叉车燃料电池供电系统的制作方法

本发明涉及一种叉车的附加动力源，具体的说是一种叉车的燃料电池供电系统。

背景技术：

目前，电动叉车是一种集环保、运行成本低，维护保养简单、噪音低等优势于一体的搬运设备，被普遍应用于各种厂区，特别是室内搬运场所。

但其存在的缺点也很明显，在使用比较频繁的工况下，叉车单次充电续航能力低于7小时，充电时间在8小时以上，充满一次电的情况下很难维持叉车一天的工作需求，且电池储电能力和放电能力都会有明显的衰减，用得越久续航能力越低。

氢燃料电池是一种将氢气和空气中的氧气在催化剂的作用下发生电化学反应，转化成电能的装置。相较于传统燃油机，其优势为放热低、震动低、噪音低、能量转换效率高、环保可再生、无排放等；相较于锂电池和铅酸电池，其优势为储能部件为气瓶，气瓶的加注速度快于锂电池和铅酸电池的充电速度，与燃油加注形式类似。

现有的燃料电池叉车主要形式是：将燃料电池供电系统集成为整体，将原有的电池箱取代。其特征为集成度高，封闭式系统。但存在集成难度较大、兼容性差、检修困难、续航能力不足、电池寿命低、影响叉车配重、需重新设计叉车结构、转弯半径增加等问题。

cn108502806a公开了一种以氢燃料为主动力的叉车，但是该叉车完全采用新能源设计，对现在市场中普遍销售的电动叉车不存在兼容性，该叉车的动力系统不适用于普遍销售的电动叉车。并且该叉车对燃料电池电堆的功率要求高，增加了制造成本。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可以兼容市场上普遍销售的电动叉车的燃料电池系统，本发明是这样实现的：

一种叉车燃料电池供电系统，包括叉车，叉车电池组件，还包括设置在所述叉车上的供氢系统、燃料电池电堆系统、控制系统以及稳压系统；

其中供氢系统设置于叉车座椅后侧，所述燃料电池电堆系统包括燃料电池、输入端与输出端，设置于叉车座椅右侧，所述控制系统与所述稳压系统设置于叉车边箱，所述边箱设置有透气窗；

所述燃料电池电堆系统与所述稳压系统电连接，所述稳压系统通过所述控制系统电连接控制叉车电池组件。

所述控制系统设置有叉车运行状态，根据接收所述叉车的操作指令与判定执行不同控制，并与所述叉车电池组件之间设置有手动开关以及与其并联的继电器开关。

所述控制系统还设置有电堆可输出功率计算功能，计算燃料电池电堆系统的可输出功率，并向稳压系统发出控制信号，控制对外输出功率。

所述供氢系统包括常闭型电磁阀、手动气路开关、高、中、低三段压力管路中泄压阀、高压氢气加注口、低压氢气供应口、氢气加注口与瓶头阀；其中所述瓶头阀设置有高温熔融卸放装置，所述氢气加注口设置有传感器。

所述燃料电池电堆系统包括电磁阀、风扇、百叶窗、空滤器、压力传感器、温度传感器、电流传感器、电压传感器、单电池电压采集器；还包括燃料电池连接所述低压氢气供应口的氢气入口、与所述稳压系统电连接的燃料电池输出端。

所述燃料电池电堆系统还包括执行单元，且其电堆为风冷型燃料电池电堆；所述控制系统通过所述执行单元控制所述燃料电池电堆系统，并从所述燃料电池电堆系统中采集数据。

所述稳压系统设置有稳压输入端，通过所述稳压输入端与燃料电池输出端电连接；

所述叉车电池组件中设置有t型线夹，在所述t型线夹上引出t型线夹支路；

所述稳压输出端与所述t型线夹支路电连接，所述t型线夹支路与稳压输出端之间设置有继电器开关与急停开关。

所述叉车电池组件中设置有加水装置与加水预留口。

还包括人机交互系统，所述人机交互系统与控制系统电路连接，提供加注氢气压力选项；所述控制系统持续监测叉车移动状态与供氢系统负载，在所述叉车移动和/或供氢系统异常和/或供氢系统饱和时断开氢气供应，并通过人机交互系统显示状态。

所述控制系统还设置有自动供电介入功能，通过读取所述叉车电池组件的状态决定启用与关闭所述燃料电池电堆系统；也可采用所述人机交互系统人工控制所述燃料电池电堆系统的启用与关闭。

本发明提供的这种叉车燃料电池供电系统，改装成本低，不仅可以使用原有的叉车，同时对燃料电池电堆功率的要求也较宽松。另外其兼容性强，在不更换原有叉车主动力的情况下，为叉车附加了一种动力源。另外在高强度作业条件下，能有效减少充电时间的同时增加作业时间。提供了一种成本低廉的传统叉车附加能源选项，避免叉车采购方浪费现有的叉车资源的同时，为叉车提供动力源与续航的升级。

附图说明

图1是本发明实施例的电路拓扑图；

图2是本发明实施例的电堆方向侧视图

图3是本发明实施例的整体视图

图4是本发明实施例的边箱图；

图5是本发明实施例的俯视图；

图6是本发明实施例的电池组件改装视图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式与附图1-6对本发明作出进一步说明：

一种叉车燃料电池供电系统，包括叉车10，叉车电池组件18还包括设置在所述叉车上的供氢系统1、燃料电池电堆系统2、控制系统7以及稳压系统8；

其中供氢系统1设置于叉车座椅后侧，所述燃料电池电堆系统2包括燃料电池、输入端与输出端，设置于叉车座椅右侧，所述控制系统7与所述稳压系统8设置于叉车边箱，所述边箱设置有透气窗9；

所述燃料电池电堆系统2与所述稳压系统8电连接，所述稳压系统8通过所述控制系统7电连接控制叉车电池组件18。

所述控制系统7设置有叉车运行状态，根据接收所述叉车的操作指令与判定执行不同控制，并与所述叉车电池组件18之间设置有手动开关以及与其并联的继电器开关。

优选地，此继电器开关只在待机状态为断开，用于控制器防误关，同时此开关也是电动叉车的燃料电池供电系统启用的总开关；控制系统7中设置有待机、加氢、自检、运行、关机等状态，根据接收信号与判定条件在不同状态下执行对应功能。

优选地，还设置有氢气浓度传感器5，用于预防氢气泄露。

所述控制系统7还设置有电堆可输出功率计算功能，计算燃料电池电堆系统2的可输出功率，并向稳压系统发出控制信号，控制对外输出功率。

优选地，通过采集电堆电流、电压、温度，铅酸电池充电电流、电压、等进行综合计算燃料电池电堆系统2的可输出功率，并向稳压系统8发出控制信号，限制对外输出功率大。

所述供氢系统1包括常闭型电磁阀、手动气路开关、高、中、低三段压力管路中泄压阀、高压氢气加注口6、低压氢气供应口11、氢气加注口6与瓶头阀；其中所述瓶头阀设置有高温熔融卸放装置，所述氢气加注口6设置有传感器。

所述燃料电池电堆系统2包括电磁阀、风扇、百叶窗、空滤器、压力传感器、温度传感器、电流传感器、电压传感器、单电池电压采集器。还包括燃料电池连接所述低压氢气供应口11的氢气入口、与所述稳压系统8电连接的燃料电池输出端17。

所述燃料电池电堆系统2还包括执行单元，且其电堆为风冷型燃料电池电堆；所述控制系统7通过所述执行单元控制所述燃料电池电堆系统2，并从所述燃料电池电堆系统2中采集数据。

所述稳压系统设置有稳压输入端15，通过所述稳压输入端15与燃料电池输出端17电连接；

所述叉车电池组件18中设置有t型线夹22，在所述t型线夹22上引出t型线夹支路20；

所述稳压输出端13与所述t型线夹支路20电连接，所述t型线夹支路20与稳压输出端13之间设置有继电器开关与急停开关4。

还包括人机交互系统，所述人机交互系统与控制系统电路连接，提供加注氢气压力选项；所述控制系统持续监测叉车移动状态与供氢系统1负载，在所述叉车10移动和/或供氢系统1异常和/或供氢系统饱和时断开氢气供应，并通过人机交互系统显示状态。

通过人工确认氢气加注选项输入加注压力或选择最大加注压力，控制系统发射信号至外部加氢设备授权加氢，并持续监测叉车负载与气瓶气压情况，当判定叉车在加氢状态有机动倾向，外部加氢设备断开氢气供应，并通过人机交互系统3提供警示“加注状态不允许移动叉车”；加注过程中检测到氢气浓度过高，外部加氢设备断开氢气供应，并通过人机交互系统3提供警示；当气瓶压力达到气瓶加注压力最大值或设定值后，外部加氢设备自动断开氢气供应，取下加氢枪后控制系统自动进入待机状态。

优选地人机交互系统3设置于叉车后视镜附近；人机交互系统3中设置有：电动叉车燃料电池供电系统的供电总开关，燃料电池系统2的启动、关闭、恢复按钮，数据存储接口，系统调试接口，语音报警端，以及一个触屏显示器。

所述叉车电池组件18中设置有加水装置23与加水预留口21。加水装置23功能为加水至安全液面后通过浮力自动闭合进水口，由此可以保证各铅酸电池单元液面安全一致，内置液位传感器，液位数据发送至控制系统7，控制系统7中内置陀螺仪，在判断叉车接近与水平状态且未工作时进行液位检测，在液位处于警戒状态时通过人机交互系统3提示驾驶员通过加水预留口21进行加水。优选地，可以通过增加电子水泵与小型储水箱实现自动加注功能。

所述控制系统7还设置有自动供电介入功能，通过读取所述叉车电池组件18的状态决定启用与关闭所述燃料电池电堆系统2。

优选的，通过判断铅酸电池soc状态、燃料电池持续输出状态，进行判定是否启用、关闭燃料电池系统2。

也可采用所述人机交互系统人工控制所述燃料电池电堆系统2的启用与关闭。优选地，通过人机交互系统3中设置的手动开关，手动启动、关闭燃料电池系统2。