CN218632122U - 一种新能源装载机的氢燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于工程车辆领域，具体涉及一种新能源装载机的氢燃料电池系统，包括氢燃料电池、主冷却系统、进气系统、排气系统、气罐供气系统、配重箱体以及托架系统；所述氢燃料电池、主冷却系统和气罐供气系统均安装在托架系统上；所述主冷却系统用于给所述氢燃料电池散热，所述气罐供气系统用于给所述氢燃料电池输送氢气，所述进气系统用于给所述氢燃料电池输送空气，排气系统用于将所述氢燃料电池产生的废气排出；所述托架系统置于配重箱体内，配重箱体与装载机后车架连接。采用氢燃料电池系统以满足以电能为驱动力的新能源装载机的长续航工作要求以及减少环境污染的要求。

Description

一种新能源装载机的氢燃料电池系统

技术领域

本实用新型属于工程车辆领域，具体涉及一种新能源装载机的氢燃料电池系统。

背景技术

装载机是一种广泛用于建设工程的土石方施工机械，传统的装载机主要是燃油型装载机，其特点是采用柴油发动机为动力源，采用液力变矩器、变速箱、驱动桥、传动轴、轮胎为传动系统，具有耐用、可靠、用于广泛的特点，但是由于采用柴油为燃料，环境污染较重，在生产活动中常常受到监管限制，导致工作无法正常开展。

近年来新兴的新能源动力装载机逐步开始进入市场，且不断的产生细分机型，主要分为纯电动装载机和油电混动的增程式装载机，纯电动装载机主要通过电池提供动力，能源消耗低，环境污染小，适合相对密闭的空间中使用，但是续航时间短，频繁充电造成用户使用不便。油电混动的增程式装载机则是通过发动机燃烧柴油提供动力发电，虽然可以解决续航短的问题，但是因为采用柴油为燃料，仍然会产生环境污染问题。

目前，新能源动力装载机驱动系统大都采用电能，通过电池提供给电机工作的电能，但是电池仍需要国家电网供电，而目前国家的电能来源主要是煤炭、天然气等化石燃料燃烧发电，未能从根本上解决环境污染问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本实用新型提供一种新能源装载机的氢燃料电池系统，以满足以电能为驱动力的新能源装载机的长续航工作要求以及减少环境污染的要求。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：一种新能源装载机的氢燃料电池系统，包括氢燃料电池、主冷却系统、进气系统、排气系统、气罐供气系统、配重箱体以及托架系统；

所述氢燃料电池、主冷却系统和气罐供气系统均安装在托架系统上；所述主冷却系统用于给所述氢燃料电池散热，所述气罐供气系统用于给所述氢燃料电池输送氢气，所述进气系统用于给所述氢燃料电池输送空气，排气系统用于将所述氢燃料电池产生的废气排出；

所述托架系统置于配重箱体内，配重箱体与装载机后车架连接。

在一些实施例中，所述主冷却系统包括散热器、副水箱和连接管路，连接管路缠绕在氢燃料电池上，连接管路的进水端和出水端均与散热器连接，副水箱与连接管路连接用于给连接管路补充防冻液。

在一些实施例中，所述进气系统包括依次串联的空气预滤器、空气滤清器和化学空气滤清器，进气系统通过化学空气滤清器与氢燃料电池连接。

在一些实施例中，所述托架系统包括上安装板和下安装板，上安装板和下安装板间对称设置有竖向连接板，上安装板的侧面设置有散热器支架，所述氢燃料电池设置在上安装板的上方，所述主冷却系统的散热器设置在散热器支架上，所述上安装板和下安装板之间用于安放气罐供气系统的氢气储存罐。

在一些实施例中，所述氢气储存罐通过与下安装板连接的绑带进行固定。

在一些实施例中，所述配重箱体包括下沉式箱体，所述下沉式箱体的四周设有带螺栓孔的连接板，所述下安装板通过螺栓与连接板固定。

在一些实施例中，所述下安装板与下沉式箱体的内部空腔之间也安放有气罐供气系统的氢气储存罐。

在一些实施例中，还包括辅助电池系统，辅助电池系统与氢燃料电池电路连接，氢燃料电池能够给辅助电池系统内的蓄电池充电。

在一些实施例中，还包括辅助电池散热系统，辅助电池散热系统包含布置在辅助电池系统内的散热管路，辅助电池散热系统的散热管路并入装载机的驱动散热系统。

本实用新型的有益效果是：本实用新型实现了模块化设计，整体模块便于安装、拆卸以及对气罐供气系统进行密封性测试，同时因为便于加氢气实现了整机的长续航使用，而氢燃料电池产生的尾气主要成分是氮气和水，则大大降低了环境污染。

附图说明

图1是本实用新型氢燃料电池系统安装结构示意图；

图2是本实用新型进气系统的局部视图；

图3是本实用新型托架系统的主视图；

图4是本实用新型托架系统的俯视图；

图5是本实用新型托架系统的左视图；

图6是本实用新型气罐供气系统的主视图；

图7是本实用新型气罐供气系统的左视图；

图8是本实用新型配重箱体结构示意图；

图中，1、氢燃料电池，2、主冷却系统，3、进气系统，31、空气预滤器，32、空气滤清器，33、化学空气滤清器，4、气罐供气系统，41、氢气储存罐，42、绑带，5、配重箱体，51、下沉式箱体，52、连接板，6、辅助电池系统，7、辅助电池散热系统，8、托架系统，81、散热器支架，82、电池支架，83、上安装板，84、竖向连接板，85、下安装板，86、下沉式连接板。

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1至图8所示，一种新能源装载机的氢燃料电池系统，包括氢燃料电池1、主冷却系统2、进气系统3、排气系统、气罐供气系统4、配重箱体5以及托架系统8。

所述氢燃料电池1、主冷却系统2和气罐供气系统4均安装在托架系统8上；所述主冷却系统2用于给所述氢燃料电池1散热，所述气罐供气系统4用于给所述氢燃料电池1输送氢气，所述进气系统3用于给所述氢燃料电池1输送空气，排气系统用于将所述氢燃料电池1产生的废气排出。

托架系统8的结构形式有多种选择。

在一些实施例中，如图1、图3至图5所示，所述托架系统8包括上安装板83和下安装板85。上安装板83和下安装板85间对称设置有竖向连接板84，上安装板83的侧面设置有散热器支架81。所述氢燃料电池1设置在上安装板83的上方，氢燃料电池1通过电池支架82与上安装板83采用螺栓进行紧固连接，还可在氢燃料电池1与电池支架82间设置减振器，避免装载机发生颠簸时，对氢燃料电池1产生猛烈冲击。对于上述氢燃料电池1的安装固定，其安装方向不受限制，横置、竖置均可。

在一些实施例中，所述主冷却系统2包括散热器、副水箱和连接管路，连接管路缠绕在氢燃料电池1上，连接管路的进水端和出水端均与散热器连接，副水箱与连接管路连接用于给连接管路补充防冻液，连接管路内的防冻液由水泵驱动其在连接管路与散热器之间循环。其中主冷却系统2的散热器设有8个散热风机，主冷却系统2的副水箱集成了补水功能及去离子器，同时主冷却系统2的散热器、主冷却系统2的副水箱安装在托架系统8的散热器支架81上。

在一些实施例中，如图2所示，所述进气系统3包括依次串联的空气预滤器31、空气滤清器32和化学空气滤清器33，进气系统3通过化学空气滤清器33与氢燃料电池1连接。进气系统3采用三级过滤系统，空气先经过空气预滤器31，过滤掉大的杂质及颗粒，空气再经过空气滤清器32，更小的颗粒杂质被过滤掉，最后经过化学空气滤清器33进入氢燃料电池1，此时空气中的化学残留物进一步被过滤；其中空气滤清器32具有容灰量大、进气流量大的特点，化学空气滤清器33则可以过滤空气中的硫元素等有害物质。

在一些实施例中，排气系统包含排气尾管及消音器，消音器与排气尾管的尾气排气口连接。

所述气罐供气系统4包括氢气储存罐41和压力阀、传感器、供气管路等元件。氢气储存罐41设置在托架系统8上，氢气储存罐41的数量根据实际情况进行设置。

在本实施例中，如图6和图7所示，气罐供气系统4采用五个氢气储存罐41。为此，所述配重箱体5包括下沉式箱体51，所述下沉式箱体51的四周设有带螺栓孔的连接板52，所述下安装板85通过螺栓与连接板52固定。所述配重箱体5与装载机后车架焊接连接。在所述下安装板85与下沉式箱体51的内部空腔之间也安放有两个氢气储存罐41，所述上安装板83和下安装板85之间安放有两个氢气储存罐41，上安装板83和下安装板85通过螺栓连接，方便氢气储存罐41的安放。另一个氢气储存罐41布置在散热器支架81的下方，因受散热器支架81的限制，因此在下安装板85上设置通孔，并在下安装板85的通孔处设置下沉式连接板86，将氢气储存罐41布置在下沉式连接板86上，避免下沉式连接板86与散热器支架81发生干涉。

在一些实施例中，所述氢气储存罐41通过与下安装板85连接的绑带42进行固定。

在一些实施例中，还包括辅助电池系统6，辅助电池系统6与氢燃料电池1电路连接，氢燃料电池1能够给辅助电池系统6内的蓄电池充电。氢燃料电池1产生的多余电能可以放入蓄电池内进行存储，蓄电池可以给装载机的各个系统供电。还包括辅助电池散热系统7，辅助电池散热系统7包含布置在辅助电池系统6内的散热管路，辅助电池散热系统7的散热管路并入装载机的驱动散热系统。辅助电池系统6和辅助电池散热系统7均布置在托架系统8上。本实施例中，为了节约空间将辅助电池散热系统7的散热管路并入装载机的驱动散热系统，也可以采用独立的散热系统，即辅助电池散热系统7还包括水冷机组，辅助电池散热系统7的散热管路接入水冷机组。

氢燃料电池1还包括燃料电池系统控制器，辅助电池系统6包括辅助电池系统控制器，燃料电池系统控制器接收装载机整车控制器（VCU）的控制指令，经过燃料电池系统控制器判断处理后氢燃料电池1进入工作状态进行发电，而辅助电池系统控制器监测系统供电电压，电压低时，辅助电池系统6放电，电压高时，辅助电池系统6充电。

本实用新型的氢燃料电池系统的工作原理是：给氢气储存罐41先充满氢气，氢气储存罐41向氢燃料电池1输送氢气，同时空气经过进气系统3的过滤进入氢燃料电池1，氢气与空气在氢燃料电池1内部发生化学反应，产生的电能根据系统需要可以存入辅助电池系统6或直接供给驱动系统使用，而产生的废气则通过排气系统排到大气中，其主要成份是氮气和水。氢燃料电池系统采用氢燃料电池1与辅助电池系统6并联模式，系统可以实现辅助电池系统6单独供电、氢燃料电池单独供电以及氢燃料电池与辅助电池系统6共同供电的模式。由于氢燃料电池1工作时产生大量的热，水泵推动防冻液通过连接管路在散热器、氢燃料电池之间进行循环，防冻液经过氢燃料电池时带走热量，流动到散热器时通过散热翅片与散热风机给予的冷风进行能量传导，风将热量带走。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施方式而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种新能源装载机的氢燃料电池系统，其特征在于：包括氢燃料电池（1）、主冷却系统（2）、进气系统（3）、排气系统、气罐供气系统（4）、配重箱体（5）以及托架系统（8）；

所述氢燃料电池（1）、主冷却系统（2）和气罐供气系统（4）均安装在托架系统（8）上；所述主冷却系统（2）用于给所述氢燃料电池（1）散热，所述气罐供气系统（4）用于给所述氢燃料电池（1）输送氢气，所述进气系统（3）用于给所述氢燃料电池（1）输送空气，排气系统用于将所述氢燃料电池（1）产生的废气排出；

所述托架系统（8）置于配重箱体（5）内，配重箱体（5）与装载机后车架连接。

2.根据权利要求1所述的一种新能源装载机的氢燃料电池系统，其特征在于：所述主冷却系统（2）包括散热器、副水箱和连接管路，连接管路缠绕在氢燃料电池（1）上，连接管路的进水端和出水端均与散热器连接，副水箱与连接管路连接用于给连接管路补充防冻液。

3.根据权利要求1所述的一种新能源装载机的氢燃料电池系统，其特征在于：所述进气系统（3）包括依次串联的空气预滤器（31）、空气滤清器（32）和化学空气滤清器（33），进气系统（3）通过化学空气滤清器（33）与氢燃料电池（1）连接。

4.根据权利要求1所述的一种新能源装载机的氢燃料电池系统，其特征在于：所述托架系统（8）包括上安装板（83）和下安装板（85），上安装板（83）和下安装板（85）间对称设置有竖向连接板（84），上安装板（83）的侧面设置有散热器支架（81），所述氢燃料电池（1）设置在上安装板（83）的上方，所述主冷却系统（2）的散热器设置在散热器支架（81）上，所述上安装板（83）和下安装板（85）之间用于安放气罐供气系统（4）的氢气储存罐（41）。

5.根据权利要求4所述的一种新能源装载机的氢燃料电池系统，其特征在于：所述氢气储存罐（41）通过与下安装板（85）连接的绑带（42）进行固定。

6.根据权利要求4所述的一种新能源装载机的氢燃料电池系统，其特征在于：所述配重箱体（5）包括下沉式箱体（51），所述下沉式箱体（51）的四周设有带螺栓孔的连接板（52），所述下安装板（85）通过螺栓与连接板（52）固定。

7.根据权利要求6所述的一种新能源装载机的氢燃料电池系统，其特征在于：所述下安装板（85）与下沉式箱体（51）的内部空腔之间也安放有气罐供气系统（4）的氢气储存罐（41）。

8.根据权利要求1所述的一种新能源装载机的氢燃料电池系统，其特征在于：还包括辅助电池系统（6），辅助电池系统（6）与氢燃料电池（1）电路连接，氢燃料电池（1）能够给辅助电池系统（6）内的蓄电池充电。

9.根据权利要求8所述的一种新能源装载机的氢燃料电池系统，其特征在于：还包括辅助电池散热系统（7），辅助电池散热系统（7）包含布置在辅助电池系统（6）内的散热管路，辅助电池散热系统（7）的散热管路并入装载机的驱动散热系统。

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