一种氢燃料电池汽车底盘的制作方法

1.本实用新型属于燃料电池汽车的制造技术领域，具体涉及一种氢燃料电池汽车底盘。


背景技术：

2.氢燃料电池汽车是一种采用车载燃料电池装置产生的电力作为动力的汽车，氢燃料电池汽车底盘上各部件的布置关系影响氢燃料电池汽车的性能。
3.中国专利cn201910144626.2公开了一种燃料电池载货车的全底盘布置结构，包括车架、燃料电池发动机、动力电池、储氢装置、电驱动桥系统、电机控制器及冷却系统，燃料电池发动机布置于传统柴油车发动机的位置处，动力电池布置于燃料电池发动机的后方，两个储氢装置对称地布置于动力电池的两侧，电驱动桥系统布置于两个后轮之间，电机控制器布置于车架的尾部，冷却系统包括辅机冷却系统、电堆冷却系统及电机冷却系统，辅机冷却系统布置于车架的前悬处，电堆冷却系统布置于燃料电池发动机的前方，电机冷却系统布置于车架的尾部，同时布置于后轮的后方。该专利中由于两个储氢装置对称地布置于动力电池的两侧，即两个储氢装置采用悬臂梁方式固定在车架的两侧，没有充分利用车架中间的空间，因此氢瓶布置方案无法最大化提升车辆的续航里程，而且该专利中车架中间部件检修维护困难。


技术实现要素：

4.鉴于上述现有技术的缺陷，本实用新型提供一种氢燃料电池汽车底盘，能提高车辆续航里程，而且能提高车架的稳定性和车辆底盘的结构强度。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.一种氢燃料电池汽车底盘，包括车架、燃料电池、动力电池、储氢装置、电驱动桥系统、电机控制器、冷却系统、蓄电池和电堆悬置，所述燃料电池布置于驾驶室下方传统柴油机发动机位置处，所述冷却系统包括辅机冷却系统、电堆冷却系统和电机冷却系统，所述动力电池布置于燃料电池右后方车架一侧，所述储氢装置包括中间储氢装置和单侧储氢装置，所述中间储氢装置布置于燃料电池后方车架中间，所述单侧储氢装置布置于燃料电池左后方车架另一侧，所述动力电池与单侧储氢装置的底部之间通过辅助支架连接。
7.进一步地，所述电驱动桥系统布置于氢燃料电池汽车的两个后轮之间，所述电机控制器为多合一电机控制器，且布置于中间储氢装置右前侧的车架一侧处，所述蓄电池布置于车架尾部一侧。
8.进一步地，所述辅机冷却系统布置于车架尾部，所述电堆冷却系统对称布置于车架尾部两侧，所述电机冷却系统布置于燃料电池的电堆后方。
9.进一步地，所述车架的横梁包括上夹板和处于上夹板正下方的下夹板，所述上夹板和下夹板的侧视方向均呈等腰梯形状，所述上夹板左部与下夹板左部之间以及上夹板右部与下夹板右部之间均形成空隙，所述空隙内用于穿装氢燃料电池汽车的水路管路和电气
管路，所述水路管路和电气管路中的部分管路与车架底部相应侧固定连接，所述上夹板与下夹板的中部相贴合且上夹板与下夹板的中部设有用于固定中间储氢装置的贯穿固定孔。
10.进一步地，所述中间储氢装置的安装通过翻转底盘并采用吊装方式通过所述贯穿固定孔固定于车架横梁上。
11.进一步地，所述上夹板和下夹板均采用一体压铸成型，且所述上夹板和下夹板上均设有减重孔。
12.进一步地，所述辅助支架呈等腰梯形状，包括处于动力电池下方的短支撑杆以及处于单侧储氢装置下方的长支撑杆，所述短支撑杆一端与长支撑杆相应一端通过第一侧支撑杆连接，所述短支撑杆另一端与长支撑杆相应的另一端通过第二侧支撑杆连接，所述第一侧支撑杆与第二侧支撑杆的长度相等。
13.进一步地，所述单侧储氢装置的框架上固定有氢燃料电池汽车的电气总成，所述电气总成包括氢燃料电池汽车的多个电气件。
14.进一步地，所述燃料电池的接口部分朝向氢燃料电池汽车的车头方向，用于占用车头前端空间。
15.进一步地，所述电堆悬置布置在燃料电池前端靠近车头位置，所述氢燃料电池汽车的动力系统通过散热风扇进行散热，所述散热风扇布置于车头部位的车架右侧处。
16.相对于现有技术，本实用新型的有益效果为：
17.本实用新型中，由于中间储氢装置布置于燃料电池后方车架中间，这样中间储氢装置的氢气瓶能最大化地利用车架中间的空间，能大大提高车辆续航里程，而且由于动力电池与单侧储氢装置的底部之间通过辅助支架连接，这样辅助支架能使固定在车架两侧的动力电池和单侧储氢装置相互支撑，并优化车架两侧动力电池和单侧储氢装置的悬臂梁情况，以提高车架的稳定性和车辆底盘的结构强度。
18.本实用新型中，对称布置于车架尾部两侧的采用空气冷却方式的电堆冷却系统能确保热源对车辆影响最低，同时由于辅机冷却系统布置于车架尾部、采用空气冷却方式的电堆冷却系统对称布置于车架尾部两侧，这样辅机冷却系统和电堆冷却系统的空气路加长，从而能更好地保证散热能力的实现。
19.本实用新型中，车架的横梁包括上夹板和处于上夹板正下方的下夹板，上夹板和下夹板的侧视方向均呈等腰梯形状，上夹板左部与下夹板左部之间以及上夹板右部与下夹板右部之间均形成空隙，空隙内用于穿装氢燃料电池汽车的水路管路和电气管路；这样通过上夹板与下夹板之间形成的空隙能将中间储氢装置的氢气瓶与水路管路以及电气管路进行分离，进而电气管路能远离中间储氢装置的氢气瓶，以减少电气管路的电磁辐射作用在氢气瓶上形成的静电电荷，防止泄露的氢气在静电电荷作用下燃烧。
20.本实用新型中，上夹板和下夹板上均设有减重孔，这样相较于常规横梁，本横梁的重量减轻10％以上；上夹板和下夹板均采用一体压铸成型，上夹板和下夹板的侧视方向均呈等腰梯形状，这样上夹板和下夹板均为折弯结构，进而能提高横梁的强度。
21.本实用新型中，单侧储氢装置的框架上固定有氢燃料电池汽车的电气总成，由于电气总成设置于单侧储氢装置的框架上，这样便于对电气总成进行检修。
22.本实用新型中，燃料电池的接口部分朝向氢燃料电池汽车的车头方向，用于占用车头前端空间，该布置形式能确保最大满足130kw量级电堆的布置可行性。
附图说明
23.图1为本实用新型的俯视结构示意图；
24.图2为图1中横梁的放大结构示意图；
25.图3为图2的侧视结构示意图；
26.图4为图3的立体结构示意图；
27.图5为辅助支架的俯视结构示意图；
28.图6为图5的立体结构示意图；
29.图7为图1中氢燃料电池汽车的电气总成布置于单侧储氢装置框架上的放大结构示意图。
30.图中附图标记说明：1、车架，2、燃料电池，3、动力电池，4、电驱动桥系统，5、电机控制器，6、蓄电池，7、电堆悬置，8、辅机冷却系统，9、电堆冷却系统，10、中间储氢装置，11、单侧储氢装置，12、辅助支架，12-1、长支撑杆，12-2、短支撑杆，12-3、第一侧支撑杆，12-4、第二侧支撑杆，13、上夹板，14、下夹板，15、贯穿固定孔，16、减重孔，17、电气总成，18、散热风扇，19、消音器，20、dcl低压变换器，21、dc-dc转换器。
具体实施方式
31.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制。
32.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.如图1所示，一种氢燃料电池汽车底盘，包括车架1、燃料电池2、动力电池3、储氢装置、电驱动桥系统4、电机控制器5、冷却系统、蓄电池6和电堆悬置7，燃料电池2布置于驾驶室下方传统柴油机发动机位置处，冷却系统包括辅机冷却系统8、电堆冷却系统9和电机冷却系统，动力电池3布置于燃料电池2右后方车架1一侧，储氢装置包括中间储氢装置10和单侧储氢装置11，中间储氢装置10布置于燃料电池2后方车架1中间，单侧储氢装置11布置于燃料电池2左后方车架1另一侧，动力电池3与单侧储氢装置11的底部之间通过辅助支架12连接，电驱动桥系统4布置于氢燃料电池汽车的两个后轮之间，电机控制器5为多合一电机控制器，且布置于中间储氢装置10右前侧的车架1一侧处，蓄电池6布置于车架1尾部左侧。
35.本氢燃料电池汽车底盘的布置形式使得整车的重心低，安全性高，而且由于整车重心低，这样货箱的利用率大大提高；由于中间储氢装置10布置于燃料电池2后方车架1中
间，这样中间储氢装置10的氢气瓶能最大化地利用车架1中间的空间，单个氢气瓶的容积可达500l以上，氢燃料电池汽车上两个氢气瓶的总容积可达700l以上，能大大提高车辆续航里程，而且由于动力电池3与单侧储氢装置11的底部之间通过辅助支架12连接，这样辅助支架12能使固定在车架1两侧的动力电池3和单侧储氢装置11相互支撑，并优化车架1两侧动力电池3和单侧储氢装置11的悬臂梁情况，以提高车架1的稳定性和车辆底盘的结构强度。
36.本氢燃料电池汽车底盘上的大部分部件布置在车架1两侧，车架1中部中间储氢装置10的氢气瓶除瓶阀处必要接头外，其余管接头一律移动到单侧储氢装置11的氢气瓶处，以提高氢系统的检修方便性。
37.其中，如图1所示，辅机冷却系统8布置于车架1尾部，电堆冷却系统9对称布置于车架1尾部两侧，电机冷却系统布置于燃料电池2的电堆后方。这样对称布置于车架1尾部两侧的电堆冷却系统9能确保热源对车辆影响最低，同时由于辅机冷却系统8布置于车架1尾部、电堆冷却系统9对称布置于车架1尾部两侧，这样辅机冷却系统8和电堆冷却系统9的水路加长，从而能更好地保证散热能力的实现，其中辅机冷却系统8和电堆冷却系统9均为散热器，散热器通过吹出的冷风将水冷却到相应温度。
38.其中，如图2-4所示，车架1的横梁包括上夹板13和处于上夹板13正下方的下夹板14，上夹板13和下夹板14的侧视方向均呈等腰梯形状，上夹板13左部与下夹板14左部之间以及上夹板13右部与下夹板14右部之间均形成空隙，空隙内用于穿装氢燃料电池汽车的水路管路和电气管路，水路管路和电气管路中的部分管路与车架1底部相应侧固定连接，上夹板13与下夹板14的中部相贴合且上夹板13与下夹板14的中部设有用于固定中间储氢装置10的贯穿固定孔15。这样通过上夹板13与下夹板14之间形成的空隙能将中间储氢装置10的氢气瓶与水路管路以及电气管路进行分离，进而电气管路能远离中间储氢装置10的氢气瓶，以减少电气管路的电磁辐射作用在氢气瓶上形成的静电电荷，防止泄露的氢气在静电电荷作用下燃烧；而且穿设于空隙内的水路管路和电气管路上减少过渡接头的布置，这样水路管路和电气管路在使用过程中一般不会损坏，只需要对水路管路和电气管路的端部进行检修，从而能确保车辆的维修以翻开车头部分为主要形式，减少后期维修成本。中间储氢装置10的安装通过翻转底盘并采用吊装方式通过贯穿固定孔15固定于车架1横梁上，相较于氢气瓶的侧置安装，吊装更简单。
39.其中，上夹板13与下夹板14的水平长度相等，上夹板13的水平长度即为横梁的水平长度，在其中一个实施例中，本氢燃料电池汽车底盘为4.5吨底盘，横梁的水平长度在680mm左右，这样能保证目前所存在的氢气瓶均可以布置在本氢燃料电池汽车底盘的车架1中间横梁处，氢气瓶的布置长度不大于2200mm即可。
40.其中，如图2和4所示，上夹板13和下夹板14均采用一体压铸成型，上夹板13和下夹板14上均设有减重孔16，减重孔16的设置使得本横梁相较于常规横梁，重量减轻10％以上；由于上夹板13和下夹板14均采用一体压铸成型，且上夹板13和下夹板14的侧视方向均呈等腰梯形状，这样上夹板13和下夹板14均为折弯结构，从而能提高横梁的强度。
41.其中，如图5和6所示，辅助支架12呈等腰梯形状，包括处于动力电池3下方的短支撑杆12-2以及处于单侧储氢装置11下方的长支撑杆12-1，短支撑杆12-2一端与长支撑杆12-1相应一端通过第一侧支撑杆12-3连接，短支撑杆12-2另一端与长支撑杆12-1相应的另一端通过第二侧支撑杆12-4连接，第一侧支撑杆12-3与第二侧支撑杆12-4的长度相等；由
于辅助支架12呈对称设计，从而能有效优化车架1两侧的动力电池3以及单侧储氢装置11的悬臂梁情况，并优化受力情况，大大提高车架1的稳定性。
42.其中，如图7所示，单侧储氢装置11的框架上固定有氢燃料电池汽车的电气总成17，电气总成17包括氢燃料电池汽车的多个电气件，电气件包括车载t-box、燃料电池控制器fcu等，由于将氢燃料电池汽车的电气件布置于单侧储氢装置11的框架上，这样便于对电气件进行检修。
43.其中，燃料电池2的接口部分朝向氢燃料电池汽车的车头方向，用于占用车头前端空间，该布置形式能确保最大满足130kw量级电堆的布置可行性。
44.其中，如图1所示，电堆悬置7布置在燃料电池2前端靠近车头位置，氢燃料电池汽车的动力系统通过散热风扇18进行散热，散热风扇18布置于车头部位的车架1右侧处。
45.本实用新型中的动力电池3、电驱动桥系统4和电机控制器5的作用分别与背景技术所引用的专利cn201910144626.2中动力电池3、电驱动桥系统4和电机控制器5的作用相同，辅机冷却系统8用于对燃料电池2的辅机进行冷却，电堆冷却系统9用于对燃料电池2的电堆进行冷却，电机冷却系统用于对氢燃料电池汽车的电机进行冷却。
46.本氢燃料电池汽车底盘上还包括dcl低压变换器20、dc-dc转换器21和消音器19，dcl低压变换器20、dc-dc转换器21和消音器19分别与现有技术中氢燃料电池汽车底盘上的dcl低压变换器20、dc-dc转换器21和消音器19的作用相同，dcl低压变换器20布置于车架1尾部右侧，dc-dc转换器21布置于动力电池3前侧的车架1右侧，消音器19布置燃料电池2与中间储氢装置10之间位置处。
47.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。