一种加氢充电一体桩及加氢充电系统的制作方法

本实用新型属于新能源领域，尤其涉及一种加氢充电一体桩及加氢充电系统。

背景技术：

随着新能源汽车的推广，越来越多的电动汽车得到了普及应用。其中，以蓄电池提供电力的电动汽车，以及以氢气作为燃料的氢燃料电池汽车等新能源汽车最为突出。通过氢能源汽车或电动汽车的推广，和使用汽油作为动力的汽车相比，新能源汽车的尾气的排放更少，有利于提高空气的清洁度。

但是，目前的加氢设备一般设置在加氢站中，当用户的氢能源汽车需要添加氢能源时，需要前往加氢站去加氢，如果用户的氢能源汽车在存放过程中使用完氢能源，则不能方便的前往加氢站进行加氢，同样，当电动汽车的电能使用完后，不方便前往充电站进行充电。因此，目前的加氢站仍然不能方便的为用户的氢能源汽车等用氢设备提供加氢服务，以及充电站不能方便的为电动汽车提供充电服务。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种加氢充电一体桩以及加氢充电系统，以解决现有技术的加氢站仍然不能方便的为用户的氢能源汽车等用氢设备提供加氢服务，以及充电站不能方便的为电动汽车提供充电服务的问题。

第一方面，本实用新型提供了一种加氢充电一体桩，所述加氢充电一体桩包括液氢储罐、氢输送装置、加氢机、液氢汽化模块、燃料电池组和充电控制模块，其中：

所述液氢储罐的液氢输出接口通过所述氢输送装置与所述加氢机的输入端相连；

所述液氢储罐的液氢输出接口与所述液氢汽化模块的输入接口相连；

所述液氢汽化模块所输出的气态氢输送至所述燃料电池组；

所述燃料电池组产生的电能输送至充电控制模块。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能实现方式中，所述加氢充电一体桩还包括控制器，所述液氢输送装置包括液氢输送泵，所述控制器的信号输入引脚与所述加氢机中的加氢开关相连，所述控制器的信号输出引脚与所述液氢输送泵的控制引脚相连。

结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第二种可能实现方式中，所述液氢输送装置还包括泄压装置，所述泄压装置连接在所述液氢输送泵与所述加氢机之间。

结合第一方面，在第一方面的第三种可能实现方式中，所述液氢汽化模块包括低温活塞泵、液氢汽化器和固态储氢装置，所述液氢汽化器的输入接口通过所述低温活塞泵与所述液氢储罐相连，所述液氢汽化器的输出接口与所述固态储氢装置的输入接口相连，所述固态储氢装置的输出接口与燃料电池组的氢气输入接口相连。

结合第一方面的第三种可能实现方式，在第一方面的第四种可能实现方式中，所述加氢充电一体桩还包括控制器、以及用于检测所述固态储氢装置的储氢参数的传感器，所述传感器的信号输出引脚与所述控制器的信号输入相连，所述控制器的信号输出引脚与所述低温活塞泵的控制引脚相连。

结合第一方面的第四种可能实现方式，在第一方面的第五种可能实现方式中，所述传感器为包括压力传感器、温度传感器和功率传感器中一种或者多种。

结合第一方面的第三种可能实现方式，在第一方面的第六种可能实现方式中，所述液氢汽化模块还包括保护装置，所述保护装置设置在所述液氢汽化器与所述固态储氢装置之间。

结合第一方面，在第一方面的第七种可能实现方式中，所述加氢充电一体桩还包括液体流量计，所述液体流量计设置在所述液氢储罐的输出接口。

结合第一方面的第七种可能实现方式，在第一方面的第一种可能实现方式中，所述加氢充电一体桩还包括控制器，所述液体流量计的信号输出引脚与所述控制器的信号输入引脚相连，所述加氢充电一体桩还包括用于将充电桩的用氢量发送至制氢站的通信模块，所述通信模块与所述控制器相连。

第二方面，本实用新型提供了一种加氢充电系统，所述加氢充电系统包括第一方面任一项所述的加氢充电一体桩，以及制氢站，所述制氢站配送型号相同的液氢储罐至所述加氢充电一体桩，或者通过液氢输送管道、长管拖车将所述制氢站的液氢输送至所述加氢充电一体桩中的液氢储罐。

在本实用新型中，所述加氢充电一体桩的液氢储罐可以以液态的形式存储较多的氢，将所述液氢储罐中的氢通过氢输送装置输送至加氢机，通过所述加氢机可以对用氢设备，比如氢能源汽车进行充氢操作，所述液氢储罐还与液氢汽化模块相连，通过生成气态氢输送至燃料电池组进行能源转换生成电能，然后由充电控制模块进行充电操作。本实用新型可以通过液氢储罐的形式存储液氢，方便将加氢充电一体桩进行分布式设置，可灵活的布置在用户住所，方便用户对用氢设备加氢和/或电动汽车充电，提高了使用的便利性。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的加氢充电一体桩的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的加氢充电系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型所述加氢充电一体桩，包括液氢储罐1、氢输送装置2、加氢机3、液氢汽化模块4、燃料电池组5和充电控制模块6，其中：

所述液氢储罐1的液氢输出接口通过所述氢输送装置2与所述加氢机3的输入端相连；

所述液氢储罐1的液氢输出接口与所述液氢汽化模块4的输入接口相连；

所述液氢汽化模块4所输出的气态氢输送至所述燃料电池组5；

所述燃料电池组5产生的电能输送至充电控制模块6。

具体的，所述液氢储罐1用于存储液态的氢，所述液氢储罐1可以通过更换液氢储罐的方式，实现对各个加氢充电一体桩的氢能源的补充。当然，所述液氢储罐1也可以通过液氢输送管道，与制氢站的液氢储罐相连，通过制氢站的液氢储罐，对所述液氢储罐1中的氢进行补给。相对于目前加氢站的高压气态储氢方式，本申请中采用液氢储罐储氢的方式，具有储氢密度高，装置体积小的优点，因而加氢充电一体桩的布置也更加灵活。同时，由于液氢储罐的储存压力小，一般为1bar左右，因而使用更为安全。其次，液氢储罐中的氢纯度高，可以达到99.999％，并且，液氢在汽化后使用，可以进一步提高氢的纯度，可以提高至99.9999％以上，高纯度的氢有利于提高燃料电池组的使用效率和使用寿命。

所述氢输送装置2用于将液态氢输送至加氢机3。具体的一种实施方式中，所述液氢输送装置可以包括液氢输送泵，可以将液氢输送至加氢机3。可选的一种实施方式中，所述液氢输送装置还包括泄压装置，所述泄压装置连接在所述液氢输送泵与所述加氢机3之间。这样可以防止液氢在输送过程中压力过高，更好的保证加氢充电一体桩的安全性。

如图2所示的加氢充电一体桩部分，所述加氢充电一体桩还包括控制器，所述控制器与所述加氢机3中的加氢开关相连。当打开加氢开关时，所述控制器可以接收到加氢机3的加氢信号(图示中的A1虚线)。并且所述控制器还与液氢输送泵的控制相连(图示中的A2虚线)。当控制器接收到所述加氢机3的加氢信号时，可以发送控制信号，使得所述液氢输送泵工作。

所述加氢机3可以将氢充入用氢设备，比如氢能源汽车等。所述加氢机可以为液态氢加氢机，也可以为气态氢的加氢机。当所述加氢机为气态氢的加氢机时，可在所述加氢机之前设置液氢汽化模块，所述液氢汽化模块可以直接与液氢储罐1相连，使得液态氢转化为气态氢。

在本实用新型所述加氢充电一体桩中，还包括充电回路，所述充电回路可以由液氢储罐1中的氢生成电能，包括液氢汽化模块4，将液氢转化为气态的氢气。然后通过燃料电池组5，将所述气态的氢气转化为电能。当需要充电时，通过充电控制模块6，将所述燃料电池组5产生的电能输送至用电设备，比如电动汽车等。所述充电控制模块6可以包括升压模块、逆变器等。通过升压模块可以将燃料电池组5产生的电能进行升压，然后通过逆变器转化为交流电能。

优选的一种实施方式中，如图2所示的加氢充电一体桩部分，所述液氢汽化模块4包括低温活塞泵、液氢汽化器和固态储氢装置，所述液氢汽化器的输入接口通过所述低温活塞泵与所述液氢储罐1相连，所述液氢汽化器的输出接口与所述固态储氢装置的输入接口相连，所述固态储氢装置的输出接口与燃料电池组5的氢气输入接口相连。

通过低温活塞泵可以将液氢输送至液氢汽化器中，由所述液氢汽化器对液氢进行汽化，并将汽化后的氢气送入固态储氢装置进行存储。所述固态储氢装置通过可逆的吸附过程对氢气进行存储和释放。当改变所述固态储氢装置的环境参数，比如改变气压、温度等参数，或者改变加载在所述固态储氢装置的功率时，可以控制气态氢的释放压力和释放速率等，从而满足燃料电池组5最佳用氢条件。

优选的一种实施方式中，所述加氢充电一体桩包括控制器、以及用于检测所述固态储氢装置的储氢参数的传感器，所述传感器的信号输出引脚与所述控制器的信号输入相连，所述控制器的信号输出引脚与所述低温活塞泵的控制引脚相连。当传感器检测到环境参数改变并传送至控制器(图2中的B1虚线)，可以相应的转换为液氢的可需要量，包括燃料电池组5的用氢量以及固态储氢装置的吸收量，从而相应的控制低温活塞泵的运行(图2中的B2虚线)。所述传感器可以包括压力传感器、温度传感器和功率传感器中一种或者多种。

另外，作为本申请优选的实施方式中，所述液氢汽化模块4还包括保护装置，所述保护装置设置在所述液氢汽化器与所述固态储氢装置之间。所述保护装置可以包括超压泄压保护装置、防止氢气回流装置、温度保护装置等，从而可以有效的防止液氢汽化器产生的低温气体对下游管道以及后续装置造成损害和影响。

为了有效的保证液氢储罐1中的氢量，本申请所述加氢充电一体桩还可包括液体流量计，所述液体流量计可以设置在所述液氢储罐1的输出接口，通过所述液氢流量计记录所述液氢储罐1的用氢量，从而可以及时的补充新的液氢储罐，或者及时由液氢输送管道或长管拖车配送液氢。

优选的一种实施方式中，所述液体流量计的信号输出引脚与所述控制器的信号输入引脚相连，所述加氢充电一体桩还包括用于将充电桩的用氢量发送至制氢站的通信模块，所述通信模块与所述控制器相连。所述通信模块可以为无线通信模块，比如2G、3G、4G、5G通信模块等。从而能够及时的将液氢储罐1需要补充的信息及时的通知到制氢站。

另外，本实用新型还提供了一种加氢充电系统，所述加氢充电系统包括图1所述的加氢充电一体桩，还包括制氢站，所述制氢站可以包括制氢装置、氢液化器、液氢储罐和排气管。其中，制氢装置用于生产氢气，所述氢液化器用于将气态的氢转化为液态的氢，所述液氢储罐用于对液氢进行存储和转运。可选的实施方式中，所述制氢站还可以包括液氢输送管道。所述排气管用于防止液氢储罐中由于液氢缓慢汽化造成储氢罐中压力过高，进一步提高储氢罐使用的安全性。

本实用新型所述加氢充电一体桩，由于采用液氢和固态储氢技术可以实现高储氢密度以及安全的储氢，可减小加氢充电一体桩设备的体积与安装占地面积，使得加氢充电一体桩可以安全地安装在小区或者家庭院落中，方便小区或者家用新能源汽车加氢和/或充电使用。

由于加氢充电一体桩的体积小，可以采用制氢站与加氢充电一体桩分布式布局的方式，使得制氢站与加氢充电一体桩的设备安装场地相分离，避免大规模制氢设备和储氢装置带来的设备体积大、安装占地面积大和布置不灵活等问题。由于制氢站和加氢充电一体桩分布式布局的方式，使得加氢充电一体桩具备：设备体积小、安装占地面积小，布置灵活，安全性高、方便使用等特点，可以实现为小区或家用氢燃料电池汽车和电动汽车同时提供小规模的加氢、充电的便捷式一体化服务。

另外，本实用新型所述加氢充电一体桩，可以实现完全脱离市电，利用氢能源通过燃料电池组发电为电动汽车提供充电服务，可以满足小区或家用电动汽车小规模的充电需求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。