[实用新型]一种燃料电池系统、车载供电系统及车辆

说明书

本实用新型提供了一种燃料电池系统、车载供电系统及车辆，燃料电池系统内集成了多个燃料电池电堆，各燃料电池电堆之间并联，各燃料电池电堆的输出端分别通过对应的控制开关与DC/DC变换器的低压端连接，DC/DC变换器的高压端分别与动力电池负载连接；当燃料电池系统处于怠速工况，而动力电池的荷电状态又比较高时，根据负载需求功率的大小，由控制器控制相应的燃料电池电堆停机，切断其电流输出，使处于工作状态的燃料电池电堆以高于电化学极化曲线的功率进行发电。本实用新型实现了燃料电池系统在怠速工况下有效避开燃料电池电堆工作在电化学极化区域，提升了燃料电池的寿命，降低了燃料电池系统性能衰减速率。

技术领域

本实用新型属于燃料电池系统技术领域，特别涉及一种燃料电池系统、车载供电系统及车辆。

背景技术

在能源与环境的双重压力下，燃料电池汽车成为未来汽车工业发展的方向，也是汽车领域研究的重点。燃料电池汽车是一种用车载燃料电池装置产生的电力作为动力的汽车。车载燃料电池装置所使用的燃料为高纯度氢气或含氢燃料经重整所得到的高含氢重整气。与通常的电动汽车比较，其动力方面的不同在于燃料电池汽车用的电力来自车载燃料电池装置，电动汽车所用的电力来自电网充电的蓄电池。燃料电池是一种不燃烧燃料而直接以电化学反应方式将燃料的化学能转变为电能的高效发电装置，这种电化学反应属于一种没有物体运动就获得电力的静态发电方式。因而，燃料电池具有效率高、噪音低、无污染物排出等优点，这确保了燃料电池汽车成为真正意义上的高效、清洁汽车。

车用燃料电池不同于固定发电类的燃料电池，需要承受车辆复杂工况下频繁变载的功率需求，尤其是车辆在低速或临时停车时，车辆需求的功率较小，电机运行在发电状态，会产生很大的电流，此时燃料电池的输出功率将会变小，燃料电池系统处于怠速状态，将使得燃料电池工作在电化学极化区域，对燃料电池的使用寿命和性能衰减影响较大。为了解决上述问题，目前车辆普遍采用燃料电池与动力电池或超级电容等储能元件并联，在车辆处于怠速时通过给储能元件充电，来提高燃料电池的输出效率，避免燃料电池工作在电化学极化区域，为了解决上述问题，如公告号为“CN205632147U”，名称为“一种带超级电容的燃料电池电动汽车动力装置”的中国专利，该专利的燃料电池与超级电容并联，当制动踏板被踩下时，电动汽车运行在怠速状态，电控单元控制驱动电机运行在发电模式，电能经过功率变换器整流后，给超级电容器充电，提高了燃料电池的输出功率，但是如果车辆怠速时间过长或者处于下坡工况下，且此时超级电容荷电状态较高，无法接受充电时，则采用该专利的方案不能解决燃料电池的输出功率较小的问题，以至于造成燃料电池的寿命衰减和性能下降，而如果频繁启停燃料电池系统，将使燃料电池工作在更为不利的工况，对燃料电池的寿命影响更大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种燃料电池系统、车载供电系统及车辆，用于解决现有技术中燃料电池处于怠速工况而储能元件荷电状态较高时造成燃料电池系统的寿命衰减和性能下降的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种燃料电池系统，包括以下技术方案：

电池系统方案一，一种燃料电池系统，包括储氢装置、空气供给装置、并联的至少两个燃料电池电堆，各燃料电池电堆包括氢气进气口、空气进气口、氢气出气口及空气出气口，所述储氢装置通过对应的氢气进气口、空气进气口与各燃料电池电堆连接，各燃料电池电堆的输出端分别用于通过对应的控制开关与DC/DC变换器的低压端连接，当动力电池荷电状态值大于第一设定值，且负载需求功率小于第二设定值时，根据负载需求功率的大小控制并联的燃料电池电堆中的至少一个燃料电池电堆停机。

电池系统方案二，在电池系统方案一的基础上，所述储氢装置与对应的氢气进气口之间设置有氢气进气电磁阀，所述空气供给装置与对应的空气进气口之间设置有空气进气电磁阀。

电池系统方案三，在电池系统方案二的基础上，氢气出气口连接有氢气循环装置，所述氢气循环装置与所述储氢装置连接。

电池系统方案四，在电池系统方案一的基础上，所述控制开关为继电器。