CN203883080U - 一种移动式氢燃料电源车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种移动式氢燃料电源车，包括：牵引车及设置在牵引车上的氢燃料电源箱体，氢燃料电源箱体上设置有空气进气口和排气口，氢燃料电源箱体内设置有氢燃料电池模块安装架、支撑电源安装架、直流屏安装架和交流屏安装架，氢燃料电源设置在氢燃料电池模块安装架上，支撑电源设置在支撑电源安装架上，直流总线和断路器设置在直流屏安装架上，逆变器组、交流总线和交流配电箱设置在交流屏安装架上；氢燃料电源、支撑电源和逆变器组分别与直流总线连接，交流总线连接在逆变器组与交流配电箱之间。
Description
技术领域
本实用新型涉及氢能源领域，具体而言，涉及一种移动式氢燃料电源车。
背景技术
电源车作为发电、检修设备、会议保障、野外作业等电源保障车辆，具有广泛的应用。目前主流的电源车，其发电单元主要是装配电瓶组，柴油发电机组或燃汽发电机组。
其中，采用柴油发电机组技术的电源车，其主要缺点有：
(1)工作噪声大，不具备静默式工作特性。且发电过程排放大量可见黑色烟雾，排烟温度高达500℃以上，污染环境的同时，无法适用于隐蔽环境要求。(2)可持续发电时间短。柴油发电机组持续不断的发电的时间一般低于24小时，特殊机组低于48小时。(3)柴油发电机组是非数字电子设备，其发电启动和停止功能不能遥控、不具备独立的网络监控功能。(4)环境适应性差，低温下(低于-35℃)不能启动。
而采用基于各种蓄电池储能技术(如锂电池、铅酸电池、不间断电源)的电源车，其主要的应用局限性为：(1)储能蓄电池依赖于市电电网，使用过程受充放电的条件限制。在得不到继续充电的情况下，一次持续放电(供电)的时间低于数小时，一次放电以后，需要再次充电才能投入二次使用，但其二次充电的时间也需要数小时，不能迅速得到充电。(2)储能蓄电池输出电能的功率密度低、由其放电性质决定了其抗瞬间冲击负荷的能力较弱。电池组体积大，比重大，对于需要瞬间释放大功率的应用场合，需牺牲非常大的占地面积(体积)和承重负担、配置多组大容量蓄电池组来满足功率要 求。(3)蓄电池的使用和保养对工作环境、温度(工作要求恒温环境，最佳工作温度25℃)、湿度要求高，寿命短，使用成本高。
实用新型内容
本实用新型提供一种移动式氢燃料电源车，用以提高电源车的工作性能，适用于更多应用场景。
为达到上述目的，本实用新型提供了一种移动式氢燃料电源车，包括：牵引车及设置在所述牵引车上的氢燃料电源箱体，其中：
所述氢燃料电源箱体上设置有空气进气口和排气口，所述氢燃料电源箱体内设置有氢燃料电池模块安装架、支撑电源安装架、直流屏安装架和交流屏安装架，氢燃料电源设置在所述氢燃料电池模块安装架上，支撑电源设置在所述支撑电源安装架上，直流总线和断路器设置在所述直流屏安装架上，逆变器组、交流总线和交流配电箱设置在所述交流屏安装架上；
所述氢燃料电源、所述支撑电源和所述逆变器组分别与所述直流总线连接，所述断路器连接在所述氢燃料电源、所述支撑电源与所述直流总线之间，所述交流总线连接在所述逆变器组与所述交流配电箱之间。
进一步地，所述空气进气口共有两个，设置在所述氢燃料电源箱体顶部，且均设有进气罩与过滤网保护。
进一步地，所述排气口共有12个，设置在所述氢燃料电源箱体侧表面，以三层四列或两层六列的方式均匀分布，且在所述氢燃料电源箱体上设置有与所述排气口相对应的排气罩。
进一步地，所述氢燃料电源包括多个氢燃料电池模块和1个与所述多个氢燃料电池模块连接的氢燃料电池控制器。
进一步地，所述逆变器组包括多个DC/AC逆变器和1个与所述多个DC/AC逆变器相连接的逆变控制器。
进一步地，所述支撑电源包括多个蓄电池。
进一步地，所述移动式氢燃料电源车还包括安全箱和氢传感器，所述安全箱内置有紧急停止按钮的电路，所述紧急停止按钮的电路通过直流接触器与所述氢燃料电源相连。
进一步地，每个所述燃料电池模块通过TCP/IP通信接口接入所述氢燃料电池控制器。
进一步地，上述移动式氢燃料电源车还包括供氢系统，所述供氢系统包括氢气瓶组、供氢管件、截止阀、减压阀、压力表、过滤器、供氢管路、电磁阀、安全阀、第一球阀、排空口及清排剩余氢气管路，所述供氢管件的一端连接所述氢气瓶组，所述截止阀、所述过滤器、所述减压阀、所述压力表、所述安全阀和所述第一球阀依次设置在所述供氢管件上，所述供氢管路连接在所述供氢管件的另一端与所述氢燃料电源的一端之间，所述电磁阀设置在所述供氢管路上，所述供氢管路上还设置有所述排空口，所述排空口前设置有第二球阀，所述清排剩余氢气管路连接在所述氢燃料电源的另一端。
进一步地，所述氢燃料电源箱体包括供气系统仓和燃料电池仓，所述供氢系统设置在所述供气系统仓内，所述氢燃料电池模块安装架、所述支撑电源安装架、所述直流屏安装架和所述交流屏安装架设置在所述燃料电池仓内。
本实用新型采用氢燃料电源系统作为电源车的发电技术，使电源车具备了静默式(工作噪声低于70dB)、无污染物排放(排放物仅是纯净的水蒸气和少量的热)、排热少(排放热量小于60℃)、长时间发电(只要氢燃料供应充足，可持续发电数天、数周，甚至上千小时)、环境适应性强(系统工作温度-20℃～+40℃)的功能特性。并且氢燃料电源系统是通过电子化数控技术控制和检测的，从而使得电源车具有更加可靠的工作性能，可适用于更多应用场景。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型一个实施例的移动式氢燃料电源车电气连接示意图；
图2为本实用新型一个优选实施例的供氢系统结构示意图；
图3为本实用新型一个优选实施例的氢燃料电源箱体结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
图1为本实用新型一个实施例的移动式氢燃料电源车电气连接示意图。移动式氢燃料电源车包括牵引车(图中未示出)及设置在牵引车上的氢燃料电源箱体，其中：
氢燃料电源箱体上设置有空气进气口和排气口，氢燃料电源箱体内设置有氢燃料电池模块安装架、支撑电源安装架、直流屏安装架和交流屏安装架，氢燃料电源设置在氢燃料电池模块安装架上，支撑电源设置在支撑电源安装架上，直流总线和断路器设置在直流屏安装架上，逆变器组、交流总线和交流配电箱设置在交流屏安装架上；
氢燃料电源、支撑电源和逆变器组分别与直流总线连接，断路器连接在氢燃料电源、支撑电源与直流总线之间，交流总线连接在逆变器组与交流配电箱之间。
在本实用新型的一个实施例中，空气进气口共有两个，设置在氢燃料电源箱体顶部，且均设有进气罩与过滤网保护，确保为箱体内供应氢燃料电池模块发电过程所需的空气，具体实施时通风要求可以设计为15000m3/hr。。
在本实用新型的一个实施例中，排气口共有12个，设置在氢燃料电源箱体侧表面，以三层四列或两层六列的方式均匀分布，且在氢燃料电源箱体上设置有与排气口相对应的排气罩，用于氢燃料电池模块的排气，并防止雨水或不明物体通过排气口进入箱体。。
其中，氢燃料电源包括多个氢燃料电池模块和1个与多个氢燃料电池模块连接的氢燃料电池控制器，例如，60kW的氢燃料电源可以由12个5kW氢燃料电池模块和1个氢燃料电池控制器组成。
其中，逆变器组包括多个DC/AC逆变器和1个与多个DC/AC逆变器相连接的逆变控制器，例如，1个50kW逆变器组可以由9个DC/AC逆变器和1个逆变控制器组成。
其中，支撑电源包括多个蓄电池，例如，可以由24只容量12V100Ah的蓄电池组成。
在本实用新型的一个实施例中，移动式氢燃料电源车还包括安全箱和氢传感器，安全箱内置有紧急停止按钮的电路，紧急停止按钮的电路通过直流接触器与氢燃料电源相连。
在本实用新型的一个实施例中，每个燃料电池模块通过TCP/IP通信接口接入氢燃料电池控制器。
在图1的实施例中，箱体内配置的50kW氢燃料电源的硬件连接说明如 下：
直流总线上连接着：60kW氢燃料电池组、支撑电源组和50kW逆变器组。
60kW氢燃料电池组：12个5kW氢燃料电池模块的输出端并联在直流总线。提供60kW，48V的直流输出。支撑电源24只容量12V100Ah的蓄电池，分为6组，每组4只一组串联，6组并联在直流总线。
50kW逆变器组：9个DC/AC逆变器并联在直流总线。
交流总线上连接着：50kW逆变器组。
50kW逆变器组：9个DC/AC逆变器并联在交流总线。为系统输出三相，50HZ，400Vac的交流电。
控制器连接：
氢燃料电池控制器：12个燃料电池模块通过TCP/IP通信接口接入该控制器，并由其控制燃料电池模块的工作过程与状态。
安全箱：
内置紧急停止按钮的电路，氢传感器，控制主要的直流接触器，为氢燃料电池模块急停提供信号。
图2为本实用新型一个优选实施例的供氢系统结构示意图；如图所示，移动式氢燃料电源车还包括供氢系统，供氢系统包括氢气瓶组、供氢管件、截止阀、减压阀、压力表、过滤器、供氢管路、电磁阀、安全阀、第一球阀、排空口及清排剩余氢气管路，供氢管件的一端连接氢气瓶组，截止阀、过滤器、减压阀、压力表、安全阀和第一球阀依次设置在供氢管件上，供氢管路连接在供氢管件的另一端与氢燃料电源的一端之间，电磁阀设置在供氢管路上，供氢管路上还设置有排空口，排空口前设置有第二球阀，清排剩余氢气管路连接在氢燃料电源的另一端。
图3为本实用新型一个优选实施例的氢燃料电源箱体结构示意图。如图所示，氢燃料电源箱体包括供气系统仓和燃料电池仓，供氢系统设置在供气系统仓内，氢燃料电池模块安装架、支撑电源安装架、直流屏安装架和交流屏安装架设置在燃料电池仓内。本实用新型的移动式氢燃料电源车具有以下优点：
能量转换效率高，能量密度大。氢燃料电源通过电化学反应，直接将化学能转换成电能，不经过传统热机的热能和机械能的转化，转换效率更高。氢燃料电源的能量密度是锂电池的3.6倍，铅酸电池的18.5倍；
工作温度低和热辐射小。氢燃料电源工作温度低于90℃，使系统在发电过程中对外排放的热量很少，在要求节能、无热量排放和隐蔽、无红外热成像显示的各种应用中优势明显；
工作噪声低。由于氢燃料电池的电化学发电反应的过程无机械振动，无工作噪声，无需像发电机转子、定子那样需要机械运动的部件，整个的发电过程除了电磁阀组排气的声音和风扇的工作声音之外，没有其它的噪声源，整个系统的工作噪声约为60dB；
对环境适应性强。其工作温度为-20℃～50℃，启动温度为-10℃～50℃。在室内或室外温度正常范围内，不需要附加暖气或空调，且工作温度的变化对系统的寿命及性能影响较少。其工作湿度为相对湿度范围0-99％RH。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分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实用新型实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种移动式氢燃料电源车，其特征在于，包括：牵引车及设置在所述牵引车上的氢燃料电源箱体，其中：
所述氢燃料电源箱体上设置有空气进气口和排气口，所述氢燃料电源箱体内设置有氢燃料电池模块安装架、支撑电源安装架、直流屏安装架和交流屏安装架，氢燃料电源设置在所述氢燃料电池模块安装架上，支撑电源设置在所述支撑电源安装架上，直流总线和断路器设置在所述直流屏安装架上，逆变器组、交流总线和交流配电箱设置在所述交流屏安装架上；
所述氢燃料电源、所述支撑电源和所述逆变器组分别与所述直流总线连接，所述断路器连接在所述氢燃料电源、所述支撑电源与所述直流总线之间，所述交流总线连接在所述逆变器组与所述交流配电箱之间。
2.根据权利要求1所述的移动式氢燃料电源车，其特征在于，所述空气进气口共有两个，设置在所述氢燃料电源箱体顶部，且均设有进气罩与过滤网保护。
3.根据权利要求1所述的移动式氢燃料电源车，其特征在于，所述排气口共有12个，设置在所述氢燃料电源箱体侧表面，以三层四列或两层六列的方式均匀分布，且在所述氢燃料电源箱体上设置有与所述排气口相对应的排气罩。
4.根据权利要求1所述的移动式氢燃料电源车，其特征在于，所述氢燃料电源包括多个氢燃料电池模块和1个与所述多个氢燃料电池模块连接的氢燃料电池控制器。
5.根据权利要求1所述的移动式氢燃料电源车，其特征在于，所述逆变器组包括多个DC/AC逆变器和1个与所述多个DC/AC逆变器相连接的逆变控制器。
6.根据权利要求1所述的移动式氢燃料电源车，其特征在于，所述支撑电源包括多个蓄电池。
7.根据权利要求1所述的移动式氢燃料电源车，其特征在于，还包括安全箱和氢传感器，所述安全箱内置有紧急停止按钮的电路，所述紧急停止按钮的电路通过直流接触器与所述氢燃料电源相连。
8.根据权利要求4所述的移动式氢燃料电源车，其特征在于，每个所述燃料电池模块通过TCP/IP通信接口接入所述氢燃料电池控制器。
9.根据权利要求1所述的移动式氢燃料电源车，其特征在于，还包括供氢系统，所述供氢系统包括氢气瓶组、供氢管件、截止阀、减压阀、压力表、过滤器、供氢管路、电磁阀、安全阀、第一球阀、排空口及清排剩余氢气管路，所述供氢管件的一端连接所述氢气瓶组，所述截止阀、所述过滤器、所述减压阀、所述压力表、所述安全阀和所述第一球阀依次设置在所述供氢管件上，所述供氢管路连接在所述供氢管件的另一端与所述氢燃料电源的一端之间，所述电磁阀设置在所述供氢管路上，所述供氢管路上还设置有所述排空口，所述排空口前设置有第二球阀，所述清排剩余氢气管路连接在所述氢燃料电源的另一端。
10.根据权利要求9所述的移动式氢燃料电源车，其特征在于，所述氢燃料电源箱体包括供气系统仓和燃料电池仓，所述供氢系统设置在所述供气系统仓内，所述氢燃料电池模块安装架、所述支撑电源安装架、所述直流屏安装架和所述交流屏安装架设置在所述燃料电池仓内。
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| RINS | Preservation of patent right or utility model and its discharge | ||
| PD01 | Discharge of preservation of patent |
Date of cancellation: 20170608 Granted publication date: 20141015 |
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| PD01 | Discharge of preservation of patent | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20171106 Address after: 100081 room 5, 1501 science and technology building, South Avenue, Zhongguancun, Haidian District, Beijing Patentee after: BEIJING AZURE HYDROGEN ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 100081 No. 5, No. 106-3 South Main Street, Beijing, Haidian District, Zhongguancun Patentee before: Li Ran |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20141015 |
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| CX01 | Expiry of patent term |