CN112252251A - 燃料电池扫路车 - Google Patents

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Beijing Environment Sanitation Engineering Group Co., Ltd.
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Abstract

本发明提供了一种燃料电池扫路车，包括底盘部分和上装部分；底盘上安装有动力源，动力源包括电堆模块、空气进气系统和储氢系统，空气进气系统与电堆模块连通，储氢系统与电堆模块连通，空气进气系统用于将自然界的空气引入至电堆模块中，储氢系统用于向电堆模块提供氢气，进入电堆模块的空气和氢气在电堆内部发生电化学反应，产生用于驱动底盘行走和扫路车上装部分作业所需的电能；上装部分在电动机的带动下，驱动风机转动，使垃圾箱内部产生负压，将地面垃圾通过吸口总成吸入垃圾箱体内部，从而完成路面清扫作业。

Description

燃料电池扫路车
技术领域
本发明涉及扫地车设备技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池扫路车。
背景技术
随着石油资源的逐渐短缺和对环境保护的需求，传统燃油扫路车对环境污染大、作业噪声大的问题逐渐受到人们的重视，因此大力开发石油以外的汽车代用清洁能源成为技术研发的重点。纯电动扫路车由于其零排放、低噪音的特点被率先研发，替代传统燃油扫路车投入使用，但纯电动扫路车充电时间长的问题一直困扰用户，并且电池在低温条件下，充放电效率很低，导致车辆在低温地区出现使用效果不佳的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种燃料电池扫路车，以解决现有技术中传统燃油扫路车对环境污染大、作业噪声大，纯电动扫路车充电时间长、低温环境下使用效果不佳的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种燃料电池扫路车，其特征在于，包括：底盘部分和上装部分，底盘部分的底盘上安装有动力源，动力源包括电堆模块、空气进气系统和储氢系统，空气进气系统与电堆模块连通，储氢系统与电堆模块连通，空气进气系统用于将自然界的空气引入至电堆模块中，储氢系统用于向电堆模块提供氢气，进入电堆模块的空气和氢气在电堆内部发生电化学反应，产生用于驱动底盘行走和扫路车上装部分作业所需的电能；上装部分在电动机的带动下，驱动风机转动，使垃圾箱内部产生负压，将地面垃圾通过吸口总成吸入垃圾箱内部，从而完成路面清扫作业。
进一步地，空气进气系统包括：空气进气管道，空气进气管道的第一端与自然界空气连通，空气进气管道的第二端与电堆模块连通，空气进气管道的第一端内设置有空气过滤装置，空气过滤装置与空气进气管道的第二端之间的管路上设置有空气压缩机，空气进气管道的第二端的管路上设置有进气阀组。
进一步地，储氢系统包括：氢气存储罐，氢气存储罐设置于底盘上，氢气存储罐通过氢气管路与电堆模块连通，氢气管路上设置有供氢阀组，空气进气管道和氢气管路分别设置于车体电堆模块的两侧。
进一步地，氢气存储罐为多个，多个氢气存储罐的长度方向的轴线与底盘的长度方向的轴线相垂直地设置。
进一步地，电堆模块包括：壳体，壳体具有与空气进气管道和氢气管路连通的通道，电堆设置于壳体内；散热器，散热器通过散热管路与壳体连接，散热管路上设置有散热水泵，散热水泵用于驱动冷却水在散热管路内循环流动以降低壳体的温度。
进一步地，电堆模块还包括：排气管道，排气管道与壳体内腔连通，排气管道上设置有排气阀组，排气管道用于排出壳体内腔中反应后剩余的空气。
进一步地，燃料电池扫路车还包括：垃圾箱，垃圾箱的一端与底盘铰接，垃圾箱靠近底盘的尾部设置，动力源位于底盘的车头和垃圾箱之间，垃圾箱具有承载垃圾时的承载位置，以及垃圾箱具有卸载垃圾时的卸载位置；举升油缸，举升油缸与底盘连接，举升油缸的驱动端与垃圾箱连接；电控系统，动力源为电控系统提供电能，电控系统设置于底盘上，电控系统可通过液压系统控制举升油缸驱动垃圾箱位于承载位置和卸载位置。
进一步地，燃料电池扫路车还包括：风机与底盘连接，风机的吸风口与垃圾箱连通；吸筒，吸筒的一端与垃圾箱连通，吸筒的另一端与吸口总成连通；电动机与底盘连接，电动机与电控系统电性连接，电动机通过皮带传动装置与风机和液压系统连接，电动机作业时带动风机转动以将垃圾箱的内腔抽吸成负压，以使地面上的垃圾通过吸口总成和吸筒吸入垃圾箱内；清洗水箱，清洗水箱与底盘连接，清洗水箱具有用于对垃圾箱的内腔进行清洗的喷头结构。
进一步地，燃料电池扫路车还包括：边刷总成，边刷总成与底盘连接，清洗水箱包括水路系统，水路系统与边刷总成相邻地设置，吸筒的朝向地面一端设置有吸口总成，水路系统用于向边刷总成和吸口总成提供降尘水。
进一步地，垃圾箱的远离底盘的头部一侧设置有垃圾箱后门和后门油缸，垃圾箱后门具有打开垃圾箱的打开位置，以及具有关闭垃圾箱的关闭位置，后门油缸用于驱动垃圾箱后门位于打开位置和关闭位置。
应用本发明的技术方案，通过设置具有电堆模块、空气进气系统和储氢系统的动力源来实现对车体进行驱动行走，而且，空气进气系统用于将自然界的空气引入至电堆模块中，储氢系统用于向储氢系统提供氢气，进入电堆模块的空气和氢气同时与电堆模块中的电堆进行化学反应产生电能，即具有该动力源的扫路车为一种燃料电池的扫路车，该扫路车直接利用空气中的氧气作为氧气源，有效地减小了扫路车的使用成本，同时避免了车体上需要设置氧气源存储装置的安装空间，使得车体结构具有更充足的利用空间。而且，采用该结构的扫路车能够在低温条件下进行正常作业，有效地提高了扫路车的作业效率。本结构的扫路车具有零排放、低噪音、加氢时间短的特性，解决了传统燃油扫路车对环境污染大、噪音大、纯电动环卫扫路车充电时间长、低温环境使用效果不佳的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的燃料电池扫路车的第一实施例的结构示意图；
图2示出了根据本发明的燃料电池扫路车的第二实施例的结构示意图；
图3示出了根据本发明的燃料电池扫路车的动力源工作原理框图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
100、底盘部分；101、底盘；
102、电堆模块；1021、电堆；1022、散热器；1023、散热管路；1024、散热水泵；1025、排气管道；1026、排气阀组；
103、空气进气系统；1031、空气进气管道；1032、空气过滤装置；1033、空气压缩机；1034、进气阀组；
104、储氢系统；1041、氢气存储罐；1042、氢气管路；1043、供氢阀组；
200、上装部分；201、电动机；202、风机；203、垃圾箱；204、吸口总成；
205、举升油缸；206、电控系统；207、吸筒；208、液压系统；209、清洗水箱；210、边刷总成；211、水路系统；212、垃圾箱后门；213、后门油缸；214、皮带传动装置。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等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术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式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。
现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。
结合图1至图3所示，根据本申请的具体实施例，提供了一种燃料电池扫路车。
具体地，如图1和图2所示，该扫路车包括底盘部分100和上装部分200；底盘部分100包括底盘101，底盘101上安装有动力源，动力源包括电堆模块102、空气进气系统103和储氢系统104，空气进气系统103与电堆模块102连通，储氢系统104与电堆模块102连通，空气进气系统103用于将自然界的空气引入至电堆模块102中，储氢系统104用于向电堆模块102提供氢气，进入电堆模块102的空气和氢气在电堆1021内部发生电化学反应，产生用于驱动底盘101行走和扫路车上装部分200作业所需的电能；上装部分200在电动机201的带动下，驱动风机202转动，使垃圾箱203内部产生负压，将地面垃圾通过吸口总成204吸入垃圾箱203内部，从而完成路面清扫作业。
在本实施例中，通过设置具有电堆模块102、空气进气系统103和储氢系统104的动力源来实现对车体进行驱动行走，而且，空气进气系统103用于将自然界的空气引入至电堆模块102中，储氢系统104用于向储氢系统104提供氢气，进入电堆模块102的空气和氢气同时与电堆模块102中的电堆1021进行化学反应产生电能，即具有该动力源的扫路车为一种燃料电池的扫路车，该扫路车直接利用空气中的氧气作为氧气源，有效地减小了扫路车的使用成本，同时避免了车体上需要设置氧气源存储装置的安装空间，使得车体结构具有更充足的利用空间。而且，采用该结构的扫路车能够在低温条件下进行正常作业，有效地提高了扫路车的作业效率。本结构的扫路车具有零排放、低噪音、加氢时间短的特性，解决了传统燃油扫路车对环境污染大、噪音大、纯电动环卫扫路车充电时间长、低温环境使用效果不佳的问题。其中，整车零部件采用耐低温材料支撑。
其中，空气进气系统103包括空气进气管道1031。空气进气管道1031的第一端与自然界空气连通，空气进气管道1031的第二端与电堆模块102连通，空气进气管道1031的第一端内设置有空气过滤装置1032。空气过滤装置1032与空气进气管道1031的第二端之间的管路上设置有空气压缩机1033。空气进气管道1031的第二端的管路上设置有进气阀组1034。这样设置能够防止大气中的异物进入空气进气管道1031内造成电堆故障，通过进气阀组1034能够控制空气的进入量。
如图2所示，储氢系统104包括氢气存储罐1041。氢气存储罐1041设置于底盘101上，氢气存储罐1041通过氢气管路1042与电堆模块102连通，氢气管路1042上设置有供氢阀组1043，空气进气管道1031和氢气管路1042分别设置于电堆模块102的两侧。这样设置能够方便存储氢气，通过供氢阀组1043能够控制氢气进入电堆模块102的进气量，从而有效地控制电堆模块102电能的输出功率。
优选地，为了提高氢气的存储量，可以将氢气存储罐1041设置为多个，多个氢气存储罐1041的长度方向的轴线与底盘部分100的长度方向的轴线相垂直地设置。这样能够减小扫路车加氢气的次数，同时提高了扫路车的行程。
进一步地，电堆模块102包括壳体、散热器1022。壳体具有与空气进气管道1031和氢气管路1042连通的通道，电堆1021设置于壳体内。散热器1022通过散热管路1023与壳体连接，散热管路1023上设置有散热水泵1024，散热水泵1024用于驱动冷却水在散热管路1023内循环流动以降低壳体的温度。如图2中A处设置，为了方便将电堆模块102的电能输送至车体的其他元器件处，在壳体外侧还设置了供电组件。这样设置能够提高电堆模块102的稳定性和可靠性。
电堆模块102还包括排气管道1025。排气管道1025与壳体内腔连通。排气管道1025上设置有排气阀组1026，排气管道1025用于排出壳体内腔中反应后剩余的空气。这样设置能够及时的将壳体内部反应剩下的气体排出壳体外。
如图1所示，燃料电池扫路车还包括垃圾箱203、举升油缸205、电控系统206、风机202、吸筒207、电动机201、液压系统208、清洗水箱209。垃圾箱203的一端与底盘101铰接，垃圾箱203靠近底盘101的尾部设置，动力源位于底盘101的车头和垃圾箱203之间，垃圾箱203具有承载垃圾时的承载位置，以及垃圾箱203具有卸载垃圾时的卸载位置。举升油缸205与底盘101连接，举升油缸205的驱动端与垃圾箱203连接。电控系统206设置于底盘101上，动力源为电控系统206提供电能，电控系统206可通过液压系统208控制举升油缸205驱动垃圾箱203位于承载位置和卸载位置。风机202与底盘101连接，风机202的吸风口与垃圾箱203连通。吸筒207的一端与垃圾箱203连通，吸筒207的另一端与吸口总成204连通；电动机201与底盘101连接，电动机201与电控系统206电性连接，电动机201通过皮带传动装置214与风机202和液压系统208连接，电动机201作业时带动风机202转动以将垃圾箱203的内腔抽吸成负压，以使地面上的垃圾通过吸口总成204和吸筒207吸入垃圾箱203内。清洗水箱209与底盘101连接，清洗水箱209具有用于对垃圾箱203的内腔进行清洗的喷头结构。即在本申请中，扫路车的用电均由动力源提供。
燃料电池扫路车还包括边刷总成210。边刷总成210与底盘101连接。清洗水箱209包括水路系统211，水路系统211与边刷总成210相邻地设置，吸筒207的朝向地面一端设置有吸口总成204，水路系统211用于向边刷总成210和吸口总成204提供降尘水。垃圾箱203的远离底盘101的头部一侧设置有垃圾箱后门212和后门油缸213，垃圾箱后门212具有打开垃圾箱203的打开位置，以及具有关闭垃圾箱203的关闭位置，后门油缸213用于驱动垃圾箱后门212位于打开位置和关闭位置。
在本申请提供的扫路车的技术方案中，燃料电池是通过车辆自带的氢气与空气中的氧气的化学反应生成水和电能的装置，底盘产生的电能为燃料电池扫路车行驶和上装动作提供动力，并支撑整个上装的布置安放，上装控制采用先进CAN总线控制系统对燃料电池扫路车的各个动作实现集成智能化控制，降低驾驶员的操作难度，电动机经过皮带传动装置带动风机和液压系统工作，液压系统控制各机构动作，边刷总成将路面垃圾清扫到车辆中部，实现垃圾的集中收集目的，吸口总成在风机的作用下，在垃圾箱内形成负压，将边刷总成清扫在一起的垃圾通过吸筒吸入垃圾箱内；在车辆作业过程中，清洗水箱为水路系统提供水源，水路系统为边刷总成和吸口总成提供降尘水，以降低作业扬尘浓度，垃圾箱后部设有通过后门油缸开启卸垃圾的门结构，垃圾箱与底盘之间后端通过转轴连接，前端通过举升油缸连接成将垃圾箱举起卸垃圾的可举升结构。
具体地，燃料电池扫路车行驶和上装动作提供动力，并支撑整个上装的布置安放，上装控制采用CAN总线控制系统对燃料电池扫路车的各个动作实现集成智能化控制，降低驾驶员的操作难度，电动机经过皮带传动装置带动风机和液压系统工作，液压系统的密封件、管路、液压油均采用耐低温材料，以满足车辆低温使用，并控制各机构的动作，实现边刷总成升降和旋转、吸口总成升降、垃圾箱翻转、垃圾箱后门开关等动作，边刷总成将路面垃圾清扫到车辆中部，实现垃圾的集中收集目的，吸口总成在风机的作用下，在垃圾箱内形成负压，将边刷总成清扫在一起的垃圾通过吸筒吸入垃圾箱内，在车辆作业过程中，清水箱为水路系统提供水源，水路系统为边刷总成和吸口总成提供降尘水，以降低作业扬尘浓度。垃圾箱与燃料电池汽车底盘之间后端通过转轴连接，前端通过举升油缸连接成将垃圾箱抬起以卸垃圾的可举升结构。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃料电池扫路车，其特征在于，包括：
底盘部分(100)和上装部分(200)，底盘部分(100)的底盘(101)上安装有动力源，动力源包括电堆模块(102)、空气进气系统(103)和储氢系统(104)，空气进气系统(103)与电堆模块(102)连通，储氢系统(104)与电堆模块(102)连通，空气进气系统(103)用于将自然界的空气引入至电堆模块(102)中，储氢系统(104)用于向电堆模块(102)提供氢气，进入电堆模块(102)的空气和氢气在电堆(1021)内部发生电化学反应，产生用于驱动底盘(101)行走和扫路车上装部分(200)作业所需的电能；上装部分(200)在电动机(201)的带动下，驱动风机(202)转动，使垃圾箱(203)内部产生负压，将地面垃圾通过吸口总成(204)吸入垃圾箱(203)内部，从而完成路面清扫作业。
2.根据权利要求1所述的燃料电池扫路车，其特征在于，所述空气进气系统(103)包括：
空气进气管道(1031)，所述空气进气管道(1031)的第一端与自然界空气连通，所述空气进气管道(1031)的第二端与电堆模块(102)连通，所述空气进气管道(1031)的第一端内设置有空气过滤装置(1032)，所述空气过滤装置(1032)与所述空气进气管道(1031)的第二端之间的管路上设置有空气压缩机(1033)，所述空气进气管道(1031)的第二端的管路上设置有进气阀组(1034)。
3.根据权利要求2所述的燃料电池扫路车，其特征在于，所述储氢系统(104)包括：
氢气存储罐(1041)，所述氢气存储罐(1041)设置于所述底盘(101)上，所述氢气存储罐(1041)通过氢气管路(1042)与所述电堆模块(102)连通，所述氢气管路(1042)上设置有供氢阀组(1043)，所述空气进气管道(1031)和所述氢气管路(1042)分别设置于所述电堆模块(102)的两侧。
4.根据权利要求3所述的燃料电池扫路车，其特征在于，所述氢气存储罐(1041)为多个，多个所述氢气存储罐(1041)的长度方向的轴线与所述底盘(101)的长度方向的轴线相垂直地设置。
5.根据权利要求3所述的燃料电池扫路车，其特征在于，所述电堆模块(102)包括：
壳体，所述壳体具有与空气进气管道(1031)和所述氢气管路(1042)连通的通道，所述电堆(1021)设置于所述壳体内；
散热器(1022)，所述散热器(1022)通过散热管路(1023)与所述壳体连接，所述散热管路(1023)上设置有散热水泵(1024)，所述散热水泵(1024)用于驱动冷却水在所述散热管路(1023)内循环流动以降低所述壳体的温度。
6.根据权利要求5所述的燃料电池扫路车，其特征在于，所述电堆模块(102)还包括：
排气管道(1025)，所述排气管道(1025)与所述壳体内腔连通，所述排气管道(1025)上设置有排气阀组(1026)，所述排气管道(1025)用于排出所述壳体内腔中反应后剩余的空气。
7.根据权利要求3所述的燃料电池扫路车，其特征在于，所述燃料电池扫路车还包括：
垃圾箱(203)，所述垃圾箱(203)的一端与所述底盘(101)铰接，所述垃圾箱(203)靠近所述底盘(101)的尾部设置，所述动力源位于所述底盘(101)的车头和所述垃圾箱(203)之间，所述垃圾箱(203)具有承载垃圾时的承载位置，以及所述垃圾箱(203)具有卸载垃圾时的卸载位置；
举升油缸(205)，所述举升油缸(205)与所述底盘(101)连接，所述举升油缸(205)的驱动端与所述垃圾箱(203)连接；
电控系统(206)，所述动力源为所述电控系统(206)提供电能，所述电控系统(206)设置于所述底盘(101)上，所述电控系统(206)可通过液压系统(208)控制所述举升油缸(205)驱动所述垃圾箱(203)位于所述承载位置和所述卸载位置。
8.根据权利要求7所述的燃料电池扫路车，其特征在于，所述燃料电池扫路车还包括：
所述风机(202)与所述底盘(101)连接，所述风机(202)的吸风口与所述垃圾箱(203)连通；
吸筒(207)，所述吸筒(207)的一端与所述垃圾箱(203)连通，所述吸筒(207)的另一端与吸口总成(204)连通；
所述电动机(201)与所述底盘(101)连接，所述电动机(201)与所述电控系统(206)电性连接，所述电动机(201)通过皮带传动装置(214)与所述风机(202)和液压系统(208)连接，所述电动机(201)作业时带动所述风机(202)转动以将所述垃圾箱(203)的内腔抽吸成负压，以使地面上的垃圾通过所述吸口总成(204)和吸筒(207)吸入所述垃圾箱(203)内；
清洗水箱(209)，所述清洗水箱(209)与所述底盘(101)连接，所述清洗水箱(209)具有用于对所述垃圾箱(203)的内腔进行清洗的喷头结构。
9.根据权利要求8所述的燃料电池扫路车，其特征在于，所述燃料电池扫路车还包括：
边刷总成(210)，所述边刷总成(210)与所述底盘(101)连接，所述清洗水箱(209)包括水路系统(211)，所述水路系统(211)与所述边刷总成(210)相邻地设置，所述吸筒(207)的朝向地面一端设置有吸口总成(204)，所述水路系统(211)用于向所述边刷总成(210)和所述吸口总成(204)提供降尘水。
10.根据权利要求8所述的燃料电池扫路车，其特征在于，所述垃圾箱(203)的远离所述底盘(101)的头部一侧设置有垃圾箱后门(212)和后门油缸(213)，所述垃圾箱后门(212)具有打开所述垃圾箱(203)的打开位置，以及具有关闭所述垃圾箱(203)的关闭位置，所述后门油缸(213)用于驱动所述垃圾箱后门(212)位于所述打开位置和所述关闭位置。
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