[发明专利]一种商用车用大功率燃料电池系统

说明书

本发明公开一种商用车用大功率燃料电池系统，包括燃料电池系统框架结构、直流升压器、直流降压器、电堆模块、燃料电池系统附件和燃料电池系统控制器；所述燃料电池系统框架结构设置有若干层，所述直流升压器和直流降压器均置于所述燃料电池系统框架结构的上部，所述直流升压器与整车高压母线集成，所述电堆模块设置于所述燃料电池系统框架结构的中部，所述燃料电池系统附件设置于所述燃料电池系统框架结构的下部且与所述电堆模块连接，所述直流降压器通过电堆模块输出电能为系统内的低压附件供电，所述燃料电池系统控制器用于控制燃料电池系统，本发明针对商用车型匹配开发，结构层次合理，可制造性强，系统成本低。

技术领域

本发明涉及新能源领域，属于燃料电池系统，尤其是一种商用车用大功率燃料电池系统。

背景技术

当今全球环境污染加重，温室气体排放居高不下，全球各国政府鼓励对新能源汽车进行推广应用。纯电动、混合动力、燃料电池为三种新能源车技术路线，其中燃料电池车具有续驶里程长，零污染，特别适合于商用车型领域的特点受到全球各大车企的关注，并开始积极研发。

燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置。具体地，燃料电池的阳极通入氢气，阴极通入空气，燃料电池通过电化学反应产生电力、热量。多个燃料电池串联组成燃料电池堆，与供氢单元，供氧单元，燃料电池堆热管理单元，电气单元组成燃料电池系统。在整车上，燃料电池系统可为驱动电机或动力电池持续供电。

目前，在整车上能够运行的燃料电池系统按燃料电池片种类分为两类：质子交换膜燃料电池和固态氧化物燃料电池。固态氧化物燃料电池属于高温电池，由于电堆体积功率密度受限，大功率很难集成。本发明提及的大功率燃料电池系统指用质子交换膜燃料电池集成的系统。但在现有质子交换膜燃料电池集成的系统技术中，存在以下问题：一、目前商用车用燃料电池系统正向大功率方向发展，燃料电池堆功率越大，燃料电池系统体积越大，导致燃料电池系统在整车上布置越困难；二、燃料电池商用车对燃料电池系统耐久性要求较高，目前要求使用目标为20000小时。目前，全球已经应用的部分石墨双极板燃料电池堆使用寿命能够超过20000小时，而金属极板燃料电池堆平均在5000小时。同时，燃料电池系统上的零部件可靠耐久性良莠不齐，燃料电池系统的集成设计对燃料电池系统本身的寿命产生较大影响；三、燃料电池电堆发电后电压较低，需要直流升压器升压后才能接入整车母线，燃料电池电堆启动时，燃料电池系统附件需要从整车动力电池中取电才能开始工作。一般，整车为燃料电池系统配高压直流升压器，同时为燃料电池系统附件配低压直流分配器，增加了整车电气系统结构复杂程度及布置难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是在于针对上述现有技术中的不足，提供一种针对商用车型匹配开发，结构层次合理，可制造性强，系统成本低的商用车用大功率燃料电池系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种商用车用大功率燃料电池系统，包括燃料电池系统框架结构、直流升压器、直流降压器、电堆模块、燃料电池系统附件和燃料电池系统控制器；所述燃料电池系统框架结构设置有若干层，所述直流升压器和直流降压器均置于所述燃料电池系统框架结构的上部，所述直流升压器与整车高压母线集成，所述电堆模块设置于所述燃料电池系统框架结构的中部，所述燃料电池系统附件设置于所述燃料电池系统框架结构的下部且与所述电堆模块连接，所述直流降压器通过电堆模块输出电能为系统内的低压附件供电，所述燃料电池系统控制器用于控制燃料电池系统。

作为上述技术方案的进一步改进，所述电堆模块包括电堆，导电铜排和气液分配器；所述电堆通过电堆模块外壳设置于燃料电池系统框架结构上；所述电堆设置有两个，两个电堆通过所述导电铜排串联，其中，一个所述电堆的负极串有电流电压传感器，另一个所述电堆的正极串联的电堆继电器，所述气液分配器设置于所述电堆模块的进出液口并与所述燃料电池系统附件连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述电堆模块还包括氢气泄露传感器。