[发明专利]一种具有高电位保护的燃料电池系统

权利要求书

1.一种具有高电位保护的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统包括：

燃料电池电堆，利用氢气和空气通过电化学反应而发电；

氢气供应系统，为燃料电池电堆提供合适压力及流量的氢气；

空气供应系统，为燃料电池电堆提供合适压力、流量、温度、湿度的氧气；

冷却液循环系统，通过冷却液循环及温度管理控制燃料电池电堆，并使其保持合适的反应温度；

电气控制系统，控制燃料电池电堆各辅机协调动作；

所述冷却液循环系统包括冷却液循环泵、散热器、散热器风机、节温器、防冻加热电阻、温度传感器、以及冷却液管道；所述燃料电池电堆通过冷却液管道依次与冷却液循环泵、节温器、防冻加热电阻和温度传感器连通并构成冷却液循环回路；所述散热器的两端并联设置在节温器上，构成冷却液分支回路；所述散热器风机固定安装在散热器上；

所述电气控制系统包括燃料电池控制器、以及分别与燃料电池控制器电连接的电压传感器、电流传感器、电堆保护接触器、冷却液泵电机控制器、空气压缩机电机控制器、防冻加热接触器、防冻供电控制器、防冻供电连接器和变流器；所述燃料电池电堆的正负极分别与燃料电池控制器、电压传感器、冷却液泵电机控制器、空气压缩机电机控制器和变流器的两端连接，实现稳定供电；所述电流传感器与燃料电池电堆串联连接；所述冷却液泵电机控制器与冷却液循环泵电连接，所述空气压缩机电机控制器与空气供应系统电连接，所述燃料电池控制器分别与温度传感器和散热器风机电连接；所述防冻加热电阻的两端通过防冻加热接触器和电堆保护接触器分别与防冻供电连接器和燃料电池电堆电连接，实现燃料电池电堆的高电位保护；所述防冻供电控制器分别与防冻加热接触器和电堆保护接触器电连接，实现两者之间的互锁。

2.根据权利要求1所述的具有高电位保护的燃料电池系统，其特征在于，所述空气供应系统包括空气过滤器、空气压缩机、空气压缩机驱动电机、空气质量流量计、空气加湿器、以及空气供应管道；所述燃料电池电堆通过空气供应管道依次与空气加湿器、空气质量流量计、空气压缩机和空气过滤器连通并构成空气供应通道；所述空气压缩机驱动电机安装在空气压缩机内，与空气压缩机传动连接并与空气压缩机电机控制器电连接。

3.根据权利要求1所述的具有高电位保护的燃料电池系统，其特征在于，所述氢气供应系统包括氢气储罐、氢气减压器、氢气电磁阀、氢气循环泵、氢气排放阀、以及氢气供应管道；所述氢气循环泵的两端通过氢气供应管道与燃料电池电堆连通并构成氢气供应循环回路；所述氢气储罐的出气口与氢气减压器进气口连通，氢气减压阀的出气口与氢气电磁阀的一端连通，氢气电磁阀的另一端与氢气循环泵一端连通，氢气循环泵的另一端与氢气排放阀连通；所述氢气电磁阀、氢气循环泵和氢气排放阀分别与燃料电池控制器电连接。

4.根据权利要求1所述的具有高电位保护的燃料电池系统，其特征在于，所述防冻加热电阻设置在冷却液管道内，或者采用带状或片状结构并缠绕或贴敷在冷却液管道外表面上。

5.一种具有高电位保护的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1:设定燃料电池电堆的保护电压为V₁＝N×V_cp，其中，N为电堆中的单电池数，V_cp为单电池保护电压值；此时对应的负载电流值为I₁；

步骤S2:燃料电池控制器通过电压传感器检测燃料电池电堆的实时电压，当燃料电池电堆的电压增大到保护电压V₁以上时，电堆保护接触器闭合，防冻加热电阻与燃料电池电堆正负极连接并将燃料电池电堆电压拉低到V₁以下；

步骤S3:燃料电池控制器通过电流传感器检测燃料电池电堆实时的负载电流，当燃料电池电堆的负载电流增大到两倍的I₁以上时，此时对应的电压称为电堆保护取消电压V₂，电堆保护接触器断开，退出高电位保护；

步骤S4:当燃料电池系统接收到停机信号后，电堆保护接触器保持闭合状态，直到燃料电池电堆的电压低于停机截止电压V_s＝N×V_cs，其中，N为电堆中的单电池数，V_cs为单电池停机截止电压值。