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

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：

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。

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；另外，传统燃料电池箱体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。

因此，如何克服燃料电池箱体的制造方法所带来的弊端，成为本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种新型燃料电池箱体结构，能够在很大程度上减少了箱体的机加工工作量，同时也大大减少了箱体原材料的浪费，从而有助于大幅度降低箱体的生产成本。

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。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种新型燃料电池箱体结构，包括：箱体主体和平板件；所述箱体主体是通过挤压工艺成型得到的桶状主体结构；

所述箱体主体具有与所述平板件匹配的端口，且所述箱体主体的端口与所述平板件之间具有配合的固定装配结构。

优选地，所述固定装配结构包括：焊接结构、胶接结构或胶接螺接混合结构。

优选地，所述焊接结构为搅拌摩擦焊接结构。

优选地，所述箱体主体包括：顶部、左部、右部和底部；

所述顶部、所述左部、所述右部与所述底部的后端部形成所述箱体主体的后端口，且所述后端口用于同所述平板件(200)装配连接配合；所述顶部、所述左部、所述右部与所述底部的前端部形成所述箱体主体的前端口。

优选地，所述箱体主体和/或所述平板件具有机加工结构；

所述机加工结构包括：镂空结构、装配结构和/或减轻结构；

所述镂空结构包括：顶部镂空结构；

所述装配结构包括：顶部装配结构、平板装配结构、前端口装配结构；

所述减轻结构包括：左部减轻结构、右部减轻结构和底部减轻结构。

优选地，所述顶部装配结构包括：设置于所述顶部的镂空端口，用于同盖板配合的主体顶部装配孔；

所述平板装配结构包括：设置于所述平板件的顶部，用于同所述盖板配合的平板顶部装配孔；

所述前端口装配结构包括：设置于所述前端口，用于同前端板配合的主体端口装配孔。

优选地，所述左部减轻结构包括：左部减轻槽和/或左部减轻孔；

所述右部减轻结构包括：右部减轻槽和/或右部减轻孔；

所述底部减轻结构包括：底部减轻槽和/或底部减轻孔。

优选地，所述箱体主体和/或所述平板件为低密度金属材质。

优选地，所述箱体主体和/或所述平板件的材质为铝合金或镁合金。

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。

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，首先采用挤压工艺成型得到电池箱体的主体框架，然后再将平板件与主体框架的端口固定装配在一起，以组成电池箱体，本方案如此设计，在很大程度上减少了箱体机加工的工作量，同时也大大减少了箱体原材料的浪费，本方案相比于电池箱体整体铸造或整个钢或铝锭机加工，可有助于大幅度降低箱体的生产成本。

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

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。

图1为本实用新型提供的新型燃料电池箱体结构的结构示意图；

图2为本实用新型提供的新型燃料电池箱体结构的结构爆炸图；

图3为本实用新型提供的箱体主体的结构示意图；

图4为本实用新型提供的平板件的结构示意图；

图5为本实用新型提供的箱体主体未机加工的结构示意图；

图6为本实用新型提供的平板件未机加工的结构示意图。

其中，100为箱体主体，100a为箱体主体成型件(未机加工)，110为顶部，111为主体顶部装配孔，120为左部，121为左部减轻孔，130为右部，131为右部减轻槽，140为底部，150为前端口，151为主体端口装配孔；

200为平板件，200a为平板成型件(未机加工)，211为平板顶部装配孔；

300为搅拌摩擦焊接结构。

具体实施方式

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。

本实用新型实施例提供的新型燃料电池箱体结构，如图1和图2所示，包括：箱体主体100和平板件200；箱体主体100是通过挤压工艺成型得到的桶状主体结构；

箱体主体100具有与平板件200匹配的端口，且箱体主体100的端口与平板件200之间具有配合的固定装配结构。

需要说明的是，箱体主体100是通过挤压工艺成型得到的具有两个端口的桶状主体结构，其结构可以参照图5所示；其中，该桶状主体结构只是作为电池箱体的主体框架(箱体主体成型件100a)，在此基础上，还要对该桶状主体结构进行少量的机加工加工出电池箱体所需的结构特征，比如镂空结构、装配结构和减轻结构等，以使其达到电池箱体的成品状态，其详情可见下文描述。另外，箱体主体100的一个端口(后端口)用于与平板件200固定装配，另一个端口(前端口150)用于与前端板装配连接。

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，首先采用挤压工艺成型得到电池箱体的主体框架，然后再将平板件与主体框架的端口固定装配在一起，以组成电池箱体，本方案如此设计，在很大程度上减少了箱体机加工的工作量，同时也大大减少了箱体原材料的浪费，本方案相比于电池箱体整体铸造或整个钢或铝锭机加工，可有助于大幅度降低箱体的生产成本。

具体地，为了使得箱体主体100的端口与平板件200之间形成较好的固定装配效果，相应地，固定装配结构包括：焊接结构。进一步地，为了使得箱体主体100的端口与平板件200之间获得较好的密封效果及连接强度，作为优选，焊接结构为搅拌摩擦焊接结构300。即为在本方案中，箱体主体100的端口与平板件200采用了搅拌摩擦焊进行连接，可有效保证连接后的强度及密封性要求。当然，本方案中的固定装配结构，还可以采用其它的结构形式，比如：胶接结构(高强度胶接结构)或胶接(高强度胶接)螺接混合结构等，此处不再赘述。

在本方案中，如图3所示，箱体主体100包括：顶部110、左部120、右部130和底部140；

顶部110、左部120、右部130与底部140的后端部形成箱体主体100的后端口，且该后端口即作为上文所述的箱体主体100的端口，即用于同平板件200装配连接配合；顶部110、左部120、右部130与底部140的前端部形成箱体主体100的前端口150。即为箱体主体100是通过挤压工艺成型得到的具有两个端口(前端口150和后端口)的桶状主体结构，其中，箱体主体100设置有前后端口，以便于燃料电池的安装。当然，为了方便箱体内部布置结构，箱体主体100的顶部110还需作镂空处理，其详情可见下文。

为了进一步优化上述的技术方案，箱体主体100和/或平板件200具有机加工结构；

机加工结构包括：镂空结构、装配结构和/或减轻结构；

进一步地，镂空结构包括：顶部镂空结构；即为将箱体主体100的顶部110设置为镂空，以便于箱体内部结构的布置，比如燃料电池和电池辅件的布置；

装配结构包括：顶部装配结构、平板装配结构、前端口装配结构；本方案如此设计，以便于实现了箱体主体100与顶盖、前端板的装配连接；

减轻结构包括：左部减轻结构、右部减轻结构和底部减轻结构，本方案如此设计，有助于实现了箱体主体100现有结构的轻量化设计。在本方案中，对于采用挤压工艺成型得到的箱体主体框架和平板件200，通过少量的机加工加工出电池箱体上所需要的结构特征(比如装配孔、减轻槽和/或减轻孔等)，以便于其两者在装配后能够达到电池箱体的成品状态。总的来说，本方案采用了挤压成型得到箱体的主体框架+少量机加工加工出箱体的特征结构+搅拌摩擦焊接将箱体主体100与平板件200连为一体的制造工艺，如此一来，有助于大大减少了箱体的机加工工作量，同时也降低箱体对机加工设备的要求。

具体地，如图3所示，顶部装配结构包括：设置于顶部110的镂空端口，用于同盖板配合的主体顶部装配孔111，以便于实现了箱体主体100与盖板的装配连接；

平板装配结构包括：设置于平板件200的顶部，用于同盖板配合的平板顶部装配孔211，以便于实现了平板件200与盖板的装配连接；

前端口装配结构包括：设置于前端口150，用于同前端板配合的主体端口装配孔151，以便于实现了箱体主体100与前端板的装配连接。如此一来，本方案中的平板件200作为电池箱体的后端板，用于与箱体主体100的后端口固定装配连接。

为了进一步优化上述的技术方案，如图3所示，左部减轻结构包括：左部减轻槽和/或左部减轻孔121；

右部减轻结构包括：右部减轻槽131和/或右部减轻孔；

底部减轻结构包括：底部减轻槽和/或底部减轻孔。在本方案中，即为通过机加工去除箱体主体100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。

在本方案中，箱体主体100和/或平板件200为低密度金属材质，以便于在保证结构强度的前提下，以实现了箱体结构的轻量化。

作为优选，箱体主体100和/或平板件200的材质为铝合金或镁合金。在本方案中，选用铝合金或镁合金作为箱体主体100和/或平板件200的原材料，具有机加工性能好和材料来源广泛等特点。

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。

下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：

本实用新型是一种燃料电池箱体的新型结构形式，主要由一个挤压零件(即为箱体主体100，下同)和一个平板零件(即为平板件200，下同)组成。挤压零件与平板零件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。挤压零件和平板零件材料采用铝合金，也可采用镁合金。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；同时本实用新型箱体挤压零件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。

其中，挤压零件：通过挤压工艺生产出来的零件；

挤压工艺：用冲头或凸模对放置在凹模中的坯料加压，使之产生塑性流动，从而获得相应于模具的型孔或者凹凸模形状的制件的一种压力加工工艺方法。

平板零件：平整的板状零件，可通过挤压或者轧制生产；

搅拌摩擦焊接：利用高速旋转的焊具与工件摩擦产生的热量使被焊材料局部熔化，当焊具沿着焊接界面向前移动时，被塑性化的材料在焊具的转动摩擦力作用下由焊具的前部流向后部，并在焊具的挤压下形成致密的固相焊缝。

本实用新型使用低密度金属材料(例如铝合金或镁合金)先采用低成本的挤压工艺制作挤压零件，挤压零件形成燃料电池箱体的基本框架。挤压零件和平板零件通过少量的机加工制作燃料电池箱体上所需要的特征或者安装孔。然后挤压零件和平板零件通过搅拌摩擦焊连接，组成燃料电池箱体。挤压零件和平板零件机加工的夹具相比整个钢或铝锭的也会减小，进一步降低了机加工的费用。相比电池箱体整体铸造或整个钢或铝锭机加工，本实用新型的燃料电池箱体的成本可以大大降低。

本实用新型中挤压零件首先经过挤压工艺生产，达到燃料电池箱体主体形状，其中，挤压零件的机加工前状态如图5所示的箱体主体成型件100a，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3所示。平板零件经过挤压或轧制达到平板零件的机加工前状态，如图6所示的平板成型件200a，而后经过机加工所需安装孔等达到成品状态，如图4所示。然后挤压零件和平板零件通过搅拌摩擦焊连接在一起，如图2所示，组成燃料电池箱体，如图1所示。

本实用新型的优点：

本实用新型中挤压零件首先通过挤压工艺生产达到燃料电池箱体主体形状，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。本方案通过拆分为挤压零件和平板零件，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。搅拌摩擦焊保证了挤压零件和平板零件之间的连接强度和密封性。挤压零件和平板零件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。

本实用新型的关键点：

1、将原有整个钢或铝锭机加工箱体拆分为挤压零件和平板零件，减少机加工工作量，降低对机加工设备要求；

2、挤压零件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；

3、平板零件可通过挤压或轧制成型，生产难度低，对机加工设备要求低；

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。

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。

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。