專利名稱：氫電動重型貨車的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)保重型車輛，特別涉及一種氫電動重型貨車，主要應用在排放 和噪音受到嚴格限制的地區(qū)，如建筑物內以及山洞及地道等施工現(xiàn)場。
背景技術：
重型車輛自重和載重量很大，由于運輸效率高，在車輛應用中的比重逐漸提高，它 需要功率強大的動力，現(xiàn)在常用250 500kW柴油發(fā)動機，從環(huán)保的角度來說這些大功率柴 油機的污染、噪音、碳排放都是急需克服的。采用的替代能源有兩個能源替代方案一是改 為純電力驅動，此方案因為化學電池不過關，對重型車輛的動力性造成重大影響，因此不得 不放棄；另一個方案是采用氫能源，用壓縮氫氣來替代石油。然而，事實證明，采用純電動力 或是純氫動力在動力性方面都有所欠缺。因此，急需解決的問題是，在保證重型車輛動力性的前提下，能夠發(fā)明出一種既有 利于節(jié)約能源，又對環(huán)境污染小甚至零污染的車輛驅動能源。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種氫電動重型貨車，其主要應用在排放和噪音受到 嚴格限制的地區(qū)，如建筑物內以及山洞及地道等施工現(xiàn)場，能夠滿足所需車速和行駛里程， 同時能夠消除重型內燃汽車的排放污染，利用氫氣替代石油燃料，使用電力驅動替代內燃 機，讓重型汽車實現(xiàn)低噪音、零排碳、零污染。本發(fā)明的次要目的在于提供一種氫電動重型貨車，在需要延長續(xù)駛里程的情況 下，可通過增加儲氫罐或儲氫壓力的方式解決貨車的動力性需求。為達上述目的，本發(fā)明一種氫電動重型貨車，包括有車架、動力系統(tǒng)、動力轉向系 統(tǒng)、動力傳動系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)和制動系統(tǒng)；其中所述動力系統(tǒng)包括氫氣儲存裝置、氫燃料 電池、逆變器、電動機與控制器以及化學電池組；其中，所述氫氣儲存裝置分別與氫燃料電池和加氫口相連接；所述氫燃料電池與逆變器 電性連接，所述逆變器又與用于控制電動機的控制器電性連接；所述電動機的輸出軸與動 力傳動系統(tǒng)的無級變速箱相連；所述的化學電池組分別與所述氫燃料電池、外部的充電設 備以及電動機電性連接。所述的氫電動重型貨車，其中，所述的氫氣儲存裝置包括8只150升的鋁膽碳纖維 儲氫瓶，所述的8只儲氫瓶并聯(lián)安裝，具有1200升的總容量。所述的氫電動重型貨車，其中，所述的化學電池組選用磷酸鐵鋰電池。所述的氫電動重型貨車，其中，所述磷酸鐵鋰電池的單體電池規(guī)格為3. 2V55Ah，單 體電池并聯(lián)后的總電壓為600V。所述的氫電動重型貨車，其中，每只儲氫瓶的內部壓力為35MPa。所述的氫電動重型貨車，其中，儲氫瓶放置于車架上以及車架兩側。所述的氫電動重型貨車，其中，該加氫口內設有進氣單向閥。
所述的氫電動重型貨車，其中，所述氫燃料電池的額定功率為120kW，額定電壓為 600V。所述的氫電動重型貨車，其中，所述的驅動電動機選用交流風冷六極電動機，其額定電壓為600V，額定功率為100kW，峰值功率為150kW。所述的氫電動重型貨車，其中，充電設備的充電接觸點位于車輛駕駛室的底部。本發(fā)明的有益效果在于由于本發(fā)明主要應用在排放和噪音受到嚴格限制的地 區(qū)，如建筑物內以及山洞及地道等施工現(xiàn)場，能夠滿足所需車速和行駛里程，同時能夠消除 重型內燃汽車的排放污染，利用氫氣替代石油燃料，使用電力驅動替代內燃機，讓重型汽車 實現(xiàn)低噪音、零排碳、零污染；此外在需要延長續(xù)駛里程的情況下，可通過增加儲氫罐或儲 氫壓力的方式解決貨車的動力性需求。


圖1為本發(fā)明優(yōu)選實施例的側視圖；圖2為本發(fā)明優(yōu)選實施例的俯視圖。附圖標記說明1-儲氫瓶；2-電動機；3-充電接觸點；4-車架。
具體實施例方式本發(fā)明所提供的氫電動重型貨車是在現(xiàn)有的國產半掛牽引車的基礎上改裝而成， 下面就本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明。首先，去除原車柴油發(fā)動機、水箱、油箱和進排氣管。同時，保留原車車架4、駕駛 室、前后橋、動力轉向系統(tǒng)、動力傳動系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、車輪、鉛酸電池和低壓照明 系統(tǒng)等。氫電動重型貨車的改裝部分包括氫氣儲存裝置、氫燃料電池、逆變器、驅動電動 機與控制器、化學電池組以及輔助電池。所述的氫氣儲存裝置包括8只150升的鋁膽碳纖維儲氫瓶1，用以代替原來的油 箱。在本實施例中，儲氫瓶1放置于車架4上以及車架4兩側。然而根據(jù)不同的車型，氫氣 儲存裝置的放置位置也不同。每只儲氫瓶1的內部壓力為35MPa，8只儲氫瓶并聯(lián)安裝，具 有1200升的總容量。并聯(lián)的儲氫瓶組的一端連接氫燃料電池，另一端連接加氫口，該加氫 口內設有進氣單向閥，以便與提供氫氣的設備相連接。儲氫瓶1的尺寸可隨車型的變化而 改變。所述的氫燃料電池，利用氫氣和氧氣之間的反應進行發(fā)電，其中氫氣來自氫氣儲 存裝置，即儲氫瓶1，而氧氣來自大氣。氫燃料電池與逆變器電性連接，逆變器再與用于控制 電動機2的控制器電性連接。因此，氫燃料電池發(fā)出的直流電先通過逆變器而變?yōu)榻涣麟姡?而后由控制器驅動交流電動機2，從而驅動車輛。在本實施例中，選用額定功率120kW，額定 電壓600V的氫燃料電池，將氫燃料電池并聯(lián)還可以雙臺發(fā)電。氫燃料電池發(fā)電之后形成水 再散發(fā)至大氣中，對環(huán)境零污染；又由于采用氫燃料電池替代柴油發(fā)動機，因此對環(huán)境零排 碳。所述的驅動電動機2選用交流風冷六極電動機，其額定電壓為600V，額定功率為 IOOkff,峰值功率為150kW。風冷專用逆變器和控制器額定容量為125kW，峰值容量180kW，冷卻控制器的風機電壓為24V。所述電動機的輸出軸與無級變速箱相連，從而驅動車輛。所述的化學電池組在本實施例中選用磷酸鐵鋰電池。所述磷酸鐵鋰電池的單體電 池規(guī)格為3.2V 55Ah，總電壓為600V。磷酸鐵鋰電池比普通電池甚至鋰電池的充放電次數(shù) 大大增加，從而延長了使用壽命。所述的化學電池分別與所述氫燃料電池、外部的充電設備 以及電動機電性連接。所述化學電池組的充電來源有兩個一是利用氫燃料電池在行車過 程中剩余的電力儲存進該化學電池組；二是利用外部的充電設備(3-380V交流電)給化學 電池組充電。由于電池放電主要是消耗在車輛起動和爬坡工況，因此化學電池組不需要全 程供電，因而能夠相應地延長電池的壽命。其中，充電設備的充電接觸點3最好位于車輛駕 駛室的底部，一是便于工作人員對其充電，二是考慮到儲氫瓶組中的氫氣比重較大氣輕的 多，因此氫氣位于儲氫瓶組的上部，而不會聚集在充電設備的充電接觸點3附近，保證了充 電的安全性。
此外，由于取消了柴油發(fā)動機，由它直接驅動的動力轉向泵、空調壓縮泵、剎車氣 泵、取暖水箱泵、玻璃除霜器等都停止了工作，因此必須改用電力驅動上述各泵件，由輔助 電池提供電源。其中尤其需要說明的是，當對車輛的電源組進行充電的時候，對控制制動用 儲氣罐的輔助電源實行先充電的策略，以保證剎車氣泵正常工作，從而保證行車安全。對本發(fā)明的氫電動重型貨車進行動力性的計算，得出其最高車速70Km/h，爬坡度 23 %，一次充電續(xù)駛里程接近lOOKm，而由于本發(fā)明的使用重點不是在高速公路，而是在排 放和噪音受到嚴格限制的地區(qū)，如建筑物內以及山洞及地道等施工現(xiàn)場，因此上述車速和 行駛里程已經(jīng)可以滿足日常行駛工況。如果以后出現(xiàn)延長續(xù)駛里程的市場需要，增加儲氫 罐或儲氫壓力即可解決。本發(fā)明的氫電動重型貨車要使用兩種電源，氫燃料電池提供的電力是不可切斷的 主電源，不結合化學電池也能使用，只是加速性和爬坡度受到影響。由于磷酸鐵鋰電池非 常昂貴，為了降低成本，即使不裝在車內也可在有限地區(qū)使用，當然兩種電源相結合效果更 好，保證加速性和爬坡度對大多數(shù)貨車是必要的。也可以單獨使用高能電池，它的行駛里程 很短，在移動車輛前去加氫時有機會使用，因此貨車上還安裝有切斷電源的裝置，即可切斷 化學電池的裝置。本發(fā)明中有兩種樣車，一個是氫電動重型貨車，這個標準型貨車，軸距不需改動， 儲氫罐全部裝于貨廂下的車架4兩側，原型號總長12m寬2. 5m,總重26t，可承擔同樣的運 輸任務。這個車型曾為車載制氫加氫站選用。另一個是牽引半掛車，以氫氣為牽引動力。牽 引半掛車使用原型號，但該車軸距加長1. 0m，在駕駛后側的車架4上，要裝儲氫瓶組。標準 的半掛車可裝1只12m或2只6m集裝箱，同柴油重型汽車一樣，可以承擔相同任務。所不 同的是燃料不一樣，其優(yōu)勢在于以氫氣替代石油，同時實現(xiàn)零污染和零排碳，為汽車節(jié)能減 排起個帶頭作用。唯上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，當不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，故 舉凡數(shù)值的變更或等效組件的置換，或依本發(fā)明申請專利范圍所作的均等變化與修飾，都 應仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范疇。
權利要求
一種氫電動重型貨車，包括有車架、動力系統(tǒng)、動力轉向系統(tǒng)、動力傳動系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)和制動系統(tǒng)；其特征在于所述動力系統(tǒng)包括氫氣儲存裝置、氫燃料電池、逆變器、電動機與控制器以及化學電池組；其中，所述氫氣儲存裝置分別與氫燃料電池和加氫口相連接；所述氫燃料電池與逆變器電性連接，所述逆變器又與用于控制電動機的控制器電性連接；所述電動機的輸出軸與動力傳動系統(tǒng)的無級變速箱相連；所述的化學電池組分別與所述氫燃料電池、外部的充電設備以及電動機電性連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的氫電動重型貨車，其特征在于，所述的氫氣儲存裝置包括8只 150升的鋁膽碳纖維儲氫瓶，所述的8只儲氫瓶并聯(lián)安裝，具有1200升的總容量。
3.根據(jù)權利要求1所述的氫電動重型貨車，其特征在于，所述的化學電池選用磷酸鐵 鋰電池。
4.根據(jù)權利要求3所述的氫電動重型貨車，其特征在于，所述磷酸鐵鋰電池的單體電 池規(guī)格為3. 2V 55Ah，單體電池并聯(lián)后的總電壓為600V。
5.根據(jù)權利要求1所述的氫電動重型貨車，其特征在于，每只儲氫瓶的內部壓力為 35MPa。
6.根據(jù)權利要求1所述的氫電動重型貨車，其特征在于，儲氫瓶放置于車架上以及車 架兩側。
7.根據(jù)權利要求1所述的氫電動重型貨車，其特征在于，該加氫口內設有進氣單向閥。
8.根據(jù)權利要求1所述的氫電動重型貨車，其特征在于，所述氫燃料電池的額定功率 為120kW，額定電壓為600V。
9.根據(jù)權利要求1所述的氫電動重型貨車，其特征在于，所述的驅動電動機選用交流 風冷六極電動機，其額定電壓為600V，額定功率為100kW，峰值功率為150kW。
10.根據(jù)權利要求1所述的氫電動重型貨車，其特征在于，充電設備的充電接觸點位于 車輛駕駛室的底部。
全文摘要
一種氫電動重型貨車，包括有車架、動力系統(tǒng)、動力轉向系統(tǒng)、動力傳動系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)和制動系統(tǒng)；其中所述動力系統(tǒng)包括氫氣儲存裝置、氫燃料電池、逆變器、電動機與控制器以及化學電池組；其中，所述氫氣儲存裝置分別與氫燃料電池和加氫口相連接；所述氫燃料電池與逆變器電性連接，所述逆變器又與用于控制電動機的控制器電性連接；所述電動機的輸出軸與動力傳動系統(tǒng)的無級變速箱相連；所述的化學電池組分別與所述氫燃料電池、外部的充電設備以及電動機電性連接。本發(fā)明利用氫氣替代石油燃料，使用電力驅動替代內燃機，讓重型汽車實現(xiàn)低噪音、零排碳、零污染。
文檔編號B60L11/18GK101830183SQ20101015992
公開日2010年9月15日 申請日期2010年4月23日 優(yōu)先權日2010年4月23日
發(fā)明者唐玉福, 袁家禎 申請人:袁家禎