CN213799302U - 一种氢燃料汽车动力总成系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种氢燃料汽车动力总成系统，涉及汽车技术领域，以解决现有技术中电动汽车储电容量小的问题，该氢燃料汽车动力总成系统包括储氢罐、氧气发生装置、氢燃料反应堆、传动电机、电气控制单元和散热系统，储氢罐和氧气发生装置分别与氢燃料反应堆连接，氢燃料反应堆连接传动电机，电气控制单元连接氢燃料反应堆，电气控制单元控制氢燃料反应堆产生的电能为汽车传动电机的供电量，散热系统通过流通管道连接氢燃料反应堆。本实用新型的氢燃料汽车动力总成系统通过将氢气和氧气通往氢燃料反应堆进行反应产生电能，氢燃料反应堆在进行反应的同时，消耗的氢气和氧气也在不断的补充进去，具有容量大、能量转化率高的特点。

Description

一种氢燃料汽车动力总成系统

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，尤其是涉及一种氢燃料汽车动力总成系统。

背景技术

近年来，随着人们生活水平的提高，汽车作为一种交通工具越来越普遍，但目前汽车的燃料主要是汽油和柴油，汽油和柴油都是不可再生资源，这样不仅消耗了大量的石油资源，而且汽车尾气中所含的氮氧化物、碳氢化物和一氧化碳等带来严重的环境污染问题。

随着环境问题和能源问题的日益突出，新能源汽车成为了世界各大汽车厂商及研发机构的研究热点，新能源汽车主要包括电动汽车、燃料电池汽车等。一般的电动汽车是通过充电电池是把电能贮存起来，需要时再释放出来，这样的电池使用时需要经常充电，且电池的储存容量有限。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种氢燃料汽车动力总成系统，以解决现有技术中电动汽车储电容量小的问题，本实用新型的氢燃料汽车动力总成系统电池反应转化效率高、容量大且反应堆排放的唯一物质是水，对环境零污染。

本实用新型提供的氢燃料汽车动力总成系统，如图1-图3所示，包括储氢罐、氧气发生装置、氢燃料反应堆、传动电机、电气控制单元和散热系统，所述储氢罐和所述氧气发生装置分别与所述氢燃料反应堆连接，所述氢燃料反应堆连接传动电机，所述电气控制单元连接所述氢燃料反应堆，所述电气控制单元控制所述氢燃料反应堆产生的电能为汽车传动电机的供电量，所述散热系统通过流通管道连接所述氢燃料反应堆。

作为本实用新型的一个优选方案，氢燃料汽车动力总成系统还包括氢气压力传感器，所述氢气压力传感器设置于所述储氢罐上，所述氢气压力传感器连接所述电气控制单元，所述电气控制单元连接氢气压力表，所述氢气压力表设置于汽车仪表盘上。

作为本实用新型的一个优选方案，氢燃料汽车动力总成系统还包括氧气压力传感器，所述氧气压力传感器设置于所述氧气发生装置上，所述氧气压力传感器连接所述电气控制单元，所述电气控制单元连接氧气压力表，所述氧气压力表设置于汽车仪表盘上。

作为本实用新型的一个优选方案，氢燃料汽车动力总成系统还包括温度传感器，所述温度传感器设置于所述氢燃料反应堆上，所述温度传感器连接所述电气控制单元，所述电气控制单元连接反应堆温度表，所述反应堆温度表设置于汽车仪表盘上。

作为本实用新型的一个优选方案，氢燃料汽车动力总成系统还包括逆变器，所述逆变器与所述氢燃料反应堆的电能输出端相连接，所述逆变器的输出端与传动电机相连接。

作为本实用新型的一个优选方案，氢燃料汽车动力总成系统还包括电池组，所述电池组连接所述逆变器，所述逆变器连接所述电气控制单元，所述电气控制单元与所述氢燃料反应堆连接，所述电池组用于收集所述氢燃料反应堆过剩的电能，并且所述电池组能够为汽车传动电机供电，所述电池组为石墨烯电池。

作为本实用新型的一个优选方案，氧气发生装置包括空气过滤系统和制氧系统，以使空气通过空气过滤系统和制氧系统产生氧气。

作为本实用新型的一个优选方案，所述储氢罐设置于车的后部，所述氢燃料反应堆设置在汽车前座椅下方，汽车车身上设置有充氢气口，所述充氢气口与所述储氢罐相连通。

作为本实用新型的一个优选方案，所述散热系统包括介质容器、循环泵、流通管道、过滤装置和去离子装置，所述流通管道上连接有所述介质容器，所述循环泵连接于所述介质容器的出口端，所述过滤装置和去离子装置依次连接于所述循环泵的出口端，所述氢燃料反应堆连接于所述去离子装置的出口端，所述氢燃料反应堆的出口端连接所述介质容器，所述循环泵连接水泵控制器，所述水泵控制器连接电气控制单元，所述电气控制单元根据温度传感器感应的温度信息控制循环泵的转速。

作为本实用新型的一个优选方案，还包括电解产氢装置，所述电解产氢装置连接备用氢罐，所述备用氢罐连接所述氢燃料反应堆，所述备用氢罐与所述储氢罐分别采用单独氢气供给管路及瓶阀。

与现有技术相比，本实用新型有以下积极效果：

1、本实用新型提供的氢燃料汽车动力总成系统，包括储氢罐、氧气发生装置、氢燃料反应堆、传动电机、电气控制单元和散热系统，储氢罐和氧气发生装置分别与氢燃料反应堆连接，氢燃料反应堆连接传动电机，电气控制单元连接氢燃料反应堆，电气控制单元控制氢燃料反应堆产生的电能为汽车传动电机的供电量，散热系统通过流通管道连接氢燃料反应堆。氢燃料汽车动力总成系统不用充电，通过将氢气和氧气通往氢燃料反应堆进行化学反应产生电能，氢气和氧气不断的输入，即可产生源源不断的电能，形成动态的电能输出，相比蓄电池作为储能装置把电能贮存起来，需要时再释放出来，氢燃料反应堆在进行反应输出电能的同时，消耗的氢气和氧气也在不断的补充进去，具有不用充电、容量大、能量转化率高的特点。

2、本实用新型实施例提供的氢燃料汽车动力总成系统，通过包括氢气压力传感器、氧气压力传感器和温度传感器，并将信号传输至汽车仪表盘上，供驾驶人员进行监控，保证了汽车运行的安全性。

3、本实用新型实施例提供的氢燃料汽车动力总成系统，通过包括散热系统且循环泵连接水泵控制器，水泵控制器连接电气控制单元，电气控制单元根据温度传感器感应的温度信息控制循环泵的转速，根据温度传感器感应氢燃料反应堆的温度，若温度出现异常，可以通过电气控制单元调控循环泵的转速，调整冷却介质的流量，进而使氢燃料反应堆的温度回到正常范围之内，从而保证了汽车运行的安全性。

4、本实用新型实施例提供的氢燃料汽车动力总成系统，通过包括电解产氢装置，当汽车行驶至一些偏远地区，无法及时向汽车充氢气时，可以通过向汽车充电，电解水产生氢气，储存至备用氢罐中，通过采用备用氢罐及独立氢气供给管路系统向氢燃料反应堆提供氢气，从而保证汽车行驶的连续性，拓宽了汽车的行驶地域范围。

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它的附图。

图1为本实用新型的氢燃料汽车动力总成系统的结构示意图；

图2为本实用新型的散热系统的结构示意图；

图3为本实用新型的氢燃料汽车动力总成系统的氢气供应示意图。

图中：1、储氢罐；2、氧气发生装置；3、氢燃料反应堆；4、逆变器；5、电气控制单元；6、传动电机；7、电池组；8、散热系统；9、充氢气口；10、排放管道；11、氢气压力传感器；12、氧气压力传感器；13、温度传感器；14、汽车仪表盘；141、氢气压力表；142、氧气压力表；143、反应堆温度表；15、介质容器；16、循环泵；17、流通管道；18、过滤装置；19、去离子装置；20、电解产氢装置；21、备用氢罐；22、水泵控制器。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步详细的说明。

实施例1：

本实施例提供的氢燃料汽车动力总成系统，如图1-图3所示，包括储氢罐1、氧气发生装置2、氢燃料反应堆3、传动电机6、电气控制单元5和散热系统8。储氢罐1和氧气发生装置2分别与氢燃料反应堆3连接，储氢罐1用于储存氢气并为氢燃料反应堆3提供氢气，氧气发生器用于为氢燃料反应堆3提供氧气，氢燃料反应堆3用于将氢气与氧气进行反应产生电能。氢燃料反应堆3连接传动电机6，电气控制单元5连接氢燃料反应堆3，电气控制单元5控制氢燃料反应堆3产生的电能为汽车的传动电机6的供电量，从而驱动汽车行驶。散热系统8通过流通管道连接氢燃料反应堆3，散热系统8为氢燃料反应堆3提供散热。本实施例的氢燃料汽车动力总成系统不用充电，通过将氢气和氧气通往氢燃料反应堆3进行化学反应产生电能，氢气和氧气不断的输入，即可产生源源不断的电能，形成动态的电能输出，相比蓄电池作为储能装置把电能贮存起来，需要时再释放出来，氢燃料反应堆3在进行反应输出电能的同时，消耗的氢气和氧气也在不断的补充进去，具有不用充电、容量大、能量转化率高的特点。并通过电气控制单元5控制将氢燃料反应堆3产生的电能进行分配为汽车传动电机6供电，从而驱动汽车行驶，电气控制单元5也用于控制其他用电分配。氢燃料反应堆3通过散热系统8散热，保证氢燃料反应堆3能在恒温下运行，对氢燃料反应堆3进行恒温保护。本实施例的氢燃料汽车动力总成系统充氢气时间在3分钟左右，节约时间成本，同时充一次氢气，续航里程达到700公里。同时，产能所排放的废物只有水，对环境无污染。

作为本实施例的优选的技术方案，如图1所示，氢燃料汽车动力总成系统还包括氢气压力传感器11，氢气压力传感器11设置于储氢罐1上，氢气压力传感器11连接电气控制单元5，电气控制单元5连接氢气压力表141，氢气压力表141设置于汽车仪表盘14上。氢气压力传感器11与电气控制单元5相连接并将信号传输至汽车仪表盘14上，供驾驶人员对储氢罐的压力状态进行监控。

作为本实施例的优选的技术方案，如图1所示，氢燃料汽车动力总成系统还包括氧气压力传感器12，氧气压力传感器12设置于氧气发生装置2上，氧气压力传感器12连接电气控制单元5，电气控制单元5连接氧气压力表142，氧气压力表142设置于汽车仪表盘14上。氧气压力传感器12将氧气发生装置2的产氧压力信号传输给电气控制单元5并将信号传输至汽车仪表盘14上，供驾驶人员对氧气发生装置2的制氧状态进行监控。

作为本实施例的优选的技术方案，如图1所示，氢燃料汽车动力总成系统还包括温度传感器13，温度传感器13设置于所述氢燃料反应堆3上，温度传感器13连接电气控制单元5，电气控制单元5连接反应堆温度表143，反应堆温度表143设置于汽车仪表盘14上。温度传感器13将氢燃料反应堆中化学反应温度传输给电气控制单元5，并由电气控制单元5将信号传输至汽车仪表盘14上，供驾驶人员对氢燃料反应堆3的反应状态进行监控。

作为本实施例的优选的技术方案，如图1所示，氢燃料汽车动力总成系统还包括逆变器4，逆变器4与氢燃料反应堆的电能输出端相连接，逆变器4的输出端与传动电机6相连接。逆变器4用于将氢燃料反应堆输出的电压进行转换，从而将转换后的电压传输给传动电机6。一般逆变器4将氢燃料反应堆输出的电压进行升压，使升高后的电压符合汽车传动电机6的使用。

作为本实施例的优选的技术方案，如图1所示，氢燃料汽车动力总成系统还包括电池组7，电池组7连接逆变器4，逆变器4连接电气控制单元5，电气控制单元5与氢燃料反应堆3连接，电池组7用于收集氢燃料反应堆过剩的电能，并且电池组7能够为汽车传动电机6供电，所述电池组7为石墨烯电池。电气控制单元5将氢燃料反应堆供给汽车用电后过剩的电能分配给电池组7进行储存，电池组7可以把储能再次传输给传动电机6，从而保证汽车动力充沛运行，且避免电能的浪费，电池组7在储存电能和汽车启动时使用。石墨烯电池具有尺寸小、重量轻的特点，而且能量储存密度较高，能够提高了车辆的行驶效率，另外，具有充电时间短的特点。

作为本实施例的优选的技术方案，氧气发生装置2包括空气过滤系统和制氧系统，以使空气通过空气过滤系统和制氧系统产生氧气。利用空气过滤系统对空气进行过滤，过滤后的空气经过制氧系统(氧气发生器)进行制氧从而得到纯净的氧气输送到氢燃料反应堆3中。

作为本实施例的优选的技术方案，如图1所示，储氢罐1设置于车的后部，氢燃料反应堆3设置在汽车前座椅下方，底盘上方。汽车车身上设置有充氢气口9和盖体，充氢气口9与储氢罐1相连通。在加氢站通过充氢气口9对汽车进行充氢气。氢燃料反应堆3通过逆变器4连接传动电机6，传动电机6连接汽车的前轮或/和后轮，能驱动前轮或/和后轮动作，氢燃料反应堆3还连接车辆的用电设备，为用电设备供电。氢燃料反应堆3中产生的水通过排放管道10排出，排放管道10的出口端设置于汽车尾部。

实施例2

本实施例作为实施例1的一种具体的实施方式，如图2所示，散热系统8包括介质容器15、循环泵16、流通管道17、过滤装置18和去离子装置19。流通管道17上连接有介质容器15，用于存储冷却介质。循环泵16设置于介质容器15出口端的流通管道17上，过滤装置18和去离子装置19依次连接于循环泵16的出口端，过滤装置18和去离子装置19分别用于对冷却介质进行过滤和去离子化，以确保冷却介质的纯净。氢燃料反应堆3连接于去离子装置19的出口端，氢燃料反应堆3的出口端连接介质容器15，循环泵16连接水泵控制器22，水泵控制器22连接电气控制单元5，电气控制单元5根据温度传感器13感应的温度信息控制循环泵16的转速。散热系统8中装有冷却介质，该冷却介质是去离子水。氢燃料反应堆3正常工作时，冷却介质在循环泵16的作用下，在散热系统8中循环流动。冷却介质流经氢燃料反应堆3时，带走氢燃料反应堆3中的热量，使氢燃料反应堆3的温度维持在一个安全范围之内，保证了氢燃料汽车动力总成系统运行的安全性。另外，循环泵16用来维持冷却介质在流通管道中的循环，根据温度传感器13感应的氢燃料反应堆3的温度，若温度出现异常，可以通过电气控制单元5给信号于水泵控制器22，通过水泵控制器22调控循环泵16的转速，调整冷却介质的流量，进而使氢燃料反应堆3的温度回到正常范围之内，从而保证了汽车运行的安全性。

实施例3

本实施例作为实施例1的另一种具体的实施方式，如图3所示，氢燃料汽车动力系还包括电解产氢装置20，电解产氢装置20连接备用氢罐21，备用氢罐21连接氢燃料反应堆3，备用氢罐21与储氢罐1分别采用单独氢气供给管路及瓶阀。电解产氢装置20用于将电网中电能通过电解水产生氢气并将产生的氢气储存至备用氢罐21中。瓶阀分别用来开关储氢罐1与备用氢罐21，氢气供给管路上具有多个控制阀，控制阀用来控制管路中氢气的流量；控制阀连接电气控制单元5，电气控制单元5控制储氢罐1或者备用氢罐21为氢燃料反应堆3提供氢气；正常情况下，由储氢罐1为氢燃料反应堆3提供所需的氢气。当储氢罐1中氢气不足时，关闭储氢罐1及其氢气供给管路控制阀，并发出警报；通过电网向电解产氢装置20充电，电解产氢装置20电解水产生氢气，并将产生的氢气通入备用氢罐21，启动备用氢罐21，打开备用氢气供给管路控制阀，以便为氢燃料反应堆3提供所需的氢气。本实施例通过设置电解产氢装置20用于通过电网电解水产生氢气，当汽车行驶至一些偏远地区，无法及时向汽车充氢气时，可以通过向汽车充电，电解水产生氢气，储存至备用氢罐21中，通过采用备用氢罐21及独立氢气供给管路系统向氢燃料反应堆3提供氢气，有效避免了储氢罐1的氢气不足时汽车失去动力，不能行驶的问题，从而保证汽车行驶的连续性，拓宽了汽车的行驶地域范围。

对于未在本实用新型中描述的氢燃料汽车动力总成系统的结构部分，均为现有技术。

以上所述的仅为本实用新型的优选实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可做出若干变形和改进，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种氢燃料汽车动力总成系统，其特征在于，包括储氢罐(1)、氧气发生装置(2)、氢燃料反应堆(3)、传动电机(6)、电气控制单元(5)和散热系统(8)，所述储氢罐(1)和所述氧气发生装置(2)分别与所述氢燃料反应堆(3)连接，所述氢燃料反应堆(3)连接传动电机(6)，所述电气控制单元(5)连接所述氢燃料反应堆(3)，所述电气控制单元(5)控制所述氢燃料反应堆(3)产生的电能为汽车传动电机(6)的供电量，所述散热系统(8)通过流通管道连接所述氢燃料反应堆(3)；

所述散热系统(8)包括介质容器(15)、循环泵(16)、流通管道(17)、过滤装置(18)和去离子装置(19)，所述流通管道(17)上连接有所述介质容器(15)，所述循环泵(16)连接于所述介质容器(15)的出口端，所述过滤装置(18)和去离子装置(19)依次连接于所述循环泵(16)的出口端，所述氢燃料反应堆(3)连接于所述去离子装置(19)的出口端，所述氢燃料反应堆(3)的出口端连接所述介质容器(15)，所述循环泵(16)连接水泵控制器(22)，所述水泵控制器(22)连接电气控制单元(5)，所述电气控制单元(5)根据温度传感器(13)感应的温度信息控制循环泵(16)的转速。

2.根据权利要求1所述的一种氢燃料汽车动力总成系统，其特征在于，还包括氢气压力传感器(11)，所述氢气压力传感器(11)设置于所述储氢罐(1)上，所述氢气压力传感器(11)连接所述电气控制单元(5)，所述电气控制单元(5)连接氢气压力表(141)，所述氢气压力表(141)设置于汽车仪表盘(14)上。

3.根据权利要求1所述的一种氢燃料汽车动力总成系统，其特征在于，还包括氧气压力传感器(12)，所述氧气压力传感器(12)设置于所述氧气发生装置(2)上，所述氧气压力传感器(12)连接所述电气控制单元(5)，所述电气控制单元(5)连接氧气压力表(142)，所述氧气压力表(142)设置于汽车仪表盘(14)上。

4.根据权利要求1所述的一种氢燃料汽车动力总成系统，其特征在于，还包括温度传感器(13)，所述温度传感器(13)设置于所述氢燃料反应堆(3)上，所述温度传感器(13)连接所述电气控制单元(5)，所述电气控制单元(5)连接反应堆温度表(143)，所述反应堆温度表(143)设置于汽车仪表盘(14)上。

5.根据权利要求1所述的一种氢燃料汽车动力总成系统，其特征在于，还包括逆变器(4)，所述逆变器(4)与所述氢燃料反应堆的电能输出端相连接，所述逆变器(4)的输出端与传动电机(6)相连接。

6.根据权利要求5所述的一种氢燃料汽车动力总成系统，其特征在于，还包括电池组(7)，所述电池组(7)连接所述逆变器(4)，所述逆变器(4)连接所述电气控制单元(5)，所述电气控制单元(5)与所述氢燃料反应堆(3)连接，所述电池组(7)用于收集所述氢燃料反应堆过剩的电能，并且所述电池组(7)能够为汽车传动电机(6)供电，所述电池组(7)为石墨烯电池。

7.根据权利要求1所述的一种氢燃料汽车动力总成系统，其特征在于，所述氧气发生装置(2)包括空气过滤系统和制氧系统，以使空气通过所述空气过滤系统和所述制氧系统产生氧气。

8.根据权利要求1所述的一种氢燃料汽车动力总成系统，其特征在于，所述储氢罐(1)设置于车的后部，所述氢燃料反应堆(3)设置在汽车前座椅下方，汽车车身上设置有充氢气口(9)，所述充氢气口(9)与所述储氢罐(1)相连通。

9.根据权利要求1所述的一种氢燃料汽车动力总成系统，其特征在于，还包括电解产氢装置(20)，所述电解产氢装置(20)连接备用氢罐(21)，所述备用氢罐(21)连接所述氢燃料反应堆(3)，所述备用氢罐(21)与所述储氢罐(1)分别采用单独氢气供给管路及瓶阀。

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