一种燃料电池系统及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及车辆技术领域，尤其涉及一种燃料电池系统及车辆。


背景技术：

2.燃料电池新能源交通工具，在低于0℃以下启动或运行，会造成燃料电池堆结冰或冻结。这一现象造成二种后果：一是严重降低燃料电池堆的工作效率或根本无法启动；二是减少了交通工具，必须能在不同温度下启动和运行的操作选择性。


技术实现要素：

3.本实用新型的实施例提供了一种燃料电池系统及车辆，可有效解决新能源车辆在低温环境下无法启动的问题。
4.第一方面，本实用新型提供一种燃料电池系统，包括：燃料电池堆，为车辆的动力系统提供电能；气泵，用于向所述燃料电池堆吹气；加热器，用于将所述气泵吹出的气体进行加热；控制器，与所述气泵和所述加热器通信连接，用于在低于第一预设温度下车辆启动时，控制加热器和气泵工作，向所述燃料电池堆吹热气以对所述燃料电池堆进行预热。
5.本实用新型提供的燃料电池系统，有效解决了新能源车辆在低温环境下无法启动的问题。。
6.在一个可能的实现中，该燃料电池系统还包括温度传感器，用于检测所述燃料电池堆所处空间的温度；
7.所述控制器与所述温度传感器通信连接，所述控制器还用于在所述车辆启动时，接收到所述温度传感器检测到的温度信号低于所述第一预设温度时，控制所述气泵和加热器工作。
8.在另一个可能的实现中，所述控制器还用于，当接收到所述温度传感器检测到的温度信号等于或高于第二预设温度时，控制所述气泵和加热器停止工作，所述第二预设温度大于所述第一预设温度。
9.在另一个可能的实现中，所述第一预设温度为0至-20℃。
10.在另一个可能的实现中，所述第二预设温度为25℃。
11.在另一个可能的实现中，控制器还用于当车辆启动成功后，控制所述加热器和所述气泵停止工作。
12.在另一个可能的实现中，该燃料电池系统还包括进气管路，所述气泵的出气口与所述进气管路连通，所述进气管路的管口朝向所述燃料电池堆设置。
13.在另一个可能的实现中，该车辆的蓄电池为所述气泵和所述加热器提供电能。
14.第二方面，本实用新型提供了一种车辆，包括第一方面所述的燃料电池系统。
附图说明
15.下面对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍。
16.图1为本实用新型实施例提供的一种燃料电池系统的结构示意图。
具体实施方式
17.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行描述。
18.在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
19.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是抵触连接或一体的连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
20.为了便于理解本实用新型提供的方案，下面对本实用新型涉及到的名词进行解释。
21.燃料电池(fuel cell)，国家标准(gb/t28816-2012/3.43)载明的释义是：将一种燃料和一种氧化剂的化学能直接转化为电能(直流电)、热和反应产物的电化学装置。
22.燃料电池车辆(fuel cell electric vehicle，fcev)，国家标准(gb/t24548-2009/3.1.2) 载明的释义是：以燃料电池系统作为动力源或主动力源的汽车(交通工具)。
23.气泵(compressor/air pump)，是燃料电池系统的组成部件，利用其转数大小调整和控制燃料电池系统空气进气量的装置。
24.零下启动(sub-zero start)，是指燃料电池系统在低于0℃自然环境下的正常启动。
25.解决燃料电池新能源交通工具在低于0℃以下启动和运行的路径有二个选项：一是停车场置于0℃以上的室内；二是通过加装必要的预热(或加热)装置，提前为燃料电池堆预热或加热，使其达到启动和运行条件。
26.本实用新型解决燃料电池车辆在低温下无法启动的问题的方案为：在燃料电池系统中，设计加装具有提高空气进气量和预热功能的气泵，当燃料电池新能源交通工具处于或长时间静止在低于0℃以下时，确保可以正常启动和运行。本实用新型设定的低温启动指数是-20℃以下。
27.当燃料电池新能源交通工具，在低于-20℃以下自然环境(而无论静止状态的时间长短) 启动，开启交通工具电源开关时，燃料电池堆未启动前，首先启动的是气泵。
28.当燃料电池堆未启动前，气泵消耗的电能，是车载蓄电池平台提供。气泵启动之后，会以最大功率提高燃料电池系统的空气进气量，并对所进入的空气加热。此时进入燃料电池系统的、经过气泵加热的空气，不进入燃料电池堆，而是给燃料电池“吹热风”，以此预热燃料电池堆达到在自然环境低于-20℃以下的启动条件。
29.图1为本实用新型提供的一种燃料电池系统的结构示意图。如图1所示，该燃料电池系统至少包括：燃料电池堆10、气泵20、加热器30和控制器40，其中，燃料电池堆10为车辆的动力系统提供电能；气泵20用于向所述燃料电池堆10吹气；加热器30用于将所述气泵20
吹出的气体进行加热，以到达向燃料电池堆10吹热气进行预热的目的；控制器40与所述气泵20和所述加热器30通信连接，用于在低于第一预设温度下车辆启动时，控制加热器30和气泵20工作，向所述燃料电池堆10吹热气以对所述燃料电池10堆进行预热。
30.可选的，第一预设温度可以为0℃至-20℃之间的任意温度。
31.本实用新型提供的燃料电池系统，通过加装气泵和加热器，在车辆在低温环境下启动时，率先开启气泵和加热器向燃料电池堆吹热气对燃料电池堆进行预热，使得燃料电池堆达到工作温度，有效解决了新能源车辆在低温环境下无法启动的问题。
32.具体的，该燃料电池系统还包括进气管路50，气泵20的出气口与进气管路50连通，进气管路50的管口朝向燃料电池堆10设置，以将气泵吹出的热气导向燃料电池堆对其进行预热。
33.为了使燃料电池堆均匀预热，进气管路50靠近燃料电池堆的管口可设置为喇叭状开口。
34.在一种情况下，当处于低温环境下，例如来到了北方的冬天，司机打开控制器的燃料电池的预热档位，则控制器在每次车辆启动时，即控制热泵和加热器开始工作，向燃料电池堆吹热风对燃料电池堆进行预热，实现燃料电池堆快速到达工作温度(例如零度以上)，使车辆正常启动。
35.在另一种情况下，燃料电池系统还包括温度传感器(图中未出车)，用于检测燃料电池堆 10所处空间的温度；控制器40与所述温度传感器通信连接，所述控制器40还用于在所述车辆启动时，接收到所述温度传感器检测到的温度信号低于所述第一预设温度时，控制所述气泵 20和加热器40工作，即实现车辆低温环境下，自动控制燃料电池堆的预热。
36.在另一个示例中，所述控制器20还用于，当接收到所述温度传感器检测到的温度信号等于或高于第二预设温度时，控制所述气泵20和加热器30停止工作，所述第二预设温度大于所述第一预设温度，即将燃料电池堆预热至其最佳工作温度时，则控制热泵和加热器停止工作，例如25℃
37.在另一个示例中，控制器40还用于当车辆启动成功后，控制所述加热器30和所述气泵20 停止工作。
38.由于气泵和加热器是在车辆未启动时工作，因此燃料电池堆无法为其提供电能，车辆的蓄电池为所述气泵和所述加热器提供电能。
39.本实用新型还提供了一种车辆，包括上文提及的燃料电池系统。
40.本实用新型提供的车辆包括但不限于轿车、suv、mpv、大巴车、货车、农用车等车辆。
41.在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以适合的方式结合。
42.最后说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。