CN107933520A - 燃料电池汽车及其燃料补充方法 - Google Patents

Abstract

一种燃料电池汽车，包括车厢，车厢的底部设有横贯车厢的燃料舱，燃料舱内设有燃料罐，燃料罐的底部设有轮式行走装置，轮式行走装置用于驱动燃料罐自行驶出或驶入燃料舱；当燃料电池汽车以指定车速通过换气通道时，空的燃料罐从燃料舱行驶到一侧的换气站台上的第一传送带上，同时满的燃料罐从另一侧的换气站台上的第二传送带上行驶到燃料舱的内部，第一传送带和第二传送带的速度与指定车速同步。本发明中的燃料电池汽车，由于燃料罐底部设有轮式行走装置，换气站台上设有速度与指定车速同步的第一传动带和第二传送带，燃料罐可通过第一传送带和第二传送带上驶出或驶入燃料舱，无需停车更换燃料罐。本发明还提供了一种燃料电池汽车的燃料补充方法。

Description

燃料电池汽车及其燃料补充方法

技术领域

本发明主要涉及燃料电池汽车技术领域，特别涉及一种燃料电池汽车及其燃料补充方法。

背景技术

随着社会的发展，汽车越来越普及，由此造成的能源紧张和环境污染的问题日益严重。目前，能有效缓解能源紧张、环境污染的最有效途径就是大力发展新能源汽车。其中，燃料电池汽车因零排放且具有足够长的续驶里程等优点而成为未来汽车的主要发展方向。

现有的燃料电池汽车上通常设有数个用于储存氢气的燃料罐，当氢气和空气中的氧气被输送到燃料电池中发生化学反应后产生电能，从而提供车辆行驶所需的电力。在燃料罐中的氢气即将耗尽时，燃料电池汽车将驶入加氢站，如燃油汽车加油那样，将氢气加入燃料罐中，加氢的过程耗时至少5分钟。因此还存在着进一步减少燃料电池汽车燃料补充时间的需求。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种燃料电池汽车及其燃料补充方法，能够解决现有技术中燃料补充时间长的问题。

一种燃料电池汽车，包括车厢，所述车厢的底部设有横贯所述车厢的燃料舱，所述燃料舱内设有燃料罐，所述燃料罐的底部设有轮式行走装置，所述轮式行走装置用于驱动所述燃料罐自行驶出或驶入所述燃料舱；当所述燃料电池汽车以指定车速通过换气通道时，空的燃料罐从所述燃料舱行驶到一侧的换气站台上的第一传送带上，同时满的燃料罐从另一侧的换气站台上的第二传送带上行驶到所述燃料舱的内部，所述第一传送带和所述第二传送带的速度与所述指定车速同步。

与现有的技术相比，本发明中所述燃料电池汽车的优点在于：由于所述燃料罐底部设有所述轮式行走装置，所述换气站台上设有速度与所述指定车速同步的所述第一传动带和所述第二传送带，所述燃料罐可通过所述第一传送带和所述第二传送带上驶出或驶入所述燃料舱，无需停车更换燃料罐。

在上述燃料电池汽车中，所述轮式行走装置为麦克纳姆轮行走装置或全向轮行走装置。

在上述燃料电池汽车中，所述轮式行走装置包括多个驱动轮，每个所述驱动轮分别通过一轮边电机连接于所述燃料罐的底部，每个所述轮边电机分别电性连接于一蓄电装置，所述蓄电装置提供驱动所述驱动轮所需的动力。

在上述燃料电池汽车中，所述燃料舱的左右两侧分别设有一舱门，所述舱门的一端转动连接于所述燃料舱的底部，当所述舱门打开时，所述舱门的另一端抵靠于所述换气站台，以作为桥梁供所述燃料罐通过。

在上述燃料电池汽车中，所述燃料舱中还设有激光发射装置，所述激光发射装置用于指示所述燃料罐锁定的位置，所述燃料罐上对应设有激光接收装置，所述激光发射装置和所述激光接收装置用于控制所述燃料罐在所述燃料舱内精确定位。

在上述燃料电池汽车中，所述轮式行走装置中还配有控制器，所述控制器根据所述激光接收装置接受的信号控制所述轮式行走装置行驶。

在上述燃料电池汽车中，所述轮式行走装置的底部还设有锁定元件，当所述激光发射装置和所述激光接收装置将所述燃料罐精确定位后，所述控制器控制所述锁定元件将所述轮式行走装置锁定在所述燃料舱内。

一种燃料电池汽车的燃料补充方法，包括以下步骤：

S101、所述燃料电池汽车驶进换气站时，所述换气站入口处的车辆识别装置识别出燃料罐的型号并发送到控制中心；

S102、所述控制中心接收所述车辆识别装置读取的信息后，告知所述燃料电池汽车指定的换气通道和换气站台；

S103、所述满的燃料罐驶到所述换气站台的所述第二传送带上，所述空的燃料罐解除锁定及管路连接；

S104、所述燃料电池汽车以所述指定车速驶过所述换气通道时，所述第一传送带和所述第二传送带的速度与所述指定车速同步后，所述舱门打开搭在所述第一传送带和第二传送带上，所述空的燃料罐驶出所述燃料舱到一侧的所述第一传送带上，同时所述满的燃料罐对准所述燃料舱后从另一侧的所述第二传送带上驶入所述燃料舱；

S105、将所述满的燃料罐与所述燃料舱进行锁定及管路连接，以完成换气，同时所述空的燃料罐驶下所述传送带并驶向加气工位。

在上述燃料电池汽车的燃料补充方法中，所述换气站中至少设有一条换气通道，所述换气站台设置在所述换气通道的两侧，所述换气站台上设有速度与所述指定车速同步的所述第一传送带和所述第二传送带，所述第一传送带和所述第二传送带的上表面与所述燃料舱的底面等高。

在上述燃料电池汽车的燃料补充方法中，所述加气工位上设有加气枪，所述燃料罐上对应设有加气口，所述加气枪自动对接所述加气口对所述燃料罐进行燃料加注。

附图说明

图1为本发明第一实施例中的燃料电池汽车的主视图；

图2为图1中燃料电池汽车的侧视图；

图3为本发明第一实施例中的燃料电池汽车的换气过程意图；

图4为本发明第二实施例中的燃料电池汽车的主视图；

图5为本发明中的燃料电池汽车的燃料补充方法的流程图。

主要零部件符号说明：

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1和图2，一种燃料电池汽车，包括车厢100，所述车厢100的底部设有横贯所述车厢100的燃料舱2，所述燃料舱2内设有燃料罐1，所述燃料罐1的底部设有轮式行走装置3，所述轮式行走装置3用于驱动所述燃料罐1自行驶出或驶入所述燃料舱2；当所述燃料电池汽车以指定车速通过换气通道51时，空的燃料罐11从所述燃料舱2行驶到一侧换气站台52上的第一传送带521上，同时满的燃料罐12从另一侧换气站台52上的第二传送带522上行驶到所述燃料舱2里，所述第一传送带521和所述第二传送带522的速度与所述指定车速同步。

请参阅图3，为了进一步缩短燃料补充时间，不应等空的燃料罐11完全从所述燃料舱2移走后再将满的燃料罐12安装到所述燃料舱2内，两个操作同时进行可大大缩短燃料补充时间。为此，当所述空的燃料罐11从所述燃料舱2行驶到一侧换气站台52的同时，所述满的燃料罐12从另一侧换气站台52行驶到所述燃料舱2里。

通常，燃料电池汽车的燃料电池都不是单独使用的，而是与一辅助电池包并联后一起提供驱动车辆所需的电力。当所述燃料罐1中的燃料消耗殆尽需要更换时，可以由辅助电池包提供车辆行驶所需的电力，而且由于车辆通过所述换气通道51时的指定车速较低，例如可以是5km/h～15km/h，则辅助电池包足以满足短时的功率和电能需求。

与现有技术相比，本发明所述的燃料电池汽车，由于所述燃料罐1底部设有所述轮式行走装置3，所述换气站台52上设有速度与所述指定车速同步的所述第一传动带521和所述第二传送带522，所述燃料罐1可从所述第二传送带521上驶入所述燃料舱2或从所述燃料舱2驶出到所述第一传送带522上，无需停车更换所述燃料罐1，从而缩短了燃料补充的时间。

为了实现所述燃料罐1在狭小的所述燃料舱2内的精确定位，轮式行走装置3应具有全方位移动能力，即能够进行横向和纵向移动，精确调整所述燃料罐1的位置，从而为燃料罐1与燃料电池的对接创造有利条件。

在本实施例中，所述轮式行走装置3为麦克纳姆轮行走装置，所述麦克纳姆轮行走装置包括多个麦克纳姆轮31，所述麦克纳姆轮31包括一个轮毂，安装在轮毂周向的多个、轴线与轮毂轴线成一定角度的轮轴，以及安装在轮轴上的滚轮，当轮毂转动带动滚轮转动时，滚轮接地点产生的力可以分解成沿轮毂轴向的轴向力和沿轮毂切向的切向力，因此控制多个麦克纳姆轮31的旋转方向和速度，可以在任意的目标方向上产生最终的合力，从而使得装有麦克纳姆轮31的平台向该目标方向运动。基于麦克纳姆轮31的全方位平台可以实现前行、横移、斜行、旋转及其组合等运动方式，非常适合转运空间有限、作业通道狭窄的燃料舱2环境，易于实现燃料罐1在燃料舱2内的精确定位，从而有利于实现快速换气。

在本实施例中，每个所述麦克纳姆轮31分别通过一轮边电机33连接于所述燃料罐1的底部，每个所述轮边电机33分别电性连接于一蓄电装置34，所述蓄电装置34提供驱动所述麦克纳姆轮31所需的动力。借助所述麦克纳姆轮31，所述燃料罐1可实现全方位的移动，即使在狭小的空间里也能横向和纵向移动，精确调整位置，为所述燃料罐1与整车对接创造有利条件。

请参阅图3，由于换气站台52与停在换气通道51内的燃料电池汽车之间有一定的间隙，而且燃料舱2底面高度也与换气站台52的高度有一定差距，因此在所述燃料舱2的左右两侧分别设有一舱门21，所述舱门21的一端转动连接于所述燃料舱2的底部，当所述舱门21打开时，所述舱门21的另一端抵靠于所述换气站台52的所述第一传送带521和所述第二传送带522上，以作为桥梁供所述燃料罐1通过。

请参阅图2，在本实施例中，所述燃料舱2中还设有激光发射装置41，所述激光发射装置41用于指示所述燃料罐1锁定的位置，所述燃料罐1上对应设有激光接收装置42，所述激光发射装置41和所述激光接收装置42用于控制所述燃料罐1在所述燃料舱2内精确定位。

由于需要建立起所述燃料罐1与燃料电池的管路连接，因此所述燃料罐1要在所述燃料舱2内精确定位，以便管路连接器对接。激光接收装置42收到指定位置信号后可以通过所述轮式行走装置3精确调整所述燃料罐1的位置，从而精确定位。

在本实施例中，所述轮式行走装置3中还配有控制器，用于根据所述激光接收装置42收到的信号控制所述轮式行走装置3行驶；所述轮式行走装置3底部还设有锁定元件，当所述激光发射装置41和所述激光接收装置42将所述燃料罐1精确定位后，所述控制器控制所述锁定元件将所述燃料罐1锁定在所述燃料舱2内。

请参阅图3和图5，一种燃料电池汽车的燃料补充方法，包括以下步骤：

S101、所述燃料电池汽车驶进换气站时，所述换气站入口处的车辆识别装置识别出燃料罐的型号并发送到控制中心；

S102、所述控制中心接收所述车辆识别装置读取的信息后，告知所述燃料电池汽车指定的换气通道和换气站台；

S103、所述满的燃料罐驶到所述换气站台的所述第二传送带上，所述空的燃料罐解除锁定及管路连接；

S104、所述燃料电池汽车以所述指定车速驶过所述换气通道时，所述第一传送带和所述第二传送带的速度与所述指定车速同步后，所述舱门打开搭在所述第一传送带和第二传送带上，所述空的燃料罐驶出所述燃料舱到一侧的所述第一传送带上，同时所述满的燃料罐对准所述燃料舱后从另一侧的所述第二传送带上驶入所述燃料舱；

S105、将所述满的燃料罐与所述燃料舱进行锁定及管路连接，以完成换气，同时所述空的燃料罐驶下所述传送带并驶向加气工位。

整个换气过程，无需人工特别干预，可以实现全程自动化，因此换气站的工作人员数量可以大大减少，可以只留小部分的工作人员进行日常维护和检修即可。

在本实施例中，所述换气站中至少设有一条换气通道51，所述换气站台52设置在所述换气通道51的两侧，所述换气站台52上设有速度与所述指定车速同步的所述第一传送带521和所述第二传送带522，所述第一传送带521和所述第二传送带522的上表面与所述燃料舱2的底面等高。当所述第一传送带521和所述第二传送带522的上表面与所述燃料舱2的底面等高时，所述舱门21搭在所述第一传动带521和所述第二传送带522上，从而使得轮式行走装置3易于驶入或驶出所述燃料舱2。

多条平行设置的所述换气通道51将极大简化所述燃料罐1在所述换气站内的行走路径，例如当采用至少平行的两条所述换气通道51时，则在一条所述换气通道51换下来的所述空的燃料罐11可以走直线，在加注好燃料后到另一边所述换气站台52给另一条所述换气通道51上的燃料电池汽车使用。

在本实施例中，换气站的加气设备与所述燃料罐1之间的管路连接方式，可以是自动的，为此，可以采用另一激光定位装置以精确定位所述燃料罐1相对所述加气工位53的位置。优选地，请参阅图3，在本实施例中，所述加气工位53上设有加气枪61，所述燃料罐1上对应设有加气口62，所述加气枪61和所述加气口62用于对所述燃料罐1进行燃料加注。所述加气枪61可以是自动伸缩的，所述加气口62可以是自动开关的。所述燃料罐1中的管理系统与加气设备之间的信息交换，也采用无线通讯的方式，但并不以此为限制。

请参阅图4，为本发明第二实施例中的燃料电池汽车，本实施例中所述燃料电池汽车与第一实施例中所述燃料电池汽车大抵相同，不同之处在于，本实施例中所述轮式行走装置3为全向轮行走装置，所述全向轮行走装置包括至少三个全向轮32，借助所述全向轮32，所述燃料罐1可实现全方位的移动，即使在狭小的空间里也能横向和纵向移动，精确调整位置，为所述燃料罐1与整车对接创造也有利条件。

所述全向轮32包括轮毂，并在轮毂的外圆周处设有3个或3个以上的轮毂齿，每两个轮毂齿之间设有一滚轮，滚轮的轴线与轮毂的轴线垂直，因此既可以像一个正常的车轮那样纵向滚动，也可以利用滚轮进行侧向滚动。所述全向轮32通常采用Δ形布置或者X形布置，通过控制多个所述全向轮32的转动方向和速度，就能够实现向任意目标方向移动。

综上，本发明中，由于所述燃料罐1底部设有所述轮式行走装置3，所述换气站台52上设有速度与所述指定车速同步的所述第一传动带521和所述第二传送带522，所述燃料罐1可从所述第二传送带521上驶入所述燃料舱2或从所述燃料舱2驶出到所述第一传送带522上，无需停车更换所述燃料罐1，从而缩短了燃料补充的时间。

以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种燃料电池汽车，包括车厢，其特征在于，所述车厢的底部设有横贯所述车厢的燃料舱，所述燃料舱内设有燃料罐，所述燃料罐的底部设有轮式行走装置，所述轮式行走装置用于驱动所述燃料罐自行驶出或驶入所述燃料舱；当所述燃料电池汽车以指定车速通过换气通道时，空的燃料罐从所述燃料舱行驶到一侧的换气站台上的第一传送带上，同时满的燃料罐从另一侧的换气站台上的第二传送带上行驶到所述燃料舱的内部，所述第一传送带和所述第二传送带的速度与所述指定车速同步。

2.根据权利要求1所述的燃料电池汽车，其特征在于，所述轮式行走装置为麦克纳姆轮行走装置或全向轮行走装置当中的一种。

3.根据权利要求1所述的燃料电池汽车，其特征在于，所述轮式行走装置包括多个驱动轮，每个所述驱动轮分别通过一轮边电机连接于所述燃料罐的底部，所述轮边电机电连接于一蓄电装置，所述蓄电装置提供驱动所述驱动轮所需的动力。

4.根据权利要求1所述的燃料电池汽车，其特征在于，所述燃料舱的左右两侧分别设有一舱门，所述舱门的一端转动连接于所述燃料舱的底部，当所述舱门打开时，所述舱门的另一端抵靠于所述换气站台，以作为桥梁供所述燃料罐通过。

5.根据权利要求1所述的燃料电池汽车，其特征在于，所述燃料舱中还设有激光发射装置，所述激光发射装置用于指示所述燃料罐锁定的位置，所述燃料罐上对应设有激光接收装置，所述激光发射装置和所述激光接收装置用于控制所述燃料罐在所述燃料舱内精确定位。

6.根据权利要求5所述的燃料电池汽车，其特征在于，所述轮式行走装置中还配有控制器，所述控制器根据所述激光接收装置接受的信号控制所述轮式行走装置行驶。

7.根据权利要求6所述的燃料电池汽车，其特征在于，所述轮式行走装置的底部还设有锁定元件，当所述激光发射装置和所述激光接收装置将所述燃料罐精确定位后，所述控制器控制所述锁定元件将所述轮式行走装置锁定在所述燃料舱内。

8.一种根据权利要求1～7中任意一项所述的燃料电池汽车的燃料补充方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101、所述燃料电池汽车驶进换气站时，所述换气站入口处的车辆识别装置识别出燃料罐的型号并发送到控制中心；

S102、所述控制中心接收所述车辆识别装置读取的信息后，告知所述燃料电池汽车指定的换气通道和换气站台；

S103、所述满的燃料罐驶到所述换气站台的所述第二传送带上，所述空的燃料罐解除锁定及管路连接；

S104、所述燃料电池汽车以所述指定车速驶过所述换气通道时，所述第一传送带和所述第二传送带的速度与所述指定车速同步后，所述舱门打开搭在所述第一传送带和第二传送带上，所述空的燃料罐驶出所述燃料舱到一侧的所述第一传送带上，同时所述满的燃料罐对准所述燃料舱后从另一侧的所述第二传送带上驶入所述燃料舱；

S105、将所述满的燃料罐与所述燃料舱进行锁定及管路连接，以完成换气，同时所述空的燃料罐驶下所述第一传送带并驶向加气工位。

9.根据权利要求8所述的燃料电池汽车的燃料补充方法，其特征在于，所述换气站中至少设有一条换气通道，所述换气站台设置在所述换气通道的两侧，所述换气站台上设有速度与所述指定车速同步的所述第一传送带和所述第二传送带，所述第一传送带和所述第二传送带的上表面与所述燃料舱的底面等高。

10.根据权利要求8所述的燃料电池汽车的燃料补充方法，其特征在于，所述加气工位上设有加气枪，所述燃料罐上对应设有加气口，所述加气枪自动对接所述加气口对所述燃料罐进行燃料加注。