[实用新型]车载液态储供氢系统及设置有该系统的车辆

说明书

本实用新型提供一种车载液态储供氢系统及设置有该系统的车辆，该车载液态储供氢系统包括：液氢容器，所述液氢容器用于储存液氢；气态氢气容器，与所述液氢容器连通，用于存储气态的氢气；第一热传递回路，所述第一热传递回路用于将所述气态氢气容器中的氢气燃烧所产生的热量提供给动力电池和/或燃料电池电堆。根据本申请，该系统能够充分利用日常蒸发的氢气燃烧释放的热量，为燃料电池电堆在冷启动时，提供辅助热量，并且为动力电池冷启动提供辅助热量。

技术领域

本实用新型涉及氢燃料电池汽车中车载氢源技术领域，特别涉及一种车载液态储供氢系统及设置有该系统的车辆。

背景技术

氢能源丰富且无污染，是广为聚焦的一种未来新能源。随着氢能燃料电池和电动汽车的迅速发展与产业化，车载氢源技术已引起发达国家的广泛关注。我国目前仍以高压氢气作为氢气储运的主要途径，但作为燃料或作为能量载体，较好的使用和贮存方式是液氢，且从质量和体积储氢密度考虑，车载液氢技术更接近实用化目标要求。美国、欧洲和日本等国家目前已开展车载液氢相关研究。

液氢储运技术，在燃料电池运行中，需要通过气化装置将液态氢气转化为气态氢气进入燃料电池电堆。液氢气化需要吸收大量能量，给电堆冷启动增加了负担。另外，液态氢气储运因绝热要求，液氢低温槽箱所需的体积约为液氢的2倍，液氢供氢系统的实际体积较大，更适用于商用重型卡车或客车。但即使液氢容器为真空绝热舱，牺牲了较大的存储体积，仍无法解决液氢的蒸发问题，液氢时刻都在蒸发成气体，容器压力就会升高，液氢容器需要定期进行氢气卸放，这使得车载液氢系统在经济和安全上存在隐患。

燃料电池电堆正常的工作温度在30～70℃。若温度太低，反应生成的水会凝结，堵塞气体散热通道，电堆的性能就变差，若温度太高，膜电极缺水，质子交换膜无法正常工作甚至损坏。现阶段燃料电池系统冷启动能力和成本过高，已成为制约燃料电池汽车发展的主要内部因素。目前国内外车企及研究所高校等机构，均为提升燃料电池汽车冷启动时间而进行了大量台架试验及试车试验。我国车企的燃料电池冷启动水平距国际水平还存在较大差距，需要继续改进技术，提升实力。如何快速可靠的使燃料电池系统在0℃以下，甚至更低的-30℃时启动并且尽可能的缩短启动时间是迫切需要解决的问题。由于结冰会对电堆造成不可逆的损伤，在冷启动中需尽量避免电堆经历“结冰/解冻”过程。除了对电堆材料提出针对冷启动的改进措施外，为电堆提供辅助的热量，大大增加了冷启动可靠性并获得更好的启动性能。

此外，动力电池也同样存在冷启动的问题，当动力电池长期在低温环境0℃以下使用时，锂电池的能量会急剧损失，整车的续航里程平均会衰减40％以上，同时电池包循环寿命也会急剧缩短。目前动力电池的热管理系统大多使用自然冷却方案，有主动冷却方案的热管理系统设计为风冷或水冷等结构。为了改善锂离子电池的低温性能，风冷方案一般是使用HV-PTC直接给电池模组加热后使电池包升温到最佳工作温度；而水冷方案的动力电池包通常会将热管理系统与空调系统相连，采用热泵等空调系统在制热循环模式下通过热水循环来给电池包加热。但是，上述方案缺点如下：只能解决在有电源的情况下充电时汽车的冷启动加热问题，特别是低温环境0℃以下天气时在室外没有电源的情况下，用电池包的电量给电池包本身加热仍然会导致电池包循环寿命急剧减短；在低温环境0℃以下，开空调本身就需要耗费电池包相当大的电量，同时，电池包的电量再用来给电池包本身加热也需要耗费很大的电量。因此，有必要研究一种新型的车辆动力电池冷启动加热系统以解决现有技术存在的上述技术问题。

目前存在一种乘员舱采暖方法，采用水或者空气PTC加热采暖。此热管理系统复杂，热效率低，且消耗动力电池电能，降低续航里程。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种车载液态储供氢系统，该系统能够充分利用日常蒸发的氢气燃烧释放的热量，为燃料电池电堆在冷启动时，提供辅助热量，并且为动力电池冷启动提供辅助热量。