一种燃料电池以及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池以及车辆。


背景技术：

2.随着世界各国新能源战略布局及发展进程加快，其中氢燃料电池发展迅速。近几年氢燃料电池在新能源汽车方向发展迅速，逐步进入规模化、市场化阶段。尤其在商用车方向，结合国家新能源战略的布局，发展尤为迅速。由原来的小型物流车发展至重型卡车、牵引车。也由原来的30kw，发展至目前的120kw、 240kw，甚至更大功率。
3.由于汽车的特殊使用场景，对功率响应速度、启动时间提出了更好的要求。最终的目标是接近燃油车水平。由于冬季气温较低严重影响燃料电池发动机启动时间，大大延长了发动机功率响应速度。
4.目前现有技术的解决方案有两种：
5.第一种是通过从整车动力电池取电供给ptc将燃料电池冷却液的温度加热至目标温度，使得燃料电池电堆温度提升。
6.第二种是低温下通过燃料电池小电压，大电流工作，通过燃料电池内阻产生热量，从而提高内部温度，实现开机。
7.但是现有技术存在以下问题：
8.第一种方案与动力电池低温放电电流较小的特性恰好矛盾，严重影响ptc 加热功率，从而影响发动机功率响应时间；
9.第二种方案中冷却液通过外部小循环环路流动实现燃料电池电堆温度均匀提升。但是电堆产生的电能受到低温动力电池无法大功率充电限制，dcdc无法大功率运行给动力电池充电，从而间接影响到燃料电池电堆无法大功率运行。延长了发动机自加热时间。影响整车对功率快速响应的需求。


技术实现要素：

10.本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种不需要对动力电池充电，又可以较快提高燃料电池发动机功率响应速度的燃料电池以及车辆。
11.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的第一种技术方案为：
12.一种燃料电池，包括发动机、电堆散热系统以及电压变换器；所述电压变换器与发动机电性连接；
13.所述发动机具有冷却入口和冷却出口，所述散热系统包括散热入口和散热出口；所述冷却出口与散热入口之间通过管路连通并设置有第一阀门，所述冷却入口与散热出口之间通过管路连通并设置有第二阀门；
14.所述冷却出口与第一阀门之间的管路上并联有加热管道，所述加热管道穿过电压变换器并连回冷却入口上；
15.所述电压变换器具有对穿过的加热管道进行加热的电热件。
16.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的第二种技术方案为：
17.一种上述的燃料电池的控制方法，包括
18.启动发动机；
19.判断发动机工作温度是否小于预设值或预设区间，若是，则关闭第一阀门和第二阀门，并开启第三阀门和第四阀门，电压变换器将发动机产生的电流为电热件供电加热冷却液；否则不动作；
20.加热冷却液后再次判断发动机工作温度是否小于预设值或预设区间，若是，则继续加热；否则，则开启第一阀门和第二阀门，关闭第三阀门和第四阀门。
21.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的第三种技术方案为：
22.一种计算机，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的控制方法。
23.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的第四种技术方案为：
24.一种车辆，包括上述的燃料电池。
25.本实用新型的有益效果在于：本实用新型的有益效果在于：通过所述电压变换器与发动机电性连接，使得燃料电池发动机产生的电能直接通过加热件实现加热冷却系统内的冷却液，进而提升燃料电池发动机的温度，由于采用电流直接加热，不存在燃料电池发动机在化学能转化为电能过程中必然存在的效率问题，进而能够提升升温效率，即不需要对动力电池充电，又可使燃料电池通过dc/dc电压变换器大功率运行，从而快速实现燃料电池电堆温度的提升，大大提高了燃料电池在低温下启动时间，可极大的满足整车对燃料电池系统的快速功率响应需求，提高燃料利用率，缩短燃料电池系统低温下开机时间。
附图说明
26.图1为本实用新型具体实施方式的一种燃料电池的框架示意图；
27.标号说明：1、发动机；11、冷却入口；12、冷却出口；2、电堆散热系统； 21、散热入口；22、散热出口；3、电压变换器；31、电热件；4、第一阀门；5、第二阀门；6、第三阀门；7、第四阀门。
具体实施方式
28.为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
29.请参照图1，一种燃料电池，包括发动机1、电堆散热系统2以及电压变换器3；所述电压变换器3与发动机1电性连接；
30.所述发动机1具有冷却入口11和冷却出口12，所述散热系统包括散热入口 21和散热出口22；所述冷却出口12与散热入口21之间通过管路连通并设置有第一阀门4，所述冷却入口11与散热出口22之间通过管路连通并设置有第二阀门5；
31.所述冷却出口12与第一阀门4之间的管路上并联有加热管道，所述加热管道穿过电压变换器3并连回冷却入口11上；
32.所述电压变换器3具有对穿过的加热管道进行加热的电热件31。
33.从上述描述可知，通过所述电压变换器3与发动机1电性连接，使得燃料电池发动
机1产生的电能直接通过加热件实现加热冷却系统内的冷却液，进而提升燃料电池发动机1的温度，由于采用电流直接加热，不存在燃料电池发动机1在化学能转化为电能过程中必然存在的效率问题，进而能够提升升温效率，即不需要对动力电池充电，又可使燃料电池通过dc/dc电压变换器3大功率运行，从而快速实现燃料电池电堆温度的提升，大大提高了燃料电池在低温下启动时间，可极大的满足整车对燃料电池系统的快速功率响应需求，提高燃料利用率，缩短燃料电池系统低温下开机时间。
34.进一步的，所述电热件31为ptc。
35.进一步的，所述电压变换器3内具有功率模块，所述功率模块与ptc电性连接。
36.进一步的，所述加热管道位于电压变换器3内的部分为工作段，其余的为连接段；
37.所述工作段与连接段之间通过第三阀门6和第四阀门7连接。
38.从上述描述可知，通过增设第三阀门6和第四阀门7，能够更精准的控温。
39.进一步的，所述加热管道做隔热处理。
40.从上述描述可知，通过采用隔热处理的加热管道，能够减少对外热传导，进而使得给燃料电池发动机1的热量更多，温度提升更快。
41.一种上述的燃料电池的控制方法，其特征在于，包括
42.启动发动机1；
43.判断发动机1工作温度是否小于预设值或预设区间，若是，则关闭第一阀门4和第二阀门5，并开启第三阀门6和第四阀门7，电压变换器3将发动机1 产生的电流为电热件31供电加热冷却液；否则不动作；
44.加热冷却液后再次判断发动机1工作温度是否小于预设值或预设区间，若是，则继续加热；否则，则开启第一阀门4和第二阀门5，关闭第三阀门6和第四阀门7。
45.进一步的，所述电压变换器3将发动机1产生的电能升压后为电热件31供电加热冷却液。
46.从上述描述可知，升压后的电能能够提升效率。
47.一种计算机，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的控制方法。
48.一种车辆，包括上述的燃料电池。
49.实施例一
50.一种燃料电池，包括发动机、电堆散热系统以及电压变换器；所述电压变换器与发动机电性连接；
51.所述发动机具有冷却入口和冷却出口，所述散热系统包括散热入口和散热出口；所述冷却出口与散热入口之间通过管路连通并设置有第一阀门，所述冷却入口与散热出口之间通过管路连通并设置有第二阀门；
52.所述冷却出口与第一阀门之间的管路上并联有加热管道，所述加热管道穿过电压变换器并连回冷却入口上；
53.所述电压变换器具有对穿过的加热管道进行加热的ptc。
54.所述电压变换器内具有功率模块，所述功率模块与ptc电性连接。
55.所述加热管道位于电压变换器内的部分为工作段，其余的为连接段；
56.所述工作段与连接段之间通过第三阀门和第四阀门连接。
57.所述加热管道做隔热处理。
58.实施例二
59.一种实施例一所述的燃料电池的控制方法，包括
60.启动发动机；
61.判断发动机工作温度是否小于0℃，若是，则关闭第一阀门和第二阀门，并开启第三阀门和第四阀门，电压变换器将发动机产生的电能升压后为电热件供电加热冷却液；否则不动作；
62.加热冷却液后再次判断发动机工作温度是否小于0℃，若是，则继续加热；否则，则开启第一阀门和第二阀门，关闭第三阀门和第四阀门，并重复该过程。
63.实施例三
64.一种计算机，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现实施例一或实施例二任意一项所述的控制方法。
65.实施例四
66.一种车辆，包括实施例一所述的燃料电池。
67.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。