CN113540521B - 一种燃料电池氢气供应装置与加热控制方法 - Google Patents

一种燃料电池氢气供应装置与加热控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池氢气供应装置与加热控制方法，包括燃料电池电堆、与燃料电池电堆通过管路相连的氢气供应系统、与燃料电池电堆通过管路相连的电堆冷却系统、加热系统和控制器，控制器可自动识别外界低温条件和氢气供应系统状态，进行电堆低温冷启动自主加热控制，充分利用冷却系统中冷却液加热器、电堆产热和空压机出口高温空气对进入水冷板换热底座流道的冷却液进行加热，从而使进入电堆的氢气和空气升温，经管路进入燃料电池电堆，使内部结冰快速融化；装置充分利用系统热量，保证燃料电池堆入口氢气温度精准可控，减小阴阳极供气温差，提高电堆单体电压一致性，使燃料电池电堆温度快速升高，确保电堆低温冷启动的可靠性。

Description

一种燃料电池氢气供应装置与加热控制方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车燃料电池系统集成和控制技术领域，尤其是涉及一种燃料电池氢气供应装置与加热控制方法。
背景技术
氢燃料电池堆利用氢气和氧气电化学反应产生电能的能量转化装置，最终产物为水，并且具有负排放、无污染、能量利用率高等特点，是未来新能源汽车动力的发展方向。由于质子交换膜质子传输需要有一定湿度，且电池内电化学反应生成的水及反向扩散的水会残留在阴、阳极处。
低温启动过程中，电化学反应产生的热量会促使电池温度上升。如果电池的有效反应面积在被冰完全覆盖前温度仍低于0℃，则冷启动失败，反之冷启动成功。在冷启动过程中，由于电池温度低于冰点温度，上一次停机后电池内存留的水和电化学反应生成的水都有结冰的可能，从而使得氢气供应系统中阀门冻结，无法正常开启或关闭。低温环境中，电池阴极产生的水会冷冻结冰，覆盖三相反应界面并阻碍气体传输通道，导致反应物无法充分反应，电池无法启动的现象，进而导致燃料电池性能衰退。同时，燃料电池在低温怠速工况下运行时，由于电堆产热量低，排水阀在运行期间可能会出现冻结，影响系统正常运行。
另外，燃料电池在低温环境下运行时，其氢气供给温度为环境温度，若进入引射泵前未对供给氢气进行加热，供给的低温氢气同引射泵引射循环的高温氢气略低于电堆正常运行温度混合后气体中的水分会冷凝成水滴，并随气流进入电堆阳极入口，造成局部“水淹”现象，阻碍反应气体进入多孔电极中参与电化学反应，从而降低电池输出性能。而且氢气供应系统零部件及管路多为金属材质，低温环境下，系统对流散热和热辐射热损耗大；气体在加热无保温的情况下，经引射器后的混合气体中的水蒸气易在管路中冷凝，会使电堆出现“水淹”，单片电压迅速降低，导致冷启动失败或影响电堆正常运行。质子交换膜燃料电池工作过程中发生“水淹”，其输出性能、工作稳定性和寿命都显著下降。
现有众多质子交换膜燃料电池冷启动方法中，大多未关注电堆阳极氢气入口温度对电堆单体电压一致性的影响。电堆低温冷启动时，阴阳极供气温差过大，电堆单体电压一致性偏低，冷启动拉载电流低，电堆产热小，冷启动所需时间较长，冷启动成功率降低；若在电堆单体电压一致性偏低情况下，单纯增大冷启动拉载电流，极易出现反极现象，使电堆性能永久衰退。
而在质子交换膜燃料电池工作过程中，不可避免的会产生一定的废热，使电池的温度有所升高，一定程度的温度升高有利于提高催化剂活性和电化学反应速率，也有利于避免水淹。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，提供一种燃料电池氢气供应装置与加热控制方法，充分利用系统热量，保证燃料电池堆入口氢气温度精准可控，减小阴阳极供气温差，提高电堆单体电压一致性，使燃料电池电堆温度快速升高，能够确保电堆低温冷启动的可靠性。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种燃料电池氢气供应装置，包括燃料电池电堆、与燃料电池电堆通过管路相连的氢气供应系统、与燃料电池电堆通过管路相连的电堆冷却系统、加热系统和控制器；
氢气供应系统，用于给燃料电池电堆提供氢气；
电堆冷却系统，与燃料电池电堆之间形成冷却液循环回路，且电堆冷却系统中具有通过电子节温器控制通断的两条并联支路，两条支路上分别设置有冷却液加热器和散热器；
加热系统，包括用于对氢气供应系统进行加热的水冷换热底板，所述水冷换热底板与电堆冷却系统通过管路相连并形成冷却液循环回路；
控制器，其分别与氢气供应系统、电堆冷却系统和加热系统电性连接。
优选的，所述氢气供应系统包括依次连接的氢气储存装置、减压阀、气液换热器、阳极压力调节阀和引射泵，所述气液换热器和阳极压力调节阀之间的管路上设置有与控制器电性连接的前端压力传感器，所述引射泵与燃料电池电堆的阳极氢气入口相连，所述引射泵和燃料电池电堆的阳极氢气入口之间的管路上设置有与控制器电性连接的阳极入口压力传感器，所述燃料电池电堆的反应气体出口连接汽水分离器，所述汽水分离器的氢气回流口通过管路连接引射泵，所述汽水分离器的排出口通过管路与排氢电磁阀相连，所述排氢电磁阀与控制器电性连接。
优选的，所述电堆冷却系统包括与燃料电池电堆的冷却液出口相连的电子节温器，所述电子节温器的两个出口分别连接冷却液加热器和散热器，所述冷却液加热器和散热器并联，所述冷却液加热器和散热器均通过管路连接电子水泵，所述电子水泵连接燃料电池电堆的冷却液入口；所述燃料电池电堆的冷却液入口处的管路上安装有均与控制器电性连接的冷却液入口温度传感器和冷却液入口压力传感器，所述燃料电池电堆的冷却液出口处的管路上安装有与控制器电性连接的冷却液出口温度传感器；所述散热器的一侧设置有电子风扇，所述电子风扇与控制器电性连接。
优选的，所述水冷换热底板上开设有冷却液循环入口和冷却液循环出口，所述水冷换热底板内部设置有连通冷却液循环入口和冷却液循环出口且迂回设置的冷却液通道，所述气液换热器与冷却液通道相连；所述冷却液循环入口通过管路连接中冷器，所述中冷器连接电子水泵与燃料电池电堆的冷却液入口之间的管路，所述冷却液循环入口通过管路连接电子节温器与燃料电池电堆的冷却液出口之间的管路。
优选的，所述水冷换热底板上设置有电热加热贴片和换热底板温度传感器，所述电热加热贴片以及换热底板温度传感器均与控制器电性连接。
优选的，所述引射泵与阳极入口压力传感器之间的管路上安装有泄压阀。
优选的，所述氢气供应系统外设置有隔热保温箱体，所述隔热保温箱体包括金属箱体以及设置在金属箱体上的隔音防火保温材料层，所述隔音防火保温材料层包括依次连接的防火棉层、隔音棉层和隔热锡箔层。
一种燃料电池氢气供应装置的控制方法，包括以下步骤，
S1，在燃料电池系统上电自检前，采集外界环境温度和燃料电池电堆的冷却液入口温度；
S2，控制器根据采集的外界环境温度和冷却系统电堆冷却液入口温度判断外界环境温度和冷却系统电堆冷却液入口温度是否低于控制器内温度设定值，若是，则燃料电池系统进入低温冷启动模式并进入步骤S3，若无需进入低温冷启动模式则进行正常启动；
S3，根据期望的水冷换热底板温度采用PID 闭环控制获取对应的控制量；
S4，根据控制量控制冷却液加热器和电热加热贴片的开启对电堆冷却系统以及氢气供应系统并控制加热状态；
S5，控制器根据冷却系统电堆冷却液入口温度判断冷却液温度是否达到设定温度值；若是，则关闭冷却液加热器并进入步骤S6；若不是，则继续步骤S3；
S6，控制器根据换热底板温度传感器的温度判断水冷换热底板温度是否达到设定温度值；若是，则关闭电热加热贴片加热并进入步骤S7；若不是，则继续步骤S3；
S7，控制器23控制燃料电池系统启动。
优选的，所述步骤S3 中，采用PID 闭环控制获取对应的控制量的公式为
Figure 793549DEST_PATH_IMAGE001
，
其中，
Figure 34037DEST_PATH_IMAGE002
为控制量，
Figure 46993DEST_PATH_IMAGE003
为PID 闭环控制的比例系数，
Figure 663919DEST_PATH_IMAGE004
为PID 闭环控制的积分系数、
Figure 688507DEST_PATH_IMAGE005
为PID 闭环控制的微分系数，
Figure 631055DEST_PATH_IMAGE006
为实时水冷板换热底板温度与期望水冷板换热底板温度的偏差信号。
优选的，所述步骤S6中电热加热贴片控制分为使能和不使能两种状态，
电热加热贴片使能和不使能的判断条件为环境温度
Figure 803410DEST_PATH_IMAGE007
是否超过设定阈值
Figure 20765DEST_PATH_IMAGE008
；当
Figure 227755DEST_PATH_IMAGE009
时，电热加热贴片处于不使能状态，电热加热贴片始终不开启；当
Figure 507251DEST_PATH_IMAGE010
时，电热加热贴片处于使能状态；环境温度
Figure 432482DEST_PATH_IMAGE007
由换热底板温度传感器测得；
加热片使能状态下，开关信号
Figure 391211DEST_PATH_IMAGE011
应遵循以下方程：
Figure 515024DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 533796DEST_PATH_IMAGE013
为
Figure 946323DEST_PATH_IMAGE014
时刻的电热加热贴片开关状态，
Figure 380846DEST_PATH_IMAGE015
为
Figure 296850DEST_PATH_IMAGE016
时刻的电热加热贴片开关状态，
Figure 548839DEST_PATH_IMAGE017
为
Figure 183083DEST_PATH_IMAGE018
时刻的换热底板温度传感器反馈温度，电热加热贴片开关状态1表示加热片开启加热，0表示加热片停止加热；式中
Figure 749194DEST_PATH_IMAGE019
为适宜温度上限，
Figure 706654DEST_PATH_IMAGE020
为适宜温度下限。
本发明的有益效果是：
1、本发明实现了高度集成化的燃料电池氢气供应装置，采用模块化设计减压阀后的氢气供应系统零部件均一体化集成在水冷换热底板上。
2、本发明一体化模块集成控制器，可自动识别外界低温条件和氢气供应系统状态，进行电堆低温冷启动自主加热控制，充分利用冷却系统中冷却液加热器、电堆产热和空压机出口高温空气对进入水冷板换热底座流道的冷却液进行加热，从而使进入电堆的氢气和空气升温，经管路进入燃料电池电堆，使内部结冰快速融化。
3、本发明为了防止低温环境下，零部件表面散热过快，采用加热贴片对供氢系统零部件进行辅助加热；同时置于隔热保温箱内，用于零部件保温和消音，从而实现燃料电池低温快速冷启动的目的和抑制阀门高速开启/关闭噪音。
4、本发明能在电堆低温冷启动和正常运行时，实现电堆入口供气温度的均匀性，从而提高电堆单片电压一致性；充分利用系统热量，有效降低加热能耗。
5、本发明可弥补燃料电池低温怠速下运行时因电堆产热量不足造成排氢阀冻结无法开启的问题，通过自动开启电热加热贴片对排水电磁阀进行加热，防止排水电磁阀结冰。
6、本发明集成紧凑，控制方案可靠，成本低，系统效率高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明水冷换热底板的结构示意图；
图3为本发明隔热保温箱体的局部结构示意图；
图4为本发明隔音防火保温材料层的局部结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明创造作进一步的详细说明。
如图1-图4所示的一种燃料电池氢气供应装置，包括燃料电池电堆99、与燃料电池电堆99通过管路相连的氢气供应系统、与燃料电池电堆99通过管路相连的电堆冷却系统、加热系统和控制器23；
氢气供应系统，用于给燃料电池电堆99提供氢气；
电堆冷却系统，与燃料电池电堆99之间形成冷却液循环回路，且电堆冷却系统中具有通过电子节温器15控制通断的两条并联支路，两条支路上分别设置有冷却液加热器18和散热器16；
加热系统，包括用于对氢气供应系统进行加热的水冷换热底板9，所述水冷换热底板9与电堆冷却系统通过管路相连并形成冷却液循环回路；
控制器23，其分别与氢气供应系统、电堆冷却系统和加热系统电性连接。
所述氢气供应系统包括依次连接的氢气储存装置1、减压阀2、气液换热器3、阳极压力调节阀5和引射泵6，所述气液换热器3和阳极压力调节阀5之间的管路上设置有与控制器23电性连接的前端压力传感器4，所述引射泵6与燃料电池电堆99的阳极氢气入口相连，所述引射泵6和燃料电池电堆99的阳极氢气入口之间的管路上设置有与控制器23电性连接的阳极入口压力传感器8，所述燃料电池电堆99的反应气体出口连接汽水分离器10，所述汽水分离器10的氢气回流口通过管路连接引射泵6，所述汽水分离器10的排出口通过管路与排氢电磁阀11相连，所述排氢电磁阀11与控制器23电性连接。
所述氢气供应系统可以向燃料电池电堆99阳极提供电化学反应所需一定压力和流量的氢气，具体采用控制器23控制阳极压力调节阀5来调节氢气供应压力和流量，采用控制器23控制排氢电磁阀11开启频率和开启时间来实现燃料电池系统排氢和吹扫控制策略。
所述电堆冷却系统包括与燃料电池电堆99的冷却液出口相连的电子节温器15，所述电子节温器15的两个出口分别连接冷却液加热器18和散热器16，所述冷却液加热器18和散热器16并联，所述冷却液加热器18和散热器16均通过管路连接电子水泵19，所述电子水泵19连接燃料电池电堆99的冷却液入口。所述燃料电池电堆99的冷却液入口处的管路上安装有均与控制器23电性连接的冷却液入口温度传感器21和冷却液入口压力传感器20，所述燃料电池电堆99的冷却液出口处的管路上安装有与控制器23电性连接的冷却液出口温度传感器14；所述散热器16的一侧设置有电子风扇17，所述电子风扇17与控制器23电性连接。控制器23可以控制电子风扇17的工作状态，根据系统需要提高散热器16的散热效果。
燃料电池电堆99在工作时会不断地产生热量，因此需要对系统进行散热。所述的电堆冷却系统通过冷却液的循环过程源源不断的将燃料电池电堆99电化学反应产生的热量带出，经过散热器16与外界环境进行热交换。电堆冷却系统采用控制器23控制调节电子水泵19的转速、电子风扇17的转速、电子节温器15的开度和冷却液加热器18的加热功率，从而控制燃料电池电堆99的冷却液出口温度保持在合适的范围内。
所述冷却液加热器18优选为PTC电加热器。PTC加热器在电堆低温冷启动时，提供主要热能；伴随冷却液温度升高，控制器23控制降低PTC加热器功率，达到节能效果；当冷却液温度升至电堆当前功率下最佳运行温度后，控制器23控制关闭PTC加热器。
所述水冷换热底板9上开设有冷却液循环入口24和冷却液循环出口27，所述水冷换热底板9内部设置有连通冷却液循环入口24和冷却液循环出口27且迂回设置的冷却液通道66，所述气液换热器3与冷却液通道66相连。所述冷却液循环入口24通过管路连接中冷器22，所述中冷器22连接电子水泵19与燃料电池电堆99的冷却液入口之间的管路，所述冷却液循环入口24通过管路连接电子节温器15与燃料电池电堆99的冷却液出口之间的管路。优选的，所述水冷换热底板9上设置有电热加热贴片13和换热底板温度传感器12，所述电热加热贴片13以及换热底板温度传感器12均与控制器23电性连接。
所述水冷换热底板9内部设有蛇形迂回状的冷却液通道66，电堆冷却系统的冷却液从中冷器22处流入，可在冷却液通道66内流动并对水冷换热底板9进行加热，进而加热水冷换热底板9上集成设置的氢气供应系统零部件。同时，采用控制器23采用PID控制，控制水冷换热底板9上的电热加热贴片13可主动对水冷换热底板9进行电加热，进行自主的温度控制。所述电热加热贴片13优选为柔性硅橡胶或膜片式发热板，可根据氢气供应装置中零部件的大小和位置进行裁剪和设置，使之充分与水冷板换热底板和水冷板换热底座上集成氢气供应系统零部件金属表面充分贴合。所述氢气供应装置中的部分零部件金属表面和水冷换热底板9充分接触，热量可以通过水冷换热底板9热传导至氢气供应装置零部件中，从而将电堆冷却系统中冷却液的热量或电热加热贴片13热量传导至氢气供应系统中，从而增强电堆低温冷启动响应速率和低温适应性。
所述的控制器23与电子水泵19、冷却液加热器18和电子节温器15电性连接，即通过电路、无线通讯等方式进行连接。燃料电池电堆99低温冷启动时，开启电子水泵19来循环冷却液流入电堆，冷却液从燃料电池电堆99流出再经过冷却液加热器18后流入电堆的循环称之为“小循环”，冷却液从燃料电池电堆99流出再经过冷却液加热器18后流入电堆的循环称之为“大循环”；冷却液加热器18用于加热冷却液，在需要时使冷却液温度快速升高，电子节温器15用于控制冷却液 “大循环”和“小循环”切换，同时也可控制流经“大循环”和“小循环”冷却液比例。同时，电子水泵19使得冷却液循环流入中冷器22和水冷换热底板9中的冷却液通道66中，经过冷却液通道66的冷却液最终流回电堆冷却系统中。
所述水冷换热底板9中的冷却液通道66连通气液换热器3，冷却液流动方式为同中冷器22和气液换热器3串联后再与燃料电池电堆99的冷却回路并联。冷却液流动方向为：经电子水泵19加压的冷却液一部分进入燃料电池电堆99，一部分经中冷器22内部的冷却液流道同空压机输入的空气换热后进入水冷换热底板9对水冷换热底板9上部的零部件进行换热，然后冷却液进入气液换热器3与供应的氢气进行热交换，之后冷却液从水冷换热底板9的冷却液出口流出，最终进入电堆冷却系统，同从电堆冷却液出口的流体混合，进入电子节温器15。
所述的气液换热器3为金属材质，可贴于水冷换热底板9底部安装。所述引射泵6与阳极入口压力传感器8之间的管路上安装有泄压阀7。在燃料电池电堆99运行过程中，若阳极压力超过泄压阀7泄压压力，则泄压阀7自动开启进行泄压，降低阳极压力，当阳极压力达到泄压阀7回座压力后泄压阀7自动关闭。泄压阀7释放的氢气排入混合器与阴极空气混合后排入大气中。所述水冷换热底板9的换热底板温度传感器12优选安装在排氢电磁阀11附近，用于监测排氢电磁阀11和水冷换热底板9整体的温度，同时控制器23采用PID控制，可自主进行温度控制。
所述氢气供应系统外设置有隔热保温箱体88，所述隔热保温箱体88包括金属箱体28以及设置在金属箱体28上的隔音防火保温材料层29，所述隔音防火保温材料层29包括依次连接的防火棉层32、隔音棉层31和隔热锡箔层30。隔热锡箔层30可避免低温环境下，零部件表面散热过快，隔音棉层31可抑制阳极压力调节阀5高速开启/关闭时产生的噪音，防火棉层32可防止外界高温对箱体内零部件造成损坏。
一种燃料电池氢气供应装置的控制方法，包括以下步骤，
S1，在燃料电池系统上电自检前，采集外界环境温度和燃料电池电堆99的冷却液入口温度；
S2，控制器根据采集的外界环境温度和冷却系统电堆冷却液入口温度判断外界环境温度和冷却系统电堆冷却液入口温度是否低于控制器内温度设定值，若是，则燃料电池系统进入低温冷启动模式并进入步骤S3，若无需进入低温冷启动模式则进行正常启动；
S3，根据期望的水冷换热底板9温度采用PID 闭环控制获取对应的控制量，控制量为冷却液加热器18和电热加热贴片13通断；
S4，根据控制量控制冷却液加热器18和电热加热贴片13的开启对电堆冷却系统以及氢气供应系统并控制加热状态；
S5，控制器23根据冷却系统电堆冷却液入口温度判断冷却液温度是否达到设定温度值；若是，则关闭冷却液加热器18并进入步骤S6；若不是，则继续步骤S3；
S6，控制器23根据换热底板温度传感器12的温度判断水冷换热底板9温度是否达到设定温度值；若是，则关闭电热加热贴片加热并进入步骤S7；若不是，则继续步骤S3；
S7，控制器23控制燃料电池系统启动。
所述步骤S3 中，采用PID 闭环控制获取对应的控制量的公式为
Figure 67228DEST_PATH_IMAGE001
，
其中，
Figure 251085DEST_PATH_IMAGE002
为控制量，
Figure 355307DEST_PATH_IMAGE003
为PID 闭环控制的比例系数，
Figure 245903DEST_PATH_IMAGE004
为PID 闭环控制的积分系数、
Figure 715062DEST_PATH_IMAGE005
为PID 闭环控制的微分系数，
Figure 58318DEST_PATH_IMAGE006
为实时水冷板换热底板温度与期望水冷板换热底板温度的偏差信号。
优选的，所述步骤S6中电热加热贴片控制分为使能和不使能两种状态，
电热加热贴片13使能和不使能的判断条件为环境温度
Figure 28548DEST_PATH_IMAGE007
是否超过设定阈值
Figure 39230DEST_PATH_IMAGE008
；当
Figure 741606DEST_PATH_IMAGE009
时，电热加热贴片13处于不使能状态，电热加热贴片13始终不开启；当
Figure 260575DEST_PATH_IMAGE010
时，电热加热贴片13处于使能状态；环境温度
Figure 441020DEST_PATH_IMAGE007
由换热底板温度传感器12测得；
加热片使能状态下，开关信号
Figure 368525DEST_PATH_IMAGE011
应遵循以下方程：
Figure 241803DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 497335DEST_PATH_IMAGE013
为
Figure 481472DEST_PATH_IMAGE014
时刻的电热加热贴片13开关状态，
Figure 263483DEST_PATH_IMAGE015
为
Figure 573241DEST_PATH_IMAGE016
时刻的电热加热贴片13开关状态，
Figure 378386DEST_PATH_IMAGE017
为
Figure 353164DEST_PATH_IMAGE018
时刻的换热底板温度传感器12反馈温度，电热加热贴片13开关状态1表示加热片开启加热，0表示加热片停止加热；式中
Figure 927365DEST_PATH_IMAGE019
为适宜温度上限，
Figure 408025DEST_PATH_IMAGE020
为适宜温度下限。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃料电池氢气供应装置，其特征在于：包括燃料电池电堆（99）、与燃料电池电堆（99）通过管路相连的氢气供应系统、与燃料电池电堆（99）通过管路相连的电堆冷却系统、加热系统和控制器（23）；
氢气供应系统，用于给燃料电池电堆（99）提供氢气；
电堆冷却系统，与燃料电池电堆（99）之间形成冷却液循环回路，且电堆冷却系统中具有通过电子节温器（15）控制通断的两条并联支路，两条支路上分别设置有冷却液加热器（18）和散热器（16）；所述电堆冷却系统包括与燃料电池电堆（99）的冷却液出口相连的电子节温器（15），所述电子节温器（15）的两个出口分别连接冷却液加热器（18）和散热器（16），所述冷却液加热器（18）和散热器（16）并联，所述冷却液加热器（18）和散热器（16）均通过管路连接电子水泵（19），所述电子水泵（19）连接燃料电池电堆（99）的冷却液入口；
加热系统，包括用于对氢气供应系统进行加热的水冷换热底板（9），所述水冷换热底板（9）与电堆冷却系统通过管路相连并形成冷却液循环回路；所述水冷换热底板（9）上开设有冷却液循环入口（24）和冷却液循环出口（27），所述水冷换热底板（9）内部设置有连通冷却液循环入口（24）和冷却液循环出口（27）且迂回设置的冷却液通道（66），气液换热器（3）与冷却液通道（66）相连，所述冷却液循环入口（24）连接电子水泵（19）与燃料电池电堆（99）的冷却液入口之间的管路，所述冷却液循环入口（24）通过管路连接电子节温器（15）与燃料电池电堆（99）的冷却液出口之间的管路；
控制器（23），其分别与氢气供应系统、电堆冷却系统和加热系统电性连接。
2.根据权利要求1所述的燃料电池氢气供应装置，其特征在于：所述氢气供应系统包括依次连接的氢气储存装置（1）、减压阀（2）、气液换热器（3）、阳极压力调节阀（5）和引射泵（6），所述气液换热器（3）和阳极压力调节阀（5）之间的管路上设置有与控制器（23）电性连接的前端压力传感器（4），所述引射泵（6）与燃料电池电堆（99）的阳极氢气入口相连，所述引射泵（6）和燃料电池电堆（99）的阳极氢气入口之间的管路上设置有与控制器（23）电性连接的阳极入口压力传感器（8），所述燃料电池电堆（99）的反应气体出口连接汽水分离器（10），所述汽水分离器（10）的氢气回流口通过管路连接引射泵（6），所述汽水分离器（10）的排出口通过管路与排氢电磁阀（11）相连，所述排氢电磁阀（11）与控制器（23）电性连接。
3.根据权利要求2所述的燃料电池氢气供应装置，其特征在于：所述燃料电池电堆（99）的冷却液入口处的管路上安装有均与控制器（23）电性连接的冷却液入口温度传感器（21）和冷却液入口压力传感器（20），所述燃料电池电堆（99）的冷却液出口处的管路上安装有与控制器（23）电性连接的冷却液出口温度传感器（14）；所述散热器（16）的一侧设置有电子风扇（17），所述电子风扇（17）与控制器（23）电性连接。
4.根据权利要求3所述的燃料电池氢气供应装置，其特征在于：所述冷却液循环入口（24）通过管路连接中冷器（22），所述中冷器（22）连接电子水泵（19）与燃料电池电堆（99）的冷却液入口之间的管路。
5.根据权利要求4所述的燃料电池氢气供应装置，其特征在于：所述水冷换热底板（9）上设置有电热加热贴片（13）和换热底板温度传感器（12），所述电热加热贴片（13）以及换热底板温度传感器（12）均与控制器（23）电性连接。
6.根据权利要求2所述的燃料电池氢气供应装置，其特征在于：所述引射泵（6）与阳极入口压力传感器（8）之间的管路上安装有泄压阀（7）。
7.根据权利要求2所述的燃料电池氢气供应装置，其特征在于：所述氢气供应系统外设置有隔热保温箱体（88），所述隔热保温箱体（88）包括金属箱体（28）以及设置在金属箱体（28）上的隔音防火保温材料层（29），所述隔音防火保温材料层（29）包括依次连接的防火棉层（32）、隔音棉层（31）和隔热锡箔层（30）。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的燃料电池氢气供应装置的控制方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1，在燃料电池系统上电自检前，采集外界环境温度和燃料电池电堆（99）的冷却液入口温度；
S2，控制器（23）根据采集的外界环境温度和冷却系统电堆冷却液入口温度判断外界环境温度和冷却系统电堆冷却液入口温度是否低于控制器内温度设定值，若是，则燃料电池系统进入低温冷启动模式并进入步骤S3，若无需进入低温冷启动模式则进行正常启动；
S3，根据期望的水冷换热底板（9）温度采用PID 闭环控制获取对应的控制量；
S4，根据控制量控制冷却液加热器（18）和电热加热贴片（13）的开启对电堆冷却系统以及氢气供应系统并控制加热状态；
S5，控制器（23）根据冷却系统电堆冷却液入口温度判断冷却液温度是否达到设定温度值；若是，则关闭冷却液加热器（18）并进入步骤S6；若不是，则继续步骤S3；
S6，控制器（23）根据换热底板温度传感器（12）的温度判断水冷换热底板（9）温度是否达到设定温度值；若是，则关闭电热加热贴片加热并进入步骤S7；若不是，则继续步骤S3；
S7，控制器（23）控制燃料电池系统启动。
9.根据权利要求8所述的燃料电池氢气供应装置的控制方法，其特征在于：所述步骤S3中，采用PID 闭环控制获取对应的控制量的公式为，
Figure 858885DEST_PATH_IMAGE001
，
其中，
Figure 510577DEST_PATH_IMAGE002
为控制量，
Figure 932331DEST_PATH_IMAGE003
为PID 闭环控制的比例系数，
Figure 994965DEST_PATH_IMAGE004
为PID 闭环控制的积分系数、
Figure 134959DEST_PATH_IMAGE005
为PID 闭环控制的微分系数，
Figure 590343DEST_PATH_IMAGE006
为实时水冷板换热底板温度与期望水冷板换热底板温度的偏差信号。
10.根据权利要求8所述的燃料电池氢气供应装置的控制方法，其特征在于：所述步骤S6中电热加热贴片（13）控制分为使能和不使能两种状态，
电热加热贴片（13）使能和不使能的判断条件为环境温度
Figure 132182DEST_PATH_IMAGE007
是否超过设定阈值
Figure 631297DEST_PATH_IMAGE008
；当
Figure 258587DEST_PATH_IMAGE009
时，电热加热贴片（13）处于不使能状态，电热加热贴片（13）始终不开启；当
Figure 249152DEST_PATH_IMAGE010
时，电热加热贴片（13）处于使能状态；环境温度
Figure 645499DEST_PATH_IMAGE007
由换热底板温度传感器（12）测得；
加热片使能状态下，开关信号
Figure 315514DEST_PATH_IMAGE011
应遵循以下方程：
Figure 430101DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 961708DEST_PATH_IMAGE013
为
Figure 274877DEST_PATH_IMAGE014
时刻的电热加热贴片（13）开关状态，
Figure 115794DEST_PATH_IMAGE015
为
Figure 468409DEST_PATH_IMAGE016
时刻的电热加热贴片（13）开关状态，
Figure 52974DEST_PATH_IMAGE017
为
Figure 423913DEST_PATH_IMAGE018
时刻的换热底板温度传感器（12）反馈温度，电热加热贴片（13）开关状态1表示加热片开启加热，0表示加热片停止加热；式中
Figure 435731DEST_PATH_IMAGE019
为适宜温度上限，
Figure 10063DEST_PATH_IMAGE020
为适宜温度下限。
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