[实用新型]一种氢燃料电池系统和氢燃料电池汽车动力系统

说明书

本实用新型属于氢燃料电池系统技术领域，氢燃料电池系统包括氢燃料电池和冷却系统；冷却系统主要由循环泵、热电装置、电三通阀、机械三通阀和冷却介质过滤装置、冷却介质去离子装置和冷却介质流通管道组成；氢燃料电池汽车动力系统包括氢燃料电池系统、为氢燃料电池输出的电能进行电压匹配的DC/DC转换器1、动力电池、为氢燃料电池系统中包含的热电装置输出的电能进行电压匹配的DC/DC转换器2、电机控制器和驱动电机。本实用新型利用热电原理装置来代替氢燃料电池系统中冷却水箱和散热风扇装置，可有效解决氢燃料电池在正常工作时因废热形式排放和辅助装置能源消耗而造成的能源浪费问题，以及使车辆具有更长的续航里程和更好的高温环境适应性。

技术领域

本发明涉及一种氢燃料电池系统，以及基于此的氢燃料电池汽车动力系统，属于车载能源技术领域。

背景技术

随着环境问题和能源问题的日益突出，新能源汽车成为了世界各大汽车厂商及研发机构的研究热点，而在其中，氢燃料电池汽车以其高效率和近零排放被普遍认为具有广阔的发展前景。

氢燃料电池汽车的核心部件是氢燃料电池系统，其使用的燃料为高纯度氢气或含氢燃料经重整所得到的高含氢重整气，与大气中的氧发生化学反应，产生出电能发动电动机，由电动机带动汽车中的机械传动结构，进而带动汽车的前后万向轴、后桥等行走机械结构，转动车轮驱动汽车。

氢燃料电池工作时产生大量的废热。现有的技术通常为使用散热水箱（包括散热风扇），以去离子水为冷却介质，循环为氢燃料电池散热，使氢燃料电池维持在合适的温度区间；这种方式有三个方面的问题：其一，大量的废热直接排放到大气，造成能量的浪费和对周围的热污染；其二，散热风扇耗费额外的能源；其三，当周围的环境温度也很高时，散热效果会大打折扣。

发明内容

本发明的目的是提供一种氢燃料电池系统，用于解决氢燃料电池在正常工作时因以废热形式排放和辅助装置能源消耗而造成的能源浪费问题；本发明的目的还提供一种基于此方法设计的氢燃料电池汽车动力系统，在相同的其他配置（如储氢量）下，比传统设计的氢燃料电池汽车动力系统具有更长的续航里程和更好的高温环境适应性。

本发明提供的氢燃料电池系统的方案是：

一种氢燃料电池系统包括氢燃料电池和冷却系统，所述冷却系统主要由循环泵、热电装置、电三通阀、机械三通阀和冷却介质过滤装置、冷却介质去离子装置和冷却介质流通管道组成；冷却系统中装有冷却介质，该冷却介质是去离子水。

所述循环泵用来维持冷却介质在流通管道中的循环，其可以由控制器步进的控制转速，进而调整冷却介质的流量。

所述热电装置主要由热电管及辅助装置组成，其使用热流动介质直接进行热电转换发电；其可以由控制器控制其发电量的大小，进而调整所述流动介质在其出口的温度。

所述电三通阀和机械三通阀，用来为冷却介质对热电装置构成一条旁路，从而使冷却介质不流经热电装置来完成循环流动。

氢燃料电池正常工作时，冷却介质流经氢燃料电池时由冷变热，带走氢燃料电池中的热量；而变热的冷却介质流经所述热电装置时，使热电装置发电，从而由热变冷；进一步通过控制热电装置的发电量，来控制热电装置所消耗热量的大小，来控制流动介质在其出口的温度，是冷却介质的温度维持在合适的区间；当氢燃料电池电堆的温度还没有达到合适的工作温度、不需要热电装置工作来进行散热时，则使用旁路来完成冷却介质的循环。

本发明提供的氢燃料电池汽车动力系统的方案是：