CN213242608U - 用于车辆的燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的燃料电池系统，包括：第一冷却线，其被配置为穿过车辆中的燃料电池堆并使第一冷却剂在其中循环；第一冷却器，其设置在所述第一冷却线中并被配置为冷却所述第一冷却剂；第二冷却器，其设置在所述第一冷却线中并被配置为独立于所述第一冷却器冷却所述第一冷却剂，因此获得确保来自所述燃料电池堆的高输出和提高安全性和可靠性的有益效果。

Description

用于车辆的燃料电池系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年6月16日提交的、申请号为10-2020-0073074的韩国专利申请的优先权和权益，该专利申请为了所有目的通过引用并入本文，如同本文所述。
技术领域
示例性实施例涉及一种用于车辆的燃料电池系统，特别涉及一种用于车辆的包括燃料电池堆的燃料电池系统，其能够确保来自所述燃料电池堆的高输出并提高安全性和可靠性。
背景技术
燃料电池系统是指通过燃料的化学反应产生电能的系统。作为能够解决全球环境问题的替代方案，对燃料电池系统的研究和开发一直在进行。
根据用于燃料电池系统的电解质的类型，燃料电池系统可分为磷酸燃料电池(phosphoric acid fuel cell,PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(molten carbonate fuelcell,MCFC)、固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)、聚合物电解质膜燃料电池(polymer electrolyte membrane fuel cell,PEMFC)、碱性燃料电池(alkaline fuelcell,AFC)、直接甲醇燃料电池(direct methanol fuel cell,DMFC)等。基于工作温度，输出范围等以及使用的燃料类型，燃料电池系统可以应用于与移动电源、运输、分布式发电等相关的各种领域。
燃料电池系统包括：燃料电池堆，其被配置为产生电能；燃料供应装置，其被配置为向所述燃料电池堆供应燃料(例如，氢气)；空气供应装置，其被配置为提供所述燃料电池堆中电化学反应所需的氧化剂(例如，空气中的氧气)；以及热管理系统(thermalmanagement system,TMS)，其被配置为将所述燃料电池堆的反应热从所述系统移除，控制所述燃料电池堆的工作温度，并执行管理水的功能。
热管理系统(TMS)是指一种冷却装置，其通过将用作冷却剂的防冻液循环至燃料电池堆来维持适当的温度(例如，60℃至70℃)。所述热管理系统可以包括：TMS线，用于冷却燃料电池堆的冷却剂在其中循环；储存库，所述冷却剂存储在其中；泵，其被配置为使所述冷却剂循环；离子过滤器，其被配置为去除所述冷却剂中包含的离子；散热器，其被配置为将所述冷却剂的热量辐射至外部。另外，所述热管理系统可以包括：加热器，其被配置为加热所述冷却剂；以及空气调节机(例如，HVAC单元)，其被配置为通过使用所述冷却剂来冷却和加热车辆的内部。
同时，近来已经进行了各种尝试来将燃料电池系统应用于施工机械以及载客车辆(或商用车辆)。
载客车辆在行驶时需要来自燃料电池堆的高输出，并且可以利用根据车速产生的车辆诱导风通过散热器来冷却所述燃料电池堆。
相反，由于施工机械在静止时执行工作(例如，调平或装载)，虽然车辆静止，却需要来自燃料电池堆的高输出。然而，存在这样的问题：仅利用冷却风扇产生的气流难以充分冷却燃料电池堆，这导致燃料电池堆的安全性和耐用性下降。
因此，近来，各种类型的研究正在进行以在车辆静止时需要来自燃料电池堆的高输出的情况下有效冷却燃料电池堆，但是研究结果仍然不足。因此，需要开发一种能够在上述情况下有效地冷却燃料电池堆的燃料电池系统。
在背景技术部分公开的上述信息仅仅为了加强对本实用新型的背景技术的理解，因此，其可能包含不构成现有技术的信息。
实用新型内容
本实用新型的示例性实施例提供一种用于车辆的燃料电池系统，其能够确保从燃料电池堆的高输出并且提高安全性和可靠性。
本实用新型的另一个目的是在车辆静止时需要来自燃料电池堆的高输出的情况下，有效地冷却燃料电池堆并提高燃料电池堆的操作性能和操作效率。
本实用新型的又一个目的是使由被引入至燃料电池堆中的冷却剂的流速降低引起的冷却性能劣化最小化。
示例性实施例要实现的目的不限于上述目的，还包括可以从以下描述的方案或示例性实施例中认识到的目的或效果。
为了实现本实用新型的上述目的，根据示例性实施例的用于车辆的燃料电池系统包括：第一冷却线，其被配置为穿过车辆中的燃料电池堆并使第一冷却剂在其中循环；第一冷却器，其设置在所述第一冷却线中并被配置为冷却所述第一冷却剂，以及第二冷却器，其设置在所述第一冷却线中并被配置为独立于所述第一冷却器冷却所述第一冷却剂。
这是为了确保来自燃料电池堆的高输出并提高安全性和可靠性。
例如，载客车辆在行驶时需要来自燃料电池堆的高输出，并且可以使用根据车速产生的车辆诱导风由散热器来冷却所述燃料电池堆。相反，由于在施工机械静止时，施工机械执行工作(例如，调平或装载)，需要来自燃料电池堆的高输出。然而，存在这样的问题，即仅利用冷却风扇产生的空气流量难以充分冷却燃料电池堆，这导致燃料电池堆的安全性和耐用性劣化。
然而，在示例性实施例中，被引入到燃料电池堆的第一冷却剂通过第一冷却器和第二冷却器被分别冷却，从而可以获得确保来自燃料电池堆的高输出和提高安全性和可靠性的有益效果。
特别地，示例性实施例可以在不能使用车辆诱导风的车辆(例如，施工机械)静止时，降低第一冷却剂的温度，从而可以获得确保燃料电池堆的高输出操作和提高安全性和耐久性的有益效果。
能够冷却第一冷却剂的各种冷却装置可以用作第一冷却器。
作为示例，第一冷却器可以包括第一散热器，所述第一散热器设置在第一冷却线中并被配置为冷却第一冷却剂。
能够独立于第一冷却器冷却第一冷却剂的各种冷却装置可以用作第二冷却器。
作为示例，第二冷却器可以包括：从第一冷却线分支出的第一分支线，和设置在所述第一分支线中的第二散热器。所述第二散热器可以通过所述第一分支线与第一散热器并联连接，并被配置为冷却第一冷却剂。
特别地，第一分支线的一端可以连接至燃料电池堆的出口与第一散热器的入口之间的第一冷却线，并且第一分支线的另一端可以连接至第一散热器的出口与燃料电池堆的入口之间的第一冷却线。
更具体地，在第一分支线中可以设置用于选择性地打开或关闭第一分支线的第一开关阀。
在第一开关阀打开第一分支线的状态下，第一冷却剂可以在穿过第一散热器和第二散热器的同时被冷却。相反，在第一开关阀关闭第一分支线的状态下，第一冷却剂仅通过第一散热器而没有通过第二散热器，结果，第一冷却剂可以仅由第一散热器冷却。
根据示例性实施例的用于车辆的燃料电池系统可以包括：第一泵，其设置在第一冷却线中并被配置为泵送第一冷却剂；和流量调节器，其设置在第一冷却线中并被配置为独立于第一泵调节要被引入至燃料电池堆中的第一冷却剂的流量。
这是为了防止由于第一冷却剂的低流量而导致的冷却燃料电池堆的效率退化。例如，在燃料电池堆的高输出操作中，第一冷却剂的流速低于目标流速(例如，预定流速)的情况下，存在即使第一冷却剂的温度在适当温度范围内，冷却燃料电池堆的效率退化的问题。
然而，根据示例性实施例，由于被配置为调节第一冷却剂流速的流速调节器设置在第一冷却线中，所以可以获得使要被引入至燃料电池堆的第一冷却剂的流量降低最小化的有益效果。
流量调节器可以具有能够调节第一冷却剂的流速的各种结构。
作为示例，流量调节器可以包括：从第一冷却线分支出的第二分支线；和设置在第二分支线中的第二泵。第二泵通过第二分支线与第一泵并联连接并被配置为泵送第一冷却剂。
特别地，第二分支线的一端可以连接至第一散热器的出口与第一泵之间的第一冷却线，第二分支线的另一端可以连接至第一泵与燃料电池堆的入口之间的第一冷却线。
更具体地，在第二分支线中可以设置用于选择性地打开或关闭第二分支线的第二开关阀。
在第二开关阀打开第二分支线的状态下，第一冷却剂可以由第一泵和第二泵泵送。相反，当第二开关阀关闭第二分支线时，第一冷却剂可以仅由第一泵泵送，并且由第一泵泵送的第一冷却剂可以防止被引入至第二泵中。
根据示例性实施例，燃料电池系统可以包括：第二冷却线，其被配置为穿过车辆的电力电子部件并使第二冷却剂在其中循环，和第三散热器，其设置在第二冷却线中并被配置为冷却第二冷却剂。
作为示例，电力电子部件可以包括双向高压DC-DC转换器(BHDC)、鼓风机泵控制器(BPCU)、低压DC-DC转换器(LDC)、空气压缩机(ACP)和空气冷却器中的至少一者，其中所述BHDC设置在车辆的燃料电池堆与高压电池之间，所述BPCU被配置为控制为操作燃料电池堆而提供外部空气的鼓风机，所述LDC被配置为将由高压电池提供的高直流电压转换为低直流电压，所述ACP被配置为压缩要供应给燃料电池堆的空气。
特别地，第一散热器和第三散热器可以并联设置，并且燃料电池系统可以包括第一冷却风扇，所述第一冷却风扇被配置为将外部空气吹向第一散热器和第三散热器。
如上所述，由于所述第一散热器和所述第三散热器被所述相同的第一冷却风扇同时冷却，所以可以获得简化所述结构，提高设计自由度和空间利用率以及最小化用于冷却所述第一散热器和所述第三散热器的电耗的有益效果。
根据示例性实施例，燃料电池系统可以包括被配置为将外部空气吹至第二散热器的第二冷却风扇。
根据示例性实施例的用于车辆的燃料电池系统可以包括：第一连接线，其具有连接至第一散热器的出口与燃料电池堆的入口之间的第一冷却线的一端，和连接至燃料电池堆的出口与第一散热器的入口之间的第一冷却线的另一端；加热器，其设置在第一连接线中并被配置为加热通过第一连接线流动的第一冷却剂；和第二连接线，其被配置为穿过车辆的空气调节机，并连接至第一散热器的出口与燃料电池堆的入口之间的第一冷却线，并使第一冷却剂在其中循环。
将理解的是，前面的一般性描述和下述的详细描述仅是示例性和说明性，并且旨在对要求保护的本实用新型提供进一步解释。
附图说明
附图被包括以提供对本实用新型的进一步理解，其被并入本说明书中并构成本说明书的一部分，附图示出了本实用新型的实施例，并且与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
图1是根据示例性实施例的用于车辆的燃料电池系统的示意图。
图2是用于说明图1的用于车辆的燃料电池系统中的第二冷却器和流量调节器的示意图。
图3是用于说明图1的用于车辆的燃料电池系统中的第一连接线和第二连接线的示意图。
具体实施方式
在下文中参考附图更充分地描述本实用新型，在附图中示出了本实用新型的实施例。然而，本实用新型可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开彻底，并将本实用新型的范围充分传达给本领域技术人员。附图中相同的附图标记表示相同的元件。
在下文中，将参照附图进一步描述示例性实施例。
然而，本公开的技术范围不限于本文描述的一些示例性实施例，而是可以以各种不同的形式来实现。在本公开的技术概念的范围内，可以选择性地组合和替换示例性实施例中的一个或多个组成元件。
另外，除非另外具体地和明确地限定和陈述，否则在示例性实施例中使用的术语(包括技术术语和科技术语)可以被解释为本领域普通技术人员可以通常理解的含义。词典中限定的术语等常用术语的含义可以考虑相关技术的上下文含义进行解释。
另外，在示例性实施例中使用的术语是用于解释示例性实施例，而不是限制示例性实施例。
除非在本说明书的上下文中另外特别指出，否则单数形式也可以包括复数形式。本文所述“A、B和C中的至少一个(或一个或多个)”的解释可以包括通过组合A、B和C能形成的所有组合中的一个或多个。
另外，诸如第一、第二、A、B、(a)和(b)的术语可以用于描述示例性实施例的组成元件。
这些术语仅用于将一个组成元件与另一组成元件区分开的目的，并且组成元件的性质、序列或顺序不受这些术语的限制。
此外，当一个组成元件被描述为“连接”，“耦合”或“附接”至另一组成元件时，一个组成元件可以直接连接、耦合或附接至另一组成元件或通过其间插入的再一组成元件连接、耦合或附接至另一组成元件。
另外，“在另一个组成元件上方(之上)或下方(之下)形成或设置一个组成元件”的说明不仅包括两个组成元件彼此直接接触的情况，还包括在两个组成元件之间形成或设置一个或多个附加组成元件的情形。另外，“向上(上方)或向下(下方)”的说明可以包括基于一个组成元件的向下方向以及向上方向的含义。
参照图1、图2和图3，根据示例性实施例的用于车辆的燃料电池系统包括：第一冷却线110，其被配置为穿过车辆中的燃料电池堆10并允许第一冷却剂在其中循环；第一冷却器60，其连接至第一冷却线110并被配置为冷却第一冷却剂；以及第二冷却器80，其连接至第一冷却线110并被配置为独立于第一冷却器60冷却第一冷却剂。
例如，在示例性实施例中，第一冷却线110和第二冷却线120可以构成热管理系统(TMS)线，其中冷却剂(例如，第一冷却剂和第二冷却剂)可以在进行热交换的同时流动。冷却剂可用作在TMS线中的冷却介质或加热介质。
第一冷却线110被配置为穿过燃料电池堆10，并且第一冷却剂沿第一冷却线110循环。
第一冷却线110被配置为根据车辆的状态限定用于冷却第一冷却剂(即，降低第一冷却剂的温度)的冷却回路或用于加热第一冷却剂(即，升高第一冷却剂的温度)的加热回路。作为示例，第一冷却线110可以被配置为限定所述加热回路以确保/保证在初始起动状态下的冷起动能力，并且限定所述冷却回路以便在车辆行驶时，将燃料电池堆10中产生的热量排放到外部。
例如，燃料电池堆10可以具有能够通过燃料(例如，氢气)和氧化剂(例如，空气)之间的氧化还原反应来发电的各种结构。
作为示例，燃料电池堆10包括：具有催化电极层的膜电极组件(membraneelectrode assembly,MEA)，在其中发生电化学反应，氢离子在电解质膜两侧移动；气体扩散层(gas diffusion layer,GDL)，其被配置为使反应气体均匀分布，并用以传递产生的电能；垫圈和紧固件，其被配置为为反应气体和第一冷却剂保持防漏和密封性，并保持适当紧固压力；和分离器(例如，双极板)，其被配置为移动反应气体和第一冷却剂。
更具体地，在燃料电池堆10中，燃料(例如，氢气)和氧化剂(例如，空气或氧气)通过分离器中的流动路径分别供给膜电极组件的阳极和阴极，使得氢气作为燃料被供给到阳极，且空气或氧气作为氧化剂被供给到阴极。
作为燃料被供给到阳极的氢气通过电解质膜的两侧处设置的电极层中的催化剂而被分解成氢离子(例如，质子)和电子。只有氢离子通过电解质膜而被选择性地输送至阴极，并且同时，电子通过气体扩散层和分离器而被输送至阴极。例如，电解质膜可以是正离子交换膜，而气体扩散层和分离器可以是导体。
在阴极，通过电解质膜供应的氢离子和通过分离器输送的电子与由空气供应装置供应到阴极中的空气中的氧气相遇，以发生产生水的反应。由于氢离子的移动，电子流动通过外部导线，并且通过所述电子的流动产生电流。
在第一冷却线110中设置用于冷却第一冷却剂的第一冷却器60。例如，用于冷却第一冷却剂的第一冷却器60连接至第一冷却线110，使得第一冷却器60和第一冷却线110形成第一冷却剂的流动路径。
能够冷却第一冷却剂的各种冷却器可以用作第一冷却器60，并且示例性实施例不受第一冷却器60的类型和结构的限制或局限。
作为示例，第一冷却器60可以包括第一散热器61，该第一散热器61连接至第一冷却线110并被配置为冷却第一冷却剂。
第一散热器61连接至第一冷却线110，以便冷却第一冷却剂，并且第一散热器61的结构和形状可以根据所需条件和设计规格而不同地改变。
此外，第一散热器61连接到用于存储第一冷却剂的第一储存库64。
另外，在第一冷却线110中设置第一泵30，该第一泵30被配置为推动第一冷却剂流动。例如，第一泵30连接至第一冷却线110以形成第一冷却剂的流动路径。
能够泵送第一冷却剂的各种泵可以用作第一泵30，并且示例性实施例不受第一泵30的类型和特性的限制或局限。
参照图1和图2，在第一冷却线110中设置第二冷却器80，以便独立于第一冷却器60冷却第一冷却剂。
能够冷却第一冷却剂的各种冷却器可以用作第二冷却器80，并且示例性实施例不受第二冷却器80的类型和结构的限制或局限。
作为示例，第二冷却器80包括从第一冷却线110分支出的第一分支线160，和在第一分支线160中设置的第二散热器81。例如，第二散热器81与第一散热器61并联连接，并被配置为独立于第一冷却器61冷却第一冷却剂。
更具体地，第一分支线160的一端连接至燃料电池堆10的出口与第一散热器61的入口之间的第一部分的第一冷却线110，并且第一分支线160的另一端连接至第一散热器61的出口与燃料电池堆10的入口之间的第二部分的第一冷却线110。
特别地，第二散热器81被配置为由吹入外部空气的第二冷却风扇82来冷却。
如上所述，在示例性实施例中，被引入至燃料电池堆10中的第一冷却剂被第一冷却器60和第二冷却器80单独冷却，从而可以获得确保来自燃料电池堆10的高输出并提高安全性和可靠性的有益效果。
特别地，根据示例性实施例，可以在不能使用车辆诱导风的车辆(例如，施工机械)静止时，通过使用第一冷却器60和第二冷却器80来降低第一冷却剂的温度，从而获得确保燃料电池堆10的高输出操作并提高安全性和耐久性的有益效果。
特别地，在第一分支线160中可以设置用于选择性地打开或关闭第一分支线160的第一开关阀162。
例如，在第一分支线160的另一端(例如，第一散热器61的出口与燃料电池堆10的入口之间的第二部分的第一冷却线110)与第二散热器81的出口之间设置第一开关阀162，以便选择性地打开或关闭第一分支线160。
能够选择性地打开或关闭第一分支线160的各种阀可以用作第一开关阀162，并且示例性实施例不受第一开关阀162的类型和结构的限制或局限。
作为示例，典型的双向阀可以用作第一开关阀162。
在第一开关阀162打开第一分支线160的状态下，第一冷却剂可以在穿过第一散热器61和第二散热器81的同时被冷却。相反，在第一开关阀162关闭第一分支线160的状态下，第一冷却剂仅通过第一散热器61而不通过第二散热器81，结果，第一冷却剂可以仅由第一散热器61冷却。
例如，在需要从燃料电池堆10辐射/排放大量热量的情况下(例如，在车辆静止时燃料电池堆10的高输出操作期间)，第一开关阀162打开，因此第一冷却剂可被第一散热器61和第二散热器81冷却，使得第一冷却剂可被更快速和有效地冷却。相反，在燃料电池堆10的低输出操作期间，第一开关阀162关闭，因此第一冷却剂可以仅被第一散热器61冷却。
根据示例性实施例的用于车辆的燃料电池系统可以包括：第一泵30，其设置在第一冷却线110中并被配置为泵送第一冷却剂；以及流量调节器170，其设置在第一冷却线110中并配置为独立于第一泵30调节要被引入至燃料电池堆10的第一冷却剂的流量。例如，流量调节器170与第一泵30并联连接。
这是为了防止由于第一冷却剂的流量不足而使冷却燃料电池堆10的效率降低。
例如，在燃料电池堆10的高输出操作期间，第一冷却剂的流量低于目标流量(预定流量)的情况下，存在即使第一冷却剂的温度在适当温度范围内，冷却燃料电池堆10的效率降低的问题。
然而，根据示例性实施例，由于被配置为调节第一冷却剂的流量的流量调节器170设置在第一冷却线110中，因此可以获得使要被引入至燃料电池堆10的第一冷却剂的流量减小最小化的有益效果。
流量调节器170可以具有能够调节第一冷却剂的流量的各种结构，并且示例性实施例不受流量调节器170的结构的限制或局限。
作为示例，流量调节器170可以包括从第一冷却线110分支出的第二分支线172，和设置在第二分支线172中的第二泵174。例如，第二泵174通过第二分支线172与第一泵30并联连接并被配置为泵送第一冷却剂。
特别地，第二分支线172的一端连接至第一散热器61的出口与第一泵30之间的部分第一冷却线110，并且第二分支线172的另一端连接至第一泵30与燃料电池堆10的入口之间的部分第一冷却线110。
第二泵174被配置为推动第一冷却剂流动通过第二分支线172。
能够泵送第一冷却剂的各种泵可以用作第二泵174，并且示例性实施例不受第二泵174的类型和特性的限制或局限。
特别地，在第二分支线172中可以设置第二开关阀176，其被配置为选择性地打开或关闭第二分支线172。
例如，第二开关阀176设置在第二分支线172的所述另一端与第二泵174之间，以便选择性地打开或关闭第二分支线172。
能够选择性地打开或关闭第二分支线172的各种阀可以用作第二开关阀176，并且示例性实施例不受第二开关阀176的类型和结构的限制或局限。
作为示例，典型的双向阀可以用作第二开关阀176。
在第二开关阀176打开第二分支线172的状态下，第一冷却剂可以由第一泵30和第二泵174泵送。相反，当第二开关阀176关闭第二分支线172时，第一冷却剂可以仅由第一泵30进行泵送，并且由第一泵30泵送的第一冷却剂可以防止被引入至第二泵174中。
例如，在需要从燃料电池堆10辐射/排放大量热量的情况下(例如，在车辆静止时，燃料电池堆10的高输出操作期间)，第二开关阀176打开，因此第一冷却剂可以由第一泵30和第二泵174泵送，使得可以确保/保证第一冷却剂的足够流量。相反，在燃料电池堆10的低输出操作期间，第二开关阀176关闭，因此第一冷却剂可以仅由第一泵30泵送。
参照图1和图3，根据示例性实施例的燃料电池系统可包括第一连接线130，并且第一连接线130可以与第一冷却线110一起限定用于加热第一冷却剂的加热回路(例如，加热循环路径)。
更具体地，第一连接线130的一端连接至位于第一泵30的出口与燃料电池堆10之间的第一点处的第一冷却线110，并且第一连接线130的另一端连接至位于第一泵30的入口与燃料电池10之间的第二点处的第一冷却线110。
在这种情况下，第一泵30的入口被限定为这样的入口：第一冷却剂通过其被引入到第一泵30中。另外，第一泵30的出口被限定为这样的出口：已流过第一泵30的第一冷却剂通过其被排出。
此外，第一泵30的出口与燃料电池堆10之间的第一冷却线110被限定为这样的段：从第一泵30排出的第一冷却剂在其中流到燃料电池堆10的第一冷却剂入口。另外，第一泵30的入口与燃料电池堆10之间的第一冷却线110被限定为这样的段：从燃料电池堆10的冷却剂排放口排出的第一冷却剂在其中流向第一泵30的入口。
根据示例性实施例，加热器50可以连接至第一连接线130，并且沿着第一连接线130流动的第一冷却剂可以在穿过加热器50的同时被加热。
另外，在第一冷却线110中设置第一阀20，该第一阀20被配置为将第一冷却剂的流动路径切换到加热器50或燃料电池堆10。
作为示例，第一阀20设置在第一冷却线110中，以便使其位于所述第一点，并且第一连接线130的一端连接至第一阀20。
能够选择性地切换第一冷却剂的流动路径到加热器50或燃料电池堆10的各种阀可以用作第一阀20。
作为示例，典型的三通阀可以用作第一阀20。更具体地，第一阀20包括第一端口21，其连接到第一冷却线110，使得由第一泵30泵送的第一冷却剂被引入至第一阀20中；第二端口22，其连接到第一冷却线110，使得穿过第一阀20的第一冷却剂被引入至燃料电池堆10中；以及第三端口23，其连接到第一连接线130的一端。
通过打开和关闭第一阀20的第二端口22和第三端口23，可以选择性地将第一冷却剂的流动路径切换到加热器50或燃料电池堆10。例如，当第二端口22打开，且第三端口23关闭时，穿过第一阀20的第一冷却剂被引入至燃料电池堆10中。相反，当第三端口23打开且所述第二端口22关闭时，穿过第一阀20的第一冷却剂通过第一连接线130被引入至加热器50中。
根据示例性实施例的燃料电池系统可包括第二连接线150，其连接至第一冷却线110且被配置为与第一冷却线110一起限定用于冷却和加热空气调节机(例如，HAVC)90的冷却/加热回路。
作为示例，第二连接线150可以限定用于加热空气调节机90的加热器的回路。
更具体地，第二连接线150连接至所述第一点(例如，第一连接线130的一端连接至第一冷却线110的地方)与燃料电池堆的出口之间的第一冷却线110，并且第二连接线150被配置为允许部分第一冷却剂在其中循环。
在这种情况下，在所述第一点与燃料电池堆10的出口之间的第一冷却线110被限定为这样的段：从燃料电池堆10的冷却剂排放口排出的第一冷却剂在通过第一点之前在其中流动。
作为示例，第二连接线150的一端连接至所述第一点与燃料电池堆10的入口之间的第一冷却线110，并且第二连接线150的另一端连接至第一泵30与所述第二点之间的第一冷却线110。
另外，第二连接线150可以设置有离子过滤器95，该离子过滤器95被配置为过滤已经穿过空气调节机90的第一冷却剂中包含的离子。
例如，当第一冷却剂的电导率由于所述系统的腐蚀、渗出等导致增加时，电流流向第一冷却剂，这引起燃料电池堆10短路或电流流向第一冷却剂的问题。因此，需要保持第一冷却剂的低电导率。
离子过滤器95被配置为去除第一冷却剂中包含的离子，以将第一冷却剂的电导率降低至预定水平或更低水平。
如上所述，根据示例性实施例，在第一冷却剂到燃料电池堆10的供应被切断(例如，第一阀的第二端口关闭)的冷启动期间，第一冷却剂在经由第一连接线130中的加热器50循环(例如，沿着加热回路)的同时还沿着第二连接线150循环，结果，即使在冷启动期间，设置在第二连接线150中的离子过滤器95可以过滤(或去除)第一冷却剂中包含的离子。因此，可以获得将冷启动后立即引入至燃料电池堆10中的第一冷却剂的电导率降低至预定水平或更低水平的有益效果。
另外，在示例性实施例中，第一冷却线110被配置为穿过第一泵30与燃料电池堆10的出口之间的第一散热器61，并且燃料电池系统可以包括第三连接线140，其一端连接至第一散热器61的前端处的第一冷却线110，且其另一端连接至第一散热器61的后端处的第一连接线110。
参照图1和图3，第三连接线140连接至第一冷却线110，并被设置为限定与第一冷却线110一起用于冷却第一冷却剂的冷却回路。作为示例，第三连接线140的一端连接至第一泵30与第一散热器61之间的第一冷却线110，且第三连接线140的另一端连接至燃料电池堆10的冷却剂排放口与第一散热器61之间的第一冷却线110。
另外，在第一冷却线110中设置第二阀40，该第二阀40被配置为将第一冷却剂的流动路径切换到第一散热器61或燃料电池堆10。
作为示例，在第一冷却线110中设置第二阀40，从而使其位于第一泵30与第一散热器61之间，并且第二阀40连接至第三连接线140的一端以及第二连接线150的出口端(例如，所述另一端)。
能够选择性地将第一冷却剂的流动路径切换至第一散热器61或燃料电池堆10的各种阀可以用作第二阀40。
作为示例，典型的四通阀可以用作第二阀40。更具体地，第二阀40包括：第一端口41，其连接至第三连接线140；第二端口42，其连接至第一冷却线110；第三端口43，其连接至第二连接线150的所述另一端；以及第四端口44，其连接至第一冷却线110。例如，穿过第一散热器61的第一冷却剂通过第二端口42被引入至第二阀40。穿过第二阀40的第一冷却剂通过第四端口44被引入至第一泵30。
通过打开和关闭第二阀40的第一端口41和第二端口42，可以选择性地将第一冷却剂的流动路径切换至第一散热器61或燃料电池堆10。例如，当第一端口42打开且第二端口42关闭，第一冷却剂在不穿过第一散热器61的情况下被引入至燃料电池堆10中。相反，当第二端口42打开且第一端口41关闭时，第一冷却剂穿过第一散热器61，然后进入燃料电池堆10。
同时，根据示例性实施例的燃料电池系统可以包括：第一温度传感器112，其被配置为测量燃料电池堆10和所述第一点(例如，第一阀)之间的第一冷却剂的温度；第二温度传感器114，其被配置为测量第一连接线130的所述另一端和第一泵30之间的第一冷却剂的温度；以及第三温度传感器116，其被配置为测量加热器50中的冷却剂的温度。要被引入至燃料电池堆10的第一冷却剂的流速可以基于由第一温度传感器113、第二温度传感器114和第三温度传感器116所测量的温度来控制。
作为示例，当沿第一冷却线110循环的第一冷却剂的测量温度低于预定目标温度时，可以将第一冷却剂的流速控制为低于预定流速。如上所述，当第一冷却剂的测量温度低于预定目标温度时，由于要被引入至燃料电池堆10的第一冷却剂的流速被控制为低于预定流速，所以可以获得使由于第一冷却剂的温度偏差(例如，燃料电池堆10中停留的第一冷却剂的温度与要被引入至燃料电池堆10的第一冷却剂的温度之差)而导致的热冲击和性能衰减最小化的有益效果。
根据示例性实施例的燃料电池系统可以包括第二冷却线120，该第二冷却线120被配置为穿过车辆的电力电子部件200，并且第二冷却剂可以沿着第二冷却线120循环。
在这种情况下，车辆的电力电子部件200可以被理解为使用车辆的电力作为能源的组件，并且示例性实施例不受电力电子部件200的类型和数量的限制或局限。
作为示例，电力电子部件200可以包括双向高压DC-DC转换器(BHDC)210、鼓风机泵控制单元(BPCU)220、低压DC-DC转换器(LDC)230、空气压缩器(ACP)240和空气冷却器250中的至少一者，其中双向高压DC-DC转换器(BHDC)210设置在车辆的燃料电池堆10与高压电池之间，鼓风机泵控制单元(BPCU)220被配置为控制被构造成为操作燃料电池堆10而提供外部空气的鼓风机，低压DC-DC转换器(LDC)230被配置为将由高直流电压(其由高压电池提供)转换成低直流电压，空气压缩器(ACP)240被配置为压缩要供应给燃料电池堆10的空气。
在第二冷却线120中设置第三泵，该第三泵被配置为推动第二冷却剂流动。
能够泵送第二冷却剂的各种泵可以用作第三泵，并且示例性实施例不受第三泵的类型和特性的限制或局限。
另外，在第二冷却线120中可以设置用于冷却第二冷却剂的第三散热器71。
第三散热器71可以具有能够冷却第二冷却剂的各种结构，并且示例性实施例不受第三散热器71的类型和结构的限制或局限。
此外，第三散热器71可以连接至用于存储第二冷却剂的第二储存库74。
特别地，第一散热器61和第三散热器71被配置为由相同的第一冷却风扇62同时冷却。作为示例，第一散热器61和第三散热器71并联设置，并且第一冷却风扇62被设置成将外部空气吹至第一散热器61和第三散热器71。
如上所述，由于第一散热器61和第三散热器71同时被相同的第一冷却风扇62冷却，所以可以获得简化结构，提高设计自由度和空间利用率以及最小化需要冷却所第一散热器61和第三散热器71的电力能耗的有益效果。
根据如上所述的示例性实施例，可以获得确保来自燃料电池堆的高输出并提高安全性和可靠性的有益效果。
特别地，根据示例性实施例，在车辆静止时需要燃料电池堆的高输出的情况下，可以获得有效冷却燃料电池堆并提高燃料电池堆的操作性能和操作效率的有益效果。
另外，根据示例性实施例，可以获得使要被引入至燃料电池堆中的冷却剂的流量降低最小化和防止燃料电池堆的冷却性能劣化的有益效果。
虽然已经如上描述了示例性实施例，但示例性实施例仅是说明性的，并且不旨在于限制本公开。本领域技术人员可以理解，可以在不背离所说明的示例性实施例的本质特征的情况下，对所说明的示例性实施例进行以上未描述的各种修改和变更。例如，可以修改然后执行在示例性实施例中具体描述的各个组成元件。此外，应当解释为，与所述修改和变更有关的差异包括在由技术方案限定的示例性实施例的范围内。

Claims (13)

1.一种用于车辆的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统包括：
第一冷却线，其被配置为穿过车辆中的燃料电池堆并使第一冷却剂在其中循环；
第一冷却器，其设置在所述第一冷却线中并被配置为冷却所述第一冷却剂；以及
第二冷却器，其设置在所述第一冷却线中并被配置为独立于所述第一冷却器冷却所述第一冷却剂。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的燃料电池系统，其特征在于，所述第一冷却器包括第一散热器，所述第一散热器连接至所述第一冷却线并被配置为冷却所述第一冷却剂；并且所述第二冷却器包括从所述第一冷却线分支出的第一分支线，和连接至所述第一分支线的第二散热器，所述第二散热器通过所述第一分支线与所述第一散热器并联连接，并被配置为冷却所述第一冷却剂。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的燃料电池系统，其特征在于，所述第一分支线的第一端连接至所述燃料电池堆的出口与所述第一散热器的入口之间的第一部分的所述第一冷却线，并且所述第一分支线的第二端连接至所述第一散热器的出口与所述燃料电池堆的入口之间的第二部分的所述第一冷却线。
4.根据权利要求3所述的用于车辆的燃料电池系统，其特征在于，还包括：
第一开关阀，其被配置为选择性地打开或关闭所述第一分支线，并被设置在所述第一分支线的第二端与所述第二散热器的出口之间。
5.根据权利要求2所述的用于车辆的燃料电池系统，其特征在于，还包括：
第一泵，其设置在所述第一冷却线中并被配置为泵送所述第一冷却剂；和
流量调节器，其设置在所述第一冷却线中并被配置为独立于所述第一泵调节要被引入至所述燃料电池堆的所述第一冷却剂的流量。
6.根据权利要求5所述的用于车辆的燃料电池系统，其特征在于，所述流量调节器包括：
从所述第一冷却线分支出的第二分支线；和
设置在所述第二分支线中的第二泵，所述第二泵通过所述第二分支线与所述第一泵并联连接并被配置为泵送所述第一冷却剂。
7.根据权利要求6所述的用于车辆的燃料电池系统，其特征在于，所述第二分支线的第一端连接至所述第一散热器的出口与所述第一泵之间的第一部分的所述第一冷却线，并且所述第二分支线的第二端连接至所述第一泵与所述燃料电池堆的入口之间的第二部分的所述第一冷却线。
8.根据权利要求7所述的用于车辆的燃料电池系统，其特征在于，还包括：
第二开关阀，其被配置为选择性地打开或关闭所述第二分支线，并被设置在所述第二分支线的第二端与所述第二泵之间。
9.根据权利要求2所述的用于车辆的燃料电池系统，其特征在于，还包括：
第二冷却线，其被配置为穿过所述车辆的电力电子电路并允许第二冷却剂在其中循环；和
第三散热器，其设置在所述第二冷却线中并被配置为冷却所述第二冷却剂。
10.根据权利要求9所述的用于车辆的燃料电池系统，其特征在于，所述电力电子电路包括双向高压DC-DC转换器(BHDC)、鼓风机泵控制器(BPCU)、低压DC-DC转换器(LDC)、空气压缩机(ACP)和空气冷却器中的至少一者，其中所述BHDC设置在所述车辆的所述燃料电池堆与高压电池之间，所述BPCU被配置为控制为操作所述燃料电池堆而提供外部空气的鼓风机，所述LDC被配置为将由所述高压电池提供的高直流电压转换成低直流电压，所述ACP被配置为压缩要供应给所述燃料电池堆的空气。
11.根据权利要求9所述的用于车辆的燃料电池系统，其特征在于，所述第一散热器和所述第三散热器并联设置，并且所述燃料电池系统还包括第一冷却风扇，所述第一冷却风扇被配置为将外部空气吹向所述第一散热器和所述第三散热器。
12.根据权利要求2所述的用于车辆的燃料电池系统，其特征在于，还包括：
第二冷却风扇，其被配置为将外部空气吹向所述第二散热器。
13.根据权利要求2所述的用于车辆的燃料电池系统，其特征在于，还包括：
第一连接线，其具有连接至所述第一散热器的出口与所述燃料电池堆的入口之间的所述第一冷却线的第一端，和连接至所述燃料电池堆的出口与所述第一散热器的入口之间的所述第一冷却线的第二端；
加热器，其设置在所述第一连接线中并被配置为加热通过所述第一连接线流动的所述第一冷却剂；和
第二连接线，其被配置为穿过所述车辆的空气调节机，并连接至所述第一散热器的出口与所述燃料电池堆的入口之间的所述第一冷却线，并使所述第一冷却剂在其中循环。
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