液态燃料的汽化系统及车辆的制作方法

1.本公开涉及车辆技术领域，具体地，涉及一种液态燃料的汽化系统及车辆。


背景技术：

2.气动刹车所需要的高压气体通常来源于空气压缩机，经空气压缩机压缩后产生的气体除了具有较高的压力之外温度也较高。相关技术中，通常利用高温高压气体的传输管道进行散热降温，而产生的热量就这样被轻易的浪费掉。此外由于空间布局的限制，通过传输管道进行散热的方式也很难有效地降低高压气体的温度。


技术实现要素：

3.本公开的目的是提供一种液态燃料的汽化系统，能够对空气压缩机产生的热量进行回收，以提高液态燃料的汽化效率。
4.为了实现上述目的，本公开提供一种液态燃料的汽化系统，包括：
5.储液罐，用于储存液态燃料；
6.缓冲罐，用于储存由液态燃料经汽化而成的气态燃料，所述缓冲罐的入口与所述储液罐连通；
7.换热组件，设置在所述储液罐和所述缓冲罐之间，用于汽化液态燃料；以及
8.空气压缩机，用于产生高温高压气体，所述空气压缩机的出口与所述换热组件连通，并使得高温高压气体与液态燃料进行热交换后流出所述换热组件。
9.可选地，所述换热组件包括换热器，所述换热器包括壳体、以及分别穿设于所述壳体内部的供液态燃料通过的第一流动管道和供高温高压气体通过的第二流动管道。
10.可选地，所述第一流动管道和所述第二流动管道延伸方向相同且分别构造为蛇形管。
11.可选地，所述换热器组件还包括与所述换热器串联且位于所述换热器的下游的汽化器，所述缓冲罐设置于所述汽化器的下游，所述汽化器为水冷式汽化器。
12.可选地，所述液态燃料的汽化系统还包括用于储存由所述空气压缩机产生的高温高压气体的储气筒，所述储气筒的入口与所述换热组件连通。
13.本公开的第二个目的是提供一种车辆，包括燃料电池和液态燃料的汽化系统，所述液态燃料的汽化系统为上述的液态燃料的汽化系统，所述缓冲罐的出口与所述燃料电池连通。
14.可选地，换热组件、所述储液罐和所述缓冲罐分别固定在所述车辆的车架纵梁上，所述储液罐纵向水平地安装在所述车架纵梁的外侧，所述换热组件和所述缓冲罐固定在所述车架纵梁之间。
15.可选地，所述储液罐为两个且关于所述车架纵梁的纵向中心线对称布置。
16.可选地，所述车辆还包括控制器，所述储液罐内设置有第一压力监测装置，所述第一压力监测装置用于监测所述储液罐内的气压，所述整车控制器与所述第一压力监测装置
连接，以根据所述储液罐内的气压控制所述储液罐泄放气态燃料。
17.可选地，所述车辆为氢燃料电池车辆。
18.通过上述技术方案，使得空气压缩机产生的高温高压气体首先进入到换热组件中，在换热组件中与液态燃料进行换热后流出换热组件。由于空气压缩机所产生的气体的温度较室温高的多，使得吸收了较高温度的液态燃料能够快速汽化，提高了液态燃料的汽化系统的工作效率，实现了对空气压缩机产生的热量进行回收的同时，还能够有效降低高压气体的温度的目的。
19.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
20.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：
21.图1是本公开示例性实施方式提供的液态燃料的汽化系统的架构图；
22.图2是本公开示例性实施方式提供的液态燃料的汽化系统的安装结构图；
23.图3是本公开示例性实施方式提供的换热器的结构示意图；
24.图4是本公开示例性实施方式提供的流动管道的结构示意图；
25.图5是相关技术中液态燃料的汽化系统的架构图。
26.附图标记说明
27.1-燃料电池，2-储液罐，31-换热器，311-壳体，312-第一流动管道，313-第二流动管道，32-汽化器，33-翅片管，4-空气压缩机，5-储气筒，6-缓冲罐。
具体实施方式
28.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。
29.在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指以相应附图的图面方向为基准定义的。“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。使用的术语“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。另外，下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。
30.出于环境保护的需求，随着技术的不断发展，使用清洁型燃料作为能源已经逐渐被接受和普及。这些清洁型燃料包括氢气或者天然气等，在使用时通常以气态的方式参与反应。其中，氢气可以与氧气等经氧化还原反应而产生能量，而天然气则可以通过燃烧反应供能。然而呈气态的燃料密度较低，在应用到例如新能源车辆时，由于整车空间有限，使得燃料的储存量相对较小，导致续航时间不足，因而通常以液态的方式存储燃料，需要先将液态燃料汽化成气态燃料然后再使用。为将液态燃料转化成能够被直接应用的气态燃料，通常提供有液态燃料的汽化系统，如图5所述，相关技术中，一般都是先通过翅片管33吸收大气热量初步汽化(如氢沸点-252.8℃，常温下就可以汽化)，接着再到汽化器32(汽化器32一般为冷却水罐，冷却水热量来自燃料电池)进行二次汽化。
31.为充分利用空气压缩机产生的高温高压气体，本公开提供了一种汽化效率更高的液态燃料的汽化系统，需要说明的是，上述将液态燃料的汽化系统应用于新能源车辆为示
例性说明，本公开的汽化系统能够适用于任何需要将液态燃料汽化以供能的系统或装置。如图1和图2所示，本公开的液态燃料的汽化系统包括：储液罐2、缓冲罐6、换热组件以及空气压缩机4。为了提高燃料的储存量，一般燃料以液态的形式储存在储液罐2中，经汽化后使用。根据所储存的液态燃料性质的不同，例如沸点不同，可以采用具有不同强度的罐体。缓冲罐6的入口与储液罐2连通，用于储存由液态燃料汽化而成的气态燃料。由于缓冲罐6中的气态燃料是由储液罐2中的液态燃料汽化而来，因此，在储液罐2和缓冲罐6之间设置有换热组件，用于汽化液态燃料。
32.液态燃料的汽化系统还包括空气压缩机4，空气压缩机4用于产生高温高压气体，空气压缩机4的出气口与换热组件连通，并使得高温高压气体与液态燃料进行热量交换后流出换热组件。流出换热组件的高温高压气体可以临时储存在储气筒5中，以备他用。例如，当本公开的液态燃料的汽化系统应用于车辆时，储存的高压气体可以供给至制动系统，此时需要将储气筒5的入口与换热组件中高压气体的出口连通，而储气筒5的出口则与制动系统连通。或者也可以不设置储气筒5，在需要高压气体时，直接通过空气压缩机4供给高压气体。
33.相较于相关技术，在本公开中空气压缩机4产生的高温高压气体首先进入到换热组件中，在换热组件中与来自储液罐2中的液态燃料进行换热后流出换热组件。由于发生热量交换，因而降低了高压气体的温度，同时，较相关技术在翅片管33中通过吸收大气热量而汽化的方式，由于空气压缩机4产生的气体的温度比室温高的多，使得吸收了较高温度的液态燃料能够快速汽化，提高了液态燃料的汽化系统的工作效率。
34.传统的翅片管33结构较为复杂，一旦损坏，很难排查到问题出在何处，并且如果要更换的话就要更换整个翅片管33，成本较高且操作不便。如图3和图4，根据本公开的一种实施方式，换热组件可以包括换热器31，换热器31包括壳体311、以及分别穿设于壳体311内部的供液态燃料通过的第一流动管道312和供高温高压气体通过的第二流动管道313。壳体311为封闭结构且内部填充有传热介质，例如填充有水。第一流动管道312和第二流动管道313可以采用逆向换热的方式，即液态燃料和高温高压气体的流向相反。高温高压气体将热量传递给传热介质，当液态燃料通过时能够吸收传热介质中的热量从而加速汽化。具有上述结构的换热器31与传统的翅片管33相比，结构简单且便于安装拆卸和维护。
35.可选地，第一流动管道312和第二流动管道313延伸方向相同且分别构造为蛇形管。流动管道构造为蛇形管能够延长液态燃料和高温高压气体的流动路径，有利于充分换热。为了使得液态燃料充分汽化，换热器组件还可以包括与换热器31串联且位于换热器31的下游的汽化器32。汽化器32可以为水冷式汽化器，汽化器32中使得液态燃料二次汽化的热量可以来自于外部，例如来自燃料电池1的热量。缓冲罐6设置在汽化器32的下游，以存储经过两次汽化后的气态燃料。
36.本公开的第二个目的是提供一种车辆，以氢燃料电池车辆为例进行说明，需要说明的是，根据所使用的液态燃料的种类的不同，车辆可以为不同类型的新能源车辆。该车辆包括燃料电池1和液态燃料的汽化系统，液态燃料的汽化系统为上述的液态燃料的汽化系统，并具有其所有的有益效果，此处不再赘述。其中的缓冲罐6的出口与燃料电池1连通，以便将气态燃料供给至燃料电池1。
37.同时参考图2，换热组件、储液罐2和缓冲罐6可以分别固定在车辆的车架纵梁上，
车架纵梁沿车辆的前后方向延伸设置。储液罐2、换热组件(包括换热器31和汽化器32)以及缓冲罐6沿着车架纵梁从前至后依次设置，这种设置方式有利于管道之间的布置，例如，能够减短管道的长度以提高燃料的传输效率，避免管道之间相互干涉。
38.储液罐2纵向水平地安装在车架纵梁的外侧，换热组件和缓冲罐6固定在车架纵梁之间。由于储液罐2的罐体通常较长，纵向水平放置能够充分利用车辆纵向的空间，并且还不会因为增设有储液罐2而降低车辆的通过性。此外，储液罐2安装在车辆纵梁的外侧，缓冲罐6和换热组件固定在车架纵梁之间，能够优化液态燃料的汽化系统的安装结构，充分利用车架的空间和强度。
39.在一些实施方式中，储液罐2可以具有两个且关于车架纵梁的纵向中心线对称布置。例如，当储液罐2为两个时，可以左右对称地布置在两根车架纵梁的外侧，从而使得整车的中心能够得到有效控制。在其他一些实施方式中，储气筒5的数量可以为多个，多个储气筒5串联或者串联后并联。多个储气筒5串联使得能够根据实际需要组装任意数量的储气筒5，而储气筒5串联后并联使得储气筒5能够安装在车架纵梁的两侧，以优化储气筒5在车辆上的安装结构。
40.根据本公开的具体实施方式，车辆还可以包括控制器，该控制器可以配置为专用于控制液态燃料的汽化系统，也可以直接采用整车控制器(ecu)。储液罐2内可以设置有第一压力监测装置，第一压力监测装置用于监测储液罐2内的气压，控制器与第一压力监测装置连接，以根据储液罐2内的气压控制储液罐2泄放气态燃料。通常情况下，储液罐2自身需要维持一定的罐内压力，以便将液态燃料挤出至换热组件中进行汽化，这一压力由留存在储液罐2内的气态燃料提供。然而当储液罐2内的气压超过罐体所能承受的最大压力阈值时，为避免发生危险，需要对储液罐2内的气态燃料进行泄放。可以在储液罐2上设置泄放阀门，由控制器控制泄放阀门的开闭，或者设置蒸发回路，蒸发回路与缓冲罐6的入口连通。在蒸发回路上设置有可由控制器控制开闭的阀门。
41.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。
42.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。
43.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。