CN114023996B - 燃料电池系统及其控制方法和控制装置、车辆和介质 - Google Patents

燃料电池系统及其控制方法和控制装置、车辆和介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种燃料电池系统及其控制方法和控制装置、车辆和介质。其中，燃料电池系统包括：燃料电池反应装置；引射器，引射器包括第一进气口、第二进气口和出气口，出气口与燃料电池反应装置的进口相连通；气液分离器，气液分离器包括进气端、第一出气端、第二出气端和出液端，进气端与燃料电池反应装置的出口相连通，第一出气端与引射器的第二进气口相连通；第一阀，第一阀的两端分别连接于引射器的第二进气口和气液分离器的第一出气端。本发明提供的技术方案通过在气液分离器和引射器之间设置第一阀，结构简单，在满足燃料电池系统内燃料气体的循环供应的同时，没有增加太多成本和系统功率消耗，提高了燃料电池系统的稳定性和实用性。

Description

燃料电池系统及其控制方法和控制装置、车辆和介质
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池系统及其控制方法和控制装置、车辆和介质。
背景技术
相关技术中，在供氢系统上设置加热装置，在冷启动时增加新氢气体的温度，以减少冷凝水的产生，然而该方法会增加系统零部件的功率消耗，降低系统输出功率。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题。
为此，本发明的第一方面提供了一种燃料电池系统。
本发明的第二方面还提供了一种燃料电池系统的控制方法。
本发明的第三方面还提供了一种燃料电池系统的控制装置。
本发明的第四方面还提供了一种车辆。
本发明的第五方面还提供了一种车辆。
本发明的第六方面还提供了一种可读存储介质。
有鉴于此，本发明的第一方面提出了一种燃料电池系统，包括：燃料电池反应装置；引射器，引射器包括第一进气口、第二进气口和出气口，出气口与燃料电池反应装置的进口相连通；气液分离器，气液分离器包括进气端、第一出气端、第二出气端和出液端，进气端与燃料电池反应装置的出口相连通，第一出气端与引射器的第二进气口相连通；第一阀，第一阀的两端分别连接于引射器的第二进气口和气液分离器的第一出气端。
本发明提供的燃料电池系统包括燃电池反应装置、引射器、气液分离器和第一阀。其中，燃料电池反应装置是一种电化学反应装置，燃料电池系统低温冷启动后，燃料气体在燃料电池反应装置内部发生反应生成水，将化学能转化为电能。为了提高燃料电池系统性能，提高燃料利用率，燃料电池系统可采用燃料气体回流的方式，即将新鲜的燃料气体过量供给燃料电池反应装置，燃料电池反应装置电化学反应消耗部分新鲜燃料气体，未反应的燃料气体与阴极通过离子交换膜渗透到阳极的氮气以及阴极渗透过来的饱和蒸气压状态的水蒸气相混合，形成混合气体排出燃料电池反应装置，经由引射器驱动回流，与新供给的新鲜燃料气体相混合后，重新进入燃料电池反应装置。由于燃料电池反应装置工作温度一般为70℃至80℃，使得燃料电池反应装置排出的混合气体温度与湿度较高，当燃料电池系统在冷态环境运行的条件下，环境温度较低，使得新鲜的燃料气体的温度较低，温度较低的新鲜燃料气体与高温高湿的混合气体相遇，较大的温度差使得混合气体温度下降，进而使得混合气体内的气态水蒸气冷凝为液态水，生成的液态水会随着回流管路进入燃料电池反应装置内部，阻塞气体传输通道，影响燃料电池系统正常运行的同时，造成燃料电池系统不可逆的性能损失。
本申请通过设置气液分离器与燃料电池反应装置的出口和引射器相连通，使得燃料电池反应装置排出的混合气体经进气端进入气液分离器进行气液分离，分离后的燃料气体通过第一出气端进入引射器，经由引射器驱动与新鲜的燃料气体混合后输送至燃料电池反应装置内，以实现燃料气体的循环利用。然而，在燃料气体循环利用过程中，气液分离器分离出的燃料气体内还是会含有一定的水蒸气，当燃料气体与新鲜燃料气体温差较大时，燃料气体内剩余的水蒸气会冷凝为液态水阻塞引射器的出气口和腔体，影响引射器的燃料供应流量，进而降低燃料电池反应装置的输出功率。为避免上述情况发生，本申请在气液分离器的第一出气端与引射器第二进气口之间的管路上设置第一阀，实时检测燃料电池反应装置输出的混合气体与新鲜燃料气体之间的温度差，根据温度差控制第一阀的开启或关闭，进而控制分离后的燃料气体的供给。具体地，当温差较大时，为避免产生冷凝水，第一阀保持关闭状态，使得气液分离器与引射器之间断开连接，此时混合气体经气液分离器分离后，分离出的燃料气体与其他废气均自第二出气端排出，同时，分离出的液态水自出液端排出；当温差较小时，说明燃料气体与新鲜燃料气体温度相近，不会产生冷凝水，此时开启第一阀，使得气液分离器与引射器之间相连通，分离出的燃料气体经第一出气端自第一阀流入引射器，经由引射器与新鲜燃料气体相汇合后输送至燃料电池反应装置。
本发明提供的燃料电池系统，在气液分离器与引射器之间设置第一阀，通过控制第一阀的开启或关闭，来控制气液分离器与引射器之间连通或断开，一方面，满足燃料电池系统内燃料气体的循环供应的同时，保证燃料气体循环供应过程中不会产生冷凝水进入燃料电池反应装置内造成不可逆的性能损失，提高了燃料电池系统的稳定性；另一方面，相较于现有技术中在燃料电池系统上设置加热装置，在冷启动时增加新鲜燃料气体的温度，存在增加系统零部件的功率消耗，降低系统输出功率效率的问题，本申请通过在气液分离器和引射器之间设置第一阀，结构简单，制造成本低，没有增加太多成本和系统功率消耗，提高了燃料电池系统的实用性。
根据本发明提供的上述的燃料电池系统，还可以具有以下附加技术特征：
在上述技术方案中，进一步地，燃料电池系统还包括：燃料供应装置；第二阀，第二阀的两端分别连接于燃料供应装置的供气口和引射器的第一进气口。
在该技术方案中，燃料电池系统包括燃料供应装置和和设置于燃料供应装置和引射器之间的第二阀。具体地，燃料电池系统启动时，控制第二阀开启，使得燃料供应装置的供气口与引射器的第一进气口相连通，燃料供应装置供气口输出新鲜的燃料气体，经由引射器输送至燃料电池反应装置内发生反应产生电能以供使用。
通过上述方式，在燃料供应装置与引射器之间设置第二阀，通过控制第二阀的开启或关闭，进而控制燃料供应装置与引射器之间的管路连通或阻断。当燃料电池系统停止运行后，控制第二阀关闭，使得燃料供应装置与燃料电池反应装置之间管路断开，以保证燃料电池系统停止运行期间，即使燃料供应装置内的燃料气体泄漏也不会进入燃料电池反应装置，提高了燃料电池系统的安全性。
在上述任一技术方案中，进一步地，燃料电池系统还包括：第一传感器，设置于燃料供应装置的供气口，第一传感器用于检测燃料供应装置输出的燃料的第一温度；第二传感器，设置于燃料电池反应装置的出口，第二传感器用于检测燃料电池反应装置输出的燃料的第二温度。
在该技术方案中，燃料电池系统还包括第一传感器和第二传感器，其中，第一传感器设置在燃料供应装置的供气口处，以检测燃料供应装置向燃料电池反应装置输送的新鲜燃料气体的第一温度。第二传感器设置在燃料电池反应装置的出口处，以检测燃料电池反应装置排出的包含燃料气体的混合气体的第二温度。具体地，在冷态环境运行的条件下，燃料电池系统低温冷启动时，燃料供应装置的供气温度接近于环境温度，使得燃料供应装置输出的新鲜燃料气体的温度较低，此时燃料电池反应装置内的运行温度为70℃至80℃以满足燃料电池系统正常运行的性能，这使得燃料电池反应装置排出的混合气体的温度和湿度较高，当低温的新鲜燃料气体与高温的混合燃料气体相遇时，较大的温差将导致混合燃料气体内的水蒸气冷凝为液态水。本申请通过设置第一传感器和第二传感器分别检测进入燃料电池反应装置的新鲜燃料气体的温度和混合气体的温度，进而根据检测到的温度值，计算混合燃料气体与新鲜燃料气体之间的温差大小，控制第一阀的开启或关闭，大大降低了冷凝水进入引射器和燃料电池反应装置的风险。
在上述任一技术方案中，进一步地，燃料电池系统还包括：排气阀，设置于气液分离器的第二出气端；排液阀，设置于气液分离器的出液端。
在该技术方案中，燃料电池系统还包括设置在气液分离器第二出气端的排气阀和设置在气液分离器出液端的排液阀。具体地，燃料电池系统启动时，开启排气阀和排液阀，燃料电池反应装置内的混合燃料气体通过出口流入气液分离器，经气液分离器分离后，分离出的废气经第二出气端自排气阀排出；分离出的液态水经气液分离器底部的出液端自排液阀排出。在燃料电池系统运行过程中，通过混合燃料气体和新鲜燃料气体的温差控制第一阀的开关状态，当第一阀保持关闭状态时，气液分离器与引射器之间处于关闭状态，此时混合燃料气体通过气液分离器分离后，气体通过开启的排气阀排至外部。
需要说明的是，燃料电池系统停止运行期间，燃料电池反应装置内部会残留部分混合燃料气体，在燃料电池系统再次开机时，需要向燃料电池反应装置内推入燃料气体，以将燃料电池反应装置内存储的混合气体输出。因此，在燃料电池系统启动时，气液分离器与引射器之间的第一阀处于关闭状态，开启排气阀和排液阀，此时排气阀和排液阀按照系统默认开关频率运行，使得燃料电池反应装置内剩余的混合燃料气体逐步排出，以保证燃料电池反应装置内压力的稳定。进一步地，在燃料电池系统运行过程中，根据新鲜燃料气体与混合气体的温差大小控制第一阀的开关，当温差过大，第一阀保持关闭状态时，此时燃料电池系统内燃料气体的循环供给处于关闭状态，气液分离器分离的气体和液态水均排至外部，实时检测气液分离器中液态水的液位高度，根据检测到的液位高度，调整排气阀和排液阀的开关频率，控制气液分离器的排水量和排气量，避免混合气体以及液态水回流至燃料电池反应装置。
通过上述方式，在气液分离器的第二出气端与出液端设置排气阀和排液阀，通过控制排气阀和排液阀的开关频率，来控制气液分离器排出的排气量和排水量，提高燃料电池系统运行的稳定性。
在上述任一技术方案中，进一步地，第一阀为电磁阀。
在该技术方案中，在气液分离器与引射器之间设置电磁阀，在燃料电池系统低温冷启动时，实时检测燃料电池反应装置输出的混合气体与新鲜燃料气体之间的温度差，根据温度差控制电磁阀的开启或关闭，进而控制分离后的燃料气体的供给。具体地，当温差较大时，为避免产生冷凝水，电磁阀保持关闭状态，使得气液分离器与引射器之间断开连接，此时混合气体经气液分离器分离后，分离出的燃料气体与其他废气均自第二出气端排出，同时，分离出的液态水自出液端排出；当温差较小时，说明燃料气体与新鲜燃料气体温度相近，不会产生冷凝水，此时开启电磁阀，使得气液分离器与引射器之间相连通，分离出的燃料气体经第一出气端自第一阀流入引射器，经由引射器与新鲜燃料气体相汇合后输送至燃料电池反应装置。通过在气液分离器与引射器之间设置电磁阀，并控制第一阀的开启或关闭，来控制气液分离器与引射器之间连通或断开，一方面，满足燃料电池系统内燃料气体的循环供应的同时，保证循环供应过程中不会产生冷凝水进入燃料电池反应装置内造成不可逆的性能损失，提高了燃料电池系统的稳定性；另一方面，相较于现有技术中在燃料电池系统上设置加热装置，在冷启动时增加新鲜燃料气体的温度，存在增加系统零部件的功率消耗，降低系统输出功率效率的问题，本申请通过在气液分离器和引射器之间设置电磁阀，结构简单，制造成本低，没有增加太多成本和系统功率消耗，提高了燃料电池系统的实用性。
根据本发明的第二方面，提出了一种燃料电池系统的控制方法，用于控制第一方面提出的燃料电池系统，控制方法包括：获取燃料电池反应装置输入的燃料的第一温度和燃料电池反应装置输出的燃料的第二温度；根据第一温度和第二温度，控制第一阀的开关状态。
本发明提供的燃料电池系统的控制方法，在燃料电池系统低温冷启动时，燃料供应装置内的新鲜燃料通过引射器输入至燃料电池反应装置内进行反应，反应后的混合气体经由出口流至气液分离器，实时检测燃料供应装置输送的新鲜燃料气体的第一温度和燃料电池反应装置排出的混合气体的第二温度，根据第一温度和第二温度的温差大小，来控制第一阀的开启或关闭，进而实现对燃料电池系统内燃料气体循环供给的控制。
本发明提供燃料电池系统的控制方法，通过控制第一阀的开启或关闭，来控制气液分离器与引射器之间连通或断开，在满足了燃料电池系统内燃料气体的循环供应的同时，保证燃料气体循环供应过程中不会产生冷凝水进入燃料电池反应装置内造成不可逆的性能损失，提高了燃料电池系统的稳定性。
在上述任一技术方案中，进一步地，根据第一温度和第二温度，控制第一阀的运行状态的步骤，具体包括：计算第二温度与第一温度的差值，将差值与第一阈值进行比较；基于差值小于或等于第一阈值，开启第一阀；基于差值大于第一阈值，第一阀保持关闭状态。
在该技术方案中，获取向燃料电池反应装置输送的新鲜燃料气体的第一温度和燃料电池反应装置排出的混合气体的第二温度，计算第二温度和第一温度的差值，将计算得到的差值与第一阈值进行比较，如果差值小于或等于第一阈值，说明新鲜燃料气体与混合气体之间温差较小，即新鲜燃料气体与混合气体温度相近，不会产生冷凝水，此时开启第一阀，使得气液分离器与引射器之间相连通，分离出的燃料气体经第一出气端自第一阀流入引射器，经由引射器与新鲜燃料气体相汇合后输送至燃料电池反应装置，以实现燃料电池系统内燃料气体的循环供应；进一步地，如果差值大于第一阈值，此时混合气体与新鲜的燃料气体之间温差较大，为避免产生冷凝水，第一阀保持关闭状态，使得气液分离器与引射器之间断开连接，此时混合气体经气液分离器分离后，分离出的燃料气体与其他废气均自第二出气端排出，同时，分离出的液态水自出液端排出。
需要说明的是，第一阈值的取值范围可以根据当前环境温度设置，本申请在此不作具体限定。
通过上述方式，判断新鲜燃料气体与混合气体的温差大小，来控制第一阀的开启或关闭，进而控制燃料电池系统中燃料气体的循环供给，控制方法简单，易于实现，提高了燃料电池系统的便捷性。
在上述任一技术方案中，进一步地，基于差值大于第一阈值，第一阀保持关闭状态之后，还包括：获取排气阀的开启时长；根据开启时长，确定气液分离器输出的废气量；基于废气量大于或等于第二阈值，开启第一阀；基于废气量小于第二阈值，第一阀保持关闭状态。
在该技术方案中，在燃料电池系统运行过程中，根据新鲜燃料气体与混合气体的温差大小控制第一阀的开关，当温差过大，第一阀保持关闭状态时，此时燃料电池系统内燃料气体的循环供给处于关闭状态，混合气体经由气液分离器分离出的气体全部通过第二出气端排出。随着燃料电池系统的运行，燃料电池系统整体温度上升，燃料供应装置输出的新鲜燃料气体的温度随着燃料电池系统整体温度的上升而上升，此时新鲜的燃料气体的温度与气液分离器分离出的燃料气体的温度相近，使得新鲜的燃料气体与分离后的燃料气体混合不会产生冷凝水。获取排气阀的开启时长，确定排气阀开启过程中输出的废气量，如果废气量大于或等于第二阈值，说明燃料电池反应装置内所有的混合气体均已通过气液分离器排出，此时开启第一阀，使得燃料电池系统内的燃料气体循环供应开始运行；进一步地，如果废气量小于第二阈值，说明燃料电池反应装置内存有未排出的混合气体，此时第一阀保持关闭状态，以使燃料电池反应装置内的混合气体逐步排出。本申请通过在燃料电池系统运行过程中，根据气液分离器排出的废气量，确定燃料电池反应装置内混合气体的排出量，进而根据燃料电池反应装置内混合气体的排出情况，控制开启燃料电池系统燃料气体循环供给，实现了满足燃料电池系统燃料气体循环供给的同时，确保燃料电池反应装置内部压力的稳定性，进而提高了燃料电池系统运行的稳定性。
需要说明的是，第二阈值的取值范围可以根据燃料电池反应装置内气体管路的体积来确定，本申请在此不作具体限定。
在上述任一技术方案中，进一步地，燃料为氢气。
在该技术方案中，在燃料电池系统低温冷启动时，燃料供应装置内的新鲜氢气通过引射器输入至燃料电池反应装置内进行反应，反应后的混合气体经由出口流至气液分离器，实时检测燃料供应装置输送的新鲜氢气的第一温度和燃料电池反应装置排出的混合气体的第二温度，根据第一温度和第二温度的温差大小，来控制第一阀的开启或关闭，进而实现对燃料电池系统内氢循环供给的控制。通过控制第一阀的开启或关闭，来控制气液分离器与引射器之间连通或断开，在满足了燃料电池系统内氢循环供应的同时，保证氢循环供应过程中不会产生冷凝水进入燃料电池反应装置内造成不可逆的性能损失，提高了燃料电池系统的稳定性。
根据本发明的第三方面，提出了一种燃料电池系统的控制装置，包括：获取模块，用于获取燃料电池反应装置输入的燃料的第一温度和燃料电池反应装置输出的燃料的第二温度；控制模块，用于根据第一温度和第二温度，控制第一阀的开关状态。
本发明提供的燃料电池系统的控制装置包括获取模块和控制模块。具体地，在燃料电池系统低温冷启动时，燃料供应装置内的新鲜燃料通过引射器输入至燃料电池反应装置内进行反应，反应后的混合气体经由出口流至气液分离器，通过获取模块采集燃料供应装置输送的新鲜燃料气体的第一温度和燃料电池反应装置排出的混合气体的第二温度，控制控制根据第一温度和第二温度的温差大小，来控制第一阀的开启或关闭，进而实现对燃料电池系统内燃料气体循环供给的控制。
本发明提供燃料电池系统的控制装置，通过控制第一阀的开启或关闭，来控制气液分离器与引射器之间连通或断开，在满足了燃料电池系统内燃料气体的循环供应的同时，保证燃料气体循环供应过程中不会产生冷凝水进入燃料电池反应装置内造成不可逆的性能损失，提高了燃料电池系统的稳定性。
根据本发明的第四方面，提出了一种车辆，包括第一方面提出的燃料电池系统；或第三方面提出的燃料电池系统的控制装置。
在该技术方案中，车辆在冷态环境运行的情况下，燃料电池系统启动时，燃料供应装置内的新鲜燃料气体通过引射器输入至燃料电池反应装置内进行反应，反应后的混合气体经由出口流至气液分离器，实时检测燃料供应装置输送的新鲜燃料气体的第一温度和燃料电池反应装置排出的混合气体的第二温度，根据第一温度和第二温度的温差大小，来控制第一阀的开启或关闭，进而实现对燃料电池系统内燃料气体循环供给的控制。通过控制第一阀的开启或关闭，来控制气液分离器与引射器之间连通或断开，在满足了燃料电池系统内氢循环供应的同时，保证燃料气体循环供应过程中不会产生冷凝水进入燃料电池反应装置内造成不可逆的性能损失，提高了车辆的稳定性和安全性。本申请通过控制第一阀的开启或关闭，来控制气液分离器与引射器之间连通或断开，一方面，满足车辆在行驶过程中燃料气体的循环供应的同时，保证燃料气体循环供应过程中不会产生冷凝水进入燃料电池反应装置内造成不可逆的性能损失，提高了车辆运行的稳定性；另一方面，相较于现有技术中在燃料电池系统上设置加热装置，在冷启动时增加新鲜燃料气体的温度，存在增加系统零部件的功率消耗，降低系统输出功率效率的问题，本申请通过在气液分离器和引射器之间设置第一阀，结构简单，制造成本低，没有增加太多成本和系统功率消耗，提高了车辆性能。
根据本发明的第五方面，提出了一种车辆，包括存储器，存储器储存有程序或指令；处理器，与存储器连接，处理器执行程序或指令时实现第二方面提出的燃料电池系统的控制方法。因此该车辆具备第二方面提出的燃料电池系统的控制方法的全部有益效果，为避免重复，不再过多赘述。
根据本发明的第六方面，提出了一种可读存储介质，其上存储有程序或指令，程序或指令被处理器执行时执行第二方面提出的燃料电池系统的控制方法。因此该可读存储介质具备第二方面提出的燃料电池系统的控制方法的全部有益效果，为避免重复，不再过多赘述。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出了本发明实施例的燃料电池系统的结构示意图；
图2示出了本发明实施例的燃料电池系统的控制方法的流程示意图之一；
图3示出了本发明实施例的燃料电池系统的控制方法的流程示意图之二；
图4示出了本发明实施例的燃料电池系统的控制方法的流程示意图之三；
图5示出了本发明具体实施例的燃料电池系统的控制方法的流程示意图；
图6示出了本发明实施例的燃料电池系统的控制装置的示意框图。
其中，图1和图6中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
100燃料电池系统，102燃料电池反应装置，104引射器，106气液分离器，108第一阀，110燃料供应装置，112第二阀，114第一传感器，116第二传感器，118排气阀，120排液阀，122比例阀，124安全阀，126压力传感器，128液位传感器，600燃料电池系统的控制装置，602获取模块，604控制模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
下面参照图1至图6描述本发明一些实施例的燃料电池系统及其控制方法和控制装置、车辆和介质。
实施例1：
如图1所示，根据本发明的一个实施例，提出了一种燃料电池系统100，包括：燃料电池反应装置102；引射器104，引射器104包括第一进气口、第二进气口和出气口，出气口与燃料电池反应装置102的进口相连通；气液分离器106，气液分离器106包括进气端、第一出气端、第二出气端和出液端，进气端与燃料电池反应装置102的出口相连通，第一出气端与引射器104的第二进气口相连通；第一阀108，第一阀108的两端分别连接于引射器104的第二进气口和气液分离器106的第一出气端。
本实施例提供的燃料电池系统100包括燃电池反应装置、引射器104、气液分离器106和第一阀108。其中，燃料电池反应装置102是一种电化学反应装置，燃料电池系统100低温冷启动后，燃料气体在燃料电池反应装置102内部发生反应生成水，将化学能转化为电能。为了提高燃料电池系统100性能，提高燃料利用率，燃料电池系统100可采用燃料气体回流的方式，即将新鲜的燃料气体过量供给燃料电池反应装置102，燃料电池反应装置102电化学反应消耗部分新鲜燃料气体，未反应的燃料气体与阴极通过离子交换膜渗透到阳极的氮气以及阴极渗透过来的饱和蒸气压状态的水蒸气相混合，形成混合气体排出燃料电池反应装置102，经由引射器104驱动回流，与新供给的新鲜燃料气体相混合后，重新进入燃料电池反应装置102。由于燃料电池反应装置102工作温度一般为70℃至80℃，使得燃料电池反应装置102排出的混合气体温度与湿度较高，当燃料电池系统100在冷态环境运行的条件下，环境温度较低，使得新鲜的燃料气体的温度较低，温度较低的新鲜燃料气体与高温高湿的混合气体相遇，较大的温度差使得混合气体温度下降，进而使得混合气体内的气态水蒸气冷凝为液态水，生成的液态水会随着回流管路进入燃料电池反应装置102内部，阻塞气体传输通道，影响燃料电池系统100正常运行的同时，造成燃料电池系统100不可逆的性能损失。
本实施例通过设置气液分离器106与燃料电池反应装置102的出口和引射器104相连通，使得燃料电池反应装置102排出的混合气体经进气端进入气液分离器106进行气液分离，分离后的燃料气体通过第一出气端进入引射器104，经由引射器104驱动与新鲜的燃料气体混合后输送至燃料电池反应装置102内，以实现燃料气体的循环利用。然而，在燃料气体循环利用过程中，气液分离器106分离出的燃料气体内还是会含有一定的水蒸气，当燃料气体与新鲜燃料气体温差较大时，燃料气体内剩余的水蒸气会冷凝为液态水阻塞引射器104的出气口和腔体，影响引射器104的燃料供应流量，进而降低燃料电池反应装置102的输出功率。为避免上述情况发生，本申请在气液分离器106的第一出气端与引射器104第二进气口之间的管路上设置第一阀108，实时检测燃料电池反应装置102输出的混合气体与新鲜燃料气体之间的温度差，根据温度差控制第一阀108的开启或关闭，进而控制分离后的燃料气体的供给。具体地，当温差较大时，为避免产生冷凝水，第一阀108保持关闭状态，使得气液分离器106与引射器104之间断开连接，此时混合气体经气液分离器106分离后，分离出的燃料气体与其他废气均自第二出气端排出，同时，分离出的液态水自出液端排出；当温差较小时，说明燃料气体与新鲜燃料气体温度相近，不会产生冷凝水，此时开启第一阀108，使得气液分离器106与引射器104之间相连通，分离出的燃料气体经第一出气端自第一阀108流入引射器104，经由引射器104与新鲜燃料气体相汇合后输送至燃料电池反应装置102。
本实施例提供的燃料电池系统100，在气液分离器106与引射器104之间设置第一阀108，通过控制第一阀108的开启或关闭，来控制气液分离器106与引射器104之间连通或断开，一方面，满足燃料电池系统100内燃料气体的循环供应的同时，保证燃料气体循环供应过程中不会产生冷凝水进入燃料电池反应装置102内造成不可逆的性能损失，提高了燃料电池系统100的稳定性；另一方面，相较于现有技术中在燃料电池系统100上设置加热装置，在冷启动时增加新鲜燃料气体的温度，存在增加系统零部件的功率消耗，降低系统输出功率效率的问题，本申请通过在气液分离器106和引射器104之间设置第一阀108，结构简单，制造成本低，没有增加太多成本和系统功率消耗，提高了燃料电池系统100的实用性。
进一步地，第一阀108为电磁阀，在气液分离器106与引射器104之间设置电磁阀，在燃料电池系统100低温冷启动时，实时检测燃料电池反应装置102输出的混合气体与新鲜燃料气体之间的温度差，根据温度差控制电磁阀的开启或关闭，进而控制分离后的燃料气体的供给。具体地，当温差较大时，为避免产生冷凝水，电磁阀保持关闭状态，使得气液分离器106与引射器104之间断开连接，此时混合气体经气液分离器106分离后，分离出的燃料气体与其他废气均自第二出气端排出，同时，分离出的液态水自出液端排出；当温差较小时，说明燃料气体与新鲜燃料气体温度相近，不会产生冷凝水，此时开启电磁阀，使得气液分离器106与引射器104之间相连通，分离出的燃料气体经第一出气端自第一阀108流入引射器104，经由引射器104与新鲜燃料气体相汇合后输送至燃料电池反应装置102。通过在气液分离器106与引射器104之间设置电磁阀，并控制第一阀108的开启或关闭，来控制气液分离器106与引射器104之间连通或断开，一方面，满足燃料电池系统100内燃料气体的循环供应的同时，保证循环供应过程中不会产生冷凝水进入燃料电池反应装置102内造成不可逆的性能损失，提高了燃料电池系统100的稳定性；另一方面，相较于现有技术中在燃料电池系统100上设置加热装置，在冷启动时增加新鲜燃料气体的温度，存在增加系统零部件的功率消耗，降低系统输出功率效率的问题，本申请通过在气液分离器106和引射器104之间设置电磁阀，结构简单，制造成本低，没有增加太多成本和系统功率消耗，提高了燃料电池系统100的实用性。
进一步地，燃料电池反应装置102可以为燃料电池电堆。
进一步地，电磁阀可以为开关阀。
实施例2：
如图1所示，根据本发明的一个实施例，在上述实施例的基础上，进一步地：燃料电池系统100还包括：燃料供应装置110；第二阀112，第二阀112的两端分别连接于燃料供应装置110的供气口和引射器104的第一进气口。
在该实施例中，燃料电池系统100包括燃料供应装置110和和设置于燃料供应装置110和引射器104之间的第二阀112。具体地，燃料电池系统100启动时，控制第二阀112开启，使得燃料供应装置110的供气口与引射器104的第一进气口相连通，燃料供应装置110供气口输出新鲜的燃料气体，经由引射器104输送至燃料电池反应装置102内发生反应产生电能以供使用。
通过上述方式，在燃料供应装置110与引射器104之间设置第二阀112，通过控制第二阀112的开启或关闭，进而控制燃料供应装置110与引射器104之间的管路连通或阻断。当燃料电池系统100停止运行后，控制第二阀112关闭，使得燃料供应装置110与燃料电池反应装置102之间管路断开，以保证燃料电池系统100停止运行期间，即使燃料供应装置110内的燃料气体泄漏也不会进入燃料电池反应装置102，提高了燃料电池系统100的安全性。
进一步地，燃料电池系统100还包括比例阀122、安全阀124和压力传感器126，具体地，比例阀122的两端连接于第二阀112与引射器104第一进气口，安全阀124的一端连接于比例阀122与引射器104之间的管路上，另一端连接在与外部相连通的排气通道。燃料电池系统100启动后，通过设置在燃料电池反应装置102进口处的压力传感器126实时检测进入燃料电池反应装置102的新鲜燃料气体的压力，通过检测到的压力值，控制比例阀122的开启或关闭，以实现对输送至燃料电池反应装置102的燃料气体减压。进一步地，当检测到输送至燃料电池反应装置102的燃料气体压力过高时，开启安全阀124，使得一小部分新鲜燃料气体排至外部，确保燃料电池反应装置102内燃料压力稳定，提高燃料电池系统100运行的稳定性。
实施例3：
如图1所示，根据本发明的一个实施例，在上述实施例的基础上，进一步地：燃料电池系统100还包括：第一传感器114，设置于燃料供应装置的供气口，第一传感器用于检测燃料供应装置输出的燃料的第一温度；第二传感器116，设置于燃料电池反应装置102的出口，第二传感器用于检测燃料电池反应装置102输出的燃料的第二温度。
在该实施例中，燃料电池系统100还包括第一传感器114和第二传感器116，其中，第一传感器114设置在燃料供应装置110的供气口处，以检测燃料供应装置110向燃料电池反应装置102输送的新鲜燃料气体的第一温度。第二传感器116设置在燃料电池反应装置102的出口处，以检测燃料电池反应装置102排出的包含燃料气体的混合气体的第二温度。具体地，在冷态环境运行的条件下，燃料电池系统100低温冷启动时，燃料供应装置110的供气温度接近于环境温度，使得燃料供应装置110输出的新鲜燃料气体的温度较低，此时燃料电池反应装置102内的运行温度为70℃至80℃以满足燃料电池系统100正常运行的性能，这使得燃料电池反应装置102排出的混合气体的温度和湿度较高，当低温的新鲜燃料气体与高温的混合燃料气体相遇时，较大的温差将导致混合燃料气体内的水蒸气冷凝为液态水。本申请通过设置第一传感器和第二传感器116分别检测进入燃料电池反应装置102的新鲜燃料气体的温度和混合气体的温度，进而根据检测到的温度值，计算混合燃料气体与新鲜燃料气体之间的温差大小，控制第一阀108的开启或关闭，大大降低了冷凝水进入引射器104和燃料电池反应装置102的风险。
进一步地，燃料电池系统100还包括液位传感器128，设置于气液分离器106内，用于检测气液分离器106中液态水的液位高度。
实施例4：
如图1所示，根据本发明的一个实施例，在上述实施例的基础上，进一步地：燃料电池系统100还包括：排气阀118，设置于气液分离器106的第二出气端；排液阀120，设置于气液分离器106的出液端。
在该实施例中，燃料电池系统100还包括设置在气液分离器106第二出气端的排气阀118和设置在气液分离器106出液端的排液阀120。具体地，燃料电池系统100启动时，开启排气阀118和排液阀120，燃料电池反应装置102内的混合燃料气体通过出口流入气液分离器106，经气液分离器106分离后，分离出的废气经第二出气端自排气阀118排出；分离出的液态水经气液分离器106底部的出液端自排液阀120排出。在燃料电池系统100运行过程中，通过混合燃料气体和新鲜燃料气体的温差控制第一阀108的开关状态，当第一阀108保持关闭状态时，气液分离器106与引射器104之间处于关闭状态，此时混合燃料气体通过气液分离器106分离后，气体通过开启的排气阀118排至外部。
需要说明的是，燃料电池系统100停止运行期间，燃料电池反应装置102内部会残留部分混合燃料气体，在燃料电池系统100再次开机时，需要向燃料电池反应装置102内推入燃料气体，以将燃料电池反应装置102内存储的混合气体输出。因此，在燃料电池系统100启动时，气液分离器106与引射器104之间的第一阀108处于关闭状态，开启排气阀118和排液阀120，此时排气阀118和排液阀120按照系统默认开关频率运行，使得燃料电池反应装置102内剩余的混合燃料气体逐步排出，以保证燃料电池反应装置102内压力的稳定。进一步地，在燃料电池系统100运行过程中，根据新鲜燃料气体与混合气体的温差大小控制第一阀108的开关，当温差过大，第一阀108保持关闭状态时，此时燃料电池系统100内燃料气体的循环供给处于关闭状态，气液分离器106分离的气体和液态水均排至外部，实时检测气液分离器106中液态水的液位高度，根据检测到的液位高度，调整排气阀118和排液阀120的开关频率，控制气液分离器106的排水量和排气量，避免混合气体以及液态水回流至燃料电池反应装置102。
通过上述方式，在气液分离器106的第二出气端与出液端设置排气阀118和排液阀120，通过控制排气阀118和排液阀120的开关频率，来控制气液分离器106排出的排气量和排水量，提高燃料电池系统100运行的稳定性。
实施例5：
如图2所示，根据本发明的第二方面，提出了一种燃料电池系统的控制方法，该方法包括：
步骤202，获取燃料电池反应装置输入的燃料的第一温度和燃料电池反应装置输出的燃料的第二温度；
步骤204，根据第一温度和第二温度，控制第一阀的开关状态。
本实施例提供的燃料电池系统的控制方法，在燃料电池系统低温冷启动时，燃料供应装置内的新鲜燃料通过引射器输入至燃料电池反应装置内进行反应，反应后的混合气体经由出口流至气液分离器，实时检测燃料供应装置输送的新鲜燃料气体的第一温度和燃料电池反应装置排出的混合气体的第二温度，根据第一温度和第二温度的温差大小，来控制第一阀的开启或关闭，进而实现对燃料电池系统内燃料气体循环供给的控制。
本实施例提供燃料电池系统的控制方法，通过控制第一阀的开启或关闭，来控制气液分离器与引射器之间连通或断开，在满足了燃料电池系统内燃料气体的循环供应的同时，保证燃料气体循环供应过程中不会产生冷凝水进入燃料电池反应装置内造成不可逆的性能损失，提高了燃料电池系统的稳定性。
进一步地，燃料可以为氢气，在燃料电池系统低温冷启动时，燃料供应装置内的新鲜氢气通过引射器输入至燃料电池反应装置内进行反应，反应后的混合气体经由出口流至气液分离器，实时检测燃料供应装置输送的新鲜氢气的第一温度和燃料电池反应装置排出的混合气体的第二温度，根据第一温度和第二温度的温差大小，来控制第一阀的开启或关闭，进而实现对燃料电池系统内氢循环供给的控制。通过控制第一阀的开启或关闭，来控制气液分离器与引射器之间连通或断开，在满足了燃料电池系统内氢循环供应的同时，保证氢循环供应过程中不会产生冷凝水进入燃料电池反应装置内造成不可逆的性能损失，提高了燃料电池系统的稳定性。
实施例6：
如图3所示，根据本发明的一个实施例，提出了一种燃料电池系统的控制方法，该方法包括：
步骤302，获取燃料电池反应装置输入的燃料的第一温度和燃料电池反应装置输出的燃料的第二温度；
步骤304，计算第二温度与第一温度的差值；
步骤306，判断差值是否小于或等于第一阈值，若是，进入步骤308，若否，进入步骤310；
步骤308，开启第一阀。
步骤310，第一阀保持关闭状态。
在该实施例中，获取向燃料电池反应装置输送的新鲜燃料气体的第一温度和燃料电池反应装置排出的混合气体的第二温度，计算第二温度和第一温度的差值，将计算得到的差值与第一阈值进行比较，如果差值小于或等于第一阈值，说明新鲜燃料气体与混合气体之间温差较小，即新鲜燃料气体与混合气体温度相近，不会产生冷凝水，此时开启第一阀，使得气液分离器与引射器之间相连通，分离出的燃料气体经第一出气端自第一阀流入引射器，经由引射器与新鲜燃料气体相汇合后输送至燃料电池反应装置，以实现燃料电池系统内燃料气体的循环供应；进一步地，如果差值大于第一阈值，此时混合气体与新鲜的燃料气体之间温差较大，为避免产生冷凝水，第一阀保持关闭状态，使得气液分离器与引射器之间断开连接，此时混合气体经气液分离器分离后，分离出的燃料气体与其他废气均自第二出气端排出，同时，分离出的液态水自出液端排出。
需要说明的是，第一阈值的取值范围可以根据当前环境温度设置，本申请在此不作具体限定。
通过上述方式，判断新鲜燃料气体与混合气体的温差大小，来控制第一阀的开启或关闭，进而控制燃料电池系统中燃料气体的循环供给，控制方法简单，易于实现，提高了燃料电池系统的便捷性。
实施例7：
如图4所示，根据本发明的一个实施例，提出了一种燃料电池系统的控制方法，该方法包括：
步骤402，获取燃料电池反应装置输入的燃料的第一温度和燃料电池反应装置输出的燃料的第二温度；
步骤404，计算第二温度与第一温度的差值；
步骤406，判断差值是否小于或等于第一阈值，若是，进入步骤410，若否，进入步骤408；
步骤408，第一阀保持关闭状态；
步骤410，开启第一阀；
步骤412，获取排气阀的开启时长；
步骤414，根据开启时长，确定气液分离器输出的废气量；
步骤416，判断废气量是否大于或等于第二阈值，若是，进入步骤418，若否，进入步骤408；
步骤418，开启第一阀。
在该实施例中，在燃料电池系统运行过程中，根据新鲜燃料气体与混合气体的温差大小控制第一阀的开关，当温差过大，第一阀保持关闭状态时，此时燃料电池系统内燃料气体的循环供给处于关闭状态，混合气体经由气液分离器分离出的气体全部通过第二出气端排出。随着燃料电池系统的运行，燃料电池系统整体温度上升，燃料供应装置输出的新鲜燃料气体的温度随着燃料电池系统整体温度的上升而上升，此时新鲜的燃料气体的温度与气液分离器分离出的燃料气体的温度相近，使得新鲜的燃料气体与分离后的燃料气体混合不会产生冷凝水。获取排气阀的开启时长，确定排气阀开启过程中输出的废气量，如果废气量大于或等于第二阈值，说明燃料电池反应装置内所有的混合气体均已通过气液分离器排出，此时开启第一阀，使得燃料电池系统内的燃料气体循环供应开始运行；进一步地，如果废气量小于第二阈值，说明燃料电池反应装置内存有未排出的混合气体，此时第一阀保持关闭状态，以使燃料电池反应装置内的混合气体逐步排出。本申请通过在燃料电池系统运行过程中，根据气液分离器排出的废气量，确定燃料电池反应装置内混合气体的排出量，进而根据燃料电池反应装置内混合气体的排出情况，控制开启燃料电池系统燃料气体循环供给，实现了满足燃料电池系统燃料气体循环供给的同时，确保燃料电池反应装置内部压力的稳定性，进而提高了燃料电池系统运行的稳定性。
需要说明的是，第二阈值的取值范围可以根据燃料电池反应装置内气体管路的体积来确定，本申请在此不作具体限定。
实施例8：
如图5所示，根据本发明的一个具体实施例，提出了一种燃料电池系统的控制方法，该方法包括：
步骤502，燃料电池系统低温冷启动；
步骤504，开启第二阀和比例阀；
步骤506，获取燃料电池反应装置输入的燃料的第一温度和燃料电池反应装置输出的燃料的第二温度；
步骤508，计算第二温度与第一温度的差值；
步骤510，判断差值是否小于或等于第一阈值，若是，进入步骤512，若否，进入步骤514；
步骤512，开启第一阀；
步骤514，第一阀保持关闭状态；
步骤516，获取排气阀的开启时长，根据开启时长，确定气液分离器输出的废气量；
步骤518，判断废气量是否大于或等于第二阈值，若是，进入步骤520，若否，进入步骤514；
步骤520，开启第一阀。
本实施例提供了一种燃料电池低温冷启动时电磁阀的控制方法，燃料电池低温冷启动时，开启第二阀和比例阀，新鲜氢气从燃料供应装置出来后，经过第二阀、比例阀和引射器后进入燃料电池反应装置的阳极，同时，燃料电池反应装置内的混合气体从燃料电池反应装置出口流入回氢管道。此时第二传感器检测燃料电池反应装置出口的混合气体的第二温度，如果第二温度与新鲜氢气的第一温度的差值小于或等于第一阈值，说明混合气体与新鲜氢气混合时不会产生过多冷凝水，则开启第一阀，氢循环系统正常运行；如果混合气体的第二温度与新鲜氢气的第一温度的差值大于第一阈值，说明混合气体和新鲜氢气混合时会产生较多冷凝水，则第一阀保持关闭状态。在第一阀保持关闭状态的同时，调整排水阀和排气阀的开关频率，一方面增加排水量，另一方面保证堆内压力。进一步地，根据排气阀开关频率，计算气液分离器排出的废气量，如果废气量小于燃料电池反应装置阳极流道体积，则第一阀保持关闭状态；如果废气量大于或等于燃料电池反应装置阳极流道体积，则开启第一阀，同时，恢复排水阀和排气阀的开关频率，此时氢循环系统正常运行。通过电磁阀开关的控制策略，在没有增加太多成本和系统功率消耗的前提下，简化燃料电池系统的管理，提高燃料电池系统的稳定性和耐久性。
进一步地，在燃料电池低温冷启动时，气液分离器与引射器之间回氢管路上的电磁阀关闭，同时控制排水阀和排氢阀的开关频率，使得燃料电池反应装置内剩余的高温高湿的混合气体逐步排出，且保证燃料电池反应装置内压力的稳定。当剩余混合气体排放完成后，开启电磁阀，氢循环系统恢复正常运行。
需要说明的是，新鲜氢气在燃料电池反应装置内部反应后，燃料电池反应装置内的混合气体主要成分为未反应的氢气、阴极通过离子交换膜渗透到阳极的氮气以及阴极渗透过来的饱和蒸气压状态的水蒸气，混合气体通过燃料电池反应装置出口排至气液分离器，气液分离器上装有排水阀和排气阀，再经过一个第一阀后，进入引射器的第二进气口，形成一个氢循环系统。
进一步地，在燃料电池反应装置的进口和出口处分别设有两个温压传感器，用于检测气体进入燃料电池反应装置和排出燃料电池反应装置时的压力。
进一步地，燃料气体可以为氢气。
实施例9：
如图6所示，本发明第三方面的实施例，提出了一种燃料电池系统的控制装置600，包括：获取模块602，用于获取燃料电池反应装置输入的燃料的第一温度和燃料电池反应装置输出的燃料的第二温度；控制模块604，用于根据第一温度和第二温度，控制第一阀的开关状态。
本实施例提供的燃料电池系统的控制装置包括获取模块602和控制模块604。具体地，在燃料电池系统低温冷启动时，燃料供应装置内的新鲜燃料通过引射器输入至燃料电池反应装置内进行反应，反应后的混合气体经由出口流至气液分离器，通过获取模块602采集燃料供应装置输送的新鲜燃料气体的第一温度和燃料电池反应装置排出的混合气体的第二温度，控制控制根据第一温度和第二温度的温差大小，来控制第一阀的开启或关闭，进而实现对燃料电池系统内燃料气体循环供给的控制。
本实施例提供燃料电池系统的控制装置600，通过控制第一阀的开启或关闭，来控制气液分离器与引射器之间连通或断开，在满足了燃料电池系统内燃料气体的循环供应的同时，保证燃料气体循环供应过程中不会产生冷凝水进入燃料电池反应装置内造成不可逆的性能损失，提高了燃料电池系统的稳定性。
实施例10：
本发明第四方面的实施例，提出了一种车辆，包括第一方面提出的燃料电池系统；或第三方面提出的燃料电池系统的控制装置。
在该实施例中，车辆在冷态环境运行的情况下，燃料电池系统启动时，燃料供应装置内的新鲜燃料气体通过引射器输入至燃料电池反应装置内进行反应，反应后的混合气体经由出口流至气液分离器，实时检测燃料供应装置输送的新鲜燃料气体的第一温度和燃料电池反应装置排出的混合气体的第二温度，根据第一温度和第二温度的温差大小，来控制第一阀的开启或关闭，进而实现对燃料电池系统内燃料气体循环供给的控制。通过控制第一阀的开启或关闭，来控制气液分离器与引射器之间连通或断开，在满足了燃料电池系统内氢循环供应的同时，保证燃料气体循环供应过程中不会产生冷凝水进入燃料电池反应装置内造成不可逆的性能损失，提高了车辆的稳定性和安全性。本申请通过控制第一阀的开启或关闭，来控制气液分离器与引射器之间连通或断开，一方面，满足车辆在行驶过程中燃料气体的循环供应的同时，保证燃料气体循环供应过程中不会产生冷凝水进入燃料电池反应装置内造成不可逆的性能损失，提高了车辆运行的稳定性；另一方面，相较于现有技术中在燃料电池系统上设置加热装置，在冷启动时增加新鲜燃料气体的温度，存在增加系统零部件的功率消耗，降低系统输出功率效率的问题，本申请通过在气液分离器和引射器之间设置第一阀，结构简单，制造成本低，没有增加太多成本和系统功率消耗，提高了车辆性能。
实施例11：
根据本发明的第五方面，提出了一种车辆，包括存储器，存储器储存有程序或指令；处理器，与存储器连接，处理器执行程序或指令时实现第二方面提出的燃料电池系统的控制方法。因此该车辆具备第二方面提出的燃料电池系统的控制方法的全部有益效果，为避免重复，不再过多赘述。
实施例12：
本发明第六方面的实施例，提出了一种可读存储介质，其上存储有程序或指令，程序或指令被处理器执行时实现如上述任一技术方案的燃料电池系统的控制方法的步骤。
其中，可读存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等。
本发明提供的可读存储介质，程序或指令被处理器执行时实现如上述任一技术方案的燃料电池系统的控制方法的步骤，因此该可读存储介质包括上述任一技术方案的燃料电池系统的控制方法的全部有益效果，在此不再赘述。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种燃料电池系统，其特征在于，包括：
燃料电池反应装置；
引射器，所述引射器包括第一进气口、第二进气口和出气口，所述出气口与所述燃料电池反应装置的进口相连通；
气液分离器，所述气液分离器包括进气端、第一出气端、第二出气端和出液端，所述进气端与所述燃料电池反应装置的出口相连通，所述第一出气端与所述引射器的所述第二进气口相连通；
第一阀，所述第一阀的两端分别连接于所述引射器的所述第二进气口和所述气液分离器的所述第一出气端；
燃料供应装置；
第一传感器，设置于所述燃料供应装置的供气口，所述第一传感器用于检测所述燃料供应装置输出的燃料的第一温度；
第二传感器，设置于所述燃料电池反应装置的所述出口，所述第二传感器用于检测所述燃料电池反应装置输出的所述燃料的第二温度；
根据所述第一温度和所述第二温度，控制所述第一阀的开关状态。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，还包括：
第二阀，所述第二阀的两端分别连接于所述燃料供应装置的供气口和所述引射器的所述第一进气口。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，还包括：
排气阀，设置于所述气液分离器的所述第二出气端；
排液阀，设置于所述气液分离器的所述出液端。
4.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述第一阀为电磁阀。
5.一种燃料电池系统的控制方法，其特征在于，用于控制如权利要求1至4中任一项所述的燃料电池系统，所述控制方法包括：
获取所述燃料电池反应装置输入的燃料的第一温度和所述燃料电池反应装置输出的所述燃料的第二温度；
根据所述第一温度和所述第二温度，控制所述第一阀的开关状态；
所述根据所述第一温度和所述第二温度，控制所述第一阀的运行状态的步骤，具体包括：
计算所述第二温度与所述第一温度的差值，将所述差值与第一阈值进行比较；
基于所述差值小于或等于第一阈值，开启所述第一阀；
基于所述差值大于所述第一阈值，所述第一阀保持关闭状态。
6.根据权利要求5所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，所述基于所述差值大于所述第一阈值，所述第一阀保持关闭状态之后，还包括：
获取排气阀的开启时长；
根据所述开启时长，确定所述气液分离器输出的废气量；
基于所述废气量大于或等于第二阈值，开启所述第一阀；
基于所述废气量小于所述第二阈值，所述第一阀保持关闭状态。
7.根据权利要求5或6所述的燃料电池系统的控制方法，其特征在于，
所述燃料为氢气。
8.一种燃料电池系统的控制装置，其特征在于，所述燃料电池系统的控制装置用于控制如权利要求1至4中任一项所述的燃料电池系统，所述燃料电池系统的控制装置包括：
获取模块，用于获取燃料电池反应装置输入的燃料的第一温度和所述燃料电池反应装置输出的所述燃料的第二温度；
控制模块，用于根据所述第一温度和所述第二温度，控制第一阀的开关状态；
所述根据所述第一温度和所述第二温度，控制所述第一阀的运行状态，具体包括：
计算所述第二温度与所述第一温度的差值，将所述差值与第一阈值进行比较；
基于所述差值小于或等于第一阈值，开启所述第一阀；
基于所述差值大于所述第一阈值，所述第一阀保持关闭状态。
9. 一种车辆，其特征在于，包括：
如权利要求1至4中任一项所述的燃料电池系统；或
如权利要求8所述的燃料电池系统的控制装置。
10.一种车辆，其特征在于，包括：
存储器，所述存储器储存有程序或指令；
处理器，与所述存储器连接，所述处理器执行所述程序或指令时实现如权利要求5至7中任一项所述的燃料电池系统的控制方法。
11.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如权利要求5至7中任一项所述的燃料电池系统的控制方法的步骤。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114781288A (zh) * 2022-06-22 2022-07-22 国家电投集团氢能科技发展有限公司 数据处理方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005129315A (ja) * 2003-10-22 2005-05-19 Denso Corp エジェクタ装置およびそれを用いた燃料電池システム
JP2009151999A (ja) * 2007-12-19 2009-07-09 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2014175056A (ja) * 2013-03-06 2014-09-22 Aisan Ind Co Ltd 燃料電池システム
JP2014192033A (ja) * 2013-03-27 2014-10-06 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システムの運転方法および燃料電池システム
CN105186016A (zh) * 2015-07-21 2015-12-23 同济大学 一种燃料电池系统的电控喷氢压力调节装置
CN107959034A (zh) * 2016-10-17 2018-04-24 丰田自动车株式会社 燃料电池系统及其控制方法
CN109950576A (zh) * 2017-12-21 2019-06-28 本田技研工业株式会社 燃料电池系统以及其控制方法
CN110137536A (zh) * 2019-06-05 2019-08-16 山东大学 一种燃料电池冷启动阳极吹扫装置及吹扫方法
CN110676484A (zh) * 2018-07-03 2020-01-10 上海汽车集团股份有限公司 车辆、燃料电池的氢气循环系统及氢气循环控制方法
CN111244506A (zh) * 2020-01-17 2020-06-05 擎能动力科技(苏州)有限公司 新能源汽车燃料电池系统、工作方法、氢气进气流量计算方法、效率评价方法
CN111354958A (zh) * 2020-03-06 2020-06-30 浙江吉利新能源商用车集团有限公司 一种燃料电池的阳极保护系统及控制方法
CN111911709A (zh) * 2019-05-10 2020-11-10 本田技研工业株式会社 阀门
CN112510224A (zh) * 2020-11-25 2021-03-16 浙江高成绿能科技有限公司 一种用于燃料电池氢气供应及循环的系统和方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100836371B1 (ko) * 2007-06-25 2008-06-09 현대자동차주식회사 연료전지 자동차용 수소재순환공급장치 및 방법
JP6586127B2 (ja) * 2017-05-23 2019-10-02 本田技研工業株式会社 燃料電池システムの制御方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005129315A (ja) * 2003-10-22 2005-05-19 Denso Corp エジェクタ装置およびそれを用いた燃料電池システム
JP2009151999A (ja) * 2007-12-19 2009-07-09 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2014175056A (ja) * 2013-03-06 2014-09-22 Aisan Ind Co Ltd 燃料電池システム
JP2014192033A (ja) * 2013-03-27 2014-10-06 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システムの運転方法および燃料電池システム
CN105186016A (zh) * 2015-07-21 2015-12-23 同济大学 一种燃料电池系统的电控喷氢压力调节装置
CN107959034A (zh) * 2016-10-17 2018-04-24 丰田自动车株式会社 燃料电池系统及其控制方法
CN109950576A (zh) * 2017-12-21 2019-06-28 本田技研工业株式会社 燃料电池系统以及其控制方法
CN110676484A (zh) * 2018-07-03 2020-01-10 上海汽车集团股份有限公司 车辆、燃料电池的氢气循环系统及氢气循环控制方法
CN111911709A (zh) * 2019-05-10 2020-11-10 本田技研工业株式会社 阀门
CN110137536A (zh) * 2019-06-05 2019-08-16 山东大学 一种燃料电池冷启动阳极吹扫装置及吹扫方法
CN111244506A (zh) * 2020-01-17 2020-06-05 擎能动力科技(苏州)有限公司 新能源汽车燃料电池系统、工作方法、氢气进气流量计算方法、效率评价方法
CN111354958A (zh) * 2020-03-06 2020-06-30 浙江吉利新能源商用车集团有限公司 一种燃料电池的阳极保护系统及控制方法
CN112510224A (zh) * 2020-11-25 2021-03-16 浙江高成绿能科技有限公司 一种用于燃料电池氢气供应及循环的系统和方法

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