【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池领域，特别是涉及一种固定式氢燃料电池系统装置及低温启动控制方法。
技术介绍
1、氢燃料电池系统作为一种清洁能源技术，在固定式能源系统中的应用越来越广泛。然而，这些系统在低温环境下启动时面临挑战，尤其是电堆的启动温度通常需要较长时间来达到最佳运行状态。因此，开发一种能够有效减少低温启动时间的热管理技术具有重要的实际意义。
技术实现思路
1、本专利技术目的是针对
技术介绍
中存在的问题，提出一种利用空压机运行过程中产生的热量来加热电堆冷却液，从而显著缩短低温启动时间的固定式氢燃料电池系统装置及低温启动控制方法。
2、一方面，本专利技术提出一种固定式氢燃料电池系统装置，包括电池堆、动力控制单元、供氢单元、热交换器、中冷器、空压机、冷却液回路机构和空气控制机构；电池堆具有冷却液入口、冷却液出口、空气入口和空气出口，冷却液入口处设置有温度传感器a，冷却液出口处设置有温度传感器b；动力控制单元与电池堆的正负极连接；供氢单元与电池堆连接；空压机与热交换器和中冷器分别连接；冷却液回路机构与热交换器连接，空压机运行时传递至空压机泵体的热量通过热交换器热交换以对进入电池堆的冷却液进行加热，空压机运行时产生的热空气通过中冷器热交换并经由热交换器热交换以对进入电池堆的冷却液进行加热；空气控制机构与中冷器连通。
3、优选地，冷却液回路机构包括：
4、主冷却液回路机构：主冷却液回路机构包括主散热风扇、一端与电池堆和中冷器汇合管路连通且其余两端引出管路分别与
5、辅冷却液回路机构：辅冷却液回路机构包括辅助电动三通阀、辅助散热风扇，以及用于驱动冷却液依次流经热交换器、辅助电动三通阀和空压机或依次流经热交换器、辅助电动三通阀、辅助散热风扇和空压机的辅助水泵。
6、优选地，冷却液回路机构还包括主储液罐和辅助储液罐，主储液罐存储主冷却液回路机构中的冷却液，主储液罐出水口与水泵连通，主储液罐通过回流管路与主散热风扇相连，辅助储液罐存储辅冷却液回路机构中的辅助冷却液，辅助储液罐出水口与空压机冷却路入口连接，辅助储液罐通过回流管路与辅助散热风扇相连。
7、优选地，空气控制机构包括用于控制经过中冷器冷却的空气进入电池堆内的空气入口阀、用于维持电池堆气压平衡的背压阀以及用于将中冷器冷却的一部分空气引导至背压阀或释放至大气的旁通阀。
8、优选地，空压机输入端连通有空气流量计，空气流量计输入端连通有空气过滤器。
9、另一方面，本专利技术提出一种固定式氢燃料电池系统低温启动控制方法，采用上述固定式氢燃料电池系统装置实施，该低温启动控制方法包括以下步骤：
10、s1、启动氢燃料电池系统；
11、s2、通过温度传感器a和温度传感器b分别检测电池堆冷却液入口和冷却液出口的冷却液温度；
12、s3、判断温度传感器a和温度传感器b采集的冷却液温度是否均≥5℃：
13、若是，则进入常温启动模式；
14、若否，则进入低温冷启动模式；
15、s4、低温冷启动模式包括以下步骤s41-s47；
16、s41、主电动三通阀开度设定0%，控制冷却液流向热交换器，减少主散热风扇的散热量，同时使冷却液通过热交换器以回收热量；
17、s42、辅助电动三通阀开度设定0%，控制辅助冷却液流向空压机冷却路入口，跳过辅助散热风扇，使冷却液流向热交换器，进行热量交换；
18、s43、启动主水泵，转速设定为p1，启动辅助水泵，转速设定为p2；
19、s44、主散热风扇转速设定为0%，辅助散热风扇转速设定为0%；
20、s45、空气入口阀开度设定为0%，背压阀开度设定为0%，旁通阀开度设定为v1；
21、s46、空压机启动，转速设定为a1，空压机运行，提供压缩空气；
22、s47、空压机运行过程中，温度传感器a和温度传感器b采集冷却液温度，判断温度是否均≥5℃：
23、若否，则判断空压机转速保持a1时间是否超过设定值t1，若时间超过t1，则低温冷启动故障，若时间未超过t1，则空压机继续保持转速a1运行；
24、若是，则空压机转速设定0rpm，当空压机反馈转速＜a2时，旁通阀开度设定为0%，低温冷启动模式结束，进入常温启动模式。
25、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益的技术效果：
26、本专利技术通过利用空压机运行过程中产生的热量来加热电堆冷却液，从而显著缩短了低温启动的时间，主要包括以下两种热量利用方式：
27、1、热能回收：利用空压机内部的移动和转动部件摩擦产生的热能，以及电动机运行时传递给空压机泵体的热能，和空气在空压机内部流动时因遇到管道壁面、阀门和其他部件的阻力而产生的热能。这些热能通过空压机的冷却路流道有效传递给热交换器，进而加热电池堆的冷却液。
28、2、压缩空气加热：在空压机压缩空气的过程中，由于能量转换，空气的温度会上升。通过配置的中冷器，利用加热后的压缩空气进一步提升电池堆冷却液的温度，以此加速电池堆的启动过程。
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1.一种固定式氢燃料电池系统装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的固定式氢燃料电池系统装置，其特征在于，冷却液回路机构包括：
3.根据权利要求2所述的固定式氢燃料电池系统装置，其特征在于，冷却液回路机构还包括主储液罐（16）和辅助储液罐（21），主储液罐（16）存储主冷却液回路机构中的冷却液，主储液罐（16）出水口与水泵（11）连通，主储液罐（16）通过回流管路与主散热风扇（17）相连，辅助储液罐（21）存储辅冷却液回路机构中的辅助冷却液，辅助储液罐（21）出水口与空压机（6）冷却路入口连接，辅助储液罐（21）通过回流管路与辅助散热风扇（20）相连。
4.根据权利要求3所述的固定式氢燃料电池系统装置，其特征在于，空气控制机构包括用于控制经过中冷器（7）冷却的空气进入电池堆（1）内的空气入口阀（8）、用于维持电池堆（1）气压平衡的背压阀（10）以及用于将中冷器（7）冷却的一部分空气引导至背压阀（10）或释放至大气的旁通阀（9）。
5.根据权利要求1所述的固定式氢燃料电池系统装置，其特征在于，空压机（6）输入端连通有空气流量
6.一种固定式氢燃料电池系统低温启动控制方法，其特征在于，采用权利要求4所述的固定式氢燃料电池系统装置实施，该低温启动控制方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种固定式氢燃料电池系统装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的固定式氢燃料电池系统装置，其特征在于，冷却液回路机构包括：
3.根据权利要求2所述的固定式氢燃料电池系统装置，其特征在于，冷却液回路机构还包括主储液罐（16）和辅助储液罐（21），主储液罐（16）存储主冷却液回路机构中的冷却液，主储液罐（16）出水口与水泵（11）连通，主储液罐（16）通过回流管路与主散热风扇（17）相连，辅助储液罐（21）存储辅冷却液回路机构中的辅助冷却液，辅助储液罐（21）出水口与空压机（6）冷却路入口连接，辅助储液罐（21）通过回流管路与辅助散热风扇（20）相连。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：晁鹏翔，刘晓超，
申请(专利权)人：氢质氢离北京氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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