CN214114825U - 一种电动叉车的燃料电池增程系统及电动叉车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动叉车的燃料电池增程系统及电动叉车，其中，燃料电池增程系统包括用于安装在驾驶座后方或车顶上的供氢框架和用于安装在车顶或驾驶座后方的防护架，所述供氢框架内设置有供氢系统，所述防护架内设置有燃料电池系统、控制系统和稳压系统；所述供氢系统的输出端通过管路连接至所述燃料电池系统；所述稳压系统的输入端与所述燃料电池系统的输出端相连，输出端用于连接叉车电池组件；所述供氢系统、燃料电池系统和稳压系统均与所述控制系统电控相连。本实用新型具有兼容性好，能够适用于现有电动叉车改装，有利于降低制造成本等优点。

Description

一种电动叉车的燃料电池增程系统及电动叉车

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，特别的涉及一种电动叉车的燃料电池增程系统及电动叉车。

背景技术

电动叉车是一种集环保、运行成本低，维护保养简单、噪音低等优势于一体的搬运设备，被普遍应用于各种厂区，特别是室内搬运场所。但其存在的缺点也很明显，叉车电池电能无法满足长时间、高强度的作业需求，叉车电池的充电速度较慢，且叉车电池的储电能力和放电能力都会随时间呈现明显的衰减，用得越久续航能力越低。

为此，市面上出现了燃料电池叉车，将氢燃料电池作为主电源，将供电系统集成为整体，将原有的叉车电池取代，集成度更高，采用封闭式系统。氢燃料电池是一种将氢气和空气中的氧气在催化剂的作用下发生电化学反应，转化成电能的装置。相较于传统燃油机，其优势为放热低、震动低、噪音低、能量转换效率高、环保可再生、无排放等；相较于锂电池和铅酸电池，其优势为储能部件为气瓶，气瓶的充能速度快于锂电池和铅酸电池的充能速度，与燃油加注形式类似，可以达到3-5分钟完成能源加注。但是，现有的燃料电池叉车存在能量来源单一、集成难度较大、检修困难、成本高、叉车兼容性差（需重新设计叉车结构）、转弯半径增加等问题。如中国专利文献公开的一种以氢燃料为主动力的叉车，其公开号为CN108502806A，该叉车完全采用新能源设计，对现在市场中普遍销售的电动叉车不存在兼容性，该叉车的动力系统不适用于普遍销售的电动叉车。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供一种兼容性好，能够适用于现有电动叉车改装，有利于降低制造成本的燃料电池增程系统及电动叉车。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种电动叉车的燃料电池增程系统，其特征在于，包括用于安装在驾驶座后方或车顶上的供氢框架和用于安装在车顶或驾驶座后方的防护架，所述供氢框架内设置有供氢系统，所述防护架内设置有燃料电池系统、控制系统和稳压系统；所述供氢系统的输出端通过管路连接至所述燃料电池系统，所述稳压系统的输入端与所述燃料电池系统的输出端相连，输出端用于连接叉车电池组件；所述供氢系统、燃料电池系统和稳压系统均与所述控制系统电控相连。

采用上述结构，在不改变现有电动叉车整体结构的情况下，可以将供氢框架安装在驾驶座后方或车顶，将防护架安装在车顶或驾驶座后方，让二者分开布置，然后将稳压系统的输出端与叉车电池组件相连，就可以对电动叉车实现燃料电池增程系统的改造，可提高续航时间，提高能源补充速度。另外，本系统对现有电动叉车的平台兼容性更好，改装成本低，可靠性更高，对能源类型依赖度低，燃料电池系统成本更低，叉车使用成本更低。

进一步的，所述供氢系统设置有用于检测氢气是否泄漏的氢气浓度传感器。

进一步的，所述供氢系统包括气瓶组件，所述气瓶组件上连接有用于加注氢气的加注口、用于连接所述燃料电池系统的低压输出端和卸放阀。

进一步的，所述稳压系统包括DC/DC输入端、DC/DC输出端和DC/DC通讯端，所述DC/DC输入端与所述燃料电池系统的输出端相连，所述DC/DC输出端用于连接叉车电池组件，所述DC/DC通讯端连接至所述控制系统。

进一步的，所述燃料电池系统包括开放式的燃料电池堆，所述燃料电池堆的进气侧设置有空滤器，出气侧设置有沿背离所述燃料电池堆方向吹气的风扇系统。

进一步的，所述空滤器包括前置空滤器和主空滤器，所述主空滤器位于所述前置空滤器和所述燃料电池堆之间。

进一步的，所述风扇系统背离所述燃料电池堆的一侧设置有电动百叶窗。

进一步的，所述控制系统连接有人机交互显示屏，用于实现人机交互控制。

一种电动叉车，其特征在于，包括车体和设置在所述车体内的叉车电池组件；所述车体的车顶安装有防护架，所述防护架内设置有燃料电池系统、控制系统和稳压系统；所述车体的驾驶座的后方安装有供氢框架，所述供氢框架内设置有供氢系统；所述供氢系统的输出端通过管路连接至所述燃料电池系统，所述稳压系统的输入端与所述燃料电池系统的输出端相连，输出端与叉车电池组件相连；所述供氢系统、燃料电池系统和稳压系统均与所述控制系统电控相连。

进一步的，所述叉车电池组件的输出端上连接有T型线夹，所述燃料电池系统的输出端通过T型线夹支路连接至所述T型线夹。

本实用新型提供的电动叉车的燃料电池增程系统，相较于纯电动叉车，可提高续航时间，提高能源补充速度。相较于纯燃料电池叉车，本系统对叉车的平台兼容性更好，改装成本低，可靠性更高，对能源类型依赖度低，燃料电池系统成本更低，叉车使用成本更低。

附图说明

图1为本实用新型电路拓扑简图。

图2为本实用新型实施例的电动叉车的整体结构示意图。

图3和图4为电动叉车的侧视图。

图5为电动叉车的前侧立体视图。

图6为电动叉车的后视图。

图7为叉车电池组件的内部结构示意图。

图8为防护架及燃料电池系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

具体实施时：如图1～图8所示，一种电动叉车，包括车体10和设置在所述车体10内的叉车电池组件18；所述车体10的车顶安装有防护架28，所述防护架28内设置有燃料电池系统2、控制系统7和稳压系统8，如图6所示；所述车体10的驾驶座27的后方安装有供氢框架24，所述供氢框架24内设置有供氢系统1；所述供氢系统1的输出端通过管路连接至所述燃料电池系统2，所述稳压系统8的输入端与所述燃料电池系统2的输出端相连，输出端与叉车电池组件18相连；所述供氢系统1、燃料电池系统2和稳压系统8均与所述控制系统7电控相连。

采用上述结构，在不改变现有电动叉车整体结构的情况下，可以将供氢框架安装在驾驶座后方或车顶，将防护架安装在车顶或驾驶座后方，让二者分开布置，然后将稳压系统的输出端与叉车电池组件相连，就可以对电动叉车实现燃料电池增程系统的改造，可提高续航时间，提高能源补充速度。另外，本系统对现有电动叉车的平台兼容性更好，改装成本低，可靠性更高，对能源类型依赖度低，燃料电池系统成本更低，叉车使用成本更低。

所述燃料电池系统2包括开放式的燃料电池堆，所述燃料电池堆的进气侧依次设置有前置空滤器12和主空滤器，所述主空滤器位于所述前置空滤器12和所述燃料电池堆之间，所述燃料电池堆的出气侧设置有沿背离所述燃料电池堆方向吹气的风扇系统26，所述风扇系统26背离所述燃料电池堆的一侧设置有电动百叶窗16。如图8所示，所述燃料电池堆的外侧还设置有氢气输入端19。

所述稳压系统8包括DC/DC输入端15、DC/DC输出端13和DC/DC通讯端14，所述DC/DC输入端15与所述燃料电池系统2的输出端相连，所述DC/DC输出端13与所述叉车电池组件18电连接，所述DC/DC通讯端14连接至所述控制系统7。本实施例中，如图8所示，控制系统7通过控制盒线束25实现对供氢系统1、燃料电池系统2、稳压系统8的连接和控制，实现氢能到电能的转换，所述燃料电池系统2的燃料电池输出端17通过导线（图中未示出）与所述稳压系统8的DC/DC输入端15相连。

所述供氢系统1包括气瓶组件，所述气瓶组件上连接有用于加注氢气的加注口6、用于连接所述燃料电池系统2的低压输出端和卸放阀。所述供氢系统1还设置有用于检测氢气是否泄漏的氢气浓度传感器。

如图2～图5所示，所述控制系统7上还连接有人机交互显示屏3，用于实现人机交互控制，所述人机交互显示屏3安装在电动叉车驾驶室一侧的立柱上。在本实施例中，驾驶员可以通过人机交互显示屏3确认用户需求，分别可以设置根据叉车电池组件18的电流、电压状态自动启动、关闭和人为手动启动、关闭。

其中，自动启停系统可以采用如下方式进行控制：自动启动条件，当叉车5min运行平均电流大于15A，且叉车电池组件18（荷电状态）低于30%。自动关闭条件，5min运行平均电流小于10A，在手动开启状态时检测时间为10min。实际应用中根据叉车平均运行工况与用户需求进行设置。

当控制系统7检测的传感器数据结果达到启动条件，且系统内置条件满足燃料电池启动时，控制系统7通过控制管路中的电磁阀执行供氢系统1对燃料电池系统2的氢气输入端19供氢，通过继电器与PWM控制，执行燃料电池系统2的电动百叶窗16打开、风扇系统26的启动为燃料电池提供反应所需的氧化剂与温度控制，通过燃料电池系统2实现氢能向电能转换。

如图7所示，所述叉车电池组件18中设置有T型线夹22，在所述T型线夹22上引出T型线夹支路20与DC/DC输出端13相连。T型线夹支路20与稳压输出端13之间设置有继电器开关与急停开关，如图1所示。

本实施例中，控制系统7可以根据检测的叉车电池组件18的输出电流电压情况，计算叉车设定时间段内的平均需求功率，通过DC/DC通讯端14向稳压系统8发送控制信号，DC/DC输出端13的电流、电压，使燃料电池输出功率接近叉车平均需求功率，以达到保持叉车电池组件18剩余电量基本保持，实现增程的目的。

另外，在本实施例中，为了降低安装本系统安装后对原电动叉车造成视野的影响，将供氢系统1的布局尽量避开重要位置，将供氢框架24的顶部向后下方延伸形成后倾斜面，改善后视区域的视野；同时将安装在车顶上的防护架28的顶部向前下方延伸形成前倾斜面，预留抬头视野空间用于降低视野盲区。

因电动叉车配备的电池不同，有大部分电动叉车会采用需要加水（超纯水）的铅酸电池，因供氢系统1的设置会导致电动叉车电池盖不便打开，因此叉车电池组件18设置有加水装置23与加水预留口21，其中加水装置23包含有可漂浮的浮子，并可闭合地设置在电池进入口出，使得电池加水至安全液面后浮在浮力作用下上升并能够自动闭合进水口，由此可以保证各铅酸电池单元液面安全且一致，控制系统7通过分析传感器数据，累计叉车充电时间（水的消耗主要是因充电引起），并在累计至经验值后通过人机交互显示屏3进行提示，并于驾驶员确认后重新累计。加水方式为外置水桶接口接入加水预留口21，并将水桶放置于高于电池液面高度的位置，实现重力自动加注。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不以本实用新型为限制，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动叉车的燃料电池增程系统，其特征在于，包括用于安装在驾驶座后方或车顶上的供氢框架（24）和用于安装在车顶或驾驶座后方的防护架（28），所述供氢框架（24）内设置有供氢系统（1），所述防护架（28）内设置有燃料电池系统（2）、控制系统（7）和稳压系统（8）；所述供氢系统（1）的输出端通过管路连接至所述燃料电池系统（2），所述稳压系统（8）的输入端与所述燃料电池系统（2）的输出端相连，输出端用于连接叉车电池组件；所述供氢系统（1）、燃料电池系统（2）和稳压系统（8）均与所述控制系统（7）电控相连。

2.如权利要求1所述的电动叉车的燃料电池增程系统，其特征在于，所述供氢系统（1）设置有用于检测氢气是否泄漏的氢气浓度传感器。

3.如权利要求1所述的电动叉车的燃料电池增程系统，其特征在于，所述供氢系统（1）包括气瓶组件，所述气瓶组件上连接有用于加注氢气的加注口（6）、用于连接所述燃料电池系统（2）的低压输出端和卸放阀。

4.如权利要求1所述的电动叉车的燃料电池增程系统，其特征在于，所述稳压系统（8）包括DC/DC输入端（15）、DC/DC输出端（13）和DC/DC通讯端（14），所述DC/DC输入端（15）与所述燃料电池系统（2）的输出端相连，所述DC/DC输出端（13）用于连接叉车电池组件，所述DC/DC通讯端（14）连接至所述控制系统（7）。

5.如权利要求1所述的电动叉车的燃料电池增程系统，其特征在于，所述燃料电池系统（2）包括开放式的燃料电池堆，所述燃料电池堆的进气侧设置有空滤器，出气侧设置有沿背离所述燃料电池堆方向吹气的风扇系统（26）。

6.如权利要求5所述的电动叉车的燃料电池增程系统，其特征在于，所述空滤器包括前置空滤器（12）和主空滤器，所述主空滤器位于所述前置空滤器（12）和所述燃料电池堆之间。

7.如权利要求5所述的电动叉车的燃料电池增程系统，其特征在于，所述风扇系统（26）背离所述燃料电池堆的一侧设置有电动百叶窗（16）。

8.如权利要求1所述的电动叉车的燃料电池增程系统，其特征在于，所述控制系统（7）连接有人机交互显示屏（3），用于实现人机交互控制。

9.一种电动叉车，其特征在于，包括车体（10）和设置在所述车体（10）内的叉车电池组件（18）；所述车体（10）的车顶安装有防护架（28），所述防护架（28）内设置有燃料电池系统（2）、控制系统（7）和稳压系统（8）；所述车体（10）的驾驶座（27）的后方安装有供氢框架（24），所述供氢框架（24）内设置有供氢系统（1）；所述供氢系统（1）的输出端通过管路连接至所述燃料电池系统（2），所述稳压系统（8）的输入端与所述燃料电池系统（2）的输出端相连，输出端与叉车电池组件（18）相连；所述供氢系统（1）、燃料电池系统（2）和稳压系统（8）均与所述控制系统（7）电控相连。

10.如权利要求9所述的电动叉车，其特征在于，所述叉车电池组件（18）的输出端上连接有T型线夹（22），所述燃料电池系统（2）的输出端通过T型线夹支路（20）连接至所述T型线夹（22）。

Images