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一種燃料電池半掛重卡底盤布置方式及載氣量計(jì)算方法技術(shù)

技術(shù)編號(hào)：44230447 閱讀：5 留言：0更新日期：2025-02-11 13:34

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種燃料電池半掛重卡底盤布置方式及載氣量計(jì)算方法，所述燃料電池半掛重卡的氫源包括第一氫源和第二氫源，所述第一氫源為小容積氫氣氫源，第一氫源布置于半掛車頭車架中部；所述第二氫源為大容積氫氣氫源，第二氫源布置于半掛貨箱車架中部；且所述第二氫源的氫氣質(zhì)量根據(jù)半掛貨箱載重量確定。通過(guò)將第二氫源設(shè)計(jì)為大容積氣源，且第二氫源的氫氣質(zhì)量根據(jù)貨箱載重量確定，一方面可以充分利用半掛貨箱的布置空間；一方面可以適應(yīng)性選擇氫源的質(zhì)量，從而避免因氫氣搭載過(guò)多導(dǎo)致的氫耗上升，或氫氣搭載過(guò)少導(dǎo)致的貨車?yán)m(xù)航不足的問(wèn)題，從而提高了整車的氫氣利用效率。

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【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及燃料電池，具體涉及一種燃料電池半掛重卡底盤布置方式及載氣量計(jì)算方法。

技術(shù)介紹

1、現(xiàn)有技術(shù)中，燃料電池半掛重卡底盤布置方式，一般都將氫氣氣源布置在車頭位置，居于駕駛室后方，或者外掛于車體兩側(cè)。上述布置方式，一方面，將所有氫氣氣源均布置在車頭位置，極大浪費(fèi)了布置空間，且在車頭不掛載貨箱運(yùn)行時(shí)，增加了不必要的負(fù)重，從而增大了氫氣耗損；另一方面，由于車頭空間有限，氫氣容量布置亦有限，從而限制了燃料電池半掛重卡運(yùn)行的續(xù)航能力。而對(duì)于氫氣瓶外掛于車體這種布置方式，存在安全隱患，一是在發(fā)生行車事故時(shí)氫源外置容易導(dǎo)致氫氣泄露甚至爆炸的問(wèn)題，另外，氫氣瓶外掛導(dǎo)致車輛質(zhì)心偏離車輛對(duì)稱面，或質(zhì)心升高導(dǎo)致的車輛行駛穩(wěn)定性的問(wèn)題。

2、此外，現(xiàn)有技術(shù)中，燃料電池半掛重卡中氫源總量為固定量，但是不同貨箱貨物重量不一致，車頭攜帶固定氣源容易導(dǎo)致的續(xù)航能力不足或氫氣利用率下降；在如今加氫站數(shù)量限制下，可能造成里程過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致車輛續(xù)航不足，或里程過(guò)短導(dǎo)致氫耗的問(wèn)題。氫氣載量固定，無(wú)法在續(xù)航和效率中找到最佳氫氣載量。

3、因此，亟待設(shè)計(jì)一種燃料電池半掛重卡底盤布置方式及載氣量計(jì)算方法，解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本專利技術(shù)提供了一種燃料電池半掛重卡底盤布置方式及載氣量計(jì)算方法，目的在于，優(yōu)化燃料電池半掛重卡底盤布置方式，在保證安全的同時(shí)，根據(jù)燃料電池半掛重卡貨箱不同，選擇恰當(dāng)?shù)摹?/p>

2、為達(dá)上述目的，本專利技術(shù)采用了如下技術(shù)方案：

3、一種燃料電池半掛重卡底盤布置方式，所述燃料電池半掛重卡的氫源包括第一氫源和第二氫源，所述第一氫源為小容積氫氣氫源，第一氫源布置于半掛車頭車架中部；所述第二氫源為大容積氫氣氫源，第二氫源布置于半掛貨箱車架中部；且所述第二氫源的氫氣質(zhì)量根據(jù)半掛貨箱載重量確定；

4、所述燃料電池半掛重卡的燃料電池氫氣路子系統(tǒng)包括第一氫源、第二氫源、第一手閥、第二手閥、四通接頭、泄壓充氣手閥、第三手閥、第四手閥、氫氣高壓組件、引射器、氣水分離器和尾排電磁閥，第一氫源的下游連接第一手閥，第一手閥的下游連接四通接頭的第一接口；第二氫源的下游依次連接第二手閥和第四手閥，第四手閥的下游連接四通接頭的第二接口；四通接頭的第三接口連接泄壓充氣手閥；四通接頭的第四接口依次連接第三手閥、氫氣高壓組件和引射器，引射器與燃料電池的陽(yáng)極入口連接，燃料電池的陽(yáng)極出口連接氣水分離器，氣水分離器的氣體出口連接引射器，氣水分離器的液體出口連接尾排電磁閥。

5、進(jìn)一步的，所述燃料電池半掛重卡的燃料電池布置于半掛車頭駕駛室的下端，所述燃料電池半掛重卡的蓄電池布置于半掛車頭的最前端。

6、進(jìn)一步的，所述燃料電池半掛重卡的半掛車頭在掛載半掛貨箱時(shí)，先關(guān)閉第一手閥和第三手閥；再短暫打開(kāi)泄壓充氣手閥進(jìn)行泄壓后，關(guān)閉泄壓充氣手閥；隨后將第二氫源下游的第二手閥與第四手閥連接，并在打開(kāi)第二手閥與第四手閥后，短暫打開(kāi)泄壓充氣手閥將進(jìn)入管路的空氣排出后，立馬關(guān)閉泄壓充氣手閥；最后打開(kāi)第一手閥和第三手閥，完成燃料電池氫氣路子系統(tǒng)中第二氫源的連接。

7、進(jìn)一步的，所述燃料電池半掛重卡的半掛車頭在斷載半掛貨箱時(shí)，關(guān)閉第一手閥、第二手閥和第三手閥，打開(kāi)泄壓充氣手閥完成泄壓后，關(guān)閉泄壓充氣手閥和第四手閥；將第二手閥與第四手閥斷開(kāi)，打開(kāi)第一手閥，短暫打開(kāi)泄壓充氣手閥完成空氣的排出后，關(guān)閉泄壓充氣手閥；打開(kāi)第三手閥，完成燃料電池氫氣路子系統(tǒng)中第二氫源的斷開(kāi)。

8、本專利技術(shù)還提供了一種基于上述燃料電池半掛重卡底盤布置方式的載氣量計(jì)算方法，第二氫源的氫氣質(zhì)量根據(jù)半掛貨箱載重量確定，具體如下：

9、s1.確定第二氫源的質(zhì)量m2_h2；

10、s2.根據(jù)第二氫源的質(zhì)量m2_h2和選定的第二氫源的氣瓶參數(shù)，確定半掛貨箱需要搭載的氣瓶數(shù)量n。

11、進(jìn)一步的，所述s1確定第二氫源的質(zhì)量m2_h2具體如下：

12、s1-1.確定燃料電池半掛重卡氫氣總實(shí)際消耗量m和燃料電池電堆運(yùn)行電流i(p(t))之間的關(guān)系；具體如下：

13、燃料電池半掛重卡氫氣總實(shí)際消耗量m由下式計(jì)算：

14、m＝m_d/α?(1)；

15、式中，α為燃料利用率，通常取0.96；m_d為燃料電池半掛重卡氫氣總理論消耗量，m_d由下式計(jì)算：

16、m_d＝d/d_clc*m_gas?(2)；

17、式中，d為燃料電池半掛重卡行駛總距離；d_clc為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工況的行駛距離；m_gas為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工況中理論氫氣消耗量；

18、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工況的行駛距離d_clc由下式計(jì)算：

19、

20、式中，v(t)為燃料電池半掛重卡的速度v與時(shí)間t的關(guān)系式，根據(jù)半掛貨車標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行工況圖，所述標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行工況的持續(xù)時(shí)間為1800s，確定燃料電池半掛重卡的速度v與時(shí)間t的關(guān)系式v(t)；

21、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工況中理論氫氣消耗量m_gas由下式計(jì)算：

22、

23、式中，m_gas(t)為燃料電池半掛重卡消耗的氫氣質(zhì)量流量，m_gas(t)由下式計(jì)算：

24、m_gas(t)＝i(p(t))*n/f?(5)；

25、式中，n為電堆單電池片數(shù)；f為法拉第常數(shù)；i(p(t))為燃料電池電堆運(yùn)行電流；

26、s1-2.確定燃料電池半掛重卡的燃料電池系統(tǒng)輸出功率p(t)，具體如下：

27、燃料電池半掛重卡的燃料電池系統(tǒng)輸出功率p(t)由下式計(jì)算：

28、p(t)＝w_v(t)/t?(6)；

29、式中，w_v(t)為燃料電池半掛重卡運(yùn)行時(shí)消耗的總功，w_v(t)由下式計(jì)算：

30、w_v(t)＝w_mov(t)+p_ac*t?(7)；

31、式中，p_ac為空調(diào)功率，由車載空調(diào)型號(hào)確定，為已知量；w_mov(t)為燃料電池半掛重卡運(yùn)行時(shí)所做的功，w_mov(t)由下式計(jì)算：

32、w_mov(t)＝f(t)*v(t)*t?(8)；

33、式中，f(t)為燃料電池半掛重卡運(yùn)行時(shí)受到的合力，f(t)由下式計(jì)算：

34、f(t)＝f_mov(t)+f_w(t)+f_f?(9)；

35、式中，f_mov(t)為燃料電池半掛重卡運(yùn)行時(shí)的牽引力，f_w(t)為燃料電池半掛重卡運(yùn)行時(shí)的空氣阻力，f_f為燃料電池半掛重卡運(yùn)行時(shí)的滾動(dòng)阻力；

36、s1-3.根據(jù)燃料電池半掛重卡的燃料電池系統(tǒng)輸出功率p(t)，通過(guò)極化曲線獲得燃料電池電堆運(yùn)行電流i(p(t))；

37、s1-4.將步驟s1-3中得到的i(p(t))代入步驟s1-1中，計(jì)算得到燃料電池半掛重卡氫氣總實(shí)際消耗量m和第二氫源的質(zhì)量m2_h2之間的關(guān)系。

38、進(jìn)一步的，所述步驟s1-2中燃料電池半掛重卡運(yùn)行時(shí)的牽引力f_mov(t)由下式計(jì)算：

39、本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

1.一種燃料電池半掛重卡底盤布置方式，其特征在于，所述燃料電池半掛重卡的氫源包括第一氫源和第二氫源，所述第一氫源為小容積氫氣氫源，第一氫源布置于半掛車頭車架中部；所述第二氫源為大容積氫氣氫源，第二氫源布置于半掛貨箱車架中部；且所述第二氫源的氫氣質(zhì)量根據(jù)半掛貨箱載重量確定；

2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池半掛重卡底盤布置方式，其特征在于，所述燃料電池半掛重卡的燃料電池布置于半掛車頭駕駛室的下端，所述燃料電池半掛重卡的蓄電池布置于半掛車頭的最前端。

3.如權(quán)利要求1所述的燃料電池半掛重卡底盤布置方式，其特征在于，所述燃料電池半掛重卡的半掛車頭在掛載半掛貨箱時(shí)，先關(guān)閉第一手閥和第三手閥；再短暫打開(kāi)泄壓充氣手閥進(jìn)行泄壓后，關(guān)閉泄壓充氣手閥；隨后將第二氫源下游的第二手閥與第四手閥連接，并在打開(kāi)第二手閥與第四手閥后，短暫打開(kāi)泄壓充氣手閥將進(jìn)入管路的空氣排出后，立馬關(guān)閉泄壓充氣手閥；最后打開(kāi)第一手閥和第三手閥，完成燃料電池氫氣路子系統(tǒng)中第二氫源的連接。

4.如權(quán)利要求3所述的燃料電池半掛重卡底盤布置方式，其特征在于，所述燃料電池半掛重卡的半掛車頭在斷載半掛貨

5.一種基于權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述燃料電池半掛重卡底盤布置方式的載氣量計(jì)算方法，其特征在于，第二氫源的氫氣質(zhì)量根據(jù)半掛貨箱載重量確定，具體如下：

6.如權(quán)利要求5所述的燃料電池半掛重卡底盤布置方式的載氣量計(jì)算方法，其特征在于，所述S1確定第二氫源的質(zhì)量m2_H2具體如下：

7.如權(quán)利要求6所述的燃料電池半掛重卡底盤布置方式的載氣量計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟S1-2中燃料電池半掛重卡運(yùn)行時(shí)的牽引力F_mov(T)由下式計(jì)算：

8.如權(quán)利要求7所述的燃料電池半掛重卡底盤布置方式的載氣量計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟S1-2中燃料電池半掛重卡運(yùn)行時(shí)的空氣阻力F_w(T)由下式計(jì)算：

9.如權(quán)利要求8所述的燃料電池半掛重卡底盤布置方式的載氣量計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟S1-2中燃料電池半掛重卡運(yùn)行時(shí)的滾動(dòng)阻力F_f由下式計(jì)算：

10.如權(quán)利要求9所述的燃料電池半掛重卡底盤布置方式的載氣量計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟S2根據(jù)第二氫源的質(zhì)量m2_H2和選定的第二氫源的氣瓶參數(shù)，確定半掛貨箱需要搭載的氣瓶數(shù)量n，具體如下：

...

【技術(shù)特征摘要】

4.如權(quán)利要求3所述的燃料電池半掛重卡底盤布置方式，其特征在于，所述燃料電池半掛重卡的半掛車頭在斷載半掛貨箱時(shí)，關(guān)閉第一手閥、第二手閥和第三手閥，打開(kāi)泄壓充氣手閥完成泄壓后，關(guān)閉泄壓充氣手閥和第四手閥；將第二手閥與第四手閥斷開(kāi)，打開(kāi)第一手...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：唐廷江，肖晨光，孟凱，王中國(guó)，王杰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：武漢雄韜氫雄燃料電池科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：

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