[實用新型]一種有源燃料電池系統

有效

• 申請號: 202220775671.5
• 申請日: 2022-04-06
• 公開（公告）號: CN217387228U
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 李飛強;張國強;方川;趙興旺;高云慶
• 申請（專利權）人: 北京億華通科技股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04298
• 分類號: H01M8/04298;H02J7/34
• 代理公司: 北京共騰律師事務所 16031
• 代理人: 姚星

本實用新型提供了一種有源燃料電池系統，包括一個控制裝置5和四個分部件：儲能部件1、耗能部件2、發電部件3、電力轉換部件4，所述控制裝置5分別和四個分部件連接，控制四個分部件。本實用新型通過在燃料電池系統中集成儲能裝置，實現了燃料電池系統從需要外部配套的發電裝置轉變為獨立的能源裝置，有利于能源裝置一體化的架構集成、控制集成與一體化設計。

技術領域

本實用新型屬于燃料電池領域，特別是一種有源燃料電池系統。

背景技術

燃料電池汽車是具有廣闊發展前景的新能源汽車，其具有加氫時間短、續駛里程長的諸多優點。現有的燃料電池系統通常包含燃料電池電堆和外圍氫氣、空氣、冷卻等零部件系統，電堆中單片電池單元的理論電壓為1.23V，其通常通過幾百片并聯實現大功率輸出。燃料電池系統在啟動時，需要外部提供能量驅動空壓機、水泵、氫氣噴射閥實現氫氣、氧氣的供給后才能實現氫氧反應發電輸出，而現有的燃料電池系統在設計時沒有考慮到上述功能需求，導致在測試、生產、整車集成、各種應用場景中無法獨立工作，依賴于外部配套，同時也不利于實現燃料電池能源裝置的集成化、一體化設計。因此，本實用新型提出了有源燃料電池系統及其功率控制單元的概念(AFPCU，active fuel cell power controlunit)，從能源裝置的角度實現系統集成、控制及應用。

實用新型內容

本實用新型實現燃料電池系統從依賴配套設備的非獨立發電裝置向有源燃料電池系統、獨立能源裝置的轉變。本實用新型提供了一種有源燃料電池系統，其通過在燃料電池系統中集成儲能裝置，實現了燃料電池系統從需要外部配套的發電裝置轉變為獨立的能源裝置，有利于能源裝置一體化的架構集成、控制集成與一體化設計。

本實用新型提供一種有源燃料電池系統，包括一個控制裝置5和四個分部件：儲能部件1、耗能部件2、發電部件3、電力轉換部件4，所述儲能部件1被配置為用于能量存儲；具體的，例如可以是鋰電池、超級電容等儲能部件；所述耗能部件2被配置為消耗儲能部件1中存儲的能量并向發電部件3提供所需的反應物，如空壓機消耗電能提供空氣、水泵消耗電能驅動冷卻液/水循環、氫氣噴射閥消耗電能提供高壓氫氣等；所述發電部件3被配置為利用空氣和燃料發生電化學反應并生成電能，如氫氣燃料電池電堆，提供空氣、氫氣電化學反應的場所并生成電能；所述電力轉換部件4被配置為將所述發電部件3生成的直流電轉換成裝置、部件所需的直流電或交流電各種電力形式；所述控制裝置5被配置為分別與四個分部件連接，實現對四個分部件的控制。

具體的，所述儲能部件1包括電池或電容儲能部件。例如可以是鋰電池、超級電容等儲能部件。

具體的，所述耗能部件2包括空壓機、水泵、燃料氣噴射閥中的一種或多種。比如氫氣噴射閥。

具體的，所述發電部件3包括固體氧化物燃料電池、質子交換膜燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、氫氣燃料電池。

具體的，所述控制裝置5包括控制器或PLC，分別和所述四個分部件連接。

具體的，所述儲能部件1包括薄片鋰電池中空箱體；所述耗能部件2包括空壓機、水泵、氫氣噴射閥；所述發電部件3包括燃料電池電堆，優選地氫氣燃料電池；所述電力轉換部件4包括DC/DC轉換器；所述控制裝置5包括控制器或PLC；所述控制裝置5分別和四個分部件連接，控制四個分部件；四個分部件相互連接。

具體的，所述儲能部件1、耗能部件2、發電部件3、電力轉換部件4單獨設置或結合設置。例如，作為儲能部件1的超級電容與作為耗能部件2的空壓機可以結合成自帶超級電容的空壓機，作為儲能部件1的薄片鋰電池中空箱體可以作為燃料電池電堆的結構支撐。

本實用新型的有源燃料電池系統的控制方法如下：所述控制裝置5在接到儲能指令時，控制所述儲能部件1儲存能量，控制儲能部件1向耗能部件2提供電能，驅動電力轉換部件4轉換電力輸出。

具體的包含如下步驟：

S01：開始；