[实用新型]一种有源燃料电池系统

说明书

本实用新型提供了一种有源燃料电池系统，包括一个控制装置5和四个分部件：储能部件1、耗能部件2、发电部件3、电力转换部件4，所述控制装置5分别和四个分部件连接，控制四个分部件。本实用新型通过在燃料电池系统中集成储能装置，实现了燃料电池系统从需要外部配套的发电装置转变为独立的能源装置，有利于能源装置一体化的架构集成、控制集成与一体化设计。

技术领域

本实用新型属于燃料电池领域，特别是一种有源燃料电池系统。

背景技术

燃料电池汽车是具有广阔发展前景的新能源汽车，其具有加氢时间短、续驶里程长的诸多优点。现有的燃料电池系统通常包含燃料电池电堆和外围氢气、空气、冷却等零部件系统，电堆中单片电池单元的理论电压为1.23V，其通常通过几百片并联实现大功率输出。燃料电池系统在启动时，需要外部提供能量驱动空压机、水泵、氢气喷射阀实现氢气、氧气的供给后才能实现氢氧反应发电输出，而现有的燃料电池系统在设计时没有考虑到上述功能需求，导致在测试、生产、整车集成、各种应用场景中无法独立工作，依赖于外部配套，同时也不利于实现燃料电池能源装置的集成化、一体化设计。因此，本实用新型提出了有源燃料电池系统及其功率控制单元的概念(AFPCU，active fuel cell power controlunit)，从能源装置的角度实现系统集成、控制及应用。

实用新型内容

本实用新型实现燃料电池系统从依赖配套设备的非独立发电装置向有源燃料电池系统、独立能源装置的转变。本实用新型提供了一种有源燃料电池系统，其通过在燃料电池系统中集成储能装置，实现了燃料电池系统从需要外部配套的发电装置转变为独立的能源装置，有利于能源装置一体化的架构集成、控制集成与一体化设计。

本实用新型提供一种有源燃料电池系统，包括一个控制装置5和四个分部件：储能部件1、耗能部件2、发电部件3、电力转换部件4，所述储能部件1被配置为用于能量存储；具体的，例如可以是锂电池、超级电容等储能部件；所述耗能部件2被配置为消耗储能部件1中存储的能量并向发电部件3提供所需的反应物，如空压机消耗电能提供空气、水泵消耗电能驱动冷却液/水循环、氢气喷射阀消耗电能提供高压氢气等；所述发电部件3被配置为利用空气和燃料发生电化学反应并生成电能，如氢气燃料电池电堆，提供空气、氢气电化学反应的场所并生成电能；所述电力转换部件4被配置为将所述发电部件3生成的直流电转换成装置、部件所需的直流电或交流电各种电力形式；所述控制装置5被配置为分别与四个分部件连接，实现对四个分部件的控制。

具体的，所述储能部件1包括电池或电容储能部件。例如可以是锂电池、超级电容等储能部件。

具体的，所述耗能部件2包括空压机、水泵、燃料气喷射阀中的一种或多种。比如氢气喷射阀。

具体的，所述发电部件3包括固体氧化物燃料电池、质子交换膜燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、氢气燃料电池。

具体的，所述控制装置5包括控制器或PLC，分别和所述四个分部件连接。

具体的，所述储能部件1包括薄片锂电池中空箱体；所述耗能部件2包括空压机、水泵、氢气喷射阀；所述发电部件3包括燃料电池电堆，优选地氢气燃料电池；所述电力转换部件4包括DC/DC转换器；所述控制装置5包括控制器或PLC；所述控制装置5分别和四个分部件连接，控制四个分部件；四个分部件相互连接。

具体的，所述储能部件1、耗能部件2、发电部件3、电力转换部件4单独设置或结合设置。例如，作为储能部件1的超级电容与作为耗能部件2的空压机可以结合成自带超级电容的空压机，作为储能部件1的薄片锂电池中空箱体可以作为燃料电池电堆的结构支撑。

本实用新型的有源燃料电池系统的控制方法如下：所述控制装置5在接到储能指令时，控制所述储能部件1储存能量，控制储能部件1向耗能部件2提供电能，驱动电力转换部件4转换电力输出。

具体的包含如下步骤：

S01：开始；