一种燃料电池系统及其新型燃料电池箱体结构的制作方法

[0001]
本实用新型涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池系统及其新型燃料电池箱体结构。


背景技术：

[0002]
燃料电池箱体是燃料电池的结构承载件，燃料电池箱体与电池上盖、电池前端板一起通过螺栓连接组成了一个强度可靠、密封良好的电池箱，起到保护内部电池模组的作用。
[0003]
传统燃料电池箱体大多采用钢或铝材料的铸造而成，此种方法在批量较小的情况下，模具分摊成本高，从而导致整个电池成本很高；还有采用一整个钢或铝锭通过大量的机加工来制作，此种方法机加工量很大，原材料利用率低至10％，造成很大程度的浪费，机加工量大也会产生很高的成本。


技术实现要素：

[0004]
有鉴于此，本实用新型提供了一种新型燃料电池箱体结构，能够很大程度上减少了箱体的机加工工作量，同时也减少箱体原材料及能源浪费，从而有助于大幅度降低了箱体的生产成本。
[0005]
本实用新型还提供了一种应用上述新型燃料电池箱体结构的燃料电池系统。
[0006]
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
[0007]
一种新型燃料电池箱体结构，包括：箱体主体和平板零件；
[0008]
所述箱体主体包括：多个挤压零件；所述箱体主体为桶状主体结构，且由多个所述挤压零件组装而成，每相邻两个所述挤压零件之间具有配合的挤压零件固定装配结构；
[0009]
所述箱体主体具有用于同所述平板零件配合的端口，所述平板零件与所述箱体主体的端口之间具有配合的平板零件固定装配结构。
[0010]
优选地，所述挤压零件的数量为两个，且结构对称设置。
[0011]
优选地，所述挤压零件包括：左侧挤压零件和右侧挤压零件；
[0012]
所述左侧挤压零件和所述右侧挤压零件均为h型挤压零件或h型挤压零件。
[0013]
优选地，所述左侧挤压零件包括：左侧顶板、左侧板和左侧底板；
[0014]
所述左侧顶板外端连接于所述左侧板的顶部，所述左侧板的底部连接于所述左侧底板靠近外端的顶面；
[0015]
所述右侧挤压零件包括：右侧顶板、右侧板和右侧底板；所述右侧顶板外端连接于所述右侧板的顶部，所述右侧板的底部连接于所述右侧底板靠近外端的顶面。
[0016]
优选地，所述左侧顶板通过镂空加工形成左侧连接梁；所述左侧连接梁的外端连接于所述左侧板的前端顶部；
[0017]
所述右侧顶板通过镂空加工形成右侧连接梁；所述右侧连接梁的外端连接于所述右侧板的前端顶部；所述右侧连接梁的内端用于连接所述左侧连接梁的内端。
[0018]
优选地，所述挤压零件固定装配结构包括：
[0019]
所述左侧连接梁的内端与所述右侧连接梁的内端之间具有配合的连接梁固定装配结构；
[0020]
所述左侧底板内端与所述右侧底板内端之间具有配合的底板固定装配结构；
[0021]
所述左侧板、所述左侧底板、所述右侧板和所述右侧底板的后端形成所述箱体主体的后端口；所述箱体主体的后端口用于同所述平板零件装配连接配合；
[0022]
所述平板零件固定装配结构包括：
[0023]
所述箱体主体的后端口与所述平板零件之间具有配合的后端口固定装配结构。
[0024]
优选地，所述连接梁固定装配结构、所述底板固定装配结构和/或所述后端口固定装配结构包括：焊接结构。
[0025]
优选地，所述焊接结构为搅拌摩擦焊接结构或激光焊接结构。
[0026]
优选地，所述箱体主体和/或所述平板零件具有机加工结构；
[0027]
所述机加工结构包括：
[0028]
设置于所述箱体主体另一端口，用于同端板配合的端口装配结构；
[0029]
箱体主体减轻结构；
[0030]
和/或，平板零件减轻结构。
[0031]
一种燃料电池系统，包括：燃料电池箱体，所述燃料电池箱体为如上所述的新型燃料电池箱体结构。
[0032]
从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的新型燃料电池箱体结构中，首先采用多个通过挤压工艺成型得到的挤压零件组装成箱体主体，再将箱体主体的端口与平板零件装配连接以形成电池箱体，本方案如此设计，很大程度上减少了箱体的机加工工作量，同时也减少箱体原材料及能源浪费，从而有助于大幅度降低了箱体的生产成本。
[0033]
本实用新型还提供了一种燃料电池系统，由于采用了上述的新型燃料电池箱体结构，因此其也就具有相应的有益效果，具体可以参照前面说明，在此不再赘述。
附图说明
[0034]
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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。
[0035]
图1为本实用新型实施例提供的新型燃料电池箱体结构的结构示意图；
[0036]
图2为本实用新型实施例提供的新型燃料电池箱体结构的爆炸图；
[0037]
图3为本实用新型实施例提供的左侧挤压零件的结构示意图(未机加工)；
[0038]
图4为本实用新型另一实施例提供的左侧挤压零件的结构示意图(已机加工)；
[0039]
图5为本实用新型实施例提供的右侧挤压零件的结构示意图(未机加工)；
[0040]
图6为本实用新型另一实施例提供的右侧挤压零件的结构示意图(已机加工)；
[0041]
图7为本实用新型实施例提供的平板零件的结构示意图(未机加工)；
[0042]
图8为本实用新型另一实施例提供的平板零件的结构示意图(已机加工)。
[0043]
其中，1为左侧挤压零件，1.1为左侧顶板，1.2为左侧板，1.21为左侧板顶部装配
孔，1.22为左侧板减轻孔，1.23为左侧板前部装配孔，1.3为左侧底板，1.31为左侧底板前部装配孔，1.4为左侧连接梁，1.41为左侧连接梁顶部装配孔，1.42为左侧连接梁前部装配孔；
[0044]
2为右侧挤压零件，2.1为右侧顶板，2.2为右侧板，2.21为右侧板顶部装配孔，2.22为右侧板减轻槽，2.23为右侧板前部装配孔，2.3为右侧底板，2.31为右侧底板前部装配孔，2.4为右侧连接梁，2.41为右侧连接梁顶部装配孔，2.42为右侧连接梁前部装配孔；
[0045]
3为平板零件，3.1为平板零件顶部装配孔；
[0046]
4为搅拌摩擦焊缝。
具体实施方式
[0047]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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，都属于本实用新型保护的范围。
[0048]
本实用新型实施例提供的新型燃料电池箱体结构，如图1所示，包括：箱体主体和平板零件3；
[0049]
箱体主体包括：多个挤压零件；箱体主体为桶状主体结构，且由多个挤压零件组装而成，每相邻两个挤压零件之间具有配合的挤压零件固定装配结构；
[0050]
箱体主体具有用于同平板零件3配合的端口，平板零件3与箱体主体的端口之间具有配合的平板零件固定装配结构。
[0051]
需要说明的是，本方案中的挤压零件是通过挤压工艺成型得到，而且箱体主体是由多个挤压零件组装而成的桶状主体结构，该桶状主体结构只是作为电池箱体的主体框架，后续仍需对其进行机加工加工出外观特征(机加工结构)，以便于形成电池箱体成品；另外，箱体主体(桶状主体结构)具有两个端口，一个用于同平板零件3装配连接，另一个用于同端板(前端板)装配连接，以便于形成完整且封闭的电池箱体，详情请见下文介绍。
[0052]
从上述的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的新型燃料电池箱体结构中，首先采用多个通过挤压工艺成型得到的挤压零件组装成箱体主体，再将箱体主体的端口与平板零件装配连接以形成电池箱体，本方案如此设计，很大程度上减少了箱体的机加工工作量，同时也减少箱体原材料及能源浪费，从而有助于大幅度降低了箱体的生产成本。
[0053]
在本方案中，由上文可知，箱体主体为桶状主体结构(对称结构)。为了提高箱体主体的组装效率和组装强度，以及大幅度减少了箱体的机加工工作量，相应地，箱体主体可通过挤压零件对称组装而得到。进一步地，本方案中挤压零件的数量为两个，且结构可为对称设置，以便于实现了箱体主体的快速组装；此外，结构对称的两个挤压零件还可采用同一模具进行挤压成型，如此一来，可进一步降低了箱体的生产成本。当然，本方案中的两个挤压零件的结构还可以采用非对称设置，此处不再赘述。
[0054]
具体地，如图1所示，挤压零件包括：左侧挤压零件1和右侧挤压零件2；
[0055]
左侧挤压零件1和右侧挤压零件2均为h型挤压零件，其结构可以参照图3和图5所示。即为本方案采用了两个h型挤压零件进行左右组装以形成箱体主体，此种组装方式具有结构简单、组装便捷等特点，而且还使得了箱体主体的底部向左右两侧形成延伸部，进而以便于将其加工成电池箱体的安装座结构。当然，挤压零件还可以设计为其它结构形式的挤
压零件，比如：h型挤压零件，此处不再赘述。
[0056]
为了进一步优化上述技术方案，如图3所示，左侧挤压零件1包括：左侧顶板1.1、左侧板1.2和左侧底板1.3；左侧顶板1.1外端(左端部)连接于左侧板1.2的顶部，左侧板1.2的底部连接于左侧底板1.3靠近外端(左端部)的顶面；
[0057]
如图5所示，右侧挤压零件2包括：右侧顶板2.1、右侧板2.2和右侧底板2.3；右侧顶板2.1外端(右端部)连接于右侧板2.2的顶部，右侧板2.2的底部连接于右侧底板2.3靠近外端(右端部)的顶面。在本方案中，左侧挤压零件1和右侧挤压零件2的结构如此对称设计，可使得左侧挤压零件1与右侧挤压零件2可采用同一模具生产，相对整体挤压成型，其模具尺寸可减少一半，有效缓解模具尺寸过大带来的设备及成本压力。
[0058]
具体地，为了实现箱体主体顶部的镂空设置，方便箱体内部结构的布置，需要分别对左侧顶板1.1和右侧顶板2.1进行镂空设置，但为了形成箱体主体的顶部镂空端口，以便于实现箱体主体顶部与盖板装配连接，这就要求分别对左侧顶板1.1和右侧顶板2.1进行局部镂空设置。相应地，如图3和图4所示，左侧顶板1.1通过镂空设置(机加工)形成左侧连接梁1.4；左侧连接梁1.4的外端(左端)连接于左侧板1.2的前端顶部；
[0059]
如图5和图6所示，右侧顶板2.1通过镂空设置(机加工)形成右侧连接梁2.4；右侧连接梁2.4的外端(右端)连接于右侧板2.2的前端顶部；右侧连接梁2.4的内端用于连接左侧连接梁1.4的内端。如此一来，即使得左侧板1.2顶部、左侧连接梁1.4顶部、右侧连接梁2.4顶部与右侧板2.2顶部形成了箱体主体的顶部镂空端口。在本方案中，左侧连接梁1.4和右侧连接梁2.4有助于增强了顶部镂空端口的结构强度。
[0060]
具体地，如图2所示，挤压零件固定装配结构包括：
[0061]
左侧连接梁1.4的内端(左端)与右侧连接梁2.4的内端(右端)之间具有配合的连接梁固定装配结构；
[0062]
左侧底板1.3的内端(左端)与右侧底板2.3的内端(右端)之间具有配合的底板固定装配结构；
[0063]
左侧板1.2、左侧底板1.3、右侧板2.2和右侧底板2.3的后端形成箱体主体的后端口；箱体主体的后端口即为上文中提到的箱体主体用于同平板零件3配合的端口，也就是说，箱体主体的后端口用于同平板零件3装配连接配合；
[0064]
平板零件固定装配结构包括：
[0065]
箱体主体的后端口与平板零件3之间具有配合的后端口固定装配结构。
[0066]
在本方案中，为了使得箱体主体的端口与平板零件3之间，及箱体主体中相邻挤压零件之间形成较好的固定装配效果，相应地，连接梁固定装配结构、底板固定装配结构和/或后端口固定装配结构包括：焊接结构。进一步地，为了提升电池箱体的整体连接强度和密封性，作为优选，本方案的焊接结构采用了搅拌摩擦焊接结构。即为左侧连接梁1.4的内端与右侧连接梁2.4的内端之间，左侧底板1.3的内端与右侧底板2.3的内端之间，箱体主体的后端口与平板零件3之间均采用了搅拌摩擦焊连接为整体(其搅拌摩擦焊缝4的分布如图2所示)，以此保证了连接后的强度及密封性。除此之外，本方案还可以其它的焊接结构，比如：激光焊接结构，此处不再赘述。当然，本方案还可以采用其它的连接方式，比如：高强度胶接、高强度胶接+螺接的混合连接，此处不再赘述。
[0067]
具体地，上文中的箱体主体只是作为电池箱体的主体框架，还需对其外观特征进
行机加工，以便于形成最终的电池箱体产品。相应地，箱体主体和/或平板零件3具有机加工结构；
[0068]
机加工结构包括：
[0069]
设置于箱体主体另一端口(前端口)，用于同端板(前端板)配合的端口装配结构，如此一来，以便于实现了箱体主体与端板的装配连接；
[0070]
箱体主体减轻结构；
[0071]
和/或，平板零件减轻结构，如此一来，有助于实现了电池箱体的轻量化设计。
[0072]
为了进一步优化上述技术方案，端口装配结构为端口装配孔；端口装配孔包括：左侧端口装配孔和右侧端口装配孔；
[0073]
如图4所示，左侧端口装配孔包括：
[0074]
设置于左侧连接梁1.4的前部，用于同端板配合的左侧连接梁前部装配孔1.42；
[0075]
设置于左侧板1.2的前部，用于同端板配合的左侧板前部装配孔1.23；
[0076]
设置于左侧底板1.3的前部，用于同端板配合的左侧底板前部装配孔1.31；
[0077]
如图6所示，右侧端口装配孔包括：
[0078]
设置于右侧连接梁2.4的前部，用于同端板配合的右侧连接梁前部装配孔2.42；
[0079]
设置于右侧板2.2的前部，用于同端板配合的右侧板前部装配孔2.23；
[0080]
设置于右侧底板2.3的前部，用于同端板配合的右侧底板前部装配孔2.31。
[0081]
另外，为了实现箱体主体的顶部镂空端口与盖板的装配连接，相应地，机加工结构还包括：
[0082]
设置于箱体主体的顶部镂空端口，用于同盖板配合的镂空端口装配结构；镂空端口装配结构包括：左侧镂空端口装配结构、右侧镂空端口装配结构和平板零件顶部装配结构；
[0083]
如图4所示，左侧镂空端口装配结构包括：
[0084]
设置于左侧连接梁1.4的顶部，用于同盖板配合的左侧连接梁顶部装配孔1.41；
[0085]
设置于左侧板1.2的顶部，用于同盖板配合的左侧板顶部装配孔1.21；
[0086]
如图6所示，右侧镂空端口装配结构包括：
[0087]
设置于右侧连接梁2.4的顶部，用于同盖板配合的右侧连接梁顶部装配孔2.41；
[0088]
设置于右侧板2.2的顶部，用于同盖板配合的右侧板顶部装配孔2.21；
[0089]
如图7和图8所示，平板零件顶部装配结构包括：
[0090]
设置于平板零件3的顶部，用于同盖板配合的平板零件顶部装配孔3.1；此外，第一平板零件减轻结构为第一平板零件减轻孔和/或第一平板零件减轻槽；箱体主体减轻结构为箱体主体减轻孔和/或箱体主体减轻槽(如图4所示，左侧板1.2设有左侧板减轻孔1.22；如图6所示，右侧板2.2设有右侧板减轻槽2.22)。在本方案中，通过机加工去除箱体主体的多余材料，以实现自身结构的轻量化，具有操作简单和易于实现等特点。
[0091]
本实用新型实施例还提供了一种燃料电池系统，包括：燃料电池箱体，所述燃料电池箱体为如上所述的新型燃料电池箱体结构。由于本方案采用了上述的新型燃料电池箱体结构，因此其也就具有相应的有益效果，具体可以参照前面说明，在此不再赘述。
[0092]
下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：
[0093]
本实用新型是一种新型挤压燃料电池箱体，主要由左侧挤压零件1、右侧挤压零件
2、平板零件3组成。左侧挤压零件1、右侧挤压零件2与平板零件3之间通过搅拌摩擦焊连接为整体，搅拌摩擦焊可有效保证连接后的密封及强度。左侧挤压零件1、右侧挤压零件2和平板零件3采用低密度合金材料，如铝合金或镁合金。本实用新型可以很大程度上减轻箱体的机加工量和工时，减少原材料及能源浪费，从而大幅度的降低生产成本；而且本实用新型可解决箱体尺寸很大时不能采用一个挤压零件的问题，同时左侧挤压零件1和右侧挤压零件2可采用同一模具，降低模具成本；同时本实用新型箱体左侧挤压零件1、右侧挤压零件2通过采用低密度金属材料挤压成型，在保证强度的前提下实现了箱体轻量化。
[0094]
本实用新型的技术方案：
[0095]
本实用新型中左侧挤压零件1、右侧挤压零件2首先经过挤压工艺生产达到机加工前状态，如图3、图5所示，而后经过机加工去除多余材料，加工出安装孔等达到成品状态，如图4、图6所示。平板零件3经过挤压或轧制达到平板零件3机加工前状态，如图7所示，而后经过机加工所需安装孔等达到成品状态，如图8所示。然后左侧挤压零件1、右侧挤压零件2、平板零件3通过搅拌摩擦焊连接在一起，形成燃料电池箱体，如图1所示。
[0096]
本实用新型的优点：
[0097]
本实用新型中左侧挤压零件1、右侧挤压零件2首先通过挤压工艺生产达到燃料电池箱体所需主体形状，大大减少了机加工工作量，从而很大程度上减少了生产成本，提高材料利用率，生产效率提高，节约生产能源。而且左侧挤压零件1、右侧挤压零件2可采用同一模具生产，相对整体挤压成型，模具尺寸可减少一半，有效缓解模具尺寸过大带来的设备及成本压力。本实用新型通过拆分为左侧挤压零件1、右侧挤压零件2和平板零件3，也降低了对机加工设备的要求，可并行进行加工，进一步提高工作效率。搅拌摩擦焊保证了左侧挤压零件1、右侧挤压零件2和平板零件3之间的连接强度和密封性。左侧挤压零件1、右侧挤压零件2和平板零件3均可采用低密度金属材料，如铝合金或镁合金，作为原材料，可实现整个箱体轻量化。
[0098]
本实用新型的关键点：
[0099]
1、将原有整个钢或铝锭机加工箱体拆分为左侧挤压零件1、右侧挤压零件2和平板零件3，减少机加工工作量，降低对机加工设备要求；
[0100]
2、左侧挤压零件1、右侧挤压零件2通过挤压工艺生产达到燃料箱体主体形状，而后进行机加工，减少机加工工作量；
[0101]
3、平板零件3可通过挤压或轧制成型，生产难度低，对机加工设备要求低；
[0102]
4、本实用新型采用搅拌摩擦焊进行连接，保证连接后的强度及密封性要求；
[0103]
5、将挤压零件分为左侧挤压零件1和右侧挤压零件2，很大程度上减小了模具尺寸，降低了模具生产和成本的压力。
[0104]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0105]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。