一种伸缩臂叉车用氢燃料动力系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公布一种伸缩臂叉车用氢燃料动力系统及控制方法，属于特种工程机械智能控制技术。箱体中安装有电堆，电堆连接有燃电系统控制器；电堆输入端连接有空气子系统和供氢子系统，电堆输出端连接有稳压DC/DC模块；稳压DC/DC模块连接有锂电池，锂电池和稳压DC/DC模块分别连接至燃电系统控制器；燃电系统控制器连接行走及工作控制系统；锂电池连接有车载充电机；箱体中还安装有散热系统。本发明专利技术由锂电池提供氢燃料动力系统开机时需要的电源以及并补充整车在加载时燃料电池瞬时不足的功率，满足1.5T

A hydrogen fuel power system and control method for telescopic boom forklift

【技术实现步骤摘要】
一种伸缩臂叉车用氢燃料动力系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及一种伸缩臂叉车用氢燃料动力系统及控制方法，属于特种工程机械智能控制


技术介绍

[0002]如今，占据人类活动中碳排量较大的工程机械领域，是被重点关注和改造的关键领域。传统的工程机械尤其是伸缩臂叉车均采用内燃发动机，噪声大、碳排放量大、污染严重。
[0003]2018年以，后市场出现了电动伸缩臂叉车。虽然电动伸缩臂叉车无污染。噪音小，但是电动伸缩臂叉车的性能也有所降低，而且续航时间仅2
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3小时，工作效率低，不能满足工程机械的市场需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种伸缩臂叉车用氢燃料动力系统及控制方法，提高伸缩臂叉车的输出功率，延长伸缩臂叉车的持续工作时间。
[0005]本专利技术通过以下技术方案实现：一种伸缩臂叉车用氢燃料动力系统，包括箱体，箱体中安装有电堆，电堆连接有燃电系统控制器；所述电堆输入端连接有用于向电堆输送燃料的空气子系统和供氢子系统，电堆输出端连接有稳压DC/DC模块；所述稳压DC/DC模块连接有锂电池，锂电池和稳压DC/DC模块分别连接至所述燃电系统控制器；燃电系统控制器连接伸缩臂叉车的行走及工作控制系统；所述锂电池连接有车载充电机，车载充电机用于为锂电池充电和加热；所述箱体中还安装有散热系统。
[0006]其进一步是：所述供氢子系统包括用于存储氢气的储氢瓶，储氢瓶出气口连接有引射器，引射器连接至所述电堆。
[0007]所述空气子系统包括空压机电机及控制器和空压机泵头，空压机电机及控制器控制连接空压机泵头；空压机泵头吸气口连接有空气过滤器，空压机泵头出气口连接至所述电堆。
[0008]所述散热系统包括水泵、水箱Ⅰ、水箱Ⅱ和散热风扇；所述水泵通过循环管路分别连接水箱Ⅰ和水箱Ⅱ，水泵、散热风扇连接至燃电系统控制器；所述燃电系统控制器通过散热系统调节电堆的工作温度。
[0009]所述水箱Ⅰ、水箱Ⅱ中的冷却介质为去离子水或50/50乙二醇水混合液。
[0010]所述燃电系统控制器连接有电气系统，电气系统连接有显示屏；所述电气系统包括保险盒和DC/DC电源，所述DC/DC电源与用于提供低压电源；所述显示屏实时显示锂电池的电流、电压、温度、电量和循环次数参数，以及电堆中氢气浓度、氢气压力和温度参数，显示屏用于修改所述参数。
[0011]所述箱体设置有两层；所述锂电池、散热风扇、储氢瓶安装在箱体下层；
所述散热风扇位于储氢瓶的一端，储氢瓶的进气口设置在远离散热风扇的一端；所述锂电池位于散热风扇和储氢瓶的同一侧；所述显示屏、空气过滤器、引射器、水泵、水箱Ⅰ、水箱Ⅱ、保险盒、电堆、稳压DC/DC模块、车载充电机、空压机电机及控制器、DC/DC电源、氢燃料动力系统控制器、空压机泵头安装在箱体上层；所述水箱Ⅰ、水箱Ⅱ对称布置在散热风扇上方的两侧位置；所述车载充电机位于电堆和空压机电机及控制器之间；所述电堆的排水口布置在箱体下层底部。
[0012]所述锂电池包括多节电芯，锂电池电压平台为80V，总电量为4.2kWh，最大持续放电电流≥6C；所述储氢瓶的压力为35Mpa，容积为50L。
[0013]一种伸缩臂叉车用氢燃料动力系统的控制方法，a，整车钥匙开关闭合，锂电池提供电源，燃电系统控制器上电，开始初始化、自检；若自检不通过，则显示屏提示故障，提示驾驶员停机检查；若自检通过，氢燃料动力系统开始工作；b，自检通过后，供氢子系统和空气子系统将燃料注入电堆，电堆中产生化学反应，产能电能，电能输出至稳压DC/DC模块；c，自检通过后，燃电系统控制器读取锂电池的电量SOC；当锂电池SOC＜90%，电堆通过稳压DC/DC模块同时为伸缩臂叉车的行走及工作控制系统和锂电池提供电能；当锂电池SOC≥90%，电堆通过稳压DC/DC模块仅为伸缩臂叉车的行走及工作控制系统提供电能；d，伸缩臂叉车工作时，燃电系统控制器根据伸缩臂叉车的行走及工作控制系统反馈的负载功率数值实时调节锂电池和/或电堆的输出功率；e，伸缩臂叉车工作完成后，整车钥匙开关断开，燃电系统控制器读取锂电池的电量SOC；当锂电池SOC＜90%，氢燃料动力系统继续工作，电堆通过稳压DC/DC模块为锂电池充电；当锂电池SOC≥90%，氢燃料动力系统执行关机吹扫流程，然后下电关闭。
[0014]其进一步是：所述氢燃料动力系统执行关机吹扫流程的时间小于1分钟。
[0015]与现有技术，本专利技术的有益效果是：（1）将锂电池和燃料电池充分结合，配合控制方法，由锂电池提供氢燃料动力系统开机时需要的电源以及并补充整车在加载时燃料电池瞬时不足的功率，保证额定输出功率可达25kW，峰值功率最高可达35kW，满足1.5T
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3.5T的伸缩臂叉车需求；（2）锂电池搭配车载充电机使用，在低温、缺氢或锂电池亏电的情况下，由车载充电机进行充电，避免氢燃料动力系统无法正常启动的问题；（3）氢燃料动力系统布置在箱体中，结构紧凑，安装方便，便于与伸缩臂叉车行走及工作控制系统相连；（4）氢燃料动力系统1
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2分钟即可完成加氢，一次加氢后满足伸缩臂叉车8小时工作，提高了整车工作效率且没有污染。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施例一氢燃料动力系统的电气原理框图；图2是本专利技术实施例一氢燃料动力系统的爆炸图；图3是本专利技术实施例一氢燃料动力系统第一视角的立体示意图；图4是本专利技术实施例一氢燃料动力系统第二视角的立体示意图；图5是本专利技术实施例一氢燃料动力系统第一视角的主视图；图6是本专利技术实施例一氢燃料动力系统第一视角的俯视图；图7是本专利技术实施例一氢燃料动力系统第一视角的右视图；图8是本专利技术实施例二氢燃料动力系统开机流程图；图9是本专利技术实施例二氢燃料动力系统关机流程图；图中：1显示屏、2空气过滤器、3引射器、4水泵、5水箱Ⅰ、6水箱Ⅱ、7保险盒、8锂电池、9散热风扇、10排水口、11电堆、12储氢瓶、13箱体、14稳压DC/DC模块、15车载充电机、16空压机电机及控制器、17DC/DC电源、18燃电系统控制器、19空压机泵头、20管道阀组。
具体实施方式
[0017]下面结合具体实施例对本专利技术作更进一步的说明。
[0018]实施例一结合图1至图7所示，一种伸缩臂叉车用氢燃料动力系统，空气子系统和供氢子系统用于向电堆11输送燃料，电堆11连接有燃电系统控制器18，通过燃电系统控制器18来控制电堆11工作。
[0019]供氢子系统包括用于存储氢气的储氢瓶12，氢气从侧面加氢口加注到12储氢瓶内，本实施例中储氢瓶12的压力为35Mpa，容积为50L。储氢瓶12出气口连接有引射器3，引射器3通过管道阀组20连接至电堆11。工作时，在3引射器的作用下，氢气通过管道阀组20进入电堆11。
[0020]空气子系统包括空压机电机及控制器16和空压机泵头19，空压机电机及控制器16控制连接空压机泵头19，用于控制空压机泵头19的启停和工作。空压机泵头19吸气口连接有空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种伸缩臂叉车用氢燃料动力系统，其特征在于：包括箱体（13），箱体（13）中安装有电堆（11），电堆（11）连接有燃电系统控制器（18）；所述电堆（11）输入端连接有用于向电堆（11）输送燃料的空气子系统和供氢子系统，电堆（11）输出端连接有稳压DC/DC模块（14）；所述稳压DC/DC模块（14）连接有锂电池（8），锂电池（8）和稳压DC/DC模块（14）分别连接至所述燃电系统控制器（18）；燃电系统控制器（18）连接伸缩臂叉车的行走及工作控制系统；所述锂电池（8）连接有车载充电机（15），车载充电机（15）用于为锂电池（8）充电和加热；所述箱体（13）中还安装有散热系统。2.根据权利要求1所述的一种伸缩臂叉车用氢燃料动力系统，其特征在于：所述供氢子系统包括用于存储氢气的储氢瓶（12），储氢瓶（12）出气口连接有引射器（3），引射器（3）连接至所述电堆（11）。3.根据权利要求2所述的一种伸缩臂叉车用氢燃料动力系统，其特征在于：所述空气子系统包括空压机电机及控制器（16）和空压机泵头（19），空压机电机及控制器（16）控制连接空压机泵头（19）；空压机泵头（19）吸气口连接有空气过滤器（2），空压机泵头（19）出气口连接至所述电堆（11）。4.根据权利要求3所述的一种伸缩臂叉车用氢燃料动力系统，其特征在于：所述散热系统包括水泵（4）、水箱Ⅰ（5）、水箱Ⅱ（6）和散热风扇（9）；所述水泵（4）通过循环管路分别连接水箱Ⅰ（5）和水箱Ⅱ（6），水泵（4）、散热风扇（9）连接至燃电系统控制器（18）；所述燃电系统控制器（18）通过散热系统调节电堆（11）的工作温度。5.根据权利要求4所述的一种伸缩臂叉车用氢燃料动力系统，其特征在于：所述水箱Ⅰ（5）、水箱Ⅱ（6）中的冷却介质为去离子水或50/50乙二醇水混合液（相同重量的乙二醇和纯水混合液）。6.根据权利要求5所述的一种伸缩臂叉车用氢燃料动力系统，其特征在于：所述燃电系统控制器（18）连接有电气系统，电气系统连接有显示屏（1）；所述电气系统包括保险盒（7）和DC/DC电源（17），所述DC/DC电源（17）与用于提供低压电源；所述显示屏（1）实时显示锂电池（8）的电流、电压、温度、电量和循环次数参数，以及电堆（11）中氢气浓度、氢气压力和温度参数，显示屏（1）用于修改所述参数。7.根据权利要求6所述的一种伸缩臂叉车用氢燃料动力系统，其特征在于：所述箱体（13）设置有两层；所述锂电池（8）、散热风扇（9）、储氢瓶（12）安装在箱体（13）下层；所述散热风扇（9）位于储氢瓶（12）的一端，...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛明星，李凯，王伟，司淑晴，张朝柱，杨柳，杜元星，
申请(专利权)人：徐州徐工特种工程机械有限公司，
类型：发明
国别省市：