CN218489840U - 一种氢燃料电池助力车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池助力车。一种氢燃料电池助力车，包括车架本体，所述车架本体包括车架、驱动轮系统和转动轮，所述驱动轮系统包括电机，还包括燃料电池系统、储氢系统和动力电池，所述车架的脚踏板下方设有燃料容器舱，所述动力电池和所述储氢系统均设置在所述燃料容器舱内，所述车架的后部设有封装箱，所述燃料电池系统设置在所述封装箱内，所述储氢系统与所述燃料电池系统气路连接，其为所述燃料电池系统提供反应气体，所述动力电池分别与所述电机和所述燃料电池系统电连接，其中，所述燃料电池系统用于给所述动力电池供电。

Description

一种氢燃料电池助力车

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池助力车。

背景技术

随着共享电动助力车的普及,这种出行方式被越来越多人选择。电动助力车作为公共汽车、轨道交通、家用汽车等交通方式之外的城市慢行交通方式为民众提供了多样化产品服务和出行便利，发展前景值得看好。

虽然共享电动助力车的价值认可度逐渐提高，但在用户使用体验上仍存痛点。数据显示，受访用户在使用共享电动助力车过程中，在体验方面存有各种待优化内容，主要集中在续航不够长、电助力系统不稳定等。

现有的电动助力车基本以蓄电池为动力源，包括铅酸电池和锂电池。铅酸电池能量密度较低，寿命较短(两年左右)，不够环保，但安全性较高、价格便宜；锂电池能量密度较高，寿命较长(四五年左右)，相对环保，但容量越大爆燃风险越高且价格高。以上两种动力源均无法解决现有共享电动助力车续航短，电助力系统不稳定等问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种氢燃料电池助力。

本实用新型提供一种氢燃料电池助力车，包括车架本体，所述车架本体包括车架、驱动轮系统和转动轮，所述驱动轮系统包括电机，还包括燃料电池系统、储氢系统和动力电池，所述车架的脚踏板下方设有燃料容器舱，所述动力电池和所述储氢系统均设置在所述燃料容器舱内，所述车架的后部设有封装箱，所述燃料电池系统设置在所述封装箱内，所述储氢系统与所述燃料电池系统气路连接，其为所述燃料电池系统提供反应气体，所述动力电池分别与所述电机和所述燃料电池系统电连接，其中，所述燃料电池系统用于给所述动力电池供电。

进一步地，所述燃料电池系统包括风冷燃料电池堆、DCDC和冷却风扇，所述风冷燃料电池堆的氢气进气口与所述储氢系统的氢气出口连接并连通，且在其连通管路上设有氢气进气电磁阀，所述风冷燃料电池堆的氢气出气口与大气连接并连通，且在其连通管路上设有电堆排气电磁阀，所述冷却风扇集成安装在所述风冷燃料电池堆的外壳上，其吹风面朝向所述风冷燃料电池堆设置，所述DCDC安装在所述风冷燃料电池堆的前方，并与所述风冷燃料电池堆和所述动力电池电连接，所述动力电池与所述DCDC电连接，所述封装箱的侧壁上设有多个格栅。

进一步地，所述燃料电池系统还包括电堆控制器和整车控制器，所述电堆控制器分别与所述氢气进气电磁阀、所述电堆排气电磁阀、所述DCDC和所述冷却风扇电连接，所述整车控制器与所述车架本体的车锁、所述电机、车速传感器和车灯电连接。

进一步地，所述储氢系统包括储氢罐、氢气充气口总成、氢气出气口总成和固定装置，所述氢气出气口总成分别与所述储氢罐和所述风冷燃料电池堆的氢气进气口连接并连通，所述氢气充气口总成分别与所述储氢罐的氢气进出口连接并连通，所述固定装置用于将所述储氢罐固定在所述燃料容器舱内。

进一步地，所述储氢系统还包括减压阀总成和压力检测单元，所述减压阀总成通过连接管与所述储氢罐的氢气进出口密封连接并连通，所述压力检测单元设置在所述减压阀总成上，其用于检测储氢罐的内部压力，所述氢气出气口总成与所述减压阀总成的氢气出气口连接并连通，所述氢气充气口总成与所述减压阀总成的氢气进气口连接并连通。

进一步地，所述固定装置包括至少两个固定底座和与所述固定底座对应设置的固定件，两个所述固定底座前后间隔分布，其底部与所述燃料容器舱的底壁可拆卸连接，所述固定底座的上端设有与所述储氢罐外径相适配的圆弧状的固定槽，所述储氢罐水平设置，并安装在两个所述固定底座的固定槽内，所述固定件安装在对应的所述固定底座上，其用于固定所述储氢罐。

进一步地，所述固定件为卡箍或绑带。

进一步地，所述压力检测单元为压力传感器。

进一步地，所述储氢罐的外壁设有加热单元，所述加热单元用于对所述储氢罐进行加热。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型所述的氢燃料电池助力车，在满足续航持久和绿色环保的同时，还能实现降低制造成本和提高车辆安全可靠的稳定运行。

附图说明

图1是本实用新型所述一种氢燃料电池助力车的结构示意图；

图2是本实用新型所述一种氢燃料电池助力车的结构示意图；

图3是本实用新型所述封装箱的正视图；

图4是本实用新型所述封装箱的左视图；

图5是本实用新型所述燃料电池系统的正视图；

图6是本实用新型所述燃料电池系统的俯视图；

图7是本实用新型所述储氢系统的结构示意图；

图8是本实用新型所述储氢系统的结构示意图；

图9是本实用新型所述固定底座的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。

请参考图1-9，本实用新型的实施例提供了一种氢燃料电池助力车，包括车架本体、燃料电池系统、储氢系统和动力电池400，所述车架本体包括车架100、驱动轮系统和转动轮200，所述驱动轮系统包括电机和驱动轮300，所述车架100 的脚踏板101下方设有燃料容器舱102，所述动力电池400和所述储氢系统均设置在所述燃料容器舱102内，所述车架100的后部设有封装箱103，所述燃料电池系统设置在所述封装箱103内，所述储氢系统与所述燃料电池系统气路连接，其为所述燃料电池系统提供反应气体，所述动力电池400分别与所述电机和所述燃料电池系统电连接，其中，所述燃料电池系统用于给所述动力电池400供电。

在上述实施例中，所述车架本体为现有技术，现有电动助力车的车架本体结构均可作为本实用新型中车架本体的具体实施例。电机驱动驱动轮300带动转动轮200转动，其为现有技术，本实用新型对电机、驱动轮300和转动轮200 的具体连接结构和工作原理不再进行赘述。燃料容器舱102为一侧设有翻盖的箱体结构，其可通过螺栓固定或者焊接的方式安装在脚踏板101下方。而翻盖结构的燃料容器舱102可方便动力电池400和储氢系统的维护和更换。封装箱103安装在车座的后方，并固定在车架100上。本实用新型的助力电动车，将储氢系统及动力电池400置于车辆结构最坚固的脚踏处，可以对储氢系统和动力电池400提供最有效的保护，同时利用了脚踏位置本身的空间，提高了系统集成度；所述燃料电池系统布置在车座后，一方面为后续维护保养提供了便利，另一方面在兼顾燃料电池系统空气流量足够的同时，提高了系统散热性能；所述封装箱103结构后续可进行改装，可以很方便的增加储物功能、载人功能。

在上述实施例中，所述燃料电池系统包括风冷燃料电池堆501、DCDC502、冷却风扇503、电堆控制器504和整车控制器505，所述风冷燃料电池堆501的氢气进气口与所述储氢系统的氢气出口连接并连通，且在其连通管路上设有氢气进气电磁阀506，所述风冷燃料电池堆501的氢气出气口与大气连通，且在连通管路上设有电堆排气电磁阀507，控制氢气排出到大气，所述冷却风扇503集成安装在所述风冷燃料电池堆501的外壳上，其吹风面朝向所述风冷燃料电池堆501设置，所述DCDC502安装在所述风冷燃料电池堆501的前方，并与所述风冷燃料电池堆501和所述动力电池400电连接，所述动力电池400与所述 DCDC502电连接，所述封装箱103的侧壁上设有多个格栅1031，所述电堆控制器504分别与所述动力电池400、所述氢气进气电磁阀506、所述电堆排气电磁阀507、所述DCDC502和所述冷却风扇503电连接，所述整车控制器505与所述动力电池400、所述电堆控制器504、所述车架本体的车锁、所述电机、车速传感器和车灯电连接。

在本实用新型中，储氢系统的氢气从风冷燃料电池堆501的氢气进气口进入，经过反应后，从风冷燃料电池堆501的氢气出气口排出至大气。本实用新型中的风冷燃料电池堆501体积很小，为了节省安装空间，不设计的空气路，直接采用大气作为风冷燃料电池堆501的反应气体。而封装箱103上的格栅1031，一方面便于空气进入封装箱103，以为风冷燃料电池堆501提供氧气反应气体，另一方面还能带走系统所产生热量，达到便于燃料电池系统散热的目的。具体的，封装箱103的前侧和左右两侧的侧壁上均设有格栅1031。冷却风扇503一方面用于给风冷燃料电池堆501散热，另一方面还可将周围的气流输送至风冷燃料电池堆501处进行反应。氢气进气电磁阀506和电堆排气电磁阀507分别用于可以控制进入和排出的氢气的流量大小，其型号为ads-8c-v。风冷燃料电池堆501产生的电量通过DCDC502变压后提供至动力电池400供电，进而实现对电机供电。本实用新型中燃料电池系统和动力电池400的供电策略为：风冷燃料电池堆501所产生的电能，通过所述DCDC502变压后为所述动力电池400 充电，电动助力车总成行驶时，整车控制器505根据动力电池400的SOC值，决定是否启动风冷燃料电池堆501；当SOC值≥50％时，电动助力车行驶能量由动力电池400总成提供；当SOC值＜50％时，整车控制器505控制燃料电池控制器FCU，电池控制器FCU控制风冷燃料电池堆501启动，为动力电池400充电，保证电动助力车行驶的电能。需要说明的是，本实用新型中燃料电池系统的风冷燃料电池堆501、DCDC502、冷却风扇503、电堆控制器504和整车控制器505 都集成设置在端板上。DCDC502的前侧设有散热单元5021，所述散热单元用于给DCDC散热，其由散热风扇和散热片组成，本实用新型中的散热单元为现有技术，本实用新型对其具体结构和工作原理不再进行赘述。

此外，燃料电池系统中的电堆控制器504负责风冷燃料电池堆501运行参数的控制，可通过控制氢气的供给量等方式对风冷燃料电池堆501的运行功率进行控制，使得其按需产生电能以满足驱动电机的用电需求，最大化减少电能浪费，有效提升助力续航里程；整车控制器505负责车锁、所述电机、车速传感器和车灯的工作，此外，车架本体的踏板的中轴上安装有车速传感器，整车控制器505可根据车速传感器的数据获知车架本体的脚踏板101的运动频率，以根据助力策略适当进行助力。

在上述实施例中，所述储氢系统包括储氢罐601、减压阀总成602、压力检测单元603、氢气充气口总成604、氢气出气口总成和固定装置，所述减压阀总成602通过连接管606与所述储氢罐601的氢气进出口密封连接并连通，所述压力检测单元603设置在所述减压阀总成602上，其用于检测储氢罐601的内部压力，所述氢气出气口总成分别与所述减压阀总成602的氢气进出口和所述风冷燃料电池堆501的氢气进气口连接并连通，所述氢气充气口总成604与所述减压阀总成602的氢气进出口连接并连通，所述固定装置用于将所述储氢罐601固定在所述燃料容器舱102内。

在本实用新型中，储氢罐601的结构为现有技术，其内存储储氢合金粉末，本实用新型中的储氢合金粉末包括但不限于稀土系AB5型、镁系、钛系AB型、钛系AB2型、钛钒固溶体型、锆系、钒系储氢合金粉末中的一种或多种。储氢罐601的为氢气进出口储氢罐601的充氢、放氢的通道口，连接管606为1/2的 304不锈钢管，连接管606与减压阀总成602的连接方式可以为卡套螺纹连接，也可以为通过密封圈密封连接。减压阀总成602的结构为现有技术，其主要功能是将储氢罐601出气口压力降低至电堆总成所需求压力，并保持流量稳定在一定范围内，压力一般为0.4～0.8bar。储氢罐601内的氢气压力最高可达3MPa，高压的氢气先经过减压阀总成602将压力由3MPa减少至0.6barg后输出。氢气充气口总成604与氢气充装设备连接，给储氢罐601充装氢气，该连接方式为快换接头，方便快速插接。氢气出气口总成通过PU管与燃料电池堆氢气进气口连接。固定装置用于对储氢罐601进行固定，以方便将储氢罐601固定在自行车或其他电力驱动车上。本实用新型的固态储氢系统，通过将储氢罐601与减压阀总成602集成设计，减少管路的连接，精简系统设计，节省了系统空间，提高了系统的紧凑性，降低了连接处氢气泄漏的风险。

在上述实施例中，所述固定装置包括至少两个固定底座607和与所述固定底座607对应设置的固定件608，两个所述固定底座607前后间隔分布，其底部与所述燃料容器舱102的底壁可拆卸连接，所述固定底座607的上端设有与所述储氢罐601外径相适配的圆弧状的固定槽609，所述储氢罐601水平设置，并安装在两个所述固定底座607的固定槽609内，所述固定件608安装在对应的所述固定底座607上，其用于固定所述储氢罐601。

在本实用新型中，固定底座607设有两个，但在实际应用中，可根据需要增加固定底座607的数量，以提高固定效果。固定槽609的直径应于储氢罐601 的外径相适配，当储氢罐601安装在固定槽609内时，其外壁与固定槽609的内壁紧密贴合，提高固定装置的固定效果。本实用新型对固定底座607的结构不进行限定，现有技术中可实现对储氢罐601固定的结构均可作为本实用新型中固定底座607的具体实施例，具体的，本实用新型中固定底座607的一侧设有弧形结构的限位板610，所述限位板610用于与储氢罐601抵接，提高对储氢罐601的固定效果。固定底座607的底边上设有用于安装螺栓的通孔，以便于实现固定装置在燃料容器舱102内的安装和固定。本实用新型的固定装置具有实施成本低和固定效果好等优点。

在上述实施例中，所述固定件608为卡箍或绑带。

在本实用新型中，卡箍或绑带的固定结构具有操作方便、实施成本低和固定效果好等优点。

在上述实施例中，所述氢气充气口总成604包括第一螺纹连接体6041和第一快插接头6042，所述第一螺纹连接体6041的一端与所述减压阀总成602的氢气进气口密封连接并连通，其另一端与所述第一快插接头6042连接并连通。

在本实用新型中，第一螺纹连接体6041与所述减压阀总成602的氢气进气口螺纹连接，为了提高密封性能，第一螺纹连接体6041的连接端设有密封圈，第一快插接头6042的型号为SS-QC4-FL4-B，其用于与充气装置连接。第一螺纹连接体6041的内部设有单向阀，以保证氢气的单向流动。其中第一螺纹连接体6041为由不锈钢材质制成的管路结构，其具有螺纹端，以方便与其他零部件连接固定。

在上述实施例中，所述氢气出气口总成包括第二螺纹连接体6051和第二快插接头6052，所述第二螺纹连接体6051的一端与所述减压阀总成602的氢气出气口密封连接并连通，其另一端与所述第二快插接头6052连接并连通。

在本实用新型中，第二螺纹连接体6051与所述减压阀总成602的氢气进气口螺纹连接，为了提高密封性能，第二螺纹连接体6051的连接端设有密封圈，第二快插接头6052的型号为H2-QC-4，其用于连接连通所述风冷燃料电池堆501 氢气进气口的管路。其中，第二螺纹连接体6051为由不锈钢材质制成的管路结构，其具有螺纹端，以方便与其他零部件连接固定。

在上述实施例中，所述压力检测单元603为压力传感器，其型号为 30CP42-03-ENV，压力传感器具有实施成本低和检测灵敏等优点。

在上述实施例中，所述储氢罐601的外壁设有加热单元，所述加热单元用于对所述储氢罐601进行加热。

在本实用新型中，储氢罐601在工作时需要吸热，加热单元用于给储氢罐 601供热。其中，加热单元为加热毯，其型号为JRT-H2-90-300。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种氢燃料电池助力车，包括车架本体，所述车架本体包括车架(100)、驱动轮系统和转动轮(200)，所述驱动轮系统包括电机，其特征在于，还包括燃料电池系统、储氢系统和动力电池(400)，所述车架(100)的脚踏板(101)下方设有燃料容器舱(102)，所述动力电池(400)和所述储氢系统均设置在所述燃料容器舱(102)内，所述车架(100)的后部设有封装箱(103)，所述燃料电池系统设置在所述封装箱(103)内，所述储氢系统与所述燃料电池系统气路连接，其为所述燃料电池系统提供反应气体，所述动力电池(400)分别与所述电机和所述燃料电池系统电连接，其中，所述燃料电池系统用于给所述动力电池(400)供电。

2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池助力车，其特征在于，所述燃料电池系统包括风冷燃料电池堆(501)、DCDC(502)和冷却风扇(503)，所述风冷燃料电池堆(501)的氢气进气口与所述储氢系统的氢气出口连接并连通，且在其连通管路上设有氢气进气电磁阀(506)，所述风冷燃料电池堆(501)的氢气出气口与大气连接并连通，且在其连通管路上设有电堆排气电磁阀(507)，所述冷却风扇(503)集成安装在所述风冷燃料电池堆(501)的外壳上，其吹风面朝向所述风冷燃料电池堆(501)设置，所述DCDC(502)安装在所述风冷燃料电池堆(501)的前方，并与所述风冷燃料电池堆(501)和所述动力电池(400)电连接，所述动力电池(400)与所述DCDC(502)电连接，所述封装箱(103)的侧壁上设有多个格栅(1031)。

3.根据权利要求2所述的一种氢燃料电池助力车，其特征在于，所述燃料电池系统还包括电堆控制器(504)和整车控制器(505)，所述电堆控制器(504)分别与所述氢气进气电磁阀(506)、所述电堆排气电磁阀(507)、所述DCDC(502)和所述冷却风扇(503)电连接，所述整车控制器(505)与所述车架本体的车锁、所述电机、车速传感器和车灯电连接。

4.根据权利要求2所述的一种氢燃料电池助力车，其特征在于，所述储氢系统包括储氢罐(601)、氢气充气口总成(604)、氢气出气口总成和固定装置，所述氢气出气口总成分别与所述储氢罐(601)和所述风冷燃料电池堆(501)的氢气进气口连接并连通，所述氢气充气口总成(604)分别与所述储氢罐(601)的氢气进出口连接并连通，所述固定装置用于将所述储氢罐(601)固定在所述燃料容器舱(102)内。

5.根据权利要求4所述的一种氢燃料电池助力车，其特征在于，所述储氢系统还包括减压阀总成(602)和压力检测单元(603)，所述减压阀总成(602)通过连接管(606)与所述储氢罐(601)的氢气进出口密封连接并连通，所述压力检测单元(603)设置在所述减压阀总成(602)上，其用于检测储氢罐(601)的内部压力，所述氢气出气口总成与所述减压阀总成(602)的氢气出气口连接并连通，所述氢气充气口总成(604)与所述减压阀总成(602)的氢气进气口连接并连通。

6.根据权利要求4所述的一种氢燃料电池助力车，其特征在于，所述固定装置包括至少两个固定底座(607)和与所述固定底座(607)对应设置的固定件(608)，两个所述固定底座(607)前后间隔分布，其底部与所述燃料容器舱(102)的底壁可拆卸连接，所述固定底座(607)的上端设有与所述储氢罐(601)外径相适配的圆弧状的固定槽(609)，所述储氢罐(601)水平设置，并安装在两个所述固定底座(607)的固定槽(609)内，所述固定件(608)安装在对应的所述固定底座(607)上，其用于固定所述储氢罐(601)。

7.根据权利要求6所述的一种氢燃料电池助力车，其特征在于，所述固定件(608)为卡箍或绑带。

8.根据权利要求5所述的一种氢燃料电池助力车，其特征在于，所述压力检测单元(603)为压力传感器。

9.根据权利要求5所述的一种氢燃料电池助力车，其特征在于，所述储氢罐(601)的外壁设有加热单元，所述加热单元用于对所述储氢罐(601)进行加热。

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