除草松土播种浇灌一体化氢燃料电池农用拖拉机及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115534704A(43)申请公布日2022.12.30(21)申请号202210930092.8(22)申请日2022.08.03(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁西路28号(72)发明人张剑飞陈伟文屈治国段斐彬(74)专利代理机构北京中济纬天专利代理有限公司11429专利代理师覃婧婵(51)Int.Cl.B60L50/71(2019.01)A01B49/04(2006.01)A01B49/06(2006.01)A01C7/20(2006.01)A01G25/09(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称除草松土播种浇灌一体化氢燃料电池农用拖拉机及方法(57)摘要公开了一种除草松土播种浇灌一体化氢燃料电池农用拖拉机，包括氢燃料电池动力系统和控制系统。氢燃料电池动力系统包括液氢储罐、液氢泵、汽化器、冷却水箱、氢燃料电池、发动机、水泵、AC/DC转换器和DC/DC转换器。液氢冷量给循环水冷却，循环水热量使液氢汽化，实现能量高效利用；燃料电池产物用于浇灌，实现物料零排放。控制系统通过算法分析传感器采集的数据，精准控制浇灌水量；配合摄像机传递的影像，实现自动驾驶；同时可控制除草、松土与播种等功能。本发明具有现代化程度高、功能多等特点，使用过程无污染、无碳排放且工作产物水能得到有效的利用，使用灵活，应用场景广泛，符合农业生产和能源利用发展趋势。CN115534704ACN115534704A权利要求书1/2页1.一种除草松土播种浇灌一体化氢燃料电池农用拖拉机，其特征在于，其包括：底盘；外壳，其承载于所述底盘；汽化器，其设于外壳内；液氢储罐，其用于储存液氢且设于所述外壳内；液氢泵，其连接所述液氢储罐与所述汽化器以泵送液氢；氢燃料电池，其将氢气、氧气内化学能直接转化为电能，氢燃料电池设于外壳内，汽化器连接所述液氢泵和所述氢燃料电池的氢气进口且将液氢转化为气态氢气；冷却水箱，其设于外壳内且连接所述氢燃料电池和所述汽化器，所述汽化器连接所述冷却水箱和所述氢燃料电池的冷却水出口；水泵，其连接所述氢燃料电池和所述冷却水箱；DC/DC转换器，其连接所述氢燃料电池用于将所述氢燃料电池的直流电压转换为恒定的直流电压；AC/DC转换器，其连接所述DC/DC转换器或氢燃料电池以转化为交流电；第一、第二伸缩器，其连接所述底盘；除草器，其连接所述第一伸缩器以可伸缩地除草；翻土器，其连接所述第二伸缩器以可伸缩地松土；水箱，其连通并储存来自所述氢燃料电池的水，所述水箱支承于所述底盘上；种子箱，其用于储存种子，所述种子箱支承于所述底盘上；第一控制阀，其控制所述种子箱和筛种器的通断；筛种器，其经由第一控制阀连接种子箱以可通断接收来自种子箱的种子；第二控制阀，其控制所述水箱和喷头的通断，利用所述温度传感器和湿度传感器所提供的数据，可控制所述第二控制阀的开度大小，喷头，其经由所述第二控制阀连接所述水箱以可通断地喷洒。2.根据权利要求1所述的除草松土播种浇灌一体化氢燃料电池农用拖拉机，其特征在于，优选的，还包括：发动机，其为所述拖拉机提供动力，发动机设于所述外壳内且连接所述氢燃料电池和/或DC/DC转换器；前车轮轮组，其为从动轮，前车轮轮组可转动地连接所述底盘；后车轮轮组，其为驱动轮，后车轮轮组可转动地连接所述底盘且连接所述发动机。3.根据权利要求2所述的除草松土播种浇灌一体化氢燃料电池农用拖拉机，其特征在于：方向盘，其设于外壳内且传动连接所述后车轮轮组以调节运行方向；摄像机，其拍摄实时路况；温度传感器，其测量当地环境温度以提供温度数据；湿度传感器，其测量当地环境湿度以提供湿度数据；操作面板，其连接所述摄像机、温度传感器、湿度传感器、发动机、第一和第二控制阀、除草器、松土器、喷头和筛种器以控制拖拉机的启动/停止、自动/手动行驶、除草、松土和播种。2CN115534704A权利要求书2/2页4.根据权利要求1所述的除草松土播种浇灌一体化氢燃料电池农用拖拉机，其特征在于，液氢储罐和液氢泵之间经由第一管路连接，所述液氢泵和汽化器之间经由第二管路连接，所述汽化器和氢燃料电池的氢气进口之间经由第三管路连接以输入氢气，所述汽化器和氢燃料电池的冷却水出口之间经由第四管路连接，所述汽化器和冷却水箱之间经由第五管路连接，所述冷却水箱和水泵之间经由第六管路连接，所述水泵和氢燃料电池的冷却水入口之间经由第七管路连接。5.根据权利要求4所述的除草松土播种浇灌一体化氢燃料电池农用拖拉机，其特征在于，所述液氢储罐中的液氢通过所述第一管路到达所述液氢泵，经过加压后仍以液态形式通过所述第二管路到达所述汽化器，吸收来自所述氢燃料电池的热量后汽化变成气态氢气，通过所述第三管路进入所述氢燃料电池氢气