燃料电池汽车的整车制动与电堆进气集成系统的制作方法

1.本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种燃料电池汽车的整车制动与电堆进气集成系统。


背景技术：

2.整车制动单元的真空助力器是利用真空负压来增加驾驶员施加于踏板上力的部件，传统车辆利用发动机进气系统的进气歧管负压提供真空助力器，由于新能源车辆取消了发动机，使得整车需要额外增加一套真空泵来提供真空负压，增加成本的同时也增加了部件，占用了汽车内部机舱的空间。
3.燃料电池车辆是新能源车辆中的一种，目前，燃料电池汽车的真空制动系统需要一套真空泵为真空助力器提供真空负压，而对于燃料电池车辆的电堆进气系统与真空制动系统是两个独立的系统，使用的部件多，成本高，且占用整车空间，提高了整车重量。
4.因此，亟需提供一种燃料电池汽车的整车制动与电堆进气集成系统以解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种燃料电池汽车的整车制动与电堆进气集成系统，降低了整车成本及降低了车辆机舱布置难度的同时还改善了整车nvh的性能。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
7.燃料电池汽车的整车制动与电堆进气集成系统，包括：
8.电堆进气单元，包括空气压缩机和燃料电池电堆，所述空气压缩机包括取真空出口和空气出气口，所述燃料电池电堆的进气口与所述空气压缩机的所述空气出气口连接；
9.整车制动单元，包括真空助力器，所述整车制动单元与所述空气压缩机的所述取真空出口连接，以为所述真空助力器提供真空负压。
10.作为上述的燃料电池汽车的整车制动与电堆进气集成系统的一种优选技术方案，所述整车制动单元还包括真空罐，所述真空罐的入口与所述空气压缩机的所述取真空出口连接，所述真空罐的出口与所述真空助力器连接。
11.作为上述的燃料电池汽车的整车制动与电堆进气集成系统的一种优选技术方案，所述真空罐的入口与所述空气压缩机的所述取真空出口连接的管路上设有使所述真空负压降温的热交换器。
12.作为上述的燃料电池汽车的整车制动与电堆进气集成系统的一种优选技术方案，所述真空罐的入口与所述空气压缩机的所述取真空出口连接的管路上设有压力检测件。
13.作为上述的燃料电池汽车的整车制动与电堆进气集成系统的一种优选技术方案，所述空气压缩机的所述空气出气口与所述燃料电池电堆的进气口连接的管路上设有中冷器。
14.作为上述的燃料电池汽车的整车制动与电堆进气集成系统的一种优选技术方案，
所述空气压缩机的所述空气出气口与所述燃料电池电堆的进气口连接的管路上设有加湿器。
15.作为上述的燃料电池汽车的整车制动与电堆进气集成系统的一种优选技术方案，所述燃料电池电堆的出气口连接有氢气稀释装置。
16.作为上述的燃料电池汽车的整车制动与电堆进气集成系统的一种优选技术方案，所述燃料电池电堆的出气口与所述氢气稀释装置连接的管路上设有节气门。
17.作为上述的燃料电池汽车的整车制动与电堆进气集成系统的一种优选技术方案，所述空气压缩机还包括空气进气口，所述空气进气口处设有空气滤清器。
18.作为上述的燃料电池汽车的整车制动与电堆进气集成系统的一种优选技术方案，所述空气压缩机的所述空气进气口与所述空气滤清器连接的管路上设有流量检测件。
19.本发明的有益效果：
20.本发明提供的燃料电池汽车的整车制动与电堆进气集成系统，在电堆进气单元的空气压缩机上设置取真空出口，空气压缩机作为整车制动单元的真空源，代替了现有技术中燃料电池汽车的电动真空泵为真空助力器提供真空负压的方案，减少了零部件的使用，降低了整车成本及整车重量，节约了整车机舱的空间，降低了整车机舱的布置难度，改善了整车的nvh性能，且空气压缩机提供的真空度比电控真空泵提供的真空度大，进而提高了整车制动单元的制动能效。
附图说明
21.图1是本发明实施例提供的燃料电池汽车的整车制动与电堆进气集成系统的结构图。
22.图中：
23.1、电堆进气单元；2、整车制动单元；
24.11、空气压缩机；12、燃料电池电堆；13、中冷器；14、加湿器；15、氢气稀释装置；16、节气门；17、空气滤清器；18、流量检测件；
25.21、真空助力器；22、真空罐；23、热交换器；24、压力检测件。
具体实施方式
26.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它
们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
29.针对现有技术中，燃料电池汽车的真空制动系统需要一套真空泵为真空助力器提供真空负压，而对于燃料电池车辆的电堆进气系统与真空制动系统是两个独立的系统，使用的部件多，成本高，且占用整车空间，提高了整车重量的问题，本实施例提供了一种燃料电池汽车的整车制动与电堆进气集成系统以解决上述问题。本实施例提供的燃料电池汽车的整车制动与电堆进气集成系统降低了整车成本及降低了车辆机舱布置难度的同时还改善了整车nvh的性能，其中nvh性能指的是车辆的噪声、振动与声振粗糙度，是衡量汽车制造质量的一个综合性问题。
30.如图1所示，本实施例提供的燃料电池汽车的整车制动与电堆进气集成系统包括电堆进气单元1，电堆进气单元1包括空气压缩机11和燃料电池电堆12，燃料电池电堆12利用氢气和来自于空气中的氧气之间发生电化学反应来产生电能，为用电设备提供动力来源。通常燃料电池动力系统需要根据功率大小匹配空气压缩机11，空气压缩机11包括压缩机组件、电机和电机控制器。空气压缩机11启动时，需要外接车载低压12v/24v电源提供启动能量，同时需要使低压电源变换至空气压缩机11的电机控制器所需高电压的dc-dc变换器。等待一段时间后，燃料电池电堆才能达到正常工作电压，车辆才能正产驱动。
31.在本实施例中，空气压缩机11包括空气出气口，空气出气口与燃料电池电堆12的进气口连接，以为燃料电池电堆12提供空气，提供的空气用来与氢气进行电化学反应。空气压缩机11是电堆进气单元不可缺少的部件，空气压缩机11可以为燃料电池电堆12提供特定的压力和流量的空气。
32.本实施例中还在空气压缩机11上设置了取真空出口，以为整车制动单元2提供真空负压。具体地，整车制动单元2包括真空助力器21，真空助力器21是利用真空负压来增加驾驶员施加于踏板上力的部件。整车制动单元2与空气压缩机11的取真空出口连接，以为真空助力器21提供真空负压。空气压缩机11作为整车制动单元2的真空源，代替了现有技术中燃料电池汽车的电动真空泵为真空助力器21提供真空负压的方案，减少了零部件的使用，降低了整车成本及整车重量，节约了整车机舱的空间，降低了整车机舱的布置难度，改善了整车的nvh性能，且空气压缩机11提供的真空度比电控真空泵提供的真空度大，进而提高了整车制动单元2的制动能效。
33.在本实施例中，整车制动单元2还包括真空罐22，真空罐22的入口与空气压缩机11的取真空出口连接，真空罐22的出口与真空助力器21连接。将空气压缩机11作为燃料电池汽车整车制动单元2的真空源，并且在整车制动单元2中增加真空罐22，空气压缩机11使真空罐22内处于真空负压状态，以解决低功率需求条件下真空度建立速度较慢，连续制动效能差的问题。此外，在整车制动单元2中增加真空罐22，在汽车断电时，该整车制动单元2仍然能够为真空助力器21提供真空负压，制动不失效，提高了车辆驾驶的安全性。
34.进一步地，整车制动单元2还包括热交换器23，热交换器23设置于真空罐22的入口与空气压缩机11的取真空出口连接的管路上。本实施例中在空气压缩机11的适当位置上设置取真空出口，以为真空助力器21提供真空负压，空气压缩机11提供的真空负压通过热交
换器23降温后，以使真空罐22能为真空助力器21提供所需求的真空负压。
35.进一步地，整车制动单元2还包括压力检测件24，压力检测件24设置于真空罐22的入口与空气压缩机11的取真空出口连接的管路上。压力检测件24用于检测整车制动管路上的压力值，以调整空气压缩机11的工作状态，确保系统使用的安全性，以及能为真空助力器21提供足够的真空负压工作。优选地，压力检测件24设置于热交换器23的上游。
36.在本实施例中，空气压缩机11还包括空气进气口，空气进气口处设有空气滤清器17，空气滤清器17过滤进入空气压缩机11内的空气中掺杂的颗粒物以及有毒物质等，确保车辆驾驶的安全性，延长空气压缩机11的使用寿命。
37.进一步地，在空气压缩机11的空气进气口与空气滤清器17连接的管路上设有流量检测件18，以实时监测进入空气压缩机11内的空气流量，确保进入燃料电池电堆12内的空气流量在合理范围内。
38.燃料电池电堆12上还设有出气口，出气口连接有氢气稀释装置15，以确保排出到外界环境中的气体安全可靠。
39.进一步地，在燃料电池电堆12的出气口与氢气稀释装置15连接的管路上设有节气门16。进入空气压缩机11内的空气通过空气压缩机11加压后，并根据燃料电池电堆12的使用需求与节气门16协调工作，以保证进出燃料电池电堆12的空气流量和压力在合适的范围内。
40.经过空气压缩机11的空气温度会上升，并且可能会超过燃料电池电堆12的适用温度，因此，在本实施例中，电堆进气单元1还包括中冷器13，中冷器13设置于空气压缩机11的空气出气口与燃料电池电堆12的进气口连接的管路上，对经过空气压缩机11的空气进行降温，以为燃料电池电堆12提供合适温度的空气，确保能正常为车辆提供动力。
41.由于燃料电池电堆12阴极出口处排出的尾气高温高湿度的空气与空气压缩机11的空气出气口处的空气进行湿热交换，因此，在空气压缩机11的空气出气口与燃料电池电堆12的进气口连接的管路上设有加湿器14，加湿器14对进入燃料电池电堆12的空气进行加湿，以满足燃料电池电堆12对空气的湿度要求。进一步地，加湿器14设置于中冷器13的下游，因为对空气进行加湿后在一定程度上会影响空气的温度，中冷器13根据加湿后的空气温度调节适合燃料电池电堆12的适用温度。
42.本实施例还提供了一种燃料电池汽车，包括上述的燃料电池汽车的整车制动与电堆进气集成系统。利用电堆进气单元1的空气压缩机11为整车制动单元2提供真空负压，打破了传统新能源汽车增加制动真空泵的束缚，降低了整车的成本并减小了整车的重量。
43.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。