CN211764968U - 一种氢燃料电池港口牵引车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氢燃料电池港口牵引车，包括车体、控制器、氢燃料电池组、升压DC‑DC转换器、动力锂电池组、逆变器，以及电动机；通过设置氢燃料电池组、升压DC‑DC转换器、动力锂电池组、逆变器，以及电动机，氢燃料电池组与升压DC‑DC转换器连接，升压DC‑DC转换器与动力锂电池组连接，动力锂电池组与逆变器连接，逆变器与电动机连接，控制器与氢燃料电池组、动力锂电池组和电动机连接，控制器协调氢燃料电池组为动力锂电池组供电，控制器还协调动力锂电池组为电动机供电以驱动车体运动，相较于传统的燃油牵引港口汽车，本实用新型的氢燃料电池港口牵引车具有能量转换率高和节能环保的优势。

Description

一种氢燃料电池港口牵引车

技术领域

本实用新型属于港口牵引车技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池港口牵引车。

背景技术

在环保要求日益严格的趋势下，中重型车辆也面临着节能环保的问题。目前港口使用的牵引车，主要依靠柴油机驱动，工作过程中有大量的空气污染物和温室气体排放，且能量转化率低，能量损耗大。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的为：提供一种氢燃料电池港口牵引车，从而解决港口车工作过程中排放大量空气污染物、能量转化率低、能耗大的问题。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型提供一种氢燃料电池港口牵引车，包括车体、控制器、氢燃料电池组、升压DC-DC转换器、动力锂电池组、逆变器，以及电动机；所述氢燃料电池组与所述升压DC-DC转换器连接，所述升压DC-DC转换器与所述动力锂电池组连接，所述动力锂电池组与所述逆变器连接，所述逆变器与所述电动机连接，所述控制器与所述氢燃料电池组、动力锂电池组和电动机连接，所述控制器协调所述氢燃料电池组为所述动力锂电池组供电，所述控制器还协调所述动力锂电池组为所述电动机供电以驱动所述车体运动。

可选地，所述控制器包括整车动力总成控制器和子控制器，所述整车动力总成控制器与所述子控制器协同作用控制牵引车的能量输出。

可选地，所述子控制器包括氢燃料电池***控制器、锂电池控制器、电动机控制器和电附件控制器；所述氢燃料电池***控制器与所述氢燃料电池组连接以控制电能的产生和输出；所述锂电池控制器与所述动力锂电池组连接以控制电能的输入和输出；所述电动机控制器与所述电动机连接以控制所述电动机的工作状态；所述电附件控制器用于控制整车电子附件的工作状态。

可选地，所述氢燃料电池组包括储氢罐和反应堆，所述储氢罐与所述反应堆连接，并在所述控制器的协调作用下为所述反应堆供给氢气，所述反应堆与所述升压DC-DC转换器连接。

可选地，所述氢燃料电池组还包括散热器，所述散热器用于为所述反应堆降温。

可选地，还包括动能回收装置，所述动能回收装置与所述电动机连接，所述动能回收装置用于牵引车制动时的动能回收。

可选地，还包括辅助设备，所述辅助设备与所述动力锂电池组、氢燃料电池组连接，所述辅助设备能够用于输入供电和输出供电。

可选地，所述辅助设备包括充电输入端口和供电输出端口，所述充电输入端口为所述动力锂电池组和/或所述氢燃料电池组供电；所述供电输出端口为外部设备供电。

可选地，所述车体上设置有单边偏置驾驶室。

可选地，所述车体上还设置有牵引鞍座，所述牵引鞍座用于挂载。

实施本实用新型，将具有如下有益效果：

通过设置氢燃料电池组、升压DC-DC转换器、动力锂电池组、逆变器，以及电动机，氢燃料电池组与升压DC-DC转换器连接，升压DC-DC转换器与动力锂电池组连接，动力锂电池组与逆变器连接，逆变器与电动机连接，控制器与氢燃料电池组、动力锂电池组和电动机连接，控制器协调氢燃料电池组为动力锂电池组供电，控制器还协调动力锂电池组为电动机供电以驱动车体运动，相较于传统的燃油港口牵引车，本实用新型的氢燃料电池港口牵引车通过氢燃料电池产生电能，再将电能储存在动力锂电池组内，通过动力锂电池组将电能输送至电动机，电动机驱动车体运动，具有能量转换率高和节能环保的优势。

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为本实用新型氢燃料电池港口牵引车一种实施方式的结构框图；

图2为本实用新型氢燃料电池港口牵引车另一种实施方式的结构框图。

图中：10、车体；20、控制器；21、整车总成控制器；22、子控制器；221、氢燃料电池控制器；222、锂电池控制器；223、电动机控制器；224、电附件控制器；225、电子附件；30、氢燃料电池组；31、储氢罐；32、反应堆；40、升压DC-DC转换器；50、动力锂电池组；60、逆变器；70、电动机；80、辅助设备；81、充电输入端口；82、供电输出端口；90、动能回收装置。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如根据上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(根据附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

参考图1，氢燃料电池港口牵引车包括车体10、控制器20、氢燃料电池组30、升压DC-DC转换器40、动力锂电池组50、逆变器60，以及电动机70，氢燃料电池组30与升压DC-DC转换器40连接，逆变器60升压DC-DC转换器40与动力锂电池组50连接，动力锂电池组50与逆变器60连接，逆变器60与电动机70连接，控制器20与氢燃料电池组30、动力锂电池组50和电动机70连接，控制器20协调氢燃料电池组30为动力锂电池组50供电，控制器20还协调动力锂电池组50为电动机70供电以驱动车体10运动。具体地，氢燃料电池组30通过氢氧发生化学反应产生电能，一方面输出12/24V直流电，另一方面通过升压DC-DC转换器40将氢燃料电池组30产生的电能输送至动力锂电池组50。动力锂电池组50通过逆变器60将动力锂电池组50输出的直流电转换为交流电并输送至电动机70，电动机70驱动车体10运动。可知地，可将电动机70通过传动轴与驱动轮连接，从而驱动车体10运动。

控制器20包括整车动力总成控制器21和子控制器22，整车动力总成控制器21与子控制器22协同作用控制牵引车的能量输出，使得牵引车在不同的工况下能够稳定可靠的运行。子控制器22包括氢燃料电池***控制器221、锂电池控制器222、电动机控制器223和电附件控制器224。氢燃料电池控制器221与氢燃料电池组30连接以控制其电能的产生和输出，在动力锂电池组50储存的电量低于设定值时，氢燃料电池***控制器221控制氢燃料电池组30工作产生电能，并将产生的电能通过升压DC-DC转换器40补给输入到动力锂电池组50。锂电池控制器222与动力锂电池组50连接以控制电能的输入和输出，保障动力锂电池组50能够稳定可靠的进行充电和电量输出。电动机控制器223与电动机70连接，以控制电动机70的工作状态，使得电动机70在复杂工况下可进行稳定可靠的工作。电附件控制器224用于控制整车电子附件225的工作状态，此处所述整车电子附件225包括空调、大灯、警示灯、多媒体控制***、散热器等。

在一个实施例中，氢燃料电池组30包括储氢罐31和反应堆32，储氢罐31与反应堆32连接，并在控制器20的协调作用下为反应堆32供给氢气，同时从环境中将空气送入反应堆32产生电能，反应堆32与升压DC-DC转换器40连接将产生的电能输送至动力锂电池组50。

氢燃料电池港口牵引车还包括辅助设备80，辅助设备80与动力锂电池组50、氢燃料电池组30连接，辅助设备80能够用于输入供电和输出供电。具体地，辅助设备80包括充电输入端口81和供电输出端口82，充电输入端口81为动力锂电池组50和动力锂电池组50供电，便于从外部对动力锂电池组50补给电量，供电输出端口82能够为外部设备供电以便于氢燃料电池港口牵引车的多样化使用。

在一个实施例中，在车体10上设置单边偏置驾驶室(图中未示)使得氢燃料电池港口牵引车整体设计简单实用，牵引车在整体布置上留有较大的自由度，便于牵引车功能组件的安装放置。

在一个实施例中，车体10上还设置有牵引鞍座(图中未示)，牵引鞍座用于挂载。

图2为本实用新型第二种实施方式的结构框图，第二种实施方式与第一种实施方式的区别在于，还包括动能回收装置90，动能回收装置90用于牵引车制动时的动能回收，在重载刹车的过程中能够有效的利用牵引车的惯性进行能量回收，提升牵引车的能源利用率。具体地，动能回收装置90的一端与电动机70连接，另一端与动力锂电池组50连接，当牵引车刹车制动时，以往通过刹车鼓消耗的能量回馈至动力锂电池组50，通过动力锂电池组50回收储存后，一方面可以降低牵引车的能量消耗，另一方面还可减少制动鼓损耗。更多的在刹车制动时，还可由电动机70负扭矩将产生的能量回收至动力锂电池组50内，从而达到节能，减少刹车片损耗的目的。

由上述可知，氢燃料电池牵引车采用氢燃料电池组30和动力锂电池组50的组合方式进行能量输送，配备高倍率的动力锂电池组50，牵引车动力***通过检测电动机70所需输出功率，控制动力锂电池组50进行功率输出，使得动力锂电池组50的输出功率始终与负载需求功率一致，再通过氢燃料电池组30对动力锂电池组50进行补电；氢燃料电池组30配备一定容积的储氢罐31，储存氢燃料电池组30工作时所需要的氢气，在工作时，将氢和氧输入燃料电池组30内的反应堆32内，发生化学反应产生电能，并通过升压DC-DC转换器40将电能传递到动力锂电池组50内，储存在动力锂电池组50内后用于驱动电动机70和电子附件225的工作。

氢燃料电池牵引车的工作模式如下：

模式一、纯锂电池输出电动行驶模式，通过动力锂电池组50输送电能，再通过逆变器60输入到电动机70，电动机70驱动车体10运动。

模式二、氢燃料电池组输出模式，氢燃料电池组30配备储氢罐31，在工作时，将氢和氧输入到氢燃料电池组30，发生化学反应产生电能，并通过升压DC-DC转换器40将电能输送至动力锂电池组50。

模式三、随功率控制模式，由整车动力总成控制器21计算牵引车所需输出功率，并将需求功率发送至动力锂电池组50，动力锂电池组50跟随相应的功率变化进行准确的电能传导，提高氢燃料电池港口牵引车的能源使用效率。

模式四、制动能量回收模式，当牵引车制动刹车时，以往由刹车鼓消耗的能量通过动能回收装置90将能量回馈至动力锂电池组50，由动力锂电池组50储存，从而降低能源消耗，减少制动鼓损耗。

本实用新型的氢燃料电池港口牵引车相较于传统的燃油牵引车，至少具有以下一种有益效果：零污染零排放、加氢时间短，续航里程长，可大幅提高牵引车的作业效率；能量的转换效率是传统内燃机热效率的2倍以上；脱离了马达的轰鸣，运行过程中噪声和振动都较小；在牵引车空载、重载行驶时，应对不同功率需求的动力锂电池组输出全程匹配的功率，极大的减少了能量过剩的浪费；还减少了机械部件的连接和磨损，进一步地，减少了牵引车维护保养及大修成本。

以上所述实施例的各个技术特征可以进行任意组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种氢燃料电池港口牵引车，其特征在于，包括车体、控制器、氢燃料电池组、升压DC-DC转换器、动力锂电池组、逆变器，以及电动机；所述氢燃料电池组与所述升压DC-DC转换器连接，所述升压DC-DC转换器与所述动力锂电池组连接，所述动力锂电池组与所述逆变器连接，所述逆变器与所述电动机连接，所述控制器与所述氢燃料电池组、动力锂电池组和电动机连接，所述控制器协调所述氢燃料电池组为所述动力锂电池组供电，所述控制器还协调所述动力锂电池组为所述电动机供电以驱动所述车体运动。

2.根据权利要求1所述的氢燃料电池港口牵引车，其特征在于，所述控制器包括整车动力总成控制器和子控制器，所述整车动力总成控制器与所述子控制器协同作用控制牵引车的能量输出。

3.根据权利要求2所述的氢燃料电池港口牵引车，其特征在于，所述子控制器包括氢燃料电池***控制器、锂电池控制器、电动机控制器和电附件控制器；所述氢燃料电池***控制器与所述氢燃料电池组连接以控制电能的产生和输出；所述锂电池控制器与所述动力锂电池组连接以控制电能的输入和输出；所述电动机控制器与所述电动机连接以控制所述电动机的工作状态；所述电附件控制器用于控制整车电子附件的工作状态。

4.根据权利要求1所述的氢燃料电池港口牵引车，其特征在于，所述氢燃料电池组包括储氢罐和反应堆，所述储氢罐与所述反应堆连接，并在所述控制器的协调作用下为所述反应堆供给氢气，所述反应堆与所述升压DC-DC转换器连接。

5.根据权利要求4所述的氢燃料电池港口牵引车，其特征在于，所述氢燃料电池组还包括散热器，所述散热器用于为所述反应堆降温。

6.根据权利要求1至5任一项所述的氢燃料电池港口牵引车，其特征在于，还包括动能回收装置，所述动能回收装置与所述电动机连接，所述动能回收装置用于牵引车制动时的动能回收。

7.根据权利要求1所述的氢燃料电池港口牵引车，其特征在于，还包括辅助设备，所述辅助设备与所述动力锂电池组、氢燃料电池组连接，所述辅助设备能够用于输入供电和输出供电。

8.根据权利要求7所述的氢燃料电池港口牵引车，其特征在于，所述辅助设备包括充电输入端口和供电输出端口，所述充电输入端口为所述动力锂电池组和/或所述氢燃料电池组供电；所述供电输出端口为外部设备供电。

9.根据权利要求1至5任一项所述的氢燃料电池港口牵引车，其特征在于，所述车体上设置有单边偏置驾驶室。

10.根据权利要求1至5任一项所述的氢燃料电池港口牵引车，其特征在于，所述车体上还设置有牵引鞍座，所述牵引鞍座用于挂载。

Images