[發明專利]燃料電池發動機系統集成結構

有效

• 申請號: 201310587746.2
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN104659393A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 冷如波;周慶偉;凌天鈞;董健
• 申請（專利權）人: 上海汽車集團股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H01M8/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 杜娟娟;湯春龍

技術領域

本發明涉及汽車技術，尤其涉及燃料電池發動機系統的集成。

背景技術

動力系統開發是燃料電池汽車研發的核心內容之一。燃料電池汽車動力系統包括燃料電池發動機子系統、電驅動子系統、能量轉換及能量管理子系統、以及相應的輔助系統等。就燃料電池汽車動力系統開發現狀而言，系統龐大但各子系統集成很低，整個動力系統的集成度更是非常低。

?國內燃料電池汽車整車設計針對燃料電池汽車動力系統都是采用分散布置，并采用支架固定的方式固定每個零部件，這對燃料電池汽車產業化來講并不合理。主要存在兩方面的問題，第一，無法滿足整車裝配技術的要求；第二，無法滿足整車可維護性的要求。

總之，當前燃料電池發動機系統的布置方式不利于燃料電池汽車產業化的推進，需要針對燃料電池汽車動力系統的集成結構。

發明內容

本發明提供一種車輛用燃料電池發動機系統集成結構，其中的各元件易于維護與拆卸。

該燃料電池發動機系統集成結構包括電堆、空氣系統、水系統、氫氣系統、動力控制單元以及電驅動系統，所述燃料電池發動機系統集成結構還包括框架，所述框架構造成所述電堆、空氣系統、水系統、動力控制單元以及電驅動系統可布置于其上且呈多層；所述電堆設置在所述框架的基本中心位置處；所述動力控制單元設置在所述框架的頂層；所述燃料電池發動機系統的其余部分則圍繞所述電堆固定于所述框架；其中，所述電堆、動力控制單元以及所述燃料電池發動機系統的其余部分均分別以可拆卸方式固定于所述框架。

優選地，所述框架包括水平承載部、與水平承載部連接且自其向上延伸的上承載部，以及基本與水平承載部連接且自其向下延伸的下承載部。

優選地，所述電堆固定在所述水平承載部的基本中心位置處，所述動力控制單元位于所述電堆之上且固定于上承載部。

優選地，所述空氣系統包括空壓機、空壓機控制器、中冷器與增濕器，所述空壓機位于所述電堆的第一側且固定于所述框架的下承載部，所述空壓機控制器位于所述電堆的第二側且固定于所述框架的下承載部，所述中冷器固定于所述空壓機，所述增濕器在所述電堆的第二側錯開所述空壓機控制器固定于所述框架的下承載部。

優選地，所述水系統的燃料電池系統水泵與其水泵控制器、以及用于所述動力控制單元的水泵及其水泵控制器，均設置在所述電堆的第二側且固定于所述框架的下承載部，其中，燃料電池系統水泵控制器和動力控制單元的水泵控制器分別電連接到所述動力控制單元以獲得電力。

優選地，用于電堆的電堆控制單元位于所述電堆的第一側并固定于所述框架的上承載部。

優選地，所述電驅動系統包括電機及減速器，所述電機與所述減速器均位于所述電堆的第三側且固定于所述框架的下承載部。

優選地，所述第一側為所述電堆朝向車輛的濾清器的那一側，對所述電堆而言，所述第三側是所述第一側的相對側，所述第二側是從車輛的駕駛艙看向前艙的方向時位于電堆左側的那一側。

優選地，還包括設置在所述框架的外側的外殼，所述外殼設置有多個用于所述電堆、空氣系統、水系統、動力控制單元以及電驅動系統與車輛其它部件對接的接口。

此外，根據本發明的示例，所述電堆、空氣系統、水系統、動力控制單元以及電驅動系統可分別通過螺栓固定于所述框架。

附圖說明

圖1是根據本發明示例的框架的一種示例性結構示意。

圖2是車輛的示意圖。

圖3a是從車輛右前方45度面向車輛看所述集成結構的示意圖。

圖3b是從車輛左前方45度面向車輛看所述集成結構的示意圖。

圖4是根據本發明的示例的燃料動力電池系統集成結構的示意圖。

具體實施方式

燃料電池發動機系統可分為電堆、動力控制單元（PCU）、電機、變速箱、燃料電池系統（FCS）水泵及其控制器、PCU水泵及其控制器、空氣系統、空調壓縮機相關、電堆控制模塊。

FCS水泵和水路給電堆供水；空氣路給電堆供空氣；氫氣路給電堆供氫。電堆通過化學作用產生電供給PCU。

PCU接受電堆以及動力蓄電池（動力蓄電池通過高壓線連接到PCU，給PCU供電）的供電。PCU對所接收的電力進行處理，并分別供給電機、空壓機控制器、FCS水泵及其控制器、PCU水泵及其控制器、高壓風扇、空調壓縮機等；PCU水泵和水路向PCU供應冷卻水。

電機接受PCU的供應的電力，并通過與變速箱連接，輸出動力給傳動軸，帶動車輪。PCU水泵和水路向電機供應冷卻水。