一种后背储氢套框结构及氢燃料卡车的制作方法

1.本技术涉及车辆结构设计技术领域，具体涉及一种后背储氢套框结构及氢燃料卡车。


背景技术：

2.目前，燃料电池卡车的后背储氢套框结构一般固定于车架上方，且后背储氢套框结构布置于驾驶室后背。燃料电池卡车的燃料电池发动机一般布置于驾驶室的下方。
3.相关技术中，后背储氢套框结构具有氢框，氢框的结构形式一般是两种，第一种采用上下分体式结构设计，第二种采用整体式结构设计。其中，上下分体式的氢框，下框用于放置高压附件，上框用于放置氢瓶。整体式氢框又分为两种形式，一种形式是在氢框底层预留一层空间，用于安装高压附件，上面几层用来放置氢气瓶；另一种形式是整体式氢框仅放置氢瓶，不设置高压附件安装空间，在车身其他位置安装高压附件。
4.但是，上下分体式的氢框具有以下缺点：生产工艺要求高，由于上下框对接点较多，对于生产一致性要求很高，不然会出现现场修磨的情况，也无形中增加了氢框生产过程中的费用；装配工艺性差，下框加上框的布置，对配合要求高，一旦上下框安装孔无法对齐，现场修磨量特别大，影响装配效率，增加工人劳动强度；且下框加上框的布置，连接面的部分结构外露，向外突出，影响美观，且存在安全隐患。
5.而整体式氢框，设置高压附件安装空间的整体式氢框，装配空间狭小，氢框一般是整体到货，前后蒙皮均安装完成，若需安装高压附件需拆卸前后蒙皮；操作区域被氢框完全包裹，操作空间狭小，安装不便，效率低；高压附件的安装完全依赖氢框，而氢框是在最后下线环节才可以往整车上装配，不利于工艺编排，无法扁平化安装。不设高压附件安装空间的整体式氢框，高压附件需要额外占用车身其它地方的空间并搭设支架，空间利用差。


技术实现要素：

6.针对现有技术中存在的缺陷，本技术的目的在于提供一种后背储氢套框结构及氢燃料卡车，采用全新的套框设计，解决了上下分体式氢框的生产工艺要求高装配工艺差、以及整体式氢框的装配空间狭小或空间利用率差的问题。
7.为达到以上目的，采取的技术方案是：一种后背储氢套框结构，包括：储氢外框装置，其包含氢框和若干氢气瓶，所述氢框采用框架结构，所述氢气瓶安置于框架结构中；所述氢框的底端固定于车架，且氢框底部与车架之间形成中空空腔；
8.高压内框平台，其被包覆在中空空腔内，且高压内框平台顶面侧面均与氢框具有一定间隙；所述高压内框平台用于安装多个高压附件，且高压内框平台底端同样固定于车架。
9.在上述技术方案的基础上，所述高压内框平台包含内框本体，所述多个高压附件包含高压配电盒、整车辅助直流变压器和五合一控制器；所述高压配电盒、整车辅助直流变压器和五合一控制器均安装于内框本体上，且整车辅助直流变压器位于高压配电盒和五合
一控制器中间；所述内框本体在邻近整车辅助直流变压器的位置设置蓄电池。
10.在上述技术方案的基础上，所述氢框底部设置向下伸出的安装座，所述安装座固定于车架侧壁；所述内框本体包含内框底座和内框安装座，所述内框安装座固定于车架，所述内框底座紧贴车架顶面。
11.在上述技术方案的基础上，所述储氢外框装置还包含检修门和蒙皮；两个所述检修门分别安装于内框本体左右两侧面，所述蒙皮安装于内框本体的前后侧面。
12.本技术还公开了一种氢燃料卡车，包含：
13.驾驶室，其固定于车架头部的上方；
14.燃料电池发动机，其位于车架的第一大梁与第二大梁之间，且布置于所述驾驶室地板的下方，所述燃料电池发动机布置于前桥的顶部；所述燃料电池发动机相应设置燃料电池散热系统，所述燃料电池散热系统用于给燃料电池发动机散热，其设置于前桥的前侧；
15.上述后背储氢套框结构，其固定于车架的上方，且布置于所述驾驶室的后背。
16.在上述技术方案的基础上，所述氢燃料卡车还包含电机和电机冷却系统，所述电机邻近设置于高压内框平台下方，所述电机冷却系统用于给电机散热，其设置于高压内框平台的右侧端面。
17.在上述技术方案的基础上，所述高压内框平台包含内框本体，所述多个高压附件包含高压配电盒、整车辅助直流变压器和五合一控制器；所述高压配电盒、整车辅助直流变压器和五合一控制器均安装于内框本体上，且整车辅助直流变压器位于高压配电盒和五合一控制器中间；所述内框本体在邻近整车辅助直流变压器的位置设置蓄电池。
18.在上述技术方案的基础上，所述氢燃料卡车设置动力电池模组，所述动力电池模组分为两等份，分别布置于第一大梁左侧和第二大梁右侧；所述动力电池模组位于前桥和中桥之间，且动力电池模组与氢框前后错开。
19.在上述技术方案的基础上，所述氢燃料卡车还包含动力电池散热系统，所述动力电池散热系统用于给动力电池模组进行散热；所述动力电池散热系统包含压缩机和冷凝器，所述压缩机和冷凝器在左右方向分别设置于第一大梁左侧和第二大梁右侧。
20.在上述技术方案的基础上，所述氢框底部设置向下伸出的安装座，所述安装座固定于车架侧壁；所述内框本体包含内框底座和内框安装座，所述内框安装座固定于车架，所述内框底座紧贴车架顶面；所述储氢外框装置还包含检修门和蒙皮；两个所述检修门分别安装于内框本体左右两侧面，所述蒙皮安装于内框本体的前后侧面。
21.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
22.1.本技术的后背储氢套框结构，包含两个部分，分别为储氢外框装置和高压内框平台，两者相互独立，装配效率高；在实际装配的过程中，高压内框平台用于布置多个高压附件；与此同时，将若干氢气瓶安装到氢框中，形成储氢外框装置；在装配过程中两者彼此独立，同时装配，之后先将高压内框平台安装固定于车架，再将储氢外框装置固定于车架，且高压内框平台被包覆在中空空腔内；本技术采用套框设计，储氢外框装置包裹高压内框平台，且装配互不干涉，设计巧妙，大幅提升了总装工艺性能，提高了生产效率，套框设计避免了高压附件部分(本技术的高压内框平台)和储氢部分(本技术的储氢外框装置)相互干涉，降低了高压附件对氢框的依赖，满足整车扁平化装配的需要，且高压内框平台相关的管路线束可提前安装(其中管路可采用成型管)，容纳在中空空腔与储氢外框装置的间隙中，
提升了安装工艺性和装配效率。
23.相对于现有技术中设置高压附件安装空间的整体式氢框，不用钻到氢框里面一件件安装各个高压附件，而是直接安装形成高压内框平台，在氢框外部进行装配，装配空间充足，且无需对氢框的蒙皮先拆卸后安装，安装效率高；相对于不设高压附件安装空间的整体式氢框，无需在其他地方搭设支架并占用其他地方的空间，空间利用率好；相对于现有技术的上下分体式氢框，生产工艺要求相对较低，内框和外框不再直接相连，对相互之间不在有公差配合要求，降低了加工难度，也避免了装配过程中修磨安装孔的情况。
24.2.本技术的氢燃料卡车，将燃料电池发动机布置于驾驶室地板的下方，且位于前桥的顶部，燃料电池散热系统设置于前桥的前侧，燃料电池发动机和燃料电池散热系统距离近管路短，散热管路由15米缩短到1米左右，高差小，降低了对水泵功率的需求，节能环保，提高了散热效率；进一步地，由于散热效率的提升，减少了散热风扇，降低散热器体积；与此同时，燃料电池散热系统放在前桥前侧，风阻小，可有效利用车辆行驶速度，增大进风量，提升功率，降低能耗。
25.3.本技术的氢燃料卡车，动力电池散热系统靠近动力电池模组，在充分利用空间的同时，便于管路和线束排布，大大节省了成本；总装工艺性好，燃料电池散热系统布置在车架头部的前桥的顶部，动力电池散热系统设置于车架侧面，具体设置在储气筒上方；燃料电池散热系统相对于现有技术布置在氢框上的结构形式，安装阶段不再需要高空作业，水箱高度均能保证1.7米以下，冷却液加注方便，冷却管路大大缩短，占用空间小，散热器总装线装配工位布置更灵活，降低了劳动强度。
26.由于内框和外框的套框结构形式，适配所有种类燃料电池车型，通过增加侧置散热器，可兼顾大小功率燃料电池，提升了零部件的通用性，降低了专用零件数量，降低了制作成本和管理成本，内框高度集成，节约了很多小支架。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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。
28.图1为本技术实施例提供的带后背储氢套框结构的燃料电池卡车的示意图；
29.图2为本技术实施例提供的带后背储氢套框结构的燃料电池卡车的结构示意图(去掉蒙皮)；
30.图3为本技术实施例提供的仅包含高压内框平台的燃料电池卡车的结构示意图；
31.图4为本技术实施例提供的燃料电池卡车的底盘的结构示意图；
32.图5为本技术实施例提供的储氢外框装置和高压内框平台在燃料电池卡车的结构示意图；
33.图6为本技术实施例提供的储氢外框装置和高压内框平台的结构示意图；
34.图7为本技术实施例提供的高压内框平台的结构示意图；
35.图8为本技术实施例提供的储氢外框装置的结构示意图；
36.附图标记：
37.1、车架；11、第一大梁；12、第二大梁；13、前桥；14、中桥；15、后桥；2、驾驶室；3、燃料电池发动机；31、燃料电池散热系统；4、后背储氢套框结构；400、储氢外框装置；401、高压内框平台；41、氢框；42、氢气瓶；43、内框本体；44、检修门；45、蒙皮；46、安装座；3、内框本体；431、内框底座；432、内框安装座；51、高压配电盒；52、整车辅助直流变压器；53、五合一控制器；7、动力电池模组；71、动力电池散热系统；8、蓄电池；9、电机；10、电机冷却系统。
具体实施方式
38.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
39.如图1到图8所示，本技术公开了一种后背储氢套框结构的实施例，后背储氢套框结构4包括储氢外框装置400和高压内框平台401。
40.其中，储氢外框装置400包含氢框41和若干氢气瓶42，氢框41具有框架结构(见图5和图8)，氢气瓶42安置于框架结构中。氢框41的底端安装固定于车架1，且氢框41底部与车架1之间形成中空空腔。
41.高压内框平台401被包覆设置在中空空腔内，且高压内框平台401顶面侧面均与氢框41具有一定间隙。高压内框平台401用于安装多个高压附件，且高压内框平台401底端同样固定于车架1。
42.本技术的后背储氢套框结构4，包含两个部分，分别为储氢外框装置400和高压内框平台401，两者相互独立，装配效率高；在实际装配的过程中，先将多个高压附件安装到高压内框平台401；与此同时，将若干氢气瓶42安装到氢框41中，形成储氢外框装置400；在装配过程中两者彼此独立，同时装配，之后先将高压内框平台401安装固定于车架1，再将储氢外框装置400固定于车架1，且高压内框平台401被包覆在中空空腔内；本技术采用套框设计，储氢外框装置400包裹高压内框平台401，且装配互不干涉，设计巧妙，大幅提升了总装工艺性能，提高了生产效率。
43.本技术的后背储氢套框结构，相对于现有技术中设置高压附件安装空间的整体式氢框，不用钻到氢框里面一件件安装各个高压附件，而是直接安装形成高压内框平台401，在氢框外部进行装配，装配空间充足，且无需对氢框的蒙皮先拆卸后安装，安装效率高；相对于不设高压附件安装空间的整体式氢框，无需在其他地方搭设支架并占用其他地方的空间，空间利用率好；相对于现有技术的上下分体式氢框，生产工艺要求相对较低，无需对上下框的生产一致性和对接处提出高要求，装配工艺整体性好，美观安全。
44.值得说明的是，套框设计避免了高压附件部分(本技术的高压内框平台401)和储氢部分(本技术的储氢外框装置400)相互干涉，降低了高压附件对储氢外框装置400的依赖，且高压内框平台401相关的管路线束可提前安装(其中管路可采用成型管)，容纳在中空空腔与储氢外框装置的间隙中，提升了安装工艺性和装配效率。
45.相对于现有技术的上下分体式氢框，生产工艺性好，内框和外框不再直接相连，对相互之间不在有公差配合要求，降低了加工难度，也避免了装配过程中修磨安装孔的情况。
46.高压内框平台401高度集成，结构简单，节省了很多小支架，降低了生产成本。
47.本技术的后背储氢套框结构，储氢外框装置400的结构安装形式通用，高压内框平台401的可拓展性强，本技术主要公开了用高压内框平台401安装多个高压附件，实际上还可以用来布置其他东西，拓展车辆可用空间，减少各个附件对储氢外框装置400的依赖，满足整车扁平化装配的需要。
48.在一个实施例中，高压内框平台401包含内框本体43。多个高压附件包含高压配电盒51、整车辅助直流变压器52和五合一控制器53。高压配电盒51、整车辅助直流变压器52和五合一控制器53均安装于内框本体43上。整车辅助直流变压器52位于高压配电盒51和五合一控制器53中间，从左到右依次为高压配电盒51、整车辅助直流变压器52和五合一控制器53。内框本体43在邻近整车辅助直流变压器52的位置设置蓄电池8。蓄电池8和整车辅助直流变压器52均布置在内框本体43的中间位置，即蓄电池8位于高压配电盒51与五合一控制器53之间。
49.高压配电盒51为整车高压配电，整车辅助直流变压器52用于为燃料电池散热系统31供电，五合一控制器53用于控制动力转向泵的控制器、电机的控制器、空调系统的控制器和空压机的控制器以及整车直流变压器。
50.本技术的高压内框平台401，高度集成，将高压配电盒51、整车辅助直流变压器52、五合一控制器53和蓄电池8均集成安装至内框本体43，空间利用率高，便于安装和检修。
51.如图3所示，高度集成的高压内框平台401能够保证整车在纯电状态直接运行，在实际加工生产的过程中，高压内框平台401和储氢外框装置400能够独立安装并运行，先安装高压内框平台401之后，整车纯电状态可直接运行，调试，后续储氢外框装置400准备就绪后再进行加氢状态安装调试，减少整车对氢框的依赖，提高生产组装效率。
52.如图7和图8所示，在一个实施例中，氢框41底部设置向下伸出的安装座46，安装座46固定于车架1侧壁；内框本体43包含内框底座431和内框安装座432，内框安装座432固定于车架1，内框底座431紧贴车架1顶面。本技术的储氢外框装置400通过安装座46进行安装固定，高压内框平台401通过内框安装座432进行安装固定，彼此相互独立，稳定可靠。
53.如图8所示，进一步地，储氢外框装置400还包含检修门44和蒙皮45，两个检修门44分别安装于内框本体43左右两侧面，蒙皮45安装于内框本体43的前后侧面，蒙皮下方区域可根据需要设置检修门或快拆机构。在实际使用的过程中，在出现故障时，一般拆除检修门44进行检修，方便快捷。
54.本技术还公开了一种氢燃料卡车的实施例，氢燃料卡车包含驾驶室2、燃料电池发动机3和上述后背储氢套框结构4。其中，驾驶室2固定在车架1头部的上方，燃料电池发动机3位于车架1的第一大梁11与第二大梁12之间，且布置于驾驶室2地板的下方。燃料电池发动机3布置于前桥13的顶部；燃料电池发动机3相应设置燃料电池散热系统31，燃料电池散热系统31用于给燃料电池发动机3散热，其设置于前桥13的前侧。
55.其中，车架1的第一大梁11与第二大梁12平行间隔设置。后背储氢套框结构4固定于车架1的上方，且布置于驾驶室2的后背。
56.具体地，车架1的头部设置有前桥13，前桥13垂直于第一大梁11和第二大梁12。车架1的中部设置有中桥14，中桥14垂直于第一大梁11和第二大梁12。
57.本技术的氢燃料卡车，将后背储氢套框结构4固定于车架1的上方，使得车架1的底部具有足够的空间来放置其他系统；且将后背储氢套框结构4布置于驾驶室2的后背，充分
利用了驾驶室2与车厢之间的间隙，提升了整个车辆的空间利用率。
58.值得说明的是，本技术的后背储氢套框结构能够适用于所有布置后背氢框结构的车辆，适用于所有商用车，本技术的附图以商用车中的卡车为例。
59.值得说明的是，燃料电池发动机3配套设置燃料电池散热系统31，现有的燃料电池散热系统31布置在氢框41的顶部。现有技术的燃料电池散热系统31的布置形式存在安装维护困难，风阻系数大，装配工艺性差的问题；由于燃料电池散热系统31安装位置较高，水泵功率需求大，不够节能；燃料电池散热系统31距离燃料电池发动机3较远，管路很长，制作安装不便，成本较高。
60.本技术的氢燃料卡车，将燃料电池发动机3布置于驾驶室2地板的下方，且位于前桥13的顶部，燃料电池散热系统31设置于前桥13的前侧；两者距离近管路短，且高差小，水泵功率需求小，节能环保，且燃料电池散热系统31放在前桥13前侧，风阻小，且前置的燃料电池散热系统31可以利用充分行驶过程的迎风。
61.本技术的氢燃料卡车，针对目前的电堆，仅前置燃料电池散热系统31可以满足要求，散热管路由15米缩短到1米左右，管路的缩短降低了对水泵功率的需求，可以降低水泵的成本，由于散热效率的提升，减少了散热风扇，降低散热器体积。
62.在一个实施例中，氢燃料卡车还包含电机9和电机冷却系统10，电机9邻近设置于高压内框平台401下方，电机冷却系统10用于给电机9散热，其布置于车架1外侧，电机冷却系统10设置于高压内框平台401的右侧端面，电机冷却系统10设置于高压内框平台401的右侧端面，减少了车架内侧空间占用率，提升了空间利用率，有效利用车辆侧面的气流，支持散热器高效工作，提高散热速率。尤其针对大功率电堆，减少两箱电池，空间用于布置燃料电池散热系统，可以满足大功率电堆的散热功率需求。
63.本技术的氢燃料卡车，设计巧妙，将燃料电池散热系统31前置，将电机冷却系统10侧置，解决了将电机冷却系统10前置散热功率浪费且燃料电池散热系统31侧置散热功率不够的问题，前置的燃料电池散热系统31散热高效，侧置的电机冷却系统10散热刚刚好，布置合理。
64.在一个实施例中，高压内框平台401包含内框本体43。多个高压附件包含高压配电盒51、整车辅助直流变压器52和五合一控制器53。高压配电盒51、整车辅助直流变压器52和五合一控制器53均安装于内框本体43上。整车辅助直流变压器52位于高压配电盒51和五合一控制器53中间，从左到右依次为高压配电盒51、整车辅助直流变压器52和五合一控制器53。内框本体43在邻近整车辅助直流变压器52的位置设置蓄电池8。蓄电池8和整车辅助直流变压器52均布置在内框本体43的中间位置，即蓄电池8位于高压配电盒51与五合一控制器53之间。
65.高压配电盒51为整车高压配电，整车辅助直流变压器52用于为燃料电池散热系统31供电，五合一控制器53用于控制动力转向泵的控制器、电机的控制器、空调系统的控制器和空压机的控制器以及整车直流变压器。
66.本技术的高压内框平台401，高度集成，将高压配电盒51、整车辅助直流变压器52、五合一控制器53和蓄电池8均集成安装至内框本体43，空间利用率高，便于安装和检修。
67.在一个实施例中，车架1的中部设置有中桥14，中桥14同样垂直连接于第一大梁11和第二大梁12。氢燃料卡车设置动力电池模组7，动力电池模组7用于储存电能，并对外供
电。动力电池模组7分为两等份，分别布置于第一大梁11左侧和第二大梁12右侧。动力电池模组7位于前桥13和中桥14之间，且动力电池模组7与氢框41前后错开。
68.本技术的氢燃料卡车，动力电池模组7排布更加合理，充分利用空间。优选地，动力电池模组7的前侧面与氢框41的后侧面位于同一个平面。
69.在一个实施例中，氢燃料卡车还包含动力电池散热系统71，动力电池散热系统71用于给动力电池模组7进行散热；动力电池散热系统71包含压缩机和冷凝器，压缩机设置于第一大梁(11)左侧，冷凝器设置于第二大梁(12)右侧。在前后方向压缩机和冷凝器均位于动力电池模组7与前桥13之间，在上下方向压缩机和冷凝器均位于氢框41下方。
70.本技术的动力电池散热系统71，靠近动力电池模组7，在充分利用空间的同时，便于管路和线束排布，大大节省了成本。
71.本技术的氢燃料卡车，总装工艺性好，燃料电池散热系统31布置在车架1头部，动力电池散热系统71设置于车架1侧面，燃料电池散热系统31相对于现有技术安装在氢框顶部的结构形式，不在需要高空作业，水箱高度均能保证1.7米以下，冷却液加注方便，冷却管路大大缩短，占用空间小，散热器总装线装配工位布置更灵活，降低了劳动强度。
72.本技术的氢燃料卡车，相比前置燃料电池散热系统31，侧置动力电池散热系统71到动力电池模组7的距离缩短了2米。由于内框和外框的套框结构形式，适配所有种类燃料电池车型，通过增加侧置散热器，可兼顾大小功率燃料电池，提升了零部件的通用性，降低了专用零件数量，降低了制作成本和管理成本，内框高度集成，节约了很多小支架。
73.如图7和图8所示，在一个实施例中，氢框41底部设置向下伸出的安装座46，安装座46固定于车架1侧壁；内框本体43包含内框底座431和内框安装座432，内框安装座432固定于车架1，内框底座431紧贴车架1顶面。本技术的储氢外框装置400通过安装座46进行安装固定，高压内框平台401通过内框安装座432进行安装固定，彼此相互独立，稳定可靠。
74.如图8所示，进一步地，储氢外框装置400还包含检修门44和蒙皮45，两个检修门44分别安装于内框本体43左右两侧面，蒙皮45安装于内框本体43的后侧面。在实际使用的过程中，在出现故障时，一般拆除检修门44进行检修，方便快捷。
75.在本技术的描述中，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技术和简化描述，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技术的限制。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技术中的具体含义。
76.需要说明的是，在本技术中，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。
77.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。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技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而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。