CN108598526A

CN108598526A - 车载储氢系统

Info

Publication number: CN108598526A
Application number: CN201810339470.9A
Authority: CN
Inventors: 刘楠; 高峰; 左妍妍; 李明; 吴瑞梅
Original assignee: CRRC Tangshan Co Ltd
Current assignee: CRRC Tangshan Co Ltd
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2018-04-16
Publication date: 2018-09-28
Anticipated expiration: 2038-04-16
Also published as: CN108598526B

Abstract

本发明提供的车载储氢系统，所述车载储氢系统包括：供给模块和至少一个储氢模块，储氢模块包括支架和储氢瓶，供给模块与至少一个储氢模块中的其中一个的支架可拆卸的连接，支架用于与车辆可拆卸的连接，储氢瓶用于容置氢气，并为车辆供给氢气。本发明提供的车载储氢系统，通过将支架与车辆可拆卸的连接，使得当需要进行氢气加注时，可以将车载储氢系统进行拆卸，实现车载储氢系统的离车加注，并且提高了车载储氢系统的加注效率；另外，通过在车载储氢系统中包括多个储氢瓶，实现了对车载储氢系统的模块化设计，即使车辆设计发生变更时，也不需要重新对车载储氢系统进行仿真和试验验证，提高了车辆储氢系统的通用性。

Description

车载储氢系统

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及一种车载储氢系统。

背景技术

燃料电池是一种全新的高效、清洁的发电方式，燃料电池在交通、电源、飞行器和潜艇等方面均有广泛的应用前景和巨大的潜在市场。随着氢燃料电池和电车的迅速发展与产业化，车载储氢技术的研究已引起国内外的广泛关注，车载储氢技术被认为是氢能源推广环节中的关键技术。

目前，现有的车载储氢技术包括高压储氢、液氢储氢、金属氢化物储氢和吸附储氢等。例如：低地板有轨电车中常用的高压储氢方式，需要在低地板有轨电车中固定设计高压储氢系统，将氢气存储至储氢系统中，以使对电车的氢燃料电池进行氢气供给。

然而，上述的车载储氢方式，需要在车辆运行线路的首部或者尾部设置加氢站，当车载储氢系统中的氢气用完时，车辆必须驶入加氢站进行氢气加注，也就是说，车载储氢系统的加注效率低。

发明内容

本发明提供一种车载储氢系统，实现了车载储氢系统的离车加注，提高了车载储氢系统的加注效率。

本发明提供的车载储氢系统，包括：供给模块和至少一个储氢模块，所述储氢模块包括支架和储氢瓶；所述供给模块与所述至少一个储氢模块中的其中一个的支架可拆卸的连接；

所述支架用于与车辆可拆卸的连接，所述储氢瓶用于容置氢气，并为所述车辆供给氢气。

可选的，所述储氢模块的数量为至少两个，所述至少两个储氢模块的支架之间通过相同的连接块和螺栓连接，所述支架与所述车辆之间通过螺栓连接。

可选的，所述车载储氢系统还包括电器接口，所述电器接口用于与所述车辆的电器系统连接，所述电器接口为防错插接形式。

可选的，所述车载储氢系统还包括供氢接口，所述供氢接口用于与所述车辆的氢燃料电池连接，所述供氢接口为自密封接头形式。

可选的，所述供给模块包括固定面板，所述供给模块通过所述固定面板与所述储氢模块的支架可拆卸的连接，所述固定面板上设置有减压器，所述减压器与所述供氢接口连接，所述车载储氢系统中的氢气依次经过所述减压器、所述供氢接口进入所述氢燃料电池。

可选的，所述固定面板上还设置有电磁阀、安全阀、过滤器、放空阀、放散口和连接管件。

可选的，所述储氢瓶为圆筒状，所述储氢瓶通过扎带固定在所述支架上。

可选的，所述车载储氢系统安装在所述车辆的顶部。

可选的，所述储氢瓶为高压储氢瓶。

可选的，所述储氢模块的数量为四个。

本发明提供的车载储氢系统，包括：供给模块和至少一个储氢模块，所述储氢模块包括支架和储氢瓶，所述供给模块与所述至少一个储氢模块中的其中一个的支架可拆卸的连接，所述支架用于与车辆可拆卸的连接，所述储氢瓶用于容置氢气，并为所述车辆供给氢气。本发明提供的车载储氢系统，通过将支架与车辆可拆卸的连接，使得车载储氢系统可以从车辆中进行拆卸，实现车载储氢系统的离车加注，一方面使得车载储氢系统中不需要设置加注模块，从而简化了系统设计，另一方面取消了需要在车辆运行线路的首部或者尾部设置加氢站的限制，并且提高了车载储氢系统的加注效率；另外，通过在车载储氢系统中包括多个储氢模块，即，对车载储氢系统进行了模块化设计，即使车辆设计发生变更时，也不需要重新对车载储氢系统进行仿真和试验验证，提高了车辆储氢系统的通用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的车载储氢系统实施例一的结构示意图；

图2为本发明提供的车载储氢系统实施例二的结构示意图；

图3为本发明提供的车载储氢系统实施例三的结构示意图；

图4为本发明提供的车载储氢系统实施例三的结构示意图；

图5为本发明实施例三中电器接口的结构示意图；

图6为本发明实施例三中氢气接口的结构示意图；

图7为本发明提供的车载储氢系统的加注方法实施例的流程图。

附图标记说明：

10：供给模块；

11：固定面板；

20：储氢模块；

21：支架；

22：储氢瓶；

23：扎带；

30：供氢接口；

31：减压器；

32：电磁阀；

33：安全阀；

34：过滤器；

35：放空阀；

36：放散口；

37：电器接口；

301：第三接头；

302：第四接头；

401：第一接头；

402：第二接头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明提供的车载储氢系统，实现了车载储氢系统的离车加注，取消了需要在车辆运行线路的首部或者尾部设置加氢站的限制，从而提高了车载储氢系统的加注效率。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

首先需要说明的是，本发明提供的车载储氢系统，可适用于所有采用氢燃料电池的电车，包括但不限于低地板有轨电车。为了描述方便，本发明后续实施例均以低地板有轨电车为例进行说明。

图1为本发明提供的车载储氢系统实施例一的结构示意图，如图1所示，本实施例的车载储氢系统包括：供给模块10和至少一个储氢模块20。

其中，储氢模块20包括支架21和储氢瓶22，供给模块10与其中一个储氢模块20的支架21可拆卸的连接。

支架21用于与车辆可拆卸的连接，储氢瓶22用于容置氢气，并为所述车辆供给氢气。

可以理解的，储氢模块20用于容置氢气，并为车辆的氢燃料电池进行氢气供给；供给模块10用于控制储氢模块20的氢气供给。

如图1所示，图1示例的是车载储氢系统中包括供给模块10和一个储氢模块20的情况，其中，储氢模块20的支架21可以与车辆可拆卸的连接，使得本实施例的车载储氢系统可以从车辆中拆卸下来，实现车载储氢系统的离车加注，需要说明的是，本实施例的车载储氢系统中可以不包括氢气加注模块。

可选的，所述车载储氢系统用于安装在所述车辆的顶部。

以低地板有轨电车为例，现有技术中，车载储氢系统固定设计在低地板有轨电车的预设位置的顶部，并且，车载储氢系统中包括加注模块，当车载储氢系统中的氢气使用完毕或者剩余氢气量达到预设的加注门限时，需要将电车行驶至线路首部或尾部的加氢站，通过加注模块为电车进行氢气加注。而本实施例中，则可以实现车载储氢系统的离车加注，具体的，当储氢模块中的氢气使用完毕或者剩余氢气量达到预设的加注门限时，不必将电车行驶至加氢站，而是可以将车载储氢系统进行拆卸，并更换已加注氢气的车载储氢系统，从而实现氢气的快速加注，提高了车载储氢系统的加注效率；另外，本实施例的车载储氢系统中不需要设置加注模块，从而简化了系统设计。

需要说明的是，本实施例对于供给模块10和支架21之间的连接方式，以及支架21和车辆之间的连接方式，均不作具体限定，只要实现可拆卸的连接即可。

本实施例中的储氢瓶22中容置氢气，可以理解的，储氢瓶22可以采用多种结构形式，并且可采用多种储氢方式，可选的，储氢瓶22为高压储氢瓶。

可以理解的，本实施例中，通过在车载储氢系统中包括多个储氢模块20，实现了对车载储氢系统的模块化设计。以低地板有轨电车为例，车载储氢系统中的每个储氢模块20在设计和生产时均进行了预设指标的验证，例如：强度指标和抗震指标等，即储氢模块20已满足有轨电车的技术指标，从而可以提高车载储氢系统的通用性。下面举例进行说明。

目前低地板有轨电车中，车载储氢系统是固定设计在低地板有轨电车的预设位置的顶部，当车载储氢系统或者车辆的设计发生变更时，需要重新对车载储氢系统的技术指标进行仿真和试验验证，也就是说，车载储氢系统的通用性差。而本实施例中，储氢模块20的结构设计已满足低地板有轨电车的技术指标，当有轨电车的设计发生变更时，只需要选择合适数量的储氢模块组合成车载储氢系统，并安装至变更后的有轨电车中即可，由于每个储氢模块20已满足预设的技术指标，并不需要重新对车载储氢系统进行仿真和试验验证，因此，本实施例的车载储氢系统的通用性好。

另外，本实施例中对于储氢模块20的数量不作具体限定，可以根据车辆的实际情况进行合理选择，图1所示的为只有1个储氢模块的情况。

本实施例中，通过将支架21与车辆可拆卸的连接，使得车载储氢系统可以从车辆中进行拆卸，实现车载储氢系统的离车加注，一方面使得车载储氢系统中不需要设置加注模块，从而简化了系统设计，另一方面取消了需要在车辆运行线路的首部或者尾部设置加氢站的限制，并且提高了车载储氢系统的加注效率；另外，通过在车载储氢系统中包括多个储氢模块，即，对车载储氢系统进行了模块化设计，即使车辆设计发生变更时，也不需要重新对车载储氢系统进行仿真和试验验证，提高了车辆储氢系统的通用性。

图2为本发明提供的车载储氢系统实施例二的结构示意图，在图1所示的实施例的基础上，储氢模块20的数量为至少两个，至少两个储氢模块20的支架21之间通过相同的连接块和螺栓连接，支架21与所述车辆之间通过螺栓连接。

具体的，如图2所示，图2示例的是车载储氢系统中包括供给模块10和两个储氢模块20的情况，两个储氢模块20的支架21之间通过相同的连接块和螺栓连接，使得每个储氢模块的受力相同。

其中，支架21与所述车辆之间通过螺栓连接，可以采用可快速拆卸的螺栓进行连接，从而使得车载储氢系统的拆卸更加快速方便。

可以理解的，由于两个储氢模块20的支架21之间，以及供给模块10与支架21之间均是通过螺栓连接，使得在拆卸车载储氢系统进行氢气加注时，既可以将车载储氢系统整体进行拆卸，也可以只拆卸其中的一个或多个储氢模块，从而进一步提高了车载储氢系统的加注效率。

可选的，储氢瓶22为圆筒状，储氢瓶22通过扎带23固定在支架21上。

可以理解的，采用圆筒状的储氢瓶可以较少储氢瓶之间的碰撞，并且减小储氢瓶内部的压力，提高储氢瓶的安全性。如图1和图2所示，圆筒状的储氢瓶22，可以通过扎带23与支架21连接。其中一种可选的连接方式为：将圆筒状的储氢瓶22放置在支架21上，使储氢瓶22的轴向与支架21平行，采用扎带23沿储氢瓶22的周向进行围绕，扎带23的两端与支架21通过卡扣等连接件连接，从而一方面可以实现储氢瓶22固定在支架21上，另一方面，可以使得储氢瓶22的拆卸操作更加方便。

进一步的，由于储氢瓶22与支架21之间也是可拆卸的连接，使得在拆卸车载储氢系统进行氢气加注时，还可以选择只拆卸其中一个或多个储氢瓶，从而进一步提高了车载储氢系统的加注效率。

本实施例中，通过将各储氢模块20的支架21之间可拆卸的连接，并且，储氢瓶22与支架21可拆卸的连接，使得在拆卸车载储氢系统时，既可以将车载储氢系统整体进行拆卸，也可以只拆卸其中部分储氢模块20或储氢瓶22，从而提高了车载储氢系统的加注效率；另外，将储氢瓶22通过扎带23与支架21连接，同时，多个储氢模块20之间以及支架21与车辆之间通过螺栓连接，使得在拆卸车载储氢系统时操作更加便捷，拆卸效率高，从而进一步提高了车载储氢系统的加注效率。

图3为本发明提供的车载储氢系统实施例三的结构示意图，图4为本发明提供的车载储氢系统实施例三的结构示意图二，在上述实施例的基础上，本实施例的车载储氢系统还包括：电器接口37和供氢接口30，所述电器接口用于与所述车辆的电器系统连接，所述电器接口为防错插接形式，供氢接口30用于与所述车辆的氢燃料电池连接，供氢接口30为自密封接头形式。

具体的，图5为本发明实施例三中电器接口的结构示意图，如图5所示，电器接口为车载储氢系统的电接口，采用防错插拔接口形式。可以理解的，车载储氢系统的电器接口需要与车辆的电器接口配合使用，例如，如图5所示，车辆的电器接口可以为第一接头401时，车载储氢系统的电器接口可以为第二接头402。当车载储氢系统与车辆的电器系统连接时，只需要将车载储氢系统的电器接口插入与车辆的对应的电器接口进行连接，实现车辆对车载储氢系统的供电以及控制。由于电器接口为放错插拔接口形式，既可以实现车辆储氢系统与车辆的快速连接，同时还能保证供电安全。

图6为本发明实施例三中供氢接口的结构示意图，如图6所示，供氢接口30为车载储氢系统的低压供氢接口，采用具有自密封性能的快速接口形式。可以理解的，车载储氢系统的供氢接口需要与氢燃料电池的供氢接口配合使用，例如，如图6所示，氢燃料电池的供氢接口可以为第三接头301，车载储氢系统的供氢接口可以为第四接头302。当车载储氢系统与氢燃料电池连接时，只需要将供氢接口与车辆的氢燃料电池的对应接口进行连接，实现车载储氢系统对氢燃料电池进行氢气供给。由于供氢接口30为具有自密封性能的快速接口形式，既可以实现车载储氢系统与氢燃料电池的快速连接，同时还能防止氢气泄露。

可选的，如图3和图4所示，供给模块10包括固定面板11，供给模块10通过固定面板11与储氢模块20的支架21可拆卸的连接。其中，固定面板11用于集中设置车载储氢系统中的控制器件和管线，从而方便器件和管线的布置管理。

具体的，如图3所示，当车载储氢系统中包括多个供给模块20时，可以将供给模块10的固定面板与与其中一个储氢模块20的支架进行连接，可选的，当多个供给模块20并排依次放置时，供给模块10可以与位于端侧的一个储氢模块20的支架21进行连接，从而便于管线的布置。

需要说明的是，电器接口和供氢接口的位置可以根据实际情况进行设置，本实施例并不作具体限定。由于电器接口为电器接口，其可以设置在靠近车辆电器接口的位置，以方便插拔。

可选的，如图4所示，供氢接口30设置在固定面板11上。

由于车载储氢系统中的氢气为高压氢气，而氢燃料电池中需要的是低压氢气，车载储氢系统中的氢气在进入氢燃料电池之前需要进行减压。因此，固定面板11上还设置有减压器31，减压器31与供氢接口30连接，所述车载储氢系统中的氢气经过减压器31后变为低压氢气，然后通过供氢接口30进入所述氢燃料电池。

可选的，固定面板11上还设置有电磁阀32、安全阀33、过滤器34、放空阀35、放散口36和连接管件。通过在固定面板11上设置电磁阀32、减压器31、过滤器34、放空阀35、放散口36和连接管件，可以实现供给模块10对储氢模块20的供氢控制。需要说明的是，本发明对于固定面板上的上述器件的位置并不作具体限定，图4所示仅为其中一种可选的实施方式，以图4所示为例，可以在固定面板11上设置一条输氢通路，输氢通路的输入端与所述氢气瓶连接，输氢通路的输出端与所述氢燃料电池连接，所述输氢通路上依次设置过滤器34、电磁阀32、减压器31、安全阀33和供氢接口30，储氢瓶中的氢气通过所述输氢通路进入氢燃料电池。

其中，电磁阀32用于控制车载储氢系统对氢燃料电池的氢气供给，当电磁阀32打开时，储氢模块中的氢气可以被送入氢燃料电池，当电磁阀32关闭时，储氢模块中的氢气无法进入氢燃料电池。

减压器31用于实现将储氢模块中的高压氢气转换为低压氢气，由于车辆的氢燃料电池需要输入低压氢气，而存储在储氢模块中的氢气是高压存放的，在储氢模块中的氢气进入氢燃料电池之前需要通过减压器31，将高压氢气转换为低压氢气。

过滤器34用于滤除氢气中的杂质，在储氢模块中的氢气进入氢燃料电池之前经过过滤器34的处理，滤除掉氢气中的杂质，可以使得进入氢燃料电池的氢气更加纯净，提高供电效率并避免氢燃料电池收到损坏。

放空阀35和放散口36用于将储氢模块中的氢气放散至大气中，例如：在某些场景下需要将储氢模块中的氢气进行排放，或者，当车载储氢系统的温度升高时，由于储氢模块中的氢气压力会变大，为了避免发生危险，需要将储氢模块中的多余氢气进行放散，使得储氢模块中的气压维持在正常范围。

下面针对本发明提供的车载储氢系统的上述任一实施例的使用方法进行说明，图7为本发明提供的车载储氢系统的加注方法的流程图。本方法的其中一个应用场景为：车辆安装有车载储氢系统，当车载储氢系统中的氢气使用完毕或者剩余氢气量达到预设的加注门限时，需要对车载储氢系统进行氢气加注。通过采用图7所示的方法，可以实现对车载储氢系统进行离车加注。

如图7所示，本实施例的车载储氢系统的加注方法包括：

S101：将车辆驶入更换平台，所述车辆中安装有所述车载储氢系统。

S102：拆卸所述车辆的待加注的车载储氢系统。

S103：从所述更换平台获取已加注的车载储氢系统，并将所述已加注的车载储氢系统安装至所述车辆。

其中，所述车辆中安装的车载储氢系统可采用上述任一实施例的结构。更换平台是供车辆更换车载储氢系统的平台，所述更换平台设置在车辆的运行线路上。需要说明的是，本发明对于更换平台在车辆运行线路的具体位置并不作具体限定，可以为线路两端端点的位置，也可以是线路中部的位置，可以根据线路的具体情况进行设置。

另外，更换平台处不必设置加氢站，可以在更换平台中存放预设数量的已加满氢气的车载储氢系统。

可选的，所述车辆为低地板有轨电车。

现有技术中，低地板有轨电车的车载储氢系统需要进行氢气加注时，需要将车辆驶入线路两端的加氢站进行加氢，而本实施例中，当低地板有轨电车的车载储氢系统需要进行氢气加注时，将电车驶入更换平台，拆卸电车中的待加注的车载储氢系统，从更换平台获取已加满氢气的车载储氢系统并安装至电车即可，取消了将电车开往加氢站进行加氢的限制，从而可提高电车进行氢气加注的效率。

可选的，本实施例的方法还包括：

S104：将所述待加注的车载储氢系统从所述更换平台运送至加氢站进行加注，得到已加注的车载储氢系统。

S105：将所述已加注的车载储氢系统运回所述更换平台。

具体的，将从车辆卸载的待加注的车载储氢系统配送至加氢站进行加注后，再运回更换平台，以供后续车辆更换车载储氢系统时使用。

可选的，所述拆卸所述车辆的待加注的车载储氢系统，包括：

拆卸所述车辆的车载储氢系统中的待加注的储氢模块；

或者，拆卸所述车辆的车载储氢系统中的待加注的储氢瓶。

具体的，在拆卸车辆的车载储氢系统时，可以将车载储氢系统整体拆卸，也可以只拆卸车载储氢系统中的部分储氢模块，还可以只拆卸车载储氢系统中的部分储氢瓶，从而使得更换车载储氢系统的方式更加灵活，同时，还可以提高车辆更换车载储氢系统的效率。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种车载储氢系统，其特征在于，包括：供给模块和至少一个储氢模块，所述储氢模块包括支架和储氢瓶；所述供给模块与所述至少一个储氢模块中的其中一个的支架可拆卸的连接；

2.根据权利要求1所述的车载储氢系统，其特征在于，所述储氢模块的数量为至少两个，所述至少两个储氢模块的支架之间通过相同的连接块和螺栓连接，所述支架与所述车辆之间通过螺栓连接。

3.根据权利要求2所述的车载储氢系统，其特征在于，还包括电器接口，所述电器接口用于与所述车辆的电器系统连接，所述电器接口为防错插接形式。

4.根据权利要求3所述的车载储氢系统，其特征在于，还包括供氢接口，所述供氢接口用于与所述车辆的氢燃料电池连接，所述供氢接口为自密封接头形式。

5.根据权利要求4所述的车载储氢系统，其特征在于，所述供给模块包括固定面板，所述供给模块通过所述固定面板与所述储氢模块的支架可拆卸的连接，所述固定面板上设置有减压器，所述减压器与所述供氢接口连接，所述车载储氢系统中的氢气依次经过所述减压器、所述供氢接口进入所述氢燃料电池。

6.根据权利要求5所述的车载储氢系统，其特征在于，所述固定面板上还设置有电磁阀、安全阀、过滤器和连接管件。

7.根据权利要求6所述的车载储氢系统，其特征在于，所述固定面板上还设置有放空阀和放散口。

8.根据权利要求1-7任一项所述的车载储氢系统，其特征在于，所述储氢瓶为圆筒状，所述储氢瓶通过扎带固定在所述支架上。

9.根据权利要求1-7任一项所述的车载储氢系统，其特征在于，所述车载储氢系统安装在所述车辆的顶部。

10.根据权利要求9所述的车载储氢系统，其特征在于，所述储氢瓶为高压储氢瓶。