具体实施方式

参见图1，本发明实施例提供的一种燃电系统，与燃料电池堆总成1连通，燃电系统包括：空气路2、氢气路3、氢气压缩泵装置4及氢气回收路6。

空气路2与燃料电池堆总成1的阴极入口连通，空气路2上设置有空气压缩机7，空气压缩机7的出口与氢气压缩泵装置4的输入端连通。

氢气压缩泵装置4的输出端可与氢气路连通。

氢气路3与燃料电池堆总成1的阳极入口连通。

氢气回收路6的第一端与燃料电池堆总成1的阳极出口连通，氢气回收路6的第二端可与氢气压缩泵装置4连通。

本申请具体实施方式由于空气路2与燃料电池堆总成1的阴极入口连通，空气路2上设置有空气压缩机7，空气压缩机7的出口与氢气压缩泵装置4的输入端连通，氢气压缩泵装置4的输出端可与氢气路3连通，氢气路3与燃料电池堆总成1的阳极入口连通，引射器5设置在氢气路3上，氢气回收路6的第一端与燃料电池堆总成1的阳极出口连通，氢气回收路6的第二端可与氢气压缩泵装置4连通，所以，当燃料电池堆总成1进行小功率工作时，空气压缩机7将压缩后的高温高压气体通过空气路2供给给燃料电池堆总成1的阴极入口，使阴极进行电化学反应，同时，燃料电池堆总成1需要空气与氢气反应气量少，对于空气压缩机7而言，此时空气压缩机7有足够的空气压缩能力富余，可以同时将气体供给给氢气压缩泵装置4，利用空气压缩机7出口高温高压气体能量带动氢气压缩泵装置4动作，此时，氢气回收路6的第二端与氢气压缩泵装置4连通，将燃料电池堆总成1的阳极出口的循环氢气供给氢气压缩泵装置4，氢气压缩泵装置4将循环氢气压缩，并供给给氢气路3，通过氢气路3将氢气供给给燃料电池堆总成1的阳极入口，使阳极进行电化学反应，不需要传统氢泵中的电机与控制器元件，成本低廉且结构简单，不存在电火花导致泄露氢气爆炸危险。

具体地，参见图2，燃电系统还包括：引射器5。

引射器5设置在氢气路3上。

氢气回收路6的第二端可选择性地与氢气压缩泵装置或引射器5连通。

当燃料电池堆总成1进行大功率工作时，氢气回收路6的第二端与引射器5连通，将燃料电池堆总成1的阳极出口的循环氢气供给引射器5，引射器5结构简单、运行可靠、噪音低，无额外功耗，引射器5将循环氢气供给给氢气路3，通过氢气路3将氢气供给给燃料电池堆总成1的阳极入口，使阳极进行电化学反应，不需要消耗空气压缩机7的能力，保证空气压缩机7工作能力满足系统需求。

在本实施方式中，通过采用氢气压缩泵装置4与引射器5并联使用，小功率段小气量高计量比段单独使用氢气压缩泵装置4方案，中高功率大气量低计量比段使用引射器5方案，能充分利用氢气压缩泵装置4与引射器5的工作特性。

具体地，氢气压缩泵装置4包括：第一三通管4-1、第一连通管4-2、空气涡轮机4-3、驱动连接轴4-4及氢气压缩机4-5。

第一三通管4-1设置在空气路2上，第一三通管4-1的入口与空气压缩机7的出口连通，第一三通管4-1的第一出口与第一连通管4-2连通，第一三通管4-1的第二出口与燃料电池堆总成1的阴极入口连通。

第一连通管4-2与空气涡轮机4-3连通，第一连通管4-2上设置有流量调节电磁阀4-6，通过流量调节电磁阀4-6控制进入空气涡轮机4-3的气体流量，同时，可以控制第一连通管4-2的通断。

驱动连接轴4-4的第一端与空气涡轮机4-3的输出端连接，驱动连接轴4-4的第二端与氢气压缩机4-5连接。

氢气压缩机4-5的进气口可与氢气回收路6的第二端连通，氢气压缩机4-5的出气口可与氢气路3连通。

其中，当燃料电池堆总成1进行小功率工作时，空气压缩机7的出口产生的高温高压气体通过第一三通管4-1的第二出口进入燃料电池堆总成1的阴极入口，使阴极进行电化学反应，同时，打开流量调节电磁阀4-6，高温高压气体还通过一三通管4-1的第一出口进入第一连通管4-2，通过第一连通管4-2供给给空气涡轮机4-3，使空气涡轮机4-3转动，进而通过驱动连接轴4-4的带动氢气压缩机4-5动作，此时，氢气回收路6的第二端与氢气压缩机4-5连通，氢气压缩机4-5将料电池堆总成1的阳极出口的循环氢气吸入压缩，加压至燃料电池堆总成1工作压力范围，并供给给氢气路3，通过氢气路3将氢气供给给燃料电池堆总成1的阳极入口，使阳极进行电化学反应，不需要传统氢泵中的电机与控制器元件，成本低廉且结构简单，不存在电火花导致泄露氢气爆炸危险。

当燃料电池堆总成1进行小功率工作时，需要空气与氢气反应气量少，对于空气压缩机7而言，此时空气压缩机7有足够的空气压缩能力富余，且空气质量流量是氢气质量流量的40倍左右，只需要略微提升空气压缩机7转速，就能满足空气涡轮机4-3驱动流量需求，不会对空气压缩机7增加太多工作负荷，保证空气压缩机7可以正常工作。

具体地，空气路2上设置有中冷器8、第二三通管9及增湿器10。

中冷器10的入口与第一三通管4-2的第二出口连通。

第二三通管9的入口与中冷器8的的出口连通，第二三通管9的第一出口上设置有泄压阀11，第二三通管9的第二出口与增湿器10的空气入口连通。

增湿器10的空气出口与燃料电池堆总成1的阴极入口连通，通过增湿器10对气体进行增湿。增湿器10的尾气入口与燃料电池堆总成1的阴极出口连通，增湿器10的尾气出口处设置有背压阀12。

空气压缩机7将压缩后的高温高压气体输送至中冷器8，通过中冷器8对高温高压气体降温，然后，依次通过第二三通管9的第二出口、增湿器10的空气入口、增湿器10的空气出口及燃料电池堆总成1的阴极入口进入燃料电池堆总成1的阴极内，进行电化学反应。燃料电池堆总成1的阴极内反应完的废气依次通过增湿器10的尾气入口及增湿器10的尾气出口排出。

在本实施方式中，空气路2上设置有第一压力传感器、第一湿度传感器及第一温度传感器，第一压力传感器、第一湿度传感器及第一温度传感器设置在增湿器10的空气出口与燃料电池堆总成1的阴极入口之间，通过第一压力传感器获取进入燃料电池堆总成1的阴极的气体压力，通过第一湿度传感器获取进入燃料电池堆总成1的阴极的气体湿度，通过第一温度传感器获取进入燃料电池堆总成1的阴极的气体温度。

在本实施方式中，增湿器10的尾气入口与燃料电池堆总成1的阴极出口之间设置有第二压力传感器、第二湿度传感器及第二温度传感器，通过第二压力传感器获取燃料电池堆总成1的阴极的尾气压力，通过第二湿度传感器获取燃料电池堆总成1的阴极的尾气湿度，通过第二温度传感器获取燃料电池堆总成1的阴极的尾气温度。

在本实施方式中，空气路2上设置有第三压力传感器、第三湿度传感器及第三温度传感器，第三压力传感器、第三湿度传感器及第三温度传感器设置在增湿器10与第二三通管9之间，通过第三压力传感器获取进入增湿器10的气体压力，通过第三湿度传感器获取进入增湿器10的气体湿度，通过第三温度传感器获取进入增湿器10的气体温度。

参见图5，对于空气压缩机7匹配特性，在燃电系统运行过程中，空气压缩机7必须与背压阀12、泄压阀11共同作用，也就是说，通过控制背压阀12及泄压阀11的开闭来调节空气路2的压力，保证空气压缩机7运转工况远离喘振曲线，并使空气压缩机7工作在等熵效率高效区域，否则会导致空气压缩机7的叶片损坏且工作效率恶化。尤其在怠速工况时，泄压阀11开度接近50％，大量未反应压缩干空气排入大气中，造成能量浪费，将其引入氢气压缩泵装置4内来压缩未反应循环氢气，能极大提高燃电系统的燃料利用率。

具体地，空气路2上设置有空气滤清器13及流量计14，通过空气滤清器13过滤空气，通过流量计14获取进入空气压缩机7的空气的流量。

空气滤清器13通过流量计14与空气压缩机7的入口连通。

其中，空气滤清器13将过滤好的空气通过流量计14进入空气压缩机7内，保证空气的洁净度。

具体地，氢气回收路6上设置有气液分离器15及三通电磁阀16。

气液分离器15的入口与燃料电池堆总成1的阳极出口连通，气液分离器15的出液口上设置有排水阀24，气液分离器15出气口与三通电磁阀16的入口连通。

三通电磁阀16的第一出口与氢气压缩泵装置4连通，三通电磁阀16的第二出口与引射器5连通。

燃料电池堆总成1的阳极出口将循环氢气输送至氢气回收路6内，通过气液分离器15对循环氢气进行气液分离，气液分离器15分离出的液态水依次通过气液分离器15的出液口及排水阀24排出，循环氢气通过气液分离器15出气口及三通电磁阀16入口进入三通电磁阀16内。当燃料电池堆总成1进行小功率工作时，三通电磁阀16的第一出口与氢气压缩泵装置4的氢气压缩机4-5连通，当燃料电池堆总成1进行大功率工作时，三通电磁阀16的第二出口与引射器5连通，通过三通电磁阀16控制循环氢气的流向。

在本实施方式中，氢气回收路6上设置有第四压力传感器，第四传感器设置在燃料电池堆总成1的阳极出口与气液分离器15之间。第四传感器用于获取燃料电池堆总成1的阳极出口排出的循环氢气的压力。

具体地，氢气路3上设置有氢气瓶17、引射器比例阀18及四通管19。

氢气瓶17的出气口通过引射器比例阀18与引射器5连通。

四通管19的第一入口与引射器5连通，四通管19的第二入口可与氢气压缩泵装置4的输出端连通，四通管19的第一出口与燃料电池堆总成1的阳极入口连通。

当燃料电池堆总成1进行大功率工作时，氢气由氢气瓶17减压后，进入引射器比例阀18，引射器比例阀18调节进入引射器5的氢气质量流量，通过氢气中压传感器20检测引射器比例阀18前端的氢气压力，由引射器5出口经四通管19的第一入口、四通管19的第一出口及燃料电池堆总成1的阳极入口进入燃料电池堆总成1的阳极，由于进入燃料电池堆总成1的阳极的氢气计量比是高于1的，未反应完的循环氢气与少量水分，从燃料电池堆总成1的阳极出口流至气液分离器15，进行气液分离。

在本实施方式中，由从氢气瓶17出来的主流氢气，在引射器5出口形成的负压引流，吸入从引射器5入口进入的未反应完全的循环氢气，通过混合、扩压和减速等一系列工作，通过引射器5后，循环氢气的压力提高，满足燃电系统氢气使用率要求。

在本实施方式中，氢气路3上设置有第五压力传感器，第五压力传感器设置在燃料电池堆总成1的阳极入口与四通管19之间，通过第五压力传感器获取进入燃料电池堆总成1的阳极的氢气压力。

在本实施方式中，氢气路3上设置有第二连通管21，第二连通管21与四通管19的第二出口连通，第二连通管上设置有卸荷阀22，防止引射器比例阀18后端与燃料电池堆总成1内部直通的管路压力突然增大，保证整个管路的压力安全。

在本实施方式中，氢气路3上设置有关断阀23，关断阀23设置在氢气瓶17与引射器比例阀18之间，通过关断阀23控制氢气路3的通断。

基于相同的发明构思，本申请还提供一种燃电系统的控制方法包括以下步骤：

当燃电系统启动成功，VCU给FCU发出Pi的功率请求。

参见图1，步骤S1,若Pi≤20kw，则氢气回收路6的第二端与氢气压缩泵装置4连通，氢气压缩泵装置4的输出端与氢气路3连通，氢气压缩泵装置4的流量调节电磁阀打开，空气压缩机7将气体供给给氢气压缩泵装置4，带动氢气压缩泵装置4动作，此时，氢气回收路6的第二端与氢气压缩泵装置4连通，将燃料电池堆总成1的阳极出口的循环氢气供给氢气压缩泵装置4，氢气压缩泵装置4将循环氢气压缩，并供给给氢气路3，通过氢气路3将氢气供给给燃料电池堆总成1的阳极入口，使阳极进行电化学反应。

参见图2，步骤S2,若Pi＞20kw，则氢气回收路6的第二端与引射器5连通，将燃料电池堆总成1的阳极出口的循环氢气供给引射器5，引射器5将循环氢气供给给氢气路3，通过氢气路3将氢气供给给燃料电池堆总成1的阳极入口。

详细介绍步骤S1。

当Pi≤20kw时。

结合图4，获取氢气压缩泵装置4的氢气压缩机4-5的转速：Pi对应燃料电池堆总成1的阳极入口需求氢气质量流量为QH1、计量比为βH1、压力为PH1，燃料电池堆总成1的阳极出口压力为PH2，由PH1除以PH2可以得出氢气压缩机4-5压比πi，由βH1减1后除以βH1，再乘以QH1，可以得到未反应氢气质量流量QH2，由氢气压缩机4-5压比πi与未反应氢气质量流量QH2，结合氢气压缩机4-5的试验map图，可以得出氢气压缩机4-5的转速nH1，以及氢气压缩所需要能耗W1。

获取氢气压缩泵装置4的流量调节电磁阀4-6开度：Pi对应燃料电池堆总成1的阴极需求质量流量为QA1、计量比为βA1、压力为PA1，空气压缩机7的出口压力为PA2，氢气压缩机4-5的工作效率η1，由W1除以η1，可得空气涡轮机7的耗能W2，通过W2与PA2，可得流经空气涡轮机7的空气质量流量QA2，进而得出流量调节电磁阀4-6开度。

结合图3，获取空气压缩机7的转速：Pi对应燃料电池堆总成1的阴极需求质量流量为QA1、计量比为βA1、压力为PA1，空气压缩机7的出口压力为PA2，而流经氢气压缩泵装置4的空气涡轮机4-3的空气质量流量为QA2，QA1加上QA2可得总进气量QA3，通过空气压缩机7工作特性map可得空气压缩机7的转速。

本发明还提出一种车辆，该车辆采用了所述燃电系统，该燃电系统参照上述实施例，由于燃电系统采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。