一种汽车增程器系统的制作方法

本实用新型涉及汽车技术领域，特别涉及一种汽车增程器系统。

背景技术：

随着全球能源危机和环境污染状况的日益严重，为了减少汽车尾气排放污染，研究新能源汽车已经成为全球关注和急需解决的问题。其燃料电池汽车作为零排放的新型环保汽车，在解决这两大问题方面具有广阔的前景，从而引起世界各国政府和相关汽车行业的广泛关注，并投入大量的人力物力进行研发。

氢气作为燃料电池汽车的一种新燃料，具有以下优点：(一)、氢气资源丰富，打破传统汽车以石油资源为燃料，制氢技术成熟，大自然水就可以电解获取。(二)、氢气作为燃料电池汽车的燃料，经过反应后排出的是水，实现零污染排放。(三)、随着技术不断革新；燃料电池汽车技术的不断进步，其效率和功率不断提高。

但是，燃料电池汽车中零部件种类多而零散，结构模块化集成度很低，不方便安装、拆卸和维修。此外，不利于布局优化设计和工艺组装，很大程度上制约了燃料电池汽车产业化。因此，为了推动燃料电池汽车产业化，其结构模块化设计集成度是必须解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种汽车增程器系统，有效地解决了结构模块化集成度很低，不方便安装、拆卸和维修等问题。

本实用新型提供的技术方案如下：

本实用新型提供一种汽车增程器系统，包括以下组成部分：燃料电池电堆装置，所述燃料电池电堆装置固定设置在箱体框架上；氢气装置，所述氢气装置分别与设置在所述燃料电池电堆装置上的氢气进口、氢气出口连通设置；空气装置，所述空气装置设置在所述燃料电池电堆装置的端侧，所述空气装置分别与设置在所述燃料电池电堆装置上的空气进口、空气出口连通设置；冷却装置，所述冷却装置设置在所述燃料电池电堆装置的同端侧，所述冷却装置分别与设置在所述燃料电池电堆装置上冷却液进口、冷却液出口连通设置；电压转换装置，所述电压转换装置设置在所述燃料电池电堆装置的顶部，所述电压转换装置与设置在所述燃料电池电堆装置上输出电接口连接；中央控制装置，所述中央控制装置设置在所述电压转换装置的旁侧，且固定连接于所述箱体框架；所述中央控制装置与设置在所述燃料电池电堆装置上输出电接口连接。

进一步，所述空气装置包括：鼓风机和加湿器，所述鼓风机通过空气输入管与所述加湿器连通设置，所述加湿器通过加湿固定支架固定设置在所述箱体框架上；所述加湿器分别通过空气进管、空气出管与所述燃料电池电堆装置连通设置。

进一步，所述空气进管上设置有空气压力传感器、第一空气温度传感器，所述空气出管上设置有第二空气温度传感器。

进一步，所述氢气装置包括：缓冲罐、氢气出管和氢气进管，所述缓冲罐与所述加湿器连通设置，所述缓冲罐还通过所述氢气出管与所述燃料电池电堆装置连通设置；所述氢气进管与所述燃料电池电堆装置连通设置，所述氢气进管通过第一氢气固定支架固定设置在所述箱体框架上，所述氢气进管上设置有第一氢气电磁阀、氢气压力传感器；所述氢气出管通过第二氢气固定支架固定设置在所述箱体框架上，所述氢气出管上设置有第二氢气电磁阀。

进一步，所述冷却装置包括：冷却液箱、冷却液进管、第一冷却液回路支管、第二冷却液回路支管和冷却液泵，所述冷却液箱与所述冷却液进管连通设置，所述冷却液进管与所述第一冷却液回路支管连通设置，所述第一冷却液回路支管设置在所述电压转换装置中；所述冷却液进管与所述第二冷却液回路支管连通设置，所述第二冷却液回路支管设置在所述燃料电池电堆装置中；所述第二冷却液回路支管还与所述第一冷却液回路支管连通设置；所述第二冷却液回路支管与所述冷却液泵连通设置；所述冷却液泵通过第一冷却固定支架、第二冷却固定支架固定设置在所述箱体框架上。

进一步，所述冷却装置还包括：冷却液补给管，所述冷却液补给管与所述冷却液泵连通设置；所述第一冷却液回路支管上设置有第一冷却压力传感器、第一冷却温度传感器；所述第二冷却液回路支管上设置有第二冷却温度传感器。

进一步，所述电压转换装置通过固定安装板可拆卸安装在所述燃料电池电堆装置的侧壁上，且所述电压转换装置位于所述箱体框架内。

进一步，所述中央控制装置包括：中央控制器、风机继电器、泵继电器和中央控制继电器，所述中央控制器通过所述风机继电器与所述鼓风机电连接，所述中央控制器还通过所述泵继电器与所述冷却液泵电连接，所述中央控制器还通过所述中央控制继电器与所述电压转换装置电连接。

与现有技术相比，本实用新型中燃料电池电堆装置、空气装置、氢气装置、冷却装置、电压转换装置和中央控制装置集中设置在箱体框架内，提高了结构模块化的集成度，便于安装、拆卸和维修。有利于布局优化设计和工艺组装，促进了燃料电池汽车产业化的发展。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种汽车增程器系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本实用新型中一种汽车增程器系统的结构示意图；

图2是本实用新型中燃料电池电堆装置安装在箱体框架上的结构示意图；

图3是本实用新型中燃料电池电堆装置的结构示意图；

图4是本实用新型中空气装置中部分结构的正面示意图；

图5是本实用新型中空气装置中部分结构的立体示意图；

图6是本实用新型中氢气装置中部分结构的正面示意图；

图7是本实用新型中空气装置中部分结构的立体示意图；

图8是本实用新型中冷却装置中部分结构的立体示意图；

图9是本实用新型中空气装置中部分结构的正面示意图；

图10是本实用新型中电压转换装置的立体示意图；

图11是本实用新型中中央控制装置的立体示意图；

图12是本实用新型中一种汽车增程器系统的原理图。

附图标号说明：

10—燃料电池电堆装置 11—箱体框架

12—氢气进口 13—氢气出口

14—空气进口 15—空气出口

16—冷却液进口 17—冷却液出口

18—输出电接口

21—加湿器 22—空气输入管

23—加湿固定支架 24—空气进管

25—空气出管 26—空气压力传感器

27—第一空气温度传感器

28—第二空气温度传感器

29—鼓风机 291—过滤器

31—氢气出管 32—氢气进管

33—第一氢气固定支架 34—第一氢气电磁阀

35—氢气压力传感器 36—第二氢气固定支架

37—第二氢气电磁阀 38—缓冲罐 39—尾喉

40—冷却液箱 401—散热器

41—冷却液进管 42—第一冷却液回路支管

43—第二冷却液回路支管 44—冷却液泵

45—冷却液补给管 46—第一冷却压力传感器

47—第一冷却温度传感器 48—第二冷却温度传感器

49a—第一冷却固定支架 49b—第二冷却固定支架

50—电压转换装置 51—固定安装板

60—中央控制装置

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

如图1～图12所示，根据本实用新型的一个实施例，一种汽车增程器系统，包括以下组成部分：燃料电池电堆装置10，所述燃料电池电堆装置10固定设置在箱体框架11上；氢气装置，所述氢气装置分别与设置在所述燃料电池电堆装置10上的氢气进口12、氢气出口13连通设置；空气装置，所述空气装置设置在所述燃料电池电堆装置10的端侧或一旁侧，所述空气装置分别与设置在所述燃料电池电堆装置10上的空气进口14、空气出口15连通设置；冷却装置，所述冷却装置设置在所述燃料电池电堆装置10的同端侧或另一旁侧，所述冷却装置分别与设置在所述燃料电池电堆装置10上冷却液进口16、冷却液出口17连通设置；电压转换装置50，所述电压转换装置50设置在所述燃料电池电堆装置10的顶部，所述电压转换装置50与设置在所述燃料电池电堆装置10上输出电接口18电连接；中央控制装置60，所述中央控制装置60设置在所述电压转换装置50的旁侧(空气装置和/或冷却装置的顶部)，且所述中央控制装置60固定连接于所述箱体框架；所述中央控制装置60与设置在所述燃料电池电堆装置10上输出电接口18电连接。

具体的，燃料电池电堆装置10包括：电堆主体、带控制板模块、带有空气入口、空气出口15、氢气进口12、氢气出口13、冷却液进口16、冷却液出口17、输出电接口18。

针对上述实施例的改进，本实施例中，所述空气装置包括：鼓风机29和加湿器21，所述鼓风机29通过空气输入管22与所述加湿器21连通设置，所述鼓风机29还与过滤器291连通设置，该过滤器291可以为空气过滤器291；所述加湿器21通过加湿固定支架23固定设置在所述箱体框架11上，且所述加湿器21位于所述燃料电池电堆装置10的一旁侧；所述加湿器21分别通过空气进管24、空气出管25与所述燃料电池电堆装置10连通设置。所述空气进管24上设置有空气压力传感器26、第一空气温度传感器27，所述空气出管25上设置有第二空气温度传感器28。

具体的，空气装置包括：进气鼓风机29、膜加湿器21、膜加湿器21接头、空进温度传感器、空进压力传感器、吹扫接头、空气管路总成、链接风机到增湿器接头，增湿器到电堆接头以及电堆到增湿器接头等。

针对上述实施例的改进，本实施例中，所述氢气装置包括：缓冲罐38、氢气出管31和氢气进管32，所述缓冲罐38与所述加湿器21连通设置，所述缓冲罐38还通过所述氢气出管31与所述燃料电池电堆装置10连通设置，所述缓冲罐38还与尾喉39连通设置；所述氢气进管32与所述燃料电池电堆装置10连通设置，所述氢气进管32通过第一氢气固定支架33固定设置在所述箱体框架11上，所述氢气进管32上设置有第一氢气电磁阀34、氢气压力传感器35；所述氢气出管31通过第二氢气固定支架36固定设置在所述箱体框架11上，所述氢气出管31上设置有第二氢气电磁阀37。

具体的，氢气装置：与外端联接的卡套螺纹副、氢进电磁阀、氢出电磁阀、氢进电磁阀辅助安装支架、氢出电磁阀辅助安装支架、氢进压力传感器、三通卡套螺纹副、氢气管路。氢进接头与箱体螺纹连接，氢进电磁阀，氢进电磁阀支架，通过螺栓与箱体螺纹链接，氢进压力传感器通过三通螺纹链接在氢进管路上，氢进管路通过卡套螺纹结构和电池堆氢进接头连接。

针对上述实施例的改进，本实施例中，所述冷却装置包括：冷却液箱40、冷却液进管41、第一冷却液回路支管42、第二冷却液回路支管43和冷却液泵44，所述冷却液箱40与所述冷却液进管41连通设置，所述冷却液进管41与所述第一冷却液回路支管42连通设置，所述第一冷却液回路支管42设置在所述电压转换装置50中；所述冷却液进管41与所述第二冷却液回路支管43连通设置，所述第二冷却液回路支管43设置在所述燃料电池电堆装置10中；所述第二冷却液回路支管43还与所述第一冷却液回路支管42连通设置；所述第二冷却液回路支管43与所述冷却液泵44连通设置；所述冷却液泵44通过第一冷却固定支架49a、第二冷却固定支架49b固定设置在所述箱体框架11上，且所述冷却液泵44位于所述燃料电池电堆装置10的另一旁侧，其中冷却液可以是水。

所述冷却装置还包括：冷却液补给管45，所述冷却液补给管45与所述冷却液泵44连通设置；所述第一冷却液回路支管42上设置有第一冷却压力传感器46、第一冷却温度传感器47；所述第二冷却液回路支管43上设置有第二冷却温度传感器48；所述第二冷却液回路支路上设置有散热器401。具体的，冷却装置：去离子水经泵进入燃料电池电堆和电压转换装置50DCDC，对燃料电池点堆和电压转换装置50DCDC循环冷却，形成回路。

针对上述实施例的改进，本实施例中，所述电压转换装置50通过固定安装板51可拆卸安装在所述燃料电池电堆装置10的顶壁上，且所述电压转换装置50位于所述箱体框架11内。具体的，DCDC控制模块(电压转换装置50)包括：电主控制器，输出回路电线等。DCDC控制模块于电池堆联接后置于箱体框架11中。

针对上述实施例的改进，本实施例中，所述中央控制装置60包括：中央控制器、风机继电器、泵继电器和中央控制继电器，所述中央控制器通过所述风机继电器与所述鼓风机29电连接，所述中央控制器还通过所述泵继电器与所述冷却液泵44电连接，所述中央控制器还通过所述中央控制继电器与所述电压转换装置50电连接。所述中央控制器还分别与所述空气压力传感器26、第一空气温度传感器27、第二空气温度传感器28、第一氢气电磁阀34、氢气压力传感器35、第二氢气电磁阀37、散热器401、第一冷却压力传感器46、第一冷却温度传感器47、第二冷却温度传感器48电连接。

当要求某结构模块化(箱体式，框架式)设计集成的体积一定时(不超出预先设计给出的体积或形状数值)，又要将一定量的系统模块置于事先预定的模块体积内，就需要对模块化包含的结构件中各零部件的截面尺寸，结构外形尺寸进行优化，这个优化过程包括采购件的选型，对加工制造件和辅助零部件(支架，管路，螺钉，联接方式等的优化)找出优化设计方案和布局方案，从而提高模块化设计功能模块的集成度。

当模块化设计(箱体式，框架式)集成功能模块内的各零部件截面尺寸，外形尺寸确定时，优化出合理的布置方案，辅助件的设计，选择联接方式等进行尽优化，尽可能提高结构模块化设计的功能模块的集成度，从而尽量缩小功能模块的体积。

本实用新型模块化设计集成度进行优化后达到了80％。

对燃料电池汽车动力系统增程器装置进行模块化设计的过程中，提高模块化设计集成度难点在于：燃料电池汽车行业目前发展还处于研发探索阶段，很多功能采购件(零部件和元器件)并不是用于燃料电池汽车行业，或者说几乎国内没有，要选择合适的功能采购件(元器件和零部件)对设计功能选型，优化布置造成很大的难度。

模块化高集成度设计布局的理念是：对采购件提出要求，首先要满足设计功能要求，外形截面尺寸和形状尺寸易于安装联接，拆卸和维护保养。

制造加工件的设计在满足功能的情况下，尽可能易于安装和拆卸，方便布局。

辅助件主要包括安装支架，管路，接头，联接电线路等。辅助支架的设计安装便于安装拆卸时尽可能提高集成度。

联接方式包括可拆卸的螺栓联接，喉箍联接，插件联接，不可拆卸的焊接等形式，联接形式根据优化布局的理念进行选择。

模块化设计提高集成度难点在于：一方面尽可能缩小功能模块的体积，提高结构模块化集成度；另一方面需要优化安装和拆卸工艺，这样对工艺工装也提出较高要求，需要合适或者专用的安装辅助夹具，工具，以便于安装，拆卸和维修。

为了尽可能提高设计功能模块的集成度，主要运用了三维模型的参数化设计，运动仿真以及积累的设计安装经验。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。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原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。