[發明專利]電動汽車燃料電池的熱電聯供系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201910814840.4
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN110525237A
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 劉海洋;趙國華;袁中;潘立升;柴業鵬;吳磊;朱凱;陳鋮
• 申請（專利權）人: 奇瑞商用車(安徽)有限公司
• 主分類號: B60L50/70
• 分類號: B60L50/70;B60L58/27;B60L58/24;B60L58/33;B60H1/14;B60H1/22
• 代理公司: 34107 蕪湖安匯知識產權代理有限公司
• 代理人: 張巧嬋<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種電動汽車燃料電池的熱電聯供系統，電動汽車包括燃料電池系統、動力電池系統、驅動電機；燃料電池系統采用氫燃料電池；氫燃料電池及動力電池系統中的動力電池并聯后，再通過逆變器向驅動電機供電。本發明還公開該聯供系統的控制方法。采用上述技術方案，有效解決了電動車續航問題，在SOC低于一定值后，燃料電池會持續為整車動力電池充電；在滿足為整車提供電能的同時，在低溫條件下，燃料電池還會持續為乘員艙和動力電池系統持續不斷供熱；由于采用氫氧燃料電池作為反應裝置，清潔環保、無污染；氫氣儲量豐富，來源廣；燃料電池噪聲小、耗能低。

技術領域

本發明屬于新能源燃料電池的技術領域，具體涉及一種燃料電池用作電動汽車供電、乘員艙供暖以及動力電池系統低溫加熱的熱電聯供系統。另外，本發明還涉及該熱電聯供系統的控制方法。

背景技術

目前，電動汽車存在以下一些問題：電池在低溫時的充放電性能較差；冬季制熱模式會降低續航里程；理論上，燃料電池的發電效率可達到85％～90％，但由于工作時各種極化的限制，目前燃料電池的發電效率約為40％～60％。

人類社會高速發展，對化石能源需求日益增加，人們正在面臨著資源枯竭以及環境問題的挑戰。燃料電池是將化學能通過電化學反應直接轉換為電能和熱能的裝置，其具有效率高、功率大、供電時間長、壽命長、可靠性高、噪聲低及不產生有害排放物等特點，在交通運輸領域有著巨大應用潛力。

國內大多數電動汽車都只是采用鋰離子電池作為動力源，但是受困于能量密度等一系列因素，鋰離子電池如磷酸鐵鋰、錳酸鋰和鈷酸鋰電池等作為電動汽車主要儲能裝置，已經不能滿足電動汽車日常的用電要求。

目前，國內燃料電池汽車主要采用FC+B(燃料電池+鋰離子動力電池)系統為整車提供能量。在該系統中，溫度對鋰離子動力電池系統的充放電性能有很大的影響，尤其是在低溫情況下對動力電池系統充電會出現從正極遷移過來的Li+來不及嵌入到負極的碳層層格中，在負極端形成鋰金屬結晶，結晶逐漸增大可能會造成隔膜穿透導致短路，對鋰離子電池造成不可逆轉的損傷；同時，低溫情況下放電，由于電池在低溫情況下內阻較高，會導致電池在達到放電截止電壓時不能將電量完全放出，對整車的功率輸出有很大影響。

另外，絕大多數電動汽車開啟空調為乘員艙加熱會消耗大量的電量，大大縮短電動汽車的續航里程。純電動車一般采用PTC加熱作為全車取暖，長時間取暖，電量消耗巨大，同時車輛長時間處于低溫環境中會導致電池系統內部溫度比較低，低溫對電池系統的充放電性能有極大地影響。

面對上述難題以及對電動汽車需求量大量增長，而且對電動汽車的性能需求越來越高，一般都需要長距離續航和短時間補電，同時在寒冷的環境之下乘員艙供暖也必不可少。

發明內容

本發明提供一種電動汽車燃料電池的熱電聯供系統，其目的是實現熱電聯供，即燃料電池為動力電池供電，提高續航能力；低溫時為動力電池及乘員艙供暖。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

本發明的電動汽車燃料電池的熱電聯供系統，所述的電動汽車包括整車控制單元、電池管理系統、燃料電池系統、動力電池系統、驅動電機；所述的燃料電池系統采用氫燃料電池；所述的氫燃料電池及動力電池系統中的動力電池并聯后，再通過逆變器向所述的驅動電機供電。

所述的熱電聯供系統設有冷卻器，所述的動力電池系統通過水泵與冷卻器連接；所述的燃料電池系統通過電磁閥與冷卻器連接。

所述的電磁閥與加熱器連接；所述的加熱器通過鼓風機機將其熱量送至乘員艙。

所述的燃料電池系統設有燃料電池控制器、空氣供應裝置、氫供應裝置、水熱管理裝置及DC/DC轉換器。