车辆燃料电池系统技术方案

本发明专利技术涉及一种车辆燃料电池系统。燃料电池系统包括燃料电池和罐布置，燃料电池被布置成在阴极入口处接收环境空气，罐布置可流体连接到阴极入口。燃料电池系统被配置成当周围环境的毒性物质水平大于预定阈值限值时从罐布置供应基于氧的流体。置供应基于氧的流体。置供应基于氧的流体。

【技术实现步骤摘要】
车辆燃料电池系统


[0001]本专利技术涉及车辆燃料电池系统。本专利技术还涉及包括这种燃料电池系统的车辆和控制车辆燃料电池系统的方法。尽管本专利技术将主要针对使用用于为电动牵引马达生成电力的燃料电池的卡车形式的车辆，但本专利技术也可适用于至少部分由电动牵引马达推进的其它类型的车辆，例如电动车辆、包括用于推进的电机以及内燃机的混合动力车辆。

技术介绍

[0002]车辆的推进系统不断发展以满足市场的需求。一个特别的方面涉及对环境有害的废气的排放。因此，由从氢燃料电池接收电力的电机推进的车辆越来越受欢迎，尤其是对于卡车和其它重型车辆而言。
[0003]常规地，燃料电池包括阳极侧和阴极侧。阳极侧接收氢气，而阴极侧接收氧化剂，例如从周围环境接收的空气。燃料电池通常包括允许离子在阳极侧与阴极侧之间移动的电解质。同时，电子从阳极流到阴极产生电流。
[0004]然而，燃料电池车辆可能不时地在环境空气中含毒性物质的地区操作。例如，当车辆在环境条件相对较差的隧道等中驾驶时，可能会出现这种情况。毒性物质对燃料电池产生负面影响。电流的产生以及燃料的操作寿命可能会降低。
[0005]因此，希望保护燃料电池免受毒性物质的影响，同时维持来自燃料电池的所需电流的产生。

技术实现思路

[0006]因此本专利技术的目的是至少部分地克服上述不足。
[0007]根据第一方面，提供了一种车辆燃料电池系统，包括：燃料电池，该燃料电池被配置成生成电力，燃料电池包括阳极侧和阴极侧，其中阳极侧包括被配置成接收氢气的阳极入口，并且其中阴极侧包括被配置成接收空气的阴极入口；第一空气进入导管，该第一空气进入导管具有第一端部部分和第二端部部分，第一端部部分连接到阴极入口，第二端部部分被配置成接收来自周围环境的空气；罐布置，该罐布置被配置成包括基于氧的流体，罐布置可经由第二进入导管流体连接到阴极入口；以及控制单元，该控制单元连接到该罐布置，该控制单元包括控制电路系统，控制电路系统被配置成接收指示存在于周围环境中的毒性物质水平的信号，将毒性物质水平与预定阈值限值进行比较，并且当毒性物质水平大于预定阈值限值时，控制罐布置向阴极入口供应基于氧的流体。
[0008]措辞“基于氧的流体”应解释为包含氧化剂的气体。基于氧的流体例如可以是氧气(O2)、空气、一氧化二氮(N2O)等。
[0009]此外，毒性物质应解释为空气污染，其可能对燃料电池有害。例如，毒性物质可能是环境空气中存在的二氧化碳(CO2)。可能对燃料电池产生负面影响的毒性物质还可能是一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)等。因此，毒性物质是可能存在于车辆操作的环境空气中并且当被燃料电池的阴极侧接收时，对燃料电池的操作产生负面影响的任何
类型的化合物。
[0010]此外，指示存在于周围环境中的毒性物质水平的信号，如下面进一步描述的，可以从传感器接收，传感器被配置成感测环境空气中毒性物质(即污染)的存在和水平。这样的传感器能够测量空气质量。但是，指示毒性物质水平的信号可以通过传感器以外的其它方式接收。例如，正如下面将进一步详细描述的那样，毒性物质的存在和水平可以预先从(多个)其它车辆接收，其中(多个)其它车辆最近在该车辆前方的道路上操作。因此，车辆之间的车辆与车辆(V2V)通信可以通知车辆它即将进入具有高毒性物质水平的地区。信号也可以通过车辆与基础设施(V2I)通信来接收。作为又一示例，该信号可以由车辆的地图数据与该地图上某些地区的统计毒性水平数据组合，或者由地图数据与来自本车辆的记录数据组合来接收。因此，记录的数据是车辆先前操作过的地图位置的毒性物质水平的数据。信号也可以基于一天中的某些时间段，以及某些地区比其它地区污染更严重的特定日期。
[0011]本专利技术基于这样的见解，即当车辆在含有增加水平的毒性物质的环境中操作时，通过可控地向燃料电池的阴极侧供应清洁的基于氧的流体，燃料电池被保护免受有害物质的影响，同时能够以期望的方式生成电力。因此，维持了燃料电池的操作功能。基于当前存在于环境空气中的毒性物质水平，基于氧的流体可用于稀释提供到阴极入口中的环境空气，即环境空气和来自罐布置的基于氧的流体的组合被供应到阴极入口。如果毒性物质水平严重较高，则控制电路系统可防止环境空气被递送到阴极入口，从而仅将来自罐布置的基于氧的流体供应到阴极入口。因此，供应给阴极入口的基于氧的流体的流量可以与周围环境中存在的毒性物质水平成比例。因此，根据示例实施例，当周围环境中毒性物质水平低于预定阈值限值时，可以防止空气罐布置向阴极入口供应基于氧的流体。
[0012]根据示例性实施例，第二进入导管可以在第一进入导管的第一端部部分与第二端部部分之间的位置处连接到第一进入导管。因此，罐布置在阴极入口上游的位置连接到第一进入导管。因此，环境空气可以在进入阴极入口之前用基于氧的流体稀释。
[0013]根据示例性实施例，罐布置可以包括阀，该阀可在第一状态与第二状态之间被控制，在第一状态中，来自罐布置的基于氧的流体被供应到阴极入口，在第二状态中，罐布置中的基于氧的流体被防止到达阴极入口。
[0014]根据示例性实施例，第一导管可包括连接到控制单元的流量控制器设备，该流量控制器设备被配置成可控地供应来自周围环境的空气从第二端部部分流向第一端部部分。
[0015]根据示例性实施例，控制电路系统可进一步被配置成控制流量控制器设备，以当毒性物质水平大于预定阈值限值时，减少从周围环境从第二端部部分到第一端部部分的空气流量供应。
[0016]因此，当毒性物质水平太严重时，流量控制设备可以防止来自周围环境的空气到达阴极入口，或者如果毒性物质水平不太严重，允许来自周围环境的减少水平的空气到达阴极入口。根据示例性实施例，流量控制器设备可以是空气增压器或阀中的一者。
[0017]根据示例实施例，车辆燃料电池系统可进一步包括传感器，该传感器被配置成确定周围环境中的毒性物质水平，其中控制电路系统被配置成从传感器接收指示周围环境中存在的毒性物质水平的信号。作为备选方案，毒性物质水平可以从地图数据中接收。在这种情况下，地图数据优选地与关于由车辆或共享统计数据的其它车辆先前操作的位置处的毒性物质水平的统计数据相关。
[0018]根据示例实施例，预定阈值限值可以是第一预定阈值限值，控制单元连接到燃料电池，其中控制电路系统进一步被配置成将毒性物质水平与第二预定阈值限值进行比较，第二预定阈值限值高于第一预定阈值限值，并且当毒性物质水平大于第二预定阈值限值时，控制燃料电池以减少电力的生成。因此，作为预防措施，由于可能存在意外地将环境空气提供到燃料电池的阴极侧的风险，因此减少燃料电池的操作。
[0019]此外，电力生成的减少还可以基于车辆的能量存储系统的荷电状态(SOC)水平。例如，与SOC水平低时相比，如果SOC水平高，则控制单元可以更大程度地减少燃料电池的操作，即电力的生成。因此，当在环境空气中具有高毒性物质水平的位置操作车辆而能量存储系统中具有低SOC水平时，需要从罐布置向阴极入口供应增加量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车辆燃料电池系统(200)，包括：
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燃料电池(202)，所述燃料电池被配置成生成电力，所述燃料电池包括阳极侧(304)和阴极侧(306)，其中所述阳极侧包括被配置成接收氢气(314)的阳极入口(308)，并且其中所述阴极侧(306)包括被配置成接收空气的阴极入口(320)，
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第一空气进入导管(30)，所述第一空气进入导管具有第一端部部分(321)和第二端部部分(330)，所述第一端部部分被连接到所述阴极入口，所述第二端部部分被配置成接收来自周围环境的空气，
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罐布置(400)，所述罐布置被配置成包括基于氧的流体，所述罐布置能够经由第二进入导管(406)流体连接到所述阴极入口，以及
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控制单元(114)，所述控制单元被连接到所述罐布置(400)，所述控制单元包括控制电路系统，所述控制电路系统被配置成：
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接收指示所述周围环境中存在的毒性物质水平的信号，
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将所述毒性物质水平与预定阈值限值进行比较，并且
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当所述毒性物质水平大于所述预定阈值限值时，控制所述罐布置以向所述阴极入口供应基于氧的流体。2.根据权利要求1所述的车辆燃料电池系统，其中，所述第二进入导管在所述第一进入导管的所述第一端部部分与所述第二端部部分之间的位置处连接到所述第一进入导管。3.根据权利要求1或2中任一项所述的车辆燃料电池系统，其中所述罐布置包括阀，所述阀能够在第一状态与第二状态之间被控制，在所述第一状态中，来自所述罐布置的基于氧的流体被供应到所述阴极入口，在所述第二状态中，所述罐布置中的基于氧的流体被防止到达所述阴极入口。4.根据前述权利要求中任一项所述的车辆燃料电池系统，其中所述第一导管包括连接到所述控制单元的流量控制器设备，所述流量控制器设备被配置成可控地供应来自所述周围环境的空气从所述第二端部部分流向所述第一端部部分。5.根据权利要求4所述的车辆燃料电池系统，其中，所述控制电路系统还被配置成：
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当所述毒性物质水平大于所述预定阈值限值时，控制所述流量控制器设备以减少供应来自所述周围环境的空气从所述第二端部部分流向所述第一端部部分。6.根据权利要求4或5中任一项所述的车辆燃料电池系统，其中所述流量控制器设备是空气增压器或阀中的一者。7.根据前述权利要求中任一项所述的车辆燃料电池系统，其中所述车辆燃料电池系统还包括传感器，所述传感器被配置成确定所述周围环境中的所述毒性物质水平，其中所述控制电路系统被配置成从所述传感器接收指示所述周围环境中存在的所述毒性物质水平的信号。8.根据前述权利要求中任一项所述的车辆燃料电池系统，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔，
申请(专利权)人：沃尔沃卡车集团，
类型：发明
国别省市：