[发明专利]一种燃料电池系统、控制方法以及燃料电池汽车

说明书

本发明涉及一种燃料电池系统、控制方法以及燃料电池汽车，其中的燃料电池系统包括燃料电池和燃料电池冷却管路，燃料电池冷却管路上设有用于在燃料电池启动时为燃料电池冷却管路中的冷却介质加热的电加热器，电加热器用于连接动力电池以从动力电池取电；燃料电池冷却管路还包括一个用于对动力电池加热的保温部分。本发明通过将动力电池和燃料电池相结合，可有效解决燃料电池汽车在低温环境下难以启动以及动力电池在低温环境下性能较差的问题，同时减少了燃料电池对大气的废热排放量，提高了能源利用率。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池系统、控制方法以及燃料电池汽车，属于车载能源技术领域。

背景技术

加氢脱碳是能源发展的趋势，氢燃料是解决化石燃料日益枯竭的重要途径。燃料电池汽车具有加氢时间短、续驶里程长、零排放、高效率等突出优点，是汽车的重要动力源。燃料电池汽车以氢为燃料，通过燃料电池系统将氢气和空气中的氧气发生电化学能直接释放为电能。燃料电池技术目前已经在乘用车、客车等车辆上得到应用，燃料电池汽车是理想的新一代交通工具。

燃料电池系统是燃料电池汽车的核心零部件，燃料电池反应气的增湿和燃料电池反应产生水，常压零度以下，水会结冰，体积增大，导致燃料电池内部水结冰处的结构变化，破坏燃料电池电堆的结构，这就引起了燃料电池系统的低温环境适应性问题。在零度以下的低温，需要克服水结冰的问题，低温条件下，燃料电池系统性能差，甚至无法正常工作，需要暖机升温。另外，燃料电池工作时产生大量废热，现有技术中通常采用循环冷却介质对燃料电池进行散热，以维持燃料电池工作在适宜的温度范围中。但是，燃料电池所产生的热量不仅增加了大气中的废热排放量，同时造成了热量的严重浪费。

而燃料电池汽车中以磷酸铁锂动力电池为代表的纯电动产品，因其在零度以下的低温环境下不能充电，而且低温放电性能下降严重，也存在严重的低温环境适应性问题。目前，动力电池实现保温最常见的方法是通过在动力电池外部增加保温材料或者PTC电加热材料，但无疑增加了动力电池的保温费用，消耗了额外的保温电量，增加了整车能耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料电池系统、控制方法以及燃料电池汽车，用于解决燃料电池汽车中燃料电池在低温环境下性能较差以及燃料电池的废热排放造成热能浪费的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种燃料电池系统，包括以下方案：

系统方案一：该系统包括燃料电池和燃料电池冷却管路，所述燃料电池冷却管路上设有用于在所述燃料电池启动时为所述燃料电池冷却管路中的冷却介质加热的电加热器，所述电加热器用于连接动力电池以从动力电池取电；所述燃料电池冷却管路还包括一个用于对动力电池加热的保温部分。

系统方案二：在系统方案一的基础上，所述保温部分包括一个保温散热器。

系统方案三：在系统方案二的基础上，所述保温散热器设于动力电池内部或者围设于动力电池外部。

系统方案四、五：分别在系统方案二或三的基础上，所述保温散热器并联有用于在不对动力电池保温时通流的第一旁路。

系统方案六、七：分别在系统方案二或三的基础上，所述燃料电池冷却管路中设有燃料电池散热器，所述燃料电池散热器还并联有用于在所述燃料电池启动时通流的第二旁路。

系统方案八、九：分别在系统方案四或五的基础上，所述第一旁路通过第一三通阀与所述保温散热器相连。

系统方案十、十一：分别在系统方案六或七的基础上，所述第二旁路通过第二三通阀与所述燃料电池散热器相连。

本发明还提供了一种燃料电池系统的控制方法，包括以下方案：

方法方案一：包括以下步骤：