CN218257828U - 燃料电池汽车减阻系统、燃料电池汽车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了燃料电池汽车减阻系统、燃料电池汽车。燃料电池汽车，包括车体和减阻系统，减阻系统包括燃料电池电堆，燃料电池电堆设有水出口；水回收装置，水回收装置与水出口连接；第一水泵组件，第一水泵组件与水回收装置连接；喷射雾化装置，喷射雾化装置与第一水泵组件连接。使低压区的压力回升，汽车前方的正压区与尾部的低压区之间的压差减小，作为主要空气阻力的压差阻力被有效降低，以实现了气动阻力的减低。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料汽车技术领域，特别是燃料电池汽车减阻系统、燃料电池汽车。
背景技术
近年来，社会在不断地发展进步，能源利用规模也在不断扩大，但能源的大量消耗却也加剧了全球变暖和环境污染。汽车是主要的能源消耗主体之一，降低汽车的行驶阻力，可以提升能源经济性，对于达成节能减排的目标具有重要的现实意义。
燃料电池的反应工质主要是氢气和氧气，反应产物主要是水。因此为了实现节能减排，众多研究机构开始致力于研究燃料电池。燃料电池具有发电效率高、环境污染小、比能量高等优点，应用于汽车上可以有效降低汽车行驶过程中的污染排放。但是，燃料电池汽车虽然可以降低排放，但燃料电池汽车却依旧会消耗能源以克服行驶阻力，这些行驶阻力则主要来源于空气阻力和机械阻力。随着汽车行驶速度的增加，空气阻力的占比将会逐渐增加，成为汽车的主要阻力来源。
目前已有其他的燃油汽车的减阻相关研究，例如利用尾气作为主动减阻装置，降低汽车行驶阻力(CN 207291660 U、CN 112297828 A)，这种方式主要表现为在汽车尾部安装尾气排气口，发动机的排气在气泵的抽吸下，经由排气口喷送至汽车尾部。尾部涡会受到高速尾气气流的干扰，作为尾部低压特征的尾涡形成受到抑制，从而低压区压力回升，汽车前方的正压区与尾部的低压区之间的压差减小，作为主要空气阻力的压差阻力被有效降低，即实现了气动阻力的减低。
虽然实现了利用尾气去降低燃油车的气动阻力，但现有技术仍存在以下问题：装置及方式的应用车型受限。现有的类似尾气减阻方案，都是基于燃油车来实现的，对于燃料电池汽车，无法直接应用。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供燃料电池汽车减阻系统、燃料电池汽车，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
本实用新型解决其技术问题的解决方案是：
燃料电池汽车减阻系统，包括：
燃料电池电堆，燃料电池电堆设有水出口；
水回收装置，水回收装置与水出口连接；
第一水泵组件，第一水泵组件设有第一进水端和第一出水端；第一进水端与水回收装置连接；
喷射雾化装置，喷射雾化装置与第一出水端连接。
通过上述技术方案，在燃料电池汽车行进过程中，燃料电池电堆反应不断生成水，燃料电池电堆产生的水流入至水回收装置，水回收装置在第一水泵组件的抽吸下，流至喷射雾化装置，并最终通过喷射雾化装置喷射到燃料电池汽车的后方，燃料汽车的尾部涡会受到喷射雾化装置喷出的水汽的干扰，作为尾部低压特征的尾部涡的形成会受到抑制，从而使得低压区的压力回升，汽车前方的正压区与尾部的低压区之间的压差减小，作为主要空气阻力的压差阻力被有效降低，以实现了气动阻力的减低。
作为上述技术方案的进一步改进，喷射雾化装置的数量设有多个，多个喷射雾化装置均匀排布。
通过上述技术方案，多个喷射雾化装置均匀排布，可以最大化影响汽车尾部的所有涡。
作为上述技术方案的进一步改进，还包括：
湿度监测传感器，湿度监测传感器与燃料电池电堆连接，湿度监测传感器用于监测燃料电池电堆的湿度值；
第二水泵组件，第二水泵组件设有第二进水端和第二出水端，第二进水端与水回收装置连接；
湿度控制装置，湿度控制装置与第二水泵组件以及湿度监测传感器信号连接，温度控制装置依据湿度监测传感器发出的信号控制第二水泵组件的启闭；
加湿装置，加湿装置与第二出水端连接，加湿装置与燃料电池电堆连接。
通过上述技术方案，当控制装置接收的来自湿度监测传感器的湿度值到达或低于下限数值后，控制装置发出信号，使得加湿装置以及第二水泵组件工作，第二水泵组件将水回收装置内的水泵至加湿装置，加湿装置将水变为细小水汽进入至燃料电池电堆，保证燃料电池内部质子交换膜保持湿润，从而形成良好的电子传输能力，避免较大的极化损失；当控制装置接收到的湿度值到达或高于上限数值后，控制装置发出信号，使得加湿装置以及第二水泵组件停止工作，避免燃料电池电堆的湿度值过高。
作为上述技术方案的进一步改进，水回收装置连接有水量监测组件，水量监测组件用于检测水回收装置内存储的水的多少，水量监测组件与控制装置信号连接。
通过上述技术方案，水量监测组件用于检测水回收装置内存储的水的多少。
作为上述技术方案的进一步改进，控制装置与喷射雾化装置信号连接。
通过上述技术方案，若水量监测组件检测到水回收装置内的水超过水回收装置的最高水位，水量监测组件向控制装置发送信号，随后控制装置向喷射雾化装置发送信号，使得喷射雾化装置喷出水回收装置内的水，使得水回收装置内的水保持在最高水位下，以避免水回收装置内的水漏出至燃料电池汽车的其他部件。
作为上述技术方案的进一步改进，还包括车速传感器，车速传感器与控制装置信号连接。
通过上述技术方案，车速传感器用于监测燃料电池汽车的行驶速度，并将燃料电池汽车的行驶速度实时反馈至控制装置。
燃料电池汽车，包括车体和如上述任一项所述的减阻系统，喷射雾化装置设置于车体的后部，喷射雾化装置向车体的后方喷射。
通过上述技术方案，在燃料电池汽车行进过程中，燃料电池电堆反应不断生成水，燃料电池电堆产生的水流入至水回收装置，水回收装置在第一水泵组件的抽吸下，流至喷射雾化装置，并最终通过喷射雾化装置喷射到燃料电池汽车的后方，燃料汽车的尾部涡会受到喷射雾化装置喷出的水汽的干扰，作为尾部低压特征的尾部涡的形成会受到抑制，从而使得低压区的压力回升，汽车前方的正压区与尾部的低压区之间的压差减小，作为主要空气阻力的压差阻力被有效降低，以实现了气动阻力的减低。
本实用新型的有益效果是：使低压区的压力回升，汽车前方的正压区与尾部的低压区之间的压差减小，作为主要空气阻力的压差阻力被有效降低，以实现了气动阻力的减低。
本实用新型用于燃料汽车技术领域。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员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他设计方案和附图。
图1是本实用新型实施例的整体结构示意图；
图2是本实用新型实施例一的减阻系统的整体结构示意图；
图3是本实用新型实施例二的减阻系统的整体结构示意图；
图4是本实用新型实施例三的减阻系统的整体结构示意图；
图5是本实用新型实施例四的减阻系统的整体结构示意图。
图中，100、车体；200、燃料电池电堆；300、水回收装置；400、第一水泵组件；500、喷射雾化装置；600、湿度监测传感器；700、控制装置；800、加湿装置；900、第二水泵组件；1000、水量监测组件；1100、车速传感器。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
实施例一：
参照图1和图2，燃料电池汽车，包括车体100和燃料电池汽车减阻系统。
燃料电池汽车减阻系统包括燃料电池电堆200、水回收装置300、第一水泵组件400和喷射雾化装置500。
燃料电池电堆200的生成物的出口设为水出口，水出口与水回收装置300相连。燃料电池电堆200运行过程中，生成的水会通过水出口流入至水回收装置300，水回收装置300将燃料电池电堆200运行时产生的水进行收集。
第一水泵组件400设有第一出水端和第一进水端，第一进水端与水回收装置300连接，第一出水端与喷射雾化装置500连接。
喷射雾化装置500设置于车体100的后部，在本实施例中，喷射雾化装置500的数量设置为两个(在其他实施例中，也可根据实际需要将喷射雾化装置500的数量设置为三个以上)，两个喷射雾化装置500对称设置于车体100的左右两侧。由于汽车尾部涡有对称分布结构，因此在汽车尾部背面添加左右对称的两处喷射出口，可以最大化影响汽车尾部的所有涡。并且通过喷射雾化装置500喷射出的水，可保证汽车尾部可以有更均匀的水汽分布。
喷射雾化装置500采用现有技术中的雾化装置，本领域技术人员可按实际需要进行选择，此处不详细描述。喷射雾化装置500朝车体100的后方喷出水汽。
在燃料电池汽车行进过程中，燃料电池电堆200反应不断生成水，燃料电池电堆200产生的水流入至水回收装置300，水回收装置300在第一水泵组件400的抽吸下，流至喷射雾化装置500，并最终通过喷射雾化装置500喷射到燃料电池汽车的后方，燃料汽车的尾部涡会受到喷射雾化装置500喷出的水汽的干扰，作为尾部低压特征的尾部涡的形成会受到抑制，从而使得低压区的压力回升，汽车前方的正压区与尾部的低压区之间的压差减小，作为主要空气阻力的压差阻力被有效降低，以实现了气动阻力的减低。
实施例二：
参照图3，本实施例是在实施例一的基础上进行改进，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例的燃料电池汽车减阻系统还包括湿度监测传感器600、控制装置700、加湿装置800和第二水泵组件900。
湿度监测传感器600与燃料电池电堆200连接，湿度监测传感器600用于检测燃料电池电堆200的湿度值，并且湿度监测传感器600与控制装置700信号连接，湿度监测传感器600检测到的湿度值会反馈到控制装置700。
控制装置700与加湿装置800以及第二水泵组件900信号连接。
当控制装置700接收的来自湿度监测传感器600的湿度值到达或低于下限数值后，控制装置700发出信号，使得加湿装置800以及第二水泵组件900工作，第二水泵组件900将水回收装置300内的水泵至加湿装置800，加湿装置800将水变为细小水汽进入至燃料电池电堆200，保证燃料电池内部质子交换膜保持湿润，从而形成良好的电子传输能力，避免较大的极化损失；当控制装置700接收到的湿度值到达或高于上限数值后，控制装置700发出信号，使得加湿装置800以及第二水泵组件900停止工作，避免燃料电池电堆200的湿度值过高。
实施例三：
参照图4，本实施例是在第二实施例的基础上进行改进后的方案(也可仅对实施例一的方案进行改进，额外增加控制装置700)。本实施例与实施例二的区别在于本实施例还包括水量监测组件1000，水量监测组件1000设置于水回收装置300，水量监测组件1000用于检测水回收装置300内存储的水的多少。若水量监测组件1000检测到水回收装置300内的水超过水回收装置300的最高水位，水量监测组件1000向控制装置700发送信号，随后控制装置700向喷射雾化装置500发送信号，使得喷射雾化装置500喷出水回收装置300内的水，使得水回收装置300内的水保持在最高水位下，以避免水回收装置300内的水漏出至燃料电池汽车的其他部件。
实施例四：
参照图5，本实施例是基于实施例三的基础上进行改进后的方案(也可仅对实施例一的方案进行改进，额外增加控制装置700，后续实施例也可仅对实施例一的方案进行改进)，本实施例与实施例三的区别在于，本实施例还包括车速传感器1100。
车速传感器1100用于监测燃料电池汽车的行驶速度，并将燃料电池汽车的行驶速度实时反馈至控制装置700。
在燃料电池汽车行驶速度较低时，汽车行驶阻力中，机械阻力所占的比重较大、空气阻力所占的比重较小，因此在燃料电池汽车的行使速度较低时，可降低喷射雾化装置500喷出的水汽的量(甚至可以通过控制装置700发出信号使喷射雾化装置500停止喷射)，以降低能耗；而当燃料电池汽车行使速度达到某一速度值后，空气阻力的比重大于机械阻力的比重，空气阻力变为燃料电池汽车的主要阻力来源，在燃料电池汽车行使速度较高时，需要提高喷射雾化装置500喷出的水汽的量，以降低空气阻力，从而降低燃料电池汽车的行驶阻力。随着燃料电池汽车行驶速度的提升，喷射雾化装置500喷出的水逐渐增加，喷射雾化装置500喷出的水量与汽车行驶速度呈正相关。
因此在速度较低时，控制装置700控制喷射雾化装置500停止喷射或降低喷出的水量，水回收装置300开始进行燃料电池电堆200产生的水进行回收积累；在速度较高时，控制装置700则控制喷射雾化装置500提高喷出的水量，通过基于行驶速度的可变喷射策略，实现燃料电池产水最大化的减阻利用。空气阻力在高速时占比较大，低速时占比小，因此在高速时集中减少空气阻力，可以实现对整车更好的减阻效果。
一种燃料电池汽车减阻方法，包括以下步骤：
步骤a：使用水回收装置300对燃料电池电堆200工作产生的水进行回收储藏；
步骤b：通过第一水泵组件400将水回收装置300中的水泵出至喷射雾化装置500并通过喷射雾化装置500形成水汽向燃料电池汽车的后方喷出；
步骤c：湿度监测传感器600对燃料电池电堆200的湿度进行监测，并将湿度反馈至控制装置700；
步骤d：控制装置700对湿度监测传感器600反馈的数值进行判断，若湿度值超过设定的下限数值时，控制装置700发出信号至加湿装置800，使得加湿装置800工作；当湿度值超过或达到设定的上限数值时，控制装置700发出信号至加湿装置800，使得加湿装置800停止工作；
步骤e：车速传感器1100监测汽车行驶速度，并实时反馈至控制装置700；
步骤f：控制装置700对车速传感器1100反馈的速度值进行计算，并发送信号至第一水泵组件400，从而控制第一水泵组件400泵出的水的多少，使得喷射雾化装置500喷出的水量与汽车行驶速度呈正相关；
步骤g：水量监测组件1000监测水回收装置300内的水量，若水量监测组件1000检测到水回收装置300内的水超过水回收装置300的最高水位，水量监测组件1000向控制装置700发送信号；
步骤h：控制装置700依据水量监测组件1000发出的信号进行运算，随后向喷射雾化装置500发送信号，使得喷射雾化装置500喷出水回收装置300内的水，使得水回收装置300内的水保持在最高水位下，以避免水回收装置300内的水漏出至燃料电池汽车的其他部件。
以上对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (7)
1.燃料电池汽车减阻系统，其特征在于：包括：
燃料电池电堆，燃料电池电堆设有水出口；
水回收装置，水回收装置与水出口连接；
第一水泵组件，第一水泵组件设有第一进水端和第一出水端；第一进水端与水回收装置连接；
喷射雾化装置，喷射雾化装置与第一出水端连接。
2.根据权利要求1所述的燃料电池汽车减阻系统，其特征在于：喷射雾化装置的数量设有多个，多个喷射雾化装置均匀排布。
3.根据权利要求1所述的燃料电池汽车减阻系统，其特征在于：还包括：
湿度监测传感器，湿度监测传感器与燃料电池电堆连接，湿度监测传感器用于监测燃料电池电堆的湿度值；
第二水泵组件，第二水泵组件设有第二进水端和第二出水端，第二进水端与水回收装置连接；
湿度控制装置，湿度控制装置与第二水泵组件以及湿度监测传感器信号连接，温度控制装置依据湿度监测传感器发出的信号控制第二水泵组件的启闭；
加湿装置，加湿装置与第二出水端连接，加湿装置与燃料电池电堆连接。
4.根据权利要求3所述的燃料电池汽车减阻系统，其特征在于：水回收装置连接有水量监测组件，水量监测组件用于检测水回收装置内存储的水的多少，水量监测组件与控制装置信号连接。
5.根据权利要求3所述的燃料电池汽车减阻系统，其特征在于：控制装置与喷射雾化装置信号连接。
6.根据权利要求3所述的燃料电池汽车减阻系统，其特征在于：还包括车速传感器，车速传感器与控制装置信号连接。
7.燃料电池汽车，其特征在于：包括车体和如权利要求1至权利要求6任一项所述的减阻系统，喷射雾化装置设置于车体的后部，喷射雾化装置向车体的后方喷射。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240904 Address after: 528000, one of the third floors of Building D12, No.1 Xiangda Road, Danzao Logistics Center, Danzao Town, Nanhai District, Foshan City, Guangdong Province (Residence Declaration) Patentee after: Xianhu Technology Co.,Ltd. Country or region after: China Patentee after: Foshan Yuanzhi Technology Center (Limited Partnership) Address before: 528200 office C1, block C, xianhuwan Commercial Plaza, 3 Sunshine Road, Xianhu resort, Danzao Town, Nanhai District, Foshan City, Guangdong Province Patentee before: Xianhu laboratory, Foshan Country or region before: China |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240925 Address after: 528000 Danzao Logistics Center, No.1 Xiangda Road, Danzao Town, Nanhai District, Foshan City, Guangdong Province, China (Address Declaration) Patentee after: Foshan Yuanhe Technology Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 528000, one of the third floors of Building D12, No.1 Xiangda Road, Danzao Logistics Center, Danzao Town, Nanhai District, Foshan City, Guangdong Province (Residence Declaration) Patentee before: Xianhu Technology Co.,Ltd. Country or region before: China Patentee before: Foshan Yuanzhi Technology Center (Limited Partnership) |