[实用新型]车辆及燃料电池系统

说明书

本实用新型涉及一种车辆及燃料电池系统，包括主燃料电池和副燃料电池，以及共用的供氢循环系统、供空气循环系统和冷却循环系统，还包括设置在冷却循环系统中的电加热装置，副燃料电池供电连接所述电加热装置。该燃料电池系统通过小功率的副燃料电池，实现了在消耗较少能量的情况下完成主燃料电池的低温启动，解决了燃料电池低温启动时需要消耗较多车载能源装置的问题，可以方便快速的实现燃料电池的低温启动。

技术领域

本实用新型属于新能源汽车技术领域，具体涉及车辆及燃料电池系统。

背景技术

在能源与环境的双重压力下，燃料电池汽车成为未来汽车工业发展的方向，也是汽车领域研究的重点。为了适应瞬息万变的全天候、全地区的工作条件，车载燃料电池必须具有良好的冷启动(即低温启动)特性。而冷启动最大的问题在于低温下水生成冰，阻碍了氢气和空气在膜电极(MEA)内部的扩散和质子交换膜燃料电池PEMFC阴极生成水的排除，从而造成冷启动的失败。

燃料电池低温启动的策略分为两个大的类别，分别是“保温”与“加热融冰”方法。为了达到保温的目的一方面需要减少电堆(即燃料电池组)与环境间的换热，另外一方面需要在停机以后向电堆补充热量以使得电堆的温度维持在零度以上。

用于加热的热源可以根据来源分为两大类：一类为外部热源，这种热量主要在电堆外部产生通过导热介质传递到电堆和各个子系统。另外一类为内部热源，这种热量主要在电堆内部产生，比如催化层上产生的化学反应热或者氢气在气体流道内燃烧产生的热量。例如日产公司设计了一种燃烧室将氢气燃烧，并通过换热器把生成的热量带入冷却液体循环系统，通过冷却液体对电堆进行加热。但是这种加热方式降低了燃料的经济性，增加了系统的体积、质量和生产成本。

随着车载燃料电池系统的功率越来越大，采用加热融冰法低温启动时需要的加热功率和热量越来越大，而在低温情况下，动力电池的功率有限，且随着科技的发展，动力电池的装车容量越来越小，可能不能满足低温启动的问题。

授权公告号为CN104733746B的中国专利公开了一种低温与中高温燃料电池联合运行系统，该系统在运行初期，温度较低时开启低温燃料电池进行发电，当低温燃料电池运行放电加热电热管，使中高温燃料电池堆达到100℃以上后，启动中高温燃料电池，并停止低温燃料电池运行。低温燃料电池是通过对燃料电池入堆空气进行加热来启动中高温燃料电池，气体的导热效率较低，能源利用率低，效果不佳。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种车辆及燃料电池系统，用以解决现有的燃料电池系统低温启动效果不佳的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

本实用新型提供了一种燃料电池系统，包括如下系统方案：

系统方案一，包括主燃料电池和副燃料电池，以及共用的供氢循环系统、供空气循环系统和冷却循环系统，还包括设置在冷却循环系统中的电加热装置，副燃料电池供电连接所述电加热装置。

系统方案二，在系统方案一的基础上，电加热装置的供电线路还用于连接车载能源装置。

系统方案三，在系统方案二的基础上，副燃料电池通过第二控制开关供电连接所述电加热装置。

系统方案四，在系统方案三的基础上，电热装置的供电线路通过第一控制开关供电连接车载能源装置。

系统方案五，在系统方案四的基础上，还包括控制装置、用于检测主燃料电池温度的第一温度检测装置和用于检测副燃料电池温度的第二温度检测装置，控制装置采样连接所述第一温度检测装置和第二温度检测装置，控制连接所述第一控制开关和第二控制开关。

系统方案六，在系统方案一的基础上，所述冷却循环系统包括第一支路，第一支路上设置有水泵和冷却循环水箱，第一支路还连接有第二支路，第二支路上设置有主燃料电池，还包括与第二支路并联的第三支路，第三支路上设置有副燃料电池。