CN211617445U - 一种燃料电池系统布置结构及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种燃料电池系统布置结构，包括电堆、高压电力系统、冷却系统、空气供应系统、氢气供应系统以及组合支架，电堆、冷却系统和空气供应系统集成设置于机舱内，电堆、冷却系统和空气供应系统通过组合支架分层设置于前纵梁的上方；高压电力系统和氢气供应系统的一部分集成于所述组合支架上，另一部分布置于地板总成上。本实用新型的燃料电池系统布置结构，将大部分部件集成于机舱内，实现了燃料电池系统的高度集成，在机舱内通过组合支架实现了各个部件的分层放置，由下至上进行装配，改善了装配的工艺性。本实用新型还提供了一种汽车，包括上述的燃料电池系统布置结构。

Description

一种燃料电池系统布置结构及汽车

技术领域

本实用新型涉及燃料电池电动汽车技术领域，尤其是涉及一种燃料电池系统布置结构及汽车。

背景技术

随着我国新能源汽车的不断发展，燃料电池电动汽车作为新能源汽车的一种，也在不断的改进与发展。目前燃料电池电动汽车尚未普及，研究燃料电池电动系统的整车集成技术还不充分，尤其是针对燃料电池系统关键部件的布置方案还不成熟。现有国内的燃料电池电动汽车的整车设计针对燃料电池电动汽车动力系统的布置分散、结构差异性较大并且集成度低。由于燃料电池所需的部件多、体积大导致集成布置的难度较大。燃料电池中涉及的高压部件多，对离地间隙具有一定的安全要求，在布置时还容易造成对车内乘员的驾乘空间的占用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有燃油电池电动汽车内部的燃料电池系统的集成度低，高压部件多，对离地间隙要求高导致占用乘员的驾乘空间的缺点，提供一种燃料电池系统布置结构。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种燃料电池系统布置结构，包括电堆、高压电力系统、冷却系统、空气供应系统、氢气供应系统以及组合支架，所述电堆、所述冷却系统和所述空气供应系统集成设置于机舱内，所述电堆、所述冷却系统和所述空气供应系统通过所述组合支架分层设置于前纵梁的上方；所述高压电力系统和所述氢气供应系统的一部分集成于所述组合支架上，另一部分布置于地板总成上。

进一步地，所述组合支架包括水平支架以及将所述水平支架固定于前纵梁上的脚架，所述地板总成包括前地板总成和后地板总成。

进一步地，所述冷却系统包括由水路管道连通的高压水泵和中冷器，所述高压水泵和所述中冷器均固定于所述水平支架的底面。

进一步地，所述电堆固定于所述水平支架的顶面。

具体地，所述空气供应系统包括由空气管道连通的空压机、空压机控制器、空气滤清器和增湿器，所述空气供应系统通过所述空气管道与所述电堆连通，所述空压机固定于所述水平支架的底面，所述空压机控制器和所述空气滤清器固定于所述电堆的顶面，所述增湿器通过侧支架固定于所述电堆的侧面。

具体地，所述高压电力系统包括电连接的升压DCDC和动力电池，所述升压DCDC固定于所述电堆的顶面，所述动力电池固定于所述前地板总成上。

进一步地，所述氢气供应系统包括由氢气管道连通的供氢总成和储氢装置，所述氢气供应系统通过所述氢气管道与所述电堆连通，所述供氢总成固定于所述电堆的侧面，所述储氢装置固定于所述后地板总成上。

具体地，所述储氢装置包括前储氢瓶、后储氢瓶以及将所述前储氢瓶和所述后储氢瓶固定于所述后地板总成上的安装支架。

本实用新型所提供的一种燃料电池系统布置结构的有益效果在于：将燃料电池系统中的大部分部件通过组合支架集成于机舱内，实现了燃料电池系统的高度集成，通过合理布局将燃料动力系统均匀分布于车辆的机舱和地板总成上，并且在机舱内通过组合支架实现了各个部件的分层放置，由下至上进行装配，改善了装配的工艺性，最大化的沿用了传统车身和底盘结构，提高了整车的通用性。

本实用新型还提供了一种汽车，包括驱动电机及上述的燃料电池系统布置结构，所述驱动电机通过燃料电池系统提供的电能驱动汽车，所述驱动电机设置于机舱底部，并位于所述燃料电池系统的下方。

本实用新型所提供的汽车的有益效果在于：具有上述燃料电池系统布置结构，通过该布置结构实现了整车的燃料电池的合理有效地布置，最大化的沿用传统车身和底盘结构。

附图说明

图1是本实用新型提供的具有燃料电池系统布置结构的汽车的立体结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种燃料电池系统布置结构中机舱处的局部示意图；

图3是本实用新型提供的一种燃料电池系统布置结构中机舱处的局部分解结构图；

图4是本实用新型提供的一种燃料电池系统布置结构中机舱处的局部仰视图；

图5是本实用新型提供的一种燃料电池系统布置结构中后地板总成处的局部示意图。

图中：100-汽车、10-电堆、20-驱动电机、30-高压电力系统、31-升压DCDC、32-动力电池、40-冷却系统、41-高压水泵、42-中冷器、50-空气供应系统、51-空压机、52-空压机控制器、53-空气滤清器、54-增湿器、55-侧支架、61-供氢总成、62-储氢装置、621-前储氢瓶、622-后储氢瓶、623-安装支架、70-机舱、72-前纵梁、73-组合支架、731-水平支架、732-脚架、80-地板总成、81-前地板总成、82-后地板总成。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参见图1-图5，为本实用新型所提供的一种燃料电池系统布置结构。该燃料电池系统布置结构可应用于传统的具有动力电池的车身和车架结构中，最大化的沿用传统的车身结构，通过合理的布局结合组合支架的使用，将燃料电池系统中的各个部件合理且分层的分布于机舱70和地板总成80中，结构紧凑、集成度高、便于安装和维护。

具体地，如图1、图2和图4所示，本实用新型所提供的燃料电池系统布置结构包括电堆10、高压电力系统30、冷却系统40以及空气供应系统50和氢气供应系统。在本实施例中，如图2和图3所示，该电堆10、冷却系统40和空气供应系统50集成设置于机舱70内，电堆10、冷却系统40和空气供应系统50通过组合支架73固定于前纵梁72的上方。在本实施例中，该前纵梁72上设置有位于机舱70的底部的驱动电机20，通过电机悬置安装在前纵梁72上。燃料电池系统的大多数部件被组合支架73固定于机舱70内，设置于该驱动电机20上方，用于为该驱动电机20提供能量。其中空气供应系统50为电堆10提供空气，氢气供应系统为电堆10提供氢气，空气和氢气在电堆10中发生电化学反应，再通过高压电力系统30为驱动电机20提供电能，并最终通过驱动电机20将电能转换为机械能驱动汽车100。而设置于机舱70内的冷却系统40对整个燃料电池系统中的发热部件进行降温，将每个部件上所产生的多余的热量排出，保证动力系统中各个发热部件的正常运作。

如图1和图2所示，该高压电力系统30中一部分集成于组合支架73上，另一部分布置于地板总成80中。将部分的高压电力系统80设置于机舱70内，不仅可以节约地板总成80处的空间，减少对前排乘员空间的占用，提高乘员乘坐的舒适性，还可以减少涉水漏电的安全风险。

如图1和图2所示，该氢气供应系统的一部分集成于组合支架73上，储能部件布置于地板总成80上。该氢气供应系统的储能部件被布置于地板总成80上，合理利用地板总成80上的空间，在保证乘员乘坐空间的基础上，尽量大的增加储能空间，提高燃料电池的燃料储存量，从而提高电堆10的续航能力，将其储能部件设置于地板总成80上，也可以减少对传统车身结构的改变，降低生产成本。

进一步地，如图3所示，该机舱70内用于集成燃料电池动力总成多个部件的组合支架73包括水平支架731以及将水平支架731固定于前纵梁72上的脚架732。该水平支架731将机舱70内由下至上分为多个安装空间。其中，该水平支架731上方形成了第一安装空间，该水平支架731与前纵梁72之间形成第二安装空间。电堆10固定于水平支架731的顶面，空气供应系统50、氢气供应系统以及冷却系统40围绕该电堆10和驱动电机20设置。

如图2所示，本实用新型所提供的空气供应系统50包括由空气管道(图中未示出)连通的空压机51、空压机控制器52、空气滤清器53和增湿器54，空气系统50中各个部件之间通过空气管道连通，并且与电堆10连通实现为电堆10提供空气的作用。其中，该空压机51固定于水平支架731的底面，与组合支架73固定连接，空压机控制器52和空气滤清器53被直接固定于电堆10的顶面，与电堆10固定连接，而增湿器54通过侧支架55固定在电堆10的侧面，实现了空气供应系统50围绕电堆10的合理紧凑布局。

如图4所示，本实用新型所提供的冷却系统40包括由水路管道(图中未示出)连通的高压水泵41和中冷器42，高压水泵41和中冷器42均固定于水平支架731的底面。该冷却系统40所涉及的主要部件均直接固定于组合支架73的底面上，围绕电堆10和空气供应系统50、氢气供应系统设置，并对系统上的多个发热部件进行降温。

进一步地，如图1和图2所示，本实用新型所提供的氢气供应系统包括由氢气管道(图中未示出)连通的供氢总成61和储氢装置62，氢气供应系统通过氢气管道与电堆10连通，供氢总成61固定于电堆10的侧面。该氢气供应系统中的供氢总成61包括氢气处理模块、氢气循环泵等装置，可以将储氢装置62内的氢气传输至电堆10内实现氢气的循环使用。

该高压电力系统30包括电连接的升压DCDC31和动力电池32。该电堆10内的电能通过高压电力系统30进入驱动电机20内实现电能与机械能的转换。其中高压电力系统30中的升压DCDC31固定于电堆10的顶面，节约了地板总成80处的空间，并且尽量将高压端子远离地面，避免车辆的涉水漏电的问题。

进一步地，如图1所示，地板总成80包括前地板总成81和后地板总成82。其中，高压电力系统30中的动力电池32固定于前地板总成81上，氢气供应系统中的储氢装置62固定于后地板总成82上。

具体地，如图5所示，该储氢装置62包括前储氢瓶621、后储氢瓶622以及将前储氢瓶621和后储氢瓶622固定于后地板总成82上的安装支架623。该前储氢瓶621和后储氢瓶622一前一后的设置于后地板总成82上，既保证了储氢装置62的储氢量，又可以沿用传统的车身结构，在不占用乘员的乘坐空间的前提下，尽量多的空间布置储氢装置62。并且通过安装支架623将前储氢瓶621和后储氢瓶622固定于后地板总成82上时，可以保证该前储氢瓶621和后储氢瓶622离地间隙大于等于140mm，保证储氢瓶的离地间隙。

本实用新型所提供的一种燃料电池系统布置结构，将燃料电池系统中的大部分部件通过组合支架73集成于机舱70内，实现了燃料电池系统的高度集成，通过合理布局将燃料电池动力系统均匀分布于车辆的机舱70和地板总成80上，并且在机舱70内通过组合支架73实现了各个部件的分层放置，由下至上进行装配，改善了装配的工艺性，最大化的沿用了传统车身和底盘结构，提高了整车的通用性。

参见图1，本实用新型还提供了一种汽车100，包括驱动电机及上述的燃料电池系统布置结构，驱动电机通过燃料电池系统提供的电能驱动汽车，驱动电机设置于机舱底部，并位于燃料电池系统的下方，通过该布置结构实现了整车的燃料电池的合理有效地布置，最大化的沿用传统车身和底盘结构。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种燃料电池系统布置结构，包括电堆、高压电力系统、冷却系统、空气供应系统、氢气供应系统以及组合支架，其特征在于，所述电堆、所述冷却系统和所述空气供应系统集成设置于机舱内，所述电堆、所述冷却系统和所述空气供应系统通过所述组合支架分层设置于前纵梁的上方；所述高压电力系统和所述氢气供应系统的一部分集成于所述组合支架上，另一部分布置于地板总成上。

2.如权利要求1所述的一种燃料电池系统布置结构，其特征在于，所述组合支架包括水平支架以及将所述水平支架固定于所述前纵梁上的脚架，所述地板总成包括前地板总成和后地板总成。

3.如权利要求2所述的一种燃料电池系统布置结构，其特征在于，所述冷却系统包括由水路管道连通的高压水泵和中冷器，所述高压水泵和所述中冷器均固定于所述水平支架的底面。

4.如权利要求2所述的一种燃料电池系统布置结构，其特征在于，所述电堆固定于所述水平支架的顶面。

5.如权利要求4所述的一种燃料电池系统布置结构，其特征在于，所述空气供应系统包括由空气管道连通的空压机、空压机控制器、空气滤清器和增湿器，所述空气供应系统通过所述空气管道与所述电堆连通，所述空压机固定于所述水平支架的底面，所述空压机控制器和所述空气滤清器固定于所述电堆的顶面，所述增湿器通过侧支架固定于所述电堆的侧面。

6.如权利要求4所述的一种燃料电池系统布置结构，其特征在于，所述高压电力系统包括电连接的升压DCDC和动力电池，所述升压DCDC固定于所述电堆的顶面，所述动力电池固定于所述前地板总成上。

7.如权利要求2所述的一种燃料电池系统布置结构，其特征在于，所述氢气供应系统包括由氢气管道连通的供氢总成和储氢装置，所述氢气供应系统通过所述氢气管道与所述电堆连通，所述供氢总成固定于所述电堆的侧面，所述储氢装置固定于所述后地板总成上。

8.如权利要求7所述的一种燃料电池系统布置结构，其特征在于，所述储氢装置包括前储氢瓶、后储氢瓶以及将所述前储氢瓶和所述后储氢瓶固定于所述后地板总成上的安装支架。

9.一种汽车，其特征在于，包括驱动电机及如权利要求1-8任一项所述的燃料电池系统布置结构，所述驱动电机通过燃料电池系统提供的电能驱动汽车，所述驱动电机设置于机舱底部，并位于所述燃料电池系统的下方。

Images