换热系统、循环系统以及循环系统的控制方法和相关设备与流程

1.本技术涉及燃料电池领域，具体涉及一种换热系统、循环系统以及循环系统的控制方法和相关设备。


背景技术：

2.燃料电池是将燃料和氧化剂的化学能通过电极反应直接转换成电能的装置，其作为一种高效低污染的清洁能源，可广泛应用于汽车工业、能源发电、船舶工业等领域中。但是，燃料电池的燃料循环系统在低温下易出现零部件的积水结冰现象，影响系统运行效率。因此，目前亟需一种技术方案，提高燃料电池的系统运行效率。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例致力于提供一种换热系统、循环系统以及循环系统的控制方法和相关设备，以解决现有技术中燃料电池的燃料循环系统在低温下易出现零部件的积水结冰现象，影响系统运行效率的问题。
4.本技术一方面提供了一种换热系统，包括：换热设备；
5.所述换热设备包括主管路和换热管路；
6.所述主管路的输入端与燃料输送设备连通，所述主管路的输出端与燃料循环系统的燃料输入端连通；所述换热管路的输入端与燃料电池的尾排管路的输出端连通，所述尾排管路中的尾气经所述换热管路的输出端排出；
7.所述主管路与所述换热管路进行热交换，以加热流经所述主管路的燃料。
8.进一步的，以上所述的换热系统，还包括：旁通管路和旁通阀；
9.所述旁通阀设置在所述旁通管路上；
10.所述旁通管路的输入端与空气循环系统中空气压缩设备的输出端连通，所述旁通管路的输出端与所述换热管路的输入端连通。
11.本技术另一方面提供了一种燃料电池的循环系统，包括燃料循环系统、空气循环系统，以及，以上任一项所述的换热系统；
12.所述燃料循环系统、所述空气循环系统分别与所述换热系统连通；
13.所述燃料循环系统、所述空气循环系统还分别与燃料电池的电堆连通。
14.本技术另一方面提供了一种循环系统的控制方法，应用于以上任一项所述的燃料电池的循环系统，所述方法包括：
15.获取燃料电池的启动信号；
16.响应于所述启动信号，对所述电堆和所述燃料循环系统进行加热；
17.检测所述电堆和所述燃料循环系统是否达到冷启动条件；
18.若所述电堆和所述燃料循环系统达到冷启动条件，则确定冷启动完成。
19.进一步的，以上所述的循环系统的控制方法中，对所述电堆和所述燃料循环系统进行加热，包括：
20.控制所述换热系统中的旁通阀导通，控制所述空气循环系统中的空气压缩设备启动，控制所述燃料循环系统中的排气阀按照预设频率导通，以及，控制所述燃料循环系统中的燃料控制阀导通，以对所述电堆和所述燃料循环系统进行加热。
21.进一步的，以上所述的循环系统的控制方法中，在控制所述燃料循环系统中的燃料控制阀导通之前，还包括：
22.检测所述换热设备的温度；
23.若所述换热设备的温度达到第一设定温度，则控制所述燃料控制阀导通。
24.进一步的，以上所述的循环系统的控制方法中，检测所述电堆和所述燃料循环系统是否达到冷启动条件，包括：
25.检测所述电堆和所述燃料循环系统是否均达到对应的设定温度；
26.若所述电堆和所述燃料循环系统均达到对应的设定温度，则表示所述电堆和所述燃料循环系统均达到冷启动条件。
27.进一步的，以上所述的循环系统的控制方法中，检测燃料循环系统是否达到对应的设定温度，包括：
28.检测所述燃料循环系统中的排气阀是否达到第二设定温度，以及，检测所述燃料循环系统的压力调节阀是否达到第三设定温度；
29.若所述排气阀达到所述第二设定温度，以及，所述压力调节阀达到所述第三设定温度，则表示所述燃料循环系统达到对应的设定温度。
30.进一步的，以上所述的循环系统的控制方法中，若所述电堆和所述燃料循环系统达到冷启动条件，则确定冷启动完成之后，还包括：
31.控制所述旁通阀截止。
32.本技术另一方面提供了一种循环系统的控制装置，应用于以上任一项所述的燃料电池的循环系统，所述装置包括：
33.获取模块，用于获取燃料电池的启动信号；
34.加热模块，用于响应于所述启动信号，对所述电堆和所述燃料循环系统进行加热；
35.检测模块，用于检测所述电堆和所述燃料循环系统是否达到冷启动条件；
36.确定模块，用于若所述电堆和所述燃料循环系统达到冷启动条件，则确定冷启动完成。
37.本技术另一方面提供了一种控制设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上被所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如以上任一项所述的燃料电池空气循环系统的控制方法的步骤。
38.本技术另一方面提供了一种燃料电池，包括电堆、以上任一项所述的燃料电池的循环系统和以上任一项所述的控制设备；
39.所述控制设备与所述燃料电池的循环系统、所述电堆电连接；
40.所述燃料电池的循环系统与所述电堆连通。
41.本技术另一方面提供了一种机械设备，包括以上任一项所述的燃料电池。
42.本技术提供的换热系统、循环系统以及循环系统的控制方法和相关设备，其中包括换热设备，换热设备的主管路的输入端与燃料输送设备连通，输出端与燃料循环系统的燃料输入端连通；换热设备的换热管路的输入端与尾排管路的输出端连通，尾排管路中的
尾气经所述换热管路的输出端排出。尾排管路输出的尾气温度较高，在燃料进入燃料循环系统之前，高温尾气能够在换热设备中给燃料加热，加热后的燃料在燃料循环系统中循环会进一步加热燃料循环系统，进而避免燃料循环系统出现零部件的积水结冰现象，提高燃料电池的系统运行效率与低温运行可靠性。
附图说明
43.图1所示为本技术一实施例提供的换热系统的结构示意图。
44.图2所示为本技术又一实施例提供的换热系统的结构示意图。
45.图3所示为本技术一实施例提供的燃料电池的循环系统的结构示意图。
46.图4所示为本技术又一实施例提供的燃料电池的循环系统的结构示意图。
47.图5所示为本技术一实施例提供的循环系统的控制方法的流程示意图。
48.图6所示为本技术一实施例提供的检测电堆和燃料循环系统是否达到冷启动条件的流程示意图。
49.图7所示为本技术一实施例提供的检测燃料循环系统是否达到对应的设定温度的流程示意图。
50.图8所示为本技术一实施例提供的循环系统的控制装置的结构示意图。
51.图9所示为本技术一实施例提供的控制设备的结构示意图。
52.图10所示为本技术一实施例提供的燃料电池的结构示意图。
具体实施方式
53.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
54.燃料电池在发电过程中，一般将氢气通入燃料电池的电堆的正极，将空气通入电堆的负极，氢气和空气中的氧气在电堆中发生化学反应从而将化学能转换成电能。燃料电池作为一种高效低污染的清洁能源发电系统，可广泛应用于汽车工业、能源发电、船舶工业等领域中。
55.但是，燃料电池的燃料循环系统在低温下运行时，易出现积水结冰现象，而且新输入至燃料循环系统的燃料温度较低，而燃料循环系统中的燃料参与电堆中的反应，导致燃料循环系统中的燃料不仅温度高，而且湿度大。高温高温的燃料与新输入的低温燃料相遇时，出现冷凝结冰，加剧了燃料循环系统积水结冰的情况。燃料电池的燃料循环系统积水结冰，增大了电堆水淹与燃料循环系统的部件失效风险，影响系统运行效率。
56.基于此，本技术提供了一种换热系统、循环系统以及循环系统的控制方法和相关设备，以解决现有技术中燃料电池的燃料循环系统在低温下易出现零部件的积水结冰现象，影响系统运行效率的问题。
57.图1所示为本技术一实施例提供的换热系统的结构示意图。如图1所示，本实施例的换热系统包括换热设备10，换热设备10包括主管路101和换热管路102。
58.其中，主管路101的输入端与燃料输送设备q连通，主管路101的输出端与燃料电池
中燃料循环系统20的燃料输入端连通，以便于将燃料输送设备q输出的燃料输送到燃料循环系统20中。
59.换热管路102的输入端与燃料电池的尾排管路21的输出端连通，尾排管路中的尾气经换热管路的输出端排出。示例性的，换热管路102的输出端可以直接通入大气，以使尾排管路21中的尾气经过换热管路102的输出端排入大气。
60.图1中箭头的方向为气体的流动方向，如图1所示，燃料电池的尾排管路21中的尾气包括燃料电池中空气循环系统22排出的尾气和燃料循环系统20排出的尾气，温度较高。例如目前常见的氢燃料电池的尾气能够达到80℃左右。主管路101中的燃料与换热管路102中的高温尾气进行充分的热交换，实现对流经主管路101燃料的加热。加热后的燃料在燃料循环系统中循环会进一步加热燃料循环系统，进而缓解燃料循环系统出现零部件的积水结冰现象，提高燃料电池的系统运行效率与低温运行可靠性。
61.而且，燃料循环系统内高温高温的燃料与新输入的燃料相遇时，由于流经主管路101的燃料经过加热后温度升高，因此不会出现冷凝结冰的情况，进一步缓解燃料循环系统出现零部件的积水结冰现象，提高燃料电池的系统运行效率。
62.示例性的，换热设备10可以采用板式换热器、翅片换热器或者壳式换热器等，本实施例不做限定。
63.在另外一个可选的实施例中，如图2所示，以上实施例的换热系统还包括旁通管路11和旁通阀12。旁通阀12设置于旁通管路11上，用于控制旁通管路11的通断。具体的，当旁通阀12截止时，旁通管路11相应截止，旁通阀12导通时，旁通管路11相应导通。
64.旁通管路11的输入端与燃料电池中空气循环系统22的空气压缩设备221的输出端连通，旁通管路11的输出端与换热管路102的输入端连通。本技术的实施例中，为了节省管路，节约成本，如图2所示，由于尾排管路21的输出端与换热管路102的输入端连通，因此可以直接将旁通管路11的输出端于尾排管路21连通，以使旁通管路11通过尾排管路21将空气压缩设备221输出的气体送入换热管路102中。
65.燃料电池中，空气压缩设备的作用是将空气压缩至一定压力，以使输入电堆的空气压力满足电堆的要求。空气压缩设备输出的空气由于经过压缩往往温度较高，将旁通管路11如此设置，能够将经过空气压缩设备221进行压缩处理后的高温空气输送至换热管路102内。
66.目前在燃料电池正式启动运行之前，都会先运行空气压缩设备221，使用空气压缩设备221输出的空气稀释尾排管路中的燃气浓度。低温下，燃料电池进行冷启动时，可以利用这一过程，先启动上述空气压缩设备221，以及，控制旁通阀12导通。图2中箭头的方向为气体的流动方向，如图2所示，旁通管路11将空气压缩设备221输出的高温空气通过尾排管路21输送至换热管路102内，与流经主管路101的燃料进行换热，升高燃料的温度，升高温度的燃料进入燃料循环系统20，在燃料循环系统20与电堆之间循环，加热电堆以及燃料循环系统20中的管路、阀门与传感器。而且，目前一般采用氢气作为燃料电池的燃料，高温的氢气进入电堆后，在电堆内发生氢泵效应，使得电堆发热，电堆温度得以进一步升高。当电堆的温度和燃料循环系统20的温度达到一定值时，冷启动完成，之后将旁通阀12关闭，使燃料电池正常运行发电即可。
67.以上实施例中，在空气压缩设备221的输出端与冷却管路102之间设置有旁通管路
11，燃料电池冷启动时将旁通管路11上的旁通阀12导通，以使空气压缩设备221输出的高温空气对燃料进行加热，燃料在循环过程中对电堆和燃料循环系统20加热，以使电堆和燃料循环系统20迅速达到冷启动的条件，有效提高冷启动的速度。
68.在另外一个可选的实施例中，如图3所示，本技术的实施例中还提供了一种燃料电池的循环系统，包括燃料循环系统20、空气循环系统22和以上实施例的换热系统23。燃料循环系统20、空气循环系统22分别与换热系统23连通，燃料循环系统20、空气循环系统22还分别与燃料电池的电堆连通。其中，燃料电池的循环系统能够通过换热系统23，对燃料进行加热，有效缓解燃料循环系统20出现零部件的积水结冰现象，提高燃料电池的系统运行效率。
69.在另外一个可选的实施例中，如图4所示，以上实施例的燃料循环系统20包括燃料循环管路201，排气管路206、安全管路207、以及设置在燃料循环管路上的燃料控制阀202、压力调节阀208、气水分离器203、排气阀204、安全阀205。
70.如图4所示，燃料循环管路201包括两个部分，分别为燃料输送段2011和燃料循环段2012。
71.燃料输送段2011的输入端与换热设备10中主管路101的输出端连通，燃料输送段2011的输出端与燃料循环段2012的燃料输入端连通，燃料输送段2011用于获取主管路101输送的燃料并将燃料输送至燃料循环段2012。燃料控制阀202设置于燃料输送段2011，通过控制燃料控制阀202的导通情况，控制燃料的输送量。示例性的，燃料控制阀202可以采用比例阀或者截止阀，本实施例不做限定。
72.燃料循环段2012的燃料输入端用于获取燃料输送段2011输送的燃料，燃料循环段2012的燃料输出端与电堆的负极燃料输入口连通，用于将燃料输入至电堆内，参与电堆内部的化学反应，以便于将化学能转换为电能。燃料循环段2012的燃料回收端与电堆的负极燃料输出口连通，用于从电堆的负极燃料输出口处回收未参加电堆中的化学反应的燃料，回收的燃料会通过燃料循环段2012与从燃料循环段2012的燃料输入端流入的新燃料汇合，重新通过电堆的负极燃料输入口，被送入电堆。
73.压力调节阀208位于燃料循环段2012，具体位于回收的燃料与从燃料循环段2012的燃料输入端流入的新燃料的交汇处，通过压力调节阀208对回收的燃料和新燃料进行压力调整，以使通过电堆的负极燃料输入口进入的燃料符合电堆的压力要求。示例性的，若采用氢气作为燃料电池的燃料，那么压力调节阀208包括喷氢阀，以便于通过喷氢阀降低氢气的压力，使氢气的压力符合电堆的压力要求，保证电堆的发电效率。
74.气水分离器203也位于燃料循环段2012，具体位于燃料循环段2012的燃料回收端。由于回收的燃料中带有水气，温度较高，从电堆的负极燃料输出口输出后，可以先通过气水分离器203进行初步的气水分离，将部分水气分离出去，然后将进行过初步气水分离的回收燃料输送回燃料循环段2012，与从燃料循环段2012的燃料输入端流入的新燃料汇合，经过压力调节阀208进行压力调节后通过电堆的负极燃料输入口，被送入电堆。
75.排气阀204设置在排气管路206上，控制排气管路206的通断。排气管路206可以与气水分离器203连通，气水分离器203可以通过排气管路206将分离后的水气排出。此外，由于空气中含有大量的氮气，空气循环系统22中的氮气可能会渗透至燃料循环系统20中，通过本实施例中的排气管路206，可以将渗透至燃料循环系统20中的氮气排出。电堆反应过程中，可以按照一定的频率开启排气阀204，将氮气和水气排出。
76.进一步的，如图4所示，本实施例的循环系统还包括用于排出尾气的尾排管路21，可以将排气管路206与尾排管路21连通，通过尾排管路21将排气管路206中的气体排出。
77.此外，安全阀205设置在安全管路207上。如图4所示，安全阀205导通时，能够将燃料循环系统20与尾排管路21连通。当燃料循环系统20的压力超过规定值时，安全阀205打开，将燃料循环系统20中的一部分燃料排入尾排管路21内，使燃料循环系统20压力不超过上述规定值，从而保证燃料循环系统20不因压力过高而发生事故。
78.如图4所示，以上实施例的空气循环系统22包括空气压缩设备221、中冷器222、增湿器223、背压阀224和空气循环管路225。
79.空气循环管路225的空气输入端与空气压缩设备221的输出端连通，空气压缩设备221用于将空气压缩至一定的压力，符合电堆的压力要求，并将压缩后的空气通过空气循环管路225的空气输入端送入空气循环管路225。
80.中冷器222设置于空气循环管路225上，由于空气压缩设备221输出的空气温度较高，难以满足电堆的温度要求，因此需要在空气进入电堆之前对空气进行降温，本实施例中，在空气循环管路225上设置中冷器225，以便于对空气压缩设备221输出的空气进行降温，使其满足电堆的温度要求。示例性的，中冷器225可以采用水空中冷器、空空中冷器，或者，水空中冷器与空空中冷器的组合，本实施例不做限定。
81.增湿器223也设置于空气循环管路225上，电堆在反应过程中，为了保持较高的反应效率，需要其中的质子交换膜含水率保持在一定的范围内，因此要求反应介质需携带一定量的水蒸气进入电堆。本实施例将增湿器223设置于空气循环管路225上，可以提高空气的湿度，提高电堆中的反应效率。
82.背压阀224设置于空气循环管路225上，空气循环管路225中的尾排空气通过背压阀224排入尾排管路21中。此外，背压阀224还具有调节空气循环管路225的压力的作用。
83.换热系统23中，换热设备10的主管路101的输出端与燃料输送段2011的输入端连通，主管路101的输入端与燃料输送设备q连通。换热管路102的输入端与尾排管路21的输出端连通，尾排管路21中的尾气经换热管路102的输出端排出。旁通管路11的输入端与空气压缩设备221的输出端连通，旁通管路11的输出端与换热管路102的输入端连通。
84.示例性的，图4中箭头的方向为气体的流动方向，如图4所示，在运行过程中，尤其是低温运行过程中，本实施例的循环系统能够实现如下过程：
85.空气循环管路225输出的高温尾气被送入尾排管路21，燃料循环管路201通过排气管路206输出的高温尾气也被送入尾排管路21，使得尾排管路21排出的尾气温度较高。尾排管路21中的高温气体通过换热管路102排出；而燃料电池的燃料通过主管路101送入燃料循环管路201。流经主管路101的燃料与流经换热管路102的高温气体在换热设备10中进行热交换，流经主管路101的燃料的温度得以升高，高温的燃料进入燃料循环管路201后，对燃料循环管路201，以及燃料循环管路201上的压力调节阀208、气水分离器203、排气阀204等设备加热，进而缓解燃料循环系统出现零部件的积水结冰现象，提高燃料电池的系统运行效率。而且，新送入的燃料经过热交换温度升高，在燃料循环段2012新送入的燃料与回收燃料汇合时，不会出现冷凝结冰的情况，进一步缓解燃料循环系统出现零部件的积水结冰现象。
86.示例性的，在冷启动过程中，本实施例的循环系统能够实现如下过程：
87.在低温环境下，循环系统在获取到启动信号时，可以先控制空气压缩设备221启
动、控制旁通阀12导通、控制排气阀204按照预设频率导通、控制燃料控制阀202导通、控制背压阀224截止。
88.空气压缩设备221对空气进行压缩，输出高温空气，高温空气经过旁通管路11、尾排管路21，进入换热管路102，通过换热管路102排入大气。
89.燃料控制阀202导通后燃料进入主管路101，流经主管路101的燃料在换热设备10中与流经换热管路102的高温空气进行热交换，流经主管路101的燃料的温度得以逐渐升高，由于排气阀204按照预设频率导通，部分进入燃料循环管路201的燃料能够通过排气阀204排出，以使加热后的燃料能够源源不断的进入燃料循环管路201，对燃料循环管路201，以及燃料循环管路201上的压力调节阀208、气水分离器203、排气阀204等设备加热，为冷启动创造条件。高温的燃料通过燃料循环管路201进入电堆后，对电堆进行加热，而且若采用氢气作为燃料，高温的氢气进入电堆后对产生氢泵效应，进一步对电堆进行加热。当电堆和燃料循环系统20的温度达到预设温度后，冷启动完成，然后控制旁通阀12截止、控制背压阀224导通即可。
90.需要说明的是，排气阀204的导通的频率不可过高，以避免燃料迅速从燃料循环管路201中排出，无法起到加热的作用。排气阀204的导通的频率也不可过低，以避免加热后的燃料无法快速进入燃料循环管路201，延长冷启动的时间。示例性的，排气阀204的导通频率可以设置为：每导通2秒，关闭1秒。
91.还需要说明的是，排气阀204排出的燃料均是加热过的燃料而且排出的燃料体积远远小于空气压缩设备输出的高温空气的体积，因此排气阀204排出的燃料进入尾排管路21后，并不会影响空气压缩设备输出的高温空气的温度，能够保证换热设备20中的换热效率。
92.又一示例性的，在低温环境下，循环系统在获取到启动信号时，可以先控制空气压缩设备221启动、控制旁通阀12导通、控制背压阀224截止，而不导通燃料控制阀202。空气压缩设备221对空气进行压缩，输出高温空气进入换热管路102后，对换热设备10进行预热，可以在换热设备10上设置温度检测设备，实时检测换热设备10的温度，当换热设备10的温度达到第一设定温度时，再控制燃料控制阀202导通，以便于燃料进入主管路101后，能够迅速被加热。相对于以上示例不对换热设备10进行预热的方式，本实施例在低温环境下先对换热设备10进行预热，当在主管路10通入燃料后，燃料能够迅速被加热，进而缩短冷启动时间。当电堆和燃料循环系统20的温度达到预设温度后，冷启动完成，然后控制旁通阀12截止、控制背压阀224导通即可。
93.目前在燃料电池正式启动运行之前，都会先运行空气压缩设备221，使用空气压缩设备221输出的空气稀释尾排管路21中的燃气浓度。本实施例利用这一过程，利用空气压缩设备221输出的高温空气给燃料加热，燃料在循环过程中给电堆和燃料循环系统20加热，进而有效缩短冷启动的时间。
94.现有技术中，是在燃料循环系统的前端设置换热装置，利用燃料电池冷却系统对其加热，但是，低温环境下，冷却系统需要靠加热管加热来达到设定温度，进而使得冷启动缓慢，且造成大量附件能量消耗。而本实施例中，是利用空气压缩设备221输出的用于稀释尾排管路中燃气浓度的高温空气对燃料循环系统20和电堆进行加热，不仅冷启动速度快，而且不会带来附件能量消耗。
95.在另外一个可选的实施例中，如图5所示，本技术的实施例中还提供了一种循环系统的控制方法，步骤如下：
96.s301、获取燃料电池的启动信号。
97.上述启动信号指的是启动燃料电池的信号，一般是由用户发送的。本实施例中，获取该燃料电池的启动信号。
98.s302、响应于启动信号，对电堆和燃料循环系统进行加热。
99.本技术的实施例中，获取到启动信号后，根据启动信号对电堆和燃料系统进行加热。
100.示例性的，启动空气压缩设备，以及，控制旁通阀导通。旁通管路将空气压缩设备输出的高温空气输送至换热管路内，与流经主管路的燃料进行换热，升高燃料的温度，升高温度的燃料进入燃料循环系统，在燃料循环系统与电堆之间循环，加热电堆以及燃料循环系统中的管路、阀门与传感器。而且，目前一般采用氢气作为燃料电池的燃料，高温的氢气进入电堆后，在电堆内发生氢泵效应，使得电堆发热，电堆温度得以进一步升高。
101.s303、检测电堆和燃料循环系统是否达到冷启动条件。
102.分别检测电堆和燃料循环系统的温度，以确定电堆和燃料循环系统的温度是否达到冷启动的条件。
103.具体的，可以通过设置于电堆和燃料循环系统上的温度检测设备获取电堆和燃料循环系统的温度，进而根据温度检测设备测量的温度，确定电堆和燃料循环系统的温度是否达到冷启动的条件。
104.s304、若电堆和燃料循环系统达到冷启动条件，则确定冷启动完成。
105.如果经过检测，确定电堆和燃料循环系统的温度达到冷启动的要求温度，则表示冷启动完成。控制旁通阀截止、控制背压阀导通即可。
106.本技术的实施例中，利用空气压缩设备输出的用于稀释尾排管路中燃气浓度的高温空气对燃料循环系统和电堆进行加热，不仅冷启动速度快，而且不会带来附件能量消耗。
107.在另外一个可选的实施例中，以上实施例的循环系统的控制方法适用于任何温度下燃料电池的启动，尤其适用于低温环境下的燃料电池冷启动。在不必进行冷启动的温度条件下，采用本实施例的循环系统的控制方法，可能会造成不必要的能耗。因此，为了减少不必要的能耗，本技术的实施例可以设置仅在低温环境的冷启动的情况下，燃料电池才可以采用本技术实施例的循环系统的控制方法。
108.具体的，在以上实施例的步骤响应于启动信号，对电堆和燃料循环系统进行加热之前，可以先检测当前环境的温度，若当前的环境温度大于预设温度，没有达到冷启动的条件，那么燃料电池按照现有技术中的启动方式正常启动即可。若当前的环境温度小于预设温度，达到了冷启动的条件，那么燃料电池可以响应于该启动信号，对电堆和燃料循环系统进行加热，直至电堆和燃料系统达到冷启动条件，进而减少不必要的能耗。
109.在另外一个可选的实施例中，以上实施例的步骤对电堆和燃料循环系统进行加热，具体可以通过如下方式实现：
110.控制换热系统中的旁通阀导通，控制空气循环系统中的空气压缩设备启动，控制燃料循环系统中的排气阀按照预设频率导通，以及，控制燃料循环系统中的燃料控制阀导通，以对电堆和燃料循环系统进行加热。
111.具体的，本实施例中，在燃料电池正式启动之前，对电堆和燃料循环系统进行加热。具体为控制旁通阀与预设开度导通、控制空气压缩设备以预设转速启动、控制排气阀按照预设频率导通，控制燃料控制阀导通，以使尾排管路输出的高温气体与燃料在换热设备中进行换热，进而升高燃料的温度。此外，还可以控制背压阀截止，进而进一步提高尾排管路输出的高温气体的温度，提高换热效率。
112.需要说明的是，之所以控制背压阀截止，能够进一步提高尾排管路输出的高温气体的温度，是因为如果背压阀处于导通状态，空气压缩设备输出的高温气体，一路通过旁通管路进入尾排管路，一路通过中冷器降温后进入尾排管路，两路气体汇合后，由于其中一路气体经历过降温，导致尾排管路中汇合后的气体整体温度降低。而如果控制背压阀截止，空气压缩设备输出的高温空气只一路，通过旁通管路进入尾排管路，未经历过降温，温度较高。
113.还需要说明的是，控制排气阀按照预设频率导通的目的，是使部分进入燃料循环管路的燃料能够通过排气阀排出，以使加热后的燃料能够源源不断的进入燃料循环管路，对燃料循环管路和电堆进行加热。本实施例中对排气阀导通的频率的要求与以上实施例中的相同，本领域的技术人员参照以上实施例的记载即可，本实施例不做赘述。
114.上述旁通阀对应的预设开度、空气压缩设备对应的预设转速本领域的技术人员可以根据实际情况进行设置，本实施例中不做限定。
115.此外，在控制燃料控制阀导通，为燃料循环管路输送燃料的过程中，可实时对燃料循环管路中的燃料流量、压力进行监测。当燃料循环管路中的燃料流量在预设范围外，或者，燃料循环管路中的燃料压力在预设范围外，可以对燃料控制阀的开关比例进行pid调节，以使燃料循环管路中的燃料流量、压力均在对应的预设范围内。如果燃料控制阀的开关不具备比例调节的功能，本技术的实施例中，可以对燃料输送设备q的开关比例进行调节，以使燃料循环管路中的燃料流量、压力均在对应的预设范围内。
116.以上实施例中，将空气压缩设备输出的高温空气对燃料循环系统和电堆进行加热，冷启动速度快。
117.在另外一个可选的实施例中，以上实施例的步骤控制燃料循环系统中的燃料控制阀导通之前，还包括如下步骤：
118.检测换热设备的温度；若换热设备的温度达到第一设定温度，则控制燃料控制阀导通。
119.具体的，在低温环境下，可以先控制空气压缩设备启动、控制旁通阀导通，而不导通燃料控制阀。空气压缩设备对空气进行压缩，输出高温空气进入换热管路后，对换热设备进行预热，当换热设备的温度达到第一设定温度时，再控制燃料控制阀导通，以便于燃料进入主管路后，能够迅速被加热。示例性的，若燃料为氢气，换热管路中高温气体的温度为80℃左右，如果换热设备进行过预热，氢气能够迅速被加热到50℃左右。
120.相对于以上实施例中在控制空气压缩设备启动、控制旁通阀导通的同时控制燃料控制阀导通导通的方式，本实施例先控制空气压缩设备启动、控制旁通阀导通，对换热设备进行预热，当换热设备的温度达到第一设定温度时，再控制燃料控制阀导通，当在主管路10通入燃料后，燃料能够迅速被加热，进而缩短冷启动时间。
121.上述第一设定温度可以根据实际情况进行设置，本实施例不做限定。
122.在另外一个可选的实施例中，如图6所示，以上实施例的步骤检测电堆和燃料循环系统是否达到冷启动条件，具体可以通过如下方式实现：
123.s401、检测电堆和燃料循环系统是否均达到对应的设定温度。
124.可以通过设置于电堆和燃料循环系统上的温度检测设备，分别检测电堆和燃料循环系统是否均达到对应的设定温度。
125.s402、若电堆和燃料循环系统均达到对应的设定温度，则表示电堆和燃料循环系统均达到冷启动条件。
126.在电堆和燃料循环系统均达到对应的设定温度的情况下，则表示电堆和燃料循环系统均达到冷启动条件。
127.本实施例中，电堆和燃料循环系统的温度能够反映出低温环境下其真实的状态，将电堆和燃料循环系统的温度作为电堆和燃料循环系统是否达到冷启动条件的标准，能够更加准确的判断出电堆和燃料循环系统是否达到冷启动条件，进而提高冷启动的效率。
128.在另外一个可选的实施例中，如图7所示，以上实施例的步骤检测燃料循环系统是否达到对应的设定温度，具体可以通过如下方式实现：
129.s501、检测燃料循环系统中的排气阀是否达到第二设定温度，以及，检测燃料循环系统的压力调节阀是否达到第三设定温度。
130.本技术的实施例中，选择通过检测排气阀和压力调节阀的温度，来确定燃料循环系统是否达到预设温度。具体的，可以检测排气阀是否达到第二设定温度，以及，压力调节阀是否达到第三设定温度。
131.其中，上述第二设定温度和上述第三设定温度可以根据实际情况进行设置，本实施例不做限定。
132.此外，还需要说明的是，可以在排气阀处设置温度传感器，进而荻取排气阀的温度。而压力调节阀，例如喷氢阀中一般设置有感温芯片，能够对新氢气和回收的氢气交汇处的温度进行感测，因此，可以直接获取压力调节阀测量的温度作为压力调节阀的温度。
133.s502、若排气阀达到第二设定温度，以及，压力调节阀达到第三设定温度，则表示燃料循环系统达到对应的设定温度。
134.在排气阀达到第二设定温度，以及压力调节阀达到第三设定温度的情况下，则表示燃料循环系统达到对应的设定温度。
135.如果排气阀达到第二设定温度，而压力调节阀未达到第三设定温度，则表示燃料循环系统未达到对应的设定温度；同理，如果压力调节阀达到第三设定温度，而排气阀未达到第二设定温度，则表示燃料循环系统未达到对应的设定温度。
136.本实施例中，在排气阀与压力调节阀均达到对应的设定温度时，则表示燃料循环系统达到对应的设定温度。以避免燃料电池在未达到冷启动的条件下进行启动，提高冷启动的效率。
137.而电堆中具备感测电堆温度的设备，本技术的实施例中，可以通过感测电堆温度的设备，实时获取电堆的温度，以确定电堆的温度是否达到预设温度。
138.在另外一个可选的实施例中，以上实施例的步骤若电堆和燃料循环系统达到冷启动条件，则确定冷启动完成之后，具体可以包括如下步骤：
139.控制旁通阀截止。
140.本实施例中，当电堆和燃料循环系统的温度达到预设温度后，冷启动完成，然后控制旁通阀截止、控制背压阀导通即可，以使燃料电池进入正常的运行状态，将化学能转换为电能。
141.与上述循环系统的控制方法相对应的，本技术实施例还公开了一种循环系统的控制装置，参见图8所示，该装置包括：
142.获取模块600，用于获取燃料电池的启动信号；
143.加热模块610，用于响应于启动信号，对电堆和燃料循环系统进行加热；
144.检测模块620，用于检测电堆和燃料循环系统是否达到冷启动条件；
145.确定模块630，用于若电堆和燃料循环系统达到冷启动条件，则确定冷启动完成。
146.本技术的实施例中，利用空气压缩设备输出的用于稀释尾排管路中燃气浓度的高温空气对燃料循环系统和电堆进行加热，不仅冷启动速度快，而且不会带来附件能量消耗。
147.在另外一个可选的实施例中，以上实施例的加热模块610，包括：
148.控制单元，用于控制换热系统中的旁通阀导通，控制空气循环系统中的空气压缩设备启动，控制燃料循环系统中的排气阀按照预设频率导通，以及，控制燃料循环系统中的燃料控制阀导通，以对电堆和燃料循环系统进行加热。
149.在另外一个可选的实施例中，以上实施例的控制单元，包括：
150.第一检测子单元，用于检测换热设备的温度；
151.控制子单元，用于若换热设备的温度达到第一设定温度，则控制燃料控制阀导通。
152.在另外一个可选的实施例中，以上实施例的检测模块620，包括：
153.检测单元，用于检测电堆和燃料循环系统是否均达到对应的设定温度；
154.确定单元，用于若电堆和燃料循环系统均达到对应的设定温度，则表示电堆和燃料循环系统均达到冷启动条件。
155.在另外一个可选的实施例中，以上实施例的检测单元，包括：
156.第二检测子单元，用于检测燃料循环系统中的排气阀是否达到第二设定温度，以及，检测燃料循环系统的压力调节阀是否达到第三设定温度；
157.确定子单元，用于若排气阀达到第二设定温度，以及，压力调节阀达到第三设定温度，则表示燃料循环系统达到对应的设定温度。
158.在另外一个可选的实施例中，以上实施例的循环系统的控制装置，包括：
159.控制模块，用于控制旁通阀截止。
160.本实施例提供的循环系统的控制装置，与本技术实施例所提供的循环系统的控制方法属于同一申请构思，可执行本技术任意实施例所提供的循环系统的控制方法，具备执行循环系统的控制方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本技术实施例提供的循环系统的控制方法，此处不再加以赘述。
161.与上述循环系统的控制方法相对应的，本技术实施例还公开了一种控制设备，参见图9所示，该控制设备包括：一个或多个存储器700、一个或多个处理器710以及存储在存储器700上被处理器710执行的计算机程序。
162.处理器710可以是中央处理单元(cpu)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制该控制设备中的其他组件以执行期望的功能。
163.存储器700可以包括一个或多个计算机程序产品，计算机程序产品可以包括各种
形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(ram)和/或高速缓冲存储器(cache)等。非易失性存储器例如可以包括只读存储器(rom)、硬盘、闪存等。在计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器710可以运行程序指令，以实现上文的本技术的各个实施例的循环系统的控制方法以及/或者其他期望的功能。在计算机可读存储介质中还可以存储诸如输入信号、信号分量、噪声分量等各种内容。
164.在另外一个可选的实施例中，该控制设备还可以包括：输入装置720和输出装置730，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。
165.输入装置720可包括接收用户输入的数据和信息的装置，例如键盘、鼠标、摄像头、扫描仪、光笔、语音输入装置、触摸屏、计步器或重力感应器等。
166.输出装置730可以向外部输出各种信息的装置，例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。
167.当然，为了简化，图9中仅示出了该控制设备中与本技术有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，控制设备还可以包括任何其他适当的组件。
168.除了上述方法和设备以外，本技术的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，计算机程序指令在被处理器运行时使得处理器执行上述实施例中的循环系统的控制方法中的步骤。
169.计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本技术实施例操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如java、c++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。
170.此外，本技术的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，计算机程序指令在被处理器运行时使得处理器710执行上述实施例中的循环系统的控制方法中的步骤。
171.该计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
172.在另外一个可选的实施例中，本技术的实施例还提供了一种燃料电池，如图10所示，本实施例的燃料电池包括电堆800、以上实施例的循环系统810，以及，以上实施例的控制设备。
173.其中，控制设备与电堆800连通，以获取电堆800的温度。控制设备与循环系统810电连接，具体与循环系统810中的各个检测温度的设备、各个检测流量的设备、各个检测压力的设备、燃料控制阀、压力调节阀、安全阀、排气阀、空气压缩设备、背压阀、旁通阀等设备
电连接。以便于控制设备能够获取循环系统810中各个部分的温度、压力和流量，还能够对燃料控制阀、压力调节阀、安全阀、排气阀、空气压缩设备、背压阀、旁通阀等设备的工作状态进行控制。
174.循环系统810与所述800电堆连通，循环系统810还与燃料输送设备q连通。
175.在另外一个可选的实施例中，本技术的实施例还提供了一种机械设备，包括以上实施例的燃料电池。
176.以上结合具体实施例描述了本技术的基本原理，但是，需要指出的是，在本技术中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本技术的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本技术为必须采用上述具体的细节来实现。
177.本技术中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
178.还需要指出的是，在本技术的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本技术的等效方案。
179.提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本技术。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本技术的范围。因此，本技术不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
180.应当理解，本技术实施例描述中所用到的限定词“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”和“第六”仅用于更清楚的阐述技术方案，并不能用于限制本技术的保护范围。
181.为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本技术的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。