一种用于应急电源车的氢能底盘的制作方法

1.本发明涉及抢险车领域，尤其涉及一种用于应急电源车的氢能底盘。


背景技术：

2.随着社会的发展，多功能储能保电业务应用越来越广泛，成为现实生活、工作中不可或缺的一部分，广泛用于工业企业、建筑施工、抢险救灾、医院、学校、通讯、军工、会议保供电等重大场合。传统的柴油发电机组能源消耗大、污染大、体积大、重量大、环保性差，高碳排放，发电过程噪音大，产生大量黑烟、周边覆盖浓烈的刺激性气味，汽车尾排废气中含有 150～200种不同的化合物,尤其是在保电工作环境排放较差的区域，或者对于噪音要求较高的医院、会议、学校等场合进行使用，都会对周边造成不良影响，违背绿色低碳长远发展的理念。
3.锂离子电池电源车，在保电作业过程中环保静音，对于周边环境影响较小，同时由于纯电储能自身问题，铁锂储电供电时间短、自带储电消耗后再次充电时间长，从而带来二次应急响应时间长的问题，并且铁锂电池低温适应性较差，遇到极寒温度时放电能力下降很大，保电能力大打折扣，高能量密度电池长期存放，也存在相当的安全隐患。上述两种常用类型的发电设施，均存在技术根本性问题，不能实现降碳减排持续使用。
4.例如，一种在中国专利文献上公开的“一种氢能源应急抢险电源车及其工作方法”，其公告号：cn111942261a，公开了包括底盘和氢能发电机，用于为能源不足的汽车提供电能，供能效率低，续航性差。


技术实现要素：

5.为此，本发明提供一种用于应急电源车的氢能底盘，能够安全的使用氢能源进行应急供电，持续性更久，经济性更好。
6.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于应急电源车的氢能底盘，包括：电源分配系统，用于为电力设备提供电力分配；发动机系统，用于提供电能与动力，与电源分配单元连接；车载燃料电池系统，用于提供能源，与电源分配单元连接；供氢系统，用于对系统进行加氢，与发动机系统以及车载燃料电池系统相连相连；防爆结构，包括顶部向上开口的定向爆破口，用于保护爆破时人员财产安全。能够安全持续的在需要应急供电的时候提供稳定的电力供应。
7.作为优选的，电源分配系统包括：电源分配单元，用于为电力设备提供电力分配，保证电源分配高效使用；高压配电盒，用于高压配电，与电源分配单元连接；降压变换器，用于高低压变换，与高压配电盒相连；保险盒，用于熔断保护系统，与降压变换器相连。
8.作为优选的，电源分配系统还包括：高压动力电池，用于提供高压电，与高压配电盒相连；低压蓄电池，用于提供低压电，与降压变换器以及保险盒相连。
9.作为优选的，供氢系统包括：、加氢面板，用于添加氢气；压力控制结构，用于控制氢气压力，与加氢面板相连；瓶组，用于安全的储存氢气，与加氢面板相连。
10.作为优选的，压力控制结构包括：减压阀，用于控制管内压力，与过滤器连接；减压阀内设有卸荷阀，用于压力过高时减少压力；中压压力传感器，用于检测管道压力，与减压阀连接；电磁阀，用于控制氢气传输，与压力传感器相连；第一单向阀，用于控制氢气传输，与加氢面板相连；过滤器，用于过滤氢气，与第一单向阀相连。
11.作为优选的，瓶组包括：高压压力传感器，用于检测管道压力，与第一单向阀相连；第二单向阀，用于控制氢气进入，与高压压力传感器相连；电磁阀，用于控制氢气出入，电磁阀两端与单向阀两端相连；截止阀，用于控制氢气出入，与第二单向阀的一端相连；溢流阀，用于对系统压力安全保护，与截止阀相连；过滤器，用于过滤存储氢气，与溢流阀相连；第二截止阀，用于防止氢气泄漏，与高压压力传感器相连；定向热泄压装置，用于释放压力，与第二截止阀相连。
12.作为优选的，车载燃料电池系统包括：电堆，用于提供电源；冷却装置，用于冷却整个系统，与供氢系统相连；电堆控制器，用于控制电堆工作，与冷却装置相连；升压装置，用于提高电压，与电堆相连。
13.作为优选的，升压装置包括：升压变换器，用于转换电压，与电堆相连；水泵，与升压变换器相连；空压机，用于压缩空气，与升压变换器相连；回流泵，用于循环空气，与升压变换器相连；ptc，与升压变换器相连。
14.本发明的实施方式具有如下优点：（1）在没有正常电力供应的任何场所，能保证一定时间内持续稳定的电力供应，运行噪声小、移动方便、性能可靠，能更好地适应多种应用场合；（2）；系统设计多重安全保护：过温保护、过压保护、低压报警、过流保护等功能。特别考虑特殊情况下，氢气泄漏的控制，在设备内布置多点位氢气浓度传感器，采集信号经过控制器处理，一旦出现氢气泄漏，首先
系统发出报警信号，警醒人员安全；其次，控制系统关闭瓶阀，切断氢气来源，防止氢气继续泄漏；与此同时，系统用电设备紧急停机，防止过程中出现局部高温；除此以外，整套设备持续强排风，在最短时间将氢气浓度降到最低；（3）在有正常电力供应的水电制氢加氢站，配套使用氢能储能集装箱发电设备，可以充分利用氢燃料电池发电量作为应对小规模用电高峰期的有益补充，能保证一定时间内持续稳定的电力供应，一定程度上实现氢储能转换，为后期大规模使用氢储能做示范性经验；（4）定向爆破安全设计：除以上安全防护措施外，本项目还设计了最后一层保护网，外框架四周和底部均采用防爆结构，顶部为定向爆破设计口，在最极端情况下，出现火灾甚至爆炸险情时，确保爆破口冲击向上，这样可以保护设备周围人员安全和设备安全，将损失降到最低。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
16.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达到的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
17.图1是本发明的整体结构示意图。
18.图2是本发明的供氢系统示意图。
19.图3是本发明的电池分配系统示意图。
20.图4是本发明的车载燃料电池系统示意图。
21.图5为本发明的电路系统原理图。
22.图6为本发明的能量输出流程图。
23.图中：1-供氢系统；2-车载燃料电池系统。
具体实施方式
24.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的认识可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
25.如图1-6所示，在一个较佳的实施例中，本发明公开了用于应急电源车的氢能底盘，包括：供氢系统：外界氢源通过加氢面板进入设备氢系统，进口单向阀保证系统加氢，防止系统内部氢气方向留出；在加氢过程中，电气设备处于断电状态，燃料电池系统用氢路不通，故氢气只能进入瓶组，通过瓶口单向阀流入，经过溢流阀、过滤器后进入氢气瓶，储存在氢气瓶中。系统开启信号通过总控制器与氢系统控制器通讯，开启瓶口电磁阀，瓶内氢气经
过管路过滤器过滤，管路减压阀降压到设定压力，再通过系统集成的比列阀调节压力和流量，进入燃料电池系统电堆，参与电化学反应。
26.能量系统：氢气储存在35mpa压力下的氢气瓶组中，经由供氢系统进入燃料电池发电系统参与电化学反应，将化学能转化成电能，经过燃料电池端dcdc滤波升压，外置并联储能电池，补偿负载功率波动，减小燃料电池功率波动频率和幅度，直流输出电经过逆变器转化成交流电，连接后端负载。
27.高压供电系统：130kw燃料电池发电系统电路经过控制开关，连接到升压dcdc的输入端，升压dcdc检测输出端锂电池电压，将燃料电池输入的电功率调频稳定到输出锂电池电压，给燃料电池辅助零部件供电，驱动辅助零部件工作，同时对外输出电功率；dcdc输出直流电，连接到高压配电盒，与锂电池并联后，输出到直流后端设备逆变器dcac。低压部分，操作人员通过操作屏输入参数，控制系统运行，操作屏将人员操作参数转化到总控制器，总控制器与锂电池通讯，检测锂电池电压、电流以及电池电量，并控制锂电池高压继电器动作；总控制器与dcdc通讯，提供锂电池信息参数，控制dcdc运行，调节输出电压；结合通讯信息，总控制器按照已定策略调节燃料电池运行功率，最终控制燃料电池系统和锂电池耦合输出给逆变器dcac，保证负载运行电功率需求。
28.系统设计多重安全保护：过温保护、过压保护、低压报警、过流保护等功能。特别考虑特殊情况下，氢气泄漏的控制，在设备内布置多点位氢气浓度传感器，采集信号经过控制器处理，一旦出现氢气泄漏，首先系统发出报警信号，警醒人员安全；其次，控制系统关闭瓶阀，切断氢气来源，防止氢气继续泄漏；与此同时，系统用电设备紧急停机，防止过程中出现局部高温；除此以外，整套设备持续强排风，在最短时间将氢气浓度降到最低。
29.氢瓶安全性：采用技术成熟的主流产品，具备国家强检要求。针对氢气安全进行了各种形式的试验，其中比较有代表性的，一是氢瓶枪机贯穿试验，未发生爆炸；二是氢瓶火烧12分钟试验，氢瓶依旧完好，未发生爆炸；三是氢瓶泄漏点火试验，火焰竖直上窜，燃烧一分钟后，外部设备完好。
30.定向爆破安全设计：除以上安全防护措施外，本项目还设计了最后一层保护网，外框架四周和底部均采用防爆结构，顶部为定向爆破设计口，在最极端情况下，出现火灾甚至爆炸险情时，确保爆破口冲击向上，这样可以保护设备周围人员安全和设备安全，将损失降到最低。
31.在另一个实施例中，整套系统集成在外框架集装箱中，其中供氢系统由12瓶140l容量集成，布置在集装箱的外侧，右侧瓶组下侧布置散热器，靠近氢系统侧面设计检修门，两侧都有，在检修门附近布置130kw燃料电池系统，方面后期检修。氢系统和燃料电池系统布置在一起，便于设计氢气管路，在涉氢部分上端布置氢浓度传感器，监测氢气安全含量，并设置报警系统。在燃料电池右侧布置调频升压dcdc，容易与燃料电池连接线路，dcdc的下侧布置锂电池柜，整个锂电池柜对面布置逆变器和电源自动切换开关。靠近逆变器侧布置电控柜，在电控柜外侧与外箱体接触侧设计显示屏，便于操作，最外侧排放电缆卷盘，方便设备与负载连接线缆。
32.本发明在使用时，氢气形式储存在35mpa压力下的氢气瓶组中，氢气经由供氢系统进入燃料电池发电系统参与电化学反应，将化学能转化成电能，经过燃料电池端dcdc滤波升压，外置并联储能电池，补偿负载功率波动，减小燃料电池功率波动频率和幅度，直流输
出电经过逆变器转化成交流电，连接后端负载。
33.本发明能够在供电时对电网不构成任何影响，系统稳定性更高，不需要外界输入电源，不收外界电源波动的影响，系统更具备稳定性和可靠性虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。