用于燃料电池车辆的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于燃料电池车辆的系统。该系统包括电解池，其被安装成使得当燃料电池启动和关闭时使电池堆中残余的氢或氧发生反应，从而增加电池堆耐久性。
【背景技术】
[0002]近来，已开发出各种环保型电动车辆试图减少能量消耗和环境污染。在这些车辆中，燃料电池车辆和混合动力车辆可作为代表性的示例。
[0003]燃料电池车辆是指利用氢和氧之间的电化学反应所产生的电能作为动力源的车辆。混合动力车辆是指当以较高速度运行和在上坡道路上运行时利用内燃机，并且当以较低速度运行或停车时利用电能作为动力源的车辆。一般来说，现有的内燃机车辆通过在发动机中使化石燃料与空气中的氧发生爆炸反应从而将化学能转化为机械能而获得驱动力。另一方面，燃料电池车辆利用电能来驱动，该电能是通过经高压氢罐或转化炉供应的氢与经空气涡轮压缩机供应的空气中的氧在燃料电池堆中的电化学反应而产生的。
[0004]燃料电池系统是指直接将燃料的能量转化成电能的系统。在燃料电池系统中，设置有一对阳极和阴极，两者间置入电解质，并且通过电离的燃料气体的电化学反应获得电和热。在燃料电池系统中，最初已开发出具有较高电流密度、较低工作温度、较低腐蚀程度和较低电解质损耗量的聚电解质燃料电池，作为用于军用或航天器的电源。近来，由于聚电解质燃料电池已被开发成具有较高输出密度和被简单模块化，已积极地进行其作为车辆动力源的应用。
[0005]在现有技术中，当燃料电池堆启动或关闭时，在电池堆中的氢电极形成氢和空气的界面，并且毗接该界面形成氢和空气的电化学池。特别地，与空气电极的氢接触的空气电极形成范围从0至0.9伏的电势差，并且氢电极中的空气电极也形成范围从0至0.9伏的电势差。特别地，在这样的燃料电池堆中，在空气电极的空气层中形成范围从0至1.8伏的高电势，从而侵蚀用作电极的催化剂载体的碳，这降低了电池堆的耐久性。
[0006]多种因素可降低氢燃料电池车辆的耐久性，并且在这些因素中，当燃料电池系统启动和关闭时，空气电极的退化可对降低耐久性形成显著影响。在当前现有技术中，当燃料电池系统启动和关闭时，已提供这样的技术，当燃料电池系统启动时通过快速供应氢而迅速去除界面，并且当燃料电池系统关闭时使用电阻器(C0D)去除电池堆中残余的氢或氧，从而抑制氢电极界面的形成所致的退化。
[0007]然而，这种现有技术方法会消耗电流，而且在使用电阻器的电池堆中余留的电阻会需要安装在电池堆外部的附加装置，因此燃料电池系统的总体体积会增加。
[0008]以上作为本发明的现有技术所提供的说明仅用于帮助理解本发明的【背景技术】，而不应将其解释为包括在本领域技术人员已知的现有技术中。
【发明内容】
[0009]本发明提供了对于现有技术中的技术难题的解决方案。
[0010]一方面，本发明提供了一种用于燃料电池车辆的系统。该燃料电池系统可包括电解池，当燃料电池启动和关闭时电池堆中残余的氢或氧可在该电解池中完全反应，从而增加电池堆耐久性。
[0011]根据本发明的示例性实施例，用于燃料电池车辆的系统可包括:燃料电池的电池堆单元；以及电解池单元。电解池单元被构造成利用使电池堆单元中残余的氢或氧发生反应所产生的能量来电解水，并以氢和氧的形式储存能量。电解池单元可包括:被构造成储存氢的氢俘获单元；以及被构造成储存氧的氧俘获单元。电解池单元还可包括:被构造成接收来自氢俘获单元的氢并将接收到的氢提供给电池堆单元的供氢装置。
[0012]另外，电解池单元可包括:被构造成接收来自氧俘获单元的氧并将接收到的氧提供给电池堆单元的供氧装置。电解池单元可构造成利用燃料电池车辆减速和停车时所产生的再生制动能量来电解水，并以氢和氧的形式储存能量。电池堆单元可包括被构造成俘获从电池堆单元排放的水并将水供应给电解池单元的电池堆排水俘获单元。
【附图说明】
[0013]根据以下结合附图进行的详细说明，本发明的上述及其他目的、特征和优点将更加明显可见。
[0014]图1示出根据本发明的示例性实施例的用于示例性燃料电池车辆的示例性系统。
[0015]图2示出显示根据本发明的示例性实施例，当图1中的示例性燃料电池系统启动和关闭时所产生的能量流动的示例性主要部分。
[0016]图3示出显示根据本发明的示例性实施例，当示例性燃料电池车辆在上坡道路上加速行驶和输出减小时电池堆的氢和氧的供给路径的示例性主要部分。
[0017]图4示出显示根据本发明的示例性实施例，当示例性燃料电池车辆减速和停车时所产生的能量流动的示例性主要部分。
[0018]附图中各元件的附图标记
[0019]10:电池堆单元；
[0020]11:电池堆排水俘获单元；
[0021]20:电解池单元；
[0022]21:氢俘获单元；
[0023]21a:供氢装置；
[0024]23:氧俘获单元；
[0025]23a:供氧装置；
[0026]30:再生制动能量；
[0027]40:电力转换系统；
[0028]50:高电压电池。
【具体实施方式】
[0029]现在，将在下文中详细参照本发明的各种实施例，本发明的示例在附图中示出并在以下予以说明。虽然将结合示例性实施例说明本发明，但是将会理解的是本说明无意将本发明局限于这些示例性实施例。相反，本发明意图不仅涵盖示例性实施例，而且涵盖可包括在如所附权利要求所限定的本发明的实质和范围内的各种替代形式、改型、等效形式及其他实施例。
[0030]可以理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或着其他相似术语包括一般的机动车辆，例如包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的载客车辆、包括各种艇和船在内的水运工具、航空器，等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，从石油以外的资源取得的燃料)。如本文所提及的，燃料电池车辆是包括用于动力源的燃料电池系统并使用产生于燃料电池系统的电能的车辆。
[0031]本文所使用的术语仅为了说明特定实施例的目的，而无意限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”意在同样包括复数形式，除非上下文另外明确指出。还将理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指明所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其集合的存在或添加。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项的任何和所有组合。
[0032]虽然示例性实施例被描述为使用多个单元来执行示例性处理，但是可以理解，也可由一个或多个模块来执行示例性处理。另外，可以理解，术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件设备。存储器配置成存储模块，且处理器具体配置成执行所述模块从而执行以下进一步说明的一个或多个处理。
[0033]此外，本发明的控制逻辑