CN114864996A - 一种燃料电池空气供给系统及控制方法 - Google Patents

一种燃料电池空气供给系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种燃料电池空气供给系统及控制方法，该系统包括：空滤总成，与空滤总成连接的空压机，与空压机连通的中冷器，以及与中冷器连通的燃料电池堆，与燃料电池堆连通的尾排混合室；以及设置的三通阀、背压阀及截止阀。通过空压机压缩空气升温的情况，通过阀门口径设计及背压阀开度控制，保证空压机工作在空气温升较高的工作点，并将不经过中冷器降温的空气通过燃料电池堆壳体进行燃料电池堆加热，之后进入燃料电池堆参与反应，也可在低温怠速下通过高温空气保证燃料电池堆温度，并在停机时对燃料电池堆壳体通入中冷器降温后的低温空气对燃料电池堆降温，保证低温运行。

Description

一种燃料电池空气供给系统及控制方法
技术领域
本说明书一个或多个实施例涉及汽车技术领域，尤其涉及一种燃料电池空气供给系统及控制方法。
背景技术
现有技术主要是反应后热空气回流法或外加部件加热空气法，反应后的空气中氧浓度较低，影响燃料电池性能，外加部件或需要额外功耗，或无法短时间能反复使用。
发明内容
有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提一种燃料电池空气供给系统及控制方法，改善对燃料电池的供给效果。
第一方面，提供了一种燃料电池空气供给系统，该燃料电池空气供给系统包括：空滤总成，与所述空滤总成连接的空压机，与所述空压机通过第一管道连通的中冷器，以及与所述中冷器通过第二管道连通的燃料电池堆，与所述燃料电池堆通过第三管道连通的尾排混合室；还包括分别与所述第一管道和所述燃料电池堆的空腔连通的第四管道；以及与所述第二管道及所述尾排混合室连通的第五管道；其中，所述第二管道与所述燃料电池堆的空气入口连通，第五管道与所述燃料电池堆的空气出口连通；
所述第四管道上设置有进气三通阀；所述进气三通阀的一路与所述第二管道连通；所述第五管道上设置有排气三通阀，所述排气三通阀的一路与所述燃料电池堆的空腔连通；
所述第二管道上设置有截止阀，所述截止阀位于所述进气三通阀与所述第二管道连接点及所述第五管道与所述第二管道连接点之间；
所述第三管道上设置有背压阀。
在上述方案中，通过空压机压缩空气升温的情况，通过阀门口径设计及背压阀开度控制，保证空压机工作在空气温升较高的工作点，并将不经过中冷器降温的空气通过燃料电池堆壳体进行燃料电池堆加热，之后进入燃料电池堆参与反应，同时也可在低温怠速下通过高温空气保证燃料电池堆温度，并在停机时对燃料电池堆壳体通入中冷器降温后的低温空气对燃料电池堆降温，保证低温运行。同时系统中冷器等常用部件齐全，也满足常温大功率的运行。
在一个具体的可实施方案中，还包括：
第一传感器，用于检测氢气路阀门结冰状态；
控制器，用于在所述第一传感器检测到所述氢气路阀门未结冰时，控制所述进气三通阀将所述空压机与所述燃料电池堆的空腔连通；并控制所述排气三通阀将所述燃料电池堆的空腔与所述尾排混合室连通；且控制所述截止阀及所述背压阀关闭。
在一个具体的可实施方案中，还包括：
第二传感器，用于检测所述燃料电池堆的入口及出口的温度；
所述控制器还用于，在所述第一传感器检测到所述氢气路阀门未结冰，且所述第二传感器检测的所述燃料电池堆的入口及出口均大于第一设定温度时，控制所述截止阀打开。
在一个具体的可实施方案中，所述控制器还用于，在所述第一传感器检测到所述氢气路阀门未结冰，且所述第二传感器检测的所述燃料电池堆的入口及出口均大于第二设定温度时，控制所述进气三通阀将所述中冷器与所述燃料电池堆的空腔连通；其中，第二设定温度大于第一设定温度。
在一个具体的可实施方案中，还包括：
第三传感器，用于检测燃料电池堆的状态；
所述控制器还用于，在所述第三传感器检测到所述燃料电池堆进入到怠速状态时，通过所述进气三通阀将所述空压机与所述燃料电池堆的空腔连通；并通过所述排气三通阀将所述燃料电池堆的空气入口与所述燃料电池堆的空腔连通；所述截止阀及所述背压阀打开。
在一个具体的可实施方案中，还包括：
第四传感器，用于检测所述燃料电池堆的负载电流；
所述控制器还用于，在所述第四传感器检测的所述燃料电池的负载电流小于设定电流时，通过所述进气三通阀将所述空压机与所述燃料电池堆的空腔连通；控制所述截止阀及所述背压阀关闭。
在一个具体的可实施方案中，还包括：
第五传感器，用于检测所述燃料电池堆的电压；
所述控制器还用于，在所述第五传感器检测的所述燃料电池堆的电压小于第一设定电压时，通过所述排气三通阀将所述燃料电池堆的空气入口与所述燃料电池堆的空腔连通；控制背压阀打开。
在一个具体的可实施方案中，所述控制器还用于，在所述第五传感器检测的所述燃料电池堆的电压达到第二设定电压时，通过所述排气三通阀将所述燃料电池堆的空腔与所述尾排混合室连通；控制背压阀关闭；其中，所述第一设定电压小于所述第二设定电压。
在一个具体的可实施方案中，还包括：
所述控制器还用于，在所述第三传感器检测到所述燃料电池堆停机时，控制所述进气三通阀将所述空压机与所述燃料电池堆的空腔连通，控制所述排气三通阀将所述燃料电池堆的空腔与所述燃料电池堆的空气入口连通，并控制所述截止阀关闭，背压阀打开。
在一个具体的可实施方案中，还包括：
计时器，用于计算燃料电池堆的扫吹时间；
所述控制器还用于，在所述计时器检测的扫吹时间达到设定时间时，通过所述进气三通阀将所述中冷器与所述燃料电池堆的空腔连通，通过所述排气三通阀将所述燃料电池堆的空腔与所述燃料电池堆的空气入口连通；控制所述截止阀及所述背压阀关闭。
在一个具体的可实施方案中，还包括：
第六传感器，用于检测尾排混合室排除的氢气的浓度；
所述控制器还用于根据所述第六传感器检测的氢气的浓度控制所述空压机的转速。
第二方面，还提供了一种燃料电池空气供给控制方法，该方法包括以下步骤：
检测氢气路阀门结冰状态；
在检测到氢气路阀门未结冰时，控制进气三通阀将空压机与燃料电池堆的空腔连通；并控制排气三通阀将燃料电池堆的空腔与尾排混合室连通；且控制截止阀及背压阀关闭。
在上述方案中，通过空压机压缩空气升温的情况，通过阀门口径设计及背压阀开度控制，保证空压机工作在空气温升较高的工作点，并将不经过中冷器降温的空气通过燃料电池堆壳体进行燃料电池堆加热，之后进入燃料电池堆参与反应，同时也可在低温怠速下通过高温空气保证燃料电池堆温度，并在停机时对燃料电池堆壳体通入中冷器降温后的低温空气对燃料电池堆降温，保证低温运行。同时系统中冷器等常用部件齐全，也满足常温大功率的运行。
在一个具体的可实施方案中，还包括：
检测燃料电池堆的入口及出口的温度；
在检测到所述氢气路阀门未结冰，且检测的所述燃料电池堆的入口及出口均大于第一设定温度时，控制所述截止阀打开。
在一个具体的可实施方案中，还包括：在检测到所述氢气路阀门未结冰，且检测的所述燃料电池堆的入口及出口均大于第二设定温度时，控制所述进气三通阀将所述中冷器与所述燃料电池堆的空腔连通；其中，第二设定温度大于第一设定温度。
在一个具体的可实施方案中，还包括：
检测燃料电池堆的状态；
在检测到所述燃料电池堆进入到怠速状态时，通过所述进气三通阀将所述空压机与所述燃料电池堆的空腔连通；并通过所述排气三通阀将所述燃料电池堆的空气入口与所述燃料电池堆的空腔连通；所述截止阀及所述背压阀打开。
在一个具体的可实施方案中，还包括：
检测所述燃料电池堆的负载电流；
在检测的所述燃料电池的负载电流小于设定电流时，通过所述进气三通阀将所述空压机与所述燃料电池堆的空腔连通；控制所述截止阀及所述背压阀关闭。
在一个具体的可实施方案中，还包括：
检测所述燃料电池堆的电压；
在检测的所述燃料电池堆的电压小于第一设定电压时，通过所述排气三通阀将所述燃料电池堆的空气入口与所述燃料电池堆的空腔连通；控制背压阀打开。
在一个具体的可实施方案中，还包括：
在检测的所述燃料电池堆的电压达到第二设定电压时，通过所述排气三通阀将所述燃料电池堆的空腔与所述尾排混合室连通；控制背压阀关闭；其中，所述第一设定电压小于所述第二设定电压。
在一个具体的可实施方案中，还包括：
在检测到所述燃料电池堆停机时，控制所述进气三通阀将所述空压机与所述燃料电池堆的空腔连通，控制所述排气三通阀将所述燃料电池堆的空腔与所述燃料电池堆的空气入口连通，并控制所述截止阀关闭，背压阀打开。
在一个具体的可实施方案中，还包括：
计算燃料电池堆的扫吹时间；
在检测的扫吹时间达到设定时间时，通过所述进气三通阀将所述中冷器与所述燃料电池堆的空腔连通，通过所述排气三通阀将所述燃料电池堆的空腔与所述燃料电池堆的空气入口连通；控制所述截止阀及所述背压阀关闭。
在一个具体的可实施方案中，还包括：
检测尾排混合室排除的氢气的浓度；
根据所述第六传感器检测的氢气的浓度控制所述空压机的转速。
第三方面，提供了一种汽车，该汽车包括车体以及设置在所述车体内的上述任一项所述的燃料电池空气供给系统。
在上述方案中，通过空压机压缩空气升温的情况，通过阀门口径设计及背压阀开度控制，保证空压机工作在空气温升较高的工作点，并将不经过中冷器降温的空气通过燃料电池堆壳体进行燃料电池堆加热，之后进入燃料电池堆参与反应，同时也可在低温怠速下通过高温空气保证燃料电池堆温度，并在停机时对燃料电池堆壳体通入中冷器降温后的低温空气对燃料电池堆降温，保证低温运行。同时系统中冷器等常用部件齐全，也满足常温大功率的运行。
第四方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现执行第二方面以及第二方面中任意一种可能的设计的方法。
第五方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第二方面以及第二方面中任意一种可能的设计的方法。
第六方面，还提供一种计算机程序产品，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行本申请第二方面以及第二方面中任意一种可能的设计的方法。
另外，第四方面至第六方面中任一种可能设计方式所带来的技术效果可参见方法部分中不同设计方式带来的效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的燃料电池空气供给系统的结构框图；
图2为本申请实施例提供的燃料电池空气供给系统的低温启动空气供给控制流程图；
图3为本申请实施例提供的燃料电池空气供给系统的低温怠速空气供给控制；
图4为本申请实施例提供的燃料电池空气供给系统的低温停机空气供给控制；
图5为本申请实施例提供的电子设备的结构框图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指现该词前面的元件或者物件涵盖现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
为方便理解本申请实施例提供的燃料电池空气供给系统，首先说明一下其应用场景。本申请实施例提供的燃料电池空气供给系统用于给燃料电池堆供给空气。但是现有的燃料电池空气供给系统在反应后的空气中氧浓度较低，影响燃料电池性能，为此本申请实施例提供了一种燃料电池空气供给系统。为了使燃料电池堆在启动时升温-尽快达到工作温度、怠速时保温-避免燃料电池堆从工作温度降温较多导致结冰、停机时降温-避免高温燃料电池堆在低温环境下形成冷凝水，就需要一种燃料电池堆温度可控的结构和方法，本发明就是从空气供给的角度，依托燃料电池堆壳体空腔结构，利用压缩空气的升温，或通过中冷器后的低温空气，实现对燃料电池堆温度的控制。下面结合具体的附图以及实施例对其进行详细的说明。
参考图1，本申请实施例提供的燃料电池空气供给系统包括空滤总成10、空压机20、中冷器30、燃料电池堆60、尾排混合室90等部件，以及用于连接上述部件的管道，以及用以将不同部件连通的开关阀。下面详细对其进行说明。
在连接时，空滤总成10通过管道与空压机20连接，中冷器30通过第一管道与空压机20连通。中冷器30通过第二管道与燃料电池堆60连通，其中，第二管道与燃料电池堆60的空气入口连通。燃料电池堆60通过第三管道与尾排混合室90连通。
另外，还设置了第四管道和第五管道。其中，第四管道分别与第一管道和燃料电池堆60的空腔61连通。第五管道与第二管道及尾排混合室90连通，且第五管道与燃料电池堆60的空气出口连通。
在设置控制阀时，第四管道上设置有进气三通阀40；进气三通阀40的一路与第二管道连通；第五管道上设置有排气三通阀70，排气三通阀70的一路与燃料电池堆60的空腔61连通。此外，第二管道上设置有截止阀50，截止阀50位于进气三通阀40与第二管道连接点及第五管道与第二管道连接点之间；第三管道上设置有背压阀80。
在工作时，空气通过空滤总成10，经过空气流量计进入空压机20，空压机20出口管路分支，一路通过中冷器30，另一路跳过中冷器30，可通过进气三通阀40选择是否通过中冷器30的空气进入燃料电池堆60的空腔61。中冷器30后是截止阀50，截止阀50连燃料电池堆60空气入口，该入口有温度压力传感器，同时燃料电池堆60的空腔61出口排气三通阀70的一个出口也连到燃料电池堆60的空气入口，排气三通阀70的另一个出口连排气流量计，再连尾排混合室90(氢-空)，其中排气三通阀70连流量计的口径需要经过计算，保证空压机20运行工作点处于空气温升较高的状态，燃料电池堆60空气出口有温度压力传感器，质量连背压阀80，再量氢-空尾排混合室90，尾排混合室90也连氢气尾排口，混合室90出口连氢浓度传感器。
在上述方案中，通过空压机20压缩空气升温的情况，通过阀门口径设计及背压阀80开度控制，保证空压机20工作在空气温升较高的工作点，并将不经过中冷器30降温的空气通过燃料电池堆60壳体进行燃料电池堆60加热，之后进入燃料电池堆60参与反应，同时也可在低温怠速下通过高温空气保证燃料电池堆60温度，并在停机时对燃料电池堆60壳体通入中冷器30降温后的低温空气对燃料电池堆60降温，保证低温运行。同时系统中冷器30等常用部件齐全，也满足常温大功率的运行。
在具体控制时，可通过设置的控制器以及传感器进行自动化控制。通过传感器检测数据，并通过控制器根据传感器控制上述阀门的打开情况，实现对供给系统的自动化控制。下面详细对其进行说明。
参考图2，低温启动空气供给控制方法：
低温启动开始后：热管理、氢气路和电气路按预定控制；进气三通阀40的1-3连通，排气三通阀70的1-3连通，截止阀50、背压阀80关闭；之后空压机20启动，热空气加热燃料电池堆60壳体，并稀释尾排氢气。通过第一传感器检测氢气路阀门结冰状态。控制器用于在第一传感器检测到氢气路阀门未结冰时，控制进气三通阀40将空压机20与燃料电池堆60的空腔61连通；并控制排气三通阀70将燃料电池堆60的空腔61与尾排混合室90连通；且控制截止阀50及背压阀80关闭。具体的，如氢气路阀门未结冰，具备通入空气条件，则排气三通阀70的1-2连通，背压阀80按预设开度打开，该开度需保证空压机20运行工作点处于空气温升较高的状态，否则继续等待阀门解冻，直至不结冰状态。
此时燃料电池堆60已开始工作。通过第二传感器检测燃料电池堆60的入口及出口的温度；控制器还用于在第一传感器检测到氢气路阀门未结冰，且第二传感器检测的燃料电池堆60的入口及出口均大于第一设定温度时，控制截止阀50打开。也即等待燃料电池堆60升温，当燃料电池堆60的空气入口、出口温度均高于第一设定温度T1(例如5℃)，截止阀50打开。继续监测温度，控制器还用于在第一传感器检测到氢气路阀门未结冰，且第二传感器检测的燃料电池堆60的入口及出口均大于第二设定温度时，控制进气三通阀40将中冷器30与燃料电池堆60的空腔61连通；其中，第二设定温度大于第一设定温度。也即燃料电池堆60空气入口、出口温度均高于第二设定温度T2(例如50℃)，进气三通阀40切换为2-3连通，不再需要热空气加热燃料电池堆60的壳体，空气路正常工作，低温启动过程空气供给控制完成。
参考图3，低温怠速空气供给控制方法：
通过第三传感器检测燃料电池堆60的状态；控制器还用于在第三传感器检测到燃料电池堆60进入到怠速状态时，通过进气三通阀40将空压机20与燃料电池堆60的空腔61连通；并通过排气三通阀70将燃料电池堆60的空气入口与燃料电池堆60的空腔61连通；截止阀50及背压阀80打开。也即当系统运行时需要进行怠速状态，要避免温度降低过快：进气三通阀40的1-3连通，排气三通阀70的1-2连通，截止阀50、背压阀80打开。
通过第四传感器检测燃料电池堆60的负载电流；控制器还用于在第四传感器检测的燃料电池的负载电流小于设定电流时，通过进气三通阀40将空压机20与燃料电池堆60的空腔61连通；控制截止阀50及背压阀80关闭。也即等待系统降低负载电流；如燃料电池堆60输出电流小于设定电流I1(例如0.5A)，排气三通阀70的1-3连通，截止阀50、背压阀80关闭。另外，通过第六传感器检测尾排混合室90排除的氢气的浓度；控制器还用于根据第六传感器检测的氢气的浓度控制空压机20的转速。也即根据尾排氢浓度控制空压机20转速。
通过第五传感器检测燃料电池堆60的电压；控制器还用于在第五传感器检测的燃料电池堆60的电压小于第一设定电压时，通过排气三通阀70将燃料电池堆60的空气入口与燃料电池堆60的空腔61连通；控制背压阀80打开。也即监测燃料电池堆60电压状态；如燃料电池堆60的电压降至第一设定电压V1(如平均单片电压低于0.7V)，则排气三通阀70的1-2连通，背压阀80打开。控制器还用于，在第五传感器检测的燃料电池堆60的电压达到第二设定电压时，通过排气三通阀70将燃料电池堆60的空腔61与尾排混合室90连通；控制背压阀80关闭；其中，第一设定电压小于第二设定电压。也即在燃料电池堆60电压恢复至第二设定电压V2(如平均单片电压高于0.8V)，排气三通阀70的1-3连通，背压阀80关闭；如此反复向燃料电池堆60供空气，使燃料电池堆60电压保持在预定范围，直到退出怠速。
参考图4，低温停机空气供给控制方法：
控制器还用于，在第三传感器检测到燃料电池堆60停机时，控制进气三通阀40将空压机20与燃料电池堆60的空腔61连通，控制排气三通阀70将燃料电池堆60的空腔61与燃料电池堆60的空气入口连通，并控制截止阀50关闭，背压阀80打开。也即低温状态下开始停机后，进气三通阀40的1-3连通，排气三通阀70的1-2连通，截止阀50关闭，背压阀80打开。通过计时器计算燃料电池堆60的扫吹时间；控制器还用于在计时器检测的扫吹时间达到设定时间时，通过进气三通阀40将中冷器30与燃料电池堆60的空腔61连通，通过排气三通阀70将燃料电池堆60的空腔61与燃料电池堆60的空气入口连通；控制截止阀50及背压阀80关闭。也即开始计时，等待系统吹扫结束；当时间达到设定时间T1(例如20s)，进气三通阀402-3连通，排气三通阀701-3连通，截止阀50、背压阀80关闭，此时冷空气对燃料电池堆60降温，同时系统开始耗氧放电。根据尾排氢浓度控制空压机20转速，燃料电池堆60电压降至预定值V3(例如平均单片电压0.1V)，放电结束；系统停止供氢，监测尾排氢浓度；当氢浓度低于预定值X1(例如100ppm)，关闭空压机20，停机完成。
为方便理解本申请实施例提供的燃料电池空气供给系统，本申请实施例还提供了一种燃料电池空气供给控制方法，该方法包括以下步骤：
步骤001：检测氢气路阀门结冰状态；
步骤002：在检测到氢气路阀门未结冰时，控制进气三通阀将空压机与燃料电池堆的空腔连通；并控制排气三通阀将燃料电池堆的空腔与尾排混合室连通；且控制截止阀及背压阀关闭。
步骤003：检测燃料电池堆的入口及出口的温度；
步骤004：在检测到氢气路阀门未结冰，且检测的燃料电池堆的入口及出口均大于第一设定温度时，控制截止阀打开。
步骤005：在检测到氢气路阀门未结冰，且检测的燃料电池堆的入口及出口均大于第二设定温度时，控制进气三通阀将中冷器与燃料电池堆的空腔连通；其中，第二设定温度大于第一设定温度。
步骤006：检测燃料电池堆的状态；
步骤007：在检测到燃料电池堆进入到怠速状态时，通过进气三通阀将空压机与燃料电池堆的空腔连通；并通过排气三通阀将燃料电池堆的空气入口与燃料电池堆的空腔连通；截止阀及背压阀打开。
步骤008：检测燃料电池堆的负载电流；
步骤009：在检测的燃料电池的负载电流小于设定电流时，通过进气三通阀将空压机与燃料电池堆的空腔连通；控制截止阀及背压阀关闭。
步骤010：检测燃料电池堆的电压；
步骤011：在检测的燃料电池堆的电压小于第一设定电压时，通过排气三通阀将燃料电池堆的空气入口与燃料电池堆的空腔连通；控制背压阀打开。
步骤012：在检测的燃料电池堆的电压达到第二设定电压时，通过排气三通阀将燃料电池堆的空腔与尾排混合室连通；控制背压阀关闭；其中，第一设定电压小于第二设定电压。
步骤013：在检测到燃料电池堆停机时，控制进气三通阀将空压机与燃料电池堆的空腔连通，控制排气三通阀将燃料电池堆的空腔与燃料电池堆的空气入口连通，并控制截止阀关闭，背压阀打开。
步骤014：计算燃料电池堆的扫吹时间；
步骤015：在检测的扫吹时间达到设定时间时，通过进气三通阀将中冷器与燃料电池堆的空腔连通，通过排气三通阀将燃料电池堆的空腔与燃料电池堆的空气入口连通；控制截止阀及背压阀关闭。
步骤016：检测尾排混合室排除的氢气的浓度；
步骤017：根据检测的氢气的浓度控制空压机的转速。
上述步骤可参考结构中的详细说明，在此不再赘述。
在上述方案中，通过空压机压缩空气升温的情况，通过阀门口径设计及背压阀开度控制，保证空压机工作在空气温升较高的工作点，并将不经过中冷器降温的空气通过燃料电池堆壳体进行燃料电池堆加热，之后进入燃料电池堆参与反应，同时也可在低温怠速下通过高温空气保证燃料电池堆温度，并在停机时对燃料电池堆壳体通入中冷器降温后的低温空气对燃料电池堆降温，保证低温运行。同时系统中冷器等常用部件齐全，也满足常温大功率的运行。
本申请实施例提供了一种汽车，该汽车包括车体以及设置在车体内的上述任一项的燃料电池空气供给系统。
在上述方案中，通过空压机压缩空气升温的情况，通过阀门口径设计及背压阀开度控制，保证空压机工作在空气温升较高的工作点，并将不经过中冷器降温的空气通过燃料电池堆壳体进行燃料电池堆加热，之后进入燃料电池堆参与反应，同时也可在低温怠速下通过高温空气保证燃料电池堆温度，并在停机时对燃料电池堆壳体通入中冷器降温后的低温空气对燃料电池堆降温，保证低温运行。同时系统中冷器等常用部件齐全，也满足常温大功率的运行。
本申请实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现执行第二方面以及第二方面中任意一种可能的设计的方法。
本申请实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令用于使计算机执行第二方面以及第二方面中任意一种可能的设计的方法。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行本申请第二方面以及第二方面中任意一种可能的设计的方法。
需要说明的是，本说明书一个或多个实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本说明书一个或多个实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
上述实施例的装置用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
图5示了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。
处理器1010可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。
存储器1020可以采用ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。
输入/输接口1030用于连接输入/输模块，以实现信息输入及输。输入输/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
通信接口1040用于连接通讯模块(图中未示)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通讯模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。
总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输接口1030和通信接口1040)之间传输信息。
需要说明的是，尽管上述设备仅示了处理器1010、存储器1020、输入/输接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。
本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本说明书一个或多个实施例难以理解，在所提供的附图中可以示或可以不示与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示装置，以便避免使本说明书一个或多个实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本说明书一个或多个实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本说明书一个或多个实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。
本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (24)

1.一种燃料电池空气供给系统，其特征在于，包括：空滤总成，与所述空滤总成连接的空压机，与所述空压机通过第一管道连通的中冷器，以及与所述中冷器通过第二管道连通的燃料电池堆，与所述燃料电池堆通过第三管道连通的尾排混合室；还包括分别与所述第一管道和所述燃料电池堆的空腔连通的第四管道；以及与所述第二管道及所述尾排混合室连通的第五管道；其中，所述第二管道与所述燃料电池堆的空气入口连通，第五管道与所述燃料电池堆的空气出口连通；
所述第四管道上设置有进气三通阀；所述进气三通阀的一路与所述第二管道连通；所述第五管道上设置有排气三通阀，所述排气三通阀的一路与所述燃料电池堆的空腔连通；
所述第二管道上设置有截止阀，所述截止阀位于所述进气三通阀与所述第二管道连接点及所述第五管道与所述第二管道连接点之间；
所述第三管道上设置有背压阀。
2.根据权利要求1所述的燃料电池空气供给系统，其特征在于，还包括：
第一传感器，用于检测氢气路阀门结冰状态；
控制器，用于在所述第一传感器检测到所述氢气路阀门未结冰时，控制所述进气三通阀将所述空压机与所述燃料电池堆的空腔连通；并控制所述排气三通阀将所述燃料电池堆的空腔与所述尾排混合室连通；且控制所述截止阀及所述背压阀关闭。
3.根据权利要求2所述的燃料电池空气供给系统，其特征在于，还包括：
第二传感器，用于检测所述燃料电池堆的入口及出口的温度；
所述控制器还用于，在所述第一传感器检测到所述氢气路阀门未结冰，且所述第二传感器检测的所述燃料电池堆的入口及出口均大于第一设定温度时，控制所述截止阀打开。
4.根据权利要求3所述的燃料电池空气供给系统，其特征在于，所述控制器还用于，在所述第一传感器检测到所述氢气路阀门未结冰，且所述第二传感器检测的所述燃料电池堆的入口及出口均大于第二设定温度时，控制所述进气三通阀将所述中冷器与所述燃料电池堆的空腔连通；其中，第二设定温度大于第一设定温度。
5.根据权利要求4所述的燃料电池空气供给系统，其特征在于，还包括：
第三传感器，用于检测燃料电池堆的状态；
所述控制器还用于，在所述第三传感器检测到所述燃料电池堆进入到怠速状态时，通过所述进气三通阀将所述空压机与所述燃料电池堆的空腔连通；并通过所述排气三通阀将所述燃料电池堆的空气入口与所述燃料电池堆的空腔连通；所述截止阀及所述背压阀打开。
6.根据权利要求5所述的燃料电池空气供给系统，其特征在于，还包括：
第四传感器，用于检测所述燃料电池堆的负载电流；
所述控制器还用于，在所述第四传感器检测的所述燃料电池的负载电流小于设定电流时，通过所述进气三通阀将所述空压机与所述燃料电池堆的空腔连通；控制所述截止阀及所述背压阀关闭。
7.根据权利要求6所述的燃料电池空气供给系统，其特征在于，还包括：
第五传感器，用于检测所述燃料电池堆的电压；
所述控制器还用于，在所述第五传感器检测的所述燃料电池堆的电压小于第一设定电压时，通过所述排气三通阀将所述燃料电池堆的空气入口与所述燃料电池堆的空腔连通；控制背压阀打开。
8.根据权利要求7所述的燃料电池空气供给系统，其特征在于，所述控制器还用于，在所述第五传感器检测的所述燃料电池堆的电压达到第二设定电压时，通过所述排气三通阀将所述燃料电池堆的空腔与所述尾排混合室连通；控制背压阀关闭；其中，所述第一设定电压小于所述第二设定电压。
9.根据权利要求5～8任一项所述的燃料电池空气供给系统，其特征在于，还包括：
所述控制器还用于，在所述第三传感器检测到所述燃料电池堆停机时，控制所述进气三通阀将所述空压机与所述燃料电池堆的空腔连通，控制所述排气三通阀将所述燃料电池堆的空腔与所述燃料电池堆的空气入口连通，并控制所述截止阀关闭，背压阀打开。
10.根据权利要求9所述的所述的燃料电池空气供给系统，其特征在于，还包括：
计时器，用于计算燃料电池堆的扫吹时间；
所述控制器还用于，在所述计时器检测的扫吹时间达到设定时间时，通过所述进气三通阀将所述中冷器与所述燃料电池堆的空腔连通，通过所述排气三通阀将所述燃料电池堆的空腔与所述燃料电池堆的空气入口连通；控制所述截止阀及所述背压阀关闭。
11.根据权利要求10所述的燃料电池空气供给系统，其特征在于，还包括：
第六传感器，用于检测尾排混合室排除的氢气的浓度；
所述控制器还用于根据所述第六传感器检测的氢气的浓度控制所述空压机的转速。
12.一种燃料电池空气供给控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测氢气路阀门结冰状态；
在检测到氢气路阀门未结冰时，控制进气三通阀将空压机与燃料电池堆的空腔连通；并控制排气三通阀将燃料电池堆的空腔与尾排混合室连通；且控制截止阀及背压阀关闭。
13.根据权利要求12所述的燃料电池空气供给控制方法，其特征在于，还包括：
检测燃料电池堆的入口及出口的温度；
在检测到所述氢气路阀门未结冰，且检测的所述燃料电池堆的入口及出口均大于第一设定温度时，控制所述截止阀打开。
14.根据权利要求13所述的燃料电池空气供给控制方法，其特征在于，还包括：在检测到所述氢气路阀门未结冰，且检测的所述燃料电池堆的入口及出口均大于第二设定温度时，控制所述进气三通阀将所述中冷器与所述燃料电池堆的空腔连通；其中，第二设定温度大于第一设定温度。
15.根据权利要求14所述的燃料电池空气供给控制方法，其特征在于，还包括：
检测燃料电池堆的状态；
在检测到所述燃料电池堆进入到怠速状态时，通过所述进气三通阀将所述空压机与所述燃料电池堆的空腔连通；并通过所述排气三通阀将所述燃料电池堆的空气入口与所述燃料电池堆的空腔连通；所述截止阀及所述背压阀打开。
16.根据权利要求15所述的燃料电池空气供给控制方法，其特征在于，还包括：
检测所述燃料电池堆的负载电流；
在检测的所述燃料电池的负载电流小于设定电流时，通过所述进气三通阀将所述空压机与所述燃料电池堆的空腔连通；控制所述截止阀及所述背压阀关闭。
17.根据权利要求16所述的燃料电池空气供给控制方法，其特征在于，还包括：
检测所述燃料电池堆的电压；
在检测的所述燃料电池堆的电压小于第一设定电压时，通过所述排气三通阀将所述燃料电池堆的空气入口与所述燃料电池堆的空腔连通；控制背压阀打开。
18.根据权利要求16所述的燃料电池空气供给控制方法，其特征在于，还包括：
在检测的所述燃料电池堆的电压达到第二设定电压时，通过所述排气三通阀将所述燃料电池堆的空腔与所述尾排混合室连通；控制背压阀关闭；其中，所述第一设定电压小于所述第二设定电压。
19.根据权利要求15～18任一项所述的燃料电池空气供给控制方法，其特征在于，还包括：
在检测到所述燃料电池堆停机时，控制所述进气三通阀将所述空压机与所述燃料电池堆的空腔连通，控制所述排气三通阀将所述燃料电池堆的空腔与所述燃料电池堆的空气入口连通，并控制所述截止阀关闭，背压阀打开。
20.根据权利要求19所述的燃料电池空气供给控制方法，其特征在于，还包括：
计算燃料电池堆的扫吹时间；
在检测的扫吹时间达到设定时间时，通过所述进气三通阀将所述中冷器与所述燃料电池堆的空腔连通，通过所述排气三通阀将所述燃料电池堆的空腔与所述燃料电池堆的空气入口连通；控制所述截止阀及所述背压阀关闭。
21.根据权利要求20所述的燃料电池空气供给控制方法，其特征在于，还包括：
检测尾排混合室排除的氢气的浓度；
根据所述第六传感器检测的氢气的浓度控制所述空压机的转速。
22.一种汽车，其特征在于，包括车体以及设置在所述车体内的如权利要求1～11任一项所述的燃料电池空气供给系统。
23.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求12至21任意一项所述的燃料电池空气供给控制方法。
24.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求12至21任一所述燃料电池空气供给控制方法。
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