一种基于可拆卸式燃料电池的应急电源系统的制作方法

本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及车用燃料电池技术领域，具体是指一种基于可拆卸式燃料电池的应急电源系统。

背景技术：

由于燃料电池汽车具有以下优点：近似零排放、运行平稳、无噪声、燃料经济高效；同时还具有锂电池汽车无法相比快速充能特点，已成为新能源汽车的重点发展方向。

另外，氢燃料电池因其体积小、重量轻，非常适合在遭受地震、水灾的地区作为应急电源使用。

但目前燃料电池汽车、燃料电池应急电源，各自独立发展，并未进行有机结合；尤其是燃料电池汽车中的燃料电池系统，功率大、性能好，如果进行模块化设计，既能解决汽车本身快速维修更换的问题，又能将模块快速拆卸，搬移到汽车无法到达但又急需电源的地方，必将在抢险救灾、应急救援及其它特殊作业场合发挥巨大作用。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种将燃料电池汽车中的燃料电池系统，进行模块化设计，既能解决汽车本身快速维修更换的问题，又能将模块快速拆卸，搬移到汽车无法到达但又急需电源的地方，组合成应急电源系统的新型基于可拆卸式燃料电池的应急电源系统。

为了实现上述的目的，本实用新型的种基于可拆卸式燃料电池的应急电源系统，包括汽车燃料电池模块；其特征是：将汽车燃料电池模块的电堆、水冷散热器、空气压缩机，分别进行模块化设计，并集中安装在车辆前部的引擎箱内；还有一可以放置在后尾箱内的辅助模块，辅助模块包括集成平台、蓄电池、电源逆变器、小型氢气瓶，可将上述电堆、水冷散热器、空气压缩机，安装在集成平台上组合成应急电源系统。

进一步，电堆的空气及氢气进出口、水冷散热循环水进出口、电控线接线端口，都设置在电堆底部，在集成平台上和引擎箱内，分别设置有与上述电堆底部的空气及氢气进出口、水冷散热循环水进出口、电控线接线端口相对应的气、水、电接口；其中空气及氢气进出口、水冷散热的循环水进出口，采用快速接头，电控线接线端口采用弹性触点；

进一步，水冷散热器的循环水进出口、电控线接线端口都设置在水冷散热器的底部，并在集成平台上和引擎箱内分别设置有与上述散热器循环水进出口、散热器电控线接线端口相对应的水、电接口；其中散热器循环水进出口采用快速接头，散热器电控线接线端口采用弹性触点；

进一步，空气压缩机的压缩机空气出口、压缩机电控线接线端口都设置在空气压缩机的底部，并在集成平台上和引擎箱内分别设置有与上述压缩机空气出口、压缩机电控线接线端口相对应的气、电接口；其中压缩机空气出口采用快速接头，压缩机电控线接线端口采用弹性触点。

进一步，在电堆、水冷散热器、空气压缩机的底部，分别设置有用于接口对准的导向装置；在集成平台上和引擎箱内，也分别设置有与导向装置相对应的配对导向装置；

进一步，在集成平台上设置有至少两个氢气瓶接口，每个所述的接口均设置有独立的阀门，在一个气瓶内的氢气用尽前，及时接入另一气瓶确保连续发电；同时可取下用尽的空瓶，利用车载氢气瓶为所述的空瓶充气；

采用本方案后，在正常情况下，将辅助模块放置在后尾箱内备用，将电堆、水冷散热器、空气压缩机安装在引擎箱内，为汽车提供动力电源；在车辆无法到达的地点急需电源时，可将电堆、氢气瓶模块、等迅速从引擎箱内拆卸下来，连同辅助模块，由人工搬移至目的地，组合成应急电源系统进行发电。

附图说明

图1为本实用新型的基于可拆卸式燃料电池的应急电源系统中将燃料电池系统安装在汽车引擎箱内的示意图。

图2为本实用新型的基于可拆卸式燃料电池的应急电源系统中汽车引擎箱内的燃料电池系统接口示意图。

图3为本实用新型的基于可拆卸式燃料电池的应急电源系统中将各功能模块组合成应急电源的正面示意图。

图4为本实用新型的基于可拆卸式燃料电池的应急电源系统中将各功能模块组合成应急电源的背面示意图。

图5为本实用新型的基于可拆卸式燃料电池的应急电源系统中的集成平台的示意图。

图6为本实用新型的基于可拆卸式燃料电池的应急电源系统中的电堆的示意图。

图7为本实用新型的基于可拆卸式燃料电池的应急电源系统中的空气压缩机的示意图。

图8为本实用新型的基于可拆卸式燃料电池的应急电源系统中的水冷散热器的示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图1所示，为本实用新型的基于可拆卸式燃料电池的应急电源系统中将燃料电池系统安装在汽车引擎箱内的示意图。

在一种实施方式中，本实用新型的基于可拆卸式燃料电池的应急电源系统，包括汽车燃料电池模块；其特征是：将汽车燃料电池模块的电堆、水冷散热器、空气压缩机，分别进行模块化设计，并集中安装在车辆前部的引擎箱内；还有一可以放置在后尾箱内的辅助模块，辅助模块包括集成平台、蓄电池、电源逆变器、小型氢气瓶，可将上述电堆、水冷散热器、空气压缩机，安装在集成平台上组合成应急电源系统。

在优选的实施方式中，电堆的空气及氢气进出口、水冷散热循环水进出口、电控线接线端口，都设置在电堆底部，在集成平台上和引擎箱内，分别设置有与上述电堆底部的空气及氢气进出口、水冷散热循环水进出口、电控线接线端口相对应的气、水、电接口；其中空气及氢气进出口、水冷散热的循环水进出口，采用快速接头，电控线接线端口采用弹性触点；

在另一优选的实施方式中，水冷散热器的循环水进出口、电控线接线端口都设置在水冷散热器的底部，并在集成平台上和引擎箱内分别设置有与上述散热器循环水进出口、散热器电控线接线端口相对应的水、电接口；其中散热器循环水进出口采用快速接头，散热器，包括风扇、水泵等的电控线接线端口采用弹性触点；

在又另一种优选的实施方式中，空气压缩机的压缩机空气出口、压缩机电控线接线端口都设置在空气压缩机的底部，并在集成平台上和引擎箱内分别设置有与上述压缩机空气出口、压缩机电控线接线端口相对应的气、电接口；其中压缩机空气出口采用快速接头，压缩机的气泵等电控线的接线端口采用弹性触点。

在进一步优选的实施方式中，在电堆、水冷散热器、空气压缩机的底部，分别设置有用于接口对准的导向装置；在集成平台上和引擎箱内，也分别设置有与导向装置相对应的配对导向装置；

在更优选的实施方式中，在集成平台上设置有至少两个氢气瓶接口，每个所述的接口均设置有独立的阀门，在一个气瓶内的氢气用尽前，及时接入另一气瓶确保连续发电；同时可取下用尽的空瓶，利用车载氢气瓶为所述的空瓶充气。

在实际应用中，如图1所示，是燃料电池系统安装在汽车引擎箱内的示意图。图中：10是汽车引擎箱、20是电堆、30是水冷散热模块、40是空气压缩机。

图2是汽车引擎箱内的燃料电池系统接口示意图。图中：101、102是连接电堆的氢气接口，103、104是连接电堆的空气接口，105、106是连接电堆的冷却水接口，107是连接电堆的电缆接口，108是连接电堆的定位导向装置，109、110是连接水冷散热器的冷却水接口，111是连接水冷散热器的电缆线接口，112是连接水冷散热器的定位导向装置，113是连接空气压缩机的空气接口，114是连接空气压缩机的电缆线接口，115是连接空气压缩机的定位导向装置。

图3是将各功能模块组合成应急电源的正面示意图。图4是背面示意图。图中：20是电堆、30是水冷散热模块、40是空气压缩机、50是集成平台、60是氢气瓶、70是蓄电池、80是逆变电源。

图5是集成平台的示意图。图中：50是集成平台、501、502是连接电堆的氢气接口，503、504是连接电堆的空气接口，505、506是连接电堆的冷却水接口，507是连接电堆的电缆接口，508是连接电堆的定位导向装置，509、510是连接水冷散热器的冷却水接口，511是连接水冷散热器的电缆线接口，512是连接水冷散热器的定位导向装置，513是连接空气压缩机的空气接口，514是连接空气压缩机的电缆线接口，515是连接空气压缩机的定位导向装置，516、517是连接氢气瓶的阀门。

图6是电堆的示意图。图中：20是电堆，201、202是电堆的循环水出入口快速接头，203、204是电堆的空气出入口快速接头，205、206是电堆的氢气出入口快速接头，207、208是电堆的正负电极，209是电堆的电缆接头，210是电堆的定位导向装置。

图7是空气压缩机的示意图。图中：40是空气压缩机，401是空气压缩机，402是空气瓶，403是空气压缩机的出气快速接头，404是空气压缩机的电缆线接口，405是空气压缩机的定位导向装置，406是空气压缩机的支撑框架。

图8是水冷散热器的示意图。图中：30是水冷散热器，301、302是水冷散热器的循环水出入口，303是水冷散热器的电缆线接口，304水冷散热器的定位导向装置。

如图1所示，在车辆正常使用状态，将包括集成平台50、蓄电池70、电源逆变器80、小型氢气瓶60在内的辅助模块放置在后尾箱内；将燃料电池系统的电堆20、水冷散热模块30、空气压缩机40，分别进行模块化设计，并集中安装在车辆前部的引擎箱10内。

如图2所示，在车辆前部的引擎箱10内，设置有连接电堆的氢气接口101、102，这两个接口分别经管路连接至车载氢气瓶和废氢气排放口；连接电堆的空气接口103、104，这两个接口分别经管路连接至空气压缩机的空气接口113和废空气排放口；连接电堆的冷却水接口105、106，这两个接口分别经管路连接至水冷散热器的冷却水接口109、110；连接电堆的电缆接口107、连接空气压缩机的电缆线接口114、连接水冷散热器的电缆线接口111，分别经电缆线与车辆控制电路连接。

在车辆正常使用状态，将电堆20安装在引擎箱10内，安装时，将电堆20上的定位导向装置210与引擎箱内的电堆定位导向装置108对准；则电堆20上的氢气出入口快速接头205、206与引擎箱内的氢气接口101、102连接；电堆20上的空气出入口快速接头203、204与引擎箱内的空气接口103、104连接；电堆20上的循环水出入口快速接头201、202与引擎箱内的冷却水接口105、106连接；电堆20上的电缆接口209与引擎箱内的电缆接口107连接。

将水冷散热器30安装在引擎箱10内，安装时，将水冷散热器30上的定位导向装置304与引擎箱内的水冷散热器定位导向装置112对准；则水冷散热器30上的循环水出入口快速接头301、302与引擎箱内的冷却水接口109、110连接；水冷散热器30上的电缆接口303与引擎箱内的电缆接口111连接。

将空气压缩机40安装在引擎箱10内，安装时，将空气压缩机40上的定位导向装置405与引擎箱内的定位导向装置115对准；则空气压缩机40的出气快速接头403与引擎箱内的空气接口113连接；空气压缩机40的电缆接口404与引擎箱内的电缆接口114连接。

如图3所示，当用作应急电源时，将电堆20、水冷散热模块30、空气压缩机40从汽车引擎箱10内拆卸下来；将氢气瓶60、蓄电池70、逆变电源80从汽车后尾箱内取出；然后将电堆20、水冷散热模块30、空气压缩机40、氢气瓶60、蓄电池70、逆变电源80快速安装在集成平台50上。

安装时，将电堆20上的定位导向装置210与集成平台50的电堆定位导向装置508对准；则电堆20上的氢气出入口快速接头205、206与集成平台50的氢气接口501、502连接；电堆20上的空气出入口快速接头203、204与集成平台50的空气接口503、504连接；电堆20上的循环水出入口快速接头201、202与集成平台50的冷却水接口505、506连接；电堆20上的电缆接口209与集成平台50的电缆接口507连接。

将水冷散热器30上的定位导向装置304与集成平台50的水冷散热器定位导向装置512对准；则水冷散热器30上的循环水出入口快速接头301、302与集成平台50的冷却水接口509、510连接；水冷散热器30上的电缆接口303与集成平台50的电缆接口511连接。

将空气压缩机40上的定位导向装置405与集成平台50的定位导向装置515对准；则空气压缩机40的出气快速接头403与集成平台50的空气接口513连接；空气压缩机40的电缆接口404与集成平台50的电缆接口514连接；将氢气瓶60连接至阀门516、517。

图5是集成平台50的示意图，其中的氢气入口502与阀门516、517经管路连接、氢气出口501连接至废氢气排放口；空气出入接口503、504分别经管路连接至空气接口513和废空气排放口；冷却水接口505、506分别经管路连接至冷却水接口509、510。

采用本方案后，在正常情况下，将辅助模块放置在后尾箱内备用，将电堆、水冷散热器、空气压缩机安装在引擎箱内，为汽车提供动力电源；在车辆无法到达的地点急需电源时，可将电堆、氢气瓶模块、等迅速从引擎箱内拆卸下来，连同辅助模块，由人工搬移至目的地，组合成应急电源系统进行发电。

本实用新型的有益效果是：在进行抢险救灾、应急救援等特殊场合，尤其是在路桥堵塞、损毁等情况下，车辆无法到达急需电源的地点时，可将电堆、水冷散热器、空气压缩机，迅速从引擎箱内拆卸下来，并连同后尾箱内的辅助模块，通过人工搬抬的方式运抵目的地，并迅速组合成应急电源进行发电；本车的剩余氢气及其它同类车辆的氢气都可作为该应急电源的燃料；这样，既解决了发电的问题，又解决了燃料供应的问题；必将在抢险救灾、应急救援及其它特殊作业场合发挥巨大作用。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。