[發明專利]燃料電池動力系統

有效

• 申請號: 201410559844.X
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN104269571A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 王政;湯浩;殷聰
• 申請（專利權）人: 中國東方電氣集團有限公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 艾春慧;吳貴明

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，具體而言，涉及一種燃料電池動力系統。

背景技術

現有技術中，如圖1所示，燃料電池動力系統包括第一反應氣供應裝置1’、氧化劑供應裝置8’、燃料電池堆2’、功率變換裝置7’、驅動電機以及控制模塊。以交通領域為例，燃料電池動力系統可用于燃料電池車的動力電源，其燃料為高壓反應氣，氧化劑為空氣，生成純水，是節能減排、綠色能源的主要發展方向之一。

然而，上述的燃料電池動力系統的第一反應氣供應裝置1’一般為高壓氣瓶儲氫，由于反應氣罐的壓力不宜過高，能量密度遠不如液態燃料，導致燃料電池車的續航里程無法與汽油車媲美。

圖2為燃料電池動力系統在啟動、加載、卸載與停機等不同階段的總體輸出功率的示意圖。如圖2所示，燃料電池動力系統由啟動前A階段(功率為0)，啟動至B階段(功率為P1)，由B階段加載至C階段(功率為P2)，再由C階段卸載至D階段(功率為P1)，再由D階段卸載至停機F階段(功率為0)的功率響應速率較高。由圖2可以看出，負載對燃料電池動力系統的功率響應速率要求較高，達到毫秒量級。

圖3為燃料電池動力系統的主燃料電池堆在啟動、加載、卸載與停機等不同階段的輸出功率的示意圖。如圖3所示，與燃料電池動力系統在相同工況下(包括啟動階段即由啟動前A階段啟動至B階段、加載階段即由B階段加載至C階段、卸載階段即由C階段卸載至D階段、停機階段即由D階段卸載至停機F階段)相比，主燃料電池堆在不同階段的功率響應速率則較為緩慢，為秒級甚至分鐘級。因此，該兩者之間在不同工況的切換時，存在能量的富余與缺乏。如圖4所示，為燃料電池動力系統啟動、加載、卸載與停機的能量響應過程，其中，陰影區域E1表示由啟動前A階段啟動至B階段時，燃料電池動力系統所缺乏的瞬時啟動能量；陰影區域E2表示由B階段加載至C階段時，燃料電池動力系統所缺乏的瞬時加載能量；陰影區域E3表示由C階段卸載至D階段時，燃料電池動力系統所富余的能量；陰影區域E4表示由D階段卸載至停機F階段時，燃料電池動力系統所富余的能量。

因此，上述的燃料電池系統存在啟動速度與功率響應速度較慢的問題。

發明內容

本發明旨在提供一種燃料電池動力系統，以解決現有技術中燃料電池系統的啟動速度較慢的問題。

為了實現上述目的，根據本發明提供了一種燃料電池動力系統，燃料電池動力系統包括主燃料電池堆、控制裝置，用于為主燃料電池堆提供反應氣的第一反應氣供應裝置，用于為主燃料電池堆提供氧化劑的氧化劑供應裝置，主燃料電池堆具有與第一反應氣供應裝置連通的第一進氣口，第一反應氣供應裝置與控制裝置電連接，燃料電池動力系統還包括：第二反應氣供應裝置，第二反應氣供應裝置與第一反應氣供應裝置彼此獨立設置，第二反應氣供應裝置與控制裝置電連接，第二反應氣供應裝置的第一出氣口與主燃料電池堆的第一進氣口連通

進一步地，燃料電池動力系統還包括備用燃料電池堆，備用燃料電池堆與主燃料電池堆彼此獨立設置，備用燃料電池堆與控制裝置電連接，其中，第二反應氣供應裝置的第二出氣口與備用燃料電池堆的進氣口連通，氧化劑供應裝置與備用燃料電池堆的進氣口連通，備用燃料電池堆的出口與主燃料電池堆的出口連通。

進一步地，燃料電池動力系統還包括壓力調節裝置，壓力調節裝置與控制裝置電連接，第一反應氣供應裝置的出氣口與主燃料電池堆的第一進氣口之間設置有氣體輸送管路，壓力調節裝置設置在氣體輸送管路上。

進一步地，壓力調節裝置包括反應氣存儲罐，反應氣存儲罐的進氣口與第一反應氣供應裝置的出氣口連通，反應氣存儲罐的出氣口與主燃料電池堆的第一進氣口連通。

進一步地，壓力調節裝置還包括壓縮泵，壓縮泵與控制裝置電連接，壓縮泵設置在反應氣存儲罐的進氣口處。

進一步地，壓力調節裝置還包括電磁閥，電磁閥與控制裝置電連接，電磁閥設置在反應氣存儲罐的出氣口與主燃料電池堆的第一進氣口之間。

進一步地，燃料電池動力系統還包括充放電裝置和功率變換裝置，主燃料電池堆與功率變換裝置之間設置有燃料電池供電線路，充放電裝置與燃料電池供電線路并聯設置。

進一步地，充放電裝置包括蓄電池組。

進一步地，充放電裝置還包括用于將燃料電池供電線路的電能采集至充放電裝置的充電模塊，充電模塊與控制裝置電連接。

進一步地，充放電裝置還包括用于將充放電裝置的電能輸送至燃料電池供電線路的放電模塊，放電模塊與控制裝置電連接。

進一步地，第二反應氣供應裝置通過高壓鋼瓶儲氫方式提供反應氣。