CN114094143A - 燃料电池系统及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种燃料电池系统及其运行方法，其包括电堆；相互电连接的低压电源和辅助供氧系统，辅助供氧系统用于向电堆通入空气；相互电连接的高压电源和主供氧系统，主供氧系统用于向电堆通入空气，电堆与主供氧系统电连接，且主供氧系统和辅助供氧系统并联设置；燃料供给系统，燃料供给系统用于向电堆供给燃料；控制器，控制器分别与辅助供氧系统与主供氧系统电连接，控制器用于控制辅助供氧系统和主供氧系统工作。通过本发明提供的技术方案，可以解决现有技术中的高压电源出现故障后，整车系统无法运行的问题。

Description

燃料电池系统及其运行方法

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池系统及其运行方法。

背景技术

燃料电池系统是以电池电堆为核心，结合燃料供给系统、氧气供给系统、水/热管理系统、控制系统等组成的一种发电系统。其中，氧气供给系统的作用是提供反应所需要的氧，其可以是纯氧，也可以是空气。通常情况下，燃料电池系统配合高压电源使用，通过高压电源为送风机或者空压机进行供电，以使送风机或者空压机为电堆输送空气。当燃料电池系统正常运行后，燃料电池系统将部分电量存储至高压电源，使得高压电源为整车系统中的其他元件提供动力源。但是，在实际使用的过程中，可能存在高压电源出现故障的情况，使得整车系统无法运行。

发明内容

本发明提供一种燃料电池系统及其运行方法，以解决现有技术中的高压电源出现故障后，整车系统无法运行的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种燃料电池系统，其包括：电堆；相互电连接的低压电源和辅助供氧系统，辅助供氧系统用于向电堆通入空气；相互电连接的高压电源和主供氧系统，主供氧系统用于向电堆通入空气，电堆与主供氧系统电连接，且主供氧系统和辅助供氧系统并联设置；燃料供给系统，燃料供给系统用于向电堆供给燃料；控制器，控制器分别与辅助供氧系统与主供氧系统电连接，控制器用于控制辅助供氧系统和主供氧系统工作。

进一步地，高压电源和电堆的至少一个与低压电源电连接，以对低压电源供电。

进一步地，燃料电池系统还包括：压力检测件，与控制器电连接，压力检测件用于检测电堆的压力值；电压检测件，与控制器电连接，电压检测件用于检测电堆的电压数据；其中，控制器根据压力值和电压数据控制辅助供氧系统和主供氧系统工作。

根据本发明的另一方面，提供了一种燃料电池系统的运行方法，燃料电池系统为上述中的燃料电池系统，运行方法包括：步骤1，通过燃料电池系统的低压电源启动辅助供氧系统，以向电堆通入空气；步骤2，通过燃料电池系统的燃料供给系统向电堆通入燃料；步骤3，当电堆的工作参数达到预设标准后，启动主供氧系统；步骤4，当主供氧系统满足运行条件时，关闭辅助供氧系统。

进一步地，预设标准包括燃料在电堆内的压力值、电堆的多个电池单体的平均电压值以及电堆的多个电池单体中的最低电压值，步骤3具体包括：步骤31，获取压力值电堆的多个电池单体的平均电压值以及电堆的多个电池单体中的最低电压值；步骤32，当压力值达到第一预设值、平均电压值与最低电压值的差值低于第二预设值且最低电压值达到第三预设值时，启动主供氧系统。

进一步地，辅助供氧系统包括相互连接的辅助空压机和辅助通气管路，在执行步骤2之前，运行方法还包括：步骤5，在辅助空压机工作第一预设时间后，获取辅助空压机的转速，当辅助空压机的转速达到第四预设值时，执行步骤2；当辅助空压机的转速未达到第四预设值时，辅助空压机停止工作。

进一步地，辅助空压机具有最大转速V_辅max，辅助空压机的转速为V_辅，步骤5中，在辅助空压机工作第一预设时间后，当V_辅≥85％*V_辅max时，执行步骤2。

进一步地，电堆具有额定输出功率Pe和实际输出功率P，在执行步骤4之后，运行方法还包括：步骤6，判断高压电源是否正常工作，若高压电源无法正常工作，则控制电堆的实际输出功率，以使实际输出功率满足50％*Pe≤P≤70％*Pe。

进一步地，主供氧系统包括相互连接的主空压机和主通气管路，步骤4具体包括：在主供氧系统工作第二预设时间后，获取主空压机的转速，当主空压机的转速达到第五预设值时，则关闭辅助供氧系统；当主空压机的转速未达到第五预设值时，主供氧系统和辅助供氧系统停止工作。

进一步地，第一预设值为1.1bar至1.3bar之间，第二预设值为0.02V至0.04V之间，第三预设值为0.8V。

应用本发明的技术方案，当高压电源出现故障时，可通过低压电源启动辅助供氧系统，以向电堆中通入空气，保证电堆具有功率输出，直至该输出功率能够启动主供氧系统，再通过电堆启动主供氧系统。启动主供氧系统后，关闭辅助供氧系统，以使电堆实现高压稳定输出。与传统的技术方案相比，低压电源和辅助供氧系统的设置，使得在高压电源出现故障的情况下，整车仍然具备运行能力，进而能够保证整车的可靠性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明提供的燃料电池系统的辅助供氧系统和主供氧系统配合的气路结构示意图；

图2示出了本发明提供的燃料电池系统的运行方法的实施例一的流程图；

图3示出了本发明提供的燃料电池系统的运行方法的步骤3的具体流程图；

图4示出了本发明提供的燃料电池系统的运行方法的实施例二的流程图；

图5示出了本发明提供的燃料电池系统的运行方法的实施例三的流程图；

图6示出了本发明提供的燃料电池系统的运行方法的步骤4的具体流程图；

图7示出了本发明提供的燃料电池系统的运行方法的实施例四的流程图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、电堆；11、空气入口；12、空气出口；

20、低压电源；

30、辅助供氧系统；31、辅助空压机；32、辅助通气管路；

40、主供氧系统；41、主空压机；42、主通气管路；421、流量切换阀；422、空气滤清器；423、流量传感器；50、连通管路；51、中冷器；52、加湿器；

60、混合室；70、空气回路背压阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种燃料电池系统，其包括电堆10、相互电连接的低压电源20和辅助供氧系统30、相互电连接的高压电源和主供氧系统40、控制器和燃料供给系统。其中辅助供氧系统30用于向电堆10通入空气。主供氧系统40用于向电堆10通入空气，电堆10与主供氧系统40电连接，且主供氧系统40和辅助供氧系统30并联设置。燃料供给系统用于向电堆10供给燃料。控制器分别与辅助供氧系统30与主供氧系统40电连接，控制器用于控制辅助供氧系统30和主供氧系统40工作。其中，图中实线上的箭头代表空气输送方向，虚线上的箭头代表电流传输方向。

通过本申请提供的技术方案，当高压电源出现故障时，通过控制器向低压电源20传递信号，并通过低压电源20启动辅助供氧系统30，以向电堆10中通入空气，保证电堆10具有功率输出，直至该输出功率能够启动主供氧系统40，再通过电堆10启动主供氧系统40。之后，关闭辅助供氧系统30，以使电堆10实现高压稳定输出。与传统的技术方案相比，低压电源20和辅助供氧系统30的设置，使得在高压电源出现故障的情况下，整车仍然具备运行能力，进而能够保证整车的可靠性。

进一步地，高压电源和电堆10的至少一个与低压电源20电连接，以对低压电源20供电。本方案中，高压电源与低压电源20电连接，以为低压电源20存储电量。如此设置，能够保证在高压电源出现故障时，低压电源20能够正常启动辅助供氧系统30。同时，本方案中，电堆10与低压电源20电连接，能够为低压电源20存储电量。这样，在高压电源不能够及时为低压电源20补充电量时，可通过电堆10向低压电源20补充电量，以保证低压电源20的电量。本方案中，高压电源和电堆10均与低压电源20电连接，如此，能够为低压电源20存储电量提供双重保障，进而能够保证低压电源20顺利地启动辅助供氧系统30。

本实施例中，低压电源20为12V的蓄电池，高压电源为动力电池，并且，电堆10与动力电池电连接，以向动力电池内存储电量。具体地，本实施例中，可选择通过动力电池直接启动主供氧系统40，以使主供氧系统40向电堆10内输入空气，保证电堆10的正常运行。也可选择通过电低压电源20启动辅助供氧系统30，以使辅助供氧系统30向电堆10内输入空气，当电堆10的输出功率足以启动主供氧系统40后，通过电堆10启动主供氧系统40。上述设置，使得在具体的行车过程中，当蓄电池或者辅助供氧系统30出现故障时，可通过动力电池启动主供氧系统40，以保证电堆10的功率输出；当动力电池出现故障时，可通过蓄电池启动辅助供氧系统30，以保证电堆10的功率输出。如此，便能够为燃料电池系统的正常运行提供双重保障，进而能够保证整车运行的可靠性。除此之外，电堆10能够及时地向动力电池储存电量，使得整车不需要单独地采用充电桩为动力电池进行充电，提升为动力电池蓄电的便捷性。本方案中，燃料电池系统配合动力电池，具有低功率、能耗小且环保的优点。

进一步地，燃料电池系统还包括压力检测件和电压检测件。其中压力检测件与控制器电连接，压力检测件用于检测电堆10的压力值；电压检测件与控制器电连接，电压检测件用于检测电堆10的电压数据。其中，控制器根据压力值和电压数据控制辅助供氧系统30和主供氧系统40工作。具体地，压力检测件用于检测燃料的压力，且压力检测件与控制器电连接，电压检测件用于检测电堆10的多个电池单体的平均电压值以及电堆10的多个电池单体中的最低电压值，且电压检测件与控制器电连接。

具体地，辅助供氧系统30包括相互连接的辅助空压机31和辅助通气管路32，主供氧系统40包括相互连接的主空压机41和主通气管路42。本实施例中，辅助空压机31的空气输出流量满足电堆10的10％的额定功率的流量需求。上述设置，使得辅助空压机31能够启动电堆10，并且该规格的辅助空压机31体积小，保证整个燃料电池系统结构的紧凑性。

本实施例中，燃料电池系统还包括流量切换阀421，流量切换阀421设置在辅助通气管路32和主通气管路42之间，主供氧系统40和辅助供氧系统30通过流量切换阀421实现并联设置，并且控制器与流量切换阀421电连接，以实现辅助供氧系统30和主供氧系统40的工作模式的切换。

主通气管路42上设置有空气滤清器422，空气滤清器422位于主空压机41的远离流量切换阀421的一侧，同时，辅助通气管路32也与空气滤清器422连通设置。空气滤清器422的设置，能够吸附空气中的对燃料电池系统有害的气体，防止空气中有害气体对燃料电池系统造成损害，延长燃料电池系统的使用寿命。

进一步地，主通气管路42上还设置有空气流量传感器423，流量传感器423位于主空压机41和空气滤清器422之间，且流量传感器423与控制器电连接。流量传感器423的设置，能够监测并控制通过主空压机41输入到电堆10内的空气的流量，最终控制电堆10的输出功率的大小，以保证电堆10的输出功率的可控性。

具体地，流量切换阀421为三通阀，燃料电池系统还包括连通管路50，连通管路50的一端与流量切换阀421连通，连通管路50的另一端与电堆10连通。燃料电池系统还包括中冷器51，中冷器51设置在流量切换阀421与电堆10之间。中冷器51的设置，能够保证输入到电堆10内的空气的温度与电堆10内部发生电化学反应需要的温度保持一致，使得输入到电堆10内的空气不需要与电堆10内部的环境进行热交换，进而能够保证电化学反应的正常进行，保证电堆10的输出功率的稳定性。

进一步地，燃料电池系统还包括加湿器52，加湿器52设置在连通管路50上，且加湿器52位于中冷器51与电堆10之间。本实施例中，通过加湿器52的空气的相对湿度为80％。加湿器52的设置，使得进入到电堆10内的空气具有一定的湿度，以保证电堆10内的电化学反应的正常进行，进而能够保证燃料电池系统的正常运行。

具体地，电堆10具有空气入口11和空气出口12，空气出口12与加湿器52连通设置。燃料电池系统还包括混合室60，加湿器52与混合室60连通设置。并且，电堆10具有燃料入口和燃料出口，燃料出口与混合室60连通设置。本实施例中，燃料为氢气，上述设置，使得由燃料出口排入到混合室60的氢气、由空气出口12排入到混合室60的空气在混合室60内混合，以使氢气满足排向大气的要求，保证燃料电池系统的安全性。

进一步地，燃料电池系统还包括空气回路背压阀70，空气回路背压阀70设置在加湿器52和混合室60之间。空气回路背压阀70的设置，能够控制排入动混合室60内的空气的流量，以保证混合室60内空气与氢气的混合效果，进一步保证燃料电池系统工作的安全性。

如图2所示，本发明实施例一提供了一种燃料电池系统的运行方法，燃料电池系统为上述中的燃料电池系统，运行方法包括：

步骤1，通过燃料电池系统的低压电源20启动辅助供氧系统30，以向电堆10通入空气；

步骤2，通过燃料电池系统的燃料供给系统向电堆10通入燃料；

步骤3，当电堆10的工作参数达到预设标准后，启动主供氧系统40；

步骤4，当主供氧系统40满足运行条件时，关闭辅助供氧系统30。

应用本发明的技术方案，通过上述四个步骤，使得在高压电源出现故障时，能够保证电堆10的正常启动，并通过电堆10的输出功率保证整车能够行驶至维修处，进而以保证驾驶人员的安全以及车辆的可靠性。

具体地，步骤1中的开始阶段，通过辅助供氧系统30向电堆10进行吹扫操作，吹扫一段时间后，再向电堆10中通入燃料。上述设置能够为空气和燃料的反应提供反应环境，保证电化学反应的正常进行。

如图3所示，预设标准包括燃料在电堆10内的压力值、电堆10的多个电池单体的平均电压值以及电堆10的多个电池单体中的最低电压值，步骤3具体包括：

步骤31，获取压力值、电堆10的多个电池单体的平均电压值以及电堆10的多个电池单体中的最低电压值；

步骤32，当压力值达到第一预设值、平均电压值与最低电压值的差值低于第二预设值且最低电压值达到第三预设值时，启动主供氧系统40。当向电堆10内输入空气和燃料后，空气中的氧气和燃料发生电化学反应，以使电堆10内的电池单体具有电压。通过上述设置，能够实时地将燃料电池的电堆10内的压力值和电堆10多个电池单体的平均电压值以及电堆10的多个电池单体的最低电压值反馈至控制器。当压力值达到第一预设值、平均电压值与最低电压值的差值低于第二预设值且最低电压值达到第三预设值后，则电堆10的输出功率能够达到启动主供氧系统40的功率。电堆10能够正常启动主供氧系统40后，通过主供氧系统40向电堆10输送空气，以使电堆10的输出功率保证车辆具备跛行能力。

进一步地，第一预设值为1.1bar至1.3bar之间，第二预设值为0.02V至0.04V之间，第三预设值为0.8V。其中，第一预设值可设置为1.1bar、1.2bar、1.3bar。第二预设值可设置为0.02V、0.03V、0.04V，第三预设值可设置为0.8V、0.85V。本实施例中，第一预设值设置为1.2bar、第二预设值设置为0.03V、第三预设值设置为0.8V。当电堆10同时满足上述三个条件后，能够保证电堆10具有稳定的功率输出并且能够延长电堆10的使用寿命。

辅助供氧系统30包括相互连接的辅助空压机31和辅助通气管路32，如图4所示，本发明实施例二提供了一种燃料电池系统的运行方法，与实施例一的不同之处在于：在执行步骤2之前，运行方法还包括步骤5，步骤5具体为：在辅助空压机31工作第一预设时间后，获取辅助空压机31的转速，当辅助空压机31的转速达到第四预设值时，执行步骤2；当辅助空压机31的转速未达到第四预设值时，辅助空压机31停止工作。在实际运行过程中，可能出现辅助空压机31出现故障或者辅助通气管路32出现故障的情况，上述指令能够及时判断辅助空压机31是否出现故障，以调整解决方案。

进一步地，辅助空压机31具有最大转速V_辅max，辅助空压机31的转速为V_辅，步骤5中，在辅助空压机31工作第一预设时间后，当V_辅≥85％*V_辅max时，执行步骤2。本实施例中，启动辅助空压机31，启动10秒后，如果辅助空压机31的转速还未达到辅助空压机31的最大转速的85％，则证明辅助空压机31出现故障，此时控制器接收到该信号，并停止启动程序。当启动辅助空压机31持续10秒后，如果辅助空压机31的转速已经达到辅助空压机31的最大转速的85％，则证明辅助空压机31运行正常，继续进行启动程序。上述判断程序，步骤较少，使得控制器能够在较短的时间内便可判断辅助空压机31是否出现故障，以方便驾驶人员快速调整解决故障的方案。本实施例中，辅助空压机31的最大转速具体可以为2000rpm。

如图5所示，本发明实施例三提供了一种燃料电池系统的运行方法，与实施例二的不同之处在于：电堆10具有额定输出功率Pe和实际输出功率P，在执行步骤4之后，运行方法还包括：步骤6，判断高压电源是否正常工作，若高压电源无法正常工作，则控制电堆10的实际输出功率，以使实际输出功率满足50％*Pe≤P≤70％*Pe。电堆10具有额定的输出功率，当高压电源出现故障后，燃料电池系统的输出功率不再作用于高压电源，此时，只需要保证电堆10的实际输出功率在电堆10的额定功率的50％至70％之间即可。如此设置，可保证燃料电池系统的正常运行，同时能够减少能源的浪费。本实施例中，电堆10的额定功率具体可以为130kw。

具体地，电堆10的输出功率由输送至电堆10内的空气流量和燃料的流量控制。本实施例中，通过流量传感器423控制输送至电堆10内的空气的流量，以调节电堆10的实际输出功率。其中，电堆10的实际功率可设置为电堆10的额定功率的50％、60％、70％，本实施例中，将电堆10的实际功率设置为电堆10的额定功率的60％。

进一步地，当高压电源无法正常工作时，将燃料电池系统的输出功率变化率设置为5kw/s至40kw/s之间。具体地，可将燃料电池系统的输出功率变化率设置为5kw/s、15kw/s、25kw/s、40kw/s。当燃料电池系统的输出功率变化率低于5kw/s，启动主供氧系统40所需的时间较长，不利于整车的快速启动；当燃料电池系统的输出功率的变化率高于40kw/s，燃料电池的输出功率的稳定性差。因此，本方案将燃料电池系统的输出功率的变化率设置在上述范围，既能够保证整车的快速启动，也能够保证燃料电池系统运行的稳定性。本实施例中，将燃料电池系统的输出功率设置为25kw/s。

如图6所示，主供氧系统40包括相互连接的主空压机41和主通气管路42，步骤4具体包括：在主供氧系统40工作第二预设时间后，获取主空压机41的转速，当主空压机41的转速达到第五预设值时，则关闭辅助供氧系统30；当主空压机41的转速未达到第五预设值时，主供氧系统40和辅助供氧系统30停止工作。在实际运行过程中，可能存在主空压机41出现故障的情况，当在第二预设时间时，主空压机41的转速未达到第五预设值，则证明主空压机41出现故障，控制器接收到该信号，并停止后续的电堆10启动程序；当在第二预设时间时，主空压机41的转速达到第五预设值，则证明主空压机41未出现故障，控制器接收到该信号，继续电堆10的启动程序。上述指令能够及时快速地判断主空压机41是否出现故障，以方便驾驶人员调整解决方案。具体地，当在电堆10持续向主空压机41输出功率10秒时，主空压机41的转速达到主空压机41的最低转速需求，则证明主空压机41未出现故障，关闭辅助空压机31。在电堆10持续向主空压机41输出功率10秒时，主空压机41的转速未达到主空压机41的最低转速需求，则证明主空压机41出现故障，终止电堆10的启动程序，本实施例中，主空压机41的最低转速为1000rpm。

如图7所示，本发明实施例四提供了一种燃料电池系统的运行方法，其具体方案如下：

步骤1，启动辅助空压机31，以向电堆10通入燃料；

步骤5，在辅助空压机31工作10秒后，判断辅助空压机31的转速是否达到预设值，当辅助空压机31的转速达到其最大转速的85％，则执行步骤2；当辅助空压机31的转速未达到其最大转速的85，则停止辅助空压机31，并终止启动程序；

步骤2，获取电堆10的压力值、电堆10的多个单体电池的平均电压值以及电堆10的多个电池单体中的最低电压值，直至电堆10的燃料的压力值达到1.2bar，且平均电压值与最低电压值的差值低于0.03V，且最低电压值达到0.8V后，启动主空压机41；

步骤3，在主空压机41工作10秒后，判断主空压机41的转速是否达到预设值，若主空压机41的转速达到1000rpm，则执行步骤4；若主空压机41的转速未达到1000rpm，则停止主空压机41和辅助空压机31，并终止启动程序；

步骤4，关闭辅助空压机31；

步骤6，判断动力电池是否正常工作，当动力电池正常工作时，将电堆10的实际输出功率设置为电堆10的额定功率，且电堆10向动力电池和蓄电池供电；当动力电池出现故障时，将电堆10的实际输出功率设置为电堆10的额定功率的60％，且电堆10向蓄电池供电。

应用本发明的技术方案，电堆10在辅助供氧系统30的作用下启动并具有输出功率，在高压电源出现故障后，可通过电堆启动主空压机41，使主空压机41向电堆10内输入空气，并维持电堆10的正常运行，以保证车辆具备运行能力。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统包括：

电堆(10)；

相互电连接的低压电源(20)和辅助供氧系统(30)，所述辅助供氧系统(30)用于向所述电堆(10)通入空气；

相互电连接的高压电源和主供氧系统(40)，所述主供氧系统(40)用于向所述电堆(10)通入空气，所述电堆(10)与所述主供氧系统(40)电连接，且所述主供氧系统(40)和所述辅助供氧系统(30)并联设置；

燃料供给系统，所述燃料供给系统用于向所述电堆(10)供给燃料；

控制器，所述控制器分别与所述辅助供氧系统(30)与所述主供氧系统(40)电连接，所述控制器用于控制所述辅助供氧系统(30)和所述主供氧系统(40)工作。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述高压电源和所述电堆(10)的至少一个与所述低压电源(20)电连接，以对所述低压电源(20)供电。

3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统还包括：

压力检测件，与所述控制器电连接，所述压力检测件用于检测所述电堆(10)的压力值；

电压检测件，与所述控制器电连接，所述电压检测件用于检测所述电堆(10)的电压数据；

其中，所述控制器根据所述压力值和所述电压数据控制所述辅助供氧系统(30)和所述主供氧系统(40)工作。

4.一种燃料电池系统的运行方法，其特征在于，所述燃料电池系统为权利要求1至3中任一项所述的燃料电池系统，所述运行方法包括：

步骤1，通过所述燃料电池系统的低压电源(20)启动辅助供氧系统(30)，以向电堆(10)通入空气；

步骤2，通过所述燃料电池系统的燃料供给系统向所述电堆(10)通入燃料；

步骤3，当所述电堆(10)的工作参数达到预设标准后，启动主供氧系统(40)；

步骤4，当所述主供氧系统(40)满足运行条件时，关闭所述辅助供氧系统(30)。

5.根据权利要求4所述的燃料电池系统的运行方法，其特征在于，所述预设标准包括所述燃料在所述电堆(10)内的压力值、所述电堆(10)的多个电池单体的平均电压值以及所述电堆(10)的多个电池单体中的最低电压值，所述步骤3具体包括：

步骤31，获取所述压力值、所述电堆(10)的多个电池单体的平均电压值以及所述电堆(10)的多个电池单体中的最低电压值；

步骤32，当所述压力值达到第一预设值、所述平均电压值与所述最低电压值的差值低于第二预设值且所述最低电压值达到第三预设值时，启动所述主供氧系统(40)。

6.根据权利要求4所述的燃料电池系统的运行方法，其特征在于，所述辅助供氧系统(30)包括相互连接的辅助空压机(31)和辅助通气管路(32)，在执行步骤2之前，所述运行方法还包括：

步骤5，在所述辅助空压机(31)工作第一预设时间后，获取所述辅助空压机(31)的转速，当所述辅助空压机(31)的转速达到第四预设值时，执行所述步骤2；当所述辅助空压机(31)的转速未达到第四预设值时，所述辅助空压机(31)停止工作。

7.根据权利要求6所述的燃料电池系统的运行方法，其特征在于，所述辅助空压机(31)具有最大转速V_辅max，所述辅助空压机(31)的转速为V_辅，所述步骤5中，在所述辅助空压机(31)工作第一预设时间后，当V_辅≥85％*V_辅max时，执行所述步骤2。

8.根据权利要求4所述的燃料电池系统的运行方法，其特征在于，所述电堆(10)具有额定输出功率Pe和实际输出功率P，在执行步骤4之后，所述运行方法还包括：

步骤6，判断高压电源是否正常工作，若所述高压电源无法正常工作，则控制所述电堆(10)的实际输出功率，以使所述实际输出功率满足50％*Pe≤P≤70％*Pe。

9.根据权利要求4所述的燃料电池系统的运行方法，其特征在于，所述主供氧系统(40)包括相互连接的主空压机(41)和主通气管路(42)，所述步骤4具体包括：

在所述主供氧系统(40)工作第二预设时间后，获取所述主空压机(41)的转速，当所述主空压机(41)的转速达到第五预设值时，则关闭所述辅助供氧系统(30)；当所述主空压机(41)的转速未达到第五预设值时，所述主供氧系统(40)和所述辅助供氧系统(30)停止工作。

10.根据权利要求5所述的燃料电池系统的运行方法，其特征在于，所述第一预设值为1.1bar至1.3bar之间，所述第二预设值为0.02V至0.04V之间，所述第三预设值为0.8V。

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