用于氢燃料电池车辆的能源系统、氢燃料电池车辆的制作方法

1.本公开涉及燃料车辆的装配领域，具体地，涉及一种用于氢燃料电池车辆的能源系统、氢燃料电池车辆。


背景技术：

2.氢燃料电池作为全球能源可持续发展和战略转型的重要技术路径，目前已明确为全球能源和交通领域发展的重要支撑。氢燃料电池车辆具有高能量转化率、零排放、超长续航里程、快速加氢等优点，在行驶过程中不仅无污染，而且动力性、经济性优势明显，因此，氢燃料电池车辆产业开始迅速发展。
3.目前通过氢能的开发和利用来发展燃料电池技术已取得巨大进展，接踵而来的氢气制备、氢气运输、氢气存储与加注成为制约氢燃料电池汽车发展的主要问题。氢燃料电池车辆的发展需要大量资金的投入来建设制氢、加氢、储氢等基础设施。氢燃料电池车辆单一的燃料电池模式对制氢技术、制氢原料及加氢站的建设带来巨大压力，制约着未来燃料电池汽车的发展。


技术实现要素：

4.本公开的目的是提供一种能够提高续航里程的用于氢燃料电池车辆的能源系统、氢燃料电池车辆。
5.为了实现上述目的，本公开提供一种用于氢燃料电池车辆的能源系统，所述能源系统包括：
6.太阳能板，用于将太阳能转化为电能；
7.动力电池，用于将所述太阳能板转化的电能进行储存，以及为所述氢燃料电池车辆的驱动系统供电；
8.电解槽，由所述动力电池供电，用于电解水生成氢气和氧气；
9.燃料电池，用于将所述电解槽生成的氢气和氧气进行反应转化为电能，并为所述驱动系统供电；
10.水箱，与所述燃料电池连接，用于存储所述燃料电池中流出的水；
11.水泵，所述电解槽与所述水箱之间通过所述水泵连接，所述水泵用于将所述水箱中的水抽到所述电解槽中。
12.可选地，所述能源系统还包括：
13.第一电压转换装置，连接在所述太阳能板和所述动力电池之间，用于将所述太阳能板输出的电压进行升压后，传输至所述动力电池。
14.可选地，所述第一电压转换装置为dc
‑
dc升压转换器。
15.可选地，所述能源系统还包括：
16.第二电压转换装置，连接在所述燃料电池和所述驱动系统之间，用于将所述燃料电池输出的电压进行升压后，传输至所述驱动系统。
17.可选地，所述能源系统还包括：
18.空气压缩机，设置在所述电解槽和所述燃料电池之间，用于将所述电解槽生成的氧气进行压缩后传输至所述燃料电池。
19.可选地，所述能源系统还包括：
20.储氢瓶，连接在所述电解槽和所述燃料电池之间，用于将所述电解槽生成的氢气进行储存，并输出至所述燃料电池。
21.可选地，所述能源系统还包括：
22.干燥器，与所述电解槽连接，用于将所述电解槽生成的氢气进行干燥。
23.可选地，所述能源系统还包括：
24.增压器，连接在所述干燥器和所述储氢瓶之间，用于将所述干燥器输出的氢气进行增压后传输至所述储氢瓶。
25.本公开还提供一种氢燃料电池车辆，包括驱动系统和本公开提供的上述能源系统。
26.通过上述技术方案，在氢燃料电池车辆的能源系统中设置了太阳能板、电解槽、水箱和水泵，利用太阳能发电为动力电池充电，利用水箱和水泵，将燃料电池生成的水进行储存，并增压后供给电解槽进行电解，生成氢气和氧气，供燃料电池转化为电能。这样，将太阳能发电、纯水电解、燃料电池电化学反应结合在一起，达到燃料电池转化电能和电解槽生成氢气和氧气的平衡，保持燃料电池系统氢能制备、存储、利用的良性循环状态，实现了燃料电池系统的较佳的经济性、动力性及续航里程，并且减少了制氢、储氢、运氢的成本，节约了能源。
27.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
28.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
29.图1是一示例性实施例提供的用于氢燃料电池车辆的能源系统的结构框图；
30.图2是另一示例性实施例提供的用于氢燃料电池车辆的能源系统的结构示意图。
31.附图标记说明
32.11太阳能板
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12动力电池
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13电解槽
33.14燃料电池
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15水箱
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16水泵
34.17第一电压转换装置
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18第二电压转换装置
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19空气压缩机
35.20储氢瓶
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21干燥器
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22增压器
36.100能源系统
具体实施方式
37.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
38.为了解决氢燃料电池车辆当前面临的氢气不足、加氢不便的问题，发明人想到，可以在原有氢燃料电池车辆的能源系统中增加太阳能板和电解槽，采用纯水电离制氢及太阳
能发电来节约大量的制氢能源、节省加氢站建设成本，并利用可再生能源发电，形成稳定的氢电循环系统，实现燃料电池中氢气的高效制备、存储与利用，从而节约了制氢成本及加氢站建设成本。
39.图1是一示例性实施例提供的用于氢燃料电池车辆的能源系统100的结构框图。如图1所示，能源系统100可以包括太阳能板11、动力电池12、电解槽13、燃料电池14、水箱15和水泵16。
40.太阳能板11用于将太阳能转化为电能；动力电池12与太阳能板11连接，用于将太阳能板转化的电能进行储存，以及为氢燃料电池车辆的驱动系统供电；电解槽13由动力电池12供电，用于电解水生成氢气和氧气；燃料电池14用于将电解槽13生成的氢气和氧气进行反应转化为电能，并为驱动系统供电。
41.水箱15与燃料电池14连接，用于存储燃料电池14中流出的水；电解槽13与水箱15之间通过水泵16连接，水泵16用于将水箱15中的水抽到电解槽13中。
42.其中，太阳能板11可以为常用的太阳能电池板，在太阳光的照射下产生电能。太阳能板11可以安装在车辆的顶部和侧面，便于受阳光照射。动力电池12可以是氢燃料电池车辆中原有的用于为驱动系统供电的蓄电池，例如，铅酸蓄电池等。驱动系统用于执行车辆的驱动功能，可以包括车辆中的驱动电机等。电解槽13可以与动力电池12连接，并由动力电池12供电。电解槽13中可以将预先存储的水电解，生成氢气和氧气提供给燃料电池14。燃料电池14将氢气和氧气反应产生电能，为驱动系统供电。
43.设置水箱能够将燃料电池14反应生成的水存储起来，以备在需要时由水泵16将水泵入电解槽13中使用。这样就实现了电解用水在电解槽和燃料电池之间的循环，不需要额外再准备电解槽13中所需要的水，省去了加水的步骤，避免发生由于忘记加水而导致的车辆能源不足的情况。
44.通过上述技术方案，在氢燃料电池车辆的能源系统中设置了太阳能板、电解槽、水箱和水泵，利用太阳能发电为动力电池充电，利用水箱和水泵，将燃料电池生成的水进行储存，并增压后供给电解槽进行电解，生成氢气和氧气，供燃料电池转化为电能。这样，将太阳能发电、纯水电解、燃料电池电化学反应结合在一起，达到燃料电池转化电能和电解槽生成氢气和氧气的平衡，保持燃料电池系统氢能制备、存储、利用的良性循环状态，实现了燃料电池系统的较佳的经济性、动力性及续航里程，并且减少了制氢、储氢、运氢的成本，节约了能源。
45.图2是另一示例性实施例提供的用于氢燃料电池车辆的能源系统100的结构示意图。如图2所示，能源系统100还可以包括第一电压转换装置17。
46.第一电压转换装置17连接在太阳能板11和动力电池12之间，用于将太阳能板11输出的电压进行升压后，传输至动力电池12。
47.第一电压转换装置17可以是一个dc
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dc升压转换器，例如，可以将十几伏的电压转换为几百伏的动力电池的电压。这样，太阳能板11和动力电池12的电压即使不严格匹配，也能通过第一电压转换装置17进行电能的传输，使能源系统更加可靠。
48.图2中，能源系统100还可以包括第二电压转换装置18。
49.第二电压转换装置18连接在燃料电池14和驱动系统之间，用于将燃料电池14输出的电压进行升压后，传输至驱动系统。
50.燃料电池14输出的电压通常是三百多伏，驱动系统所需电压可能是五百多伏。这样，燃料电池14和驱动系统的电压即使不严格匹配，也能通过第二电压转换装置18进行电能的传输，使能源系统更加可靠。
51.图2中，能源系统100还可以包括空气压缩机19。
52.空气压缩机19设置在电解槽13和燃料电池14之间，用于将电解槽13生成的氧气进行压缩后传输至燃料电池14。
53.利用空气压缩机将电解槽13生成的氧气进行压缩，并将氧气推动到燃料电池14中，这样能够减小储存空气的空间，从而减少能源系统在车辆中所占用的空间。
54.图2中，能源系统100还可以包括储氢瓶20。
55.储氢瓶20连接在电解槽13和燃料电池14之间，用于将电解槽13生成的氢气进行储存，并输出至燃料电池14。储氢瓶20的压力可以为2.8bar。
56.可以将车辆中的储氢瓶连接电解槽13，储存电解槽13生成的氢气。另外，车辆现有储氢瓶的相关器件都可以保留，若电解槽13或太阳能板11发生故障，还可以选择在气站给储氢瓶20中加气。
57.图2中，能源系统100还可以包括干燥器21。
58.干燥器21与电解槽13连接，用于将电解槽13生成的氢气进行干燥。
59.由于电解槽13中有水，生成的氢气也会带有水气，因此，电解槽13生成的氢气先经过干燥器21进行干燥后，再进入储氢瓶20使得氢气更加纯净，利于燃料电池14中的反应，使得能源系统更加可靠。
60.图2中，能源系统100还可以包括增压器22。
61.增压器22连接在干燥器21和储氢瓶20之间，用于将干燥器21输出的氢气进行增压后传输至储氢瓶20。
62.增压器22能够起到循环泵的作用，加强氢气的流动速度，使得能源系统更加可靠。
63.本领域技术人员能够理解的是，图2中的箭头表示能源系统中的电、水或气的流动方向。
64.本公开还提供一种氢燃料电池车辆，包括驱动系统和本公开提供的上述能源系统100。
65.以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
66.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
67.此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。