[实用新型]车用燃料电池系统和汽车

说明书

本实用新型公开了一种车用燃料电池系统和汽车，该车用燃料电池系统包括控制模块、电堆、空气供应模块、氢气供应模块和冷却模块，车用燃料电池系统还包括用于限制电堆在启停过程中产生的高电位的恒压负载，恒压负载设置于冷却模块中的冷却管路上，恒压负载分别与控制模块和电堆电连接。本实用新型利用恒压负载消减电堆的瞬时高压并消耗多余电能，同时还利用车用燃料电池系统原有的冷却模块带走恒压负载消耗电能产生的热量，不需要另外再辅设散热设备，因而既有效防止了汽车启停过程中出现的高电位现象，又能够及时散热而不额外占用空间。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，具体涉及一种车用燃料电池系统和汽车。

背景技术

燃料电池是一种高效、环保的发电装置，具有功率密度高、能量转换效率高、噪音小等诸多优点。燃料电池由于具有良好的工作性能，是目前的开发热点，受到国内外广泛关注。

对于车用燃料电池来说，由于每一次启停，电堆阴极都会形成一个较高的开路电压，该电压会对催化剂的载体—碳造成严重的腐蚀，因而造成电池性能的过快衰减，严重影响车用燃料电池的使用寿命。目前为了解决此类问题，行业主要从两方面着手，一是改进碳载体的材料，提高材料的抗腐蚀性能，该方法进展较慢，跟不上商用化的进程；二在电堆输出端并联一个较大的功率电阻以限制电位，由于功率电阻在消耗电能时会产生热量，为防止热量集中，一般会对应配给很大的散热装置，以防止功率电阻被烧毁。

但是采用功率电阻加散热装置的方式需要占用较大空间，在实际应用中车架空间有限，因此该方法仍然不够理想。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种车用燃料电池系统，旨在解决现有技术中采用功率电阻加散热装置限制高电位的方式需要占用较大空间的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种车用燃料电池系统，该车用燃料电池系统包括控制模块、电堆、空气供应模块、氢气供应模块和冷却模块，车用燃料电池系统还包括用于限制所述电堆在启停过程中产生的高电位的恒压负载，所述恒压负载设置于所述冷却模块中的冷却管路上，所述恒压负载分别与所述控制模块和所述电堆电连接。

优选地，所述恒压负载包括通讯模块、信号处理器、数模转换器、驱动模块、负载模块、电压电流采样模块和模数转换器，所述通讯模块分别与所述控制模块和信号处理器连接，所述信号处理器的输出端与所述数模转换器的输入端连接，所述数模转换器的输出端与所述驱动模块的输入端连接，所述驱动模块的输出端与所述负载模块的信号输入端连接，所述负载模块的电压输入端与所述电堆连接，所述负载模块的输出端与所述电压电流采样模块的输入端连接，所述电压电流采样模块的输出端与所述模数转换器的输入端连接，所述模数转换器的输出端与所述信号处理器的输入端连接。

优选地，所述负载模块由多个呈阵列布置的碳化硅MOS管构成。

优选地，所述车用燃料电池系统还包括第一电控开关、第二电控开关和第三电控开关，所述第一电控开关的两端分别连接所述电堆和汽车负载，所述第二电控开关的两端分别连接所述电堆和所述恒压负载，所述第三电控开关的一端与所述电堆电连接，另一端与所述恒压负载和汽车负载电连接。

优选地，所述冷却模块包括冷却水泵、电磁阀、电子节温器和散热器，所述冷却水泵的入口与所述电堆的冷却液出口连接，所述冷却水泵的出口通过冷却管路与电堆的冷却液入口连接；所述冷却水泵的出口还与所述电子节温器的入口连接，所述电子节温器的两个出口分别连接所述散热器和所述电堆的冷却液入口，所述散热器的出口与所述电堆的冷却液入口连接；所述电磁阀和恒压负载依次设置于所述冷却水泵的出口与所述电堆的冷却液入口之间的冷却管路上。

优选地，所述冷却模块还包括与所述冷却管路并联设置的加热管路，所述加热管路的两端分别与所述冷却水泵的出口和电堆的冷却液入口连通，所述加热管路上设有加热器和去离子罐。