辅助设备202位于集成框架内。

线束总成3设置在集成框架上，并用于向辅助设备202配电。

本实用新型中，术语“大中型客车”是指核定载客人数在10人以上的客车。

本实用新型的氢燃料电池发动机系统采用模块化设计，将其分为上部模块和下部模块，对零部件进行集成，分布于各模块，集成度高，并且易于装配和维修，故障率较高的模块、零件可在车上直接更换。

本实用新型的氢燃料电池发动机系统可通过集成框架直接固定于大中型客车整车上，集成框架是主要受力结构，耐振动性和抗冲击性强。集成框架并非密封结构，利于系统的散热；设置有固定座，便于与整车例如大中型客车的固定连接；叉装空间位于集成框架的底部，空间限制小，更便于叉装；设有可拆卸支架，便于上部模块的零部件的拆卸维修；前后两侧设有防护板，可对上部模块的关键零部件进行防护，避免意外拆卸和磕碰。

根据本实用新型的一实施例，辅助设备202包括氢气供给系统、空气供给系统和水热管理系统。氢气供给系统的氢气入口207以及水热管理系统的冷却液入口204和冷却液出口206位于集成框架的横向端部，电堆的高压输入输出接口208以及空气供给系统的空气入口203位于集成框架的远离所述氢气入口207、冷却液入口204和冷却液出口206的另一横向端部。

由此，本实用新型通过对高低压输入输出接口和水气接口进行排布设计，高低压输入输出接口和大部分的水气接口分开两侧布置，方便整车气管和水管的连接，并且可以根据常规燃料电池汽车的需求进行设计、调整，适宜工业化应用。

根据本实用新型的一实施例，水热管理系统的补水口205设置在冷却液入口204和冷却液出口206的同侧。同样地，尾排口和排气口也可以设置在冷却液出口206的同侧。

根据本实用新型的一实施例，线束总成3位于集成框架设置有冷却液入口204的横向端部。

根据本实用新型的一实施例，辅助设备202还包括电控系统和数据采集系统。

根据本实用新型的另一实施例，虽不是优选的，电控系统和数据采集系统还可以设置在线束总成3中，而不是设置为辅助设备202的组成部件。

根据本实用新型的一实施例，本实用新型对辅助设备202内各系统的空间分布没有特殊要求，可以根据所应用的大中型客车的具体类型、结构等确定。

根据本实用新型的一实施例，线束总成3包括低压线束和高压线束。低压线束与辅助设备202的低压用电部分电连接，高压线束与辅助设备202的高压用电部分电连接。

根据本实用新型的一实施例，线路总成3还包括与高压线束配合的高压配电盒(未显示)和与低压线束配合的低压配电盒(未显示)。

根据本实用新型的一实施例，集成框架上设置有氢燃料电池发动机系统的低压电源接口108。通过设置氢燃料电池发动机系统的低压电源接口108，可便于氢燃料电池发动机系统与整车连接。

根据本实用新型的一实施例，集成框架上设置有氢燃料电池发动机系统的接地结构109，由此可便于整车安装使用。

根据本实用新型的一实施例，氢燃料电池发动机系统的低压电源接口108和氢燃料电池发动机系统的接地结构109的形式和位置可以根据氢燃料电池发动机系统而确定，本实用新型对此没有特殊要求。在图1所示的实施例中，低压电源接口108设置在第一纵向框架102或第二纵向框架103上。类似地，接地结构109设置在底部框架101上，且位于第一纵向侧面或第二纵向侧面。

根据本实用新型的一实施例，集成框架还包括多个用于加固第一纵向框架102和第二纵向框架103的支撑架110。

根据本实用新型的一实施例，支撑架110与底部框架101所在平面之间的夹角为30～60°。

根据本实用新型的一实施例，支撑架110设置在第一纵向侧面和第二纵向侧面的内侧，并且位于集成框架的横向端部。

根据本实用新型的一实施例，集成框架设有6个固定座105，固定座105优选地设置在底部框架101的四角以及前后两侧中间的位置。

根据本实用新型的一具体实施例，集成框架设有4个安装座104，第一纵向框架102和第二纵向框架103各自优选地设有2个安装座104。安装座104优选地设置在第一纵向框架102和第二纵向框架103的两端。

根据本实用新型的一实施例，安装座104的截面呈T形。

根据本实用新型的一实施例，安装座104可以通过螺栓结构与电堆底板209连接。

根据本实用新型的一实施例，固定座105可以通过螺栓结构与整车固定。

根据本实用新型的一实施例，防护板107上设有多个孔。由此，在防护板107起到保护作用的情况下，还可以减轻集成框架的重量。

根据本实用新型的一实施例，底部框架101上设有叉装空间111的丝印标识，以方便操作人员识别。进一步地，本实用新型中可以采用本领域中任何已知的丝印标识形式。

根据本实用新型的一实施例，除了可拆卸支架106和防护板107之外，集成框架中各框架以及它们之间可以焊接而成。另外，集成框架可由选自钣金、方管、T型钢和角钢中的一种或多种形成。

根据本实用新型的一实施例，本实用新型对集成框架中各结构的形式没有特殊要求，可以根据需要进行调整、变换。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、纵向、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实用新型和简化描述，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实用新型保护范围的限制；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实用新型保护范围的限制。

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

Claims (10)

1.一种用于大中型客车的氢燃料电池发动机系统，其特征在于，所述氢燃料电池发动机系统包括上部模块和下部模块，所述上部模块包括依次设置的电堆(201)、电堆底板(209)和辅助设备(202)，所述下部模块包括集成框架和线束总成(3)；其中，

所述集成框架包括底部框架(101)、第一纵向框架(102)、第二纵向框架(103)、多个用于安装所述上部模块的安装座(104)、防护板(107)和多个固定座(105)；其中，所述第一纵向框架(102)和所述第二纵向框架(103)相对、向上设置在所述底部框架(101)上并分别形成所述集成框架的第一纵向侧面和第二纵向侧面；所述第一纵向框架(102)和所述第二纵向框架(103)在远离所述底部框架(101)的一边上安装有所述安装座(104)；所述第一纵向框架(102)和所述第二纵向框架(103)之一或两者上具有可拆卸支架(106)；所述第一纵向框架(102)和所述第二纵向框架(103)外侧上可拆卸安装有所述防护板(107)；所述固定座(105)设置在所述底部框架(101)上，用于将所述集成框架固定到整车上，所述固定座(105)将所述底部框架(101)撑起以形成供叉车叉齿穿过的叉装空间(111)；

所述上部模块经由所述电堆底板(209)和所述安装座(104)安装到所述集成框架上，所述辅助设备(202)位于所述集成框架内；

所述线束总成(3)设置在所述集成框架上，并用于向所述辅助设备(202)配电。

2.根据权利要求1所述的氢燃料电池发动机系统，其特征在于，所述辅助设备(202)包括氢气供给系统、空气供给系统和水热管理系统，氢气供给系统的氢气入口(207)以及水热管理系统的冷却液入口(204)和冷却液出口(206)位于所述集成框架的横向端部，电堆的高压输入输出接口(208)以及空气供给系统的空气入口(203)位于所述集成框架的远离所述氢气入口(207)、所述冷却液入口(204)和所述冷却液出口(206)的另一横向端部。

3.根据权利要求2所述的氢燃料电池发动机系统，其特征在于，所述线束总成(3)位于所述集成框架设置有所述冷却液入口(204)的横向端部。

4.根据权利要求2所述的氢燃料电池发动机系统，其特征在于，所述辅助设备(202)还包括电控系统和数据采集系统。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的氢燃料电池发动机系统，其特征在于，所述线束总成(3)包括低压线束和高压线束，所述低压线束与所述辅助设备(202)的低压用电部分电连接，所述高压线束与所述辅助设备(202)的高压用电部分电连接。

6.根据权利要求5所述的氢燃料电池发动机系统，其特征在于，所述集成框架上设置有低压电源接口(108)。

7.根据权利要求5所述的氢燃料电池发动机系统，其特征在于，所述集成框架上设置有接地结构(109)。

8.根据权利要求5所述的氢燃料电池发动机系统，其特征在于，所述集成框架还包括多个用于加固所述第一纵向框架(102)和所述第二纵向框架(103)的支撑架(110)。

9.根据权利要求8所述的氢燃料电池发动机系统，其特征在于，所述支撑架(110)与所述底部框架(101)所在平面之间的夹角为30～60°。

10.根据权利要求8所述的氢燃料电池发动机系统，其特征在于，所述支撑架(110)设置在所述第一纵向侧面和所述第二纵向侧面的内侧，并且位于所述集成框架的横向端部。

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