具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步地详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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；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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供一种燃料电池系统，包括燃料电池堆1、空气循环组件2和氢气循环组件3。燃料电池堆1连接冷却回路100和直流变换器200，冷却回路100被配置为冷却燃料电池堆1，直流变换器(DCDC模块)200被配置为转换并输出燃料电池堆1的电流，能对燃料电池堆1的输出电流进行控制。空气循环组件2包括空气进气支路21、空气出气支路22和三通阀23，空气进气支路21的一端连通外部大气，另一端连通燃料电池堆1，空气进气支路21被配置为给燃料电池堆1提供空气。空气出气支路22的一端连通燃料电池堆1，另一端连通外部大气，空气出气支路22被配置为排出燃料电池堆1内的空气。空气出气支路22设置有分水器221，分水器221远离燃料电池堆1的一端连通三通阀23，分水器221能够对燃料电池堆1排出的空气中的水分进行分离收集，避免循环进入三通阀23的空气带有水分，影响燃料电池堆1内部的干燥。三通阀23能够连通空气进气支路21和空气出气支路22，三通阀23被配置为控制空气出气支路22内的空气排入外部大气或者进入空气进气支路21。优选地，三通阀23具有A、B、C三个口，其中A口为入口，B口、C口为出口。在燃料电池堆1正常工作状态下，A口连通B口，燃料电池堆1中多余的空气进入空气出气支路22，并通过三通阀23的A口-B口排出至外部大气；当燃料电池堆1进入停机阶段，三通阀23的A口连通C口，空气出气支路22中的空气通过三通阀23的A口-C口进入空气进气支路21，使燃料电池堆1内的空气循环使用，得到充分消耗，避免燃料电池堆1内产生负压；循环的空气能够使得氧气在燃料电池堆1内均匀分布，使得燃料电池堆1内的气体反应更为彻底，避免产生氢空界面；而且，三通阀23也能防止外部大气中的空气回流；分水器221能避免循环空气带有水分进入燃料电池堆1内，实现简单高效的停机吹扫除水。氢气循环组件3被配置为给燃料电池堆1提供氢气，并排出多余氢气，在停机过程中，能根据循环空气的消耗情况，实时补充氢气，使得氧气得到充分消耗，提升燃料电池堆1的寿命。

进一步地，空气进气支路21包括空气截止阀211、空压机212和空气入堆压力传感器213。空气截止阀211的一端连通外部大气。空压机212的一端连通空气截止阀211，另一端连通燃料电池堆1，空压机212能够为循环的空气提供动力。空气入堆压力传感器213设置于空压机212和燃料电池堆1之间，通过空气入堆压力传感器213能够实时观察空气入堆压力，便于维持燃料电池堆1阴极和阳极的压力平衡。

进一步地，空气出气支路22还包括空气出堆压力传感器222和空气排水分路223。空气出堆压力传感器222设置于分水器221和燃料电池堆1之间，通过空气出堆压力传感器222，能够实时观察空气出堆压力，从而判断停机过程中空气出堆压力是否小于大气压，及时发现燃料电池堆1的负压现象，便于及时为燃料电池堆1补充一些空气继续反应消耗氢气。空气排水分路223连通分水器221，空气排水分路223被配置为排出分水器221内的水分。优选地，空气排水分路223设置有空气排水阀2231。通过空气排水分路223，能够实现对分水器221简单高效的排水。

进一步地，氢气循环组件3包括氢气进气支路31、氢气出气支路32和循环支路33。氢气进气支路31包括供氢比例阀311和氢气入堆压力传感器312，供氢比例阀311的一端连通外部供氢系统，另一端连通燃料电池堆1，氢气入堆压力传感器312设置于供氢比例阀311和燃料电池堆1之间。氢气出气支路32设置有氢气尾排阀321。循环支路33连通氢气进气支路31和氢气出气支路32，循环支路33设置有氢循环泵331。通过氢气循环组件3，在燃料电池系统停机过程中，能持续为燃料电池堆1提供氢气，维持燃料电池堆1阴极和阳极的压力平衡，保证循环空气中的氧气得到充分消耗。

实施例二

如图2所示，本发明实施例提供一种停机控制方法，应用于实施例一中的燃料电池系统的停机过程，具体包括以下步骤：

步骤S1、开始停机，冷却回路100保持正常工作，直流变换器200控制燃料电池堆1的输出电流A1，三通阀23连通空气进气支路21和空气出气支路22；

在本步骤S1中，在控制系统发送停机指令后，冷却回路100保持正常工作，直流变换器200控制燃料电池堆1的电流为输出电流A1。在本实施例中，设定输出电流A1为10A。在其他实施例中，也可根据燃料电池堆1的工况设定其他数值的输出电流A1，不以本实施例为限。三通阀23的A口连通C口，使空气出气支路22连通空气进气支路21，燃料电池堆1排出的空气开始进行循环，进入第一阶段停机过程，第一阶段停机过程的目标是循环消耗空气中的氧气，并降低燃料电池堆1的电压。

步骤S2、保持空气截止阀211开启，开启分水器221和空气排水阀2231，设定空压机212转速S1；保持氢循环泵331和供氢比例阀311开启，氢气尾排阀321按照T周期进行开关；

在本步骤S2中，保持正常工作时开启的空气截止阀211仍然保持开启状态，设定空压机212转速S1，继续为燃料电池堆1输入空气，分水器221和空气排水阀2231开始工作，对循环的空气进行水分离并排出燃料电池系统，实现停机后的吹扫。保持正常工作时开启的氢循环泵331和供氢比例阀311仍然保持开启状态，氢气尾排阀321按照T周期进行开关，因为继续循环的空气需要氢气参与才能继续反应消耗。优选地，T周期的范围为3s～8s。在本实施例中，设定转速S1为20000rpm，T周期为5s。在其他实施例中，也可根据燃料电池堆1的工况设定其他数值的设定转速S1和T周期，不以本实施例为限。

步骤S3、监测燃料电池堆1输出至直流变换器200的电压，并判断电压是否低于预设值V1，当电压低于预设值V1时，执行步骤S4；

在本步骤S3中，通过监测燃料电池堆1输出至直流变换器200的电压，判断第一阶段停机目标是否完成，当监测到燃料电池堆1输出至直流变换器200的电压低于预设值V1时，表明燃料电池堆1已实现缓慢停机，可进入第二阶段停机过程。在本实施例中，预设值V1为180V。

步骤S4、设定直流变换器200控制燃料电池堆1的输出电流A2，设定空压机212转速S2；关闭空气截止阀211、氢气尾排阀321和空气排水阀2231；

在本步骤S4中，燃料电池系统进入第二阶段停机过程，第二阶段停机过程的目标是持续循环消耗燃料电池堆1空气中的氧气直至完全消耗，进一步降低燃料电池堆1的电压至放电完成电压。因此，在上个步骤S3之后，需要通过直流变换器200控制燃料电池堆1的输出电流A2进一步降低，也即，输出电流A2小于输出电流A1；为避免过量空气进入燃料电池堆1，也需要关闭空气截止阀211和空气排水阀2231，并降低空压机212转速S2，也即，转速S2小于转速S1，此时，不再有新的空气通过空气进气支路21进入燃料电池堆1，仅使燃料电池系统内余存的空气进行循环并持续消耗。而且，此时也需要关闭氢气尾排阀321，使氢气循环组件3内的氢气有效参与循环消耗。

步骤S5、监测空气出堆压力是否低于大气压；当空气出堆压力低于大气压时，执行步骤S6,否则执行步骤S7；

在本步骤S5中，通过空气出堆压力传感器222监测空气出堆压力是否低于大气压，当出现空气出堆压力低于大气压时，说明燃料电池堆1内部产生负压，此时需要执行下一个步骤S5。

步骤S6、开启空气截止阀211，直至空气出堆压力不低于大气压时关闭空气截止阀211；

在本步骤S6中，暂时开启空气截止阀211使空气通过空气进气支路21进入燃料电池堆1内，避免燃料电池堆1内部产生负压，直至空气出堆压力不低于大气压时关闭空气截止阀211,。

步骤S7、监测燃料电池堆1输出至直流变换器200的电压是否小于放电完成电压，当燃料电池堆1的压力小于放电完成电压时，执行步骤S8；

在本步骤S7中，当监测到燃料电池堆1的压力小于放电完成电压时，说明第二阶段停机目标达到，燃料电池堆1的电压得到充分降低。在本实施例中，设定放电完成电压为60V。

步骤S8、直流变换器200停止工作不再加载电流，关闭空压机212、氢循环泵331和供氢比例阀311，冷却回路100停止工作，完成停机。

在本步骤S8中，因燃料电池堆1的压力已经小于放电完成电压，此时直流变换器200和冷却回路100可停止工作，关闭空压机212、氢循环泵331和供氢比例阀311，至此，完成全部停机。

本发明实施例的停机控制方法，应用于实施例一中的燃料电池系统的停机操作，设定了多个阶段停机过程，多级放电保证氧气全部消耗。因燃料电池堆1一直循环消耗排出的空气，将燃料电池堆1排出的空气回流至燃料电池堆1的空气入口，故燃料电池堆1内的含氧量逐步降低，始终维持燃料电池堆1阴极和阳极的压力平衡；在多个阶段停机过程中尽量减少氧气的供给，因此，停机完成后燃料电池堆1的阴极一侧基本无残留氧气，避免了空气侧负压的形成；停机过程充分考虑了空气侧的水分吹扫问题，实现了完善的多级吹扫及放电停机，提升燃料电池堆1寿命。

进一步地，在步骤S2中，保持氢气入堆压力大于空气入堆压力。能够维持燃料电池堆1阴极和阳极的压力平衡，避免过量的空气进入燃料电池堆1的内部。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。