CN115257650A - 基于氢能源的新能源交通工具能源系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于氢能源的新能源交通工具能源系统，包括：供电子系统，为制氢机提供电能；水电解制氢机，制造氢气和氧气，并将氢气输送给储氢子系统和充电子系统；储氧子系统，用于储存水电解制氢机制造的氧气；新能源交通工具能源供给子系统，用于储存水电解制氢机制造的氢气，并通过氢气为新能源交通工具提供换氢、加氢和充电服务。本发明不但能够储存水电解制氢机制造的氢气，还能通过氢气为新能源交通工具提供换氢、加氢和充电服务，不但缩短了从制氢到通过氢能源提供服务之间的流程，并且丰富了服务内容。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于氢能源的新能源交通工具能源系统。
背景技术
随着新能源汽车的推广，越来越多的电动汽车得到了普及应用。其中，以蓄电池提供电力的电动汽车，以及以氢气作为燃料的氢燃料电池汽车等新能源汽车最为突出。通过氢能源汽车或电动汽车的推广，和使用汽油作为动力的汽车相比，新能源汽车的尾气的排放更少，有利于提高空气的清洁度。目前，光伏制氢系统的应用已有许多成功的案例。例如，西班牙马德里能源环境与技术研究中心开发的FIRST项目，以铜铟锡光伏电池作为供能装置，与电解槽相串联，通过电解水产生氢气，储存在储氢罐中。工作时，氢气通过燃料电池转换输出电能，可供负载正常运作近一个月。但是现有大部分加氢站仅提供加氢服务，不能给电动汽车提供充电服务。因此如何丰富氢能源的在生活中的应用，成为本领域技术人员一直致力研究的方向之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够提供丰富应用的基于氢能源的新能源交通工具能源系统。
实现本发明目的的技术方案是：基于氢能源的新能源交通工具能源系统，包括：
供电子系统，为制氢机提供电能；
水电解制氢机，制造氢气和氧气，并将氢气输送给储氢子系统和充电子系统；
储氧子系统，用于储存水电解制氢机制造的氧气；
新能源交通工具能源供给子系统，用于储存水电解制氢机制造的氢气，并通过氢气为新能源交通工具提供换氢、加氢和充电服务。
进一步地，所述供电子系统包括电源管理模块，以及与电源管理模块电连接的太阳能发电模块和储能模块；所述储能模块的输出端连接水电解制氢机。
进一步地，所述电源管理模块的输入端还连接有市电；所述电源管理模块控制市电仅在夜间低谷时段供电。
进一步地，所述电源管理模块的输入端还连接有风力发电模块。
进一步地，所述储氧子系统包括大型高压储氧罐和多个小型氧气瓶；所述大型高压储氧罐的输入端连接水电解制氢机的氧气输出端，大型高压储氧罐的输出端为小型氧气瓶加氧。
进一步地，所述新能源交通工具能源供给子系统包括大型高压储氢罐、氢输送装置、氢气瓶存放空间、加氢装置和充电装置；所述氢气瓶存放空间内存放有多个氢气瓶，用于为氢能源助力车用户提供换氢服务；所述加氢装置用于为车载储氢器加氢；所述充电装置利用氢气发电用于为车载电池充电；所述大型高压储氢罐的输入端连接水电解制氢机的氢气输出端；所述氢输送装置为大型高压储氢罐的三路输出管路，其中第一路输出管路为氢气瓶存放空间内的氢气瓶加氢，第二路输出管路连接加氢装置，第三路输出管路连接充电装置。
进一步地，所述氢气瓶存放空间包括充气空间、满瓶存放空间和空瓶存放空间；所述充气空间内设置有连接大型高压储氢罐的第一路输出管路的充气装置，空的氢气瓶在充气空间内通过充气装置充满氢气后存放于满瓶存放空间，用于交换氢能源助力车用户的空氢气瓶，交换来的空氢气瓶存放于空瓶存放空间，并被送至充气空间内充气，进而形成循环。
进一步地，所述加氢装置包括输入端与大型高压储氢罐的第二路输出管路连接的输送管路，与输送管路的输出端依次连接的加氢软管和加氢枪，以及沿氢气输送方向依次设置在输送管路上的减压阀、进气阀、缓冲罐和流量计。
进一步地，所述充电装置包括氢燃料电池组、充电控制模块和充电桩；所述氢燃料电池组的氢气进口连通大型高压储氢罐的第三路输出管路，氢燃料电池组的电力输出端通过充电控制模块连接充电桩。
进一步地，所述氢燃料电池组的电力输出端还通过充电控制模块连接供电子系统作为备用电源。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：(1)本发明不但能够储存水电解制氢机制造的氢气，还能通过氢气为新能源交通工具提供换氢、加氢和充电服务，不但缩短了从制氢到通过氢能源提供服务之间的流程，并且丰富了服务内容。
(2)本发明通过太阳能发电模块供电，实现了“绿色”供电，节能环保。
(3)本发明的电源管理模块控制市电仅在夜间低谷时段供电，在保证系统正常运行的同时，电费成本较低。
(4)本发明的风力发电模块能够作为太阳能发电的一个很好的补充，保证电能的储备。
(5)本发明的储氧子系统直接提供了储存氧气的小型氧气瓶，小型氧气瓶储存氧气后可以直接用于医疗及工业领域，省去了后续罐装、运输的麻烦。
(6)本发明通过大型高压储氢罐储存水电解制氢机制造的氢气，然后通过三路输出，直接应用到服务端，能够提供快速高效的服务，节约了成本。
(7)本发明的氢气瓶存放空间设置了充气空间、满瓶存放空间和空瓶存放空间三个空间，氢气瓶在三个空间内流转形成循环，从而提供了方便快捷的换氢服务。
(8)本发明的氢燃料电池组的电力输出端还通过充电控制模块连接供电子系统作为备用电源，能够保证极端环境下的能源供应。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明的实施例1的供电子系统的结构框图。
图3为本发明的新能源交通工具能源供给子系统的结构框图。
图4为本发明的实施例2的供电子系统的结构框图。
图5为本发明的实施例3的供电子系统的结构框图。
图6为本发明的实施例4的供电子系统的结构框图。
附图中的标号为：
供电子系统1、电源管理模块11、太阳能发电模块12、储能模块13、水电解制氢机2、储氧子系统3、新能源交通工具能源供给子系统4。
具体实施方式
(实施例1)
见图1至图3，本实施例的基于氢能源的新能源交通工具能源系统，包括供电子系统1、水电解制氢机2、储氧子系统3和新能源交通工具能源供给子系统4。
见图2，供电子系统1为制氢机提供电能。供电子系统1包括电源管理模块11，以及与电源管理模块11电连接的太阳能发电模块12和储能模块13。电源管理模块11控制太阳能发电模块12将电能储存至储能模块13，并为水电解制氢机2供电。通过太阳能发电模块12供电，实现了“绿色”供电，节能环保。
水电解制氢机2制造氢气和氧气，并将氢气输送给储氢子系统和充电子系统。
储氧子系统3用于储存水电解制氢机2制造的氧气。储氧子系统3包括大型高压储氧罐和多个小型氧气瓶；所述大型高压储氧罐的输入端连接水电解制氢机2的氧气输出端，大型高压储氧罐的输出端为小型氧气瓶加氧。小型氧气瓶储存氧气后可以直接用于医疗及工业领域，省去了后续罐装、运输的麻烦。
新能源交通工具能源供给子系统4用于储存水电解制氢机2制造的氢气，并通过氢气为新能源交通工具提供换氢、加氢和充电服务。新能源交通工具能源供给子系统4不但能够储存水电解制氢机2制造的氢气，还能通过氢气为新能源交通工具提供换氢、加氢和充电服务，不但缩短了从制氢到通过氢能源提供服务之间的流程，并且丰富了服务内容。
见图3，新能源交通工具能源供给子系统4包括大型高压储氢罐41、氢输送装置、氢气瓶存放空间42、加氢装置43和充电装置44。氢输送装置为大型高压储氢罐41的三路输出管路，其中第一路输出管路为氢气瓶存放空间42内的氢气瓶加氢，第二路输出管路连接加氢装置43，第三路输出管路连接充电装置44。大型高压储氢罐41储存水电解制氢机2制造的氢气，然后通过三路输出，直接应用到服务端，能够提供快速高效的服务，节约成本。
氢气瓶存放空间42内存放有多个氢气瓶，用于为氢能源助力车用户提供换氢服务。氢气瓶存放空间42包括充气空间、满瓶存放空间和空瓶存放空间。充气空间内设置有连接大型高压储氢罐41的第一路输出管路的充气装置，空的氢气瓶在充气空间内通过充气装置充满氢气后存放于满瓶存放空间，用于交换氢能源助力车用户的空氢气瓶，交换来的空氢气瓶存放于空瓶存放空间，并被送至充气空间内充气，进而形成循环。氢气瓶在三个空间内流转形成循环，从而提供了方便快捷的换氢服务。
加氢装置43用于为车载储氢器加氢。加氢装置43包括输入端与大型高压储氢罐41的第二路输出管路连接的输送管路，与输送管路的输出端依次连接的加氢软管和加氢枪，以及沿氢气输送方向依次设置在输送管路上的减压阀、进气阀、缓冲罐和流量计。
充电装置44通利用氢气发电用于为车载电池充电。大型高压储氢罐41的输入端连接水电解制氢机2的氢气输出端。充电装置44包括氢燃料电池组、充电控制模块和充电桩；所述氢燃料电池组的氢气进口连通大型高压储氢罐41的第三路输出管路，氢燃料电池组的电力输出端通过充电控制模块连接充电桩。
(实施例2)
见图4，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：夜间由于无太阳光照射，因此太阳能发电模块发电能力较低，而夜间的低谷时段的电费较低，因此本实施例中，电源管理模块的输入端还连接有市电14。电源管理模块控制市电仅在夜间低谷时段供电，在保证系统正常运行的同时，电费成本较低。
(实施例3)
见图5，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：电源管理模块的输入端还连接有风力发电模块15。在有风的晴天，风力发电和太阳能并行，能够让储能模块储存更多的电能。当白天阴天的时候，通常自然风的风速相对较高，此时风力发电模块15能够作为太阳能发电12的一个很好的补充，保证电能的储备。在有风的夜间，风力发电模块15同样能够保证电能的储备。
(实施例4)
见图6，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：电源管理模块11的输入端还连接有市电14和风力发电模块15。在有风的晴天，风力发电和太阳能并行，能够让储能模块储存更多的电能。当白天阴天的时候，通常自然风的风速相对较高，此时风力发电模块能够作为太阳能发电的一个很好的补充，保证电能的储备。在有风的夜间，风力发电模块同样能够保证电能的储备。电源管理模块控制市电仅在无风天的夜间低谷时段供电，尽量降低市电消耗，节约市电能源和成本。
(实施例5)
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：氢燃料电池组的电力输出端还通过充电控制模块连接供电子系统1作为备用电源，能够保证极端环境下的能源供应，比如供电子系统1设备损坏无法正常供电，又比如夜间、无风、又遇到停电的时候。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、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.基于氢能源的新能源交通工具能源系统，其特征在于，包括：
供电子系统，为制氢机提供电能；
水电解制氢机，制造氢气和氧气，并将氢气输送给储氢子系统和充电子系统；
储氧子系统，用于储存水电解制氢机制造的氧气；
新能源交通工具能源供给子系统，用于储存水电解制氢机制造的氢气，并为新能源交通工具提供换氢、加氢和充电服务。
2.根据权利要求1所述的基于氢能源的新能源交通工具能源系统，其特征在于：所述供电子系统包括电源管理模块，以及与电源管理模块电连接的太阳能发电模块和储能模块；所述电源管理模块控制太阳能发电模块将电能储存至储能模块，并为水电解制氢机供电。
3.根据权利要求2所述的基于氢能源的新能源交通工具能源系统，其特征在于：所述电源管理模块的输入端还连接有市电；所述电源管理模块控制市电仅在夜间低谷时段供电。
4.根据权利要求2所述的基于氢能源的新能源交通工具能源系统，其特征在于：所述电源管理模块的输入端还连接有风力发电模块。
5.根据权利要求1所述的基于氢能源的新能源交通工具能源系统，其特征在于：所述储氧子系统包括大型高压储氧罐和多个小型氧气瓶；所述大型高压储氧罐的输入端连接水电解制氢机的氧气输出端，大型高压储氧罐的输出端为小型氧气瓶加氧。
6.根据权利要求1所述的基于氢能源的新能源交通工具能源系统，其特征在于：所述新能源交通工具能源供给子系统包括大型高压储氢罐、氢输送装置、氢气瓶存放空间、加氢装置和充电装置；
所述氢气瓶存放空间内存放有多个氢气瓶，用于为氢能源助力车用户提供换氢服务；
所述加氢装置用于为车载储氢器加氢；
所述充电装置利用氢气发电用于为车载电池充电；
所述大型高压储氢罐的输入端连接水电解制氢机的氢气输出端；所述氢输送装置为大型高压储氢罐的三路输出管路，其中第一路输出管路为氢气瓶存放空间内的氢气瓶加氢，第二路输出管路连接加氢装置，第三路输出管路连接充电装置。
7.根据权利要求6所述的基于氢能源的新能源交通工具能源系统，其特征在于：所述氢气瓶存放空间包括充气空间、满瓶存放空间和空瓶存放空间；所述充气空间内设置有连接大型高压储氢罐的第一路输出管路的充气装置，空的氢气瓶在充气空间内通过充气装置充满氢气后存放于满瓶存放空间，用于交换氢能源助力车用户的空氢气瓶，交换来的空氢气瓶存放于空瓶存放空间，并被送至充气空间内充气，进而形成循环。
8.根据权利要求6所述的基于氢能源的新能源交通工具能源系统，其特征在于：所述加氢装置包括输入端与大型高压储氢罐的第二路输出管路连接的输送管路，与输送管路的输出端依次连接的加氢软管和加氢枪，以及沿氢气输送方向依次设置在输送管路上的减压阀、进气阀、缓冲罐和流量计。
9.根据权利要求6所述的基于氢能源的新能源交通工具能源系统，其特征在于：所述充电装置包括氢燃料电池组、充电控制模块和充电桩；所述氢燃料电池组的氢气进口连通大型高压储氢罐的第三路输出管路，氢燃料电池组的电力输出端通过充电控制模块连接充电桩。
10.根据权利要求9所述的基于氢能源的新能源交通工具能源系统，其特征在于：所述氢燃料电池组的电力输出端还通过充电控制模块连接供电子系统作为备用电源。
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