CN116169740A - 燃料电池系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种燃料电池系统，包括：用于为负载供电的燃料电池电堆和锂电池组、第一开关、第二开关、单向DC/DC、总控单元和关停电压控制模块，燃料电池电堆通过单向DC/DC调节输出电压后与母线相连，锂电池组直接与母线相连释放或获取能量，负载与母线连接获取能量；第一开关连接在锂电池组和单向DC/DC之间用于控制锂电池组与负载的连接，关停电压控制模块通过第二开关与燃料电池电堆连接；以及总控单元控制燃料电池系统的第一开关和第二开关的闭合以及负载供电功率的调整。本发明的方案，能够确保燃料电池在整个运行周期内的平均电压不超过0.8V，避免了高电势给燃料电池系统带来的寿命衰减加快的不利现象，能够极大地提升燃料电池系统寿命。

Description

燃料电池系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及电路系统领域，更具体地涉及一种燃料电池系统和燃料电池系统的控制方法。
背景技术
当今社会，由于使用化石燃料导致的环境污染问题日益严重，温室效应带来的全球温度变暖问题已经到了不解决就要威胁人类生存的地步。节能减排已经成为了各国的共同认识并得到了高度重视。其中，燃料电池作为一种高效无污染的先进能量转换设备得到了快速发展。然而使用寿命达不到预期目标极大地阻碍了燃料电池的大规模运用。
造成燃料电池寿命衰减的重要原因是启动、怠速运行和关停后出现的高电势现象。电势过高会抑制电子活性，加快氧化反应速率，从而导致燃料电池处于在高电势工况下的寿命衰减速率要远大于在低电势工况下的寿命衰减速率。故而避免燃料电池在上述三个工况下产生的高电势工况是提升燃料电池使用寿命的关键。
目前与燃料电池寿命相关的专利主要包括如下三个方面:寿命预测的专利、寿命测试方法和测试装备的专利以及可以提升燃料电池寿命的专利。前两种专利在已申请授权的与燃料电池寿命相关的专利中占据大多数，而直接提升燃料电池寿命的专利由于覆盖学科广，专业难度大而鲜有发表。
公开号为CN114420967A的中国专利通过减小第一冷却腔的容积，减小第一冷却腔内冷却液的量，降低第一端部双极板的冷却能力，进而减少通过第一冷却腔的冷却液带走的单体热量，保证单体在适宜的温度下反应，防止单体出现温度不正常而导致的寿命衰减加快问题。该专利仅考虑并解决了局部端板的寿命快速衰减问题，未从整个系统考虑燃料电池的寿命衰减问题。
公开号为CN110061247A的中国专利对作为燃料电池催化剂原料的载铂碳材料进行创新性处理，提出的方法能够自动选择性包覆、有效地覆盖碳粉表面容易被氧化的缺陷处，但不包覆Pt表面，在防止催化剂腐蚀的同时不影响催化剂的催化性能，显著地提升燃料电池的寿命。该专利仅从膜电极的制备层面考虑了提升燃料电池寿命的方法，未考虑如何避免燃料电池运行过程中发生的不当工况导致的寿命衰减问题。
公开号为CN114665130A的中国专利提出了一种长寿命氢燃料电池电堆装置及其控制方法。该方法在电堆启动时，控制器控制阳极单元通入氢气，并根据电堆的待机时长调控通入氢气的流量，冷却单元内的冷却液流量和温度，直到识别阳极渗透氧气消耗完毕再正常启动，从而避免反向电流效应，延长电堆寿命。该专利仅考虑了电堆启动时形成的氢氧界面导致的电池性能寿命快速衰减问题，未考虑燃料电池启动、运行和关停时出现的高电位导致的寿命衰减加快的问题。
公开号为CN102024968A的中国专利提出了一种提高燃料电池寿命的模块及使用方法。该模块通过惰性电阻实时限制燃料电池的平均工作电压不超过0.85V，从而降低燃料电池运行过程中产生的高电势对其寿命的影响。该专利引入的外部电阻极大地增加了燃料电池的运行损耗，并且该控压电阻还需要冷却回路进行冷却，增加了系统复杂性和运行成本。
因此，现有技术需要一种能够有效提升燃料电池系统寿命的解决方案。
上述在背景部分公开的信息仅用于对本发明的背景做进一步的理解，因此它可以包含对于本领域普通技术人员已知的不构成现有技术的信息。
发明内容
本发明提供了一种燃料电池系统及其控制方法。通过本发明的方案，针对不同的功率需求，合理分配燃料电池和锂电池的输出功率，从而能够避免燃料电池在启动和怠速运行过程中出现的高电位导致的寿命衰减速度加快的现象；本发明的方案针对燃料电池关机自放电过程中电压波动大，放电不充分的现象，添加了基于可控电阻调节模块的关停电压控制模块，避免了燃料电池关机后长时间处于高电位导致的寿命衰减速度加快的现象。
本发明的第一方面提供了一种燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统包括：用于为负载供电的燃料电池电堆和锂电池组、第一开关、第二开关、单向DC/DC、总控单元和关停电压控制模块，其中，燃料电池电堆通过单向DC/DC调节输出电压后与母线相连，锂电池组直接与母线相连释放或获取能量，负载与母线连接获取能量；其中第一开关连接在锂电池组和单向DC/DC之间用于控制锂电池组与负载的连接，关停电压控制模块通过第二开关与燃料电池电堆连接；以及其中所述总控单元控制燃料电池系统的第一开关和第二开关的闭合以及负载供电功率的调整。
根据本发明的一个实施例，其中，所述燃料电池系统还包括连接在所述总控单元和单向DC/DC之间的PID调节器，所述PI D调节器与向DC/DC的输入输出相耦接，与单向DC/DC构成控制回路以调节单向DC/DC的输出电压。
根据本发明的一个实施例，所述燃料电池系统还包括与关停电压控制模块相连接的可变电阻调节模块，当负载的功率需求为零时，总控单元闭合第二开关，打开第一开关，使得燃料电池电堆进入自放电状态，可变电阻模块通过调节自身电阻使得关停电压控制模块的电流保持在预定参考值以执行关机保护。
根据本发明的一个实施例，负载将功率需求P1发给总控单元后，总控单元闭合第一开关使得负载所需能量由锂电池组供给，并且调节燃料电池电堆的开启，获取燃料电池电堆在预设电压时的输出功率P2，并比较P2与P1的大小关系，根据所述大小关系来调节单向DC/DC的电压。
根据本发明的一个实施例，所述通过控制回路来调节单向DC/DC的电压包括：
如果P1＜P2，说明燃料电池此时的平均工作电压高于所述预设电压，需要调高单向DC/DC的输出电压，以满足给锂电池组的最小充电功率为P2-P1。
根据本发明的一个实施例，所述调高单向DC/DC的输出电压，以满足给锂电池组的最小充电功率为P2-P1包括：
所述总控单元将母线电压的目标值与采集到的母线电压的进行比较获得误差信号，将所述误差信号送入所述PID调节器，PID调节器通过调节单向DC/DC中I GBT的占空比将单向DC/DC输出电压调节至母线电压的目标值，燃料电池系统中燃料电池电堆给锂电池的充电功率为P3，P2≤P1+P3。
根据本发明的一个实施例，如果P1＞P2并且锂电池组的SoC≤预设的供电阈值时，所述系统由燃料电池电堆单独供电。
根据本发明的一个实施例，如果P1＞P2并且锂电池组的SoC＞预设的供电阈值时，所述系统由燃料电池电堆和锂电池组共同供电，所述总控单元确定锂电池组此时的供电功率P4并根据P4计算出目标母线电压，通过所述控制回路将母线电压调节所述目标母线电压，此时燃料电池电堆的输出功率为P5，其中，P5＝P1-P4＞P2。
根据本发明的一个实施例，当燃料电池电堆进入自放电状态时，总控单元将采集到的关停电压控制模块内的电流值与通过实验确定的电流值进行比较以获取误差信号，将该误差信号送入可变电阻调节模块，可变电阻调节模块通过调节自身电阻使关停电压控制模块内的电流维持在通过实验确定的电流值，并将关停电压控制模块持续运行预定时间后，总控单元断开第二电子开关，完成关机保护。
根据本发明的一个实施例，其中，所述燃料电池的所述预设电压为0.8V，所述锂电池组的预设供电阈值为0.6。
本发明的第二方面提供了一种燃料电池系统的控制方法，其特征在于，所述燃料电池系统包括：用于为负载供电的燃料电池电堆和锂电池组、第一开关、第二开关、单向DC/DC、总控单元和关停电压控制模块，所述方法包括：燃料电池电堆通过单向DC/DC调节输出电压后与母线相连，锂电池组直接与母线相连释放或获取能量，负载与母线连接获取能量；所述第一开关连接在锂电池组和单向DC/DC之间用于控制锂电池组与负载的连接，关停电压控制模块通过第二开关与燃料电池电堆连接；所述总控单元控制燃料电池系统的第一开关和第二开关的闭合以及负载供电功率的调整；其中，所述燃料电池系统还包括PID调节器，所述PID调节器连接在单向DC/DC的输入输出之间，与单向DC/DC构成控制回路以调节单向DC/DC的输出电压；以及其中，所述燃料电池系统还包括与关停电压控制模块相连接的可变电阻调节模块，当负载的功率需求为零时，总控单元闭合第二开关，打开第一开关，使得燃料电池电堆进入自放电状态，可变电阻模块通过调节自身电阻使得关停电压控制模块的电流保持在预定参考值以执行关机保护。
本发明的方案提供了一种能提升燃料电池使用寿命的系统及其控制方案。通过采用本发明提供的燃料电池系统及其控制方法，能够确保燃料电池在整个运行周期内的平均电压不超过0.8V，避免了高电势给燃料电池系统带来的寿命衰减加快的不利现象。通过采用本系统，能够将燃料电池系统寿命提升6％-12％。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图进行简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，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示出了根据本发明的一个示例性实施例的燃料电池系统的架构图。
图2示出了根据本发明的一个示例性的实施例的燃料电池系统启动和运行过程中燃料电池端电压控制调节回路示意图。
图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的关机工况燃料电池端电压控制调节回路的示意图。
具体实施例
如在本文中所使用的，词语“第一”、“第二”等可以用于描述本发明的示例性实施例中的元件。这些词语只用于区分一个元件与另一元件，并且对应元件的固有特征或顺序等不受该词语的限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语(包括技术或科学术语)具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的含意相同的含意。如在常用词典中定义的那些术语被解释为具有与相关技术领域中的上下文含意相同的含意，而不被解释为具有理想或过于正式的含意，除非在本发明中被明确定义为具有这样的含意。
本领域的技术人员将理解的是，本文中描述的且在附图中说明的本发明的装置和方法是非限制性的示例性实施例，并且本发明的范围仅由权利要求书限定。结合一个示例性实施例所说明或描述的特征可与其他实施例的特征组合。这种修改和变化包括在本发明的范围内。
下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。在附图中，省略相关已知功能或配置的详细描述，以避免不必要地遮蔽本发明的技术要点。另外，通篇描述中，相同的附图标记始终指代相同的电路、模块或单元，并且为了简洁，省略对相同电路、模块或单元的重复描述。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如甲和/或乙，可以表示：单独存在甲，同时存在甲和乙，单独存在乙这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。
在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。
本发明针对燃料电池和锂电池的运行特性，通过合理分配燃料电池与锂电池的输出功率，将燃料电池的平均工作电压始终保持在0.8V以下，避免高电位工况给燃料电池带来的不利影响。另外本发明针对燃料电池关机时电压波动大，自放电不充分的问题，添加了基于可控电阻调节模块的关停电压控制模块，该方法可快速消耗燃料电池内的残余氢气，避免燃料电池关机后长时间处于高电位工况而导致的寿命衰减。
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的燃料电池系统的架构图。
图1示出了一种能够提升燃料电池使用寿命的系统架构，其中，1为燃料电池电堆；2为单向DC/DC；3为负载；4为锂电池组；5为关停电压控制模块；6为总控单元；7为第一开关(可以为电子开关)1；8为第二开关(可以为电子开关)2。
根据本发明的一个或多个实施例，如图1所示，燃料电池系统包括：用于为负载供电的燃料电池电堆1和锂电池组4、第一开关7、第二开关8、单向DC/DC2、总控单元和关停电压控制模块5，其中，燃料电池电堆通过单向DC/DC调节输出电压后与母线相连，锂电池组4直接与母线相连释放或获取能量，负载与母线连接获取能量；其中第一开关7连接在锂电池组和单向DC/DC之间用于控制锂电池组与负载的连接，关停电压控制模块5通过第二开关8与燃料电池电堆1连接；以及其中所述总控单元6控制燃料电池系统的第一开关和第二开关的闭合以及负载供电功率的调整。
根据本发明的一个或多个实施例，燃料电池电堆1通过单向DC/DC 2调节输出电压后与母线相连；锂电池组4直接与母线相连释放或获取能量；负载3直接与母线相连获取能量。单向DC/DC的初始输出电压应高于锂电池的开路电压。负载3将功率需求P1发送给总控单元6，总控单元6闭合电子开关1，此时负载3所需的能量由与母线直接相连的锂电池组供给。总控单元6收到负载3的功率需求P1后，调节燃料电池系统开启，并通过查表比较燃料电池在平均电压为0.8V的输出功率P2与需求功率P1之间的大小关系。
图2示出了根据本发明的一个示例性的实施例的燃料电池系统启动和运行过程中燃料电池端电压控制调节回路示意图。
如图2所示，9为PID调节模块，PID调节(PID regu lat ing)经典控制理论中控制系统的一种基本调节方式，是具有比例、积分和微分作用的一种线性调节规律。PID调节的作用是将给定值r与被控变量的实际量测值y的偏差r-y的比例、积分和微分信号综合成控制量来对被控过程进行控制。其中PID调节模块(或PID调节器)连接在单向DC/DC的输入输出之间，与单向DC/DC构成控制回路以调节单向DC/DC的输出电压。
根据本发明的一个或多个实施例，在燃料电池系统启动过程中，若P1＜P2，表明燃料电池此时的平均工作电压将高于0.8V，需要调高单向DC/DC的输出电压，以满足给锂电池的最小充电功率为P2-P1。单向DC/DC的输出电压通过图2所示控制回路进行调节。首先，总控制单元6基于锂电池组最小充电功率计算出母线电压Vref，然后与采集到的母线电压Vtest进行比较，将两者误差信号送入PID调节器，PID调节器连接在DC/DC和总控单元之间；PID调节器与单向DC/DC的输出和输出相耦接；PID调节器通过调节单向DC/DC中IGBT的占空比d将其输出电压调节至目标值Vref，即将母线电压值调至Vref，此时记燃料电池给锂电池的充电功率为P3，则P2≤P1+P3；其中P2≤P1+P3是本发明方案通过控制策略需要实现的结果，其中P1：负载需求功率；P2：平均电压为0.8V时的燃料电池输出功率；P3：锂电池充电功率。为了保证燃料电池工作时的平均单片电压不超过0.8V，当负载需求功率小于P2时，需调节母线电压给锂电池充电，锂电池的充电功率为P3，故存在P2≤P1+P3。
若P1＞P2且锂电池SoC≤0.6时，燃料电池单独供电；其中阈值0.6也可以用预设的供电阈值来代替，根据需求可以由用户配置。
若P1＞P2且锂电池SoC＞0.6时，燃料电池和锂电池协同供电。总控制单元6确定锂电池的供电功率P4并据此计算出母线电压Vref，通过图2所示控制回路将母线电压调节至Vref，此时燃料电池的输出功率为P5，则P5＝P1-P4＞P2。例如记负载需求功率P1＝50kW，燃料电池平均电压为0.8V时的输出功率为15kW，总控单元确定锂电池的输出功率为P4＝20kW，则燃料电池此时的输出功率为：P5＝P1-P4＝50-20＝30kW＞P2(15kW)。
图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的关机工况燃料电池端电压控制调节回路的示意图。
如图3所示，其中，编号10为可变电阻调节模块。当负载3需求功率降至0时，总控制单元6打开电子开关1，闭合电子开关2，使燃料电池进入自放电状态。总控制单元6将采集到的关停电压控制模块5内的电流Itest与通过实验确定的Iref进行比较，将两者的误差信号送入可变电阻调节模块10，可变电阻调节模块10位于关停电压控制模块和总控单元之间；可变电阻调节模块10通过调节自身电阻使关停电压控制模块5内的电流始终维持在Iref，整个模块持续运行t秒后，总控制单元6断开电子开关2，完成关机保护。
本发明还提供了一种燃料电池系统的控制方法，燃料电池系统包括：用于为负载供电的燃料电池电堆和锂电池组、第一开关、第二开关、单向DC/DC、总控单元和关停电压控制模块，该控制方法包括：
燃料电池电堆通过单向DC/DC调节输出电压后与母线相连，锂电池组直接与母线相连释放或获取能量，负载与母线连接获取能量；
第一开关连接在锂电池组和单向DC/DC之间用于控制锂电池组与负载的连接，关停电压控制模块通过第二开关与燃料电池电堆连接；
总控单元控制燃料电池系统的第一开关和第二开关的闭合以及负载供电功率的调整；
其中，燃料电池系统还包括PID调节器和与关停电压控制模块相连接的可变电阻调节模块，
其中，所述PID调节器连接在单向DC/DC的输入输出之间，与单向DC/DC构成控制回路以调节单向DC/DC的输出电压；以及
其中，当负载的功率需求为零时，总控单元闭合第二开关，打开第一开关，使得燃料电池电堆进入自放电状态，可变电阻模块通过调节自身电阻使得关停电压控制模块的电流保持在预定参考值以执行关机保护。
作为本发明示例的上文涉及的附图和本发明的详细描述，用于解释本发明，但不限制权利要求中描述的本发明的含义或范围。因此，本领域技术人员可以很容易地从上面的描述中实现修改。此外，本领域技术人员可以删除一些本文描述的组成元件而不使性能劣化，或者可以添加其它的组成元件以提高性能。此外，本领域技术人员可以根据工艺或设备的环境来改变本文描述的方法的步骤的顺序。因此，本发明的范围不应该由上文描述的实施例来确定，而是由权利要求及其等同形式来确定。
尽管本发明结合目前被认为是可实现的实施例已经进行了描述，但是应当理解本发明并不限于所公开的实施例，而相反的，意在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同配置。

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：用于为负载供电的燃料电池电堆和锂电池组、第一开关、第二开关、单向DC/DC、总控单元和关停电压控制模块，其中，
燃料电池电堆通过单向DC/DC调节输出电压后与母线相连，锂电池组直接与母线相连释放或获取能量，负载与母线连接获取能量；
其中第一开关连接在锂电池组和单向DC/DC之间用于控制锂电池组与负载的连接，关停电压控制模块通过第二开关与燃料电池电堆连接；以及
其中所述总控单元控制燃料电池系统的第一开关和第二开关的闭合以及负载供电功率的调整。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，所述燃料电池系统还包括连接在所述总控单元和单向DC/DC之间的PID调节器，所述PID调节器与向DC/DC的输入输出相耦接，与单向DC/DC构成控制回路以调节单向DC/DC的输出电压。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述燃料电池系统还包括与关停电压控制模块相连接的可变电阻调节模块，当负载的功率需求为零时，总控单元闭合第二开关，打开第一开关，使得燃料电池电堆进入自放电状态，可变电阻模块通过调节自身电阻使得关停电压控制模块的电流保持在预定参考值以执行关机保护。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，负载将功率需求P1发给总控单元后，总控单元闭合第一开关使得负载所需能量由锂电池组供给，并且调节燃料电池电堆的开启，获取燃料电池电堆在预设电压时的输出功率P2，并比较P2与P1的大小关系，根据所述大小关系来调节单向DC/DC的电压。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述通过控制回路来调节单向DC/DC的电压包括：
如果P1＜P2，说明燃料电池此时的平均工作电压高于所述预设电压，需要调高单向DC/DC的输出电压，以满足给锂电池组的最小充电功率为P2-P1。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述调高单向DC/DC的输出电压，以满足给锂电池组的最小充电功率为P2-P1包括：
所述总控单元将母线电压的目标值与采集到的母线电压的进行比较获得误差信号，将所述误差信号送入所述PID调节器，PID调节器通过调节单向DC/DC中IGBT的占空比将单向DC/DC输出电压调节至母线电压的目标值，燃料电池系统中燃料电池电堆给锂电池的充电功率为P3，P2≤P1+P3。
7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，
如果P1＞P2并且锂电池组的SoC≤预设的供电阈值时，所述系统由燃料电池电堆单独供电。
8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，
如果P1＞P2并且锂电池组的SoC＞预设的供电阈值时，所述系统由燃料电池电堆和锂电池组共同供电，所述总控单元确定锂电池组此时的供电功率P4并根据P4计算出目标母线电压，通过所述控制回路将母线电压调节所述目标母线电压，此时燃料电池电堆的输出功率为P5，其中，P5＝P1-P4＞P2。
9.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，当燃料电池电堆进入自放电状态时，总控单元将采集到的关停电压控制模块内的电流值与通过实验确定的电流值进行比较以获取误差信号，将该误差信号送入可变电阻调节模块，可变电阻调节模块通过调节自身电阻使关停电压控制模块内的电流维持在通过实验确定的电流值，并将关停电压控制模块持续运行预定时间后，总控单元断开第二电子开关，完成关机保护。
10.一种燃料电池系统的控制方法，其特征在于，所述燃料电池系统包括：用于为负载供电的燃料电池电堆和锂电池组、第一开关、第二开关、单向DC/DC、总控单元和关停电压控制模块，所述方法包括：
燃料电池电堆通过单向DC/DC调节输出电压后与母线相连，锂电池组直接与母线相连释放或获取能量，负载与母线连接获取能量；
所述第一开关连接在锂电池组和单向DC/DC之间用于控制锂电池组与负载的连接，关停电压控制模块通过第二开关与燃料电池电堆连接；
所述总控单元控制燃料电池系统的第一开关和第二开关的闭合以及负载供电功率的调整；
其中，所述燃料电池系统还包括PID调节器，所述PID调节器连接在单向DC/DC的输入输出之间，与单向DC/DC构成控制回路以调节单向DC/DC的输出电压；以及
其中，所述燃料电池系统还包括与关停电压控制模块相连接的可变电阻调节模块，当负载的功率需求为零时，总控单元闭合第二开关，打开第一开关，使得燃料电池电堆进入自放电状态，可变电阻模块通过调节自身电阻使得关停电压控制模块的电流保持在预定参考值以执行关机保护。
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