CN118073612B - 燃料电池温度控制系统及燃料电池温度控制方法 - Google Patents

燃料电池温度控制系统及燃料电池温度控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种燃料电池温度控制系统及燃料电池温度控制方法，应用于燃料电池技术领域，包括：电堆；进气管路；出气管路；温度控制管路，温度控制管路包括散热管路、加热管路、水泵和节温器，散热管路包括散热器，散热器的一端和节温器的其中一端连接，散热器的另一端和水泵的一端连接，加热管路的一端和节温器的其中一端连接，水泵用于向电堆输入循环水；温度控制管路还包括第一温度传感器和第二温度传感器，第一温度传感器用于对散热器输出的循环水的温度进行监测并得到第一温度值，第二温度传感器用于对进入电堆的循环水的温度进行监测并得到第二温度值。本申请能够使得冷启动时电堆水路入口温度稳定上升，提高了燃料电池系统的效率。

Description

燃料电池温度控制系统及燃料电池温度控制方法
技术领域
本申请涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池温度控制系统及燃料电池温度控制方法。
背景技术
当前燃料电池在进行冷启动时，为了提高燃料电池系统的启动速度，一般是先控制冷却液不经过外部的散热器和风扇，形成冷却液的小循环流向以对燃料电池系统进行加热，并在燃料电池电堆达到启动温度时启动电堆，使电堆产热参与加热水路。在燃料电池系统升高到系统所需求的合适温度时，节温器会慢慢打开，形成冷却液的大循环以使所有冷却液都通过外部的散热器，但每次初开大循环时都会导致电堆水路入口温度大范围突降，降低了燃料电池系统的效率。如何合理控制节温器，提高燃料电池系统的效率，是当下亟待讨论和解决的问题。
发明内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种燃料电池温度控制系统及燃料电池温度控制方法，能够通过调整节温器的开度控制进入散热管路和加热管路的循环水量，以使得在对燃料电池进行冷启动时电堆水路入口温度稳定上升，提高了燃料电池系统的效率。
为解决上述技术问题，本申请提出如下技术方案：
本申请第一方面实施例提供了一种燃料电池温度控制系统，包括：
电堆；
进气管路，所述进气管路用于为所述电堆提供空气；
出气管路，所述出气管路用于排出所述电堆进行电化学反应后剩余的气体；
温度控制管路，所述温度控制管路包括散热管路、加热管路、水泵和节温器，所述散热管路包括散热器，所述散热器的一端和所述节温器的其中一端连接，所述散热器的另一端和所述水泵的一端连接，所述加热管路的一端和所述节温器的其中一端连接，所述水泵用于向电堆输入循环水；
所述温度控制管路还包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设于所述散热器一侧，用于对所述散热器输出的循环水的温度进行监测并得到第一温度值，所述第二温度传感器设于所述电堆的进水口一侧，用于对进入电堆的循环水的温度进行监测并得到第二温度值；
其中，所述水泵在燃料电池温度控制系统接收外部的燃料电池系统启动命令，以预设的第一转速启动；所述节温器用于：
间隔第一时长后将所述节温器的开度调整为第一开度，以使加热管路和散热管路均通过预设流量的循环水；并在间隔第二时长后，判断所述第二温度值是否小于电堆启动温度；
当所述第二温度值小于电堆启动温度，将所述节温器的开度调整为0%并启动水加热器，以使循环水全部流经加热管路；
当第一温度值和第二温度值满足预设的第一条件，将所述节温器的开度以第一变化量递增，以实时调整所述加热管路和所述散热管路流经的循环水流量；
当第一温度值和第二温度值满足预设的第二条件，将所述节温器的开度以第二变化量递增，以实时调整所述加热管路和所述散热管路流经的循环水流量，其中，所述第二变化量大于所述第一变化量；
当第二温度值大于预设的怠速运行目标温度，将所述节温器的开度以第三变化量递增，以实时调整所述加热管路的循环水流量和所述散热管路的循环水流量，直至所有循环水全部流经散热管路。
根据本申请第一方面实施例的燃料电池温度控制系统，至少具有如下有益效果：在燃料电池系统冷启动时，因为节温器分别和散热管路、加热管路连接，本申请可通过调整节温器的开度来控制进入散热管路和加热水路的循环水量，以使得在燃料电池进行冷启动时电堆水路入口温度稳定上升，解决了冷启动的温度突变问题，提高了燃料电池系统的效率。
根据本申请第一方面的一些实施例，所述加热管路包括水加热器，所述水加热器的一端和所述节温器的其中一端连接，所述水加热器的另一端和所述水泵的一端连接，所述水加热器用于对循环水进行加热。
根据本申请第一方面的一些实施例，所述加热管路包括水加热器和电磁阀，所述电磁阀的一端和所述节温器的其中一端连接，所述电磁阀的另一端和所述水泵的一端连接，所述水加热器的一端和所述节温器的其中一端连接，所述水加热器的另一端和所述水泵的一端连接，其中，所述电磁阀用于减小所述加热管路中的循环水的流阻。
根据本申请第一方面的一些实施例，所述进气管路包括依次连接的空气过滤器、流量计、空压机、中冷器、密封阀和加湿器，所述密封阀的一端和所述加湿器的第一端连接，所述加湿器的第二端和所述电堆的进气口连接，其中，所述流量计用于检测空气的流量，所述密封阀用于控制所述进气管路的开闭。
根据本申请第一方面的一些实施例，所述加热管路包括水加热器，所述水加热器的一端和所述中冷器连接，所述水加热器的另一端和所述节温器的其中一端连接，用于减小所述温度控制管路中的循环水的流阻。
本申请第二方面提供了一种燃料电池温度控制方法，应用于本申请第一方面任一项所述的燃料电池温度控制系统，所述燃料电池温度控制方法包括：
接收外部的燃料电池系统启动命令，以预设的第一转速启动水泵；
间隔第一时长后将所述节温器的开度调整为第一开度，以使加热管路和散热管路均通过预设流量的循环水；并在间隔第二时长后，判断所述第二温度值是否小于电堆启动温度；
当所述第二温度值小于电堆启动温度，将所述节温器的开度调整为0%并启动水加热器，以使循环水全部流经加热管路；
当第一温度值和第二温度值满足预设的第一条件，将所述节温器的开度以第一变化量递增，以实时调整所述加热管路和所述散热管路流经的循环水流量；
当第一温度值和第二温度值满足预设的第二条件，将所述节温器的开度以第二变化量递增，以实时调整所述加热管路和所述散热管路流经的循环水流量，其中，所述第二变化量大于所述第一变化量；
当第二温度值大于预设的怠速运行目标温度，将所述节温器的开度以第三变化量递增，以实时调整所述加热管路的循环水流量和所述散热管路的循环水流量，直至所有循环水全部流经散热管路。
根据本申请第二方面的一些实施例，所述水加热器输出循环水的一端和所述水泵的一端连接，所述第一变化量为3%，所述当第一温度值和第二温度值满足预设的第一条件，将所述节温器的开度以第一变化量递增，包括：
当所述第二温度值大于或等于15℃，将所述节温器的开度调整为3%；
当所述第二温度值大于15℃且小于30℃，同时所述第一温度值小于-10℃，且所述第二温度值和所述第一温度值的差值大于40℃时，将所述节温器的开度增加3%；
当所述第二温度值大于30℃且小于45℃，同时所述第一温度值大于-10℃且小于15℃，且所述第二温度值和所述第一温度值的差值大于30℃时，将所述节温器的开度增加3%；
所述第二变化量为5%，所述当第一温度值和第二温度值满足预设的第二条件，将所述节温器的开度以第二变化量递增，包括：
当所述第二温度值大于45℃且小于70℃，同时所述第二温度值和所述第一温度值的差值大于30℃时，将所述节温器的开度增加5%；
所述第三变化量为10%，所述当第二温度值大于预设的怠速运行目标温度，将所述节温器的开度以第三变化量递增，包括：
当所述第二温度值大于70℃，将节温器的开度增加10%，直到所述节温器的开度增加至100%。
根据本申请第二方面的一些实施例，所述加热管路还包括电磁阀，所述电磁阀的一端和所述节温器的其中一端连接，所述电磁阀的另一端和所述水泵的一端连接，所述间隔第一时长后将所述节温器的开度调整为第一开度之后，还包括：
开启所述电磁阀；
所述当所述第二温度值小于电堆启动温度，将所述节温器的开度调整为0%并启动水加热器之后，还包括：
关闭所述电磁阀。
根据本申请第二方面的一些实施例，所述当第一温度值和第二温度值满足预设的第一条件，将所述节温器的开度以第一变化量递增，还包括：
当所述第二温度值大于或等于15℃，开启电磁阀，在电磁阀开启3s后将所述节温器的开度调整为3%，并在燃料电池温度控制系统运行10s后关闭电磁阀；
当所述第二温度值大于15℃且小于30℃，同时所述第一温度值小于-10℃，且所述第二温度值和所述第一温度值的差值大于40℃时，开启电磁阀，在电磁阀开启3s后将所述节温器的开度增加3%，并在燃料电池温度控制系统运行10s后关闭电磁阀；
当所述第二温度值大于30℃且小于45℃，同时所述第一温度值大于-10℃且小于15℃，且所述第二温度值和所述第一温度值的差值大于30℃时，开启电磁阀，在电磁阀开启3s后将所述节温器的开度增加3%，并在燃料电池温度控制系统运行10s后关闭电磁阀；
所述当第一温度值和第二温度值满足预设的第二条件，将所述节温器的开度以第二变化量递增，还包括：
当所述第二温度值大于45℃且小于70℃，同时所述第二温度值和所述第一温度值的差值大于30℃时，开启电磁阀，在电磁阀开启3s后将所述节温器的开度增加5%，并在燃料电池温度控制系统运行6s后关闭电磁阀；
所述当第二温度值大于预设的怠速运行目标温度，将所述节温器的开度以第三变化量递增，包括：
当所述第二温度值大于70℃，将节温器的开度增加10%，直到所述节温器的开度增加至100%。
根据本申请第二方面的一些实施例，所述水加热器输出循环水的一端和所述节温器的其中一端连接，所述当第一温度值和第二温度值满足预设的第一条件，将所述节温器的开度以第一变化量递增，还包括：
当所述第二温度值大于或等于15℃，基于所述第一转速增加2000rpm，使得水泵的转速调整为第二转速，在燃料电池温度控制系统运行1s后将所述节温器的开度调整为3%，并在燃料电池温度控制系统运行10s后将所述水泵的转速调整为第一转速；
当所述第二温度值大于15℃且小于30℃，同时所述第一温度值小于-10℃，且所述第二温度值和所述第一温度值的差值大于40℃时，将所述水泵的转速调整为第二转速，在燃料电池温度控制系统运行1s后将所述节温器的开度增加3%，并在燃料电池温度控制系统运行10s后将所述水泵的转速调整为第一转速；
当所述第二温度值大于30℃且小于45℃，同时所述第一温度值大于-10℃且小于15℃，且所述第二温度值和所述第一温度值的差值大于30℃时，将所述水泵的转速调整为第二转速，在燃料电池温度控制系统运行1s后将所述节温器的开度增加3%，并在燃料电池温度控制系统运行10s后将所述水泵的转速调整为第一转速；
所述当第一温度值和第二温度值满足预设的第二条件，将所述节温器的开度以第二变化量递增，包括：
当所述第二温度值大于45℃且小于70℃，同时所述第二温度值和所述第一温度值的差值大于30℃时，将所述水泵的转速调整为第二转速，在燃料电池温度控制系统运行1s后将所述节温器的开度增加5%，并在燃料电池温度控制系统运行6s后将所述水泵的转速调整为第一转速；
所述当第二温度值大于预设的怠速运行目标温度，将所述节温器的开度以第三变化量递增，包括：
当所述第二温度值大于70℃，将节温器的开度增加10%，直到所述节温器的开度增加至100%。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的附加方面和优点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为本申请一些实施例提供的燃料电池温度控制系统的示意图；
图2为本申请另一实施例提供的包含电磁阀的燃料电池温度控制系统的示意图；
图3为本申请另一实施例提供的燃料电池温度控制系统的示意图。
附图标记：电堆100；空气过滤器210；流量计220；空压机230；中冷器240；密封阀250；加湿器260；背压阀310；混合室320；消音器330；节温器410；散热器420；水泵430；水加热器510；电磁阀520；第一温度传感器610；第二温度传感器620；膨胀水箱630。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
在本申请的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。
当前燃料电池在进行冷启动时，为了提高燃料电池系统的启动速度，一般是先控制冷却液不经过外部的散热器和风扇，形成冷却液的小循环流向以对燃料电池系统进行加热，并在燃料电池电堆达到启动温度时启动电堆，使电堆产热参与加热水路。在燃料电池系统升高到系统所需求的合适温度时，节温器会慢慢打开，形成冷却液的大循环以使所有冷却液都通过外部的散热器，但每次初开大循环时都会导致电堆水路入口温度大范围突降，降低了燃料电池系统的效率。而且，有些节温器控制方式中即使燃料电池系统的温度达到了冷启动的目标温度之后，节温器的开度仍然较小，只有等到燃料电池系统的功率提高了之后才会全开，这种方式同样会降低燃料电池系统的效率。如何合理控制节温器，提高燃料电池系统的效率，是当下亟待讨论和解决的问题。
需要说明的是，本申请提出了一种燃料电池温度控制系统，能够通过调整节温器410的开度控制进入散热管路和加热管路的循环水量，以使得在对燃料电池进行冷启动时电堆100水路入口温度稳定上升，提高了燃料电池系统的效率。
参照图1至图3，图1为本申请一些实施例提供的燃料电池温度控制系统的示意图；图2为本申请另一实施例提供的包含电磁阀520的燃料电池温度控制系统的示意图；图3为本申请另一实施例提供的燃料电池温度控制系统的示意图。可以理解的是，本申请的燃料电池温度控制系统，包括：电堆100；进气管路，进气管路用于为电堆100提供空气；出气管路，出气管路用于排出电堆100进行电化学反应后剩余的气体；温度控制管路，温度控制管路包括散热管路、加热管路、水泵430和节温器410，散热管路包括散热器420，散热器420的一端和节温器410的其中一端连接，散热器420的另一端和水泵430的一端连接，加热管路的一端和节温器410的其中一端连接，水泵430用于向电堆100输入循环水；温度控制管路还包括第一温度传感器610和第二温度传感器620，第一温度传感器610设于散热器420一侧，用于对散热器420输出的循环水的温度进行监测并得到第一温度值，第二温度传感器620设于电堆100的进水口一侧，用于对进入电堆100的循环水的温度进行监测并得到第二温度值；其中，水泵430在燃料电池温度控制系统接收外部的燃料电池系统启动命令，以预设的第一转速启动；节温器410用于：间隔第一时长后将节温器410的开度调整为第一开度，以使加热管路和散热管路均通过预设流量的循环水；并在间隔第二时长后，判断第二温度值是否小于电堆100启动温度；当第二温度值小于电堆100启动温度，将节温器410的开度调整为0%并启动水加热器510，以使循环水全部流经加热管路；当第一温度值和第二温度值满足预设的第一条件，将节温器410的开度以第一变化量递增，以实时调整加热管路和散热管路流经的循环水流量；当第一温度值和第二温度值满足预设的第二条件，将节温器410的开度以第二变化量递增，以实时调整加热管路和散热管路流经的循环水流量，其中，第二变化量大于第一变化量；当第二温度值大于预设的怠速运行目标温度，将节温器410的开度以第三变化量递增，以实时调整加热管路的循环水流量和散热管路的循环水流量，直至所有循环水全部流经散热管路。
需要说明的是，在燃料电池系统冷启动时，因为节温器410分别和散热管路、加热管路连接，本申请可通过调整节温器410的开度来控制进入散热管路和加热水路的循环水量，以使得在燃料电池进行冷启动时电堆100水路入口温度稳定上升，解决了冷启动的温度突变问题，提高了燃料电池系统的效率。
当燃料电池处于温度零下的环境中，燃料电池反应所生成的物水会因低温而冻结，所形成的冰滞留在燃料电池的部件或管道中，将影响电堆100的进气和排气，进而导致燃料电池性能下降，无法启动燃料电池。
根据本申请的一个实施例，本申请中假设当前环境温度为-30℃，电堆100的冷启动温度为5℃，怠速运行目标温度为70℃。在还未达到电堆100的冷启动温度时，本申请通过调节节温器410的开度以分别对散热管路中的循环水的流量和加热管路中的循环水的流量进行控制，实现了燃料电池系统内部的温度稳定上升。具体的是，本申请通过低温支路（散热管路）和高温支路（加热管路）混合这一设置，在燃料电池温度控制系统运行过程中只需要提高高温支路中循环水的流量就可以降低高温支路和低温管路中的循环水混合后的温度突变的情况发生的风险，保证了燃料电池系统运行的稳定性。
可以理解的是，进气管路包括依次连接的空气过滤器210、流量计220、空压机230、中冷器240、密封阀250和加湿器260，密封阀250的一端和加湿器260的第一端连接，加湿器260的第二端和电堆100的进气口连接，其中，流量计220用于检测空气的流量，密封阀250用于控制进气管路的开闭。
可以理解的是，出气管路包括依次连接的加湿器260、背压阀310、混合室320和消音器330，加湿器260的第三端和电堆100的出气口连接，加湿器260的第四端和背压阀310的一端连接，其中，背压阀310用于调节气体的压力。
进一步的，在当前电堆100的温度已经达到电堆100的冷启动温度后，此时仍需要根据当前电堆100的温度调整节温器410的开度，以使得当前电堆100的温度达到怠速运行目标温度。同时，在当前电堆100的温度已经达到电堆100的冷启动温度后，电堆100、进气管路和出气管路启动，首先由空气过滤器210对空气进行过滤，由流量计220检测进入燃料电池系统的空气流量以便于后续对燃料电池系统进行控制，由空压机230对空气进行压缩，此时密封阀250的状态为开启，使得压缩后的空气进入加湿器260，由加湿器260对压缩后的空气进行加湿，并将加湿后的空气输入进电堆100。具体的是，在燃料电池系统运行时，密封阀250为开启状态，在燃料电池系统关机后，密封阀250为关闭状态，以避免空气进入电堆100，提高了燃料电池的安全程度。
另一方面，电堆100进行电化学反应之后，将产生的水和多余的混合气体排出到加湿器260，在加湿器260中，电化学反应产生的水和进入电堆100的空气发送湿交换，对进入电堆100的空气进行加湿，在这之后，电化学反应产生的水和混合气体将依次通过背压阀310、混合室320和消音器330，并通过尾排排出，其中，背压阀310用于为出气管路提供被压，调节进气管路中空气进入电堆100的气压。
根据本申请的一个实施例，第一温度传感器610设于散热器420一侧，用于监测散热器420出口温度，得到第一温度值，第二温度传感器620设于电堆100的进水口一侧，用于检测电堆100水路入口温度，得到第二温度值。
根据本申请的另一个实施例，本申请的燃料电池温度控制系统还包括膨胀水箱630，膨胀水箱630的一端和散热器420连接，膨胀水箱630的另一端和电堆100出口连接，用于在燃料电池系统中循环水不足时给燃料电池系统供给循环水。
可以理解的是，加热管路包括水加热器510，水加热器510的一端和节温器410的其中一端连接，水加热器510的另一端和水泵430的一端连接，水加热器510用于对循环水进行加热。
参照图1，根据本申请的一个实施例，在加热管路仅包括水加热器510，且水加热器510的一端和节温器410的其中一端连接，水加热器510的另一端和水泵430的一端连接的情况下，在燃料电池系统进行冷启动时，可通过调整节温器410的开度以直接控制流经散热器420的流量和流经水加热器510的流量，以达到控制燃料电池系统内部温度的目的，从散热器420和水加热器510流出的循环水将在水泵430处汇合，并一同进入电堆100。
可以理解的是，加热管路包括水加热器510和电磁阀520，电磁阀520的一端和节温器410的其中一端连接，电磁阀520的另一端和水泵430的一端连接，水加热器510的一端和节温器410的其中一端连接，水加热器510的另一端和水泵430的一端连接，其中，电磁阀520用于减小加热管路中的循环水的流阻。
参照图2，根据本申请的一个实施例，因为水加热器510流阻很大，为减小小循环的阻力，本申请在小循环支路，即加热管路中增加了一低流阻的电磁阀520，且电磁阀520和水泵430并联。在燃料电池系统冷启动时，可通过调整节温器410的开度以直接控制流经散热器420的流量和流经水加热器510、电磁阀520的流量，以达到控制燃料电池系统内部温度的目的。具体的是，在有循环水流经加热管路时，可通过开启电磁阀520，以减小加热管路中循环水的流阻，提高燃料电池系统冷启动的效率。
可以理解的是，加热管路包括水加热器510，水加热器510的一端和中冷器240连接，水加热器510的另一端和节温器410的其中一端连接，用于减小温度控制管路中的循环水的流阻。
参照图3，根据本申请的一个实施例，有的应用中会将水加热器510设置于中冷器240支路上，使得水加热器510的一端和中冷器240连接，此时小循环的管路中没设置大流阻的水加热器510，循环水在进行小循环时的阻力很小，因此在每次增大节温器410的开度时，可通过增大水泵430转速以增大小循环支路中高温液体的流量，从而降低高温支路和低温管路中的循环水混合后的温度突变的情况发生的风险。具体的是，在燃料电池系统进行冷启动时，可通过调整节温器410的开度以调整流经散热器420的循环水的流量和直接流向水泵430的循环水的流量，流经散热器420的循环水的温度下降，直接流向水泵430的循环水的温度不发生变化，且循环水在水泵430汇合后，一路流经电堆100，由电堆100和循环水发生热交换，另一路流经中冷器240和水加热器510，由水加热器510对循环水进行加热，水加热器510对循环水进行加热后输出循环水，使得循环水和与电堆100发生完热交换的循环水汇合，一同流向节温器410，此时可通过调整节温器410的开度和水泵430的转速以控制高温液体的流量，进而达到调整燃料电池系统内部的温度的目的，其中，高温液体是指流经水加热器510的循环水和流经电堆100的循环水。
本申请第二方面提供了一种燃料电池温度控制方法，应用于本申请第一方面任一项的燃料电池温度控制系统，可以理解的是，燃料电池温度控制方法包括：接收外部的燃料电池系统启动命令，以预设的第一转速启动水泵430；间隔第一时长后将节温器410的开度调整为第一开度，以使加热管路和散热管路均通过预设流量的循环水；并在间隔第二时长后，判断第二温度值是否小于电堆100启动温度；当第二温度值小于电堆100启动温度，将节温器410的开度调整为0%并启动水加热器510，以使循环水全部流经加热管路；当第一温度值和第二温度值满足预设的第一条件，将节温器410的开度以第一变化量递增，以实时调整加热管路和散热管路流经的循环水流量；当第一温度值和第二温度值满足预设的第二条件，将节温器410的开度以第二变化量递增，以实时调整加热管路和散热管路流经的循环水流量，其中，第二变化量大于第一变化量；当第二温度值大于预设的怠速运行目标温度，将节温器410的开度以第三变化量递增，以实时调整加热管路的循环水流量和散热管路的循环水流量，直至所有循环水全部流经散热管路。
可以理解的是，水加热器510输出循环水的一端和水泵430的一端连接，第一变化量为3%，当第一温度值和第二温度值满足预设的第一条件，将节温器410的开度以第一变化量递增，包括：当第二温度值大于或等于15℃，将节温器410的开度调整为3%；当第二温度值大于15℃且小于30℃，同时第一温度值小于-10℃，且第二温度值和第一温度值的差值大于40℃时，将节温器410的开度增加3%；当第二温度值大于30℃且小于45℃，同时第一温度值大于-10℃且小于15℃，且第二温度值和第一温度值的差值大于30℃时，将节温器410的开度增加3%；第二变化量为5%，当第一温度值和第二温度值满足预设的第二条件，将节温器410的开度以第二变化量递增，包括：当第二温度值大于45℃且小于70℃，同时第二温度值和第一温度值的差值大于30℃时，将节温器410的开度增加5%；第三变化量为10%，当第二温度值大于预设的怠速运行目标温度，将节温器410的开度以第三变化量递增，包括：当第二温度值大于70℃，将节温器410的开度增加10%，直到节温器410的开度增加至100%。
根据本申请的一个实施例，假设当前环境温度为-30℃，电堆100的冷启动温度为5℃，怠速运行目标温度为70℃，当节温器410的开度为0时，循环水只流过加热管路，这称为小循环，当节温器410的开度为100%时，循环水只流过散热管路，这称为大循环。在收到燃料电池系统冷启动命令后，控制水泵430以第一转速转动，在间隔2s后，将节温器410的开度调整为50%，在燃料电池温度控制系统运行5s后，判断第二温度值是否小于5℃，如满足这一条件则正式进入冷启动程序，将节温器410的开度调整为0，并启动水加热器510进行加热，进行下一步。当第二温度值满足大于或等于5℃这一条件时，则启动电堆100运行（为了防止电堆100在5℃频繁启动，当电堆100启动后，待第二温度值小于2℃时才会停止运行），电堆100启动后由水加热器510产生的热量、电堆100反应产生的热量和空压机230对空气进行压缩时所产生的热量共同对循环水进行加热。当第二温度值大于或等于15℃时，则将节温器410的开度增大3%。当第二温度值大于或等于15℃且小于或等于30℃，且满足第一温度值小于-10℃的条件、第一温度值和第二温度值的温度差大于或等于40℃的条件时，将节温器410的开度增加3%，并在第一温度值和第二温度值满足条件时重复这一步，否则进行下一步骤。当第二温度值大于30℃且小于或等于45℃，且满足第一温度值大于或等于-10℃且小于15℃、第一温度值和第二温度值的温度差大于或等于30℃的条件时，将节温器410的开度增加3%，并在第一温度值和第二温度值满足条件时重复这一步，否则进行下一步骤。当第二温度值大于45℃且小于或等于70℃，且满足第一温度值和第二温度值的温度差大于或等于30℃的条件时，将节温器410的开度增加5%，并在第一温度值和第二温度值满足条件时重复这一步，否则进行下一步骤。当第二温度值大于70℃时，将节温器410的开度增加10%，并在第二温度值满足条件时重复这一步，直至节温器410的开度为100%，进行下一步骤，且随后节温器410的开度一直保持在100%。当第二温度值大于71℃，以最低转速开启散热器420，同时保证节温器410全开（即开度为100%），以第二温度值为70℃为控制目标，以散热器420的风扇转速为控制量，将燃料电池系统的温度恒温控制在70±1℃。
需要说明的是，节温器410调整开度并不是根据固定时间进行调整的，是根据第二温度值的温度进行调整的，例如，当第二温度值大于70℃时，就调整节温器410的开度，而节温器410的开度一增大，循环水的水温又会下降，等到第二温度值重新被加热到大于70℃时，再继续调整节温器410的开度，节温器410的开度一增大循环水的水温又会继续下降，待第二温度值又被加热到70℃，又继续调整节温器410的开度，以此循环，不断增加节温器410的开度，并判断第二温度值，直至节温器410的开度为100%。
需要说明的是，可以在每次增加节温器410的开度前提高流经加热管路的循环水的流量，以减少初开节温器410时温度突变的风险，待燃料电池系统运行一段时间后再将加热管路中循环水的流量降为原流量。
可以理解的是，加热管路还包括电磁阀520，电磁阀520的一端和节温器410的其中一端连接，电磁阀520的另一端和水泵430的一端连接，间隔第一时长后将节温器410的开度调整为第一开度之后，还包括：开启电磁阀520；当第二温度值小于电堆100启动温度，将节温器410的开度调整为0%并启动水加热器510之后，还包括：关闭电磁阀520。
可以理解的是，当第一温度值和第二温度值满足预设的第一条件，将节温器410的开度以第一变化量递增，还包括：当第二温度值大于或等于15℃，开启电磁阀520，在电磁阀520开启3s后将节温器410的开度调整为3%，并在燃料电池温度控制系统运行10s后关闭电磁阀520；当第二温度值大于15℃且小于30℃，同时第一温度值小于-10℃，且第二温度值和第一温度值的差值大于40℃时，开启电磁阀520，在电磁阀520开启3s后将节温器410的开度增加3%，并在燃料电池温度控制系统运行10s后关闭电磁阀520；当第二温度值大于30℃且小于45℃，同时第一温度值大于-10℃且小于15℃，且第二温度值和第一温度值的差值大于30℃时，开启电磁阀520，在电磁阀520开启3s后将节温器410的开度增加3%，并在燃料电池温度控制系统运行10s后关闭电磁阀520；当第一温度值和第二温度值满足预设的第二条件，将节温器410的开度以第二变化量递增，还包括：当第二温度值大于45℃且小于70℃，同时第二温度值和第一温度值的差值大于30℃时，开启电磁阀520，在电磁阀520开启3s后将节温器410的开度增加5%，并在燃料电池温度控制系统运行6s后关闭电磁阀520；当第二温度值大于预设的怠速运行目标温度，将节温器410的开度以第三变化量递增，包括：当第二温度值大于70℃，将节温器410的开度增加10%，直到节温器410的开度增加至100%。
根据本申请的一个实施例，假设当前环境温度为-30℃，电堆100的冷启动温度为5℃，怠速运行目标温度为70℃。在收到燃料电池系统冷启动命令后，控制水泵430以第一转速转动，在间隔2s后，将节温器410的开度调整为50%，同时开启电磁阀520，在燃料电池温度控制系统运行5s后，判断第二温度值是否小于5℃，如满足这一条件则正式进入冷启动程序，将节温器410的开度调整为0，同时关闭电磁阀520，并启动水加热器510进行加热，进行下一步。当第二温度值满足大于或等于5℃这一条件时，则启动电堆100运行，电堆100启动后由水加热器510产生的热量、电堆100反应产生的热量和空压机230对空气进行压缩时所产生的热量共同对循环水进行加热。当第二温度值大于或等于15℃时，开启电磁阀520，并在燃料电池温度控制系统运行3s后将节温器410的开度增大3%，在燃料电池温度控制系统运行10s后关闭电磁阀520。当第二温度值大于或等于15℃且小于或等于30℃，且满足第一温度值小于-10℃的条件、第一温度值和第二温度值的温度差大于或等于40℃的条件时，开启电磁阀520，并在燃料电池温度控制系统运行3s后将节温器410的开度增加3%，在燃料电池温度控制系统运行10s后关闭电磁阀520，并在第一温度值和第二温度值满足条件时重复这一步，否则进行下一步骤。当第二温度值大于30℃且小于或等于45℃，且满足第一温度值大于或等于-10℃且小于15℃、第一温度值和第二温度值的温度差大于或等于30℃的条件时，开启电磁阀520，并在燃料电池温度控制系统运行3s后将节温器410的开度增加3%，在燃料电池温度控制系统运行10s后关闭电磁阀520，并在第一温度值和第二温度值满足条件时重复这一步，否则进行下一步骤。当第二温度值大于45℃且小于或等于70℃，且满足第一温度值和第二温度值的温度差大于或等于30℃的条件时，开启电磁阀520，并在燃料电池温度控制系统运行3s后将节温器410的开度增加5%，在燃料电池温度控制系统运行6s后关闭电磁阀520，并在第一温度值和第二温度值满足条件时重复这一步，否则进行下一步骤。当第二温度值大于70℃时，将节温器410的开度增加10%，并在第二温度值满足条件时重复这一步，直至节温器410的开度为100%，进行下一步骤，且随后节温器410的开度一直保持在100%。当第二温度值大于71℃，以最低转速开启散热器420，同时保证节温器410全开（即开度为100%），以第二温度值为70℃为控制目标，以散热器420的风扇转速为控制量，将燃料电池系统的温度恒温控制在70±1℃。
可以理解的是，水加热器510输出循环水的一端和节温器410的其中一端连接，当第一温度值和第二温度值满足预设的第一条件，将节温器410的开度以第一变化量递增，还包括：当第二温度值大于或等于15℃，基于第一转速增加2000rpm，使得水泵430的转速调整为第二转速，在燃料电池温度控制系统运行1s后将节温器410的开度调整为3%，并在燃料电池温度控制系统运行10s后将水泵430的转速调整为第一转速；当第二温度值大于15℃且小于30℃，同时第一温度值小于-10℃，且第二温度值和第一温度值的差值大于40℃时，将水泵430的转速调整为第二转速，在燃料电池温度控制系统运行1s后将节温器410的开度增加3%，并在燃料电池温度控制系统运行10s后将水泵430的转速调整为第一转速；当第二温度值大于30℃且小于45℃，同时第一温度值大于-10℃且小于15℃，且第二温度值和第一温度值的差值大于30℃时，将水泵430的转速调整为第二转速，在燃料电池温度控制系统运行1s后将节温器410的开度增加3%，并在燃料电池温度控制系统运行10s后将水泵430的转速调整为第一转速；当第一温度值和第二温度值满足预设的第二条件，将节温器410的开度以第二变化量递增，包括：当第二温度值大于45℃且小于70℃，同时第二温度值和第一温度值的差值大于30℃时，将水泵430的转速调整为第二转速，在燃料电池温度控制系统运行1s后将节温器410的开度增加5%，并在燃料电池温度控制系统运行6s后将水泵430的转速调整为第一转速；当第二温度值大于预设的怠速运行目标温度，将节温器410的开度以第三变化量递增，包括：当第二温度值大于70℃，将节温器410的开度增加10%，直到节温器410的开度增加至100%。
根据本申请的一个实施例，假设当前环境温度为-30℃，电堆100的冷启动温度为5℃，怠速运行目标温度为70℃。在收到燃料电池系统冷启动命令后，控制水泵430以第一转速转动，在间隔2s后，将节温器410的开度调整为50%，在燃料电池温度控制系统运行5s后，判断第二温度值是否小于5℃，如满足这一条件则正式进入冷启动程序，将节温器410的开度调整为0，并启动水加热器510进行加热，进行下一步。
当第二温度值满足大于或等于5℃这一条件时，则启动电堆100运行，电堆100启动后由水加热器510产生的热量、电堆100反应产生的热量和空压机230对空气进行压缩时所产生的热量共同对循环水进行加热。
当第二温度值大于或等于15℃时，将水泵430的转速增加2000rpm，使得水泵430的转速调整为第二转速，在燃料电池温度控制系统运行1s后将节温器410的开度增大3%，并在燃料电池温度控制系统运行10s后将水泵430的转速调整为第一转速。
当第二温度值大于或等于15℃且小于或等于30℃，且满足第一温度值小于-10℃的条件、第一温度值和第二温度值的温度差大于或等于40℃的条件时，将水泵430的转速调整为第二转速，在燃料电池温度控制系统运行1s后将节温器410的开度增加3%，并在燃料电池温度控制系统运行10s后将水泵430的转速调整为第一转速，并在第一温度值和第二温度值满足条件时重复这一步，否则进行下一步骤。
当第二温度值大于30℃且小于或等于45℃，且满足第一温度值大于或等于-10℃且小于15℃、第一温度值和第二温度值的温度差大于或等于30℃的条件时，将水泵430的转速调整为第二转速，在燃料电池温度控制系统运行1s后将节温器410的开度增加3%，并在燃料电池温度控制系统运行10s后将水泵430的转速调整为第一转速，并在第一温度值和第二温度值满足条件时重复这一步，否则进行下一步骤。
当第二温度值大于45℃且小于或等于70℃，且满足第一温度值和第二温度值的温度差大于或等于30℃的条件时，将水泵430的转速调整为第二转速，在燃料电池温度控制系统运行1s后将节温器410的开度增加5%，并在燃料电池温度控制系统运行6s后将水泵430的转速调整为第一转速，并在第一温度值和第二温度值满足条件时重复这一步，否则进行下一步骤。
当第二温度值大于70℃时，将节温器410的开度增加10%，并在第二温度值满足条件时重复这一步，直至节温器410的开度为100%，进行下一步骤，且随后节温器410的开度一直保持在100%。
当第二温度值大于71℃，以最低转速开启散热器420，同时保证节温器410全开（即开度为100%），以第二温度值为70℃为控制目标，以散热器420的风扇转速为控制量，将燃料电池系统的温度恒温控制在70±1℃。
上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下，做出各种变化。

Claims (8)

1.一种燃料电池温度控制系统，其特征在于，包括：
电堆；
进气管路，所述进气管路用于为所述电堆提供空气；
出气管路，所述出气管路用于排出所述电堆进行电化学反应后剩余的气体；
温度控制管路，所述温度控制管路包括散热管路、加热管路、水泵和节温器，所述散热管路包括散热器，所述散热器的一端和所述节温器的其中一端连接，所述散热器的另一端和所述水泵的一端连接，所述加热管路的一端和所述节温器的其中一端连接，所述水泵用于向电堆输入循环水；所述加热管路包括水加热器，所述水加热器的一端和所述节温器的其中一端连接，所述水加热器的另一端和所述水泵的一端连接，所述水加热器用于对循环水进行加热；
所述温度控制管路还包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设于所述散热器一侧，用于对所述散热器输出的循环水的温度进行监测并得到第一温度值，所述第二温度传感器设于所述电堆的进水口一侧，用于对进入电堆的循环水的温度进行监测并得到第二温度值；
其中，所述水泵在燃料电池温度控制系统接收外部的燃料电池系统启动命令，以预设的第一转速启动；所述节温器用于：
间隔第一时长后将所述节温器的开度调整为第一开度，以使加热管路和散热管路均通过预设流量的循环水；并在间隔第二时长后，判断所述第二温度值是否小于电堆启动温度；
当所述第二温度值小于电堆启动温度，将所述节温器的开度调整为0%并启动水加热器，以使循环水全部流经加热管路；
当第一温度值和第二温度值满足预设的第一条件，将所述节温器的开度以第一变化量递增，以实时调整所述加热管路和所述散热管路流经的循环水流量；
当第一温度值和第二温度值满足预设的第二条件，将所述节温器的开度以第二变化量递增，以实时调整所述加热管路和所述散热管路流经的循环水流量，其中，所述第二变化量大于所述第一变化量；
当第二温度值大于预设的怠速运行目标温度，将所述节温器的开度以第三变化量递增，以实时调整所述加热管路的循环水流量和所述散热管路的循环水流量，直至所有循环水全部流经散热管路；
其中，所述第一变化量为3%，所述当第一温度值和第二温度值满足预设的第一条件，将所述节温器的开度以第一变化量递增，包括：
当所述第二温度值大于或等于15℃，将所述节温器的开度调整为3%；
当所述第二温度值大于15℃且小于30℃，同时所述第一温度值小于-10℃，且所述第二温度值和所述第一温度值的差值大于40℃时，将所述节温器的开度增加3%；
当所述第二温度值大于30℃且小于45℃，同时所述第一温度值大于-10℃且小于15℃，且所述第二温度值和所述第一温度值的差值大于30℃时，将所述节温器的开度增加3%；
所述第二变化量为5%，所述当第一温度值和第二温度值满足预设的第二条件，将所述节温器的开度以第二变化量递增，包括：
当所述第二温度值大于45℃且小于70℃，同时所述第二温度值和所述第一温度值的差值大于30℃时，将所述节温器的开度增加5%；
所述第三变化量为10%，所述当第二温度值大于预设的怠速运行目标温度，将所述节温器的开度以第三变化量递增，包括：
当所述第二温度值大于70℃，将节温器的开度增加10%，直到所述节温器的开度增加至100%。
2.根据权利要求1所述的燃料电池温度控制系统，其特征在于，所述加热管路包括水加热器和电磁阀，所述电磁阀的一端和所述节温器的其中一端连接，所述电磁阀的另一端和所述水泵的一端连接，所述水加热器的一端和所述节温器的其中一端连接，所述水加热器的另一端和所述水泵的一端连接，其中，所述电磁阀用于减小所述加热管路中的循环水的流阻。
3.根据权利要求1所述的燃料电池温度控制系统，其特征在于，所述进气管路包括依次连接的空气过滤器、流量计、空压机、中冷器、密封阀和加湿器，所述密封阀的一端和所述加湿器的第一端连接，所述加湿器的第二端和所述电堆的进气口连接，其中，所述流量计用于检测空气的流量，所述密封阀用于控制所述进气管路的开闭。
4.根据权利要求3所述的燃料电池温度控制系统，其特征在于，所述加热管路包括水加热器，所述水加热器的一端和所述中冷器连接，所述水加热器的另一端和所述节温器的其中一端连接，用于减小所述温度控制管路中的循环水的流阻。
5.一种燃料电池温度控制方法，其特征在于，应用于权利要求1至4任一项所述的燃料电池温度控制系统，所述燃料电池温度控制方法包括：
接收外部的燃料电池系统启动命令，以预设的第一转速启动水泵；
间隔第一时长后将所述节温器的开度调整为第一开度，以使加热管路和散热管路均通过预设流量的循环水；并在间隔第二时长后，判断所述第二温度值是否小于电堆启动温度；
当所述第二温度值小于电堆启动温度，将所述节温器的开度调整为0%并启动水加热器，以使循环水全部流经加热管路；
当第一温度值和第二温度值满足预设的第一条件，将所述节温器的开度以第一变化量递增，以实时调整所述加热管路和所述散热管路流经的循环水流量；
当第一温度值和第二温度值满足预设的第二条件，将所述节温器的开度以第二变化量递增，以实时调整所述加热管路和所述散热管路流经的循环水流量，其中，所述第二变化量大于所述第一变化量；
当第二温度值大于预设的怠速运行目标温度，将所述节温器的开度以第三变化量递增，以实时调整所述加热管路的循环水流量和所述散热管路的循环水流量，直至所有循环水全部流经散热管路；
其中，所述水加热器输出循环水的一端和所述水泵的一端连接，所述第一变化量为3%，所述当第一温度值和第二温度值满足预设的第一条件，将所述节温器的开度以第一变化量递增，包括：
当所述第二温度值大于或等于15℃，将所述节温器的开度调整为3%；
当所述第二温度值大于15℃且小于30℃，同时所述第一温度值小于-10℃，且所述第二温度值和所述第一温度值的差值大于40℃时，将所述节温器的开度增加3%；
当所述第二温度值大于30℃且小于45℃，同时所述第一温度值大于-10℃且小于15℃，且所述第二温度值和所述第一温度值的差值大于30℃时，将所述节温器的开度增加3%；
所述第二变化量为5%，所述当第一温度值和第二温度值满足预设的第二条件，将所述节温器的开度以第二变化量递增，包括：
当所述第二温度值大于45℃且小于70℃，同时所述第二温度值和所述第一温度值的差值大于30℃时，将所述节温器的开度增加5%；
所述第三变化量为10%，所述当第二温度值大于预设的怠速运行目标温度，将所述节温器的开度以第三变化量递增，包括：
当所述第二温度值大于70℃，将节温器的开度增加10%，直到所述节温器的开度增加至100%。
6.根据权利要求5所述的燃料电池温度控制方法，其特征在于，所述加热管路还包括电磁阀，所述电磁阀的一端和所述节温器的其中一端连接，所述电磁阀的另一端和所述水泵的一端连接，所述间隔第一时长后将所述节温器的开度调整为第一开度之后，还包括：
开启所述电磁阀；
所述当所述第二温度值小于电堆启动温度，将所述节温器的开度调整为0%并启动水加热器之后，还包括：
关闭所述电磁阀。
7.根据权利要求6所述的燃料电池温度控制方法，其特征在于，所述当第一温度值和第二温度值满足预设的第一条件，将所述节温器的开度以第一变化量递增，还包括：
当所述第二温度值大于或等于15℃，开启电磁阀，在电磁阀开启3s后将所述节温器的开度调整为3%，并在燃料电池温度控制系统运行10s后关闭电磁阀；
当所述第二温度值大于15℃且小于30℃，同时所述第一温度值小于-10℃，且所述第二温度值和所述第一温度值的差值大于40℃时，开启电磁阀，在电磁阀开启3s后将所述节温器的开度增加3%，并在燃料电池温度控制系统运行10s后关闭电磁阀；
当所述第二温度值大于30℃且小于45℃，同时所述第一温度值大于-10℃且小于15℃，且所述第二温度值和所述第一温度值的差值大于30℃时，开启电磁阀，在电磁阀开启3s后将所述节温器的开度增加3%，并在燃料电池温度控制系统运行10s后关闭电磁阀；
所述当第一温度值和第二温度值满足预设的第二条件，将所述节温器的开度以第二变化量递增，还包括：
当所述第二温度值大于45℃且小于70℃，同时所述第二温度值和所述第一温度值的差值大于30℃时，开启电磁阀，在电磁阀开启3s后将所述节温器的开度增加5%，并在燃料电池温度控制系统运行6s后关闭电磁阀；
所述当第二温度值大于预设的怠速运行目标温度，将所述节温器的开度以第三变化量递增，包括：
当所述第二温度值大于70℃，将节温器的开度增加10%，直到所述节温器的开度增加至100%。
8.根据权利要求5所述的燃料电池温度控制方法，其特征在于，所述水加热器输出循环水的一端和所述节温器的其中一端连接，所述当第一温度值和第二温度值满足预设的第一条件，将所述节温器的开度以第一变化量递增，还包括：
当所述第二温度值大于或等于15℃，基于所述第一转速增加2000rpm，使得水泵的转速调整为第二转速，在燃料电池温度控制系统运行1s后将所述节温器的开度调整为3%，并在燃料电池温度控制系统运行10s后将所述水泵的转速调整为第一转速；
当所述第二温度值大于15℃且小于30℃，同时所述第一温度值小于-10℃，且所述第二温度值和所述第一温度值的差值大于40℃时，将所述水泵的转速调整为第二转速，在燃料电池温度控制系统运行1s后将所述节温器的开度增加3%，并在燃料电池温度控制系统运行10s后将所述水泵的转速调整为第一转速；
当所述第二温度值大于30℃且小于45℃，同时所述第一温度值大于-10℃且小于15℃，且所述第二温度值和所述第一温度值的差值大于30℃时，将所述水泵的转速调整为第二转速，在燃料电池温度控制系统运行1s后将所述节温器的开度增加3%，并在燃料电池温度控制系统运行10s后将所述水泵的转速调整为第一转速；
所述当第一温度值和第二温度值满足预设的第二条件，将所述节温器的开度以第二变化量递增，包括：
当所述第二温度值大于45℃且小于70℃，同时所述第二温度值和所述第一温度值的差值大于30℃时，将所述水泵的转速调整为第二转速，在燃料电池温度控制系统运行1s后将所述节温器的开度增加5%，并在燃料电池温度控制系统运行6s后将所述水泵的转速调整为第一转速；
所述当第二温度值大于预设的怠速运行目标温度，将所述节温器的开度以第三变化量递增，包括：
当所述第二温度值大于70℃，将节温器的开度增加10%，直到所述节温器的开度增加至100%。
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