CN108791030B - 用于氢燃料电池汽车的路面抑尘系统及氢燃料电池汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于氢燃料电池汽车的路面抑尘系统及氢燃料电池汽车，该路面抑尘系统包含气液分离系统、液体收集系统、液体增压系统及液体喷洒系统，所述气液分离系统用于对氢燃料电池汽车的燃料电池电堆产生的气体及液体进行分离并将分离出的液体输送至液体收集系统，液体收集系统用于收集液体并将液体输送至液体增压系统，液体增压系统用于对液体进行加压并将液体加压输送至液体喷洒系统，液体喷洒系统用于将液体喷出。本发明的用于氢燃料电池汽车的路面抑尘系统，具有结构简单、易于实现的优点，且可在不违背车辆结构标准及相关法规的前提下，抑制氢燃料电池汽车自身在道路上运行产生的扬尘污染。

Description

用于氢燃料电池汽车的路面抑尘系统及氢燃料电池汽车

技术领域

本发明涉及车辆抑尘技术领域，特别涉及用于氢燃料电池汽车的路面抑尘系统及氢燃料电池汽车。

背景技术

氢燃料电池电动汽车具有对环境无污染的优点，其使用的能源主要是通过电化学反应，而不是采用燃烧(汽、柴油)或储能(蓄电池)方式。燃料电池的运行只会产生水、电和热，避免了燃烧释放出有毒气体和粉尘等污染物，有利于环境保护。但在实际氢燃料电池电动汽车的运行中，其燃料电池电堆电化学反应产生的水均被集中排到车外，导致了大量的水资源浪费，怎样利用好燃料电池汽车的排水是目前需要解决的问题。

运输道路粉尘主要来自积尘及土质路面车轮碾压，在车轮动荷载、运行风荷载以及尾气排放等造成的扬尘。自上世纪80年代以来，抑尘剂技术用于矿山道路粉尘控制的研究方兴未艾，但抑尘剂技术作为人们追求的终极目标，受到人们习惯与观念、性价比、使用简易性以及水资源价格等因素限制，并未得到广泛应用。

现在洒水防尘仍然是城市普遍使用的抑尘方法。然而，大量的实践表明，洒水防尘的抑尘效果差，一般洒水一次的有效抑尘时间仅10-20分钟。要达到理想的抑尘效果，须增加洒水频次。如此，将导致洒水设备及人员增加，且水资源消耗也会增大，从而导致抑尘成本增加。同时，洒水频次的增加会对运输作业产生较大干扰。

另外在部分城市，尤其北方的城市，洒水防尘会导致路面积冰，加大了车辆运行和行人的危险性。此外，在干旱地区水资源较为紧缺，洒水防尘往往是象征性的，很难达到理想的效果，导致粉尘严重又得不到有效控制。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术中不足，提供一种用于氢燃料电池汽车的路面抑尘系统及氢燃料电池汽车，可有效利用氢燃料电池电化学反应产生的水，通过管路引至车轮前后，将路面上的灰尘浇湿或将扬起的灰尘喷湿，从而有效抑制路面扬尘的产生且无需外界补充水，不会导致运行成本的增加。

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

一种用于氢燃料电池汽车的路面抑尘系统，包含气液分离系统、液体收集系统、液体增压系统及液体喷洒系统，所述气液分离系统用于对氢燃料电池汽车的燃料电池电堆产生的气体及液体进行分离并将分离出的液体输送至液体收集系统，液体收集系统用于收集液体并将液体输送至液体增压系统，液体增压系统用于对液体进行加压并将液体加压输送至液体喷洒系统，液体喷洒系统用于将液体喷出；

本发明的路面抑尘系统安装于氢燃料电池汽车，氢燃料电池汽车的燃料电池电堆反应时产生的水和气体可通过尾排管路输送至气液分离系统进行气液分离，气液分离系统将分离出的液体输送至液体收集系统，且若氢燃料电池汽车上还配置有空调系统，还可将空调系统产生的冷凝水也输送至液体收集系统，以增加供水水量，液体收集系统将收集到的液体(通常就是水)又集中输送至液体增压系统，在液体增压系统对水进行加压处理后又将水输送至液体喷洒系统由液体喷洒系统将水喷出并与路面尘埃和空气扬尘结合，从而起到抑尘效果。

进一步地，还包含喷洒控制系统，所述喷洒控制系统包含用于探测液体增压系统内液体的压力的压力传感器、用于探测液体增压系统内液体的水位的第一水位传感器、用于控制液体喷洒系统启闭的电磁开关及喷洒系统控制器，所述喷洒系统控制器分别与压力传感器、第一水位传感器及电磁开关相连，喷洒系统控制器分别获取压力传感器探测的水压信号及第一水位传感器探测的第一水位信号，且在喷洒系统控制器内预设有电磁开关开启标准，所述电磁开关开启标准至少包含液体增压系统内液体的水压标准及水位标准，喷洒系统控制器在获取的水压信号或第一水位信号不符合电磁开关开启标准时，喷洒系统控制器控制电磁开关关闭；

通过设置喷洒控制系统可实现路面抑尘系统的自动控制，在液体增压系统内液体的水压及水位不能满足预设标准时，电磁开关均不会开启，则液体喷洒系统将不会进行喷水，从而避免由于液体增压系统内液体过少或无液体时，路面抑尘系统不能起到喷水抑尘效果反而导致水资源、电能等浪费，其中，电磁开关开启标准中，液体增压系统内液体的水压标准可设定为在液体增压系统内液体的水压应达到的标准值范围或最低水压阈值，同理，液体增压系统内液体的水位标准可设定为在液体增压系统内液体的水位应达到的标准值范围或最低水位阈值；

实际中，还可将喷洒控制系统的控制功能集成在整车控制器中，从而利用汽车原有的整车控制器实现抑尘系统的自动控制功能。

进一步地，所述喷洒控制系统还包含用于探测液体收集系统内收集的液体的水位的第二水位传感器和/或用于采集氢燃料电池汽车的行进车速的车速传感器，所述第二水位传感器将探测的第二水位信号传递至喷洒系统控制器，所述车速传感器将探测的行进车速传递至喷洒系统控制器，所述电磁开关开启标准还包含液体收集系统内的水位标准和/或氢燃料电池汽车的行进车速的标准，喷洒系统控制器在获取的行进车速或第二水位信号不符合电磁开关开启标准时，喷洒系统控制器控制电磁开关关闭；其中，电磁开关开启标准中，液体收集系统内的水位标准可设定为在液体收集系统内液体的水位应达到的标准值范围或最低水位阈值，行进车速的标准可设定为最小车速阈值，通过采集液体收集系统内的水位可避免出现液体收集系统内没有可供液体喷洒系统喷洒的液体时，系统仍在运作，导致相关器件损坏及能源的浪费，同时，通过采集氢燃料电池汽车的行进车速可避免车辆行进速度较小甚至车辆处于停泊状态时，系统仍在运作导致资源的浪费。

进一步地，所述气液分离系统包含气水分离装置、第一液体传输管及气体排放管，所述第一液体传输管及气体排放管安装于气水分离装置上，第一液体传输管用于将气水分离装置分离出的液体输送至液体收集系统，可将气水分离装置分离出的气体及未反应的氢气和通过气体排放管导向大气，避免其在舱体内聚集。

进一步地，所述液体收集系统包含低压水箱，在所述低压水箱上安装有第二液体传输管，所述第二液体传输管用于将低压水箱内的液体输送至液体增压系统，低压水箱是作为液体中转收集箱，由于本发明的路面抑尘系统可持续利用燃料电池电堆产生的水进行喷洒抑尘，且只要汽车在运行，则燃料电池电堆即可持续产生水，因此低压水箱可不需要较大容积，一般具有1-2L的容积即可满足使用需求，可极大的减轻车辆负载，且不会占用过多的空间。

进一步地，所述液体增压系统包含压力水箱、用于对压力水箱内的液体进行加压的加压装置，在压力水箱上安装有用于将压力水箱内的液体加压输送至液体喷洒系统的第三液体传输管，与低压水箱一样，压力水箱也不需要过大的体积即可满足使用需求，因此，本发明的抑尘系统具有重量轻、体积小、成本低的特点，不会加大汽车能耗，且非常便于安装。

进一步地，所述加压装置为安装于第二液体传输管上的加压水泵，加压水泵是较为简单且容易获取的加压装置，实际中，氢燃料电池汽车一般都设有空气压缩机及用于存储压缩空气的储气罐，因此，加压装置还可通过将储气罐内富余的压缩空气注入压力水箱内从而对压力水箱内的液体进行加压来实现，具体可根据使用需求及具体情况来选择对压力水箱内的液体进行加压的方式。

进一步地，在所述低压水箱上设有溢流口，和/或在第二液体传输管上安装有单向阀，和/或在压力水箱上安装有压力表、泄压阀和/或水位表，为了避免低压水箱内存储的水过满，可在低压水箱上设置溢流口来将多余的水溢出，且还可在溢流口上插接溢流管来将多余的水定向排出，同时，用户还可通过压力表、水位表直接获取压力水箱内液体的压力及水位，设置泄压阀可避免压力水箱内水压过大从而提升整个系统的安全性能。

进一步地，所述液体喷洒系统包含多个喷水管路及多个喷雾嘴，喷水管路可将水输送至前后车轮附近，喷雾嘴则可在前后车轮附近将水呈雾状喷出，从而与路面扬尘充分结合，最大程度抑制扬尘产生。

同时，本发明还公开了一种氢燃料电池汽车，包含上述任一一种用于氢燃料电池汽车的路面抑尘系统。

本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：

本发明的用于氢燃料电池汽车的路面抑尘系统及氢燃料电池汽车，可有效利用氢燃料电池电化学反应产生的水，通过管路引至车轮前后，将路面上的灰尘浇湿或将扬起的灰尘喷湿，从而有效抑制路面扬尘的产生且无需外界补充水，不会导致运行成本的增加且无任何二次污染；

同时，本发明的用于氢燃料电池汽车的路面抑尘系统可通过设置喷洒控制系统实现自动控制，且还可将喷洒控制系统的控制功能集成在整车控制器中，从而利用汽车原有的整车控制器实现抑尘系统的自动控制功能，且由于本发明的路面抑尘系统可持续利用燃料电池电堆产生的水进行喷洒抑尘，只要汽车在运行，则燃料电池电堆即可持续产生水，因此低压水箱及压力水箱均不需要较大容积即可满足使用需求，因此，本发明的抑尘系统还具有重量轻、体积小、成本低的特点，不会加大汽车能耗，且非常便于安装。

附图说明

图1是本发明的一个实施例中用于氢燃料电池汽车的路面抑尘系统的示意图。

图2是本发明的一个实施例中的氢燃料电池汽车安装的路面抑尘系统的示意图。

图3是本发明的一个实施例中的氢燃料电池汽车安装的路面抑尘系统的示意图。

附图标记：11-气水分离装置，12-第一液体传输管，13-气体排放管，21-低压水箱，22-第二液体传输管，23-溢流管，24-低水位开关，31-压力水箱，32-第三液体传输管，33-加压水泵，34-单向阀，41-喷水管路，42-喷雾嘴，51-电磁开关，61-燃料电池电堆，62-尾气排放管，100-氢燃料电池汽车。

具体实施方式

下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。

实施例：

实施例一：

一种用于氢燃料电池汽车的路面抑尘系统，安装于氢燃料电池汽车上，包含气液分离系统、液体收集系统、液体增压系统及液体喷洒系统。

所述气液分离系统用于对氢燃料电池汽车的燃料电池电堆61产生的水、剩余空气和未反应的氢气进行分离，并将分离出的水输送至液体收集系统。

具体的，所述气液分离系统包含气水分离装置1、第一液体传输管12及气体排放管13，所述第一液体传输管12及气体排放管13安装于气水分离装置1上，第一液体传输管12将气水分离装置1分离出的水输送至液体收集系统，而气水分离装置1分离出的气体及未反应的氢气则通过气体排放管13导向大气具体可导向车顶排出，避免其在舱体内聚集导致车辆停运和发生其他安全事故。

液体收集系统用于收集液体并将液体输送至液体增压系统。具体的，本实施例中，所述液体收集系统包含低压水箱21，低压水箱21通过第一液体传输管12收集气水分离装置1分离出的水，在所述低压水箱21上安装有第二液体传输管22，所述第二液体传输管22将低压水箱21内的水输送至液体增压系统。

低压水箱21是作为水的中转收集箱，由于本发明的路面抑尘系统可持续利用燃料电池电堆61产生的水进行喷洒抑尘，且只要汽车在运行，则燃料电池电堆61即可持续产生水，因此低压水箱21可不需要较大容积，一般具有1-2L的容积即可满足使用需求，可极大的减轻车辆负载，且不会占用过多的空间，且若氢燃料电池汽车上还配置有空调系统，还可将空调系统产生的冷凝水也输送至液体收集系统，以增加供水水量。

液体增压系统用于对水进行加压并将液体加压输送至液体喷洒系统。具体的，本实施例中，所述液体增压系统包含压力水箱31、用于对压力水箱31内的液体进行加压的加压装置，在压力水箱31上安装有用于将压力水箱31内的液体加压输送至液体喷洒系统的第三液体传输管32。

与低压水箱21一样，本发明的压力水箱31也不需要过大的体积即可满足使用需求，因此，本发明的抑尘系统具有重量轻、体积小、成本低的特点，不会加大汽车能耗，且非常便于安装。

具体在本实施例中，所述加压装置为是通过安装于第二液体传输管22上的加压水泵33实现，加压水泵33是较为简单且容易获取的加压装置，实际中，氢燃料电池汽车一般都设有空气压缩机及用于存储压缩空气的储气罐，因此，加压装置还可通过将储气罐内富余的压缩空气注入压力水箱31内从而对压力水箱31内的液体进行加压来实现，具体可根据使用需求及具体情况来选择对压力水箱31内的液体进行加压的方式。

液体喷洒系统用于将液体喷出；具体在本实施例中所述液体喷洒系统包含多个喷水管路41及多个喷雾嘴42，喷水管路41可将水输送至前后车轮附近，喷雾嘴42则可在前后车轮附近将水呈雾状喷出，从而与路面扬尘充分结合，最大程度抑制扬尘产生。

如图2及图3所示，为将本实施例的路面抑尘系统安装于氢燃料电池汽车100的示意图，其工作原理为：将氢燃料电池汽车的燃料电池电堆61反应时产生的水、剩余空气及未反应的氢气通过尾气排放管62输送至气液分离系统的气水分离装置1进行气液分离，气水分离装置1进行气液分离后再通过气体排放管13将分离出的气体及未反应的氢气导向车顶排出，分离出的水则通过第一液体传输管12输送至液体收集系统的低压水箱21，低压水箱21再将收集到的水通过第二液体传输管22输送至液体增压系统。

具体的，低压水箱21内的水通过加压水泵33加压后进入压力水箱31内，且通过第三液体传输管32被加压输送至各喷水管路41并与喷雾嘴42中呈雾状喷出，从而与路面扬尘充分结合，最大程度抑制扬尘产生。

作为优选，为了避免低压水箱21内存储的水过满，可在低压水箱21上设置溢流口来将多余的水溢出，且还可在溢流口上插接溢流管23来将多余的水定向排出，同时，在压力水箱31的进水口处安装有单向阀34，在压力水箱31上安装有压力表、泄压阀、水位表及低水位开关24，用户可通过压力表、水位表直接获取压力水箱31内液体的压力及水位，设置泄压阀可避免压力水箱31内水压过大从而提升整个系统的安全性能。

实施例二

如图1所示，本实施例公开的用于氢燃料电池汽车的路面抑尘系统在实施例一的基础上进行了改进，使得路面抑尘系统可实现自动控制。

具体是通过加设喷洒控制系统，所述喷洒控制系统包含用于探测液体增压系统的压力水箱31内水的水压的压力传感器、用于探测液体增压系统的压力水箱31内水的水位的第一水位传感器、用于控制液体喷洒系统启闭的电磁开关51及喷洒系统控制器，其中，电磁开关51可安装于第三液体传输管32上或安装于喷水管路41上。

所述喷洒系统控制器分别与压力传感器、第一水位传感器及电磁开关51相连，喷洒系统控制器分别获取压力传感器探测的水压信号及第一水位传感器探测的第一水位信号，且在喷洒系统控制器内预设有电磁开关51开启标准，所述电磁开关51开启标准至少包含液体增压系统内液体的水压标准及水位标准，喷洒系统控制器在获取的水压信号或第一水位信号不符合电磁开关51开启标准时，喷洒系统控制器控制电磁开关51关闭。

本实施例中，通过设置喷洒控制系统，在液体增压系统的压力水箱31内水的水压及水位不能满足预设标准时，电磁开关51均不会开启，则液体喷洒系统将不会进行喷水，从而避免由于液体增压系统内液体过少或无液体时，路面抑尘系统不能起到喷水抑尘效果反而导致水资源、电能等浪费。

作为优选，所述喷洒控制系统还包含用于探测液体收集系统的低压水箱21内水的水位的第二水位传感器及用于采集氢燃料电池汽车的行进车速的车速传感器，所述第二水位传感器将探测的第二水位信号传递至喷洒系统控制器，所述车速传感器将探测的行进车速传递至喷洒系统控制器，所述电磁开关51开启标准还包含液体收集系统内的水位标准和氢燃料电池汽车的行进车速的标准，喷洒系统控制器在获取的行进车速或第二水位信号不符合电磁开关51开启标准时，喷洒系统控制器控制电磁开关51关闭。

具体的，电磁开关51开启标准中，液体增压系统内液体的水压标准可设定为在液体增压系统内液体的水压应达到的标准值范围或最低水压阈值，同理，液体增压系统内液体的水位标准可设定为在液体增压系统内液体的水位应达到的标准值范围或最低水位阈值、

同时，液体收集系统内的水位标准可设定为在液体收集系统内液体的水位应达到的标准值范围或最低水位阈值，行进车速的标准可设定为最小车速阈值，通过采集液体收集系统内的水位可避免出现液体收集系统内没有可供液体喷洒系统喷洒的水时，系统仍在运作，导致相关器件损坏及能源的浪费，通过采集氢燃料电池汽车的行进车速可避免车辆行进速度较小甚至车辆处于停泊状态时，系统仍在运作导致资源的浪费

实际中，还可将喷洒控制系统的控制功能集成在整车控制器中，从而利用汽车原有的整车控制器实现抑尘系统的自动控制功能。则在氢燃料电池汽车的路面抑尘系统工作中，整车控制器可分别监测车辆行进速度、低压水箱21内的水位数据、压力水箱31内的水压及水位数据，当任一数据不满足要求时均控制电磁开关51关闭，避免相关零部件空转或在不需洒水时进行洒水导致的能源浪费。

具体的，本实施例中是将喷洒控制系统的控制功能集成在整车控制器中，且在仪表台上设有可直接控制抑尘系统开启与关闭的手动开关，则在下雨天和冰雪天气等不需要打开抑尘系统或者需要关闭抑尘系统时，驾驶员可以通过仪表台上的手动开关关闭整个抑尘系统，避免出现传统抑尘导致的危险。

本实施例中将喷洒控制系统的控制功能集成在整车控制器中时其核心代码如下：

由上可知，本发明的用于氢燃料电池汽车的路面抑尘系统，具有结构简单、易于实现的优点，且可在不违背车辆结构标准及相关法规的前提下，抑制氢燃料电池汽车自身在道路上运行产生的扬尘污染。

且经过试验表明，安装有本发明的路面抑尘系统的长度为9米的氢燃料电池汽车，其百公里氢耗约为5.5kg，每天运行约200km，因此该城市客车每运行一天就会产生约80kg的废水，利用本发明的路面抑尘系统即可充分利用其产生的80kg的废水来进行洒水抑尘，且不会产生其他污染，可有效节约资源且有利于环保。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于氢燃料电池汽车的路面抑尘系统，其特征在于，包含气液分离系统、液体收集系统、液体增压系统及液体喷洒系统，所述气液分离系统用于对氢燃料电池汽车的燃料电池电堆产生的气体及液体进行分离并将分离出的液体输送至液体收集系统，液体收集系统用于收集液体并将液体输送至液体增压系统，液体增压系统用于对液体进行加压并将液体加压输送至液体喷洒系统，液体喷洒系统用于将液体喷出；

还包含喷洒控制系统，所述喷洒控制系统包含用于探测液体增压系统内液体的压力的压力传感器、用于探测液体增压系统内液体的水位的第一水位传感器、用于控制液体喷洒系统启闭的电磁开关及喷洒系统控制器，所述喷洒系统控制器分别与压力传感器、第一水位传感器及电磁开关相连，喷洒系统控制器分别获取压力传感器探测的水压信号及第一水位传感器探测的第一水位信号，且在喷洒系统控制器内预设有电磁开关开启标准，所述电磁开关开启标准至少包含液体增压系统内液体的水压标准及水位标准，喷洒系统控制器在获取的水压信号或第一水位信号不符合电磁开关开启标准时，喷洒系统控制器控制电磁开关关闭；

所述喷洒控制系统还包含用于探测液体收集系统内收集的液体的水位的第二水位传感器和/或用于采集氢燃料电池汽车的行进车速的车速传感器，所述第二水位传感器将探测的第二水位信号传递至喷洒系统控制器，所述车速传感器将探测的行进车速传递至喷洒系统控制器，所述电磁开关开启标准还包含液体收集系统内的水位标准和/或氢燃料电池汽车的行进车速的标准，喷洒系统控制器在获取的行进车速或第二水位信号不符合电磁开关开启标准时，喷洒系统控制器控制电磁开关关闭；

所述气液分离系统包含气水分离装置、第一液体传输管及气体排放管，所述第一液体传输管及气体排放管安装于气水分离装置上，第一液体传输管用于将气水分离装置分离出的液体输送至液体收集系统；所述液体喷洒系统包含多个喷水管路及多个喷雾嘴。

2.根据权利要求1所述的用于氢燃料电池汽车的路面抑尘系统，其特征在于，所述液体收集系统包含低压水箱，在所述低压水箱上安装有第二液体传输管，所述第二液体传输管用于将低压水箱内的液体输送至液体增压系统。

3.根据权利要求2所述的用于氢燃料电池汽车的路面抑尘系统，其特征在于，所述液体增压系统包含压力水箱、用于对压力水箱内的液体进行加压的加压装置，在压力水箱上安装有用于将压力水箱内的液体加压输送至液体喷洒系统的第三液体传输管。

4.根据权利要求3所述的用于氢燃料电池汽车的路面抑尘系统，其特征在于，所述加压装置为安装于第二液体传输管上的加压水泵。

5.根据权利要求2所述的用于氢燃料电池汽车的路面抑尘系统，其特征在于，在所述低压水箱上设有溢流口，和/或在第二液体传输管上安装有单向阀，和/或在压力水箱上安装有压力表、泄压阀和/或水位表。

6.一种氢燃料电池汽车，其特征在于，包含如权利要求1至5中任一所述的用于氢燃料电池汽车的路面抑尘系统。