CN211147732U - 一种氢燃料电池轨道交通车辆能耗计量*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氢燃料电池轨道交通车辆能耗计量***，包括：数据采集装置、数据处理器和显示器；其中：数据采集装置采集氢燃料电池轨道交通车辆的储氢状态参数、供氢状态参数和车辆运行参数，并将储氢状态参数、供氢状态参数和车辆运行参数发送至与其连接的数据处理器；数据处理器基于储氢状态参数、供氢状态参数和车辆运行参数计算氢燃料电池轨道交通车辆的能耗以及续航里程，并将能耗以及续航里程信息发送至与其连接的显示器，显示器接收并显示能耗以及续航里程信息。本实用新型能够有效的实现对整车氢气消耗速率和续航里程的实时评估。

Description

一种氢燃料电池轨道交通车辆能耗计量***

技术领域

本实用新型涉及轨道交通车辆技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池轨道交通车辆能耗计量***。

背景技术

氢燃料电池是一种利用氢和氧之间的电化学反应产生电能的能源装置，具有零排放、高效率、低噪声等优点，在轨道交通车辆牵引供电***领域具有广阔应用空间。目前，氢燃料电池在机车、工程车、动车组和有轨电车等轨道交通车辆牵引供电***已得到应用。

氢燃料电池***工作时，消耗储存于储氢罐中的氢气。氢气的消耗速率，即每单位里程消耗的氢气的质量，和车辆的续航里程，对评估整车能耗水平，以及司机评估驾驶方式和加氢需求，都具有重要的参考价值。

因此，需要研发一套氢燃料电池轨道交通车辆能耗计量***，实现对整车氢气消耗速率和续航里程的实时评估。

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轨道交通车辆能耗计量***，能够有效的实现对整车氢气消耗速率和续航里程的实时评估。

本实用新型提供了一种氢燃料电池轨道交通车辆能耗计量***，包括：数据采集装置、数据处理器和显示器；其中：

所述数据采集装置采集氢燃料电池轨道交通车辆的储氢状态参数、供氢状态参数和车辆运行参数，并将所述储氢状态参数、供氢状态参数和车辆运行参数发送至与其连接的所述数据处理器；

所述数据处理器基于所述储氢状态参数、供氢状态参数和车辆运行参数计算氢燃料电池轨道交通车辆的能耗以及续航里程，并将所述能耗以及续航里程信息发送至与其连接的显示器；

所述显示器接收并显示所述能耗以及续航里程信息。

优选地，所述储氢状态参数包括：储氢压强、储氢温度和储氢罐体积。

优选地，所述供氢状态参数包括：氢气体积流量、供氢压强和供氢温度。

优选地，所述车辆运行参数包括：车辆运行速度。

优选地，所述数据采集装置包括：第一温度传感器；其中：

所述第一温度传感器，用于采集所述储氢温度。

优选地，所述数据采集装置还包括：第一压强传感器；其中：

所述第一压强传感器，用于采集所述储氢压强。

优选地，所述数据采集装置还包括：体积流量计；其中：

所述体积流量计，用于采集所述氢气体积流量。

优选地，所述数据采集装置还包括：第二温度传感器；其中：

所述第二温度传感器，用于采集所述供氢温度。

优选地，所述数据采集装置还包括：第二压强传感器；其中：

所述第二压强传感器，用于采集所述供氢压强。

优选地，所述***还包括：通信模块；其中：

所述数据处理器通过所述通信模块将所述能耗以及续航里程信息发送至远程控制中心。

综上所述，本实用新型公开了一种氢燃料电池轨道交通车辆能耗计量***，包括：数据采集装置、数据处理器和显示器；其中：数据采集装置采集氢燃料电池轨道交通车辆的储氢状态参数、供氢状态参数和车辆运行参数，并将储氢状态参数、供氢状态参数和车辆运行参数发送至与其连接的数据处理器；数据处理器基于储氢状态参数、供氢状态参数和车辆运行参数计算氢燃料电池轨道交通车辆的能耗以及续航里程，并将能耗以及续航里程信息发送至与其连接的显示器，显示器接收并显示能耗以及续航里程信息。本实用新型能够有效的实现对整车氢气消耗速率和续航里程的实时评估。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1为本实用新型公开的一种氢燃料电池轨道交通车辆能耗计量***的结构示意图；

图2为本实用新型公开的一种氢燃料电池轨道交通车辆能耗计量***的应用示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，为本实用新型公开的一种氢燃料电池轨道交通车辆能耗计量***的结构示意图，所述氢燃料电池轨道交通车辆能耗计量***可以包括：数据采集装置11、数据处理器12和显示器13；其中：

数据采集装置11采集氢燃料电池轨道交通车辆的储氢状态参数、供氢状态参数和车辆运行参数，并将储氢状态参数、供氢状态参数和车辆运行参数发送至与其连接的数据处理器12；

数据处理器12基于储氢状态参数、供氢状态参数和车辆运行参数计算氢燃料电池轨道交通车辆的能耗以及续航里程，并将能耗以及续航里程信息发送至与其连接的显示器13；

显示器13接收并显示能耗以及续航里程信息。

上述实施例公开的氢燃料电池轨道交通车辆能耗计量***的工作原理为：当需要对氢燃料电池轨道交通车辆的能耗进行计量时，首先通过数据采集装置11分别采集氢燃料电池轨道交通车辆的储氢状态参数、供氢状态参数和车辆运行参数，然后数据采集装置11将采集到的储氢状态参数、供氢状态参数和车辆运行参数传输至数据处理器12；

数据处理器12根据接收到的储氢状态参数、供氢状态参数和车辆运行参数计算得到氢燃料电池轨道交通车辆的能耗以及续航里程，并将计算出的能耗以及续航里程信息发送至显示器13；

通过显示器13对氢燃料电池轨道交通车辆的能耗以及续航里程进行显示。

综上所述，上述实施例能够实时计量氢燃料电池轨道交通车辆的能耗，便于司机或远程控制人员实时评估整车能耗水平，判断司机驾驶或列车控制方式是否节能，从而优化驾驶***。

具体的，在上述实施例中可以使用体积流量计对氢气体积流量Fv进行监测，可以使用第二温度传感器对供氢温度T1进行监测，可以使用第二压强传感器对供氢压强P1进行监测；

其中，氢气体积流量、供氢温度和供氢压强监测的采样位置可安装在储氢罐出口、供氢管道和氢燃料电池堆入口。

根据气体状态方程计算氢气质量流量Fm：

其中，M(H₂)为氢气的摩尔质量，R为气体常数，下同。

列车运行速度V可以使用速度传感器进行检测，根据氢气质量流量和列车运行速度计算列车能耗E：

具体的，在上述实施例中，可以使用第一温度传感器对储氢温度T2进行监测，可以使用第一压强传感器对储氢压强P2进行监测，储氢温度和储氢压强的采样位置可以设置在储氢罐处。

最低储氢压强Pm和储氢罐体积D存储于列车控制***，其中最低储氢压强通常设置为略高于氢燃料电池堆入口压强。

根据气体状态方程计算储氢罐内剩余氢气质量M：

根据列车能耗和可用储氢量计算列车续航里程S：

下面以具体的应用场景为例，对本实用新型公开的氢燃料电池轨道交通车辆能耗计量***进行详细说明：

如图2所示，储氢罐2、氢燃料电池箱3和供氢管路4布置于氢燃料电池轨道交通车辆1车顶；用于检测储氢温度和储氢压强的传感器5布置于储氢罐口；用于检测供氢温度、供氢压强的传感器和体积流量6计布置于氢燃料电池箱3入口；数据处理器7布置于车内。数据处理器7接收用于检测储氢温度、储氢压强的传感器以及用于检测供氢温度、供氢压强的传感器和流量计的数据，计算氢燃料电池轨道交通车辆的能耗和续航里程，并将计算结果发送到司机室显示器8显示，并通过车载通信模块9发送至远程控制中心。

上述实施范例描述了本实用新型技术方案适用于储氢罐和氢燃料电池箱采用车顶安装方式的轨道交通车辆的实施方式。对于其他类型的轨道交通车辆及其相应的设备安装方式，如动车组和城轨车辆，其储氢罐和氢燃料电池箱可采用车底吊挂安装方式，以及电力机车和工程车，其储氢罐和氢燃料电池箱可采用机械间安装方式，仅需调整相应的设备布置方案，即可实现本实用新型技术方案。上述实施范例中，能耗计量***可专门布设温度、压强传感器和流量计，也可读取氢燃料电池控制***相应传感器的数据，或从氢燃料电池控制单元读取。可见，本实用新型提供的氢燃料电池轨道交通车辆能耗计量***具有极强的适用性和可扩展性。另外，上述实施例公开的基于氢气体积流量、供氢温度和供氢压强计算氢气质量流量，可采用质量流量计替代。

综上所述，本实用新型公开的氢燃料电池轨道交通车辆能耗计量***，采用每单位运行里程(公里)消耗的氢气的质量计量列车能耗，具有直观、简洁的特点，便于司机或远程控制人员评估整车能耗水平，优化列车控制方式；根据轨道交通车辆整车可用储氢量，结合列车能耗实时计算续航里程，具有准确、直观的特点，便于司机或远程控制人员评估加氢需求；采集氢气体积流量、压强、温度等数据，可使用成熟、可靠的传感器技术与产品，甚至直接读取氢燃料电池***的监测、控制参数，具有技术成熟、可靠、低成本等优势。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种氢燃料电池轨道交通车辆能耗计量***，其特征在于，包括：数据采集装置、数据处理器和显示器；其中：

所述数据采集装置采集氢燃料电池轨道交通车辆的储氢状态参数、供氢状态参数和车辆运行参数，并将所述储氢状态参数、供氢状态参数和车辆运行参数发送至与其连接的所述数据处理器；

所述数据处理器基于所述储氢状态参数、供氢状态参数和车辆运行参数计算氢燃料电池轨道交通车辆的能耗以及续航里程，并将所述能耗以及续航里程信息发送至与其连接的显示器；

所述显示器接收并显示所述能耗以及续航里程信息。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述储氢状态参数包括：储氢压强、储氢温度和储氢罐体积。

3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述供氢状态参数包括：氢气体积流量、供氢压强和供氢温度。

4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述车辆运行参数包括：车辆运行速度。

5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述数据采集装置包括：第一温度传感器；其中：

所述第一温度传感器，用于采集所述储氢温度。

6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述数据采集装置还包括：第一压强传感器；其中：

所述第一压强传感器，用于采集所述储氢压强。

7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述数据采集装置还包括：体积流量计；其中：

所述体积流量计，用于采集所述氢气体积流量。

8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述数据采集装置还包括：第二温度传感器；其中：

所述第二温度传感器，用于采集所述供氢温度。

9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述数据采集装置还包括：第二压强传感器；其中：

所述第二压强传感器，用于采集所述供氢压强。

10.根据权利要求9所述的***，其特征在于，还包括：通信模块；其中：

所述数据处理器通过所述通信模块将所述能耗以及续航里程信息发送至远程控制中心。

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