[0001] 本发明涉及新能源全地形车辆的技术领域，尤其是涉及一种氢燃料电池全地形车。

[0002] 全地形车是指可以在任何地形上行驶的车辆，在普通车辆难以机动的地形上行走自如，该种车型具有多种用途，且不受道路条件的限制。

[0003] 传统燃油车型通过发动机将汽油燃烧产生的热量转换成动力，经过一系列的机械传动装置将动力传递到车轮，驱动车辆行驶。这种动力形式存在以下缺点：

[0004] 1、环境污染：传统燃油车以燃烧汽油作为车辆动力，在汽油燃烧时产生大量有害气体，如一氧化碳、氮氧化物、颗粒物等，对环境造成了巨大影响，并且燃油车依赖于石油等非可再生能源，随着石油资源的逐渐枯竭，能源安全成为了一个备受关注的问题。

[0005] 2、噪音污染：燃油车的发动机和排气系统会产生噪音污染，对周围环境和居民生活造成干扰。

[0006] 3、驾驶感受：燃油车从加油到车辆启动有明显的滞后感，驾驶时会明显感到其换挡时的顿挫和发动机振动，甚至可能伴随汽油味，这都影响了驾驶的舒适度。

[0007] 而纯电车型通过电池组提供电能，驱动电机运转，实现车辆的行驶，这种动力形式存在以下一些问题：

[0008] 1、能源补充时间长：纯电车型充电时间较长，即使使用快充，也需要一定时间。

[0009] 2、受温度影响大：在寒冷的天气条件下，电池的性能会下降，导致续航里程缩短。

[0010] 因此，亟需设计一款电动全地形车，以氢燃料电池为动力源，反应迅速，驾驶时没有换挡时的顿挫和发动机振动，行驶流畅，噪音小，更没有汽油味，驾驶的舒适度有质的提升。

[0036] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

[0037] 以下结合附图1‑10对本发明作进一步详细说明。

[0038] 本发明实施例公开一种氢燃料电池全地形车。

[0039] 参照图1‑图10，一种氢燃料电池全地形车，包括车架19、驱动车辆行驶的动力系统、动力电池10和用于对动力电池10进行充电的氢燃料电池系统，氢燃料电池系统包括氢燃料电堆13、氢燃料电堆控制器12、氢燃料电池直流变压器5和储氢装置，氢燃料电堆13用于将氢气转化为电能，储氢装置用于对氢燃料电堆13提供氢气供应，氢燃料电堆控制器12用于控制氢燃料电堆13，氢燃料电池直流变压器5用于将氢燃料电堆13产生的电能进行整流用于对动力系统进行供电。储氢装置将氢气输送到氢燃料电池系统，氢能源燃料电池系统产生电能，电能通过氢燃料电池直流变压器5输送到动力电池10，即给动力电池10充电，动力电池10通过动力系统对车辆提供动力，在起步时，反应迅速，几乎无延迟，驾驶时没有换挡时的顿挫和发动机振动，行驶流畅，更没有汽油味，驾驶的舒适度有质的提升。

[0040] 在本实施例中，车架19采用72V电压平台，集成了氢燃料电池系统，通过整车合理的分区设计，完成整车结构、电驱总成、电池包、燃料控制器系统及燃料电池系统布置，实现氢燃料电池整车开发、电驱性能、增程控制等功能验证，达到零排污、低噪音、高效率、优异驾驶体验等目的。

[0041] 氢燃料电池系统是一种将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置，具有清洁低碳、启停迅速、无噪声等优点。其中，氢燃料电堆13是氢燃料电池系统的核心，负责电化学反应的发生。燃料电池堆由多个单体电池以串联方式层叠组合而成，每个单体电池包括双极板和膜电极32(MEA)，经过特定工艺组装后形成质子交换膜燃料电池堆。膜电极32包括质子交换膜、催化剂和气体扩散层，是电化学反应发生的场所，决定了电堆的性能、寿命和成本。双极板负责传导电子、分配反应气体并带走生成水，同时作为电池间的隔离和连接部件。

[0042] 采用氢燃料，加氢时间相对较短，类似于燃油车的加油过程，可大大缩短车辆的补给时间。

[0043] 在本实施例中，氢燃料电堆13设置于车架19的前端，车架19上设置有横梁24，氢燃料电堆13的底部通过固定件固定于横梁24，氢燃料电堆13的顶部设置有支架21，支架21上设置有连接件，连接件用于将支架21与车架19固定连接。具体的，在车架19中前部布置两根横梁24，两根横梁24沿车架19的宽度方向设置，固定件采用螺栓，支架21上开设有用于安装螺栓的安装孔，安装孔为条形孔，可调节制造和安装误差，保证安装稳固。氢燃料电堆13布置在车架19靠前位置，氢燃料电堆13底部通过螺栓固定在横梁24上，顶部通过支架21使用螺栓与车架19连接，固定位置上下均匀分布，使得燃料电池整体受力均匀。通过将横梁24与支架21的六点固定连接在车架19上，使车架19承载更加均匀，以应对全地形车激烈的路面振动反馈。

[0044] 在本实施例中，氢燃料电池直流变压器5设置于氢燃料电堆13上方，氢燃料电池直流变压器5布置于氢燃料电池的上方，可以提高在整车涉水时保证防水，并且使得整个氢燃料电池系统的布局更加紧凑和有序，便于安装和维护。

[0045] 在本实施例中，氢燃料电堆控制器12采用现有设计，氢燃料电堆控制器12用于监控和控制氢燃料电堆13的运行状态，确保各子系统协调工作。氢燃料电堆控制器12设置于氢燃料电堆13下方且位于动力电池10前方，缩短了与氢燃料电堆13之间的连接线路，便于线束出线，减短高压线束长度，有利于降低电阻损耗，减少能量损失，提高系统整体的运行效率，有助于减轻整个系统的重量，线束材料减少制造的成本也相应降低，还便于后期维护，使得氢燃料电池系统的布局更加紧凑和有序，有助于减少占用的空间，提高空间利用率。

[0046] 还包括车载直流变压器9，氢燃料电堆13上设置有用于对氢燃料电堆13进行散热的散热系统，车载直流变压器9用于对车载电子设备进行供电，车载直流变压器9是将动力电池10输出的高压直流电转换为低压直流电，以满足车载电子设备的供电需求。在本实施例中，车载直流变压器9设置于车架19上，具体的，车载直流变压器9设置于车架19的左侧或者右侧，将直流变压器合理布置在车架19一侧，可以更有效地利用空间，提高空间利用率，将车载直流变压器9靠近相关电气系统或车载电子设备布置，便于线束出线，有助于缩短高压线束长度，减少线路损耗，同时便于装配和维修。氢燃料电堆13工作时产生热量，可以按需对动力加热，解决在寒冷的天气条件下动力电池10性能下降的问题。

[0047] 动力系统包括前电驱1、后电驱6、用于对前电驱1进行控制的前电驱控制器14和用于对后电驱6进行控制的后电驱控制器7，前电驱1设置于车架19的前侧，具体的，前电驱1位于左前轮右侧或右前轮的左侧，前电驱控制器14设置于车架19的中部且位于动力电池10的前方，前电驱控制器14与前电驱1采用分体式结构，采用风冷的方式可以有效减少散热元件，电驱可实现长时间高速运转，可减小整车受限空间对布置的影响，前电驱控制器14就近布置在前电驱1后方，降低成本可减短高压线束长度，节约成本，便于后期维护。

[0048] 在本实施例中，后电驱6设置于车架19位于动力电池10的后方且位于后轮的前方，有效利用空间，优化车辆布局，有助于均衡车辆前后重量分布，提升行驶稳定性，有助于均衡车辆前后重量分布，提升行驶稳定性，后电驱6位置相对独立，便于维护和更换，降低保养成本。

[0049] 进一步的，前电驱1和后电驱6采用电机，具体的，为齿轮减速电机，减速箱采用两级圆柱齿轮减速，规避了锥齿传动，有效提升了传动效率，降低了噪声水平，本发明采用双电机动四驱力，动力分配由整车控制器灵活调控，可以适应各种工况，其经济模式可以实现前后电机始终工作在高效区间，达到节能的目的，提供更强的附着力，响应速度更快，能更快地恢复车辆稳定，从而提高了行驶的安全性。

[0050] 动力电池10设置于车架19的底部且位于前机控制器和后电驱控制器7之间，由于动力电池10体积较大，采用上述布置可以有效方便高压线束出线，减短高压线束长度，这样布置将整车重量均匀分布在车架19上，能有效平衡整车前后轴的载荷，并降低整车在行驶过程中的振动和噪音，提升整车的行驶的稳定性和驾驶舒适性。

[0051] 在本实施例中，氢燃料电池全地形车还具有用于为动力电池10充电的车载充电器，车载充电器设置于车架19的电器盒15内，车载充电器具有车载充电口2，具体的，车载充电口2上设置有安装支架，通过安装支架固定在电器盒15上，车载充电口2设置于车架19的前端，打开车架19前端覆盖件盖子便可接220V电压给动力电池10充电，方便使用。

[0052] 在本实施例中，本车的高压线束走向包括三个部分，第一部分的高压线束从动力电池10接出，分别进入前电驱控制器14和后电驱控制器7，从前电驱控制器14接出，进入前电驱1，从后电驱控制器7接出，进入后电驱6，为前电驱控制器14和后电驱控制器7传输电流；第二部分的高压线束从氢燃料电池直流变压器5接出，进入动力电池10，为氢燃料充电模式；第三部分的高压线束从车载充电口2接出，为外接电源模式,为动力电池传输电能。

[0053] 在本实施例中，氢燃料电池系统设置于车架19中部靠前位置，车架19位于氢燃料电池系统的后部设置有风道17，氢燃料电池布置在整车靠前位置，冷风从整车前部进入到氢燃料电池迎风面，热风从氢燃料电池另一面吹出，通过风道17流向车尾方向。

[0054] 车架19上设置有导风板18，导风板18上具有可开闭的风口25，导风板18的风口25关闭时可将热风与动力电池10分隔，具体的，导风板18上设置有导向板26，导向板26可被驱动的转动将导风板18的开口进行封闭或打开。导风板18设置于车体的中部，导风板18的后部具有倾斜板27，导风板18和倾斜板27用于将从燃料电池背风面吹出的热风与动力电池10和车体的后电驱6以及后电驱控制器7进行分隔，在工作时可以避免将后电机、后电机控制器和动力电池10进行加热，使后电机、电机控制器和动力电池10温度过高，避免热风循环对电气元件加热，导致失效。当动力电池10不需要热风加热时，导风板18上的风口25关闭，将热风与动力电池10隔开；当气温低电池需要加热时，风口25打开，热风从车后流动的同时，有一部分热风通过风口25流向电池，对电池加热，电池温度上升。

[0055] 储氢装置分为液态储氢装置和固态储氢装置，液态储氢装置和固态储氢装置可以为储氢罐8和储氢瓶进行储存，在本实施例中，储氢装置为储氢罐8。车架19的尾部设置有后保险杠16，车架19和后保险杠16之间设置有后货架20，储氢罐8设置于后货架20上，具体的，后货架20上设置有垫块支架11，垫块支架11上固定设置有缓冲垫，储氢罐8设置于缓冲垫上并通过固定带固定于后货架20，具体的，设置有两个，缓冲垫固定在支架21上，缓冲垫采用夹胶垫块22，固定带采用夹胶固定带23，储氢罐8安装在夹胶垫块22上，使用夹胶固定带23固定。储氢罐8安装在后货架20上，有效利用货架上的空间，使得整车结构更加紧凑，同时后保险杠16可以在车辆追尾时保护储氢罐8，减小撞击造成的伤害。其中，缓冲垫和夹胶固定带23可保证储氢罐8稳固在后货架20上，固定好后能对储氢罐8起到缓冲保护作用。

[0056] 在本实施例中，散热系统和氢燃料电堆13的膜电极32的风扇支架31之间设置有夹紧装置，夹紧装置包括左固定件和右固定件，左固定件和右固定件之间设置有用于调节左固定件和右固定件之间间距的调节件。具体的，左固定件包括两个沿风扇支架31的宽度方向间隔设置的两个左固定块28，同理，右固定件设置有两个右固定块29，两个左固定块28之间和两个右固定块29之间分别通过对应的螺栓固定连接，调节件为螺杆30，左固定块28和右固定块29螺纹连接在螺杆30上，通过螺杆30调节左固定块28和右固定块29之间的间距，左固定块28和右固定块29具有支耳，通过螺杆30调节左固定件和右固定件之间的间距使支耳将膜电极32和风扇支架31夹紧固定。考虑全地形车使用工况，在不影响电堆进排气的情况下，通过在膜电极32与风扇支架31两侧增加夹紧装置，对电堆本体进行加固设计，提高可靠性。

[0057] 车架19上设置有蓄电池3，当启动整车，蓄电池3给整车低压部分上电(仪表4、控制器等)，动力电池10通过前电驱控制器14，驱动前电驱1，通过后电驱控制器7，驱动后电驱6，车载直流变压器9给氢燃料电池散热风扇供电，仪表4上可观察整车行驶相关参数。

[0058] 通过上述设置，将整车重量均匀分布在车架19上，能有效平衡整车前后轴的载荷，并降低整车在行驶过程中的振动和噪音，提升整车的行驶的稳定性和驾驶舒适性。

[0059] 本发明使用的氢气发电驱动车辆行驶，氢气可以通过多种可再生能源(如太阳能、风能等)制取，摆脱了石油资源的依赖，排放的主要是水，对环境几乎没有污染。本发明氢燃料电堆13和动力系统工作时产生的噪音较小，驾驶时没有发动机造成的噪音、顿挫和振动，行驶流畅，驾驶的舒适度有质的提升。

[0060] 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均应视为本发明的保护范围。