CN115441014A - 燃料电池系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃料电池系统及其控制方法，所述系统包括用于控制高压氢气输入的喷氢阀、与喷氢阀连接的引射器以及分别与所述引射器连接的燃料电池堆和气水分离器，所述系统还包括单向阀和换向阀，所述喷氢阀包括一级喷氢阀和二级喷氢阀，所述引射器包括一级引射器和二级引射器，所述一级引射器具有一级引射器一次入口、一级引射器二次入口以及一级引射器出口，所述二级引射器具有二级引射器一次入口、二级引射器二次入口以及二级引射器出口。本发明能够提高低功率工况下的引射比，增大了高功率工况下的氢气供应量，并拓宽了引射器在燃料电池的工作范围。

Description

燃料电池系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池系统及其控制方法。

背景技术

燃料电池系统是一种将燃料所具有的化学能转换为电能的发电系统，其一般采用循环泵或引射器实现氢气循环。引射器具有结构简单、可靠性高、成本低，并且安装在系统中不会额外耗功等突出优点。引射器能够将燃料电池堆内氢气吸出回流，并重新与供给的氢气汇合后重新供给燃料电池堆。

但是，在实际的应用中，燃料电池堆的功率经常改变，这要求氢循环装置能够在较宽功率范围内可以提供稳定的循环能力，但是由于引射器自身的结构特性，其不能够满足燃料电池堆宽功率范围。这是因为燃料电池堆工作在高功率条件下，其需求的氢气流量较大，大流量氢气通过引射器一次流喷嘴时会造成一次流压力过大，影响喷氢阀的正常工作。而当燃料电池堆工作在低功率条件下时，其需求的计量比较大，引射器的引射能力不能满足电池堆所需的计量比。

发明内容

本发明提供一种燃料电池系统及其控制方法，用以解决现有技术中引射器不能够满足燃料电池堆宽功率范围的问题。

第一方面，本发明提供的一种燃料电池系统，所述系统包括用于控制高压氢气输入的喷氢阀、与喷氢阀连接的引射器以及分别与所述引射器连接的燃料电池堆和气水分离器，所述系统还包括单向阀和换向阀，所述喷氢阀包括一级喷氢阀和二级喷氢阀，所述引射器包括一级引射器和二级引射器，所述一级引射器具有一级引射器一次入口、一级引射器二次入口以及一级引射器出口，所述二级引射器具有二级引射器一次入口、二级引射器二次入口以及二级引射器出口；

所述一级喷氢阀与所述一级引射器一次入口连接，所述二级喷氢阀与所述二级引射器一次入口连接，所述单向阀设置在所述一级引射器和所述二级引射器之间的被引射流路，所述一级引射器二次入口与所述气水分离器连接，所述气水分离器与所述燃料电池堆连接，所述一级引射器出口通过所述换向阀引出的第一流路与所述二级发射器二次入口连接以及引出的第二流路与所述燃料电池堆连接，所述二级发射器出口与所述燃料电池堆连接。

在本发明的一实施例中，所述系统还包括控制模块，所述控制模块根据监测到所述燃料电池堆的功率控制所述一级喷氢阀、所述二级喷氢阀以及所述换向阀的打开或关闭；所述单向阀在串联引射模式下在压差作用下自动关闭以保证一级引射器和二级引射器是串联，同时在并联模式下在压差作用下自动打开以保证一级引射器和二级引射器是并联；所述燃料电池堆的功率范围包括第一功率区间、第二功率区间以及第三功率区间。

在本发明的一实施例中，当监测到所述燃料电池堆的功率处于第一功率区间时，所述控制模块控制所述一级喷氢阀和所述二级喷氢阀同时打开以使得高压氢气分别对应输入至一级引射器和二级引射器以被引射，以及控制所述换向阀切换至所述第一流路以使得从所述气水分离器出来的氢气在所述一级引射器的引射作用下被引射并从所述一级引射器出口排出完成一级增压，再经过所述第一流路并从所述二级引射器二次入口输入至所述二级引射器以完成二级增压，然后从所述二级引射器出口进入所述燃料电池堆。

在本发明的一实施例中，当监测所述燃料电池堆的功率处于第二功率区间时，所述控制模块控制所述二级喷氢阀关闭和所述一级喷氢阀打开以使得高压氢气输入至所述一级引射器以被引射，并控制所述换向阀切换至所述第二流路以使得从所述气水分离器出来的氢气在所述一级引射器实现增压后经过所述第二流路进入所述燃料电池堆。

在本发明的一实施例中，当监测所述燃料电池堆的功率处于第三功率区间时，所述控制模块控制所述一级喷氢阀和所述二级喷氢阀同时打开以使得高压氢气分别对应输入至所述一级引射器和所述二级引射器，并控制所述换向阀切换至第二流路以使得所述单向阀在压差作用下自动打开，从所述气水分离器出来的氢气从所述一级引射器二次入口进入所述一级引射器以被引射，从所述一级引射器出口排出的气体经过所述第二流路进入所述燃料电池堆，同时从所述二级引射器出口排出的氢气也进入所述燃料电池堆。

在本发明的一实施例中，所述第一功率区间为[0～20)kW，所述第二功率区间为[20～50)kW，所述第三功率区间为[50～100]kW。

在本发明的一实施例中，所述燃料电池系统还包括用于提供高压氢气的高压气瓶、截止安全阀以及减压阀，所述高压气瓶通过流路与所述截止安全阀连接，所述截止安全阀通过流路与所述减压阀连接，所述减压阀通过流路分别与所述一级喷氢阀和所述二级喷氢阀连接。

第二方面，一种基于第一方面任一项所述的燃料电池系统的控制方法，所述控制方法包括：

S1.监测燃料电池堆功率；

S2.判断所述燃料电池堆功率是否小于第一预设功率，若小于所述第一预设功率则执行步骤S3，否则执行步骤S4；

S3.控制一级喷氢阀和二级喷氢阀同时打开，并控制换向阀切换至第一流路，此时所述燃料电池堆工作在第一功率区间；

S4.判断所述燃料电池堆功率是否小于第二预设功率；

若小于所述第二预设功率，则控制一级喷氢阀打开和二级喷氢阀关闭，并控制换向阀切换至第二流路，此时所述燃料电池堆工作在第二功率区间；

若大于等于所述第二预设功率，则控制一级喷氢阀和二级喷氢阀同时打开，并控制换向阀切换至第二流路，此时所述燃料电池堆工作在第三功率区间。

在本发明的一实施例中，所述控制方法还包括：

S5.判断所述燃料电池堆是否需要关闭，若需要关闭则控制燃料电池堆停止运行，否则返回步骤S1。

在本发明的一实施例中，所述第一预设功率为20kW，所述第二预设功率为50kW

本发明提供的一种燃料电池系统及其控制方法，通过提供的一级引射器、二级引射器、单向阀以及换向阀，使得所述一级引射器和所述二级引射器工作在低中高三个不同的功率区间，并且在不同功率区间实施不同的引射方案，能够充分发挥引射器的性能，提高了低功率工况下的引射比，增大了高功率工况下的氢气供应量，拓宽了引射器在燃料电池的工作范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术提供的燃料电池系统的结构示意图；

图2是本发明提供的燃料电池系统的结构示意图；

图3是图2的复合式引射器结构放大图；

图4是本发明提供的低功率区间系统工作示意图；

图5是本发明提供的中功率区间系统工作示意图；

图6是本发明提供的高功率区间系统工作示意图；

图7是本发明提供的不同功率区间引射器工作方式示意图；

图8是本发明提供的燃料电池系统的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。

请参考图1，图1是现有技术提供的燃料电池系统的结构示意图。一种燃料电池系统包括高压氢气瓶2、截止安全阀3、减压阀4、喷氢阀5、常规引射器6、引射器一次流入口601、引射器二次流入口602、引射器出口603、燃料电池堆7、燃料电池堆入口71、燃料电池堆出口72、气水分离器8以及排水排氮阀9。

示例性地，高压氢气瓶2用于储存高压氢气，以作为燃料电池堆7的燃料。高压氢气瓶2与截止安全阀3连接，截止安全阀3和减压阀4连接。高压氢气瓶2通过截止安全阀3和减压阀4向喷氢阀5提供高压氢气，再通过喷氢阀5供给的高压氢气进入引射器6的一次流入口601，引射器6的引射器出口603与燃料电池堆7的燃料电池堆入口71连接，以向燃料电池堆7泵送氢气。

氢气在燃料电池堆7中与阴极侧的氧气发生电化学反应产生电能，没有被消耗的氢气携带有产生的液态水和水蒸气从燃料电池堆7中的燃料电池堆出口72排出，产生需要被循环的循环气。循环气是含有液态水滴、氢气等的气液两相流体，通过气水分离器8将液态水分离出，剩余的气体进入引射器二次流入口602中被引射。排水排氮阀9会周期性启闭以排出累积的氮气和液态水。

引射器是一种射流压缩泵，其性能表现为引射和增压效果，即对一定流量的流体提升其压力。在相同工况下，被引射的流量越大，则提升的压力越小；反之，引射器压力提升越小，则被引射的流量越大。因此，对于需要较高的引射流量的情况，则应该尽可能降低引射器的提升压力。而图1示出的引射器只有一个引射器，在电堆工作在高功率条件下，电堆需求的氢气流量较大，大流量氢气通过引射器一次流喷嘴时会造成一次流压力过大，影响喷氢阀的正常工作。当电堆工作在低功率条件下时，电堆需求的计量比较大，引射器的引射能力不能满足电堆所需的计量比。

因此，为了解决现有技术中引射器不能够满足燃料电池堆宽功率范围的问题，本发明提供一种燃料电池系统及其控制方法，通过提供的一级引射器、二级引射器、单向阀以及换向阀，使得所述一级引射器和所述二级引射器工作在低、中、高三个不同的功率区间，并且在不同功率区间实施不同的引射方案，能够充分发挥引射器的性能，提高了低功率工况下的引射比，增大了高功率工况下的氢气供应量，拓宽了引射器在燃料电池的工作范围。

下面结合图2-图8描述本发明的燃料电池系统及其控制方法。

请参考图2、图3，图2是本发明提供的燃料电池系统的结构示意图，图3是图2的复合式引射器结构放大图。一种燃料电池系统，为复合式引射器的燃料电池系统，包括高压氢气瓶2、截止安全阀3、减压阀4、一级喷氢阀51、二级喷氢阀52、一级引射器61、二级引射器62、单向阀63、换向阀64、燃料电池堆入口71、燃料电池堆出口72、气水分离器8以及排水排氮阀9。其中，一级引射器61具有一级引射器一次入口610、一级引射器二次入口612以及一级引射器出口611。二级引射器62具有二级引射器一次入口620、二级引射器二次入口622以及二级引射器出口621。

示例性地，高压氢气瓶2用于储存高压氢气，以作为燃料电池堆7的燃料。高压氢气瓶2与截止安全阀3连接，截止安全阀3和减压阀4连接。减压阀4分别与一级喷氢阀51和二级喷氢阀52连接，一级喷氢阀与一级引射器一次入口610连接，二级喷氢阀52与二级引射器一次入口620连接。

示例性地，单向阀63设置在一级引射器61和二级引射器62之间的被引射流路以控制该被引射流路是否连通。当单向阀63打开时，一级引射器61和二级引射器62之间的被引射流路连通，单向阀63关闭时，一级引射器61和二级引射器62之间的被引射流路不连通。

示例性地，一级引射器二次入口612与气水分离器8连接，气水分离器8与燃料电池堆7的燃料电池堆出口72连接，一级引射器出口611通过换向阀64引出的第一流路S1与二级发射器二次入口622连接以及通过换向阀64引出的第二流路S2与燃料电池堆7的燃料电池堆入口71连接，也就是说，换向阀64的一个出口与二级引射器二次流入口622连接构成第一流路S1，换向阀64的另一个出口与燃料电池堆入口71连接构成第二流路S2。二级发射器出口621直接与燃料电池堆7的燃料电池堆入口71连接。

在本发明的一实施中，所述燃料电池系统还包括控制模块(图中未示出)，控制模块根据监测到燃料电池堆7的功率控制一级喷氢阀51、二级喷氢阀52以及换向阀64的打开或关闭。

示例性地，在一级引射器61和二级引射器之间的被引射流路加入一个单向阀63，其作用是在串联引射模式下在压差作用下自动关闭，保证一级引射器61和二级引射器62是串联的；同时在并联模式下在压差作用下自动打开，保证一级引射器61和二级引射器62是并联的。

将燃料电池堆7的功率范围划分为第一功率区间、第二功率区间以及第三功率区间，其中第一功率区间为低功率区间，第二功率区间为中功率区间，第三功率区间为高功率区间。例如，燃料电池堆7的最高功率为100kW，则可以设定0-20kW是低功率区间，20-50kW是中功率区间；50-100kW是高功率区间。

示例性地，在低功率工况下，一级喷氢阀51和二级喷氢阀52通同时工作，一级引射器61和二级引射器62串联增压，降低了单级引射器的压差，从而增大了循环流量，提高电堆循环计量比。

示例性地，在中功率工况下，只有一级喷氢阀51工作，因此只有一级引射器61工作，二级喷氢阀52关闭使得二级引射器62关闭，循环流量通过一级引射器61正常工作。

示例性地，在高功率工况下，一级喷氢阀51和二级喷氢阀52通同时工作，此时切换换向阀64流向，使得流体不通过第一流路S1，单向阀63在压差作用下自动打开，此时一级引射器61和二级引射器62处于并联工作状态，可以供给大流量氢气，满足电堆在高功率条件下的大流量需求。

也就是说，本发明提供的复合式引射器在不同功率区间内使用不同的引射方案，低功率区间内引射器串联引射，降低了单个引射器的压差，提高了系统的计量比；在高功率区间内两级引射器并联工作，提高了供应大流量氢气的能力。

可以理解的是，本发明所述引射器的引射比是二次流质量流量与一次流质量流量之比，引射器的引射比高于电堆需求计量比才能保证电堆正常工作。在低功率工况下，引射器的一次流流量较小，引射器引射能力不足，因此图1示出的单个引射器的引射比较小。本发明为了要提高引射器的引射比，需要降低引射器压力差，即需要降低引射器二次流压力与出口压力之差。通过图2示出的串联两个引射器，可以降低单个引射器的压差，从而提升引射器的引射比。

以下对本发明所述燃料电池系统的工作过程进行描述。

请参考图4，图4是本发明提供的低功率区间系统工作示意图。图4中的虚线表示该流路流体不流通。

示例性地，当监测到燃料电池堆7的功率处于第一功率(如低功率)区间时，控制模块控制一级喷氢阀51和二级喷氢阀52同时打开以使得高压氢气分别对应输入至一级引射器61和二级引射器62，一级引射器61和二级引射器62同时具备引射增压能力。

从燃料电池堆出口72排出的气液混合物经过气水分水器8分离掉大部分液态水后，在一级引射器二次入口612进入一级引射器61，并在一级引射器61的引射作用下被引射，然后从一级引射器61的一级引射器出口611排出完成一级增压，再经过换向阀64切换至第一流路S1从二级引射器二次入口622供给二级引射器62进行二级增压，然后从二级引射器62的二级引射器出口621排出的气体通过燃料电池堆入口71进入燃料电池堆7。

由此可见，在低功率工况下，一级喷氢阀51和二级喷氢阀52通同时工作，一级引射器61和二级引射器62串联增压，降低了单级引射器的压差，从而增大了循环流量，提高电堆循环计量比。

请参考图5，图5是本发明提供的中功率区间系统工作示意图。图5中的虚线表示该流路流体不流通。

示例性地，当监测燃料电池堆7的功率处于第二功率(如中功率)区间时，控制模块控制二级喷氢阀52关闭和一级喷氢阀51打开以使得高压氢气输入至一级引射器，只通过一级引射器61进行常规引射。

从燃料电池堆出口72排出的气液混合物经过气水分水器8分离掉大部分液态水后，通过一级引射器二次入口612进入一级引射器61，并在一级引射器61的引射作用下被引射，然后从一级引射器61的一级引射器出口611排出以完成增压。控制模块控制换向阀64将流路切换到第二流路S2，从一级引射器出口611排出的气体经过第二流路S2进入燃料电池堆7的燃料电池堆入口71。

由此可见，在中功率工况下，只有一级喷氢阀51工作，因此只有一级引射器61工作，二级喷氢阀52关闭使得二级引射器62关闭，循环流量通过一级引射器61正常工作。

请参考图6，图6是本发明提供的高功率区间系统工作示意图。图6中的虚线表示该流路流体不流通。

示例性地，当监测燃料电池堆7的功率处于第三功率(如高功率)区间时，控制模块控制一级喷氢阀51和二级喷氢阀52同时打开以使得高压氢气分别对应输入至一级引射器61和二级引射器62，一级引射器61和二级引射器62同时具备引射能力。

控制模块控制换向阀64切换至第二流路S2，使得流体不通过第一流路S1，而单向阀63在压差作用下自动打开，此时一级引射器61和二级引射器62之间的被引射流路连通。

从燃料电池堆出口72排出的气液混合物经过气水分离器8分离掉大部分液态水后，从一级引射器二次入口612进入一级引射器61，并在一级引射器61的引射作用下被引射，换向阀64将流路切换到第二流路S2，从一级引射器61的级引射器出口611排出的气体经过第二流路S2进入燃料电池堆7。同时在二级引射器62的引射作用下部分循环流体被引射进入引射器62中，从二级引射器62的二级引射器出口621排出的气体也进入燃料电池堆7中。在该状态下，一级引射器61和二级引射器62处于并联工作状态，可以供应的氢气流量增加，满足电堆在高功率条件下的大流量需求。

由此可见，在高功率工况下，一级喷氢阀51和二级喷氢阀52同时工作，此时切换换向阀64的流向，使得流体不通过第一流路S1，单向阀63在压差作用下自动打开，此时一级引射器61和二级引射器62处于并联工作状态，可以供给大流量氢气，满足电堆在高功率条件下的大流量需求。

请参考图7，图7是本发明提供的不同功率区间引射器工作方式示意图。在低功率区间内进行串联引射，在中功率区间内进行常规引射，在高功率区间内进行并联引射。

示例性地，低中高功率区间的范围分别是额定功率的20％，30％和50％，比如100kW的燃料电池堆，0-20kW是低功率区间，20-50kW是中功率区间；50-100kW是高功率区间。通过在不同功率区间内实施不同的引射方案，充分发挥出引射器的性能，提高了低功率工况下的引射比，增大了高功率工况下的氢气供应量，拓宽了引射器在燃料电池的工作范围。

下面对本发明提供的燃料电池系统的控制方法进行描述，下文描述的控制方法与上文描述的燃料电池系统可相互对应参照。

请参考图8，图8是本发明提供的燃料电池系统的控制方法的流程示意图。一种基于上述所述燃料电池系统的控制方法，所述控制方法包括：

步骤S110.监测燃料电池堆功率。

示例性地，当燃料电池堆运行时，控制模块用于监测燃料电池堆功率，并通过输出控制信号控制一级喷氢阀、二级喷氢阀以及换向阀的打开或关闭。

S120.判断所述燃料电池堆功率是否小于第一预设功率，若小于所述第一预设功率则执行步骤S130，否则执行步骤S140。

示例性地，所述第一预设功率为20kW，判断燃料电池堆功率是否小于20kW，即是否工作在低功率区间。

S130.控制一级喷氢阀和二级喷氢阀同时打开，并控制换向阀切换至第一流路，此时燃料电池堆工作在第一功率区间。

示例性地，当燃料电池堆功率小于20kW时，控制一级喷氢阀和二级喷氢阀工作，换向阀切换到第一流路，此时一级引射器和二级引射器串联工作。

S140.判断所述燃料电池堆功率是否小于第二预设功率，若小于所述第二预设功率，则执行步骤S150，否则执行步骤S160。

示例性地，所述第二预设功率为50kW，如果燃料电池堆功率不小于20kW(即大于等于20kW)，同时判断燃料电池堆功率是否小于50kW。

S150.控制一级喷氢阀打开和二级喷氢阀关闭，并控制换向阀切换至第二流路，此时燃料电池堆工作在第二功率区间，执行步骤S170。

示例性地，如果燃料电池堆功率小于50kW，此时燃料电池堆处于中功率区间。控制一级喷氢阀打开和二级喷氢阀关闭，并控制换向阀切换到第二流路，此时只有一级引射器处于常规引射状态。

S160.控制一级喷氢阀和二级喷氢阀同时打开，并控制换向阀切换至第二流路，此时燃料电池堆工作在第三功率区间。

示例性地，如果燃料电池堆功率不小于50kW(即大于等于50kW)，则燃料电池堆工作在高功率区间，此时控制一级喷氢阀和二级喷氢阀同时打开，并控制换向阀切换到第二流路，此时一级引射器和二级引射器并联工作。

S170.判断所述燃料电池堆是否需要关闭，若需要关闭则控制燃料电池堆停止运行，否则返回上述步骤S110。

示例性地，判断燃料电池堆是否继续工作，若是，则返回步骤S110继续监测燃料电池堆功率，若否，则关闭燃料电池堆。

在此需要说明的是，本发明实施例提供的燃料电池系统的控制方法，能够实现上述燃料电池系统实施例所实现的控制功能，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与燃料电池系统实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种燃料电池系统，所述系统包括用于控制高压氢气输入的喷氢阀、与喷氢阀连接的引射器以及分别与所述引射器连接的燃料电池堆和气水分离器，其特征在于，所述系统还包括单向阀和换向阀，所述喷氢阀包括一级喷氢阀和二级喷氢阀，所述引射器包括一级引射器和二级引射器，所述一级引射器具有一级引射器一次入口、一级引射器二次入口以及一级引射器出口，所述二级引射器具有二级引射器一次入口、二级引射器二次入口以及二级引射器出口；

所述一级喷氢阀与所述一级引射器一次入口连接，所述二级喷氢阀与所述二级引射器一次入口连接，所述单向阀设置在所述一级引射器和所述二级引射器之间的被引射流路，所述一级引射器二次入口与所述气水分离器连接，所述气水分离器与所述燃料电池堆连接，所述一级引射器出口通过所述换向阀引出的第一流路与所述二级发射器二次入口连接以及引出的第二流路与所述燃料电池堆连接，所述二级发射器出口与所述燃料电池堆连接。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述系统还包括控制模块，所述控制模块根据监测到所述燃料电池堆的功率控制所述一级喷氢阀、所述二级喷氢阀以及所述换向阀的打开或关闭；所述单向阀在串联引射模式下在压差作用下自动关闭以保证一级引射器和二级引射器是串联，同时在并联模式下在压差作用下自动打开以保证一级引射器和二级引射器是并联；所述燃料电池堆的功率范围包括第一功率区间、第二功率区间以及第三功率区间。

3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，当监测到所述燃料电池堆的功率处于第一功率区间时，所述控制模块控制所述一级喷氢阀和所述二级喷氢阀同时打开以使得高压氢气分别对应输入至一级引射器和二级引射器以被引射，以及控制所述换向阀切换至所述第一流路以使得从所述气水分离器出来的氢气在所述一级引射器的引射作用下被引射并从所述一级引射器出口排出完成一级增压，再经过所述第一流路并从所述二级引射器二次入口输入至所述二级引射器以完成二级增压，然后从所述二级引射器出口进入所述燃料电池堆。

4.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，当监测所述燃料电池堆的功率处于第二功率区间时，所述控制模块控制所述二级喷氢阀关闭和所述一级喷氢阀打开以使得高压氢气输入至所述一级引射器以被引射，并控制所述换向阀切换至所述第二流路以使得从所述气水分离器出来的氢气在所述一级引射器实现增压后经过所述第二流路进入所述燃料电池堆。

5.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，当监测所述燃料电池堆的功率处于第三功率区间时，所述控制模块控制所述一级喷氢阀和所述二级喷氢阀同时打开以使得高压氢气分别对应输入至所述一级引射器和所述二级引射器，并控制所述换向阀切换至第二流路以使得所述单向阀在压差作用下自动打开，从所述气水分离器出来的氢气从所述一级引射器二次入口进入所述一级引射器以被引射，从所述一级引射器出口排出的气体经过所述第二流路进入所述燃料电池堆，同时从所述二级引射器出口排出的氢气也进入所述燃料电池堆。

6.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，所述第一功率区间为[0～20)kW，所述第二功率区间为[20～50)kW，所述第三功率区间为[50～100]kW。

7.根据权利要求1～6任一项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用于提供高压氢气的高压气瓶、截止安全阀以及减压阀，所述高压气瓶通过流路与所述截止安全阀连接，所述截止安全阀通过流路与所述减压阀连接，所述减压阀通过流路分别与所述一级喷氢阀和所述二级喷氢阀连接。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

S1.监测燃料电池堆功率；

S2.判断所述燃料电池堆功率是否小于第一预设功率，若小于所述第一预设功率则执行步骤S3，否则执行步骤S4；

S3.控制一级喷氢阀和二级喷氢阀同时打开，并控制换向阀切换至第一流路，此时所述燃料电池堆工作在第一功率区间；

S4.判断所述燃料电池堆功率是否小于第二预设功率；

若小于所述第二预设功率，则控制一级喷氢阀打开和二级喷氢阀关闭，并控制换向阀切换至第二流路，此时所述燃料电池堆工作在第二功率区间；

若大于等于所述第二预设功率，则控制一级喷氢阀和二级喷氢阀同时打开，并控制换向阀切换至第二流路，此时所述燃料电池堆工作在第三功率区间。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

S5.判断所述燃料电池堆是否需要关闭，若需要关闭则控制燃料电池堆停止运行，否则返回步骤S1。

10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述第一预设功率为20kW，所述第二预设功率为50kW。

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