CN114347810A - 一种分布式架构氢燃料电池叉车 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种分布式架构氢燃料电池叉车，包括车架和设于车架的储氢系统、燃料电池、冷却系统和储能系统，其中，燃料电池连接储氢系统和储能系统，用于对储能系统充电和提供动能；储氢系统位于燃料电池外侧，且外露于车架，用于向燃料电池提供氢气；冷却系统位于燃料电池的外侧，且和燃料电池连接，用于冷却燃料电池；储能系统位于燃料电池的外侧，且和燃料电池连接，用于回收制动能量以及和燃料电池一起提供动能。

Description

一种分布式架构氢燃料电池叉车
技术领域
本申请涉及叉车技术领域，特别涉及一种分布式架构氢燃料电池叉车。
背景技术
目前，随着节能减排力度的推行，新能源叉车将逐步取代内燃叉车，成为叉车行业未来发展的重点。
在现有技术中，新能源叉车的燃料电池系统采用集成式结构，即发电系统、储能电池系统、冷却系统和空滤等都集中在一个燃料电池箱内，此结构类似于锂电池PACK结构，然而由于锂电池系统和燃料电池系统之间存在很大的差异，因此燃料电池系统的安装和维护过程较为繁琐，在使用时往往并不方便，与此同时，在安全方面也存在一些问题，例如：由于储氢系统在燃料电池内部，当氢气泄露后会出现安全隐患。
发明内容
本申请的目的是提供一种分布式架构氢燃料电池叉车，能够解决安装和维护过程繁琐的技术问题，使用方便可靠，与此同时，还能够有效杜绝因氢气泄露后而造成的安全隐患。
为实现上述目的，本申请提供一种分布式架构氢燃料电池叉车，包括车架和设于车架的储氢系统、燃料电池、冷却系统和储能系统，其中，
燃料电池连接储氢系统和储能系统，用于对储能系统充电和提供动能；
储氢系统位于燃料电池外侧，且外露于车架，用于向燃料电池提供氢气；
冷却系统位于燃料电池的外侧，且和燃料电池连接，用于冷却燃料电池；
储能系统位于燃料电池的外侧，且和燃料电池连接，用于回收制动能量以及和燃料电池一起提供动能。
在一些实施例中，车架设有平衡重，储氢系统位于平衡重的上方。
在一些实施例中，车架还设有位于平衡重上方的保护罩，保护罩和车架之间形成容纳储氢系统的空间，保护罩可拆卸地和车架连接。
在一些实施例中，冷却系统位于储氢系统的下方，平衡重设有排风口；
冷却系统包括：
散热风扇，面向排风口设置，用于和排风口对流散热。
在一些实施例中，还包括：
进气系统，设于车架，且外露于车架，和燃料电池连接，用于提供空气以使燃料电池进行反应后提供动能。
在一些实施例中，进气系统包括：
一级空滤；
吸气管，设有二级空滤；
进气管，两端分别连通吸气管连通和燃料电池，一级空滤设于吸气管和进气管的连通处。
在一些实施例中，车架包括：
车身，设有储氢系统、燃料电池、冷却系统和储能系统；
护顶架，位于车身上方；
支腿，连接车身和护顶架，二级空滤设于支腿靠近护顶架的位置。
在一些实施例中，车架设有安装组件，安装组件可拆卸的设有固定件，固定件用于将储氢系统固定在安装组件上。
在一些实施例中，燃料电池和储能系统通过线缆连接。
在一些实施例中，车架上设有滑块，储能系统可相对于滑块滑动，储能系统还设有拉手和充电口。
相对于上述背景技术，本申请提供的分布式架构氢燃料电池叉车，将储氢系统、冷却系统和储能系统采用分布式架构，分别安装在车架的不同位置上，摒弃了相关技术中集成于整体的设置方式，这样一来，每个部件的安装和维护较为简单，同时可以确保各个部件的散热可靠，储能系统的工作效率和寿命亦可得到有效保证。与此同时，储氢系统外露于车架，储氢系统的拆除过程便捷，方便对储氢系统年检和维保。此外，由于储氢系统位于燃料电池的外侧，当储氢系统中的氢气泄露后，会扩散至环境中，避免出现安全隐患。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种分布式架构氢燃料电池叉车的结构示意图；
图2为本申请实施例所提供的另一种分布式架构氢燃料电池叉车的结构示意图；
图3为本申请实施例所提供的一种分布式架构氢燃料电池叉车的储氢系统安装位置处的结构示意图；
图4为本申请实施例所提供的一种分布式架构氢燃料电池叉车的燃料电池和储能系统的连接示意图；
图5为本申请实施例所提供的一种分布式架构氢燃料电池叉车的储能系统的结构示意图；
其中：
1-车架、10-车身、11-平衡重、111-排风口、12-保护罩、13-护顶架、14-支腿、15-安装组件、151-安装板、152-侧板、16-固定件、17-滑块、
2-储氢系统、
3-燃料电池、
4-冷却系统、41-散热风扇、
5-储能系统、51-拉手、52-充电口、
6-进气系统、601-吸气管、61-一级空滤、602-进气管、62-二级空滤、
7-线缆。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。
本申请提供的一种分布式架构氢燃料电池叉车，如说明书附图1所示，包括：车架1、储氢系统2、燃料电池3、冷却系统4和储能系统5，车架1作为分布式架构氢燃料电池叉车的主体部分，储氢系统2、燃料电池3、冷却系统4和储能系统5均以车架1为基准进行安装。
储氢系统2外露于车架1，当然，为了对储氢系统2进行保护，还可以在车架1上设有保护罩12等保护装置，保护装置相对于车架1可拆卸，且储氢系统2和车架1之间亦为可拆卸连接，这样即可方便将储氢系统2从车架1上取下，对储氢系统2进行相应的检修工作。
燃料电池3设于车架1，且燃料电池3位于储氢系统2的外侧，即储氢系统2和燃料电池3为分体式设置，储氢系统2和燃料电池3连接，燃料电池3利用储氢系统2中的氢气进行化学反应，从而对叉车提供动能。
冷却系统4设于车架1，冷却系统4位于燃料电池3的外侧，且冷却系统4和燃料电池3连接，利用冷却系统4对燃料电池3进行冷却；储氢系统2、燃料电池3和冷却系统4三者采用分布式架构，各自安装在车架1的不同位置上，针对每个部件的安装和维护都能够方便快捷的实现。
储能系统5设于车架1，储能系统5位于燃料电池3的外侧，且和燃料电池3连接，储能系统5和燃料电池3一起提供动能以及车辆制动时能量回收存储等协助作用。储能系统5独立于燃料电池3设置，储能系统5的结构尺寸可根据需要而定，不受燃料电池3的空间限制。
在一些实施方式中，参考说明书附图4所示，燃料电池3和储能系统5通过线缆7连接，燃料电池3内部具有发电装置，从而可利用燃料电池3对储能系统5充电，燃料电池3还可以对车辆提供动能。
车架1上设有滑块17，储能系统5可相对于滑块17滑动，即储能系统5可移动的设于车架1，从而方便将储能系统5从车架1中抽拉出来。
储能系统5可具体为锂电池，最好设置在车架1的底部，即燃料电池3的下方，并采用抽拉式结构方便取出储能系统5，进一步看，储能系统5还可以设有拉手51和充电口52。
利用拉手51能够方便对储能系统5施加拉拽力，即储能系统5采用抽拉式结构，维护更方便；此外，利用储能系统5的充电口52可以随时为储能系统5补电，同时，因储能系统5置于燃料电池3的外面，储能系统5不会受燃料电池3工作温度的影响，从而进一步提高储能系统5的工作效率。
在一些实施方式中，车架1可设有平衡重11，平衡重11通常位于车架1的后部，车架1的前部为车叉，储氢系统2位于平衡重11的上方，储氢系统2包括储氢瓶，储氢瓶位于平衡重11的上方，方便对储氢瓶进行拆卸。
车架1还可以设有保护罩12，保护罩12和车架1之间形成容纳储氢系统2的空间，保护罩12可拆卸地和车架1连接；储氢系统2用保护罩12进行保护，当储氢瓶需要年检或维保检修时，只需拆除保护罩12，然后再将储氢系统2从车架1上拆下，在拆除储氢系统2的过程中不会对燃料电池3的结构造成很大的影响，十分便捷。
在保护罩12上可设计的通风口、储氢瓶排气口和加氢口小门等，保护罩12可以保护储氢瓶免受外力的冲击，也可以确保氢气泄露易扩散，防止因氢气聚集出现安全隐患，同时加氢口可以布置在左侧和右侧，加氢十分方便。
进一步看，车架1设有安装组件15，安装组件15可拆卸的设有固定件16，固定件16用于将储氢系统2固定在安装组件15上。
安装组件15可包括安装板151和两块侧板152，两块侧板152竖直放置，安装板151位于两块侧板152上方，安装板151水平设置，为了提升结构可靠性，安装板151和两块侧板152都可以和车架1连接，在安装板151上可拆卸的设置有固定件16，利用固定件16对储氢系统2进行固定，将储氢系统2固定在安装板151上。
当储氢系统2需要年检或维保检修时，首先拆除保护罩12，然后将固定件16从安装板151上拆下，最后将储氢系统2从车架1上拆下，即可完成储氢系统2的拆除，在安装储氢系统2时，顺序相反，本文不再展开。
针对冷却系统4，其可设置在储氢系统2的下方，平衡重11设有排风口111；冷却系统4包括散热风扇41，散热风扇41面向排风口111设置，散热风扇41用于和排风口111对流散热。
冷却系统4置于叉车的后部下方，即储氢系统2下方，主要包括散热风扇41，散热水箱和膨胀水箱等模块零件，冷却系统4的进出水管分别连接燃料电池3的出进水管，冷却系统4的排气管连接膨胀水箱。散热风扇41通过平衡重11后部的排风口111进行排风散热。
冷却系统4固定在车架1上，位于车架1后部，由于此处没有其它的发热源，内部环境温度低，平衡重11开设排风口111，并在平衡重11和车架1上设计了风道，使散热效果更优，从而提高燃料电池3的工作效率；散热风扇41的风向朝后，不会对叉车两侧的行人造成影响，散热风扇41的风扇电机可以采用非防爆电机，此位置不会出现氢气聚集，因此不会出现因氢气聚集而出现的安全隐患。
本申请的分布式架构氢燃料电池叉车还包括进气系统6，进气系统6设于车架1，且外露于车架1，进气系统6和燃料电池3连接，用于提供空气以使燃料电池3进行反应后提供动能。
在一些实施方式中，进气系统6包括相互连通的吸气管601和进气管602，吸气管601设有二级空滤62，进气管602的两端分别连通吸气管601和燃料电池3，一级空滤61设于吸气管601和进气管602的连通处，可以看出，一级空滤61和二级空滤62位于燃料电池3的外侧，利用一级空滤61和二级空滤62对空气进行二次过滤，得到干净的空气，干净的空气进入燃料电池3进行反应，产生动能。
在一种实施方式中，车架1包括：车身10、护顶架13和支腿14，车身10上安装有储氢系统2、燃料电池3、冷却系统4和储能系统5，护顶架13位于车身10上方；支腿14将车身10和护顶架13连接，一级空滤61设于支腿14靠近护顶架13的位置。
二级空滤62固定在支腿14的上部，一级空滤61固定在燃料电池3的侧面，翻开机盖便可以对一级空滤61进行维保，十分便捷；在使用过程中，首先通过支腿14上部的二级空滤62进气，然后初步过滤的空气通过吸气管601到达一级空滤61进一步过滤，最后通过进气管602将干净的空气输入到燃料电池3中参与反应，从而提高燃料电池3的工作效率和寿命。此外，将一级空滤61和二级空滤62外置，便于及时对空滤进行维保，提高燃料电池3的工作效率和寿命。
如此设置的分布式架构氢燃料电池叉车，把氢燃料电池系统中部分相互之间影响较大的子系统独立布置，使之更好的发挥作用，提高整车的工作效率和可靠性，延长整车的工作寿命。
具体地，将储氢系统2外置，在储氢瓶年检和维保需要拆卸氢瓶时。只需拆卸保护罩12和固定件16即可，不会对燃料电池3的结构造成很大的影响，因此在年检和维保方面十分便捷，同时储氢瓶中的氢气泄露时，更容易向外扩散，避免了氢气的聚集，防止因氢气聚集出现安全隐患。
将冷却系统4外置，散热水箱和散热风扇41布置的环境温度要低于燃料电池3内部环境问题，再加上优化的风道，整套冷却系统的散热效果更优，大大提高了电堆的工作效率和工作寿命。冷却系统4的风向朝后，对叉车两侧的行人不会造成影响。
本申请中，将储能系统5外置，工作时储能系统5不会受燃料电池3内部环境温度的影响，同时外置布置散热效果更优，同时采用侧拉式的结构，不仅提高了储能系统5的工作效率和寿命，也可提高储能系统5的维保快捷性。
以上对本申请所提供的分布式架构氢燃料电池叉车进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请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申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种分布式架构氢燃料电池叉车，其特征在于，包括车架（1）和设于所述车架（1）的储氢系统（2）、燃料电池（3）、冷却系统（4）和储能系统（5），其中，
所述燃料电池（3）连接所述储氢系统（2）和所述储能系统（5），用于对所述储能系统（5）充电和提供动能；
所述储氢系统（2）位于所述燃料电池（3）外侧，且外露于所述车架（1），用于向所述燃料电池（3）提供氢气；
所述冷却系统（4）位于所述燃料电池（3）的外侧，且和所述燃料电池（3）连接，用于冷却所述燃料电池（3）；
所述储能系统（5）位于所述燃料电池（3）的外侧，且和所述燃料电池（3）连接，用于回收制动能量以及和所述燃料电池（3）一起提供动能。
2.根据权利要求1所述的分布式架构氢燃料电池叉车，其特征在于，所述车架（1）设有平衡重（11），所述储氢系统（2）位于所述平衡重（11）的上方。
3.根据权利要求2所述的分布式架构氢燃料电池叉车，其特征在于，所述车架（1）还设有位于所述平衡重（11）上方的保护罩（12），所述保护罩（12）和所述车架（1）之间形成容纳所述储氢系统（2）的空间，所述保护罩（12）可拆卸地和所述车架（1）连接。
4.根据权利要求2所述的分布式架构氢燃料电池叉车，其特征在于，所述冷却系统（4）位于所述储氢系统（2）的下方，所述平衡重（11）设有排风口（111）；
所述冷却系统（4）包括：
散热风扇（41），面向所述排风口（111）设置，用于和所述排风口（111）对流散热。
5.根据权利要求1所述的分布式架构氢燃料电池叉车，其特征在于，还包括：
进气系统（6），设于所述车架（1），且外露于所述车架（1），和所述燃料电池（3）连接，用于提供空气以使所述燃料电池（3）进行反应后提供动能。
6.根据权利要求5所述的分布式架构氢燃料电池叉车，其特征在于，所述进气系统（6）包括：
一级空滤（61）；
吸气管（601），设有二级空滤（62）；
进气管（602），两端分别连通所述吸气管（601）连通和所述燃料电池（3），所述一级空滤（61）设于所述吸气管（601）和所述进气管（602）的连通处。
7.根据权利要求6所述的分布式架构氢燃料电池叉车，其特征在于，所述车架（1）包括：
车身（10），设有所述储氢系统（2）、所述燃料电池（3）、所述冷却系统（4）和所述储能系统（5）；
护顶架（13），位于所述车身（10）上方；
支腿（14），连接所述车身（10）和所述护顶架（13），所述二级空滤（62）设于所述支腿（14）靠近所述护顶架（13）的位置。
8.根据权利要求1所述的分布式架构氢燃料电池叉车，其特征在于，所述车架（1）设有安装组件（15），所述安装组件（15）可拆卸的设有固定件（16），所述固定件（16）用于将所述储氢系统（2）固定在所述安装组件（15）上。
9.根据权利要求1所述的分布式架构氢燃料电池叉车，其特征在于，所述燃料电池（3）和所述储能系统（5）通过线缆（7）连接。
10.根据权利要求1所述的分布式架构氢燃料电池叉车，其特征在于，所述车架（1）上设有滑块（17），所述储能系统（5）可相对于所述滑块（17）滑动，所述储能系统（5）还设有拉手（51）和充电口（52）。
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