本實(shí)用新型涉及汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種汽車增程器系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著全球能源危機(jī)和環(huán)境污染狀況的日益嚴(yán)重，為了減少汽車尾氣排放污染，研究新能源汽車已經(jīng)成為全球關(guān)注和急需解決的問(wèn)題。其燃料電池汽車作為零排放的新型環(huán)保汽車，在解決這兩大問(wèn)題方面具有廣闊的前景，從而引起世界各國(guó)政府和相關(guān)汽車行業(yè)的廣泛關(guān)注，并投入大量的人力物力進(jìn)行研發(fā)。

氫氣作為燃料電池汽車的一種新燃料，具有以下優(yōu)點(diǎn)：(一)、氫氣資源豐富，打破傳統(tǒng)汽車以石油資源為燃料，制氫技術(shù)成熟，大自然水就可以電解獲取。(二)、氫氣作為燃料電池汽車的燃料，經(jīng)過(guò)反應(yīng)后排出的是水，實(shí)現(xiàn)零污染排放。(三)、隨著技術(shù)不斷革新；燃料電池汽車技術(shù)的不斷進(jìn)步，其效率和功率不斷提高。

但是，燃料電池汽車中零部件種類多而零散，結(jié)構(gòu)模塊化集成度很低，不方便安裝、拆卸和維修。此外，不利于布局優(yōu)化設(shè)計(jì)和工藝組裝，很大程度上制約了燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化。因此，為了推動(dòng)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化，其結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)集成度是必須解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種汽車增程器系統(tǒng)，有效地解決了結(jié)構(gòu)模塊化集成度很低，不方便安裝、拆卸和維修等問(wèn)題。

本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案如下：

本實(shí)用新型提供一種汽車增程器系統(tǒng)，包括以下組成部分：燃料電池電堆裝置，所述燃料電池電堆裝置固定設(shè)置在箱體框架上；氫氣裝置，所述氫氣裝置分別與設(shè)置在所述燃料電池電堆裝置上的氫氣進(jìn)口、氫氣出口連通設(shè)置；空氣裝置，所述空氣裝置設(shè)置在所述燃料電池電堆裝置的端側(cè)，所述空氣裝置分別與設(shè)置在所述燃料電池電堆裝置上的空氣進(jìn)口、空氣出口連通設(shè)置；冷卻裝置，所述冷卻裝置設(shè)置在所述燃料電池電堆裝置的同端側(cè)，所述冷卻裝置分別與設(shè)置在所述燃料電池電堆裝置上冷卻液進(jìn)口、冷卻液出口連通設(shè)置；電壓轉(zhuǎn)換裝置，所述電壓轉(zhuǎn)換裝置設(shè)置在所述燃料電池電堆裝置的頂部，所述電壓轉(zhuǎn)換裝置與設(shè)置在所述燃料電池電堆裝置上輸出電接口連接；中央控制裝置，所述中央控制裝置設(shè)置在所述電壓轉(zhuǎn)換裝置的旁側(cè)，且固定連接于所述箱體框架；所述中央控制裝置與設(shè)置在所述燃料電池電堆裝置上輸出電接口連接。

進(jìn)一步，所述空氣裝置包括：鼓風(fēng)機(jī)和加濕器，所述鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)空氣輸入管與所述加濕器連通設(shè)置，所述加濕器通過(guò)加濕固定支架固定設(shè)置在所述箱體框架上；所述加濕器分別通過(guò)空氣進(jìn)管、空氣出管與所述燃料電池電堆裝置連通設(shè)置。

進(jìn)一步，所述空氣進(jìn)管上設(shè)置有空氣壓力傳感器、第一空氣溫度傳感器，所述空氣出管上設(shè)置有第二空氣溫度傳感器。

進(jìn)一步，所述氫氣裝置包括：緩沖罐、氫氣出管和氫氣進(jìn)管，所述緩沖罐與所述加濕器連通設(shè)置，所述緩沖罐還通過(guò)所述氫氣出管與所述燃料電池電堆裝置連通設(shè)置；所述氫氣進(jìn)管與所述燃料電池電堆裝置連通設(shè)置，所述氫氣進(jìn)管通過(guò)第一氫氣固定支架固定設(shè)置在所述箱體框架上，所述氫氣進(jìn)管上設(shè)置有第一氫氣電磁閥、氫氣壓力傳感器；所述氫氣出管通過(guò)第二氫氣固定支架固定設(shè)置在所述箱體框架上，所述氫氣出管上設(shè)置有第二氫氣電磁閥。

進(jìn)一步，所述冷卻裝置包括：冷卻液箱、冷卻液進(jìn)管、第一冷卻液回路支管、第二冷卻液回路支管和冷卻液泵，所述冷卻液箱與所述冷卻液進(jìn)管連通設(shè)置，所述冷卻液進(jìn)管與所述第一冷卻液回路支管連通設(shè)置，所述第一冷卻液回路支管設(shè)置在所述電壓轉(zhuǎn)換裝置中；所述冷卻液進(jìn)管與所述第二冷卻液回路支管連通設(shè)置，所述第二冷卻液回路支管設(shè)置在所述燃料電池電堆裝置中；所述第二冷卻液回路支管還與所述第一冷卻液回路支管連通設(shè)置；所述第二冷卻液回路支管與所述冷卻液泵連通設(shè)置；所述冷卻液泵通過(guò)第一冷卻固定支架、第二冷卻固定支架固定設(shè)置在所述箱體框架上。

進(jìn)一步，所述冷卻裝置還包括：冷卻液補(bǔ)給管，所述冷卻液補(bǔ)給管與所述冷卻液泵連通設(shè)置；所述第一冷卻液回路支管上設(shè)置有第一冷卻壓力傳感器、第一冷卻溫度傳感器；所述第二冷卻液回路支管上設(shè)置有第二冷卻溫度傳感器。

進(jìn)一步，所述電壓轉(zhuǎn)換裝置通過(guò)固定安裝板可拆卸安裝在所述燃料電池電堆裝置的側(cè)壁上，且所述電壓轉(zhuǎn)換裝置位于所述箱體框架內(nèi)。

進(jìn)一步，所述中央控制裝置包括：中央控制器、風(fēng)機(jī)繼電器、泵繼電器和中央控制繼電器，所述中央控制器通過(guò)所述風(fēng)機(jī)繼電器與所述鼓風(fēng)機(jī)電連接，所述中央控制器還通過(guò)所述泵繼電器與所述冷卻液泵電連接，所述中央控制器還通過(guò)所述中央控制繼電器與所述電壓轉(zhuǎn)換裝置電連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型中燃料電池電堆裝置、空氣裝置、氫氣裝置、冷卻裝置、電壓轉(zhuǎn)換裝置和中央控制裝置集中設(shè)置在箱體框架內(nèi)，提高了結(jié)構(gòu)模塊化的集成度，便于安裝、拆卸和維修。有利于布局優(yōu)化設(shè)計(jì)和工藝組裝，促進(jìn)了燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。

附圖說(shuō)明

下面將以明確易懂的方式，結(jié)合附圖說(shuō)明優(yōu)選實(shí)施方式，對(duì)一種汽車增程器系統(tǒng)的上述特性、技術(shù)特征、優(yōu)點(diǎn)及其實(shí)現(xiàn)方式予以進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型中一種汽車增程器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型中燃料電池電堆裝置安裝在箱體框架上的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型中燃料電池電堆裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型中空氣裝置中部分結(jié)構(gòu)的正面示意圖；

圖5是本實(shí)用新型中空氣裝置中部分結(jié)構(gòu)的立體示意圖；

圖6是本實(shí)用新型中氫氣裝置中部分結(jié)構(gòu)的正面示意圖；

圖7是本實(shí)用新型中空氣裝置中部分結(jié)構(gòu)的立體示意圖；

圖8是本實(shí)用新型中冷卻裝置中部分結(jié)構(gòu)的立體示意圖；

圖9是本實(shí)用新型中空氣裝置中部分結(jié)構(gòu)的正面示意圖；

圖10是本實(shí)用新型中電壓轉(zhuǎn)換裝置的立體示意圖；

圖11是本實(shí)用新型中中央控制裝置的立體示意圖；

圖12是本實(shí)用新型中一種汽車增程器系統(tǒng)的原理圖。

附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明：

10—燃料電池電堆裝置 11—箱體框架

12—?dú)錃膺M(jìn)口 13—?dú)錃獬隹?/p>

14—空氣進(jìn)口 15—空氣出口

16—冷卻液進(jìn)口 17—冷卻液出口

18—輸出電接口

21—加濕器 22—空氣輸入管

23—加濕固定支架 24—空氣進(jìn)管

25—空氣出管 26—空氣壓力傳感器

27—第一空氣溫度傳感器

28—第二空氣溫度傳感器

29—鼓風(fēng)機(jī) 291—過(guò)濾器

31—?dú)錃獬龉? 32—?dú)錃膺M(jìn)管

33—第一氫氣固定支架 34—第一氫氣電磁閥

35—?dú)錃鈮毫鞲衅? 36—第二氫氣固定支架

37—第二氫氣電磁閥 38—緩沖罐 39—尾喉

40—冷卻液箱 401—散熱器

41—冷卻液進(jìn)管 42—第一冷卻液回路支管

43—第二冷卻液回路支管 44—冷卻液泵

45—冷卻液補(bǔ)給管 46—第一冷卻壓力傳感器

47—第一冷卻溫度傳感器 48—第二冷卻溫度傳感器

49a—第一冷卻固定支架 49b—第二冷卻固定支架

50—電壓轉(zhuǎn)換裝置 51—固定安裝板

60—中央控制裝置

具體實(shí)施方式

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)照附圖說(shuō)明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式。顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖，并獲得其他的實(shí)施方式。

為使圖面簡(jiǎn)潔，各圖中只示意性地表示出了與本實(shí)用新型相關(guān)的部分，它們并不代表其作為產(chǎn)品的實(shí)際結(jié)構(gòu)。另外，以使圖面簡(jiǎn)潔便于理解，在有些圖中具有相同結(jié)構(gòu)或功能的部件，僅示意性地繪示了其中的一個(gè)，或僅標(biāo)出了其中的一個(gè)。在本文中，“一個(gè)”不僅表示“僅此一個(gè)”，也可以表示“多于一個(gè)”的情形。

如圖1～圖12所示，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，一種汽車增程器系統(tǒng)，包括以下組成部分：燃料電池電堆裝置10，所述燃料電池電堆裝置10固定設(shè)置在箱體框架11上；氫氣裝置，所述氫氣裝置分別與設(shè)置在所述燃料電池電堆裝置10上的氫氣進(jìn)口12、氫氣出口13連通設(shè)置；空氣裝置，所述空氣裝置設(shè)置在所述燃料電池電堆裝置10的端側(cè)或一旁側(cè)，所述空氣裝置分別與設(shè)置在所述燃料電池電堆裝置10上的空氣進(jìn)口14、空氣出口15連通設(shè)置；冷卻裝置，所述冷卻裝置設(shè)置在所述燃料電池電堆裝置10的同端側(cè)或另一旁側(cè)，所述冷卻裝置分別與設(shè)置在所述燃料電池電堆裝置10上冷卻液進(jìn)口16、冷卻液出口17連通設(shè)置；電壓轉(zhuǎn)換裝置50，所述電壓轉(zhuǎn)換裝置50設(shè)置在所述燃料電池電堆裝置10的頂部，所述電壓轉(zhuǎn)換裝置50與設(shè)置在所述燃料電池電堆裝置10上輸出電接口18電連接；中央控制裝置60，所述中央控制裝置60設(shè)置在所述電壓轉(zhuǎn)換裝置50的旁側(cè)(空氣裝置和/或冷卻裝置的頂部)，且所述中央控制裝置60固定連接于所述箱體框架；所述中央控制裝置60與設(shè)置在所述燃料電池電堆裝置10上輸出電接口18電連接。

具體的，燃料電池電堆裝置10包括：電堆主體、帶控制板模塊、帶有空氣入口、空氣出口15、氫氣進(jìn)口12、氫氣出口13、冷卻液進(jìn)口16、冷卻液出口17、輸出電接口18。

針對(duì)上述實(shí)施例的改進(jìn)，本實(shí)施例中，所述空氣裝置包括：鼓風(fēng)機(jī)29和加濕器21，所述鼓風(fēng)機(jī)29通過(guò)空氣輸入管22與所述加濕器21連通設(shè)置，所述鼓風(fēng)機(jī)29還與過(guò)濾器291連通設(shè)置，該過(guò)濾器291可以為空氣過(guò)濾器291；所述加濕器21通過(guò)加濕固定支架23固定設(shè)置在所述箱體框架11上，且所述加濕器21位于所述燃料電池電堆裝置10的一旁側(cè)；所述加濕器21分別通過(guò)空氣進(jìn)管24、空氣出管25與所述燃料電池電堆裝置10連通設(shè)置。所述空氣進(jìn)管24上設(shè)置有空氣壓力傳感器26、第一空氣溫度傳感器27，所述空氣出管25上設(shè)置有第二空氣溫度傳感器28。

具體的，空氣裝置包括：進(jìn)氣鼓風(fēng)機(jī)29、膜加濕器21、膜加濕器21接頭、空進(jìn)溫度傳感器、空進(jìn)壓力傳感器、吹掃接頭、空氣管路總成、鏈接風(fēng)機(jī)到增濕器接頭，增濕器到電堆接頭以及電堆到增濕器接頭等。

針對(duì)上述實(shí)施例的改進(jìn)，本實(shí)施例中，所述氫氣裝置包括：緩沖罐38、氫氣出管31和氫氣進(jìn)管32，所述緩沖罐38與所述加濕器21連通設(shè)置，所述緩沖罐38還通過(guò)所述氫氣出管31與所述燃料電池電堆裝置10連通設(shè)置，所述緩沖罐38還與尾喉39連通設(shè)置；所述氫氣進(jìn)管32與所述燃料電池電堆裝置10連通設(shè)置，所述氫氣進(jìn)管32通過(guò)第一氫氣固定支架33固定設(shè)置在所述箱體框架11上，所述氫氣進(jìn)管32上設(shè)置有第一氫氣電磁閥34、氫氣壓力傳感器35；所述氫氣出管31通過(guò)第二氫氣固定支架36固定設(shè)置在所述箱體框架11上，所述氫氣出管31上設(shè)置有第二氫氣電磁閥37。

具體的，氫氣裝置：與外端聯(lián)接的卡套螺紋副、氫進(jìn)電磁閥、氫出電磁閥、氫進(jìn)電磁閥輔助安裝支架、氫出電磁閥輔助安裝支架、氫進(jìn)壓力傳感器、三通卡套螺紋副、氫氣管路。氫進(jìn)接頭與箱體螺紋連接，氫進(jìn)電磁閥，氫進(jìn)電磁閥支架，通過(guò)螺栓與箱體螺紋鏈接，氫進(jìn)壓力傳感器通過(guò)三通螺紋鏈接在氫進(jìn)管路上，氫進(jìn)管路通過(guò)卡套螺紋結(jié)構(gòu)和電池堆氫進(jìn)接頭連接。

針對(duì)上述實(shí)施例的改進(jìn)，本實(shí)施例中，所述冷卻裝置包括：冷卻液箱40、冷卻液進(jìn)管41、第一冷卻液回路支管42、第二冷卻液回路支管43和冷卻液泵44，所述冷卻液箱40與所述冷卻液進(jìn)管41連通設(shè)置，所述冷卻液進(jìn)管41與所述第一冷卻液回路支管42連通設(shè)置，所述第一冷卻液回路支管42設(shè)置在所述電壓轉(zhuǎn)換裝置50中；所述冷卻液進(jìn)管41與所述第二冷卻液回路支管43連通設(shè)置，所述第二冷卻液回路支管43設(shè)置在所述燃料電池電堆裝置10中；所述第二冷卻液回路支管43還與所述第一冷卻液回路支管42連通設(shè)置；所述第二冷卻液回路支管43與所述冷卻液泵44連通設(shè)置；所述冷卻液泵44通過(guò)第一冷卻固定支架49a、第二冷卻固定支架49b固定設(shè)置在所述箱體框架11上，且所述冷卻液泵44位于所述燃料電池電堆裝置10的另一旁側(cè)，其中冷卻液可以是水。

所述冷卻裝置還包括：冷卻液補(bǔ)給管45，所述冷卻液補(bǔ)給管45與所述冷卻液泵44連通設(shè)置；所述第一冷卻液回路支管42上設(shè)置有第一冷卻壓力傳感器46、第一冷卻溫度傳感器47；所述第二冷卻液回路支管43上設(shè)置有第二冷卻溫度傳感器48；所述第二冷卻液回路支路上設(shè)置有散熱器401。具體的，冷卻裝置：去離子水經(jīng)泵進(jìn)入燃料電池電堆和電壓轉(zhuǎn)換裝置50DCDC，對(duì)燃料電池點(diǎn)堆和電壓轉(zhuǎn)換裝置50DCDC循環(huán)冷卻，形成回路。

針對(duì)上述實(shí)施例的改進(jìn)，本實(shí)施例中，所述電壓轉(zhuǎn)換裝置50通過(guò)固定安裝板51可拆卸安裝在所述燃料電池電堆裝置10的頂壁上，且所述電壓轉(zhuǎn)換裝置50位于所述箱體框架11內(nèi)。具體的，DCDC控制模塊(電壓轉(zhuǎn)換裝置50)包括：電主控制器，輸出回路電線等。DCDC控制模塊于電池堆聯(lián)接后置于箱體框架11中。

針對(duì)上述實(shí)施例的改進(jìn)，本實(shí)施例中，所述中央控制裝置60包括：中央控制器、風(fēng)機(jī)繼電器、泵繼電器和中央控制繼電器，所述中央控制器通過(guò)所述風(fēng)機(jī)繼電器與所述鼓風(fēng)機(jī)29電連接，所述中央控制器還通過(guò)所述泵繼電器與所述冷卻液泵44電連接，所述中央控制器還通過(guò)所述中央控制繼電器與所述電壓轉(zhuǎn)換裝置50電連接。所述中央控制器還分別與所述空氣壓力傳感器26、第一空氣溫度傳感器27、第二空氣溫度傳感器28、第一氫氣電磁閥34、氫氣壓力傳感器35、第二氫氣電磁閥37、散熱器401、第一冷卻壓力傳感器46、第一冷卻溫度傳感器47、第二冷卻溫度傳感器48電連接。

當(dāng)要求某結(jié)構(gòu)模塊化(箱體式，框架式)設(shè)計(jì)集成的體積一定時(shí)(不超出預(yù)先設(shè)計(jì)給出的體積或形狀數(shù)值)，又要將一定量的系統(tǒng)模塊置于事先預(yù)定的模塊體積內(nèi)，就需要對(duì)模塊化包含的結(jié)構(gòu)件中各零部件的截面尺寸，結(jié)構(gòu)外形尺寸進(jìn)行優(yōu)化，這個(gè)優(yōu)化過(guò)程包括采購(gòu)件的選型，對(duì)加工制造件和輔助零部件(支架，管路，螺釘，聯(lián)接方式等的優(yōu)化)找出優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和布局方案，從而提高模塊化設(shè)計(jì)功能模塊的集成度。

當(dāng)模塊化設(shè)計(jì)(箱體式，框架式)集成功能模塊內(nèi)的各零部件截面尺寸，外形尺寸確定時(shí)，優(yōu)化出合理的布置方案，輔助件的設(shè)計(jì)，選擇聯(lián)接方式等進(jìn)行盡優(yōu)化，盡可能提高結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)的功能模塊的集成度，從而盡量縮小功能模塊的體積。

本實(shí)用新型模塊化設(shè)計(jì)集成度進(jìn)行優(yōu)化后達(dá)到了80％。

對(duì)燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)增程器裝置進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，提高模塊化設(shè)計(jì)集成度難點(diǎn)在于：燃料電池汽車行業(yè)目前發(fā)展還處于研發(fā)探索階段，很多功能采購(gòu)件(零部件和元器件)并不是用于燃料電池汽車行業(yè)，或者說(shuō)幾乎國(guó)內(nèi)沒(méi)有，要選擇合適的功能采購(gòu)件(元器件和零部件)對(duì)設(shè)計(jì)功能選型，優(yōu)化布置造成很大的難度。

模塊化高集成度設(shè)計(jì)布局的理念是：對(duì)采購(gòu)件提出要求，首先要滿足設(shè)計(jì)功能要求，外形截面尺寸和形狀尺寸易于安裝聯(lián)接，拆卸和維護(hù)保養(yǎng)。

制造加工件的設(shè)計(jì)在滿足功能的情況下，盡可能易于安裝和拆卸，方便布局。

輔助件主要包括安裝支架，管路，接頭，聯(lián)接電線路等。輔助支架的設(shè)計(jì)安裝便于安裝拆卸時(shí)盡可能提高集成度。

聯(lián)接方式包括可拆卸的螺栓聯(lián)接，喉箍聯(lián)接，插件聯(lián)接，不可拆卸的焊接等形式，聯(lián)接形式根據(jù)優(yōu)化布局的理念進(jìn)行選擇。

模塊化設(shè)計(jì)提高集成度難點(diǎn)在于：一方面盡可能縮小功能模塊的體積，提高結(jié)構(gòu)模塊化集成度；另一方面需要優(yōu)化安裝和拆卸工藝，這樣對(duì)工藝工裝也提出較高要求，需要合適或者專用的安裝輔助夾具，工具，以便于安裝，拆卸和維修。

為了盡可能提高設(shè)計(jì)功能模塊的集成度，主要運(yùn)用了三維模型的參數(shù)化設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)仿真以及積累的設(shè)計(jì)安裝經(jīng)驗(yàn)。

應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，上述實(shí)施例均可根據(jù)需要自由組合。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。