CN105762398A - 一种燃料电池组合电源系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃料电池组合电源系统及其控制方法，通过系统内的第一储能部件启动系统，电堆产生的电能通过功率调整电路供给负载或储存到第二储能部件中。系统内不使用燃料浓度传感器，控制器根据电堆的输出功率、电堆电压、电堆温度输出周期、占空比变化的燃料进料控制信号，燃料补充机构周期性间歇式的动作，补充高浓度燃料或者纯燃料。同时系统具有防冻模式，实时检测部件的温度，通过消耗燃料的办法保证部件的温度在安全范围之内，进而实现了低温存储以及低温环境下的运行。本发明简化了燃料电池系统结构，提高了集成度，启动防冻模式后便可以在低温环境下存储与使用。

Description

一种燃料电池组合电源系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种燃料电池组合电源系统及其控制方法，尤其适用于使用高浓度或者纯甲醇进料的直接甲醇燃料电池系统。

背景技术

传统的直接液体燃料电池系统采用浓度传感器来控制甲醇等燃料的进料。然而，当电化学式甲醇浓度传感器温度低于15℃时极限电流信号很小，传感器基本无法正常工作。在此条件下依靠电化学式甲醇浓度传感器的系统是无法正常启动的，很容易造成进料过多，浓度失控。原来的控制方法依靠经验，定时往系统中添加定量的甲醇。依靠经验值虽然也能启动系统，但是出于安全考虑，添加的量较少，启动时间较长。

文献1，[Yu-JenChiu，JournalofPowerSources159(2006)1162–1168]，提出了将电堆当作一个传感器，检测电堆的电压、电流以及温度间接的推算出输入电堆的甲醇浓度的方法。当电堆性能发生衰减时推算出来的浓度值就会比真实值低，不适合需要长时间工作的系统。

文献2，[TaeJungHa，InternationalJournalofHydrogenEnergy33(2008)7163-7171]，提出了通过计算甲醇的消耗速度来控制甲醇浓度的方法。这种方法实际上属于开环控制，运行时间越长偏差就会越大。

[中国专利200610162725.6]介绍了一种燃料电池系统及其控制装置和方法。不使用浓度传感器，检测燃料电池的输出电压和输出电流，如果低于设定值就增加预定量的燃料，如果检测燃料电池的输出电压和输出电流如何变化，然后调整燃料供给量。燃料电池在不同的温度条件下表现出来的电性能是不一样的，这种方法未考虑温度因素带来的影响。

[美国专利US6991865B2]介绍了一种不用甲醇浓度传感器调节燃料电池系统甲醇浓度的方法及设备。通过检测燃料电池供给负载的电压、燃料电池的开路电压、距离燃料流道末端最近的单池电压以及这片单池的短路电流来主动的控制甲醇的浓度。这种方法也没考虑温度对燃料电池电性能的影响。

发明内容

针对低温条件下燃料进料浓度的控制问题，本发明采用以下技术方案来实现。

一种燃料电池组合电源系统，包括燃料电池电堆(101)、温度传感器(102)、风扇(103)、冷凝器(104)、水分离器(105)、燃料循环泵(106)、控制器(107)、燃料混合器(108)、燃料补充机构(109)、二氧化碳分离器(110)、空气泵(111)和燃料罐(114)；其中，

空气泵的出口和燃料电池电堆的阴极入口相连；电堆的阴极出口和冷凝器的入口相连；冷凝器的出口和水分离器的入口相连；水分离器的气体出口和大气相通，水分离器的水出口和燃料混合器的水入口相连；

燃料电池电堆的阳极出口和二氧化碳分离器的入口相连；二氧化碳分离器的气体出口和大气相通，二氧化碳分离器的燃料出口和燃料混合器的循环燃料入口相连；燃料罐的出口和燃料补充机构的入口相连；燃料补充机构的出口和燃料混合器的高浓度燃料入口相连；

燃料混合器的混合燃料出口和燃料循环泵的入口相连，燃料循环泵的出口和燃料电池电堆阳极入口相连；

温度传感器设置于燃料电池电堆上，用于检测电堆的温度；

所述组合电源系统还包括同时设置于燃料电池电堆(101)上的一电压传感器(112)和一电流传感器(113)；所述燃料补充机构与所述控制器电连接；同时所述温度传感器、电压传感器和电流传感器均与所述控制器信号连接；

所述控制器根据电堆输出功率、电堆电压、电堆温度向所述燃料补充机构发出信号指令，所述燃料补充机构按接收到的信号指令动作实现向燃料混合器内补充燃料；

所述组合电源系统还包括一第一储能部件(201)和一第二储能部件(209)；

第一储能部件(201)和第二储能部件(209)分别与燃料电池电堆以并联的方式进行电连接；所述第一储能部件用于启动燃料电池系统；所述第二储能部件用于为负载供电或者用于存储燃料电池电堆的电能。

所述燃料补充机构(109)为电磁阀或液泵或者由电磁阀和液泵共同组成。

所述燃料电池系统中的燃料为甲醇、乙醇、甲酸或乙二醇中的一种或两种以上的混合燃料，燃料罐内填充有高浓度燃料或者纯燃料。

所述控制电路包括具有A/D转换功能的单片机，单片机采集温度传感器、电压传感器和电流传感器的信号，单片机根据采集的信号控制燃料补充机构的动作。

所述燃料电池组合电源系统的控制方法，其特征在于：包括一普通模式控制方法和一防冻模式控制方法；

所述普通模式控制方法：

(1)控制器检测第二储能部件的电压V2；

(2)当V2≤VS1时，系统内的空气泵、燃料循环泵、燃料补充机构启动，电堆逐渐进入工作状态；V2大于VS1时，系统直接进入待机状态，进行步骤(6)的过程；

(3)控制器检测电堆的温度信号Tstack，当Tstack小于50摄氏度时，控制器持续进行电堆温度信号的检测；当Tstack≥50℃时电堆到达正常工作状态，电堆通过一恒功率充电电路为负载供电或者为第二储能部件充电；

(4)当所述恒功率充电电路的输出功率P_o≤PS1时，电堆停止为负载供电，或者停止为第二储能部件充电，然后检测第一储能部件的电压V1；当P_o大于PS1时，电堆继续为负载供电或者为第二储能部件充电，重复步骤(4)的过程；

(5)当V1≥VS5时，第一储能部件停止充电，然后空气泵、燃料循环泵、燃料补充机构停止工作，系统进入待机状态；当V1小于VS5时，电堆通过充电电路为第一储能部件充电，重复步骤(5)的过程；

(7)进入待机状态后控制器检测第二储能部件的电压V2，开始步骤(2)到步骤(6)的一个新的循环；

所述防冻模式控制方法：

(1)控制器检测电堆的温度Tstack；

(2)当Tstack≤TS1时，系统内的空气泵、燃料循环泵、燃料补充机构启动，电堆逐渐进入工作状态，当Tstack＞TS1时，再检测第二储能部件的电压V2；

(3)当V2≤VS1时，系统内的空气泵、燃料循环泵启动，电堆逐渐进入工作状态；当V2大于VS1时重复步骤(1)的操作；

(4)当Tstack≥50℃时电堆通过一恒功率充电电路为负载供电或者为第二储能部件充电；

(5)当Tstack小于50℃时控制器持续进行电堆温度信号的检测，重复步骤(4)的操作；

(6)当所述恒功率充电电路的输出功率P0≤PS1时，电堆停止为负载供电，或者停止为第二储能部件充电，然后检测第一储能部件的电压V1；当Po大于PS1时，电堆继续为负载供电或者为第二储能部件充电，重复步骤(5)的过程；

(7)当V1≥VS5时，第一储能部件停止充电，空气泵、燃料循环泵、燃料补充机构停止工作，系统进入待机状态；当V1小于VS5时，电堆通过充电电路为第一储能部件充电，重复步骤(6)的过程；

(8)进入待机状态后控制器检测电堆的温度Tstack，开始步骤(2)到步骤(7)的一个新的循环；

其中TS1为电堆的温度的设定值，VS1为第二储能部件的电压的设定值，PS1为恒功率充电电路的输出功率的设定值，VS5为第一储能部件的电压的设定值。

所述的燃料电池组合电源系统的控制方法，1℃≤TS1≤30℃；6V≤VS1≤25V；7.2V≤VS5≤16.8V；10W≤PS1≤50W。

本发明涉及燃料电池组合电源系统及其控制方法，通过系统内的第一储能部件启动系统，电堆产生的电能通过恒功率充电电路供给负载或储存到第二储能部件中。系统内不使用燃料浓度传感器，控制器根据电堆的输出功率、电堆电压、电堆温度输出周期、占空比变化的燃料进料控制信号，燃料补充机构周期性间歇式的动作，补充高浓度燃料或者纯燃料。同时系统具有防冻模式，实时检测部件的温度，通过消耗燃料的办法保证部件的温度在安全范围之内，进而实现了低温存储以及低温环境下的运行。本发明简化了燃料电池系统结构，提高了集成度，启动防冻模式后便可以在低温环境下存储与使用。

本发明在低温条件下采用防冻模式运行，控制器持续检测电堆温度，在待机时电堆温度低于设定值时进行相应操作。由于采用不依靠电化学式甲醇浓度传感器的进料控制方式，在0～15℃的温度范围内仍可以正常启动。启动防冻功能不仅可以在低温条件下保护电堆，也可以实现低温条件下的动态存储。这种系统结构燃料电池系统工作方式是断续的，避免了普通模式下燃料电池低温待机时造成的电堆内部温度过低，进而影响下一次的正常启动，避免损坏电堆。

本发明中燃料电池电堆采用恒功率输出的方式给第二储能部件充电，其优点在于在燃料电池系统内部消耗一定的情况下以大功率输出以使得系统在高效率情况下工作。

附图说明

图1为本发明提供的一种燃料电池组合电源系统的流程示意图。

图2为本发明提供的一种燃料电池组合电源系统的电连接示意图。

图3为本发明提供的一种燃料电池组合电源系统的操作模式程序流程图。

图4为本发明提供的一种燃料电池组合电源系统的典型状态与燃料进料控制信号的对应关系示意图。

图5为本发明提供的一种燃料电池组合电源系统的燃料进料控制程序流程示意图。

图6为实施例1中的恒功率充电电路原理图。

图7为实施例1中的电堆功率、恒功率充电电路输出功率、第一储能部件功率随时间变化情况。

图8为实施例1中的系统在-10℃的环境中电堆温度、第一储能部件电流随时间变化情况。

图9为实施例2中的恒功率充电电路输出功率随时间变化情况。

具体实施方式

本发明提出了一种燃料电池组合电源系统及其控制方法，以下结合附图和实施例对本发明作详细描述，但是本发明不仅限于以下实施例。

图1为本发明提供的一种燃料电池组合电源系统的流程示意图。

其中，101是燃料电池电堆，燃料从电堆阳极进入，发生电化学氧化反应生成二氧化碳、质子和电子，质子透过质子交换膜传递到阴极，在阴极反应区与氧气发生电化学还原反应生成水。102是温度传感器，实时检测电堆的温度。103是风扇，它的启动和停止可以用来调节冷凝器的冷凝效率。104是冷凝器，用来冷凝阴极出口的水蒸气。105是水分离器，用来将冷凝下来的水从阴极出口尾气中的分离出来。106是燃料循环泵，用来供给电堆燃料。107是控制器，采集各传感器的信号，控制各部件的工作状态。108是燃料混合器，用来收集阴极返回的水同时稀释添加进来的高浓度燃料或者纯燃料。109是燃料补充机构，根据控制电路输出的燃料补充信号，周期性间歇式的向燃料混合器补充高浓度燃料或者纯燃料。110是二氧化碳分离器，用来分离阳极出口的二氧化碳气体。111是空气泵，给电堆阴极输送空气。112是第一电压传感器，实时检测电堆的电压。113是第一电流传感器，实时检测电堆的电流。114是燃料罐，存储高浓度燃料或纯燃料。

图2为本发明提供的一种燃料电池组合电源系统的电连接示意图。

101是燃料电池电堆，产生电能。112是第一电压传感器，实时检测电堆的电压。113是第一电流传感器，实时检测电堆的电流。201是第一储能部件(锂电池、铅酸电池或超级电容器)，用来启动燃料电池系统。202是电压变换电路(DC/DC模块)，将电堆和第一储能部件的电压转换成燃料循环泵、空气泵等辅助部件的额定工作电压。203是充电电路，受控制器控制，用来为第一储能部件充电。204是继电器，受控制器控制，用来切换第一储能部件的充放电状态。205是辅助部件，包括燃料循环泵、空气泵、燃料补充机构、风扇。107是控制器，采集各传感器的信号，控制各辅助部件的工作状态。206是第二电压传感器，实时检测第二储能部件的电压。207是第二电流传感器，实时检测第二储能部件的充电电流。208是恒功率充电电路，用来为第二储能部件充电或者为负载提供电能。209是第二储能部件(锂电池、铅酸电池或超级电容器)，用来为负载供电或者存储电堆的电能。210是第一开关，控制电堆的输出。211是第二开关，控制第一储能部件的输出。212是第三电压传感器，检测第一储能部件的电压。

电堆101的正极和第一开关210的一端连接，第一开关210的另一端经过第一电压传感器112和第一电流传感器113后和充电电路203的输入端正极连接。第一储能部件的正极和第二开关211一端连接，第二开关211另一端经过第三电压传感器212后与继电器204的公共触点连接。继电器204的常开触点与充电电路203的输出端正极连接。继电器204的常闭触点经过二极管或者理想二极管后与电压变换电路202的输入端正极以及恒功率充电电路208的输入端正极连接。充电电路203的输入端正极经过二极管或者理想二极管后与电压变换电路202的输入端正极以及恒功率充电电路208的输入端正极连接。恒功率充电电路208的输出端正极经过第二电压传感器206以及第二电流传感器207后与第二储能部件209的正极、系统输出端正极相连。电压变换电路202的输出端正极与辅助部件205的正极、控制器107的正极连接。电堆101的负极、第一储能部件201的负极、充电电路203的输入端负极、充电电路203的输出端负极、电压变换电路202的输入端负极、电压变换电路202的输出端负极、辅助部件205的负极、控制器107的负极、恒功率充电电路208的输入端负极、恒功率充电电路208的输出端负极、第二储能部件的输出端负极、系统输入端负极都连接在一起。第一电压传感器112、第一电流传感器113、第二电压传感器206、第二电流传感器207、第三电压传感器212都与控制器信号连接。

图3为本发明提供的一种燃料电池组合电源系统的操作模式程序流程图。控制器上电后有普通模式、防冻模式供用户选择。普通模式用于常温的环境下，防冻模式用于温度较低的环境下，通过消耗燃料实现系统保持在一定温度之上，保护电堆和系统内的其他部件。

普通模式启动后：

1.控制器检测第二储能部件的电压V2；

2.当V2≤VS1时，系统内的空气泵、燃料循环泵、燃料补充机构启动，电堆逐渐进入工作状态；V2大于VS1时，系统直接进入待机状态；

3.控制器检测电堆的温度信号Tstack，当Tstack小于50摄氏度时，控制器持续进行电堆温度信号的检测；当Tstack≥50℃时电堆到达正常工作状态，电堆通过一恒功率充电电路为负载供电或者为第二储能部件充电；

4.当恒功率充电电路的输出功率P_o≤PS1时，电堆停止为负载供电，或者停止为第二储能部件充电，然后检测第一储能部件的电压V1；当P_o大于PS1时，电堆继续为负载供电或者为第二储能部件充电，重复步骤4的操作；

5.当V1≥VS5时，第一储能部件停止充电，然后空气泵、燃料循环泵、燃料补充机构停止工作，系统进入待机状态；当V1小于VS5时，电堆通过充电电路为第一储能部件充电，重复步骤(5)的过程；

6.进入待机状态后控制器检测第二储能部件的电压V2，开始步骤2到步骤6的一个新的循环。

防冻模式启动后：

1.控制器检测电堆的温度Tstack；

2.当Tstack≤TS1时，系统内的空气泵、燃料循环泵、燃料补充机构启动，电堆逐渐进入工作状态，当Tstack＞TS1时，再检测第二储能部件的电压V2；

3.当V2≤VS1时，系统内的空气泵、燃料循环泵启动，电堆逐渐进入工作状态；当V2大于VS1时重复步骤1的操作；

4.当Tstack≥50℃时电堆通过一恒功率充电电路为负载供电或者为第二储能部件充电；当Tstack小于50℃时控制器持续进行电堆温度信号的检测，重复步骤4的操作；

5.当所述恒功率充电电路的输出功率P₀≤PS1时，电堆停止为负载供电，或者停止为第二储能部件充电，然后检测第一储能部件的电压V1；当P_o大于PS1时，电堆继续为负载供电或者为第二储能部件充电，重复步骤5的过程；

6.当V1≥VS5时，第一储能部件停止充电，空气泵、燃料循环泵、燃料补充机构停止工作，系统进入待机状态；当V1小于VS5时，电堆通过充电电路为第一储能部件充电，重复步骤6的过程；

7.进入待机状态后控制器检测电堆的温度Tstack，开始步骤2到步骤7的一个新的循环。

图4为本发明提供的一种燃料电池组合电源系统的典型状态与燃料进料控制信号的对应关系示意图。

控制器输出的燃料进料控制信号为方波信号，根据电堆的输出功率Pstack的大小来改变方波信号周期和占空比。电堆的输出功率不同，消耗燃料的速度不同，燃料进料的速度也就随之不同。输出功率较大时，补充燃料的速度也要快，这样才能保证电堆正常工作。控制器实时检测电堆的温度和电压，判断电堆的工作状态是否正常。在正常工作状态下，PS4＜Pstack≤PS2时电堆的电压对应VS2，电堆的温度对应TS2，燃料进料控制参数为m1、n1；PS2＜Pstack≤PS3时电堆的电压对应VS3，电堆的温度对应TS3，燃料进料控制参数为m2、n2；Pstack＞PS3时电堆的电压对应VS4，电堆的温度对应TS4，燃料进料控制参数为m3、n3。燃料进料控制参数可以通过电堆的燃料利用率、系统效率、燃料补充机构的流量等相关参数计算出来，补充的燃料应该略大于实际消耗燃料。

图5为本发明提供的一种燃料电池组合电源系统的燃料进料控制程序流程示意图。

控制器根据电堆的电压Vstack和电流Istack计算出电堆的输出功率Pstack。当Pstack≤PS4时，停止添加燃料。当PS4＜Pstack≤PS2时，检测电堆温度Tstack。当Tstack＞TS2时，进料控制参数为A，B并且添加一次燃料，然后返回判断Pstack。当Tstack≤TS2时，再检测电堆电压Vstack。当Vstack＞VS2时，进料控制参数为m1，n1并且添加一次燃料，然后返回判断Pstack。当Vstack≤VS2时，进料控制参数为P，Q并且添加一次燃料，然后返回判断Pstack。A≤m1，B≥n1；P≥m1，Q≤n1。

当PS2＜Pstack≤PS3时，检测电堆温度Tstack。当Tstack＞TS3时，进料控制参数为C，D并且添加一次燃料，然后返回判断Pstack。当Tstack≤TS3时，再检测电堆电压Vstack。当Vstack＞VS3时，进料控制参数为m2，n2并且添加一次燃料，然后返回判断Pstack。当Vstack≤VS3时，进料控制参数为R，S并且添加一次燃料，然后返回判断Pstack。C≤m2，D≥n2；R≥m2，S≤n2。

当Pstack＞PS3时，检测电堆温度Tstack。当Tstack＞TS4时，进料控制参数为E，F并且添加一次燃料，然后返回判断Pstack。当Tstack≤TS4时，再检测电堆电压Vstack。当Vstack＞VS4时，进料控制参数为m3，n3并且添加一次燃料，然后返回判断Pstack。当Vstack≤VS4时，进料控制参数为U，V并且添加一次燃料，然后返回判断Pstack。E≤m3，F≥n3；U≥m3，V≤n3。

图6为实施例1中的恒功率充电电路原理图。

实施例1：提供一个输出功率为50W的直接甲醇燃料电池系统。其中，恒功率充电电路采用四开关降压-升压型控制器LTC3780，第二储能部件采用标称电压14.8V、容量为12Ah的锂电池组。功率调整电路中的R1为10K，R2为191K，R_SENSE为5mΩ，输出电压最高为16V，输出功率最大为50W。

图7为实施例1中的电堆功率、恒功率电路输出功率、第一储能部件功率随时间变化情况。

实施例1中的50W系统，第一储能部件采用标称电压为14.8V，容量为5.2Ah的锂电池组。燃料补充机构采用电磁阀，开启一秒可以添加0.1g的高浓度甲醇。进料控制参数m1设为1，n1设为11，A设为0.8，B设为11，P设为1.5，Q设为10；m2设为1.5，n2设为9；C设为1，D设为9，R设为2，S设为8；m3设为1，n3设为5，A设为0.8，B设为5，P设为1.5，Q设为4。

图8为实施例1中的系统在-10℃的环境中电堆温度、第一储能部件电流随时间变化情况。

将实施例1中的系统置于-10℃的环境中，将TS1设为10℃，VS5设为16.6V。启动防冻模式，系统运行一段时间后，当第一储能部件的电压V1≥16.6时，系统进入待机状态。控制器实时检测电堆温度，当Tstack≤10时，系统重新启动。

图9为实施例2中的恒功率充电电路输出功率随时间变化情况。

实施例2中采用标称电压为12V，容量为24Ah的铅酸电池作为第二储能部件，恒功率充电电路采用采用四开关降压-升压型控制器LTC3780，其中的R1为10K，R2为162K，R_SENSE为5mΩ，输出电压最高为13.8V，输出功率最大为40W。

Claims (6)

1.一种燃料电池组合电源系统，包括燃料电池电堆(101)、温度传感器(102)、风扇(103)、冷凝器(104)、水分离器(105)、燃料循环泵(106)、控制器(107)、燃料混合器(108)、燃料补充机构(109)、二氧化碳分离器(110)、空气泵(111)和燃料罐(114)；其中，

空气泵的出口和燃料电池电堆的阴极入口相连；电堆的阴极出口和冷凝器的入口相连；冷凝器的出口和水分离器的入口相连；水分离器的气体出口和大气相通，水分离器的水出口和燃料混合器的水入口相连；

燃料电池电堆的阳极出口和二氧化碳分离器的入口相连；二氧化碳分离器的气体出口和大气相通，二氧化碳分离器的燃料出口和燃料混合器的循环燃料入口相连；燃料罐的出口和燃料补充机构的入口相连；燃料补充机构的出口和燃料混合器的高浓度燃料入口相连；

燃料混合器的混合燃料出口和燃料循环泵的入口相连，燃料循环泵的出口和燃料电池电堆阳极入口相连；

温度传感器设置于燃料电池电堆上，用于检测电堆的温度；

其特征在于：

所述组合电源系统还包括同时设置于燃料电池电堆(101)上的一电压传感器(112)和一电流传感器(113)；所述燃料补充机构与所述控制器电连接；同时所述温度传感器、电压传感器和电流传感器均与所述控制器信号连接；

所述控制器根据电堆输出功率、电堆电压、电堆温度向所述燃料补充机构发出信号指令，所述燃料补充机构按接收到的信号指令动作实现向燃料混合器内补充燃料；

所述组合电源系统还包括一第一储能部件(201)和一第二储能部件(209)；

第一储能部件(201)和第二储能部件(209)分别与燃料电池电堆以并联的方式进行电连接；所述第一储能部件用于启动燃料电池系统；所述第二储能部件用于为负载供电或者用于存储燃料电池电堆的电能。

2.如权利要求1所述的燃料电池组合电源系统，其特征在于：所述燃料补充机构(109)为电磁阀或液泵或者由电磁阀和液泵共同组成。

3.按照权利要求1所述的燃料电池组合电源系统，其特征在于：所述燃料电池系统中的燃料为甲醇、乙醇、甲酸或乙二醇中的一种或两种以上的混合燃料，燃料罐内填充有高浓度燃料或者纯燃料。

4.按照权利要求1所述的燃料电池组合电源系统，其特征在于：所述控制电路包括具有A/D转换功能的单片机，单片机采集温度传感器、电压传感器和电流传感器的信号，单片机根据采集的信号控制燃料补充机构的动作。

5.按照权利要求1～4任一所述燃料电池组合电源系统的控制方法，其特征在于：包括一普通模式控制方法和一防冻模式控制方法；

所述普通模式控制方法：

(1)控制器检测第二储能部件的电压V2；

(2)当V2≤VS1时，系统内的空气泵、燃料循环泵、燃料补充机构启动，电堆逐渐进入工作状态；V2大于VS1时，系统直接进入待机状态，进行步骤(6)的过程；

(3)控制器检测电堆的温度信号Tstack，当Tstack小于50摄氏度时，控制器持续进行电堆温度信号的检测；当Tstack≥50℃时电堆到达正常工作状态，电堆通过一恒功率充电电路为负载供电或者为第二储能部件充电；

(4)当所述恒功率充电电路的输出功率P_o≤PS1时，电堆停止为负载供电，或者停止为第二储能部件充电，然后检测第一储能部件的电压V1；当P_o大于PS1时，电堆继续为负载供电或者为第二储能部件充电，重复步骤(4)的过程；

(5)当V1≥VS5时，第一储能部件停止充电，然后空气泵、燃料循环泵、燃料补充机构停止工作，系统进入待机状态；当V1小于VS5时，电堆通过充电电路为第一储能部件充电，重复步骤(5)的过程；

(6)进入待机状态后控制器检测第二储能部件的电压V2，开始步骤(2)到步骤(6)的一个新的循环；

所述防冻模式控制方法：

(1)控制器检测电堆的温度Tstack；

(2)当Tstack≤TS1时，系统内的空气泵、燃料循环泵、燃料补充机构启动，电堆逐渐进入工作状态，当Tstack＞TS1时，再检测第二储能部件的电压V2；

(3)当V2≤VS1时，系统内的空气泵、燃料循环泵启动，电堆逐渐进入工作状态；当V2大于VS1时重复步骤(1)的操作；

(4)当Tstack≥50℃时电堆通过一恒功率充电电路为负载供电或者为第二储能部件充电；

(5)当Tstack小于50℃时控制器持续进行电堆温度信号的检测，重复步骤(4)的操作；

(6)当所述恒功率充电电路的输出功率P0≤PS1时，电堆停止为负载供电，或者停止为第二储能部件充电，然后检测第一储能部件的电压V1；当Po大于PS1时，电堆继续为负载供电或者为第二储能部件充电，重复步骤(5)的过程；

(7)当V1≥VS5时，第一储能部件停止充电，空气泵、燃料循环泵、燃料补充机构停止工作，系统进入待机状态；当V1小于VS5时，电堆通过充电电路为第一储能部件充电，重复步骤(6)的过程；

(8)进入待机状态后控制器检测电堆的温度Tstack，开始步骤(2)到步骤(7)的一个新的循环；

其中TS1为电堆的温度的设定值，VS1为第二储能部件的电压的设定值，PS1为恒功率充电电路的输出功率的设定值，VS5为第一储能部件的电压的设定值。

6.如权利要求5所述的燃料电池组合电源系统的控制方法，其特征在于：1℃≤TS1≤30℃；6V≤VS1≤25V；7.2V≤VS5≤16.8V；10W≤PS1≤50W。