一种氢气循环泵的低温冷启动方法与流程

本发明涉及燃料电池的，尤其涉及一种氢气循环泵的低温冷启动方法。

背景技术：

1、燃料电池是一种通过将氢气与氧气反应来产生电能的设备。在燃料电池工作中，氢气并不能完全与氧气发生反应，燃料电池电堆会剩余相当一部分的残余氢气。氢气循环泵能够回收管路内残余的氢气，增压并重新导入电堆中参与反应。因此氢气循环泵对燃料电池系统的性能优劣具有关键意义。

2、如果在电堆运行过程中，氢气循环泵由于低温环境泵体结冰而无法运作导致氢气无法循环利用，整个燃料电池系统效率将会大大降低，而无法回收利用的氢气将会被排出。长时间保持这种工作环境将会损失大量氢气，造成经济损失。

3、因此，需要提供一种氢气循环泵可以在低温环境正常启动并工作的方法以及系统，并且需要保证该方法以及系统的效率以及安全性。

技术实现思路

1、本发明的目的就是针对现有技术中存在的缺陷提供一种氢气循环泵的低温冷启动方法，达到了氢气循环泵可以在低温环境正常启动并工作，并且可以合理的降低用于保证氢气循环泵低温环境中启动所需的能耗，同时整个系统安全系数高的效果。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、一种氢气循环泵的低温冷启动方法，所述方法包括：获得工作环境信息，并根据所述工作环境信息获得对应环境冰点数据；获得破冰启动执行条件，根据所述破冰启动执行条件对所述环境冰点数据进行判断，获得破冰执行结果；建立破冰执行系统，根据所述破冰执行结果对所述破冰执行系统进行相应操作；判断氢气循环泵是否启动，若未启动，则重新进入所述破冰执行系统进行往复操作，直到启动所述氢气循环泵。

4、进一步地，一种氢气循环泵的低温冷启动系统，所述系统包括：环境冰点获取模块，获得工作环境信息，并根据所述工作环境信息获得对应环境冰点数据；破冰判断模块，获得破冰启动执行条件，根据所述破冰启动执行条件对所述环境冰点数据进行判断，获得破冰执行结果；破冰执行模块，建立破冰执行系统，根据所述破冰执行结果对所述破冰执行系统进行相应操作；循环控制模块，判断氢气循环泵是否启动，若未启动，则重新进入所述破冰执行系统进行往复操作，直到启动所述氢气循环泵。

5、进一步地，所述方法具体流程为：s100：获取环境温度信息，并根据所述工作环境信息获得对应环境冰点数据，并判断所述环境温度是否需要执行破冰策略，如果需要则进入s200，如果不需要则正常启动；s200：开始破冰，将涡流线圈通入交流电，并通过所产生的热量融化叶轮与泵头盖之间的碎冰，创造启动条件；s300：进行启动，并判断是否启动成功；s400：如果此时未能成功启动，将重复步骤s200，并延长上一次通入所述涡流线圈的交流电的时间，随后进入s300。

6、进一步地，判断环境温度是否需要执行破冰的具体步骤：s110：设定多重温度阈值，所述多重温度阈值包括临界温度值、警戒温度值、预警温度值、安全工作温度值；s120：实时温度监测，并根据实时温度调整采样频率，然后进行数据处理；s130：采集温度数据并进行温度趋势分析；s140：历史数据参考并记录；s150：根据所述历史参考数据判断所述环境温度是否需要执行破冰。

7、进一步地，所述实时温度监测根据实时温度情况分为高频采样、中频采样、低频采样三种模式；所述高频采样模式为每秒钟一次，所述中频采样模式为每五秒钟一次，所述低频采样模式为每分钟一次；所述采样频率的计算公式为：所述采样频率(hz)＝1/(2×t)×(δt/tolerance)；这其中，所述t为系统的响应时间，所述δt为要求的温度变化精度,所述tolerance设置为0.5℃；具体步骤为：s121：进行所述实时温度监测；s122：进入相应的采样频率模式并开始采样；s123：随着温度变化调整所述采样频率模式；s124：历史数据参考并记录；s125：根据所述历史参考数据判断是否需要调整所述采样频率模式。

8、进一步地，所述采集温度数据并进行温度趋势分析是通过斜率进行温度趋势分析；所述通过斜率进行温度趋势分析的计算公式为：斜率(slope)＝(温度2-温度1)/(时间2-时间1)；其中，所述温度2是后一个时间点的温度，所述温度1是前一个时间点的温度，所述时间2是后一个时间点，所述时间1是前一个时间点；并通过比较计算得到的所述斜率来判断温度趋势，正斜率表示温度正在上升，负斜率表示温度正在下降，接近零的斜率表示温度变化较小；再设置两个阈值来判定何时认为温度正在迅速下降或持续下降。

9、进一步地，根据已经计算出的所述斜率，来计算通入所述涡流线圈的交流电的强度，计算公式为：i＝k*|(dt/dt)|*δt/(r*c)；其中：所述i是所需通电强度；所述是一个与系统特性相关的比例系数，用于将温度变化率转化为通电强度；所述dt/dt是已经计算出的温度的变化率，单位为摄氏度/秒；所述δt是温度变化；所述r是所述涡流线圈的电阻值；所述c是所述涡流线圈的热容量，单位为焦耳/摄氏度。

10、进一步地，当进入所述s400：如果此时未能成功启动，将重复所述步骤s200，并延长上一次通入所述涡流线圈的交流电的时间，随后进入所述s300后，若仍未成功启动，将在延长上一次通入所述涡流线圈的交流电的时间的基础上根据计算通入所述涡流线圈的交流电的强度并根据结果额外提高所述涡流线圈的交流频率，并进入所述s200循环直至破冰成功。

11、进一步地，所述涡流线圈的交流频率即通入所述涡流线圈的交流电的强度设置有一个阈值作为上限，达到所述阈值时仍破冰失败则会提供反馈信息，此时鉴定为氢气循环泵存在故障。

12、进一步地，电机在正常运行过程中会反馈当前转速，通过根据所述当前转速判断是否达到预定值，以及通过实时检测电机绕组电流的变化，两种方式可以通过单独或组合的形式来判断有无破冰启动。

13、通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：

14、达到了氢气循环泵可以在低温环境正常启动并工作，并且可以合理的降低用于保证氢气循环泵低温环境中启动所需的能耗，同时整个系统安全系数高的效果。

15、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

技术特征：

1.一种氢气循环泵的低温冷启动方法，其特征在于：

2.一种氢气循环泵的低温冷启动系统，其特征在于：

3.根据权利要求1所述氢气循环泵的低温冷启动方法，其特征在于：

4.根据权利要求3所述氢气循环泵的低温冷启动方法，其特征在于：判断环境温度是否需要执行破冰的具体步骤：

5.根据权利要求4所述氢气循环泵的低温冷启动方法，其特征在于：所述实时温度监测根据实时温度情况分为高频采样、中频采样、低频采样三种模式；

6.根据权利要求5所述氢气循环泵的低温冷启动方法，其特征在于：所述采集温度数据并进行温度趋势分析是通过斜率进行温度趋势分析；

7.根据权利要求6所述氢气循环泵的低温冷启动方法，其特征在于：根据已经计算出的所述斜率，来计算通入所述涡流线圈的交流电的强度，计算公式为：i＝k*|(dt/dt)|*δt/(r*c)；

8.根据权利要求7所述氢气循环泵的低温冷启动方法，其特征在于：当进入所述s400：如果此时未能成功启动，将重复所述步骤s200，并延长上一次通入所述涡流线圈的交流电的时间，随后进入所述s300后，若仍未成功启动，将在延长上一次通入所述涡流线圈的交流电的时间的基础上根据计算通入所述涡流线圈的交流电的强度并根据结果额外提高所述涡流线圈的交流频率，并进入所述s200循环直至破冰成功。

9.根据权利要求8所述氢气循环泵的低温冷启动方法，其特征在于：所述涡流线圈的交流频率即通入所述涡流线圈的交流电的强度设置有一个阈值作为上限，达到所述阈值时仍破冰失败则会提供反馈信息，此时鉴定为氢气循环泵存在故障。

10.根据权利要求9所述氢气循环泵的低温冷启动方法，其特征在于：电机在正常运行过程中会反馈当前转速，通过根据所述当前转速判断是否达到预定值，以及通过实时检测电机绕组电流的变化，两种方式可以通过单独或组合的形式来判断有无破冰启动。

技术总结
本发明涉及燃料电池的技术领域，尤其涉及一种氢气循环泵的低温冷启动方法；所述方法包括：获得工作环境信息，并根据所述工作环境信息获得对应环境冰点数据；获得破冰启动执行条件，根据所述破冰启动执行条件对所述环境冰点数据进行判断，获得破冰执行结果；建立破冰执行系统，根据所述破冰执行结果对所述破冰执行系统进行相应操作；判断氢气循环泵是否启动，若未启动，则重新进入所述破冰执行系统进行往复操作，直到启动所述氢气循环泵，达到了氢气循环泵可以在低温环境正常启动并工作，并且可以合理的降低用于保证氢气循环泵低温环境中启动所需的能耗，同时整个系统安全系数高的效果。

技术研发人员：徐楠,林茹,陈旭飞
受保护的技术使用者：江苏申氢宸科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16