CN111688508A - 燃料电池堆、车辆、缓冲板及缓冲板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃料电池堆、车辆、缓冲板及缓冲板的制造方法。该燃料电池堆包括：燃料电池本体和缓冲板，所述缓冲板设置在所述燃料电池本体的***，且所述缓冲板上集成有所述弹性缓冲元件。车辆包括：燃料电池堆和储罐，所述储罐用于存储供应给所述燃料电池堆的燃料，在所述车辆的宽度方向上，所述燃料电池堆设置在所述储罐的侧面，且所述燃料电池堆的侧面集成有弹性缓冲元件。通过将弹性缓冲元件集成在燃料电池堆上，有利于减少连接零件的数量，减少装配工序，并且有利于减轻整车重量。同时在侧面碰撞情况下提供了一种保护燃料电池堆和储罐的有效方式，避免发生储罐气体泄漏和燃料电池堆损坏。

Description

燃料电池堆、车辆、缓冲板及缓冲板的制造方法

技术领域

本发明涉及汽车领域，具体而言，涉及一种燃料电池堆、具有该燃料电池堆的车辆、缓冲板及集成有弹性缓冲元件的缓冲板的制造方法。

背景技术

在现有的使用燃料电池的车辆上，储罐内储存用于供应给燃料电池的燃料(例如，氢气)，储罐安装在燃料电池车辆的地板下方的中央通道中，燃料电池安布置在车辆的横向方向上，并安装在储罐的任何一个侧面，并且侧面碰撞可能使燃料电池撞到储罐并使储罐变形，最终可能导致燃料从储罐中泄漏。

因此，通常设置碰撞保护结构来对燃料电池和储罐进行防护，在燃料电池车辆的现有碰撞保护***中，碰撞保护结构是独立的部件，并且需要使用单独的连接器/接头机构将碰撞保护结构安装在车辆上，导致整体结构复杂、重量较重。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种燃料电池堆，其表面集成有所述弹性缓冲元件，以减少连接件数量。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种燃料电池堆包括：电池本体和缓冲板，所述缓冲板设置在所述电池本体的***，且所述缓冲板上集成有所述弹性缓冲元件。

根据本发明的一些实施例，所述缓冲板为端板，所述端板设置在所述燃料电池本体的前端和/或后端。

进一步地，所述缓冲板具有弯折至所述燃料电池本体侧面的缓冲板延伸边，所述弹性缓冲元件集成在所述缓冲板延伸边上。

根据本发明的一些实施例，所述缓冲板为侧板，所述侧板设置在所述燃料电池本体的左侧和/或右侧，所述弹性缓冲元件集成在所述侧板上。

根据本发明的一些实施例，所述缓冲板的内部具有支撑骨架，所述弹性缓冲元件集成在所述支撑骨架上。

相对于现有技术，本发明所述的燃料电池堆具有以下优势：通过将弹性缓冲元件集成在燃料电池堆上，有利于减少连接零件的数量、减少装配工序。

本发明的第二个目的在于提出一种车辆，包括：上述的燃料电池堆和储罐，所述储罐用于存储供应给所述燃料电池堆的燃料，在所述车辆的宽度方向上，所述燃料电池堆设置在所述储罐的侧面，且所述燃料电池堆的侧面集成有所述弹性缓冲元件。

根据本发明的一些实施例，在所述车辆的宽度方向上，所述弹性缓冲元件设置在所述燃料电池堆的朝向车外的一侧。

进一步地，所述弹性缓冲元件还设置在所述燃料电池堆的朝向所述储罐的一侧。

相对于现有技术，本发明所述的车辆具有以下优势：

本发明所述的车辆，通过将弹性缓冲元件集成在燃料电池堆上，有利于减少连接零件的数量、减少装配工序，并且有利于减轻整车重量。同时在侧面碰撞情况下提供了一种保护燃料电池堆和储罐的有效方式，避免发生储罐气体泄漏和燃料电池堆损坏。

本发明的第三个目的在于提出一种缓冲板，所述缓冲板包括：支撑骨架层和弹性缓冲层，所述弹性缓冲层包覆在所述支撑骨架层的内部，且所述弹性缓冲层至少包括橡胶层和碳纤维增强树脂层。

相对于现有技术，本发明所述的缓冲板具有以下优势：缓冲板具有缓冲、吸震作用。

本发明的第四个目的在于提出一种集成有弹性缓冲元件的缓冲板的制造方法，所述缓冲板为上述的缓冲板，所述制造方法包括以下步骤：

将支撑骨架放置在模具的模腔内；

向所述模腔内注入碳纤维增强树脂；

将弹性元件***所述支撑骨架至少一侧的碳纤维增强树脂中；

热塑工艺将所述碳纤维增强树脂与所述弹性元件粘合在一起；

固化成型。

相对于现有技术，本发明所述的集成有弹性缓冲元件的缓冲板的制造方法具有以下优势：使用此制造方法得到的缓冲板结构稳定，且缓冲板集成有弹性缓冲元件，吸能效果较好。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例的车辆的示意图；

图2是燃料电池堆和储罐在车辆上的安装示意图；

图3是燃料电池堆的立体示意图；

图4是燃料电池堆的俯视图；

图5是燃料电池堆的侧面示意图；

图6是图5中的A-A剖视图；

图7是燃料电池堆的端面的示意图；

图8是集成有弹性缓冲元件的缓冲板的俯视图；

图9是集成有弹性缓冲元件的缓冲板的端面剖视图；

图10是集成有弹性缓冲元件的缓冲板的制造方法。

附图标记说明：

车辆10、燃料电池堆1、燃料电池本体11、缓冲板12、缓冲板延伸边121、支撑骨架122、安装支架123、安装孔124、缓冲板本体125、弹性缓冲元件13、储罐2、车架3、横梁4、中央通道5。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考图1-图10并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1-图2所示，根据本发明实施例的车辆10包括：燃料电池堆1和储罐2，储罐2用于存储供应给燃料电池堆1的燃料，燃料可以是气体燃料，例如氢气等。在车辆10的宽度方向(即图1-图2中的左右方向)上，燃料电池堆1设置在储罐2的侧面，且燃料电池堆1的侧面集成有弹性缓冲元件13，由此，当车辆10受到侧面碰撞力(图1中箭头所示)时，弹性缓冲元件13可以吸收绝大部分碰撞能量，从而减小燃料电池堆1和储罐2受到的碰撞力，保护燃料电池堆1和储罐2，避免燃料电池堆1和储罐2受碰撞导致变形、损坏、燃料泄漏。

此外，由于弹性缓冲元件13集成在燃料电池堆1上，因此减少了弹性缓冲元件13与燃料电池堆1之间的连接件，弹性缓冲元件13与燃料电池堆1集成为一体，有利于减少零件数量，减少装配工序，并且有利于减轻整车重量。

在具体实施例中，储罐2和燃料电池堆1均设置在车辆10的地板下方，且储罐2可设置在地板下方的中央通道5内。如图2所示，车架3沿车辆长度方向(即图1-图2中的前后方向)布置，横梁4沿车辆宽度方向布置，且横梁4搭接在车架3上，燃料电池堆1固定在横梁4上。

在一些实施例中，车辆10包括燃料电池模块、燃料电池放置室和储罐放置室，燃料电池模块包括燃料电池堆1，燃料电池模块放置在燃料电池放置室内，且燃料电池放置室设置在车辆10的地板下方；储罐2放置在储罐放置室内，且储罐放置室也设置在车辆10的地板下方。

根据本发明实施例的车辆10，通过将弹性缓冲元件13集成在燃料电池堆1上，有利于减少连接零件的数量，进而有利于减少装配工序，并且有利于减轻整车重量。同时在侧面碰撞情况下提供了一种保护燃料电池堆1和储罐2的有效方式，避免发生储罐2气体泄漏和燃料电池堆1损坏。

参照图1-图2所示，在车辆10的宽度方向上，弹性缓冲元件13设置在燃料电池堆1的朝向车外的一侧。当燃料电池堆1所在侧发生侧面碰撞时，碰撞力首先作用在弹性缓冲元件13上，弹性缓冲元件13吸收大部分碰撞能量之后，将小部分碰撞能量传递至燃料电池堆1，这一小部分碰撞能量不足以损坏燃料电池堆1，并且由燃料电池堆1传递至储罐2的碰撞能量更小，不足以损坏储罐2，由此可防止储罐2内的燃料气体泄漏。

进一步地，参照图1-图2所示，弹性缓冲元件13还设置在燃料电池堆1的朝向储罐2的一侧。当燃料电池堆1将碰撞能量传递至储罐2的过程中，碰撞能量先被燃料电池堆1与储罐2之间的弹性缓冲元件13吸收，从而进一步减小了到达储罐2的碰撞能量，使储罐2的损坏几率大大降低。

参照图3-图5、图7所示，根据本发明另一方面实施例的燃料电池堆1包括：燃料电池本体11和缓冲板12，缓冲板12设置在燃料电池本体11的***，且弹性缓冲元件13集成在缓冲板12上。燃料电池本体11可固定在缓冲板12上，且缓冲板12可对燃料电池本体11起到保护作用，缓冲板12上集成的弹性缓冲元件13具有缓冲吸震效果。通过将弹性缓冲元件13集成在缓冲板12上，节省了弹性缓冲元件13与缓冲板12的装配工序，且省去了连接零件。

可选地，缓冲板12为端板，端板设置在燃料电池本体11的前端和/或后端。在本发明附图所示的实施例中，燃料电池本体11的前端和后端均设置有端板。当然，在一些未示出的实施例中，端板可以仅设置在燃料电池本体11的前端，或者仅设置在燃料电池本体11的后端。为了描述方便，本发明中仅以端板设置在燃料电池本体11的前端和后端为例进行说明。如图3-图4所示，位于前端的端板左侧和右侧均设置有弹性缓冲元件13，位于后端的端板左侧和右侧同样均设置有弹性缓冲元件13。

燃料电池本体11设置在前后两个端板之间，由此，燃料电池本体11的左右两侧均设置有弹性缓冲元件13，这样，当车辆受到侧面碰撞力时，图1所示的右侧弹性缓冲元件13首先吸收一部分碰撞能量，左侧的弹性缓冲元件13再次吸收一部分碰撞能量，使得最终传递至储罐2上的碰撞能量减小至不会损坏储罐2的程度。此外，左侧的弹性缓冲元件13受挤压发生变形时，可以为燃料电池堆1向储罐2的移动提供避让空间，从而改善燃料电池本体11的受力，避免燃料电池本体11损坏。

参照图2-图3、图8所示，端板具有安装支架123，安装支架123上开设有安装孔124，螺栓紧固件穿设安装孔124，可将燃料电池堆1固定在横梁4上。

进一步地，缓冲板12具有缓冲板本体125以及缓冲板延伸边121，缓冲板本体125设置在燃料电池本体11的端部，缓冲板延伸边121弯折至燃料电池本体11的侧面，弹性缓冲元件13集成在缓冲板延伸边121上。如图4所示，缓冲板12为端板，端板具有弯折至燃料电池本体11侧面的端板延伸边121，弹性缓冲元件13集成在端板延伸边121上。

在一些可选的实施例中，端板与燃料电池本体11之间设置有压缩板(图中未示出)，此时，压缩板为上述缓冲板12。压缩板具有弯折至燃料电池本体11侧面的压缩板延伸边，弹性缓冲元件13集成在压缩板延伸边上。

在另一些未示出的实施例中，缓冲板12为侧板，侧板设置在燃料电池本体11的左侧和/或右侧，弹性缓冲元件13集成在侧板上，由此，侧板不必设置延伸边，便可实现弹性缓冲元件13与侧板集成为一体，简化了缓冲板12的结构。

参照图5-图6所示，缓冲板12的内部具有支撑骨架122，弹性缓冲元件13集成在支撑骨架122上，支撑骨架122可起到支撑、定型作用，从而将弹性缓冲元件13保持在燃料电池堆1的燃料电池本体11侧面，防止弹性缓冲元件13位置任意移动而影响碰撞时的吸能效果。

可选地，弹性缓冲元件13为橡胶，橡胶的减振吸能效果较好。

根据本发明第三方面实施例的缓冲板12包括：支撑骨架层122和弹性缓冲层，弹性缓冲层包覆在支撑骨架层122的内部，且弹性缓冲层至少包括橡胶层和碳纤维增强树脂层。缓冲板12具有良好的缓冲、吸震作用，并且弹性缓冲层与支撑骨架层122一体固化成型，省去了两层之间的连接零件，节省了装配工序。

参照图10所示，根据本发明第四方面实施例的集成有弹性缓冲元件13的缓冲板12的制造方法，包括以下步骤：

S1:将支撑骨架122放置在模具的模腔内，支撑骨架122可起到支撑作用，保证缓冲板12的结构稳定，其结构如图6所示；

S2:向模腔内注入碳纤维增强树脂，碳纤维增强树脂成型之后具有较高的强度且重量较轻，不会显著增加燃料电池堆1的重量；

S3:将弹性元件***支撑骨架122至少一侧的碳纤维增强树脂中，弹性元件可保证缓冲板12具有较轻的弹性性能，以吸收碰撞能量，优选地，将弹性元件***支撑骨架122每一侧的碳纤维增强树脂中，以全面提升缓冲板12的吸能能力；

S4:热塑工艺将碳纤维增强树脂与弹性元件粘合在一起，以使缓冲板12成为完整的一体成型式整体；

S5:固化成型，以使缓冲板12的结构确定、不易损坏。

使用此制造方法得到的缓冲板12结构稳定，且缓冲板12集成有弹性缓冲元件13，吸能效果较好，且省去了用于连接弹性缓冲元件13与缓冲板12的零件，有利于减轻缓冲板12重量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃料电池堆(1)，其特征在于，包括：燃料电池本体(11)和缓冲板(12)，所述缓冲板(12)设置在所述燃料电池本体(11)的***，且所述缓冲板(12)上集成有弹性缓冲元件(13)。

2.根据权利要求1所述的燃料电池堆(1)，其特征在于，所述缓冲板(12)为端板，所述端板设置在所述燃料电池本体(11)的前端和/或后端。

3.根据权利要求2所述的燃料电池堆(1)，其特征在于，所述缓冲板(12)具有弯折至所述燃料电池本体(11)侧面的缓冲板延伸边(121)，所述弹性缓冲元件(13)集成在所述缓冲板延伸边(121)上。

4.根据权利要求1所述的燃料电池堆(1)，其特征在于，所述缓冲板(12)为侧板，所述侧板设置在所述燃料电池本体(11)的左侧和/或右侧，所述弹性缓冲元件(13)集成在所述侧板上。

5.根据权利要求1所述的燃料电池堆(1)，其特征在于，所述缓冲板(12)的内部具有支撑骨架(122)，所述弹性缓冲元件(13)集成在所述支撑骨架(122)上。

6.一种车辆(10)，其特征在于，包括：储罐(2)以及如权利要求1-5中任一项所述的燃料电池堆(1)，所述储罐(2)用于存储供应给所述燃料电池堆(1)的燃料，在所述车辆(10)的宽度方向上，所述燃料电池堆(1)设置在所述储罐(2)的侧面，且所述燃料电池堆(1)的侧面集成有所述弹性缓冲元件(13)。

7.根据权利要求6所述的车辆(10)，其特征在于，在所述车辆(10)的宽度方向上，所述弹性缓冲元件(13)设置在所述燃料电池堆(1)的朝向车外的一侧。

8.根据权利要求7所述的车辆(10)，其特征在于，所述弹性缓冲元件(13)还设置在所述燃料电池堆(1)的朝向所述储罐(2)的一侧。

9.一种缓冲板(12)，其特征在于，包括：支撑骨架层和弹性缓冲层，所述弹性缓冲层包覆在所述支撑骨架层的内部，且所述弹性缓冲层至少包括橡胶层和碳纤维增强树脂层。

10.一种集成有弹性缓冲元件(13)的缓冲板(12)的制造方法，其特征在于，所述缓冲板(12)为权利要求1-5中任一项所述的缓冲板(12)，所述制造方法包括以下步骤：

将支撑骨架(122)放置在模具的模腔内；

向所述模腔内注入碳纤维增强树脂；

将弹性元件***所述支撑骨架(122)至少一侧的碳纤维增强树脂中；

热塑工艺将所述碳纤维增强树脂与所述弹性元件粘合在一起；

固化成型。

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