全文摘要
本实用新型公开了一种乘用车燃料电池发动机结构，设置在整车前机舱内，包括支撑板和分别安装于所述支撑板上的三个结构层，其中，第二结构层设置在支撑板上；第一结构层设置在第二结构层上方；第三结构层设置在支撑板下方；所述第一结构层包括DC\/DC转换器、空压机控制器、空气滤清器和膨胀水壶；所述第二结构层包括电堆、空压机、CVM和供氢气回氢总成；所述第三结构层包括电驱系统、加湿器、高压水泵、节温器、中冷器、背压阀和PTC加热器。本实用新型的乘用车燃料电池发动机结构进行了高度集成设计和平台化设计，其零部件布置合理，且燃料电池发动机的氢气、空气、水路和电路的预留接口在统一化的同时，也兼顾了装车的便利性。
主设计要求
1.一种乘用车燃料电池发动机结构，设置在整车前机舱内，其特征在于，包括支撑板和分别安装于所述支撑板上的三个结构层，其中，第二结构层设置在支撑板上；第一结构层设置在第二结构层上方；第三结构层设置在支撑板下方；所述第一结构层包括DC\/DC转换器、空压机控制器、空气滤清器和膨胀水壶；所述第二结构层包括电堆、空压机、CVM和供氢气回氢总成；所述第三结构层包括电驱系统、加湿器、高压水泵、节温器、中冷器、背压阀和PTC加热器。
设计方案
1.一种乘用车燃料电池发动机结构，设置在整车前机舱内，其特征在于，包括支撑板和分别安装于所述支撑板上的三个结构层，其中，第二结构层设置在支撑板上；第一结构层设置在第二结构层上方；第三结构层设置在支撑板下方；
所述第一结构层包括DC\/DC转换器、空压机控制器、空气滤清器和膨胀水壶；所述第二结构层包括电堆、空压机、CVM和供氢气回氢总成；所述第三结构层包括电驱系统、加湿器、高压水泵、节温器、中冷器、背压阀和PTC加热器。
2.根据权利要求1所述的乘用车燃料电池发动机结构，其特征在于，在第二结构层中，所述电堆四周由铝壳体封装，并通过螺栓固定在支撑板上；所述CVM固定在电堆后壳体上，并与电堆每片单堆相连接；所述供氢回氢总成固定在电堆后壳体上，且位于CVM右侧；所述供氢回氢总成与电堆的氢气进出口通过管路相连，且供氢回氢总成距离整车储氢系统较近；所述空压机固定在电堆前侧，通过带隔振垫的支架固定在支撑板上，且空压机的二级增压进气管路可沿空压机轴向方向进行旋转。
3.根据权利要求1所述的乘用车燃料电池发动机结构，其特征在于，在第一结构层中，所述空气滤清器通过支架固定在支撑板上，且位于第二结构层上方；所述DC\/DC转换器通过四个支架固定在电堆壳体和空压机上支架上；所述空压机控制器的左侧固定点通过支架固定在电堆上壳体上，右侧固定点通过支架固定在支撑板上；所述膨胀水壶通过支架固定在支撑板上，且与空气滤清器和空压机控制器紧贴。
4.根据权利要求1所述的乘用车燃料电池发动机结构，其特征在于，在第三结构层中，所述电驱系统通过左右支架吊装在支撑板下方，通过后悬置支架和悬置固定在车身上，并与车轮驱动轴同轴固定；所述加湿器通过支架固定设置在电驱系统的右侧；所述高压水泵通过支架固定设置在电驱系统的左侧；所述中冷器通过支架固定在电驱系统的前侧；所述PTC加热器固定在支撑板向下折弯的钢板上；所述背压阀通过支架固定在电驱系统上；所述节温器固定在电驱系统的支架上，且位于中冷器和加湿器的中间位置。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及燃料电池汽车技术领域，尤其涉及一种乘用车燃料电池发动机结构。
背景技术
由于电堆、空压机、氢气循环部件、DC\/DC等尺寸较大，而且商用车对布置要求相对宽松，集成度不高，体积比功率和质量比功率较低，因此目前国内燃料电池发动机多用于商用车领域。而且多数燃料电池发动机的氢气、空气、水路、电路预留接口位置时只考虑接口统一化，未考虑实际装车的方便性。另外，部分框架结构的设计框架本身占用空间较大，使关键零部件布置空间缩小，给某些零部件定制开发带来困难。
总之，燃料电池发动机布置形式不利于乘用车整车装配，需要对发动机系统进行高度集成设计和平台化设计。
实用新型内容
本实用新型目的是提供一种高度集成设计和平台化设计的乘用车燃料电池发动机结构。
本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：
一种乘用车燃料电池发动机结构，设置在整车前机舱内，包括支撑板和分别安装于所述支撑板上的三个结构层，其中，第二结构层设置在支撑板上；第一结构层设置在第二结构层上方；第三结构层设置在支撑板下方；
所述第一结构层包括DC\/DC转换器、空压机控制器、空气滤清器和膨胀水壶；所述第二结构层包括电堆、空压机、CVM和供氢气回氢总成；所述第三结构层包括电驱系统、加湿器、高压水泵、节温器、中冷器、背压阀和PTC加热器。
进一步，在第二结构层中，所述电堆四周由铝壳体封装，并通过螺栓固定在支撑板上；所述CVM固定在电堆后壳体上，并与电堆每片单堆相连接；所述供氢回氢总成固定在电堆后壳体上，且位于CVM右侧；所述供氢回氢总成与电堆的氢气进出口通过管路相连，且供氢回氢总成距离整车储氢系统较近；所述空压机固定在电堆前侧，通过带隔振垫的支架固定在支撑板上，且空压机的二级增压进气管路可沿空压机轴向方向进行旋转。
进一步，在第一结构层中，所述空气滤清器通过支架固定在支撑板上，且位于第二结构层上方；所述DC\/DC转换器通过四个支架固定在电堆壳体和空压机上支架上；所述空压机控制器的左侧固定点通过支架固定在电堆上壳体上，右侧固定点通过支架固定在支撑板上；所述膨胀水壶通过支架固定在支撑板上，且与空气滤清器和空压机控制器紧贴。
进一步，在第三结构层中，所述电驱系统通过左右支架吊装在支撑板下方，通过后悬置支架和悬置固定在车身上，并与车轮驱动轴同轴固定；所述加湿器通过支架固定设置在电驱系统的右侧；所述高压水泵通过支架固定设置在电驱系统的左侧；所述中冷器通过支架固定在电驱系统的前侧；所述PTC加热器固定在支撑板向下折弯的钢板上；所述背压阀通过支架固定在电驱系统上；所述节温器固定在电驱系统的支架上，且位于中冷器和加湿器的中间位置。
本实用新型具有如下有益效果：本实用新型的乘用车燃料电池发动机结构进行了高度集成设计和平台化设计，其零部件布置合理，且燃料电池发动机的氢气、空气、水路和电路的预留接口在统一化的同时，也兼顾了装车的便利性。
附图说明
图1为本实用新型的燃料电池发动机结构的爆炸图；
图2为本实用新型的燃料电池发动机结构的集成图。
图中标记示意为：1-DC\/DC转换器；2-空压机控制器；3-空压机；4-膨胀水壶；5-空气滤清器；6-CVM；7-供氢回氢总成；8-中冷器；9-支撑板；10-加湿器；11-节温器；12-高压水泵；13-背压阀；14-电驱系统；15-PTC加热器；16-电堆。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型的技术方案作进一步阐述。
实施例1
本实施例提供了一种乘用车燃料电池发动机结构，其对发动机系统进行高度集成化设计和平台化设计，使得能够布置于乘用车前机舱。
图1所示为本实用新型的燃料电池发动机结构的爆炸图；图2所示为本实用新型的燃料电池发动机结构的集成图。
如图2所示，一种乘用车燃料电池发动机结构，设置在整车前机舱内，包括支撑板9和分别安装于所述支撑板9上的三个结构层，其中，第二结构层设置在支撑板9上；第一结构层设置在第二结构层上方；第三结构层设置在支撑板9下方。
在本实用新型的实施例中，所述第一结构层包括DC\/DC转换器1、空压机控制器2、空气滤清器5和膨胀水壶4；所述第二结构层包括电堆16、空压机3、CVM 6和供氢回氢总成7；所述第三结构层包括电驱系统14、加湿器10、高压水泵12、节温器11、中冷器8、背压阀13和PTC加热器15。
在本实用新型的实施例中，所述支撑板9通过左右悬置支架与整车底盘纵梁固定连接；具体地，所述支撑板9为规格为5mm的钢板，其下部焊接横向和纵向槽钢以提高支撑能力，并且进行挖空以避让凸出的零部件，还通过焊接螺母来固定上下零部件支架。
具体地，在第二结构层中，所述电堆16四周由铝壳体封装，并通过螺栓固定在支撑板9上。在本实用新型中，电堆处于整车燃料电池发动机的中心位置，且辐射六个方向，便于与氢气子系统部件、空气子系统部件和冷却水子系统部件连接。
所述CVM 6固定在电堆16后壳体上，并与电堆16每片单堆相连接，用于检测每片单堆电压，且与FCU控制器和低压配电盒距离较近，方便线束连接。
所述供氢回氢总成7固定在电堆16后壳体上，且位于CVM 6右侧；所述供氢回氢总成7与电堆16的氢气进出口通过管路相连，且供氢回氢总成7距离整车储氢系统较近，方便储氢系统通过管路输入氢气。
所述空压机3固定在电堆16前侧，通过带隔振垫的支架固定在支撑板9上，且空压机的二级增压进气管路可沿空压机轴向方向进行旋转，从而适应前机舱空间。具体地，所述空压机的出气口与电堆的空气入口通过管路连接。
在第一结构层中，所述空气滤清器5通过支架固定在支撑板9上，且位于第二结构层上方。在本实用新型的实施例中，所述空气滤清器5通过管路与空压机3的空气入口相连，优选地，所述空气滤清器5与前进气格栅距离较近，便于吸气；另一方面所述空气滤清器5与空压机3的空气入口高度一致，从而方便进气管路连接。
所述DC\/DC转换器1通过四个支架固定在电堆16壳体和空压机3的支架上。在本实用新型的实施例中，将燃料电池发动机低压配电盒和FCU控制器固定在DC\/DC转换器1的后壳体上，可以方便打开前机舱盖进行维修和养护。
所述空压机控制器2的左侧固定点通过支架固定在电堆16上壳体上，右侧固定点通过支架固定在支撑板9上。
所述膨胀水壶4通过支架固定在支撑板9上，且与空气滤清器5和空压机控制器2紧贴。
在第三结构层中，所述电驱系统14通过左右支架吊装在支撑板9下方，通过后悬置支架和悬置固定在车身上，并与车轮驱动轴同轴固定。
所述加湿器10通过支架固定设置在电驱系统14的右侧，用于对供给的氢气和空气进行加湿。在本实用新型的实施例中，如果反应气体过于干燥，会造成的质子交换膜中水分子过少，导致燃料电池工作效率下降，并可能造成交换膜损坏；而反应气体加湿过度，则会由于堵水等原因造成电池系统的性能恶化。
所述高压水泵12通过支架固定设置在电驱系统14的左侧；所述中冷器8通过支架固定在电驱系统14的前侧，便于与空压机3和加湿器10连接，从而减少管路长度；所述PTC加热器15固定在支撑板9向下折弯的钢板上，可同时为电堆冷启动加热，以及驾驶室暖风芯体加热；所述背压阀13通过支架固定在电驱系统上；所述节温器11固定在电驱系统14的支架上，且位于中冷器8和加湿器10的中间位置；具体地，所述节温器11形成有三个接口，分别与电堆、散热器和高压水泵连接。
在本实用新型的实施例中，利用支撑板将燃料电池发动机结构分为三层，且各结构层之间独立拆装，便于后续的日常检查和维修。燃料电池发动机结构的零部件布置合理，以电堆为中心，易于连接空气、氢气、水和电相关部件，将空压机和空气滤清器设置在前侧，便于进气，将供氢回氢组件设置在后侧，方便进氢，将DC\/DC控制器和空压机控制器等设置在上方，可以缩短线束连接；较多的高低压接口，从而便于维修；本实用新型中尽量缩短各部件之间的连接管路，且管路变径设计部分圆滑过渡，从而减少流阻。
以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920292357.X
申请日:2019-03-08
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:82(吉林)
授权编号:CN209691862U
授权时间:20191126
主分类号:H01M8/2457
专利分类号:H01M8/2457;H01M8/2465;H01M8/2475;H01M8/04089;H01M8/04119;H01M8/04007;B60L50/71;B60L50/72
范畴分类:38G;
申请人:中国第一汽车股份有限公司
第一申请人:中国第一汽车股份有限公司
申请人地址:130011 吉林省长春市长春汽车经济技术开发区东风大街8899号
发明人:浦及;赵子亮;赵洪辉;王宇鹏;秦晓津
第一发明人:浦及
当前权利人:中国第一汽车股份有限公司
代理人:郑青松
代理机构:11384
代理机构编号:北京青松知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 11384
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计