CN204726612U - 一种氢能电动自行车动力系统 - Google Patents

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管俊生
张超
陶少龙
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Abstract

本实用新型公开了一种氢能电动自行车动力系统；该系统包括空气进气系统、氢气供给系统和用于给电动自行车的控制系统和驱动系统供电的质子交换膜燃料电池系统，氢气供给系统连通质子交换膜燃料电池的阳极，空气进气系统连通质子交换膜燃料电池的阴极，空气进气系统的进风口设置在电动自行车的外壳前端，所述进风口设置有用于滤除空气颗粒物质的滤网；电动自行车在行驶的过程中，空气通过设置在电动自行车的外壳前端的进风口经过滤之后供给质子交换膜燃料电池系统，合理的布局使得该动力系统具有较高的运行可靠性。

Description

一种氢能电动自行车动力系统
技术领域
本实用新型涉及电动自行车领域，尤其涉及一种氢能电动自行车动力系统。
背景技术
目前人们所用的电动自行车均是采用蓄电池进行供电，蓄电池的充电时间长，每次充满需要5-8小时才能充满，电池容量有限，一般行驶距离较短，使用时间较久就要更换，蓄电池内含有金属铅，属于重金属，回收不当会对环境产生污染，目前大量电动自行车的使用，很难确保废旧蓄电池的回收能够按照标准进行，这也成为一个很难解决的问题。
专利201210029672.6公开了一种氢燃料电池电动自行车动力系统。包括燃料电池堆、燃料电池堆控制器、燃料电池堆冷却给氧装置、供气系统、启动系统，电源及电动自行车驱动系统。该专利将燃料电池电动自行车的雏形描述出来了，但未考虑实际当中，燃料电池系统的布局位置及运行可靠性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种氢能电动自行车动力系统，电动自行车在行驶的过程中，空气通过设置在电动自行车的外壳前端的进风口经过滤之后供给质子交换膜燃料电池系统，合理的布局使得该动力系统具有较高的运行可靠性。
为达此目的，本实用新型提出一种氢能电动自行车动力系统，包括：
空气进气系统、氢气供给系统和用于给电动自行车的控制系统和驱动系统供电的质子交换膜燃料电池系统，氢气供给系统连通质子交换膜燃料电池的阳极，空气进气系统连通质子交换膜燃料电池的阴极，空气进气系统的进风口设置在电动自行车的外壳前端，所述进风口设置有用于滤除空气颗粒物质的滤网。
其中，所述质子交换膜燃料电池系统设置有温度传感器，空气进气系统设置有根据所述温度传感器反馈的数值控制空气量的进气调节阀。
其中，还包括锂离子电池，质子交换膜燃料电池系统运行时对锂离子电池进行充电。
其中，所述氢气供给系统包括金属储氢瓶，所述金属储氢瓶通过氢气进气管路连通质子交换膜燃料电池的阳极。
其中，所述氢气供给系统还包括实时监测所述金属储氢瓶的压力并在压力不足时给出报警提示的压力监测器。
其中，所述金属储氢瓶位于电动自行车的后座部位。
其中，所述金属储氢瓶有两个。
其中，所述质子交换膜燃料电池系统位于电动自行车的水平梁部位。
其中，所述空气进气系统还包括空气进气管路，所述进风口通过所述空气进气管路与所述质子交换膜燃料电池的阴极连接。
其中，所述质子交换膜燃料电池系统还包括排放质子交换膜燃料电池电化学反应产生的水的空气尾排管路，所述空气尾排管路与所述质子交换膜燃料电池连接并延伸到电动自行车的外壳底面。
本实用新型提供的技术方案带来的有益效果：
本实用新型提供的技术方案包括空气进气系统、氢气供给系统和用于给电动自行车的控制系统和驱动系统供电的质子交换膜燃料电池系统，氢气供给系统连通质子交换膜燃料电池系统的阳极，空气进气系统连通质子交换膜燃料电池系统的阴极，空气进气系统的进风口设置在电动自行车的外壳前端，所述进风口设置有用于滤除空气颗粒物质的滤网；电动自行车在行驶的过程中，空气通过设置在电动自行车的外壳前端的进风口经过滤之后供给质子交换膜燃料电池系统，合理的布局使得该动力系统具有较高的运行可靠性。
附图说明
图1是本实用新型氢能电动自行车动力系统实施例的系统示意图。
图2是本实用新型氢能电动自行车动力系统实施例的结构示意图。
具体实施方式
参见图1和图2，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
本实用新型实施例的氢能电动自行车动力系统，包括空气进气系统10、氢气供给系统30和用于给电动自行车的控制系统50和驱动系统供电的质子交换膜燃料电池系统20，氢气供给系统30连通质子交换膜燃料电池21的阳极，空气进气系统10连通质子交换膜燃料电池21的阴极，空气进气系统10的进风口11设置在电动自行车的外壳前端，所述进风口11设置有用于滤除空气颗粒物质的滤网12。
电动自行车行驶时，空气通过进风口11进入到质子交换膜燃料电池系统20，为电化学反应提供氧气，实现方便，设备简单可靠，无须使用额外的氧气供给装置，如储氧瓶，抽气泵等，本方案在进风口11处设置有滤网12，以滤除空气中的颗粒物质，防止空气进气管路14中进入杂质造成堵塞或气流不畅；
质子交换膜燃料电池(PEMFC)21是将燃料(氢气)和空气中的氧气进行化学反应并将化学能转变成电能的装置。它的基本原理是在阳极侧通入燃料(H2)，在阴极侧通入氧化剂(O2或者空气)，并使之分别在催化剂的作用下发生电化学反应，产生电能，其反应产物只有水，没有污染气体和温室气体，所以对环境无污染，是一种绿色能源；
质子交换膜燃料电池(PEMFC)21技术就是一种绿色能源技术，它使用可再生的能源资源——氢气，可实现零排放，清洁高效。设计功率可以从几瓦到几十千瓦都可以。其外形结构也可以按照实际需要设计成不同形状的电池，从而可以提高空间利用率。
质子交换膜燃料电池系统20设置有温度传感器22，空气进气系统10设置有根据所述温度传感器22反馈的数值控制空气量的进气调节阀13。
质子交换膜燃料电池系统20设置有温度传感器22，在滤网12和空气进气管路14之间设置有进气调节阀13，检测到质子交换膜燃料电池21的温度之后通过调节该进气调节阀13控制进气量来调节燃料电池的氧气供应与温度，具体的调节规律为：
质子交换膜燃料电池21的输出功率与燃料电池的温度存在对应关系，当质子交换膜燃料电池21的输出功率增加时会增大空气的进气量，当质子交换膜燃料电池21的输出功率减小时会减少进气量；当质子交换膜燃料电池21温度过高时也会调节增加进气量对电池进行散热。
该系统还包括锂离子电池40，质子交换膜燃料电池系统20运行时对锂离子电池21进行充电。
在电动自行车运行时，使用的电能是质子交换膜燃料电池21进行电化学反应产生的电能，该电能一方面供应电动自行车行驶，一方面也对锂离子电池40进行充电，使其处于满电状态，如此在下次启动时锂离子电池40可以提供电能协助启动电动自行车；
电动自行车在启动时，首先使用锂离子电池40中的电能启动控制系统50，使控制系统50运行，并协调质子交换膜燃料电池21及氢气供应系统30的启动，辅助电动自行车运行起来。当电动自行车行驶后，空气会通过电动自行车前端的进风口11供应给质子交换膜燃料电池21，至此电动自行车就可以在质子交换膜燃料电池21工作产生的电能下行驶起来。
氢气供给系统30包括金属储氢瓶32，所述金属储氢瓶32通过氢气进气管路31连通质子交换膜燃料电池21的阳极。
当储氢瓶的氢气使用完后，充满氢气可以在几分钟以内完成，相比较于蓄电池充满电时间过长，这是燃料电池的极大优势。金属储氢瓶32采用的是金属储氢材料，金属储氢材料进行吸附储氢是一种低压安全高效的储氢方式，可以杜绝高压储氢在没有合理防护时出现的安全隐患。
优选的，氢气供给系统30还包括实时监测所述金属储氢瓶32的压力并在压力不足时给出报警提示的压力监测器33。当氢气的压力不足时表明氢气量不足，压力监测器33会给出提醒，用户及时充气防止影响预定行程。
金属储氢瓶32位于电动自行车的后座部位，质子交换膜燃料电池系统20位于电动自行车的水平梁部位。将金属储氢瓶设置在后座部位，质子交换膜燃料电池系统20设置在水平梁部位，可以利用压力的作用辅助氢气顺利的供给质子交换膜燃料电池21。
优选的该金属储氢瓶32有两个。
空气进气系统10还包括空气进气管路14，所述进风口11通过所述空气进气管路14与所述质子交换膜燃料电池21的阴极连接。
质子交换膜燃料电池系统20还包括排放质子交换膜燃料电池21电化学反应产生的水的空气尾排管路23，所述空气尾排管路23与所述质子交换膜燃料电池21连接并延伸到电动自行车的外壳底面。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种氢能电动自行车动力系统，其特征在于，包括空气进气系统、氢气供给系统和用于给电动自行车的控制系统和驱动系统供电的质子交换膜燃料电池系统，氢气供给系统连通质子交换膜燃料电池的阳极，空气进气系统连通质子交换膜燃料电池的阴极，空气进气系统的进风口设置在电动自行车的外壳前端，所述进风口设置有用于滤除空气颗粒物质的滤网。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述质子交换膜燃料电池系统设置有温度传感器，空气进气系统设置有根据所述温度传感器反馈的数值控制空气量的进气调节阀。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括锂离子电池，质子交换膜燃料电池系统运行时对锂离子电池进行充电。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述氢气供给系统包括金属储氢瓶，所述金属储氢瓶通过氢气进气管路连通质子交换膜燃料电池的阳极。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述氢气供给系统还包括实时监测所述金属储氢瓶的压力并在压力不足时给出报警提示的压力监测器。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述金属储氢瓶位于电动自行车的后座部位。
7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述金属储氢瓶有两个。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述质子交换膜燃料电池系统位于电动自行车的水平梁部位。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空气进气系统还包括空气进气管路，所述进风口通过所述空气进气管路与所述质子交换膜燃料电池的阴极连接。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述质子交换膜燃料电池系统还包括排放质子交换膜燃料电池电化学反应产生的水的空气尾排管路，所述空气尾排管路与所述质子交换膜燃料电池连接并延伸到电动自行车的外壳底面。
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