CN220535420U - 一种氢燃料电池无人车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种氢燃料电池无人车,该无人车的车体上设有氢燃料电池系统,该氢燃料电池系统包括鼓风机以及通过管路连接的储氢瓶、供氢电磁阀、减压阀、引射器、电堆,鼓风机、电堆分别与无人车蓄电池电连接;在供氢线路中,储氢瓶的高压氢气经供氢电磁阀、减压阀和引射器进入电堆;在供气线路中,空气在鼓风机的作用下进入电堆;氢气与空气中的氧气在电堆内反应并发电,反应后产生的电能收集在无人车的蓄电池中,未反应的空气由电堆的阴极排放出口排出,反应产生的水蒸气和未参与反应的氢气由电堆的阳极出口排出。本实用新型可以增加无人车的续航里程,能充分利用电堆反应放出的热量,提高能源有效利用率。
Description
技术领域
本实用新型属于无人车技术领域,尤其涉及一种氢燃料电池无人车。
背景技术
无人车(Autonomous vehicles;Self-driving automobile)又称自动驾驶汽车、电脑驾驶汽车、或轮式移动机器人,是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。在20世纪已有数十年的历史,21世纪初呈现出接近实用化的趋势。无人车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作,让电脑可以在没有任何人类主动的操作下,自动安全地操作机动车辆。
无人车的主要应用场景有以下几个方面:
1、物流中转。现在网购形式已经非常发达,而随之发展起来的就是物流行业。现在的物流速度很快,主要还是由人工进行时间交替送货,确保网购的东西在较短的时间内能够送达。无人驾驶汽车在物流中转时也可以投入使用,能减少人工运输的成本。
2、夜间货运。货车运输为了确保时效性,很多情况下都要在夜间进行运输,而人工在夜间驾驶,由于夜间容易打瞌睡,本身就是事故发生率较高的场景。这种情况下使用无人驾驶的汽车比人力运输更加安全,而且技术先进的无人驾驶会合理规避风险、规划路线。对于商超运输、社区团购等场景下,自动驾驶货运业务也将逐步发展。
3、危险应用场景。一些危险应用场景,例如抗疫运输、救灾抢险、有毒环境或者其他对人体有害的应用场景。无人驾驶的汽车无需人员操控,减少人员接触,最大限度保证人员安全。在这些应用场景中,无人驾驶优势则很好的凸显。
4、城市出行。自动驾驶车辆打造网约车,未来会成为出行的主流模式,不仅车队运营成本较现有的网约车模式降低,还因自动驾驶车辆本身更安全、可靠的特性,大幅提高了城市整体的交通出行效率。
由此可见,无人车在一些应用场景中有非常突出的优势,但是以内燃机为动力系统的无人车污染高,排放大量二氧化碳,加剧了温室效应;而纯电动车续航里程短,充电时间长,电池体积大,重量重,且电池达到生命周期没有办法环保处理或环保处理成本高昂。
实用新型内容
为克服现有技术的缺点和不足,本实用新型的目的在于提供一种氢燃料电池无人车。
本实用新型是这样实现的,一种氢燃料电池无人车,该无人车的车体上设有氢燃料电池系统,该氢燃料电池系统包括鼓风机以及通过管路连接的储氢瓶、供氢电磁阀、减压阀、引射器、电堆,鼓风机、电堆分别与无人车蓄电池电连接;其中,
在供氢线路中,储氢瓶的高压氢气经供氢电磁阀、减压阀和引射器进入电堆;
在供气线路中,空气在鼓风机的作用下进入电堆;
氢气与空气中的氧气在电堆内反应并发电,反应后产生的电能收集在无人车的蓄电池中,未反应的空气由电堆的阴极排放出口排出,反应产生的水蒸气和未参与反应的氢气由电堆的阳极出口排出。
优选地,该系统还包括用于分离水和氢气的水气分离器,该水气分离器的入口通过管道对接电堆的阳极出口、氢气排出口对接引射器进气端、水排出口对接外排管道,该外排管道上设有排水阀。
优选地,所述排水阀出水端对接排水管路,该排水管路连接至集液箱。
优选地,所述鼓风机的进气端通过管道对接第一空气过滤器。
优选地,该系统还包括用于给所述电堆进行降温的轴流风机,该轴流风机位于风罩内,风罩贴靠在电堆上,其中,该轴流风机的进气端正对电堆、出气端朝向无人车后端,所述轴流风机的出气端的气流用于助推无人车的前行。
优选地,所述氢燃料电池系统位于保护罩内。
优选地,该保护罩上设有第二空气过滤器。
优选地,所述第二空气过滤器通过带有阀门的管路连接至蓄电池周边,当蓄电池处于高温时打开阀门,通过轴流风机抽进的冷风对蓄电池进行降温。
优选地,所述氢燃料电池系统集成在无人车车体后端,该车体后端固定有安装板;其中,所述电堆固定在安装板上,所述储氢瓶、蓄电池、鼓风机位于安装板下且装配在车体骨架上。
优选地,所述阴极排放出口通过设有阀门的管路对准需要保温的区域或者部件,所述部件包括蓄电池、电堆。
相比于现有技术的缺点和不足,本实用新型具有以下有益效果:
1、本实用新型可以增加无人车的续航里程;
2、本实用新型能充分利用电堆反应放出的热量,提高能源有效利用率;
3、本实用新型无污染、无噪声、高效率;
4、相同体积下,本实用新型续航里程较纯电动无人车大幅增加,尤其是寒冷冬季;
5、本实用新型可实现以冬季给蓄电池保温、夏季给蓄电池散热的方式,有效延长车载蓄电池使用寿命。
附图说明
图1是本实用新型无人车的整体结构示意图;
图2是本实用新型氢燃料电池系统的结构示意图;
图3是本实用新型氢燃料电池系统在无人车中实际装配后的结构示意图;
图4是图3的左视图;
图5是图3在又一视角下的立体结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
如图1~5所示,图1是本实用新型无人车的整体结构示意图;图2是本实用新型氢燃料电池系统的结构示意图;图3是本实用新型氢燃料电池系统在无人车中实际装配后的结构示意图;图4是图3的左视图;图5是图3在又一视角下的立体结构示意图。
本实用新型公开了一种氢燃料电池无人车,该无人车的车体上设有氢燃料电池系统1,该氢燃料电池系统1包括鼓风机1-1以及通过管路连接的储氢瓶1-2、供氢电磁阀1-3、减压阀1-4、引射器1-5、电堆1-6,鼓风机1-1、电堆1-6分别与无人车蓄电池2电连接;其中,
在供氢线路中,储氢瓶1-2的高压氢气经供氢电磁阀1-3、减压阀1-4和引射器1-5进入电堆1-6;
在供气线路中,空气在鼓风机1-1的作用下进入电堆1-6;
氢气与空气中的氧气在电堆1-6内反应并发电,反应后产生的电能收集在无人车的蓄电池2中,未反应的空气由电堆1-6的阴极排放出口1-7排出,反应产生的水蒸气和未参与反应的氢气由电堆1-6的阳极出口排出。
在本实用新型实施例中,电堆1-6选择为QR-FC10型号,电堆1-6是氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置,其基本原理是电解水的逆反应,把氢和氧分别供给阳极和阴极,氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后,放出电子通过外部的负载到达阴极。具有无污染、无噪声、高效率的优点。
在本实用新型实施例中,引射器1-5选择QRAN-EJ20型号,引射器1-5的作用是将未参与反应的过量氢气引射进入电堆1-6重新反应,引射器1-5的工作原理是引射器1-5内部截面突然由大变小,气体流速增加形成负压,将引射口的循环氢气引射从引射器1-5出口排出进入电堆1-6。
储氢瓶1-2、供氢电磁阀1-3、减压阀1-4以及引射器1-5依次通过管道对接以形成供氢通道,储氢瓶1-2里存储的是高压氢气,靠自身的压力进入电堆1-6反应。该供氢通道上,供氢电磁阀1-3控制供氢回路的开闭,减压阀1-4保证进入电堆1-6的氢气压力位于工作压力内。此外,该储氢瓶1-2可以设为一个或多个,视续航能力决定,同时储氢瓶1-2不止局限于氢瓶,也包含固态储氢和液态储氢。
在进一步的实施过程中,为实现氢气的充分利用,在本实用新型实施例中,优选地,该系统还包括用于分离水和氢气的水气分离器1-8,该水气分离器1-8的入口通过管道对接电堆1-6的阳极出口、氢气排出口对接引射器1-5进气端、水排出口对接外排管道,该外排管道上设有排水阀1-9。在本实用新型实施例中,氢气与空气中的氧气在电堆1-6内反应并发电,反应后产生的电能收集在无人车的蓄电池2中,未反应的空气由电堆1-6的阴极排放出口1-7排出,反应产生的水蒸气和未参与反应的氢气由电堆1-6的阳极出口排出,进入水气分离器1-8,分离的氢气由引射器1-5引射进入电堆1-6重新参与反应,以提高氢气利用率,分离的液态水经排水阀1-9后从尾排排出,或者可通过排水管路收集在集液箱中,集液箱的液位达到一定高度,排放至下水道或指定地点。
在本实用新型实施例中,鼓风机1-1通过硅胶管路连接至电堆1-6,以保证进入电堆1-6反应的空气(氧气)的流量和压力处于合理工况。在进一步的实施过程中,鼓风机1-1前端通过管道对接第一空气过滤器3,第一空气过滤器3滤除空气中的灰尘及其他杂质,得到清洁空气进入电堆1-6参与反应。
在进一步的实施过程中,为避免高温影响到电堆1-6的持续工作,具体地,该系统还包括用于给所述电堆1-6进行降温的轴流风机1-10,该轴流风机1-10位于风罩1-11内,风罩贴靠在电堆1-6上,该轴流风机1-10的进气端正对电堆1-6、出气端朝向无人车后端,所述轴流风机1-10的出气端的气流用于助推无人车的前行。在本实用新型实施例中,轴流风机1-10的风罩贴靠电堆1-6布置,轴流风机1-10风罩应当与电堆1-6反应区截面积一致,使参与冷却的空气全部流入轴流风机1-10风罩,空气流过风冷电堆1-6,保证电堆1-6达到良好的冷却,整个系统处于良好的工况;此外,轴流风机1-10可以设为一组或几组,轴流风机1-10向无人车后端排出空气产生推力,可用于作为无人车的行驶动力补充,通过利用轴流风机1-10向后的推力,使无人车产生向前的辅助动力,使得无人车需要输出的电能减少,从而增加续航里程。
在进一步的实施过程中,为保护燃料电池系统、避免其碰撞受到损坏,所述氢燃料电池系统1位于保护罩4内。
在进一步的实施过程中,该保护罩4上设有第二空气过滤器5。在本实用新型实施例中,保护罩4内第二空气过滤器5、电堆1-6、轴流风机1-10之间形成冷却空气的供应通道,第二空气过滤器5滤除空气中的灰尘及其他杂质,得到清洁空气进入该供应通道内。
在进一步的实施过程中,为实现对蓄电池2的有效降温,在本实用新型实施例中,所述第二空气过滤器5通过带有阀门的管路连接至蓄电池2周边,当蓄电池2处于高温时打开阀门,通过轴流风机1-10抽进的冷风对蓄电池2进行降温。该实施方式适用于蓄电池2处于高温时(例如,夏季蓄电池2持续放电,温度升高),通过轴流风机1-10抽进的冷风对蓄电池2进行降温,此时,保护罩4内第二空气过滤器5、蓄电池2、电堆1-6、轴流风机1-10之间形成冷却空气的供应通道。
在进一步的实施过程中,为充分利用轴流风机1-10产生的推力,以及使得无人车结构合理、安全,所述氢燃料电池系统1集成在无人车车体后端,该车体后端固定有安装板6;其中,所述电堆1-6固定在安装板6上,所述储氢瓶1-2、蓄电池2、鼓风机1-1位于安装板6下且装配在车体骨架上。
在进一步的实施过程中,为充分、有效的利用电堆1-6所产生的热能,所述阴极排放出口1-7通过带有阀门的管路对准需要保温的区域或者部件,所述部件包括蓄电池2和电堆1-6。在实际应用中,蓄电池2和电堆1-6都需要一个温度范围,在这个温度范围内才能发挥最佳性能,例如,蓄电池2温度过低,电池内的化学物质活性不足,电池性能下降,温度太高,电池过热,容易发生火灾和短路;此外,电堆1-6温度太低,催化剂活性不足,电堆1-6性能下降,温度太高,质子交换膜穿孔,电堆1-6损坏正常工作。结合上述实施方式可以看出,在本实用新型实施例中,夏天可以在轴流风机1-10的作用下,使空气依次流过蓄电池2、电堆1-6,给电池、电堆1-6散热;冬天可以利用电堆1-6排出的热空气给蓄电池2、电堆1-6保温,需要注意的是,电堆1-6刚启动时,此时电堆1-6需要保温,轴流风机1-10是不开启的,电堆1-6工作达到合理的温度,轴流风机1-10开启给电堆1-6散热,以避免电堆1-6温度持续升高,造成电堆1-6损坏(如质子交换膜穿孔等)。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,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)
1.一种氢燃料电池无人车,其特征在于,该无人车的车体上设有氢燃料电池系统,该氢燃料电池系统包括鼓风机以及通过管路连接的储氢瓶、供氢电磁阀、减压阀、引射器、电堆,鼓风机、电堆分别与无人车蓄电池电连接;其中,
在供氢线路中,储氢瓶的高压氢气经供氢电磁阀、减压阀和引射器进入电堆;
在供气线路中,空气在鼓风机的作用下进入电堆;
氢气与空气中的氧气在电堆内反应并发电,反应后产生的电能收集在无人车的蓄电池中,未反应的空气由电堆的阴极排放出口排出,反应产生的水蒸气和未参与反应的氢气由电堆的阳极出口排出。
2.如权利要求1所述的氢燃料电池无人车,其特征在于,该系统还包括用于分离水和氢气的水气分离器,该水气分离器的入口通过管道对接电堆的阳极出口、氢气排出口对接引射器进气端、水排出口对接外排管道,该外排管道上设有排水阀。
3.如权利要求2所述的氢燃料电池无人车,其特征在于,所述排水阀出水端对接排水管路,该排水管路连接至集液箱。
4.如权利要求1所述的氢燃料电池无人车,其特征在于,所述鼓风机的进气端通过管道对接第一空气过滤器。
5.如权利要求1所述的氢燃料电池无人车,其特征在于,该系统还包括用于给所述电堆进行降温的轴流风机,该轴流风机位于风罩内,风罩贴靠在电堆上,其中,该轴流风机的进气端正对电堆、出气端朝向无人车后端,所述轴流风机的出气端的气流用于助推无人车的前行。
6.如权利要求5所述的氢燃料电池无人车,其特征在于,所述氢燃料电池系统位于保护罩内。
7.如权利要求6所述的氢燃料电池无人车,其特征在于,该保护罩上设有第二空气过滤器。
8.如权利要求7所述的氢燃料电池无人车,其特征在于,所述第二空气过滤器通过带有阀门的管路连接至蓄电池周边,当蓄电池处于高温时打开阀门,通过轴流风机抽进的冷风对蓄电池进行降温。
9.如权利要求1所述的氢燃料电池无人车,其特征在于,所述氢燃料电池系统集成在无人车车体后端,该车体后端固定有安装板;其中,所述电堆固定在安装板上,所述储氢瓶、蓄电池、鼓风机位于安装板下且装配在车体骨架上。
10.如权利要求1所述的氢燃料电池无人车,其特征在于,所述阴极排放出口通过设有阀门的管路对准需要保温的区域或者部件,所述部件包括蓄电池、电堆。
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