[實用新型]一種燃料電池系統、車載供電系統及車輛

有效

• 申請號: 201820174719.0
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN208069422U
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 張龍海;李維國;王鑫;曹卓濤;周鑫;楊春博
• 申請（專利權）人: 鄭州宇通客車股份有限公司
• 主分類號: B60L11/00
• 分類號: B60L11/00;B60L11/18;H01M8/24;H01M8/2465
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 吳敏

本實用新型提供了一種燃料電池系統、車載供電系統及車輛，燃料電池系統內集成了多個燃料電池電堆，各燃料電池電堆之間并聯，各燃料電池電堆的輸出端分別通過對應的控制開關與DC/DC變換器的低壓端連接，DC/DC變換器的高壓端分別與動力電池負載連接；當燃料電池系統處于怠速工況，而動力電池的荷電狀態又比較高時，根據負載需求功率的大小，由控制器控制相應的燃料電池電堆停機，切斷其電流輸出，使處于工作狀態的燃料電池電堆以高于電化學極化曲線的功率進行發電。本實用新型實現了燃料電池系統在怠速工況下有效避開燃料電池電堆工作在電化學極化區域，提升了燃料電池的壽命，降低了燃料電池系統性能衰減速率。

技術領域

本實用新型屬于燃料電池系統技術領域，特別涉及一種燃料電池系統、車載供電系統及車輛。

背景技術

在能源與環境的雙重壓力下，燃料電池汽車成為未來汽車工業發展的方向，也是汽車領域研究的重點。燃料電池汽車是一種用車載燃料電池裝置產生的電力作為動力的汽車。車載燃料電池裝置所使用的燃料為高純度氫氣或含氫燃料經重整所得到的高含氫重整氣。與通常的電動汽車比較，其動力方面的不同在于燃料電池汽車用的電力來自車載燃料電池裝置，電動汽車所用的電力來自電網充電的蓄電池。燃料電池是一種不燃燒燃料而直接以電化學反應方式將燃料的化學能轉變為電能的高效發電裝置，這種電化學反應屬于一種沒有物體運動就獲得電力的靜態發電方式。因而，燃料電池具有效率高、噪音低、無污染物排出等優點，這確保了燃料電池汽車成為真正意義上的高效、清潔汽車。

車用燃料電池不同于固定發電類的燃料電池，需要承受車輛復雜工況下頻繁變載的功率需求，尤其是車輛在低速或臨時停車時，車輛需求的功率較小，電機運行在發電狀態，會產生很大的電流，此時燃料電池的輸出功率將會變小，燃料電池系統處于怠速狀態，將使得燃料電池工作在電化學極化區域，對燃料電池的使用壽命和性能衰減影響較大。為了解決上述問題，目前車輛普遍采用燃料電池與動力電池或超級電容等儲能元件并聯，在車輛處于怠速時通過給儲能元件充電，來提高燃料電池的輸出效率，避免燃料電池工作在電化學極化區域，為了解決上述問題，如公告號為“CN205632147U”，名稱為“一種帶超級電容的燃料電池電動汽車動力裝置”的中國專利，該專利的燃料電池與超級電容并聯，當制動踏板被踩下時，電動汽車運行在怠速狀態，電控單元控制驅動電機運行在發電模式，電能經過功率變換器整流后，給超級電容器充電，提高了燃料電池的輸出功率，但是如果車輛怠速時間過長或者處于下坡工況下，且此時超級電容荷電狀態較高，無法接受充電時，則采用該專利的方案不能解決燃料電池的輸出功率較小的問題，以至于造成燃料電池的壽命衰減和性能下降，而如果頻繁啟停燃料電池系統，將使燃料電池工作在更為不利的工況，對燃料電池的壽命影響更大。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種燃料電池系統、車載供電系統及車輛，用于解決現有技術中燃料電池處于怠速工況而儲能元件荷電狀態較高時造成燃料電池系統的壽命衰減和性能下降的問題。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種燃料電池系統，包括以下技術方案：

電池系統方案一，一種燃料電池系統，包括儲氫裝置、空氣供給裝置、并聯的至少兩個燃料電池電堆，各燃料電池電堆包括氫氣進氣口、空氣進氣口、氫氣出氣口及空氣出氣口，所述儲氫裝置通過對應的氫氣進氣口、空氣進氣口與各燃料電池電堆連接，各燃料電池電堆的輸出端分別用于通過對應的控制開關與DC/DC變換器的低壓端連接，當動力電池荷電狀態值大于第一設定值，且負載需求功率小于第二設定值時，根據負載需求功率的大小控制并聯的燃料電池電堆中的至少一個燃料電池電堆停機。

電池系統方案二，在電池系統方案一的基礎上，所述儲氫裝置與對應的氫氣進氣口之間設置有氫氣進氣電磁閥，所述空氣供給裝置與對應的空氣進氣口之間設置有空氣進氣電磁閥。

電池系統方案三，在電池系統方案二的基礎上，氫氣出氣口連接有氫氣循環裝置，所述氫氣循環裝置與所述儲氫裝置連接。

電池系統方案四，在電池系統方案一的基礎上，所述控制開關為繼電器。