本發(fā)明實(shí)施例涉及車輛動(dòng)力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種混合動(dòng)力車輛的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)和混合動(dòng)力車輛。

背景技術(shù)：

質(zhì)子交換膜燃料具備反應(yīng)的生成物是水、能量密度高等特性，在車用方向具有非常好的商用化前景。燃料電池系統(tǒng)車載應(yīng)用時(shí)，為了減少負(fù)載變化率對(duì)壽命的影響，往往采用與動(dòng)力電池協(xié)同工作以共同向電機(jī)供電，完成整車驅(qū)動(dòng)。

現(xiàn)有技術(shù)中，燃料電池混合動(dòng)力車輛在冬季或者高寒地區(qū)使用時(shí)，由于氣溫較低，動(dòng)力電池內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)速度會(huì)大幅度降低，電解液流動(dòng)性減弱，內(nèi)阻大幅度上升，其放電特性也會(huì)受到很大負(fù)面影響，總歸而言，其電池的容量大幅度降低，耐受發(fā)電倍率下降，這導(dǎo)致動(dòng)力電池在混合動(dòng)力工作過程中，很難發(fā)揮其應(yīng)有的作用。對(duì)于動(dòng)力電池容量很小的車型，甚至?xí)绊懭剂想姵貑?dòng)過程所需的用電量，在運(yùn)行過程中也會(huì)導(dǎo)致燃料電池的動(dòng)態(tài)性變強(qiáng)，電流加載和減載速度變化更大，這必然會(huì)影響燃料電池的壽命控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種混合動(dòng)力車輛的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)和混合動(dòng) 力車輛，降低燃料電池和動(dòng)力電池的損耗，延長(zhǎng)燃料電池和動(dòng)力電池的使用壽命。

具體地，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一方面，提供一種混合動(dòng)力車輛的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)，所述混合動(dòng)力車輛的動(dòng)力來源包括燃料電池和動(dòng)力電池，所述燃料電池的熱電聯(lián)供系統(tǒng)包括燃料電池、動(dòng)力電池和換熱系統(tǒng)，

所述換熱系統(tǒng)在燃料電池和動(dòng)力電池之間進(jìn)行熱量交換，將所述燃料電池在發(fā)電過程中產(chǎn)生的熱能用于為所述動(dòng)力電池供熱。

優(yōu)選地，所述換熱系統(tǒng)包括第一水泵、第一換熱器和第一散熱器，

所述第一水泵連接在所述第一換熱器和所述燃料電池之間；

所述第一散熱器連接在所述第一換熱器和所述燃料電池之間；

所述第一換熱器設(shè)置在所述第一水泵和所述第一散熱器之間，所述來自所述燃料電池的帶有熱量的循環(huán)溶液與所述動(dòng)力電池的循環(huán)溶液在所述第一換熱器中進(jìn)行換熱。

優(yōu)選地，所述換熱系統(tǒng)還包括第一三通閥門，

所述第一三通閥門連接在所述第一換熱器和所述動(dòng)力電池之間。

優(yōu)選地，所述換熱系統(tǒng)還包括第二水泵、第二散熱器和第二三通閥門，

所述第二水泵連接在所述第一換熱器和所述動(dòng)力電池之間；

所述第二散熱器設(shè)置在所述第一散熱器和所述動(dòng)力電池之間；

所述第二三通閥門設(shè)置在所述第二散熱器和所述動(dòng)力電池之間。

優(yōu)選地，所述換熱系統(tǒng)還包括第一節(jié)溫器，

所述第一節(jié)溫器設(shè)置在所述第一散熱器和所述第一換熱器之間。

優(yōu)選地，所述換熱系統(tǒng)包括第三水泵、第三三通閥門以及第二換熱器，

所述第三水泵與所述第三三通閥門連接；

所述第三三通閥門與所述第二換熱器一端連接，所述第二換熱器的另一端與所述燃料電池連接；

所述第二換熱器安裝在所述動(dòng)力電池的風(fēng)冷通道入口處。

優(yōu)選地，所述第二換熱器為氣-液換熱器。

優(yōu)選地，所述換熱系統(tǒng)還包括第三散熱器，用于對(duì)所述燃料電池的循環(huán)溶液進(jìn)行二次冷卻。

優(yōu)選地，所述換熱系統(tǒng)還包括第二節(jié)溫器，所述第二節(jié)溫器連接在所述第三三通閥門與所述燃料電池之間。

優(yōu)選地，所述第二換熱器包括換熱風(fēng)扇。

另一方面，還提供一種混合動(dòng)力車輛，所述混合動(dòng)力車輛包括上述的混合動(dòng)力車輛的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)。

應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例，利用燃料電池發(fā)電過程中產(chǎn)生的熱量為動(dòng)力電池供熱，實(shí)現(xiàn)低溫環(huán)境下動(dòng)力電池性能和熱量快速恢復(fù)，解決其因低溫環(huán)境導(dǎo)致的性能和容量下降的問題，降低燃料電池和動(dòng)力電池的損耗，延長(zhǎng)燃料電池和動(dòng)力電池的使用壽命，此外，實(shí)現(xiàn)車載熱量統(tǒng)一管理，可以減少車載用件和降低成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種混合動(dòng)力車輛的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種混合動(dòng)力車輛的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)示意圖；

圖3為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例提供的另一種混合動(dòng)力車輛的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明是利用燃料電池的熱電聯(lián)供效應(yīng)，在低溫環(huán)境下，利用燃料電池啟動(dòng)發(fā)電產(chǎn)生電能，與此同時(shí)產(chǎn)生大量熱為動(dòng)力電池升溫，從而達(dá)到快速提升動(dòng)力電池性能的目的。具體而言，通過將燃料電池的循環(huán)系統(tǒng)與動(dòng)力電池的循環(huán)系統(tǒng)換熱，實(shí)現(xiàn)為動(dòng)力電池升溫以提升其性能的目的，在本發(fā)明中，將燃料電池的循環(huán)系統(tǒng)和動(dòng)力電池的循環(huán)系統(tǒng)統(tǒng)稱為換熱系統(tǒng)。

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種混合動(dòng)力車輛的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

如圖1所示，為本發(fā)明提供的一種混合動(dòng)力車輛的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)，其中，混合動(dòng)力車輛包括燃料電池和動(dòng)力電池，本技術(shù)領(lǐng)域人員可以理解的是，這里動(dòng)力電池，如鋰電池，也可以是其他與鋰電池具有相同功能和能效的其他類型電池，本發(fā)明中提供的熱電聯(lián)供系統(tǒng)包括燃料電池、動(dòng)力電池和換熱系統(tǒng)，換熱系統(tǒng)可以設(shè)置在燃料電池和動(dòng)力電池之間，用于燃料電池與動(dòng)力電池之間進(jìn)行熱量交換，比如，燃料電池的循環(huán)系統(tǒng)將燃料電池產(chǎn)生的熱能(比如，帶有熱量的循環(huán)溶液)帶入動(dòng)力電池的循環(huán)系統(tǒng)，給動(dòng)力電池供熱。

本發(fā)明中換熱系統(tǒng)可以根據(jù)具體需求，相應(yīng)設(shè)置水泵、散熱裝置(比如，散熱器)等，在以下實(shí)施例中將具體描述兩種可選實(shí)施例，基于下屬可選實(shí)施例的任一種結(jié)構(gòu)的變形都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。具體如圖2和圖3所示的實(shí)施例。

圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的一種混合動(dòng)力車輛的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)示意圖。

如圖2所示，示出本發(fā)明的一種可選實(shí)施例，根據(jù)該可選實(shí)施例，換熱系統(tǒng)可以包括第一水泵、第一換熱器和第一散熱器，其中，如圖中所示，第一水泵連接在第一換熱器和燃料電池之間，第一散熱器連接在第一換熱器和燃料電池之間，第一換熱器設(shè)置在第一水泵和第一散熱器之間，來自燃料電池的帶有熱量的循環(huán)溶液與動(dòng)力電池的循環(huán)溶液在第一換熱器中進(jìn)行換熱。獲取到熱量的動(dòng)力電池的循環(huán)溶液將通過設(shè)置的循環(huán)系統(tǒng)(比如，循環(huán)溶液管道，這些管道可以設(shè)置包圍在動(dòng)力電池外部)流經(jīng)動(dòng)力電池外圍，使動(dòng)力電池充分受熱，快速提升溫度。而通過第一換熱器后的燃料電池的循環(huán)溶液由于將熱量散盡或者部分散盡，溫度將下降，通過燃料電池循環(huán)系統(tǒng)為燃料電池降溫。優(yōu)選地，換熱系統(tǒng)還可以包括第一三通閥門，第一三通閥門連接在第一換熱器和動(dòng)力電池之間，在低溫環(huán)境下，燃料電池的升溫速度遠(yuǎn)大于動(dòng)力電池，其循環(huán)系統(tǒng)溫度也率先升高，此時(shí)，若打開第一三通閥門，分別流經(jīng)第一換熱器的燃料電池的循環(huán)溶液與動(dòng)力電池的循環(huán)溶液由于溫度差實(shí)現(xiàn)快速換熱，熱量由燃料電池的循環(huán)溶液傳向動(dòng)力電池的循環(huán)溶液，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池的電芯溫度上升，電解液流動(dòng)性加強(qiáng)，電池性能和容量快速回升，最終提高了車輛的整體動(dòng)力性。如果燃料電池的循環(huán)溶液流經(jīng)第一換熱器后溫度仍 較高，則可以通過系統(tǒng)中設(shè)置的第一散熱器進(jìn)行二次散熱，以保障燃料電池的循環(huán)溶液溫度更低，可以快速降低燃料電池的溫度，保障燃料電池正常工作。

換熱系統(tǒng)還可以包括第二水泵、第二散熱器和第二三通閥門，其中，第二水泵連接在第一換熱器和動(dòng)力電池之間，第二散熱器設(shè)置在第一散熱器和動(dòng)力電池之間，第二三通閥門設(shè)置在第二散熱器和動(dòng)力電池之間。第二水泵可以加速動(dòng)力電池在第一換熱器中的流動(dòng)速度，以加速換熱速度，而第二散熱器優(yōu)選在當(dāng)動(dòng)力電池循環(huán)溶液超過最佳控制溫度值，不用再與燃料電池通過循環(huán)溶液換熱獲取熱量時(shí)，對(duì)動(dòng)力電池自身產(chǎn)生的熱量進(jìn)行散熱，使得動(dòng)力電池的工作溫度不超過額定溫度。相反地，第二三通閥門可以是在動(dòng)力電池溫度較低時(shí)，通過第二三通閥門的控制將循環(huán)溶液的熱量盡可能地保持在動(dòng)力電池所在位置，減少熱量的消耗，另一方面，可以阻止循環(huán)溶液流經(jīng)第二散熱器(截流)，而直接進(jìn)入第一換熱器，快速進(jìn)如換熱過程。

可選地，換熱系統(tǒng)還可以包括第一節(jié)溫器，第一節(jié)溫器設(shè)置在第一散熱器和所述第一換熱器之間。若燃料電池的工作溫度低于或者等于其額定溫度，則可以通過第一節(jié)溫器阻止燃料電池的循環(huán)溶液流動(dòng)，從而保證燃料電池的溫度不至于過低。例如，假設(shè)節(jié)溫器為蠟式節(jié)溫器，當(dāng)燃料電池的工作溫度低于額定溫度時(shí)，蠟式節(jié)溫器感溫體內(nèi)的精致石蠟呈固態(tài)，節(jié)溫器閥在彈簧的作用下關(guān)閉燃料電池與第一散熱器之間的通道，燃料電池的循環(huán)溶液經(jīng)第一水泵返回燃料電池，進(jìn)行燃料電池內(nèi)的內(nèi)小循環(huán)，從而保障燃料電池的工作溫度不低于額定溫度。

圖3為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例提供的另一種混合動(dòng)力車輛的燃料電池?zé)? 電聯(lián)供系統(tǒng)示意圖。

如圖3所示，為本發(fā)明提供的另一種可選實(shí)施例。在該可選實(shí)施例中，換熱系統(tǒng)可以包括第三水泵、第三三通閥門以及第二換熱器，第三水泵與第三三通閥門連接，第三三通閥門與第二換熱器一端連接，第二換熱器的另一端與燃料電池連接，第二換熱器安裝在動(dòng)力電池的風(fēng)冷通道入口處?？蛇x地，第二換熱器為氣-液換熱器，比如，翅片式換熱器。在該可選實(shí)施例中，在燃料電池的循環(huán)系統(tǒng)管路上串聯(lián)氣-液換熱器，例如翅片式換熱器，向動(dòng)力電池空冷的風(fēng)道入口送風(fēng)，降低動(dòng)力電池的工作溫度，在低溫環(huán)境下，燃料電池的循環(huán)溶液溫度迅速升高后，在換熱作用下，動(dòng)力電池內(nèi)的溫度得到快速升高，通過第三三通閥門的開度控制流經(jīng)氣-液換熱器的流量，即動(dòng)力電池的換熱量，以有效控制動(dòng)力電池艙的溫度，例如，動(dòng)力電池工作溫度接近額定溫度時(shí)，關(guān)閉第三三通閥門，減少流經(jīng)第二換熱器的燃料電池循環(huán)溶液流量，進(jìn)而減少換熱量。第三水泵可以加速燃料電池的循環(huán)溶液的流動(dòng)，從而加快換熱，使動(dòng)力電池的溫度快速升高。優(yōu)選地，第二換熱器可以包括換熱風(fēng)扇，

換熱系統(tǒng)還可以包括第三散熱器，可以用于對(duì)燃料電池的循環(huán)溶液進(jìn)行二次冷卻，該實(shí)施例中的第三散熱器與圖2所示實(shí)施例中的第一散熱器的結(jié)構(gòu)和功能原理可以相同，在此不再贅述?？蛇x地，換熱系統(tǒng)還可以包括第二節(jié)溫器，第二節(jié)溫器連接在第三三通閥門與燃料電池之間，其與圖2所示實(shí)施例中的第一節(jié)溫器的結(jié)構(gòu)和功能原理可以相同，在此不再贅述。

本發(fā)明還提供一種混合動(dòng)力車輛，該混合動(dòng)力電池包括上述實(shí)施例中任一種結(jié)構(gòu)的混合動(dòng)力車輛的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)。

應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例，利用燃料電池發(fā)電過程中產(chǎn)生的熱量為動(dòng)力電池供熱，實(shí)現(xiàn)低溫環(huán)境下動(dòng)力電池性能和熱量快速恢復(fù)，解決其因低溫環(huán)境導(dǎo)致的性能和容量下降的問題，降低燃料電池和動(dòng)力電池的損耗，延長(zhǎng)燃料電池和動(dòng)力電池的使用壽命，此外，實(shí)現(xiàn)車載熱量統(tǒng)一管理，可以減少車載用件和降低成本。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。