CN207637907U - 一种叉车用燃料电池供电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种叉车用燃料电池供电装置，包括：燃料电池箱体，具有主体框架和多个与之配合的可以单独打开的封装结构，主体框架是由钣金结构件焊接而成的长方体框架，主体框架具有多个用于相关元件安装的安装结构；燃料电池堆，设置在主体框架中的一个安装结构上；风机，经由连接管对增湿单元供应洁净空气；增湿单元；冷却液供应单元，用于对燃料电池堆提供冷却液及其他功能；氢气供应单元，用于将高压氢气减压为预设压力的氢气后供给燃料电池堆及其他功能；DC/DC变换器；低压配线盒和散热单元。本实用新型结构布局合理，在满足当前叉车对动力单元的尺寸要求下，具备性能优异，使用寿命长等优点，适用于改造当前应用场景下落伍的叉车车型。
Description
技术领域
本实用新型涉及叉车供电领域，尤其涉及一种叉车用燃料电池供电装置。
背景技术
由于燃料电池具有效率高，噪音小，无环境污染等突出优点，它也被越来越多地应用于叉车领域。燃料电池叉车的唯一产物是水，环境友好，克服了常规蓄电池驱动叉车连续工作时间短，充电时间长、体积庞大，在狭小空间无法工作等缺点。而且，叉车的功率一般比汽车小很多，所以其对燃料电池单元的功率要求就小很多，从而成本也会有大幅降低。国外多个大型企业己开始生产燃料电池叉车为各大型超市、运输、搬运公司服务。在国内，随着人们环保意识的逐渐提高以及燃料电池相关技术的突破，已有部分国内企业涉足燃料电池叉车领域。无疑的是，国内蓄电池叉车的存量很大，如果能够对已有机型进行燃料电池替换蓄电池的改造，在不影响叉车体积和提高使用性能方面下功夫，无疑使燃料电池具有广阔的施展空间和更多的用户。
目前，使用铅酸电池的电动叉车大量应用，虽然其自身具有无噪声，无废气排放等优点，但其容量较小且不断下降，充电时间长，一旦需长时间使用时，必须达到3组互换的情况下方能满足需要。即使这样，也会存在较长时间的使用空闲期，这会降低大规模物流中心的作业效率。如果使用燃料电池作为叉车的供能装置，一般要面临重新设计叉车，或者降低燃料电池的功率输出从而集成设于一个箱体之内，后者还面临着外部环境一旦温度偏高即接近或超过燃料电池散热器的耐受温度上限的情况，其便无法在额定功率下运行的风险。
实用新型内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种叉车用燃料电池供电装置。本实用新型主要利用燃料电池箱体的合理布局，将各个组件布置在其中，互相配合，在满足当前叉车对动力单元的尺寸要求下，从而具备性能优异，使用寿命长等优点。
本实用新型采用的技术手段如下：
一种叉车用燃料电池供电装置，其特征在于，包括：
燃料电池箱体，具有主体框架和多个与之配合的可以单独打开的封装结构，所述主体框架是由钣金结构件焊接而成的长方体框架，所述主体框架具有多个用于相关元件安装的安装结构；此种结构设计便于相关元件的安装及维修。
燃料电池堆，是由多节单电池堆叠而成的层叠体再受到后端端板和前端端板的夹持作用后形成的；所述燃料电池堆设置在所述主体框架中的一个安装结构上，所述多节单电池具有复合双极板；
风机，经由相应的连接管对增湿单元供应洁净空气；
增湿单元，与所述燃料电池堆相连，用于为所述燃料电池堆提供湿润空气；
冷却液供应单元，与所述燃料电池堆相连，用于对所述燃料电池堆提供冷却液，所述冷却液供应单元还用于冷却液补充、液位检测、冷却液排气和排放；
氢气供应单元，用于将高压氢气减压为预设压力的氢气后供给所述燃料电池堆，所述氢气供应单元还用于放空或通过阻火器放空；
DC/DC变换器，设置在所述主体框架中的另一个安装结构上，用于将所述燃料电池堆的输出转化为功率可调的稳压输出；
低压配线盒，设置在于所述DC/DC变换器同侧的另一个安装结构上，用于将48V直流电压转化为所需的12V或24V电压输出；
散热单元，用于为所述燃料电池堆散热。
进一步地，所述燃料电池堆、所述风机、所述增湿单元、所述冷却液供应单元及所述氢气供应单元设置在位于所述燃料电池箱体右部的一个封装结构内侧，在位于所述燃料电池箱体左部的一个封装结构内侧至少设置有所述DC/DC变换器和所述低压配线盒，所述燃料电池箱体上部设有接口安装板，所述接口安装板设置有冷却液进口、冷却液出口和氢气进口。为了充分利用叉车底部的安装空间，一般要求所述燃料电池箱体为长方体型且其长度方向与车宽方向相同。所述DC/DC变换器和低压配线盒均为盒型电气件，它们需要占据规则空间，为了有效提高零部件衔接紧密性、空间利用率且不使得所述燃料电池箱体的高度过高，因此进行上述设置。同时，这样的设置也便于拆装和维护工作。
进一步地，所述风机位于所述燃料电池堆的下方且数量为2个，2个所述风机之间的连接方式为串联，所述风机的出口压力范围为15kPa～40kPa。为了满足所述燃料电池堆的功率输出要求，同时受到空间尺寸的限制，采用单个风机面临重新设计或无法实现的困难，但采用2级加压送风可以满足要求，虽然增加了风机数量但连接简易，因此依然值得采用。
进一步地，所述DC/DC变换器的冷却方式为空冷，并具有功率调节功能且效率大于90％。受运行环境影响，选用该种类型的DC/DC变换器有利于推广应用。
进一步地，所述低压配线盒具备至少2路电力输出，分别为12V或24V，所述低压配线盒还包括用于测试或试验过程所用的显示区和控制区。12V或24V为绝大多数开关阀件、相关元器件的驱动电源电压，如此设置方便上述元件的选型。很多改造的叉车需要进行相应的测试，具备显示和控制功能显然有利于这一过程的顺利执行。
进一步地，所述散热单元设置于叉车驾驶室上的叉车框架的纵梁之上，数量为2个；或者设置于所述燃料电池箱体上部靠近车尾的位置，数量为1个或2个；或者设置于所述低压配线盒的下部，数量为1个。由于叉车的工作环境存在面临高温的可能性，那么保证所述燃料电池堆的热量及时散出显得至关必要，采用上述的设置方式可以解决上述问题，使用户无后顾之忧。
较现有技术相比，本实用新型采用双风机串联供气的形式，集成DC/DC变换器和具有显示及控制功能的低压配线盒，散热单元灵活配置于装置内或装置外，可以作为全部动力源或与锂电池联合应用，满足当前叉车对动力单元的尺寸要求，具备性能优异，使用寿命长等优点，适用于改造当前应用场景下落伍的叉车车型。
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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型带局部剖视的燃料电池箱体及其内部安装的结构简图。
图2为本实用新型燃料电池供电装置安装于叉车后的侧部结构简图。
图3为本实用新型带局部剖视的燃料电池供电装置的示例简图。
图4为本实用新型散热单元安装于燃料电池箱体之上时的结构简图。
图中：1、燃料电池箱体，1.1、主体框架，1.2、接口安装板，2、燃料电池堆，2.1、多节单电池，2.2、后端端板，2.3、前端端板，3、风机，4、增湿单元，5、冷却液供应单元，6、氢气供应单元，7、DC/DC变换器，8、低压配线盒，9、散热单元，10、叉车框架。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，都属于本实用新型保护的范围。
如图1，图2所示，一种叉车用燃料电池供电装置，包括：
燃料电池箱体1，具有主体框架1.1和多个与之配合的可以单独打开的封装结构，所述主体框架1.1是由钣金结构件焊接而成的长方体框架，所述主体框架1.1具有多个用于相关元件安装的安装结构；此种结构设计便于相关元件的安装及维修。
燃料电池堆2，是由多节单电池2.1堆叠而成的层叠体再受到后端端板2.2和前端端板2.3的夹持作用后形成的；所述燃料电池堆2设置在所述主体框架1.1中的一个安装结构上，所述多节单电池2.1具有复合双极板；
风机3，经由相应的连接管对增湿单元4供应洁净空气；
增湿单元4，与所述燃料电池堆2相连，用于为所述燃料电池堆2提供湿润空气；
冷却液供应单元5，与所述燃料电池堆2相连，用于对所述燃料电池堆2提供冷却液，所述冷却液供应单元5还用于冷却液补充、液位检测、冷却液排气和排放；
氢气供应单元6，用于将高压氢气减压为预设压力的氢气后供给所述燃料电池堆2，所述氢气供应单元6还用于放空或通过阻火器放空；
DC/DC变换器7，设置在所述主体框架1.1中的另一个安装结构上，用于将所述燃料电池堆2的输出转化为功率可调的稳压输出；
低压配线盒8，设置在于所述DC/DC变换器7同侧的另一个安装结构上，用于将48V直流电压转化为所需的12V或24V电压输出；
散热单元9，用于为所述燃料电池堆2散热。
在本实施例中，燃料电池箱体1为除散热单元9外的所有其他元器件提供安装固定位置(安装结构)，为了使其更好地完成确定的功能，因而采用钣金结构件焊接而成其框架，在框架上设置螺纹孔，以供相关的外部封装使用。由于受到空间大小的限制，叉车用燃料电池供电装置必须做到紧凑、合理。在安装与维护过程中，具有更多的可以打开的外部封装显然是十分必要的。同时，使用薄金属板(如镀锌Q235B，20#钢板)等，采用折弯加工的方式形成外部封装，可以最大限度的节省体积占用率。在其他实施例中，外部封装是由相应的材料经机械加工、注塑或铸造形成的，成本上要高于前述实施例，但可以进行更多的工业设计，提高燃料电池箱体1的美观性。
在本实施例中，所述燃料电池堆2、所述风机3、所述增湿单元4、所述冷却液供应单元5及所述氢气供应单元6设置在位于所述燃料电池箱体1右部的一个封装结构内侧，在位于所述燃料电池箱体1左部的一个封装结构内侧至少设置有所述DC/DC变换器7和所述低压配线盒8，所述燃料电池箱体1上部设有接口安装板1.2，所述接口安装板1.2设置有冷却液进口、冷却液出口和氢气进口。
所述燃料电池堆2、所述风机3、所述增湿单元4、所述冷却液供应单元5及所述氢气供应单元6、所述DC/DC变换器7和所述低压配线盒8以及接口安装板1.2，它们之间的连接方式或为软管连接，或为硬管连接、或为电气连接，它们本身及所有的连接均是为使燃料电池供电装置发挥性能提供服务，每一部分都不可或缺。需要说明的是，燃料电池供电装置是具备介质温度和压力监测、单电池电压检测及元件控制功能的装置，在本实用新型中，这些功能的实现是由在各单元组成或相应器件完成的。通常，DC/DC变换器7和低压配线盒8均为盒型电气件，它们需要占据规则空间，为了有效提高零部件衔接紧密性且不使得电池箱体1的高度过高，充分利用叉车底部的安装空间，因此燃料电池电池箱体1设计为长方体型且其长度方向与车宽方向相同。
在本实用新型中，进入所述燃料电池堆2的空气来源于所述风机3，所述风机3位于所述燃料电池堆2的下方且数量为2个，2个所述风机3之间的连接方式为串联，所述风机3的出口压力范围为15kPa～40kPa。其他类型的燃料电池供电装置可能会使用空气压缩机输送空气，因为供应空气的压力可以更高，流量可以更大。但应用在叉车领域时，本实用新型的燃料电池堆2使用接近常压的空气即可达到性能要求。可是，为了满足燃料电池堆2的功率输出要求，同时受到空间尺寸的限制(高度受限)，采用单个风机面临重新设计或无法实现的困难，但采用2级加压送风可以满足要求，虽然增加了风机数量且连接简易，所以依然值得采用。
本实用新型的燃料电池供电装置功率不大，不像乘用车那样对燃料电池系统的要求那么高，因此，所述DC/DC变换器7的冷却方式为空冷，并具有功率调节功能且效率大于90％。另外，受运行环境影响，选用该种类型的DC/DC变换器有利于推广应用。
所述低压配线盒8具备至少2路电力输出，分别为12V或24V，所述低压配线盒8还包括用于测试或试验过程所用的显示区和控制区。12V或24V为绝大多数开关阀件、相关元器件的驱动电源电压，如此设置方便上述元件的选型。很多改造的叉车需要进行相应的测试，具备显示和控制功能显然有利于这一过程的顺利执行。
所述散热单元9设置于叉车驾驶室上的叉车框架10的纵梁(如图2所示)之上，数量为2个，这样的布置由于叉车的工作环境存在面临高温的可能性，那么保证所述燃料电池堆2的热量及时散出显得至关必要，采用上述的设置方式可以解决上述问题，使用户无后顾之忧。如图4所示，若将散热单元9设置于燃料电池箱体1上部靠近车尾的位置，数量为1个或2个；又或者如图3所示，所述散热单元9设置于所述低压配线盒8下部，数量为1个，必然需要重新设计散热器，同时管路的连接也要重新布局，最大的优点在于将整个供电装置整合成一体化系统。可以说，这两种略有不同的结构布局的燃料电池供电装置取决于最终用户的选择。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种叉车用燃料电池供电装置，其特征在于，包括：
燃料电池箱体(1)，具有主体框架(1.1)和多个与之配合的可以单独打开的封装结构，所述主体框架(1.1)是由钣金结构件焊接而成的长方体框架，所述主体框架(1.1)具有多个用于相关元件安装的安装结构；
燃料电池堆(2)，是由多节单电池(2.1)堆叠而成的层叠体再受到后端端板(2.2)和前端端板(2.3)的夹持作用后形成的；所述燃料电池堆(2)设置在所述主体框架(1.1)中的一个安装结构上，所述多节单电池(2.1)具有复合双极板；
风机(3)，经由相应的连接管对增湿单元(4)供应洁净空气；
增湿单元(4)，与所述燃料电池堆(2)相连，用于为所述燃料电池堆(2)提供湿润空气；
冷却液供应单元(5)，与所述燃料电池堆(2)相连，用于对所述燃料电池堆(2)提供冷却液，所述冷却液供应单元(5)还用于冷却液补充、液位检测、冷却液排气和排放；
氢气供应单元(6)，用于将高压氢气减压为预设压力的氢气后供给所述燃料电池堆(2)，所述氢气供应单元(6)还用于放空或通过阻火器放空；
DC/DC变换器(7)，设置在所述主体框架(1.1)中的另一个安装结构上，用于将所述燃料电池堆(2)的输出转化为功率可调的稳压输出；
低压配线盒(8)，设置在与所述DC/DC变换器(7)同侧的另一个安装结构上，用于将48V直流电压转化为所需的12V或24V电压输出；
散热单元(9)，用于为所述燃料电池堆(2)散热。
2.根据权利要求1所述的叉车用燃料电池供电装置，其特征在于，所述燃料电池堆(2)、所述风机(3)、所述增湿单元(4)、所述冷却液供应单元(5)及所述氢气供应单元(6)设置在位于所述燃料电池箱体(1)右部的一个封装结构内侧，在位于所述燃料电池箱体(1)左部的一个封装结构内侧至少设置有所述DC/DC变换器(7)和所述低压配线盒(8)，所述燃料电池箱体(1)上部设有接口安装板(1.2)，所述接口安装板(1.2)设置有冷却液进口、冷却液出口和氢气进口。
3.根据权利要求1所述的叉车用燃料电池供电装置，其特征在于，所述风机(3)位于所述燃料电池堆(2)的下方且数量为2个，2个所述风机(3)之间的连接方式为串联，所述风机(3)的出口压力范围为15kPa～40kPa。
4.根据权利要求1所述的叉车用燃料电池供电装置，其特征在于，所述DC/DC变换器(7)的冷却方式为空冷，并具有功率调节功能且效率大于90％。
5.根据权利要求1所述的叉车用燃料电池供电装置，其特征在于，所述低压配线盒(8)具备至少2路电力输出，分别为12V或24V，所述低压配线盒(8)还包括用于测试或试验过程所用的显示区和控制区。
6.根据权利要求1所述的叉车用燃料电池供电装置，其特征在于，所述散热单元(9)设置于叉车驾驶室上的叉车框架(10)的纵梁之上，数量为2个；或者设置于所述燃料电池箱体(1)上部靠近车尾的位置，数量为1个或2个；或者设置于所述低压配线盒(8)的下部，数量为1个。
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Cited By (2)
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| CN114347810A (zh) * | 2022-03-17 | 2022-04-15 | 杭叉集团股份有限公司 | 一种分布式架构氢燃料电池叉车 |
| CN114873524A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-08-09 | 江苏兴邦能源科技有限公司 | 一种叉车用氢电混合动力装置 |
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| CN114873524B (zh) * | 2022-05-27 | 2023-09-19 | 江苏兴邦能源科技有限公司 | 一种叉车用氢电混合动力装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: A fuel cell power supply device for forklifts Effective date of registration: 20231026 Granted publication date: 20180720 Pledgee: Industrial Bank Limited by Share Ltd. Dalian branch Pledgor: Sunrise Power Co.,Ltd. Registration number: Y2023980062978 |