氢燃料叉车的制作方法

1.本技术涉及一种氢燃料叉车。


背景技术：

2.近年来，氢燃料电池技术突飞猛进，开始进入到物料搬运领域，氢燃料叉车应运而生。氢燃料叉车不同于传统的内燃机叉车、辅助动力电池或铅酸电池叉车，多采用氢燃料电池为主输出动力，辅助动力电池辅助瞬时输出大电流来匹配叉车提升、爬坡等高功率需求，而在叉车制动或下坡时，辅助动力电池会回收叉车的回馈反充电流。氢燃料叉车不同于氢燃料乘用车和商用车，制动回馈电流无法通过阻性电阻消化吸收，只能反馈到辅助动力电池中。因为辅助动力电池功率较小，所以可以接收的充电电流上限值也较小。而在低温下(小于0摄氏度)工作时，辅助动力电池的充电效率降低，可接收的充电电流低于回馈电流，造成辅助动力电池不能正常接收回馈电流，导致断电停车，叉车无法正常使用。
3.常用匹配氢燃料叉车的辅助动力电池，多采用加热膜进行冷启动加热，加热功率小，因此加热时间长。冬季在北方的寒冷地区，氢燃料叉车通常工作温度在零下摄氏度，因为辅助动力电池需要的加热时间过长，致使正常冷启动时间过长，远超过作业中可以接受的时间。
4.中国专利公报cn108808035a公开了一种能超低温冷启动的燃料电池汽车的动力系统，其中一项实施例公开了一种在辅助动力电池外设置有废气保温管对辅助动力电池在冷启动时进行加热的方式，其主要作用原理是利用燃料电池产生的高温废气经过废气保温管实现对辅助动力电池的加热。但是在冷启动时，燃料电池开始充分工作并能产生起到加热作用的废气需要时间，并不能有效缩短辅助动力电池的加热时间。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术提供一种氢燃料叉车，可以缩短辅助动力电池的加热时间。
6.为了解决上述问题，本技术提出的一种氢燃料叉车包括：燃料电池冷却液循环回路、燃料电池和为所述燃料电池加热的加热器；辅助动力电池，其上安装有冷却管路；输入管，其将所述冷却管路连接至所述燃料电池冷却液循环回路；输出管，其将所述冷却管路连接至所述燃料电池冷却液循环回路。
7.采用上述结构，所述辅助动力电池加装冷却管路，且由所述输入管和所述输出管连接至所述燃料电池冷却液循环回路。因而，可以在由所述加热器为通过所述辅助动力电池上安装的冷却管路为所述辅助动力电池加热，从而能够迅速地加热辅助动力电池，缩短辅助动力电池的加热时间。
8.具体而言，传统辅助动力电池装有加热膜进行加热，加热膜功率一般为100瓦，功率小，加热慢。而加热器是用于加热燃料电池的，因而功率远大于加热膜，所以利用加热器来加热辅助动力电池可以缩短加热时间。
9.作为一个可能的实现方式，所述输入管和所述输出管中都安装有电磁阀。
10.采用上述可能的实现方式，所述输入管和所述输出管中的所述电磁阀在辅助动力电池温度过高时关闭连接到所述辅助动力电池的循环回路，使所述辅助动力电池停止加热。从而保证辅助动力电池在合理温度下工作，防止低温时发生辅助动力电池无法正常回收制动时产生的反馈电流而导致的断电停车的问题。
11.相应的，如果所述输出管或所述输入管中没有安装电磁阀，即只安装有一个电磁阀的情况下则无法将所述辅助动力电池从所述燃料电池冷却液循环回路中隔离出去，导致加热没有停止，所述辅助动力电池的工作温度超过合理工作温度，致使所述辅助动力电池工作不稳定，即有可能无法正常回收制动时产生的反馈电流而导致氢燃料叉车断电停车。
12.作为一个可能的实现方式，所述氢燃料叉车还包括：温度传感器，其用于检测所述燃料电池冷却液循环回路的温度；泵，其设置在所述燃料电池冷却液循环回路中；控制装置，其与所述燃料电池、所述辅助动力电池、所述泵、所述温度传感器和所述电磁阀电连接。
13.采用上述可能的实现方式，所述控制装置与所述燃料电池、所述辅助动力电池、所述泵、所述温度传感器和所述电磁阀电连接，可以实现所述控制装置对上述部件的直接控制或信号接收。使得所述氢燃料叉车的控制简单方便。
14.作为一个可能的实现方式，所述辅助动力电池与所述加热器并联。加热器可以包括ptc加热器。
15.采用上述可能的实现方式，所述辅助动力电池与所述加热器并联，也就是说所述散热器、所述加热器和所述辅助动力电池三者相并联，并与所述燃料电池串联。所述辅助动力电池与所述加热器并联可以保证在所述辅助动力电池加入到所述燃料电池冷却液循环回路中的同时，不会破坏所述燃料电池和所述加热器之间的连接结构，且所述加热器可以正常的为所述燃料电池加热，从而使氢燃料叉车可以稳定的运行。此外所述辅助动力电池与所述加热器并联的同时和所述燃料电池形成串联，串联的方式利于所述燃料电池和所述辅助动力电池间的冷却液循环，所述燃料电池可以更好地加热所述辅助动力电池。
16.作为一个可能的实现方式，所述辅助动力电池包括锂电池，其上还安装有加热膜。
17.采用如上可能的实现方式，可以利用加热器和加热膜同时加热辅助动力电池，从而能够进一步缩短加热时间。
18.作为一个可能的实现方式，在控制装置接收到使氢燃料叉车启动的信号，并且所述温度传感器检测到的温度小于第一阈值时，所述控制装置使所述泵运转，使所述加热器加热，使所述输入管和所述输出管中的所述电磁阀开启。
19.采用上述可能的实现方式，氢燃料叉车可以在温度低于所述第一阈值时，使用加热器为燃料电池和辅助动力电池同时加热。可以加速所述氢燃料叉车的冷启动。
20.作为一个可能的实现方式，在所述温度传感器检测到的温度大于第二阈值时，所述控制装置使所述燃料电池启动，且使所述加热器关闭，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值。
21.采用上述可能的实现方式，氢燃料叉车可以在温度大于所述第二阈值时，结束所述加热器的工作，并在启动所述燃料电池后，利用所述燃料电池的自发热继续为所述辅助动力电池加热。由于所述燃料电池自发热功率更大，所以所述辅助动力电池被加热效率会更高，同时减少了加热器的介入时间降低了加热器的能耗。
22.作为一个可能的实现方式，在所述辅助动力电池的温度大于第三阈值时，所述控
制装置使所述输入管和所述输出管中的所述电磁阀关闭，其中，所述第三阈值大于所述第二阈值。
23.采用上述可能的实现方式，氢燃料叉车可以在温度大于所述第三阈值时切断所述辅助动力电池与所述燃料电池冷却液循环回路的通路，使所述燃料电池对所述辅助动力电池的加热停止。可防止辅助动力电池温度持续升高，超过所述辅助动力电池的最佳工作温度，使氢燃料叉车可以稳定运行。
24.作为一个可能的实现方式，当辅助动力电池温度大于第三阈值时，氢燃料叉车被允许启动(能够行驶或进行升降动作)，也就是说，氢燃料叉车的行驶或升降动作以辅助动力电池温度大于第三阈值为条件。如此，可以有效抑制低温工作环境下，辅助动力电池无法正常回收反馈电流而导致的断电停车。
附图说明
25.下面参照附图来进一步说明本技术的各个技术特征和它们之间的关系。附图为示例性的，一些技术特征并不以实际比例示出，并且一些附图中可能省略了本技术所属技术领域中惯用的且对于理解和实现本技术并非必不可少的技术特征，或是额外示出了对于理解和实现本技术并非必不可少的技术特征，也就是说，附图所示的各个技术特征的组合并不用于限制本技术。另外，在本技术全文中，相同的附图标记所指代的内容也是相同的。具体的附图说明如下：
26.图1是现有技术的示意图；
27.图2是第一实施例涉及的氢燃料叉车示意图；
28.图3是第二实施例涉及的氢燃料叉车示意图。
29.附图标记说明：1-燃料电池冷却液循环回路；2-三向阀；3a、3b-温度传感器；4-压力传感器；5-水泵；6-散热器；7-加热器；8-辅助动力电池；9a、9b-电磁阀；10-燃料电池；11-输入管；12-输出管。
30.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
具体实施方式
31.下面，参照附图对本技术的具体实施方式进行详细的说明。
32.除非另有定义，本技术全文所使用的所有技术和科学术语与本技术所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同。如有不一致，以本技术全文中所说明的含义或者根据本技术全文中记载的内容得出的含义为准。另外，本说明中所使用的术语只是为了描述本技术实施例的目的，不是旨在限制本技术。
33.下面参照图2对本技术第一实施例的氢燃料叉车的结构进行说明。
34.氢燃料叉车包括控制装置、燃料电池10、加热器7、泵5、辅助动力电池8和散热器6。加热器7、泵5和燃料电池10依次通过管路进行连接，构成一个冷却液循环回路，即燃料电池冷却液循环回路1。在泵5的驱动下，燃料电池冷却液循环回路中的冷却液由加热器7处流动至燃料电池10处，并回流至加热器7，从而可以由加热器7为燃料电池10加热。如图2所示，辅助动力电池8通过输入管11和输出管12与加热器7并联，使得，在通过加热器7为燃料电池10
加热时，被加热器7加热的冷却液能够流经辅助动力电池8而为其进行加热。
35.如无特别说明，本技术全文中的“并联”、“串联”是指冷却液通路的“并联”、“串联”。
36.在本实施例中，加热器7例如是ptc(positive temperature coefficient,正温度系数)加热器。
37.在本实施例中，冷却液例如是防冻冷却液，例如可以在水中添加防冻剂、添加剂等，此时冷却液循环回路也可以称为水路。
38.在本实施例中，散热器、加热器和锂电池三者相并联，并与燃料电池串联。
39.在本实施例中，辅助动力电池8安装有电池温度管理系统，及与其电连接的温度传感器；该温度传感器用于检测锂电池8的温度；在本实施例中，锂电池8上还安装有加热膜。
40.辅助动力电池8是动力电池，用于在氢燃料叉车进行提升或爬坡行驶时提供辅助动力。
41.另外在本实施例中，辅助动力电池8还是启动电池，用于在氢燃料叉车启动时为其提供电能，也就是说，辅助动力电池8是加热器7的供能电池，也是自身加热膜的供能电池。
42.作为具体的结构，例如，辅助动力电池上安装有冷却管路，冷却管路通过输入管11接收到来自燃料电池冷却液循环回路1的冷却液，为辅助动力电池加热后，冷却液通过输出管12回流到燃料电池冷却液循环回路1中进行循环。在此过程中，辅助动力电池8与冷却管路产生热交换，完成自身的加热动作，使其迅速达到合适的工作温度以缩短加热所需要的时间。
43.如图2所示，安装于输入管11和输出管12中的电磁阀9a、9b，可以控制输入管11与输出管12的通断状态。由于燃料电池的工作温度很高，当燃料电池正常工作时，燃料电池冷却液循环回路1的温度通常在70摄氏度左右，其温度远高于辅助动力电池8的正常工作温度。故当辅助动力电池8达到合适的温度后，即为达到本实施例的第三阈值，在本实施例中例如为10摄氏度，控制装置会收到辅助动力电池8的电池温度管理系统的温度信号，控制电磁阀9a、9b同时关闭以切断辅助动力电池8与燃料电池冷却液循环回路1的连接，让辅助动力电池8处在合适的工作温度。具体开闭逻辑下文会详细解释。
44.另外，所选电磁阀最好为低离子析出的材质，在101kpa压力、80℃温度下可以正常工作，没有泄露。
45.如图2所示，散热器6通过管路与加热器7并联，并且散热器6所在的支路通过三通阀2连接在加热器7与燃料电池10间的管路上，由该三通阀2来切换散热器6所在支路与加热器7所在支路的通断状态，使得，从燃料电池10流出的冷却液择一性地流入加热器7或者散热器6。当通过三通阀2使加热器7所在支路被切断、散热器6所在支路导通时，能够通过散热器6为燃料电池10散热。
46.如图2所示，该氢燃料叉车分别在燃料电池10冷却液循环回路输入端和输出端安装有第一温度传感器3a和第二温度传感器3b。当冷却液流入和流出燃料电池10时，两温度传感器3a、3b分别检测并发送温度信号至氢燃料叉车的控制装置，为该控制装置发出控制指令提供信号依据。
47.进一步地，氢燃料叉车包括控制装置，控制装置分别与电磁阀9a、9b、三通阀2、温度传感器3a、3b、泵5、辅助动力电池8、加热器7、燃料电池10和散热器6电连接，能够与这些
设备进行通信或者向它们发送控制指令。控制装置例如可以采用电子控制单元(electronic control unit，ecu)构成，可以是一个ecu，也可以包括多个ecu。
48.另外，氢燃料叉车还具有动力电机，动力电机能够接收燃料电池10的电能，从而，能够驱动车轮转动以使氢燃料叉车行驶，或者驱动货叉运动以进行升降货物等动作。
49.例如当氢燃料叉车进行提升、爬坡等高功率需求动作时，辅助动力电池8也对动力电机供电，从而使动力电机的输出功率得到提高，以能够使氢燃料叉车可靠地进行提升、爬坡等动作。
50.另外，当氢燃料叉车进行下坡或制动等时，动力电机被车轮反向驱动而作为发电机使用，其产生的电能被传输给辅助动力电池8，为辅助动力电池8充电。
51.下面对上述氢燃料叉车启动时的动作进行描述:
52.应当说明的是，下文仅表述当温度例如小于0摄氏度(第一阈值)，氢燃料叉车冷启动时的动作。另外，可以理解，下面描述的动作是在控制装置的控制下进行的。
53.按下氢燃料叉车启动按钮；温度传感器3a、3b启动并发送温度信号至控制装置；控制装置发送启动信号至泵5、加热器7和三通阀2(在本实施例中，根据温度传感器3a的信号进行控制，作为其他实施例，也可以根据温度传感器3b的信号进行控制)；使泵5和加热器7启动，三通阀2开启加热器7与燃料电池10的通路；使冷却液经由泵5的驱动下循环通过加热器7、燃料电池10和辅助动力电池8，燃料电池10和辅助动力电池8同时开始被加热；当控制装置收到温度传感器3a的温度信号大于第二阈值(例如5摄氏度)时，控制装置使燃料电池10启动，另外，还可以发送关闭信号至加热器7，使加热器7停止加热；此时燃料电池10因工作发出大量热量从而继续加热辅助动力电池8，由于燃料电池自发热功率更大，所以辅助动力电池被加热效率会更高，同时减少了加热器的介入时间降低了加热器的能耗；辅助动力电池的温度传感器通过辅助动力电池的电池管理系统将辅助动力电池的实时温度信号传递给控制装置，当控制装置检测到温度信号大于第三阈值(例如10摄氏度)时，发送关闭信号至电磁阀9a、9b，使电磁阀9a、9b关闭，锂电池8停止被加热，同时可以发送信号至三通阀2与散热器6，打开散热器6的通路并使散热器6启动，从而使冷却液在散热器6和燃料电池10之间循环流动。
54.可选的，若辅助动力电池8温度回落至10摄氏度以下，控制装置发送开启信号至电磁阀9a、9b，使电磁阀9a、9b开启；同时控制装置发送信号至三通阀2，使加热器7与燃料电池10的通路打开。从而对辅助动力电池加热。
55.通过上述第一实施例，使用效率比加热膜(加热膜的功率为100w左右)更高的加热器同时加热辅助动力电池8，能够迅速地提升辅助动力电池8的温度。进而，可抑制辅助动力电池8无法正常回收反馈电流而导致的断电停车问题的发生。更进一步的是，本技术所提供氢燃料叉车有结构简单和成本低的特点。
56.图3所示为本技术的第二实施例。其与第一实施例的区别是：辅助动力电池8与加热器7以串联的方式通过冷却液循环回路连接，而与燃料电池10并联；且三通阀2不再控制辅助动力电池8的加热循环通路。其实际冷启动时间缩短效果与图2所示第一实施例相同。第二实施例的其他结构与第一实施例相同，对于相同的结构，添加了相同的附图标记，并省略了对其的详细说明。
57.在上述实施例中，辅助动力电池为锂电池。作为其他实施例，可以是锂电池以外的
其他二次电池，例如铅酸电池或镍氢电池。
58.在上述实施例中，辅助动力电池8的冷却管路为水冷板。作为其他实施例，可以是水冷板以外的结构，例如可以选用带有孔状结构的电池外壳。另外，水冷板所选材质最好满足低离子析出要求。
59.在上述实施例中，主要描述的为小于0摄氏度时的启动状态，也就是说，第一阈值为0摄氏度。然而，本实用新型并不限于此，可根据不同电池的特性将第一阈值设定为合适的值。
60.在上述实施例中，当温度超过5摄氏度时使燃料电池10启动，也就是说，用于判断是否启动燃料电池10的第二阈值设定为5摄氏度。然而，本实用新型并不限于此，可以在3-5摄氏度的范围内设定该第二阈值，或者也可以设定为其他值。
61.在上述实施例中，当温度超过10摄氏度时使电磁阀9a、9b关闭，也就是说，用于判断是否启关闭电磁阀9a、9b的第三阈值设定为10摄氏度。然而，本实用新型并不限于此，可以根据不同电池的特性将第三阈值设定为合适的值，例如7摄氏度。
62.在本技术的全文中使用的术语“包括”不应解释为限制于其后列出的内容；它不排除其它的结构要素或步骤。因此，其应当诠释为指定所提到的所述技术特征、整体、步骤或部件的存在，但并不排除存在或添加一个或更多其它技术特征、整体、步骤或部件及其组群。
63.可以理解，本领域技术人员可以将本技术全文中提到的一个或多个实施例中提到的特征，以任何适当的方式与其他实施例中的特征进行组合来实施本技术。
64.注意，上述仅为本技术的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本技术不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本技术的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本技术进行了较为详细的说明，但是本技术不仅仅限于以上实施例，在不脱离本技术的技术构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，均属于本技术的保护范畴。