CN211405756U - 发电系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种发电系统及汽车，包括高温换热器、加压循环泵、膨胀机、发电机和安设在液氢灌上的降温水袋，所述高温换热器具有第一高温侧和第一低温侧，所述第一高温侧内装有高温介质，所述降温水袋内装有低温介质，所述低温介质经加压循环泵抽至高温换热器的第一低温侧内，低温介质吸收高温介质的热量升温后进入膨胀机，所述膨胀机带动发电机工作，所述膨胀机的出气口与降温水袋的进液口连接。利用本申请不仅可提高能源利用率，达到节能的目标，而且结构简单，便于装配和使用。

Description

发电系统及汽车

技术领域

本申请涉及汽车技术领域，具体涉及一种发电系统及汽车。

背景技术

目前，常见的新能源车主要分为两种，一种是以锂电池为供能方式的电动汽车，一种是以燃料电池为供能方式的燃料电池车。燃料电池与传统意义的电池不同，它是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电化学反应转化为电能的高效发电装置。燃料电池也与传统的内燃机不同，它虽然同内燃机一样需要燃料和氧化剂，但不需要经过燃烧，可在低温条件下完成化学反应实现发电功能。

现有的燃料电池主要以氢气为燃料，以氧气为氧化剂。氢气主要以液态形式储存。由于液氢不能直接用于燃料电池中的反应，需要先将液氢汽化。发明人在实现本申请的过程中发现，液氢汽化时的能量并未得到充分利用，能量利用率降低。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提出一种发电系统及汽车，以解决上述技术问题。

本申请提出一种发电系统，其包括：高温换热器、加压循环泵、膨胀机、发电机和安设在液氢灌上的降温水袋，所述高温换热器具有第一高温侧和第一低温侧，所述第一高温侧内装有高温介质，所述降温水袋内装有低温介质，所述低温介质经加压循环泵抽至高温换热器的第一低温侧内，低温介质吸收高温介质的热量升温后进入膨胀机，所述膨胀机带动发电机工作，所述膨胀机的出气口与降温水袋的进液口连接，能够采用朗肯循环余热的发电方式利用液氢低温发电，从而为整车低压系统提供电量，不仅可提高能源利用率，达到节能的目标，而且结构简单，便于装配和使用。

可选地，还包括第一水泵和安设在燃料电池反应堆上的吸热水袋，所述第一水泵将第一高温侧内的高温介质抽至吸热水袋，吸热水袋的出液口与第一高温侧的进液口连接。采用燃料电池反应堆反应产生的热量为介质加热，不仅可对燃料电池反应堆降温，还可进一步地提高能源利用率，进一步地节能。

可选地，还包括：散热器，散热器的进液口、吸热水袋的出液口和第一高温侧的进液口通过三通阀连接，所述散热器的出液口与第一水泵的进液口连接，以保证燃料电池反应堆冷却性能，保证其正常工作。

可选地，还包括：水温传感器和控制器，所述水温传感器设置在吸热水袋的出液口和三通阀的连接管路上，所述控制器分别与水温传感器和三通阀电连接，以实现三通阀的自动控制，提高自动化水平。

可选地，还包括冷却风扇，所述冷却风扇设置在所述散热器上，且出风口朝向散热器，所述冷却风扇与控制器电连接，可加速散热器周围的空气流动，提高散热效果。

可选地，还包括低温换热器和第二水泵，所述低温换热器具有第二高温侧和第二低温侧，所述第二高温侧的出液口与加压循环泵连接，第二高温侧的进液口与膨胀机的出气口连接，所述降温水袋的进液口与第二低温侧的出液口连接，第二低温侧的进液口与第二水泵连接。通过设置低温换热器和第二水泵，可使得低温换热器、降温水袋和第二水泵构成一个独立的循环水路，方便检修和安装。

可选地，第一水泵和第二水泵均为电子水泵，以降低生产成本，方便控制。

本申请还提供一种汽车，其包括如上所述的发电系统，能够通过朗肯循环余热发电的方式利用液氢低温发电，从而为整车低压系统提供电量，不仅可提高能源利用率，达到节能的目标，而且结构简单，便于装配和使用。

本申请提供的发电系统及汽车通过设置降温水袋、高温换热器、加压循环泵、膨胀机和发电机，降温水袋通过储氢罐降温后，再经加压循环泵抽至高温换热器变为高温高压的过热气体，高温高压过热气体驱动膨胀机带动发电机发电，能够采用朗肯循环余热的发电方式利用液氢低温发电，从而为整车低压系统提供电量，不仅可提高能源利用率，达到节能的目标，而且结构简单，便于装配和使用。

附图说明

图1是本申请的发电系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图以及具体实施例，对本申请的技术方案进行详细描述。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

图1示出了本申请的发电系统的结构示意图，如图1所示，本申请提供的发电系统，其包括：安设在液氢灌上的降温水袋9、高温换热器5、加压循环泵6、膨胀机10和发电机12。

所述高温换热器5具有第一高温侧和第一低温侧，所述第一高温侧内装有高温介质。所述降温水袋9内装有低温介质。

其中，高温介质与低温介质的温度是相对而言，高温介质的温度大于低温介质的温度。在本实施例中，高温介质的温度可以大于80℃。低温介质的温度可以低于10℃。

降温水袋9的出液口与加压循环泵6的进液口连接，加压循环泵6的出液口与高温换热器5的第一低温侧的进液口连接。其中，高温换热器5、加压循环泵6均可采用现有设备。

低温介质经加压循环泵6抽至高温换热器5的第一低温侧内，低温介质吸收高温介质热量升温后，进入膨胀机10。

膨胀机10带动发电机12工作发电，膨胀机10的出液口与降温水袋9的进液口连接。

现以介质水为例，说明发电系统的工作过程，具体如下：

液氢灌给降温水袋9内的水降温，使其成为低温水。低温水经加压循环泵6加压后，抽至高温换热器5的第一低温侧。

低压水在高温换热器5内与第一高温侧的高温介质进行热量交换，加压的低温水升温汽化成为高压高温的过热气体。

高压高温的过热气体经膨胀机10的进液口进入膨胀机10，高压高温的过热气体推动膨胀机10做功，将内能转化为动能。

膨胀机10通过传动轴11带动发电机转动发电，发出的电能为汽车低压系统提供电量。其中，汽车低压系统的电压值为9-16V。

完成做功的高压高温过热气体变为低温低压气体，进入降温水袋9，依次循环。

本申请提供的发电系统通过设置降温水袋、高温换热器、加压循环泵、膨胀机和发电机，降温水袋通过储氢罐降温后，再经加压循环泵抽至高温换热器变为高温高压的过热气体，高温高压过热气体驱动膨胀机带动发电机发电，能够采用朗肯循环余热的发电方式利用液氢低温发电，从而为整车低压系统提供电量，不仅可提高能源利用率，达到节能的目标，而且结构简单，便于装配和使用。

进一步地，发电系统还包括：第一水泵3和安设在燃料电池反应堆上的吸热水袋4。

吸热水袋4内的介质吸收燃料电池反应堆内反应产生的热量，实现升温，成为高温介质。

第一高温侧的出液口通过第一水泵3与吸热水袋4的进液口连接，第一水泵3将第一高温侧内的高温介质抽至吸热水袋4，吸热水袋4的出液口与第一高温侧的进液口连接。

采用燃料电池反应堆反应产生的热量为介质加热，不仅可对燃料电池反应堆降温，还可进一步地提高能源利用率，进一步地节能。

优选地，发电系统还包括：散热器1，散热器1的进液口、吸热水袋4的出液口和第一高温侧的进液口通过三通阀13连接，所述散热器1的出液口与第一水泵3的进液口连接。

如图1所示，三通阀13具有三个出口，分别为a、b、c，a出口与吸热水袋4的出液口连接，b出口与第一高温侧的进液口连接，散热器1的进液口与c出口连接。

当燃料电池反应堆产生的热量超过高温换热器5能够带走的热量时，会导致燃料电池反应堆的冷却性能不足。此时，打开c出口进行分流，利用散热器1进行散热，以保证燃料电池反应堆冷却性能，保证其正常工作。

进一步地，发电系统还包括：水温传感器14和控制器，所述水温传感器14设置在吸热水袋4的出液口和三通阀13的a出口的连接管路上，所述控制器分别与水温传感器和三通阀13电连接。

水温传感器14实时监测吸热水袋4的出水温度，当出水温度低于的预定温度(例如50℃)时，控制器控制三通阀13的ab出口连通，第一水泵3、吸热水袋4、水温传感器14、三通阀13、高温换热器5构成循环回路，直接将吸热水袋4中介质带入高温散热器5中。

当出水温度超过预定阈值后，控制器控制三通阀13的c出口逐渐打开，通过三通阀13可调节b出口和c出口的流量分配，一部分水通过c出口流经散热器1，将多余的热量带入空气中，以保证反应堆不超温度限制。

通过设置水温传感器14和控制器，可实现三通阀13的自动控制，提高自动化水平。

优选地，发电系统还包括冷却风扇2，所述冷却风扇2设置在所述散热器1上，且出风口朝向散热器1，所述控制器与冷却风扇电连接。

当控制器控制三通阀13的c出口打开时，同时控制冷却风扇2工作，加速散热器1周围的空气流动，提高散热效果。

在本实施例中，控制器可采用可编程逻辑控制器，水温传感器14可采用现有的温度传感器，例如，型号为PT100的温度传感器。三通阀13可采用现有的电控三通阀，例如型号为3810R的电控三通阀。

控制器采用现有的连接电路实现与冷却风扇2、水温传感器14以及三通阀13的电连接，控制器采用现有的逻辑编程实现其控制功能。

控制器可根据水温传感器14测量的出水温度，实现三通阀13开度的调节，例如大于70℃时，控制c出口打开至1/2总开度，大于80℃时，控制c出口打开至2/3总开度，大于90℃时控制c出口打开至最大总开度。

在一个具体实施例中，发电系统还包括低温换热器7和第二水泵8，所述低温换热器7具有第二高温侧和第二低温侧。

所述第二高温侧的出液口与加压循环泵6连接，第二高温侧的进液口与膨胀机10的出气口连接。

所述降温水袋9的进液口与第二低温侧的出液口连接，第二低温侧的进液口与第二水泵8连接。

通过设置低温换热器7和第二水泵8，可使得低温换热器7、降温水袋9和第二水泵8构成一个独立的循环水路，方便检修和安装。

降温水袋9内的低温介质在低温换热器7内，给第二高温侧的介质进行降温。

在一个实施例中，降温水袋9和吸热水袋4均为现有的水袋，分别包裹在燃料电池堆和储氢灌外部。

在本实施例中，第一水泵和第二水泵均为现有的电子水泵，以降低生产成本，方便控制。

本申请还提供一种汽车，其包括如上所述的发电系统。本申请提供的汽车通过设置降温水袋、高温换热器、加压循环泵、膨胀机和发电机，降温水袋通过储氢罐降温后，再经加压循环泵抽至高温换热器变为高温高压的过热气体，过热气体驱动膨胀机带动发电机发电，能够通过朗肯循环余热发电的方式利用液氢低温发电，从而为整车低压系统提供电量，不仅可提高能源利用率，达到节能的目标，而且结构简单，便于装配和使用。

以上，结合具体实施例对本申请的技术方案进行了详细介绍，所描述的具体实施例用于帮助理解本申请的思想。本领域技术人员在本申请具体实施例的基础上做出的推导和变型也属于本申请保护范围之内。

Claims (8)

1.一种发电系统，其特征在于，包括：高温换热器、加压循环泵、膨胀机、发电机和安设在液氢灌上的降温水袋，所述高温换热器具有第一高温侧和第一低温侧，所述第一高温侧内装有高温介质，所述降温水袋内装有低温介质，所述低温介质经加压循环泵抽至高温换热器的第一低温侧内，低温介质吸收高温介质的热量升温后进入膨胀机，所述膨胀机带动发电机工作，所述膨胀机的出气口与降温水袋的进液口连接。

2.如权利要求1所述的发电系统，其特征在于，还包括第一水泵和安设在燃料电池反应堆上的吸热水袋，所述第一水泵将第一高温侧内的高温介质抽至吸热水袋，吸热水袋的出液口与第一高温侧的进液口连接。

3.如权利要求2所述的发电系统，其特征在于，还包括：散热器，散热器的进液口、吸热水袋的出液口和第一高温侧的进液口通过三通阀连接，所述散热器的出液口与第一水泵的进液口连接。

4.如权利要求3所述的发电系统，其特征在于，还包括：水温传感器和控制器，所述水温传感器设置在吸热水袋的出液口和三通阀的连接管路上，所述控制器分别与水温传感器和三通阀电连接。

5.如权利要求4所述的发电系统，其特征在于，还包括冷却风扇，所述冷却风扇设置在所述散热器上，且出风口朝向散热器，所述冷却风扇与控制器电连接。

6.如权利要求5所述的发电系统，其特征在于，还包括低温换热器和第二水泵，所述低温换热器具有第二高温侧和第二低温侧，所述第二高温侧的出液口与加压循环泵连接，第二高温侧的进液口与膨胀机的出气口连接，所述降温水袋的进液口与第二低温侧的出液口连接，第二低温侧的进液口与第二水泵连接。

7.如权利要求6所述的发电系统，其特征在于，第一水泵和第二水泵均为电子水泵。

8.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1-7任一所述的发电系统。

Images