一种氢燃料电动汽车整车布置结构及氢燃料电动汽车

摘要

本发明涉及一种氢燃料电动汽车整车布置结构及氢燃料电动汽车，其包括：氢燃料动力模块，其布置于汽车前部的发动机舱内，所述氢燃料动力模块包括与前传动轴连接的前驱动模块，用于驱动所述前传动轴；储氢罐，其与所述氢燃料动力模块连接，用于为所述氢燃料动力模块提供氢气，所述储氢罐布置于汽车的后部；后驱动模块，其通过所述氢燃料动力模块供电，所述后驱动模块布置于汽车的后部且与后传动轴连接，用于驱动所述后传动轴。本发明涉及的一种氢燃料电动汽车整车布置结构及氢燃料电动汽车，氢燃料动力模块与储氢罐分开布置，保证发动机舱内的空气流通，同时避免重量集中于汽车的前部，使整车结构的重量均衡分布，不会对整车的操控性能造成影响。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车整车技术领域，特别涉及一种氢燃料电动汽车整车布置结构及氢燃料电动汽车。

背景技术

随着社会经济的快速发展，汽车成为人们日常出行的重要的交通工具，汽车使用的燃料通过燃烧为汽车提供所需的电能和动力，汽车燃料燃烧产生大量的废气，对环境造成严重的污染。近来，氢燃料电动汽车作为新能源汽车领域最新发展技术，其是采用氢燃料电池提供电能，氢燃料电池是一种以电化学反应的方式直接将氢气和空气中氧气的化学能转化为直流电能的发电装置；氢燃料电池仅供应氢气和空气就可以源源不断地输出电能，有着功率密度高、噪音小、无污染的优点，在交通运输领域有着巨大应用潜力，被认为今后电动汽车上最理想的驱动电源。

相关技术中，一般的乘用车通常采用前置前驱的布置形式，同时采用前轮驱动车辆，而与纯电动汽车和混合动力汽车相比，由于氢燃料汽车的燃料电池反应装置尺寸较大、重量较重，采用前置前驱的布置形式使得重量主要集中在车辆的前部，整车的重量分布不合理，从而会影响整车的操控性能。

因此，有必要设计一种新的氢燃料电动汽车整车布置结构及氢燃料电动汽车，以克服上述问题。

发明内容

本发明实施例提供一种氢燃料电动汽车整车布置结构及氢燃料电动汽车，以解决相关技术中氢燃料汽车采用前置前驱的布置形式使得重量主要集中在车辆的前部，影响整车的操控性能的问题。

第一方面，提供了一种氢燃料电动汽车整车布置结构，其特征在于，其包括：氢燃料动力模块，其布置于汽车前部的发动机舱内，所述氢燃料动力模块包括与汽车前传动轴连接的前驱动模块，用于驱动所述前传动轴；储氢罐，其与所述氢燃料动力模块连接，用于为所述氢燃料动力模块提供氢气，所述储氢罐布置于汽车的后部；后驱动模块，其通过所述氢燃料动力模块供电，所述后驱动模块布置于汽车的后部且与汽车的后传动轴连接，用于驱动所述后传动轴。

一些实施例中，所述储氢罐包括：第一储氢罐，其布置于汽车后排座椅下方，且固定于车身后地板；以及第二储氢罐，其体积大于所述第一储氢罐，所述第二储氢罐布置于汽车的行李厢下方，且固定于车身后地板。

一些实施例中，所述氢燃料动力模块还包括：燃料电池反应堆；氢气供给系统，其并排布置于所述燃料电池反应堆的一侧，且所述氢气供给系统的一侧与所述储氢罐连接，另一侧与所述燃料电池反应堆连接；空气系统，其布置于所述燃料电池反应堆的一侧且位于所述氢气供给系统的下方，所述空气系统与所述燃料电池反应堆连接。

一些实施例中，所述氢燃料电动汽车整车布置结构还包括与所述燃料电池反应堆连接的动力电池，所述动力电池布置于汽车的中部，且外挂于车身地板下方，所述动力电池分别与所述前驱动模块、所述后驱动模块连接，用于为所述前驱动模块和所述后驱动模块供电。

一些实施例中，所述氢燃料动力模块还包括：与所述动力电池连接的直流变换器，其布置于所述燃料电池反应堆的上方，所述直流变换器用于将所述动力电池输出的高电压转换为低电压的直流电；以及电机控制器，其布置于所述直流变换器的上方，且与所述直流变换器连接，同时，所述电机控制器分别连接所述前驱动模块和所述后驱动模块，用于分别控制所述前驱动模块和所述后驱动模块。

一些实施例中，所述前驱动模块布置于所述燃料电池反应堆的下方，且所述前驱动模块与所述燃料电池反应堆、所述氢气供给系统、所述空气系统、所述直流变换器和所述电机控制器集成为一体于所述发动机舱内居中布置。

一些实施例中，所述燃料电池反应堆固定于汽车的左前纵梁，所述前驱动模块固定于汽车的前悬架，所述空气系统固定于汽车的右前纵梁。

一些实施例中，所述氢燃料电动汽车整车布置结构还包括用于为汽车提供电能的动力电池，所述动力电池布置于汽车的中部，且外挂于车身地板下方。

一些实施例中，所述氢燃料电动汽车整车布置结构还包括冷却模块，其布置于汽车的前部，且位于所述氢燃料动力模块的前方。

一些实施例中，所述氢燃料电动汽车整车布置结构还包括排气管，其与所述氢燃料动力模块连接，且所述排气管自汽车的前部贯穿至汽车的后部。

第二方面，提供了一种氢燃料电动汽车，其特征在于，其包括：如上述的氢燃料电动汽车整车布置结构。

本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：

本发明实施例提供了一种氢燃料电动汽车整车布置结构及氢燃料电动汽车，由于所述氢燃料电动汽车整车布置结构将氢燃料动力模块布置于汽车前部的发动机舱内，而将储氢罐布置于汽车的后部，从而将氢燃料动力模块与储氢罐分离开来，前后布置，氢燃料动力模块不会占用发动机舱全部的空间，使得发动机舱内的空间充足，便于保证发动机舱内的空气流通，同时，由于氢燃料动力模块与储氢罐一前一后布置，避免了重量集中于汽车的前部，使整车结构的重量均衡分布，因此，不会对整车的操控性能造成影响；并且，由于在汽车的后传动轴附近也设置了后驱动模块，且与前驱动模块分开设置，使得汽车可以实现前驱、后驱、四驱多种不同的驱动形式，可以实现不同驱动形式在同一车型下的共同化设计。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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。

图1为本发明实施例提供的一种氢燃料电动汽车整车布置结构的位置示意图；

图2为本发明实施例提供的一种氢燃料电动汽车整车布置结构的氢燃料动力模块的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种氢燃料电动汽车的位置分布示意图。

图中：

1、氢燃料动力模块；11、前驱动模块；12、燃料电池反应堆；13、氢气供给系统；14、空气系统；15、直流变换器；16、电机控制器；

2、储氢罐；21、第一储氢罐；22、第二储氢罐；

3、后驱动模块；4、后传动轴；5、动力电池；6、冷却模块；7、排气管；8、BEV前驱动模块；9、HEV/PHEV前驱动模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。

本发明实施例提供了一种氢燃料电动汽车整车布置结构及氢燃料电动汽车，其能解决相关技术中氢燃料汽车采用前置前驱的布置形式使得重量主要集中在车辆的前部，影响整车的操控性能的问题。

参见图1和图3所示，为本发明实施例提供的一种氢燃料电动汽车整车布置结构，其可以包括：氢燃料动力模块1，其中，氢燃料动力模块1主要是通过将氢与氧的化学反应而产生电能，产生的电能用于驱动汽车，氢燃料动力模块1可以布置于汽车前部的发动机舱内，氢燃料动力模块1可以包括与汽车前传动轴连接的前驱动模块11，本实施例中，前驱动模块11优选为驱动电机，用于驱动前传动轴转动，从而驱动汽车的前轮行驶，实现前驱功能；储氢罐2，其中，储氢罐2内储存氢气，且储氢罐2与氢燃料动力模块1连接，用于为氢燃料动力模块1提供氢气，同时，本实施例中，储氢罐2可以布置于汽车的后部，由于将氢燃料动力模块1布置于汽车前部的发动机舱内，而将储氢罐2布置于汽车的后部，从而将氢燃料动力模块1与储氢罐2分离开来，按照整车的前后布置，而非将氢燃料动力模块1和储氢罐2全部布置于汽车的前部，氢燃料动力模块1不会占用发动机舱全部的空间，使得发动机舱内的空间充足，便于保证发动机舱内的空气流通，同时，避免了发动机舱因空间受限而对汽车碰撞过程的溃缩吸能产生影响，并且，由于氢燃料动力模块1与储氢罐2一前一后布置，避免了重量集中于汽车的前部，使整车结构的重量均衡分布；以及后驱动模块3，本实施例中，后驱动模块3也优选为驱动电机，后驱动模块3可以通过氢燃料动力模块1间接或者直接供电，本实施例中，后驱动模块3通过氢燃料动力模块1间接供电，使得氢燃料动力模块1能够为后驱动模块3提供电力，本实施例中，后驱动模块3优选布置于汽车的后部且与汽车的后传动轴4连接，用于驱动后传动轴4转动，从而驱动汽车的后轮行驶，实现后驱功能，由于在汽车的后传动轴4附近也设置了后驱动模块3，且与前驱动模块11分开设置，使得汽车可以实现前驱、后驱、四驱多种不同的驱动形式，可以实现不同驱动形式在同一车型下的共同化设计。

参见图1所示，在一些实施例中，储氢罐2可以包括：第一储氢罐21，其中，本实施例中，第一储氢罐21的体积较小，第一储氢罐21可以沿汽车的横向布置于汽车后排座椅下方，且固定于车身后地板，具体的，第一储氢罐21一般为圆柱体，使得第一储氢罐21可以通过箍带紧密固定于车身地板上；以及第二储氢罐22，第二储氢罐22的体积大于第一储氢罐21，且第二储氢罐22也可以沿汽车的横向布置于汽车的行李厢下方，且本实施例中，第二储氢罐22也为圆柱体，由于车辆后部行李厢部位的宽度可能会设计的窄一些，可以将第二储氢罐22的长度设计成小于第一储氢罐21的长度，第二储氢罐22的直径可以大于第一储氢罐21，以使第二储氢罐22能够合理的布置于行李厢下方，同时，第二储氢罐22内能够储存更多的氢气，第二储氢罐22优选通过箍带紧密固定于车身后地板上，使得第一储氢罐21和第二储氢罐22满足结构要求的同时，在整车上的重量分布合理，且不易移动位置；同时，本实施例中，可以对第一储氢罐21与第二储氢罐22的比例进行调整，进一步利于协调整车的重量和空间分布，也就是说，当汽车行李厢处的重量较重，后排座椅处的重量较轻时，可以增大第一储氢罐21的重量，减轻第二储氢罐22的重量，以使整车的重量均衡分布，当汽车行李厢处的重量较轻，后排座椅处的重量较重时，可以减轻第一储氢罐21的重量，增大第二储氢罐22的重量，进而协调整车的重量分布。

参见图1和图2所示，在一些可选的实施例中，氢燃料动力模块1还可以包括：燃料电池反应堆12，其中，氢气和氧气在燃料电池反应堆12中进行化学反应转化成电能；氢气供给系统13，其中，氢气供给系统13可以并排布置于燃料电池反应堆12的一侧，也就是说，燃料电池反应堆12与氢气供给系统13紧挨着设置，且氢气供给系统13的一侧可以与储氢罐2连接，另一侧可以与燃料电池反应堆12连接，使得储氢罐2中储存的氢气可以通过氢气供给系统13提供至燃料电池反应堆12；以及空气系统14，空气系统14也可以布置于燃料电池反应堆12的一侧且可以位于氢气供给系统13的下方，空气系统14的一侧可以与大气连通，另一侧与燃料电池反应堆12连接，使得空气系统14能够为燃料电池反应堆12提供氧气，进而与燃料电池反应堆12中的氢气进行化学反应产生电能，通过合理的布置燃料电池反应堆12、氢气供给系统13以及空气系统14的位置关系，使氢燃料动力模块1内的多个部件布置紧凑，空间利用率较高。

参见图1和图3所示，在一些可选的实施例中，氢燃料电动汽车整车布置结构还可以包括与燃料电池反应堆12连接的动力电池5，将燃料电池反应堆12产生的电能稳定的储存于动力电池5中，并通过动力电池5输出高压直流，动力电池5可以布置于汽车的中部，本实施例中，动力电池5优选通过连接点外挂的形式布置于车身地板下方，由于动力电池5也是汽车结构中，体积较大，重量较重的部件之一，将动力电池5外挂于中部的车身地板下方，有利于整车的重量分布，同时保障整车性能；动力电池5可以分别与前驱动模块11、后驱动模块3连接，用于为前驱动模块11和后驱动模块3供电，并且，前驱动模块11和后驱动模块3除了分别为前传动轴和后传动轴4提供驱动力外，还具有回收制动和滑行能量提供给动力电池5，为动力电池5充电以增加续驶里程的功能。

参见图1和图2所示，在一些实施例中，氢燃料动力模块1还可以包括：与动力电池5连接的直流变换器15(也称为DCDC)，直流变换器15可以布置于燃料电池反应堆12的上方，同时，直流转换器也位于氢气供给系统13的上方，其中，直流变换器15用于将动力电池5输出的高电压的直流电转换为低电压的直流电输出，并用于为全车的低压线路供电；以及用于分别控制前驱动模块11和后驱动模块3的电机控制器16，电机控制器16可以紧挨着布置于直流变换器15的上方，且电机控制器16与直流变换器15连接，使直流变换器15为电机控制器16供电，同时，电机控制器16还分别连接前驱动模块11和后驱动模块3，使前驱动模块11和后驱动模块3接收电机控制器16的指令，从而使前驱动模块11产生合适的扭矩和转速驱动前传动轴，后驱动模块3也能够产生合适的扭矩和转速驱动后传动轴4，进而驱动汽车行驶；当电机控制器16控制前驱动模块11对前传动轴进行驱动时，可以实现氢燃料电动汽车前驱的驱动形式，当电机控制器16控制后驱动模块3对后传动轴4进行驱动时，可以实现氢燃料电动汽车后驱的驱动形式，当电机控制器16同时控制前驱动模块11对前传动轴进行驱动和后驱动模块3对后传动轴4进行驱动时，可以实现氢燃料电动汽车四驱的驱动形式，进而实现多种不同驱动形式的共同化设计；本实施例中，在增加了直流变换器15和电机控制器16的基础上，考量车辆的重心位置、前传动轴与后传动轴上的载荷分配、以及整车动力经济性等多个因素，平衡的将前驱动模块11、燃料电池反应堆12、氢气供给系统13、空气系统14、直流变换器15和电机控制器16各个部件分配在合理的位置，并按照各个部件的重量分布均匀，结构紧凑，具有良好的可操作性，且便于保障整车的性能。

参见图1和图2所示，在上述技术方案的基础上，前驱动模块11可以布置于燃料电池反应堆12的下方，且前驱动模块11可以与燃料电池反应堆12、氢气供给系统13、空气系统14、直流变换器15和电机控制器16共同集成为一体于发动机舱内居中布置，也就是说，将氢燃料动力模块1整体化、模块化，将氢燃料动力模块1包括的多个部件集中在一起，提高其紧凑性，并沿发动机舱的横向布置于发动机舱的中间位置，由于氢燃料动力模块1的重量较大，将氢燃料动力模块1集成为一体布置于发动机舱的中间位置，避免了发动机舱两侧重量不均匀，安全可靠，且便于实现氢燃料电动汽车整车的特有系统在发动机舱内集成化布置，具备布置紧凑、尺寸小以及模块化程度高的优点，也能够实现在不同车型的发动机舱内布置，有利于氢燃料电动汽车整车布置结构设计和温场性能保障，对整车的碰撞安全性能影响较小，有利于碰撞性能的达成，同时，也有利于整车重量分布和装配维修。

参见图1和图2所示，在一些实施例中，可以将燃料电池反应堆12固定于汽车的左前纵梁上，将前驱动模块11固定于汽车的前悬架上，将空气系统14固定于汽车的右前纵梁上，使氢燃料动力模块1在汽车车架上形成三点稳定支撑，从而将氢燃料动力模块1稳定的悬置于车架上；本实施例中，将前驱动模块11、燃料电池反应堆12、氢气供给系统13、空气系统14、直流变换器15和电机控制器16各个部件集成为一体后，前驱动模块11位于氢燃料动力模块1各个部件中的最下方，将前驱动模块11固定于前悬架上，可以使前悬架在氢燃料动力模块1的底部对整个氢燃料动力模块1起到向上支撑的作用，且氢燃料动力模块1的左侧可以通过左前纵梁进行限位和固定，氢燃料动力模块1的右侧可以通过右前纵梁进行限位和固定。

参见图1所示，在一些实施例中，氢燃料电动汽车整车布置结构还可以包括冷却模块6，冷却模块6可以布置于汽车的前部，且位于氢燃料动力模块1的前方，本实施例中，冷却模块6位于汽车横向方向的正中间，其中冷却模块6可以用于为氢燃料动力模块1进行冷却。

参见图1所示，在一些可选的实施例中，氢燃料电动汽车整车布置结构还可以包括排气管7，其中，排气管7可以与氢燃料动力模块1连接，且排气管7可以自汽车的前部贯穿至汽车的后部，从而将氢燃料反应过程中产生的水蒸气和气体从汽车尾部排出。

参见图1和图3所示，为本发明实施例提供的一种氢燃料电动汽车，其可以包括：上述的氢燃料电动汽车整车布置结构，也就是说，当上述的氢燃料电动汽车整车布置结构布置于氢燃料电动汽车上时，氢燃料动力模块1布置于汽车前部的发动机舱内，其中氢燃料动力模块1可以包括与汽车前传动轴连接的前驱动模块11、燃料电池反应堆12、氢气供给系统13、空气系统14、直流变换器15和电机控制器16，氢气供给系统13并排布置于燃料电池反应堆12的一侧，空气系统14布置于燃料电池反应堆12的一侧且位于氢气供给系统13的下方，直流变换器15布置于燃料电池反应堆12的上方，电机控制器16布置于直流变换器15的上方，前驱动模块11布置于燃料电池反应堆12的下方；燃料电池反应堆12固定于汽车的左前纵梁上，前驱动模块11固定于汽车的前悬架上，空气系统14固定于汽车的右前纵梁上；储氢罐2布置于汽车的后部，且储氢罐2包括第一储氢罐21和第二储氢罐22，第一储氢罐21布置于汽车后排座椅下方，且固定于车身后地板，第二储氢罐22布置于汽车的行李厢下方，且固定于车身后地板；后驱动模块3布置于汽车的后部且与汽车的后传动轴4连接；由于氢燃料电动汽车内的氢燃料动力模块1和储氢罐2采用分体式前后布置，保证了发动机舱内的空间充足和空气流通，同时，汽车整车结构的重量均衡分布，不会对整车的操控性能造成影响。

参见图1和图3所示，当在发动机舱内布置氢燃料动力模块1时，可以实现以氢燃料与电池为能量源的氢燃料电动汽车，当在发动机舱内布置BEV(纯电动汽车)前驱动模块8时，可以实现以电池为能量源的纯电动汽车，当在发动机舱内布置HEV(混合电动汽车)/PHEV(插电式混合动力汽车)前驱动模块9时，可以实现以燃油与电池为能量源的氢燃料电动汽车，从而可以在同一汽车形式实现不同动力类型的系列化结构，使汽车具备高度的系列化和标准化，进而实现汽车模块的高集成性，拓展性好，在汽车大体结构不改变的情况下，通过对发动机舱内的前驱动模块11的整体更换，使汽车能够兼容并拓展BEV、HEV/PHEV等不同动力形式，兼容性强，且通过电机控制器16单独对前驱动模块11和后驱动模块3分别进行控制，可以实现为前驱、后驱、四驱等不同的驱动形式；同时，当汽车拓展为BEV或HEV/PHEV汽车时，前传动轴和后传动轴4可以根据商品配置需求布置标准的前驱动模块11和后驱动模块3。

本发明实施例提供的一种氢燃料电动汽车整车布置结构及氢燃料电动汽车的原理为：

由于所述氢燃料电动汽车整车布置结构将氢燃料动力模块1布置于汽车前部的发动机舱内，而将储氢罐2布置于汽车的后部，从而将氢燃料动力模块1与储氢罐2分离开来，采用分体式前后布置，氢燃料动力模块1不会占用发动机舱全部的空间，使得发动机舱内的空间充足，便于保证发动机舱内的空气流通，能够有效解决氢燃料电动汽车布置困难的问题，同时，由于氢燃料动力模块1与储氢罐2一前一后布置，避免了重量集中于汽车的前部，使整车结构的重量均衡分布，有效利用整车空间，结构布置合理，安全可靠，具有良好的可操作性，便于保障整车性能，因此，不会对整车的操控性能造成影响；并且，本发明实施例提供的氢燃料电动汽车整车布置结构及氢燃料电动汽车的分体式布置结构较现有的前置前驱的布置形式实现了提升汽车空间利用率超过20％，在汽车的后传动轴4附近也设置的后驱动模块3能够实现100％的通用，前驱动模块11与后驱动模块3是单独设置，且单独与氢燃料动力模块1连接的，通过单独控制前驱动模块11使得汽车可以实现前驱，通过单独控制后驱动模块3使得汽车可以实现后驱，通过同时控制前驱动模块11和后驱动模块3使得汽车可以实现四驱等多种不同的驱动形式，从而实现不同动力形式和不同驱动形式在同一车型下的共同化设计，由于在同一车型上实现了多种不同形式，可以有效减少开发资源的投入，同时实现对不同能源形式汽车(比如BEV、HEV/PHEV)及其不同驱动形式的良好兼容和拓展，具备良好的应用前景。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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发明和简化描述，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发明的限制。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发明中的具体含义。

需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的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发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明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申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。