[發明專利]一種燃料電池系統、控制方法以及燃料電池汽車

有效

• 申請號: 201611200458.7
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN108232238B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 李進;李飛強;柴結實
• 申請（專利權）人: 宇通客車股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04029
• 分類號: H01M8/04029;H01M8/04007;H01M8/04701;H01M8/0432;B60L50/75;B60L58/27;B60L58/34
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 韓天寶

本發明涉及一種燃料電池系統、控制方法以及燃料電池汽車，其中的燃料電池系統包括燃料電池和燃料電池冷卻管路，燃料電池冷卻管路上設有用于在燃料電池啟動時為燃料電池冷卻管路中的冷卻介質加熱的電加熱器，電加熱器用于連接動力電池以從動力電池取電；燃料電池冷卻管路還包括一個用于對動力電池加熱的保溫部分。本發明通過將動力電池和燃料電池相結合，可有效解決燃料電池汽車在低溫環境下難以啟動以及動力電池在低溫環境下性能較差的問題，同時減少了燃料電池對大氣的廢熱排放量，提高了能源利用率。

技術領域

本發明涉及一種燃料電池系統、控制方法以及燃料電池汽車，屬于車載能源技術領域。

背景技術

加氫脫碳是能源發展的趨勢，氫燃料是解決化石燃料日益枯竭的重要途徑。燃料電池汽車具有加氫時間短、續駛里程長、零排放、高效率等突出優點，是汽車的重要動力源。燃料電池汽車以氫為燃料，通過燃料電池系統將氫氣和空氣中的氧氣發生電化學能直接釋放為電能。燃料電池技術目前已經在乘用車、客車等車輛上得到應用，燃料電池汽車是理想的新一代交通工具。

燃料電池系統是燃料電池汽車的核心零部件，燃料電池反應氣的增濕和燃料電池反應產生水，常壓零度以下，水會結冰，體積增大，導致燃料電池內部水結冰處的結構變化，破壞燃料電池電堆的結構，這就引起了燃料電池系統的低溫環境適應性問題。在零度以下的低溫，需要克服水結冰的問題，低溫條件下，燃料電池系統性能差，甚至無法正常工作，需要暖機升溫。另外，燃料電池工作時產生大量廢熱，現有技術中通常采用循環冷卻介質對燃料電池進行散熱，以維持燃料電池工作在適宜的溫度范圍中。但是，燃料電池所產生的熱量不僅增加了大氣中的廢熱排放量，同時造成了熱量的嚴重浪費。

而燃料電池汽車中以磷酸鐵鋰動力電池為代表的純電動產品，因其在零度以下的低溫環境下不能充電，而且低溫放電性能下降嚴重，也存在嚴重的低溫環境適應性問題。目前，動力電池實現保溫最常見的方法是通過在動力電池外部增加保溫材料或者PTC電加熱材料，但無疑增加了動力電池的保溫費用，消耗了額外的保溫電量，增加了整車能耗。

發明內容

本發明的目的是提供一種燃料電池系統、控制方法以及燃料電池汽車，用于解決燃料電池汽車中燃料電池在低溫環境下性能較差以及燃料電池的廢熱排放造成熱能浪費的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種燃料電池系統，包括以下方案：

系統方案一：該系統包括燃料電池和燃料電池冷卻管路，所述燃料電池冷卻管路上設有用于在所述燃料電池啟動時為所述燃料電池冷卻管路中的冷卻介質加熱的電加熱器，所述電加熱器用于連接動力電池以從動力電池取電；所述燃料電池冷卻管路還包括一個用于對動力電池加熱的保溫部分。

系統方案二：在系統方案一的基礎上，所述保溫部分包括一個保溫散熱器。

系統方案三：在系統方案二的基礎上，所述保溫散熱器設于動力電池內部或者圍設于動力電池外部。

系統方案四、五：分別在系統方案二或三的基礎上，所述保溫散熱器并聯有用于在不對動力電池保溫時通流的第一旁路。

系統方案六、七：分別在系統方案二或三的基礎上，所述燃料電池冷卻管路中設有燃料電池散熱器，所述燃料電池散熱器還并聯有用于在所述燃料電池啟動時通流的第二旁路。

系統方案八、九：分別在系統方案四或五的基礎上，所述第一旁路通過第一三通閥與所述保溫散熱器相連。

系統方案十、十一：分別在系統方案六或七的基礎上，所述第二旁路通過第二三通閥與所述燃料電池散熱器相連。

本發明還提供了一種燃料電池系統的控制方法，包括以下方案：

方法方案一：包括以下步驟：