一种轮载的气体储存系统技术方案

本发明专利技术涉及一种燃料电池车辆的燃料和氧化剂气体的轮载储存系统，由充气阀、环形气体储存瓶、气体减压阀、连接接头以及管道等组成。这种气体储存供应系统有利于减少气体储存瓶对车身空间的占用，特别是应用于氢燃料电池电力单车上可以降低车体的外观体积，方便其他部件的安排。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要用于氢质子交换膜燃料电池的工作气体，如氢气、氧气的储存和供应。
技术介绍
氢质子交换膜燃料电池电堆使用氢气和氧化剂作为反应物质，在交换膜，产生电势，构成回路时，可以对外做功，这是氢质子交换膜燃料电池车辆(下文简称氢车)的基本动力原理。目前多数的氢车使用的燃料氢是使用高压气瓶储存方式，而氧化剂一般是使用空气。如果使用氧气作为氧化剂，也同样要事先储存在车辆上。  目前氢车使用的氢气、氧气的储存主要是在车身上。但是对于双轮或三轮的小型氢车，特别是双轮单车，在车身放置气瓶具有一定的难度，限制了气瓶的体积，如果不限制气瓶的体积，车身相对比较庞大。针对这个问题，本专利技术以轮载环形气瓶作为储存器，使车身可以不放置气瓶，方便了小型双轮及三轮氢车的结构设计。当然也可以适用于低速的四轮氢车。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种轮载环形气瓶作为储存器的气体存储系统，使车身可以不放置气瓶，方便了小型双轮及三轮氢车的结构设计。本专利技术的目的是这样实现的：用于氢车的燃料和氧化剂气体是由轮辋内的环形储存瓶系统实现，该系统由充气阀、环形气体储存瓶、气体减压阀、连接接头以及管道组成。主要具有两种形式，一种是环形储气瓶固定在车体上，一种是固定在轮辋上，并且具有轮辋和护套对气瓶的防碰保护。当所述储气瓶固定在车体上时，充气阀、气体减压阀和气体连接接头均固定车体上，不随车轮转动；另一种方式是环形储气瓶固定在轮辋上，充气阀位于轮辋上或轮轴中心，气体减压阀和对燃料电池系统的气体供应连接套管都位于轴上，此时的储气瓶、充气阀、气体减压阀与车轮一同转动，所述套管与车轮转动方向相同，转速低于轮轴的转速。对于上述的后面一种方式，气体连接套管随车轮一同转动，采用一种转动密封-->结构，将经过气体减压阀减压以后的气体，通过转动密封结构与固定在车体的气体连接管路连接，送达燃料电池系统。该连接套管是一种齿轮传动结构，套管的一端连接位于轴上中心位置的气源管路，一端连接位于轴端的固定在车体上的燃料电池气体接入管道，连接套管对于轮轴的转速相对于轮轴的实际转速经过齿轮传动得到降低，总的转速是由轴相对于连接套管的转速和连接套管相对于燃料电池气体接入管道的转速叠加，每对相对转动部件的转动速度降低，也会降低密封难度。随车轮一同转动的气体连接套管还具有开启和闭合气体减压阀的功能，该结构是由位于转动轴的轴线中心的行程开关组成，开关功能是通过位于轴端的车体上的燃料电池气体接入管道中心的推杆传递，推动行程开关后打开气路，再推一次则关闭气路，推杆仅在推动时与上述开关接触，非推动状态脱离接触。本专利技术可以提供一种新的氢车设计布局，将原来的一般设计中的部分组件的体积和重量转移到车轮上，特别是为两轮氢车的设计提供了方便的。附图说明图1为本专利技术实施例1的结构示意图。图2为本专利技术实施例2的结构示意图。图3为本专利技术实施例2的连接套管结构示意图。图4为本专利技术的连接套管转动原理示意图。图1是本专利技术的摘要附图。图中符号说明：11、轮胎，12、轮辋，13、环形储气瓶，14、轴承，15、轮轴，16、固定在轮辋上的护套，17、管道，18、固定在车体上的气瓶支架  19、充气阀  30、连接套管  301、阀塞组件，302、阀体，303、齿轮B，304、齿轮轴，305、套管壳，306齿轮D，307、电堆气源管，308、密封件B，309、密封堵头，310、固定轴，311、推杆，315、齿轮A，316、密封件A，具体实施方式以下结合附图描述本专利技术的较佳实施例。实施例1图1是固定在车体上，安装位置在轮辋内的设计示意图。-->用于氢车的燃料和氧化剂气体是由轮辋内的环形储存瓶系统实现，该系统由充气阀、环形气体储存瓶、气体减压阀、连接接头以及管道等组成。本例环形储气瓶13是通过气瓶支架20固定在车体上，并且具有轮辋12和固定在轮辋12上的护套17对环形储气瓶13的防碰保护。充气阀、气体减压阀和气体连接接头均固定车体上，不随车轮转动，可以使用常规技术实现。实施例2图2是本专利技术提出的环形储气瓶13固定在轮辋12上的一种设计示意图。所述环形储气瓶13固定在轮辋12上，充气阀21位于轮轴16中心，储存的气体通过气体减压阀和连接接头组件30定位于轮轴16上，此时的储气瓶13、充气阀21、连接套管30跟随车轮转动。图3是连接套管30结构示意图。对于本例的方式，气体减压阀(没有在图上表示)安装在轮辋12上或轮轴16上，并随车轮一同转动，然后气路连接到连接套管30。该套管30采用一种转动密封结构，套管30一端连接位于轮轴16上中心位置的气源管道19，将经过气体减压阀减压以后的气体，通过作为转动密封结构的套管30与固定在固定轴310的电堆气源管307连接，送达燃料电池系统。套管30对于轮轴16的转速相对于轮轴16的实际转速低，是经过齿轮传动得到降低，总的转速是由轮轴16相对于套管30的转速和套管30相对于固定轴310的转速两者的叠加，由于每对相对转动部件的转动速度降低，降低了密封难度，使密封界面的摩擦降低。阀体302固定在轮轴16中心，而齿轮A315固定在阀体的中心，阀体302与轮轴16之间的密封使用密封件A316。齿轮轴304安装在套管壳305上，齿轮D306固定在固定轴310上，与固定轴301同轴。在齿轮轴304的作用下，齿轮A315带动齿轮B303，在齿轮B303转动时，由于齿轮D306是固定在固定轴310上，所以齿轮B303必须绕齿轮D306转动，带动套管壳305绕齿轮D306转动，转动方向与齿轮A315的方向相同。所述3只齿轮齿数的比例决定套管30的相对于齿轮A315和齿轮D的转速，选择合适的比例，可以使套管30相对于轮轴和相对于固定轴310的转速相同，均是轮轴16实际转速的一半。结合图4，进一步说明套管30的转动原理。由于运动是相对的，所以可以使用套管30固定，轮轴16转动1周来解释。当齿轮A315与齿轮B303齿数相同时，在-->轮轴16转动1周的同时，固定在套管壳305上的齿轮B303将齿轮A315的转动传递给齿轮D306。当齿轮A315与齿轮D306的齿数相同时，齿轮A315转动1周后，齿轮D306恰好绕轮轴16的中心线反向转动1周。在齿轮D306固定不动时，则是轮轴16转动2周，套管壳305同向转动1周。随车轮同向转动的套管30还具有开启和闭合气体供应管路的功能，该结构是由位于转动轴的轴线中心的阀塞组件301、推杆311、连接器313、密封堵头309组成，开关功能是通过位于轴端的车体上的燃料电池气体接入管道中心的推杆311传递，推杆311具有静密封件B308，该密封件可以使用常规密封，如填料、波纹管、胶管等，使用波纹管为佳。开启气源的动力在轴线方向，通过密封件B 308，作用于密封头309，或通过磁力、电磁力传递到推杆311，推动行程阀塞组件301后打开气路，再推阀塞组件301一次则关闭气路，推杆311仅在推动时与阀塞组件301接触，非推动状态脱离接触。打开阀塞，气体通过阀塞组件301，穿过阀体302和齿轮A315，达到套管30的空腔，然后经过齿轮D306的中心孔，到达电堆气源管307，实现气体的供应。推杆311连接有回位弹簧(图中没有表示)，在不转递开关作用力时，与阀塞组件301脱离接触。气体的通路并不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池车辆的燃料和氧化剂气体的轮载系统，包括充气阀、气体减压阀、管路和接头，其特征在于还包括一个环形储气瓶，环形储气瓶固定在轮辋上，充气阀固定在轮辋和／或轮轴上，且与环形储气瓶联接；环形储气瓶通过气源管路依次与气体减压阀、连接套管和电池系统接入管路连接；所述的连接套管乃系一个带有动密套结构的齿轮转动机构，其转动方向与车轮转动方向一致，转速则低于轮轴的转速；位于其中心线上的阀塞组件（３０１）、推杆（３１１）、固定轴（３１０）、密封堵头（３０９）构成了启／闭气体减压阀的结构，开启气源的动力通过密封堵头（３０９）传递到推杆（３１１）推动阀塞组件（３０１）后打开气路，再推阀组件一次则关闭气路；推杆连接有回位弹簧，无开关作用力时，与阀塞组件脱离接触。

【技术特征摘要】
1、一种燃料电池车辆的燃料和氧化剂气体的轮载系统，包括充气阀、气体减压阀、管路和接头，其特征在于还包括一个环形储气瓶，环形储气瓶固定在轮辋上，充气阀固定在轮辋和/或轮轴上，且与环形储气瓶联接；环形储气瓶通过气源管路依次与气体减压阀、连接套管和电池系统接入管路连接；所述的连接套管乃系一个带有动密套结构的齿轮转动机构，其转动方向与车轮转动方向一致，转速则低于轮轴的转速；位于其中心线上的阀塞组件(301)、推杆(311)、固定轴(310)、密封堵头(309)构成了启/闭气体减压阀的结构，开启气源的动力通过密封堵头(309)传递到推杆(311)推动阀塞组件(301)后打开气路，再推阀组件一次则关闭气路；推杆连接有回位弹簧，无开关作用力时，与阀塞组件脱离接触。2、根据权利要求1所述的燃料电池车辆...

【专利技术属性】
技术研发人员：高世萍，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]