權(quán)利要求書： 1.一種燃料電池系統(tǒng)的氫氣循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，包括膨脹機(jī)一(7)、燃料電池(8)、高壓氫罐(9)、壓縮機(jī)(10)、電動(dòng)機(jī)一(10a)、逆變器(10b)、電磁閥三(12a)、傳感器(12b)、氫氣循環(huán)泵(13)、電動(dòng)機(jī)二(13a)、逆變器(13b)、膨脹機(jī)二(14)、氣液分離器(17)、燃料電池ECU(11)、稀釋器(16)和消聲器(18)；

所述的高壓氫罐(9)的一端設(shè)有兩條支路，兩條支路上分別設(shè)有電磁閥一(9a)與電磁閥二(9b)，通過(guò)電磁閥一(9a)與電磁閥二(9b)與膨脹機(jī)一(7)和膨脹機(jī)二(14)連接；所述的膨脹機(jī)一(7)、電動(dòng)機(jī)一(10a)和壓縮機(jī)(10)依次連接，構(gòu)成膨脹機(jī)和壓縮機(jī)一體化裝置(110)；

所述電動(dòng)機(jī)一(10a)的一端還連接有逆變器(10b)；所述膨脹機(jī)一(7)另一端與電磁閥三(12a)相連，膨脹機(jī)一(7)與電磁閥三(12a)連接，且兩者之間設(shè)有傳感器(7a)和單向閥(7b)；

所述膨脹機(jī)二(14)的一端與電磁閥三(12a)相連，膨脹機(jī)二(14)與電磁閥三(12a)之間設(shè)有單向閥(14a)；

所述膨脹機(jī)二(14)的另一端依次連接有電動(dòng)機(jī)二(13a)和氫氣循環(huán)泵(13)，構(gòu)成膨脹機(jī)和氫氣循環(huán)泵一體化裝置(100)；所述電動(dòng)機(jī)二(13a)與逆變器(13b)相連；

所述電磁閥三(12a)另一端與燃料電池(8)的陽(yáng)極相連，所述電磁閥三(12a)與燃料電池(8)的陽(yáng)極之間設(shè)有傳感器(12b)；

所述燃料電池(8)的陽(yáng)極出口連接有氣液分離器(17)，氣液分離器(17)的一端與氫氣循環(huán)泵(13)相連；氫氣循環(huán)泵(13)與燃料電池(8)的陽(yáng)極相連；

所述燃料電池ECU(11)分別與電磁閥(12)、傳感器(12b)、逆變器(10b)、傳感器(15b)和逆變器(13b)電性連接，接收它們的電信號(hào)并且對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池系統(tǒng)的氫氣循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述氣液分離器(17)的另一端還依次連接有稀釋器(16)和消聲器(18)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池系統(tǒng)的氫氣循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述氫氣循環(huán)泵(13)與燃料電池(8)之間還設(shè)有單向閥(25)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的一種燃料電池系統(tǒng)的氫氣循環(huán)系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，具體步驟如下：

S1.高壓氫罐(9)用于儲(chǔ)存氫氣；工作時(shí)，開(kāi)啟電磁閥一(9a)、電磁閥二(9b)、單向閥(7b)和單向閥(14a)，通過(guò)利用高壓氫罐(9)中氫氣的壓力能帶動(dòng)壓縮機(jī)(10)和氫氣循環(huán)泵(13)工作，其間傳感器(7a)將壓力信息傳送到燃料電池ECU(11)；

S2.空氣通過(guò)壓縮機(jī)(10)被輸送到燃料電池(8)的陰極，開(kāi)啟電磁閥三(12a)，氫氣被輸送到燃料電池(8)的陽(yáng)極，其間傳感器(12b)將壓力信息傳送到燃料電池ECU(11)；氣液分離器(17)將從燃料電池(8)的陽(yáng)極出口流出的氫氣和水分離，氫氣循環(huán)泵(13)將此處氫氣循環(huán)傳輸?shù)饺剂想姵?8)的陽(yáng)極，稀釋器(16)和消聲器(18)將從氣液分離器(17)排出的煙霧和燃料電池(8)的陰極出口流出的廢氣稀釋后一起排出到燃料電池系統(tǒng)的外部；

S3.當(dāng)氧化劑氣體供應(yīng)源向燃料電池(8)停止供應(yīng)氧化劑氣體時(shí)，通過(guò)燃料電池ECU(11)發(fā)送信息使壓縮機(jī)(10)停止工作，關(guān)閉電磁閥一(9a)、電磁閥二(9b)、單向閥(7b)和單向閥(14a)，通過(guò)燃料電池ECU(11)利用燃料電池(8)中產(chǎn)生的電能帶動(dòng)氫氣循環(huán)泵(13)運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)氧化劑氣體供應(yīng)源向燃料電池(8)正常供應(yīng)氧化劑氣體時(shí)，系統(tǒng)將繼續(xù)如步驟S1和S2進(jìn)行工作。

說(shuō)明書： 一種用于燃料電池系統(tǒng)的氫氣循環(huán)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于氫燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于燃料電池系統(tǒng)的氫氣循環(huán)系統(tǒng)。

背景技術(shù)[0002] 近年來(lái)隨著我國(guó)汽車保有量不斷增長(zhǎng)，石油需要量也不斷增加，使得我國(guó)對(duì)外石油進(jìn)口依存度不斷提高，嚴(yán)重威脅能源安全。同時(shí)面對(duì)著日益緊張的環(huán)境污染以及能量來(lái)

源的多樣性，驅(qū)動(dòng)電氣化和能源多元化已經(jīng)逐漸成為未來(lái)汽車發(fā)展方向，現(xiàn)代汽車發(fā)展的

電動(dòng)化也成為必然趨勢(shì)。短期內(nèi)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車輛依然是主導(dǎo)地位，但是隨著環(huán)境和能源問(wèn)

題的日益突出，各個(gè)國(guó)家紛紛公布傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的禁售時(shí)間，新能源汽車成為世界各大

汽車廠商及研發(fā)機(jī)構(gòu)的研究熱點(diǎn)，其中氫燃料電池汽車以其高效率和零排放的特點(diǎn)被認(rèn)為

具有廣闊的發(fā)展前景。目前的氫燃料電池體積較為緊湊、續(xù)航能力也更強(qiáng)，與電動(dòng)車相比較

而言在長(zhǎng)距離行駛時(shí)，氫燃料電池汽車優(yōu)勢(shì)相對(duì)明顯。氫燃料電池系統(tǒng)的電能由氫、氧化學(xué)

反應(yīng)的燃料電池組提供。

[0003] 氫氣循環(huán)系統(tǒng)屬于燃料電池系統(tǒng)中一個(gè)重要的子系統(tǒng)，氫氣循環(huán)系統(tǒng)負(fù)責(zé)向電堆連續(xù)提供一定壓力和流量的高純度氫氣，保證燃料電池電堆中的電化學(xué)反應(yīng)的正常進(jìn)行，

并且氫氣循環(huán)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)大量氫氣的循環(huán)利用，保證了燃料電池內(nèi)的水平衡，相應(yīng)提高了

系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

[0004] 近年來(lái)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出使用燃料電池作為能量供應(yīng)源的燃料電池系統(tǒng)，在一些燃料電池系統(tǒng)中采用了一種技術(shù)，通過(guò)使來(lái)自高壓氫罐的氫氣和經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)得到的氧化劑氣體反

應(yīng)來(lái)產(chǎn)生電能，氫氣循環(huán)泵用于將從燃料電池中未完全反應(yīng)后流出的少量氫氣循環(huán)輸送到

燃料電池中再利用該氣體。當(dāng)車輛停止時(shí)，由燃料電池產(chǎn)生電能的正常操作也相應(yīng)停止，此

時(shí)會(huì)使燃料電池呈現(xiàn)高電勢(shì)狀態(tài)，如果保持這種狀態(tài)，則會(huì)導(dǎo)致燃料電池中的催化劑減少

并且使燃料電池的性能降低。同時(shí)，在車輛停止后由于系統(tǒng)未能充分地利用燃料電池中產(chǎn)

生的電能而導(dǎo)致了能量的浪費(fèi)。另外，由于很多燃料電池系統(tǒng)是在燃料電池陽(yáng)極和供應(yīng)氫

氣的高壓氫罐之間直接單獨(dú)放置一個(gè)電磁閥，這就使得高壓氫罐裝置中大量氫氣的壓力能

也一直未得到有效地利用。

[0005] 根據(jù)目前的研究狀況來(lái)看，有文獻(xiàn)報(bào)道了一種氫燃料電池系統(tǒng)中的氫氣循環(huán)泵，該氫氣循環(huán)泵包括電機(jī)、泵體和磁性連接結(jié)構(gòu)；該氫氣循環(huán)泵減少了氫氣發(fā)生泄漏的現(xiàn)象，

有效的提高了對(duì)氫氣的密封性，但是尚未對(duì)系統(tǒng)中存在的能量損失問(wèn)題提出可行的應(yīng)對(duì)辦

法。此外，還有研究報(bào)道了一種適用于氫燃料電池汽車的壓力能驅(qū)動(dòng)氫氣循環(huán)泵裝置，其主

要包括氫膨脹機(jī)和氫氣泵組成的膨脹?壓縮一體機(jī)；這種裝置克服了傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)氫氣循

環(huán)泵泄露和潤(rùn)滑油污染問(wèn)題，回收利用了高壓氫氣的壓力能，相應(yīng)提高了燃料電池能量利

用率。但是，對(duì)于車輛停止后針對(duì)燃料電池系統(tǒng)中的電能的浪費(fèi)情況未能提供解決辦法。還

有文獻(xiàn)報(bào)道了一種用于燃料電池系統(tǒng)氫氣循環(huán)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)通過(guò)提高電堆陽(yáng)極出口未反

應(yīng)氫氣的壓力來(lái)提高引射器工作性能，以降低了氫氣循環(huán)泵的功耗和加工難度。但是，對(duì)于

車輛停止時(shí)燃料電池中電能的損耗問(wèn)題并沒(méi)有提供有效的處理方法，這會(huì)影響燃料電池的

使用性能，降低了能源利用率和使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，提出了一種新穎的用于燃料電池系統(tǒng)的氫氣循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅可以通過(guò)高壓氫罐中氫氣的壓力能帶動(dòng)壓縮機(jī)和氫

氣循環(huán)泵運(yùn)轉(zhuǎn)，而且能夠在車輛停止時(shí)將燃料電池中的電能充分利用起來(lái)而不是直接浪費(fèi)

掉，進(jìn)而提高能量利用效率。并且通過(guò)合理地使用燃料電池ECU來(lái)對(duì)相關(guān)器件進(jìn)行實(shí)時(shí)地檢

測(cè)和控制，降低車輛停止期間燃料電池中電能的損失并且延長(zhǎng)了燃料電池的使用壽命。

[0007] 為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明包括以下步驟：[0008] 一種燃料電池系統(tǒng)的氫氣循環(huán)系統(tǒng)，包括膨脹機(jī)一、燃料電池、高壓氫罐、壓縮機(jī)、電動(dòng)機(jī)一、逆變器、電磁閥三、傳感器、氫氣循環(huán)泵、電動(dòng)機(jī)二、逆變器、膨脹機(jī)二、氣液分離

器、燃料電池ECU、稀釋器和消聲器。

[0009] 所述的高壓氫罐的一端設(shè)有兩條支路；兩條支路上分別設(shè)有電磁閥一與電磁閥二，通過(guò)電磁閥一與電磁閥二與膨脹機(jī)一和膨脹機(jī)二連接；所述的膨脹機(jī)一、電動(dòng)機(jī)一和壓

縮機(jī)依次連接，構(gòu)成膨脹機(jī)和壓縮機(jī)一體化裝置；

[0010] 所述電動(dòng)機(jī)一的一端還連接有逆變器；所述膨脹機(jī)一另一端與電磁閥三相連，膨脹機(jī)一與電磁閥三連接，且兩者之間設(shè)有傳感器和單向閥；

[0011] 所述膨脹機(jī)二的一端與電磁閥三相連，膨脹機(jī)二與電磁閥三之間設(shè)有單向閥；[0012] 所述膨脹機(jī)二的另一端依次連接有電動(dòng)機(jī)二和氫氣循環(huán)泵，構(gòu)成膨脹機(jī)和氫氣循環(huán)泵一體化裝置；所述電動(dòng)機(jī)二與逆變器相連；

[0013] 所述電磁閥三另一端與燃料電池的陽(yáng)極相連，所述電磁閥三與燃料電池的陽(yáng)極之間設(shè)有傳感器；

[0014] 所述燃料電池的陽(yáng)極出口連接有氣液分離器，氣液分離器的一端與氫氣循環(huán)泵相連；氫氣循環(huán)泵與燃料電池的陽(yáng)極相連；

[0015] 所述燃料電池ECU分別與電磁閥、傳感器、逆變器、傳感器和逆變器電性連接，接收它們的電信號(hào)并且對(duì)相關(guān)部件進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

[0016] 優(yōu)選的，所述氣液分離器的另一端還依次連接有稀釋器和消聲器。[0017] 優(yōu)選的，所述氫氣循環(huán)泵與燃料電池之間還設(shè)有單向閥。[0018] 本發(fā)明還提供一種燃料電池系統(tǒng)的氫氣循環(huán)系統(tǒng)的工作方法：[0019] S1、高壓氫罐用于儲(chǔ)存氫氣；工作時(shí)，開(kāi)啟電磁閥一、電磁閥二、單向閥和單向閥，通過(guò)利用高壓氫罐中氫氣的壓力能帶動(dòng)壓縮機(jī)和氫氣循環(huán)泵工作，其間傳感器將壓力信息

傳送到燃料電池ECU；

[0020] S2、空氣通過(guò)壓縮機(jī)被輸送到燃料電池的陰極，開(kāi)啟電磁閥三，氫氣被輸送到燃料電池的陽(yáng)極，其間傳感器將壓力信息傳送到燃料電池ECU；氣液分離器將從燃料電池的陽(yáng)極

出口流出的氫氣和水分離，氫氣循環(huán)泵將此處氫氣循環(huán)傳輸?shù)饺剂想姵氐年?yáng)極，稀釋器和

消聲器將從氣液分離器排出的煙霧和燃料電池的陰極出口流出的廢氣稀釋后一起排出到

燃料電池系統(tǒng)的外部；

[0021] S3、當(dāng)氧化劑氣體供應(yīng)源向燃料電池停止供應(yīng)氧化劑氣體時(shí)，通過(guò)燃料電池ECU發(fā)送信息使壓縮機(jī)停止工作，關(guān)閉電磁閥一、電磁閥二、單向閥和單向閥，通過(guò)燃料電池ECU利

用燃料電池中產(chǎn)生的電能帶動(dòng)氫氣循環(huán)泵運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)氧化劑氣體供應(yīng)源向燃料電池正常供應(yīng)

氧化劑氣體時(shí)，系統(tǒng)將繼續(xù)如步驟S1和S2進(jìn)行工作。

[0022] 燃料電池系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)通過(guò)膨脹機(jī)將高壓氫罐中氫氣的壓力能利用起來(lái)，為驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)和氫氣循環(huán)泵提供能量，然后再通過(guò)單向閥和電磁閥將經(jīng)由兩個(gè)膨脹機(jī)流出的氫

氣利用起來(lái)供給燃料電池的陽(yáng)極。當(dāng)氧化劑氣體供應(yīng)源向燃料電池停止供應(yīng)氧化劑氣體

時(shí)，通過(guò)燃料電池ECU發(fā)出指令使得氫氣循環(huán)泵停止使用高壓氫罐中的的壓力能，將燃料電

池中剩余的電能改為供應(yīng)給氫氣循環(huán)泵以帶動(dòng)其運(yùn)轉(zhuǎn)，以此可以減少能量損失。

[0023] 在氫氣循環(huán)泵及高壓氫罐之間設(shè)置膨脹機(jī)二，氫氣循環(huán)泵和膨脹機(jī)二共用一根軸構(gòu)成一體化裝置。根據(jù)本發(fā)明的要求，以氫氣循環(huán)泵為主的氫氣循環(huán)設(shè)置，將從燃料電池的

陽(yáng)極出口流出的氫氣再次循環(huán)至燃料電池中；燃料電池ECU作為整個(gè)系統(tǒng)中接收和發(fā)送信

號(hào)的控制中心，當(dāng)氧化劑氣體供應(yīng)源向燃料電池停止供應(yīng)氧化劑氣體時(shí)，通過(guò)燃料電池ECU

將燃料電池中產(chǎn)生的電能提供給氫氣循環(huán)泵，并且利用燃料電池ECU向每個(gè)控制裝置發(fā)出

輸出性能的指令而使燃料電池正常運(yùn)行。

[0024] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果是：[0025] (1)本發(fā)明不僅可以通過(guò)高壓氫罐中氫氣的壓力能帶動(dòng)壓縮機(jī)和氫氣循環(huán)泵運(yùn)轉(zhuǎn)，而且能夠在車輛停止時(shí)將燃料電池中的電能充分利用起來(lái)而不是直接浪費(fèi)掉，進(jìn)而提

高能量利用效率；并且通過(guò)合理地使用燃料電池ECU來(lái)對(duì)相關(guān)器件進(jìn)行實(shí)時(shí)地檢測(cè)和控制，

降低車輛停止期間燃料電池中電能的損失并且延長(zhǎng)了燃料電池的使用壽命。

[0026] (2)本發(fā)明回收利用了高壓氫氣的壓力能，使得高壓氫罐中大量氫氣的壓力能未得到有效利用，相應(yīng)提高了燃料電池能量利用率，并且提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

附圖說(shuō)明[0027] 圖1是氫氣循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。[0028] 圖2為燃料電池系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)造示意圖。[0029] 附圖標(biāo)記：7?膨脹機(jī)，7a?傳感器，7b?單向閥，8?燃料電池，9?高壓氫罐，9a?電磁閥，9b?電磁閥，10?壓縮機(jī)，10a?電動(dòng)機(jī)，10b?逆變器，11?燃料電池ECU，12a?電磁閥，12b?傳

感器，13?氫氣循環(huán)泵，13a?電動(dòng)機(jī)，13b?逆變器，14?膨脹機(jī)，14a?單向閥，16?稀釋器，17?氣

液分離器，18?消聲器，19?DC/DC轉(zhuǎn)換器，20?電壓表，21?蓄電裝置，22?燃料電池附件，23?車

輛控制器，24?車輛負(fù)載部件，25?單向閥，101?燃料電池系統(tǒng)，110?膨脹機(jī)和壓縮機(jī)一體化

裝置，100?膨脹機(jī)和氫氣循環(huán)泵一體化裝置。

具體實(shí)施方式[0030] 下面結(jié)合說(shuō)明書附圖和具體實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。[0031] 以下結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明不局限于這些實(shí)施例。[0032] 實(shí)施例1：[0033] 如圖1所示，一種燃料電池系統(tǒng)的氫氣循環(huán)系統(tǒng)，包括膨脹機(jī)一7、燃料電池8、用于儲(chǔ)存氫氣的高壓氫罐9、用于輸送含氧空氣的壓縮機(jī)10、電動(dòng)機(jī)一10a、逆變器10b、電磁閥三

12a、傳感器12b、氫氣循環(huán)泵13、電動(dòng)機(jī)二13a、逆變器13b、膨脹機(jī)二14、氣液分離器17、燃料

電池ECU11、稀釋器16和消聲器18；其中燃料電池ECU11用于控制與燃料電池系統(tǒng)101相關(guān)

的每個(gè)裝置；

[0034] 高壓氫罐9的一端設(shè)有兩條支路；兩條支路上分別設(shè)有電磁閥一9a與電磁閥二9b，通過(guò)電磁閥一9a與電磁閥二9b與膨脹機(jī)一7和膨脹機(jī)二14連接；所述的膨脹機(jī)一7、電動(dòng)機(jī)

一10a和壓縮機(jī)10依次連接，構(gòu)成膨脹機(jī)和壓縮機(jī)一體化裝置110；

[0035] 電動(dòng)機(jī)一10a的一端還連接有逆變器10b；所述膨脹機(jī)一7另一端與電磁閥三12a相連，膨脹機(jī)一7與電磁閥三12a連接，且兩者之間設(shè)有傳感器7a和單向閥7b；

[0036] 膨脹機(jī)二14的一端與電磁閥三12a相連，膨脹機(jī)二14與電磁閥三12a之間設(shè)有單向閥14a；

[0037] 膨脹機(jī)二14的另一端依次連接有電動(dòng)機(jī)二13a和氫氣循環(huán)泵13，構(gòu)成膨脹機(jī)和氫氣循環(huán)泵一體化裝置100；所述電動(dòng)機(jī)二13a與逆變器13b相連；

[0038] 電磁閥三12a另一端與燃料電池8的陽(yáng)極相連，所述電磁閥三12a與燃料電池8的陽(yáng)極之間設(shè)有傳感器12b；

[0039] 燃料電池8的陽(yáng)極出口連接有氣液分離器17，氣液分離器17的一端與氫氣循環(huán)泵13相連；另一端還依次連接有稀釋器16和消聲器18；氫氣循環(huán)泵13與燃料電池8的陽(yáng)極相

連，兩者之間還設(shè)有單向閥25。

[0040] 所述燃料電池ECU11分別與電磁閥12、傳感器12b、逆變器10b、傳感器15b和逆變器13b電性連接，接收它們的電信號(hào)并且對(duì)相關(guān)部件進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

[0041] 氫氣循環(huán)系統(tǒng)包括用于儲(chǔ)存氫氣的高壓氫罐9、用于輸送含氧空氣的壓縮機(jī)10和用于控制與燃料電池系統(tǒng)101相關(guān)的每個(gè)裝置操作的燃料電池ECU11；膨脹機(jī)一7、電動(dòng)機(jī)

一10a和壓縮機(jī)10依次連接構(gòu)成膨脹機(jī)和壓縮機(jī)一體化裝置110，通過(guò)利用高壓氫罐9中大

量的壓力能帶動(dòng)該一體化裝置110運(yùn)轉(zhuǎn)；由壓縮機(jī)10流出的氧化劑氣體被輸送到燃料電池8

的陰極，壓縮機(jī)10的電動(dòng)機(jī)一10a與逆變器10b相連接，并且燃料電池ECU11通過(guò)控制逆變

器10b來(lái)控制電機(jī)10a的轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)供應(yīng)的電能。

[0042] 通過(guò)電磁閥12a來(lái)調(diào)節(jié)供應(yīng)到燃料電池8的氫氣流量，并且將高壓氫罐9輸送的氫氣供應(yīng)到燃料電池8中的每個(gè)電池的陽(yáng)極，其間設(shè)置有一個(gè)傳感器12b用來(lái)檢測(cè)從高壓氫罐

9供應(yīng)到燃料電池8的氫氣的壓力，以便傳輸所感應(yīng)到的壓力信息。高壓氫罐9處壓強(qiáng)非常

大，相比較而言燃料電池8所需要的氫氣壓強(qiáng)比較小。

[0043] 傳統(tǒng)的方法僅僅是通過(guò)配置電磁閥用來(lái)調(diào)節(jié)壓差，使得供給到燃料電池8陽(yáng)極的氫氣量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，這期間就損失了大量的壓力能。

[0044] 如圖1中通過(guò)構(gòu)建膨脹機(jī)和壓縮機(jī)一體化裝置110、膨脹機(jī)和氫氣循環(huán)泵一體化裝置100有效利用了高壓氫罐9處的壓力能。圖1中所有單向閥都是為了防止氫氣逆流，在燃料

電池陽(yáng)極出口設(shè)置氣液分離器17，用于將陽(yáng)極流出的氫氣和水進(jìn)行分離，并且使氫氣流向

氫氣循環(huán)泵13、使水流入稀釋器16；從燃料電池陰極流出的未使用完全的氧化劑氣體直接

接入稀釋器16；此外，氫氣循環(huán)泵13的電動(dòng)機(jī)13a與逆變器13b電連接，氫氣循環(huán)泵13與高壓

氫罐9之間又連接有膨脹機(jī)二14，電動(dòng)機(jī)13a通過(guò)高壓氫罐9和膨脹機(jī)二14供能。氫氣循環(huán)泵

13將未使用完全的氫氣循環(huán)供應(yīng)到燃料電池陽(yáng)極，其間設(shè)置單向閥25防止氫氣倒流。燃料

電池ECU11通過(guò)逆變器13b來(lái)控制氫氣循環(huán)泵13的電動(dòng)機(jī)13a的轉(zhuǎn)速進(jìn)而調(diào)節(jié)所供應(yīng)的電

能。

[0045] 稀釋器16出口還連接有消聲器18，從氣液分離器17排出的陽(yáng)極的煙霧在被從陰極流出的含有大量空氣的廢氣稀釋后一起被排出到燃料電池系統(tǒng)101的外部。燃料電池ECU分

別與電磁閥12、傳感器12b、逆變器10b、傳感器15b和逆變器13b電性連接，接收它們的電信

號(hào)并且對(duì)相關(guān)部件進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

[0046] 圖2是燃料電池系統(tǒng)101的內(nèi)部構(gòu)造圖，重點(diǎn)顯示了燃料電池系統(tǒng)101中的電氣部件的配置。DC/DC轉(zhuǎn)換器19，用于將輸入電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橛行л敵龉潭妷海浑妷罕?0，設(shè)置在燃

料電池8和DC?DC轉(zhuǎn)換器19之間實(shí)時(shí)檢測(cè)電壓；蓄電裝置21用于存儲(chǔ)由燃料電池8、逆變器

10b和13b產(chǎn)生的電能；燃料電池附件22，用于操作燃料電池系統(tǒng)101。燃料電池ECU11通過(guò)

打開(kāi)電磁閥12從高壓氫罐9向燃料電池8供應(yīng)氫氣，并通過(guò)啟動(dòng)壓縮機(jī)10將空氣傳送到燃料

電池8，氫氣和氧化劑氣體反應(yīng)后產(chǎn)生的電能存儲(chǔ)在蓄電裝置21中。同時(shí)，通過(guò)膨脹機(jī)二14

提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)氫氣循環(huán)泵13，使在燃料電池8陽(yáng)極出口流出的氫氣通過(guò)氫氣循環(huán)泵13循環(huán)

輸送到燃料電池8陽(yáng)極，換句話說(shuō)，燃料電池ECU11通過(guò)向每個(gè)裝置發(fā)出輸出性能的指令而

使燃料電池8正常運(yùn)行。當(dāng)車輛的貨物裝卸工作完成之后，車輛進(jìn)入空轉(zhuǎn)狀態(tài)并且車輛負(fù)載

部件減少，從而不再需要燃料電池8的發(fā)電。這時(shí)燃料電池ECU11通過(guò)關(guān)閉電磁閥12、電磁閥

15來(lái)中斷高壓氫罐9對(duì)陽(yáng)極氫氣的供應(yīng)和對(duì)氫氣循環(huán)泵13的供能，并且停止向壓縮機(jī)10供

電以使它停止。然后，當(dāng)從電壓表20接收的燃料電池8的電池電壓超過(guò)預(yù)定電壓閥值時(shí)，燃

料電池ECU11再次啟動(dòng)氫氣循環(huán)泵1將陽(yáng)極出口流出的氫氣再循環(huán)到燃料電池8，此時(shí)氫氣

循環(huán)泵13由燃料電池8進(jìn)行供能。此時(shí)，殘留在燃料電池8中氧和氫經(jīng)歷電化學(xué)反應(yīng)，殘留的

氧逐漸被消耗，導(dǎo)致由燃料電池8中的氧和氫產(chǎn)生的電勢(shì)減小，在此期間產(chǎn)生的電能被用于

激活氫氣循環(huán)泵13。此操作的優(yōu)勢(shì)是在切斷高壓氫罐9中氫氣供應(yīng)的情況下，防止了燃料電

池8的高電勢(shì)，從而抑制燃料電池8的電池中的催化劑的劣化。并且這也減少了能量的浪費(fèi)，

能夠有效地使用電能。當(dāng)從電壓表20接收的燃料電池8的電池電壓低于預(yù)定電壓閥值，燃料

電池ECU11停止向氫氣循環(huán)泵13供電，切換到繼續(xù)通過(guò)膨脹機(jī)二14提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)氫氣循環(huán)

泵13。

[0047] 說(shuō)明：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案；因此，盡管本說(shuō)明書參照上述的各個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明已進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但是本領(lǐng)域的普通技

術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換；而一切不脫離本發(fā)明的精神和

范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。