[发明专利]一种具有高电位保护的燃料电池系统

说明书

本发明公开了一种具有高电位保护的燃料电池系统，该燃料电池系统的防冻加热电阻与燃料电池电堆高压输出通过电堆保护接触器进行连接，在燃料电池电堆启动、停机、待机以及低负载运行过程中，当电堆输出电压高于设定的电堆保护电压时，控制电堆保护接触器闭合，利用防冻加热电阻消耗部分燃料电池电能，避免电堆高电压运行造成的催化剂劣化；当电堆输出电压低于电堆保护取消电压一定时间时，控制电堆保护接触器断开，燃料电池电堆正常输出；防冻加热电阻阻值经过匹配，可确保在无其他负载的情况下，使电堆输出电压低于电堆保护电压；通过此方法，可以利用防冻加热电阻有效抑制由于燃料电池的输出电压偏高而导致的催化剂劣化。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，尤其涉及一种具有高电位保护的燃料电池系统。

背景技术

近年来，燃料电池作为零排放的车用动力系统应用，受到广泛重视。对于车用燃料电池系统，在怠速时、低速行驶时、再生制动时,整车功率需求低，燃料电池系统处于极低功率输出或者不对外输出，甚至暂时进入停机状态，此时燃料电池电堆处于高电位状态。燃料电池电堆在高电位状态下，会加速催化剂的劣化，从而缩短电堆工作寿命。因此，在燃料电池电堆低功率输出或运转停止的情况下，需要采取措施回避电堆高电位状态。

现有技术路径通过几种方式进行燃料电池电堆高电压回避。一种是对燃料电池混合动力系统进行功率分配控制，例如ZL 200880111751.3，在系统负载功率较小时，控制燃料电池输出功率为动力电池充电，使输出功率高于高电位回避电压所要求的最低功率。此方法在系统处于正常工况条件下可以有效避免高电位的产生，但是当车辆长时间不行驶或者长下坡时，动力电池电量很容易充满，此时不能有效解决燃料电池低功率运行的问题。另一种避免高电压的方法是，当负载对燃料电池的功率需求很低时，使燃料电池停机，依靠动力电池满足系统功率需求，例如ZL 200880117284.5。此种高电位回避策略容易使燃料电池电池系统进入频繁启停过程，对于燃料电池寿命也有损害。另一种策略是，通过控制反应气体供给来限制燃料电池的输出电压，避免出现高电位，例如ZL 200880001314.6公开的燃料电池高电压回避策略。

因此，现有技术需要进一步改进和完善。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、具有高电位保护的燃料电池系统。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种具有高电位保护的燃料电池系统，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。

具体的，所述冷却液循环系统包括用于将冷却液循环流进流出燃料电池电堆的冷却液循环泵、用于给冷却液散热的散热器、用于给散热器散热的散热器风机、用于调节温度的节温器、用于加热冷却液的防冻加热电阻、用于测量燃料电池电堆温度的温度传感器、以及用于连通各部件的冷却液管道。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，该分支回路用于冷却液的降温。所述散热器风机固定安装在散热器上。