CN113690471B - 船用燃料电池冷却***及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请是关于一种船用燃料电池冷却***及其控制方法。该***包括：空气***、电堆、去离子水冷却***和常规水冷却***；空气***包括：空压机和中冷器；常规水冷却***与空压机形成冷却水循环回路；去离子水冷却***与中冷器形成冷却水循环回路。本申请提供的方案，不需要在空气***中加装板式换热器，简化了***结构；实现了对空气***中的大热量设备的精准换热，提高了***的换热效率；满足了空压机和中冷器在不同时序上的换热需求；降低了中冷器周围的离子浓度，保障其工作效率。

Description

船用燃料电池冷却***及其控制方法
技术领域
本申请涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种船用燃料电池冷却***及其控制方法。
背景技术
目前，船舶航行主要依靠船用柴油发电机提供动力，其发电产生大量的污染源，加剧了资源枯萎和生态环境恶化。燃料电池是一种将燃料中的化学能通过电化学反应直接转化成电能的装置，与传统柴油发电机相比，其不存在燃料燃烧的过程，不受卡诺循环影响，能量转化过程不产生污染大气的物质，因此获得了越来越多业内的青睐。但是，燃料电池的能量转化过程会产生热量，合理控制燃料电池空气侧进出口温度和冷却水进出口的温度将是燃料电池可靠性运行的关键。
然而，在传统方法的燃料电池冷却***中，有的是通过设置降温设备对空气***中循环的气体进行降温，有的是通过设置换热设备对空气***中循环的气体进行换热，但这种方式也会存在以下问题：
空气***中的部分设备，如空压机、中冷器等，由于持续运转，其本身也会产生大量的热量，如果不对这些设备进行温度控制，一方面会由于运行温度过高影响设备的正常工作，另一方面，在气体循环进入该设备时，同样会提高气体的温度，加重对空气***中循环的气体进行温度控制的负担。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种船用燃料电池冷却***及其控制方法，不需要在空气***中加装板式换热器，简化了***结构；实现了对空气***中的大热量设备的精准换热，提高了***的换热效率；满足了空压机和中冷器在不同时序上的换热需求；降低了中冷器周围的离子浓度，保障其工作效率。
本申请第一方面提供一种船用燃料电池冷却***，包括：空气***1、电堆2、去离子水冷却***3和常规水冷却***4；
所述空气***1包括：空压机11和中冷器12；
所述空气***1用于向所述电堆2输送符合反应条件的气体并排出反应完成后产生的废气；
所述常规水冷却***4与所述空压机11形成冷却水循环回路；
所述去离子水冷却***3与所述中冷器12形成冷却水循环回路。
在一种实施方式中，还包括：板式换热器5；
所述常规水冷却***4包括：空压机换热单元41、燃料电池DC/DC 变换器换热单元42、温度传感器43、第一电子水泵44和第一膨胀水箱45；
所述燃料电池DC/DC变换器换热单元42、所述温度传感器43和所述第一电子水泵44依次连接；
所述燃料电池DC/DC变换器换热单元42的输出端与所述板式换热器 5的输入端连接；
所述第一电子水泵44的输入端与所述板式换热器5的输出端连接；
所述燃料电池DC/DC变换器换热单元42的两端并联有所述空压机换热单元41；
所述第一电子水泵44的输入端与所述板式换热器5的输出端之间并联有所述第一膨胀水箱45；
所述空压机换热单元41并联在所述空气***1的所述空压机11两端。
在一种实施方式中，所述去离子水冷却***3包括：第二电子水泵31、温压一体传感器32、节温器33、去离子器34、电导率测试仪35和第二膨胀水箱36；
所述温压一体传感器32、所述第二电子水泵31和所述节温器33依次连接；
所述温压一体传感器32的输入端与所述电堆2的冷却出水口连接；
所述节温器33的输出端与所述电堆2的冷却进水口连接；
所述空气***1的所述中冷器12的一端连接所述第二电子水泵31的输入端，另一端连接所述节温器33的输出端；
所述第二电子水泵31和所述节温器33的连接处与所述板式换热器5 的输入端连接；
所述去离子器34与所述第二膨胀水箱36形成循环回路；
所述去离子器34的输入端与所述板式换热器5的输出端和所述节温器33的输入端连接；
所述电导率测试仪35连接在所述板式换热器5的输出端和所述去离子器34的输出端之间；
所述第二膨胀水箱36的输入端与所述电堆2的冷却出水口连接。
在一种实施方式中，所述板式换热器5分别与所述去离子水冷却*** 3和所述常规水冷却***4形成冷却水循环回路。
在一种实施方式中，所述空气***1包括：空压机11、中冷器12、空气过滤器13、流量计14、压力传感器15、增湿器16、第一节气门17、第一温湿压一体传感器18、第二节气门19和第二温湿压一体传感器20；
所述空气过滤器13、所述流量计14、所述空压机11、所述压力传感器15、所述中冷器12、所述增湿器16和所述第二节气门19依次连接；
所述第二温湿压一体传感器20、所述增湿器16、所述第一节气门17 和所述第一温湿压一体传感器18依次连接；
所述空气过滤器13的输入端与所述空气***1的空气进口连接；
所述第二节气门19的输出端与所述空气***1的空气出口连接；
所述第一温湿压一体传感器18的输出端与所述电堆2的空气进口连接；
所述第二温湿压一体传感器20的输入端与所述电堆2的空气出口连接。
在一种实施方式中，所述板式换热器5通过环境水源为所述常规水冷却***4和所述去离子水冷却***3换热。
在一种实施方式中，所述去离子水冷却***3与所述电堆2形成冷却水循环回路。
本申请第二方面提供一种船用燃料电池冷却***的控制方法，包括：
***工作后，检测第一膨胀水箱45的液位；
若所述第一膨胀水箱45的液位小于等于第一阈值，则***启动缺水保护并停止运行；
若所述第一膨胀水箱45的液位大于所述第一阈值，则开启第一电子水泵44并通过温度传感器43采集常规循环水的温度值；
若所述常规循环水的温度值小于等于第二阈值，则根据所述常规循环水的温度值调控所述第一电子水泵44的转速；
若所述常规循环水的温度值大于所述第二阈值，则***启动过温保护并停止运行。
在一种实施方式中，所述根据所述常规循环水的温度值调控所述第一电子水泵44的转速之后，包括：
通过所述温度传感器43采集所述常规循环水的温度值并判断所述常规循环水的温度值是否小于等于所述第二阈值。
在一种实施方式中，还包括：
***工作后，检测第二膨胀水箱36的液位；
若所述第二膨胀水箱36的液位小于等于第三阈值，则***启动缺水保护并停止运行；
若所述第二膨胀水箱36的液位大于所述第三阈值，则开启第二电子水泵31并通过电导率测试仪35检测去离子循环水的电导率；
若所述去离子循环水的电导率大于第四阈值，则提示需要更换去离子器34；
若所述去离子循环水的电导率小于等于所述第四阈值，则通过温压一体传感器32采集所述去离子循环水的温度；
若所述去离子循环水的温度小于等于所述第五阈值，则关闭节温器33 的阀门并根据所述去离子循环水的温度调控所述第二电子水泵31的转速，开启空压机11；
若所述去离子循环水的温度大于所述第五阈值且小于等于第六阈值，则开启所述节温器33的阀门至0度到90度之间并开启所述空压机11；
若所述去离子循环水的温度大于所述第六阈值，则***启动过温保护并停止运行；
通过所述温压一体传感器32采集所述去离子循环水的水压；
若所述去离子循环水的水压大于等于第七阈值且小于第八阈值，则***启动冷却水压力异常报警并停止运行；
若所述去离子循环水的水压小于所述第七阈值或大于等于所述第八阈值，则根据所述去离子循环水的水压调控所述第二电子水泵31的转速。
在一种实施方式中，所述根据所述去离子循环水的水压调控所述第二电子水泵31的转速之后，包括：
通过所述电导率测试仪35检测所述去离子循环水的电导率并判断所述去离子循环水的电导率是否大于所述第四阈值。
本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请的冷却***包括：空气***、电堆、去离子水冷却***和常规水冷却***；空气***包括：空压机和中冷器；常规水冷却***与空压机形成冷却水循环回路；去离子水冷却***与中冷器形成冷却水循环回路。空气***中的空压机主要作用是为吸进空气提供动力，中冷器主要作用是对空压机出口出来的高温气体进行降温，因此，空压机和中冷器在运行过程中会不间断接触到高温气体，同时，空压机和中冷器自身运行也会产生大量的热能，因此，急需对空压机和中冷器进行换热。本申请方案采用常规水冷却***和去离子水冷却***分别对空气***中的空压机和中冷器进行换热，取代传统方式中采用降温设备或是换热设备(如板式换热器) 对空气***中的气体进行降温或换热的方式，一方面不需要在空气***中加装板式换热器，简化了***结构，另一方面实现了对空气***中的大热量设备的精准换热，提高了***的换热效率，另外，由于空气是先进入空压机再进入中冷器，因此，空压机和中冷器在作用节点上存在时序的先后关系，采用常规水冷却***和去离子水冷却***两套***分别对空压机和中冷器进行换热，能够满足空压机和中冷器在不同时序上的换热需求，同时，由于中冷器在运行过程中可能会被磨损产生额外的离子，影响中冷器的正常工作，采用去离子水冷却***对其进行换热能够降低其周围的离子浓度，保障其工作效率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1是本申请实施例示出的船用燃料电池冷却***结构示意图；
图2是本申请实施例示出的船用燃料电池冷却***内部结构图；
图3是本申请实施例示出的船用燃料电池冷却***中常规水冷却***控制方法的流程示意图；
图4是本申请实施例示出的船用燃料电池冷却***中去离子水冷却***控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请的优选实施方式。虽然附图中显示了本申请的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在传统方法的燃料电池冷却***中，有的是通过设置降温设备对空气***中循环的气体进行降温，有的是通过设置换热设备对空气***中循环的气体进行换热，但这种方式也会存在以下问题：
空气***中的部分设备，如空压机、中冷器等，由于持续运转，其本身也会产生大量的热量，如果不对这些设备进行温度控制，一方面会由于运行温度过高影响设备的正常工作，另一方面，在气体循环进入该设备时，同样会提高气体的温度，加重对空气***中循环的气体进行温度控制的负担。
针对上述问题，本申请实施例提供一种船用燃料电池冷却***及其控制方法，不需要在空气***中加装板式换热器，简化了***结构；实现了对空气***中的大热量设备的精准换热，提高了***的换热效率；满足了空压机和中冷器在不同时序上的换热需求；降低了中冷器周围的离子浓度，保障其工作效率。
以下结合附图详细描述本申请实施例的技术方案。
实施例一
图1是本申请实施例示出的船用燃料电池冷却***结构示意图；
图2是本申请实施例示出的船用燃料电池冷却***内部结构图。
参见图1及图2，本申请实施例中船用燃料电池冷却***包括：
空气***1、电堆2、去离子水冷却***3和常规水冷却***4，空气***1包括：空压机11和中冷器12，常规水冷却***4与空压机11形成冷却水循环回路，去离子水冷却***3与中冷器12形成冷却水循环回路。
空气***1与电堆2形成循环回路，用于向电堆2输送符合反应条件的气体并排出反应完成后产生的废气，通过空气***1控制并调节进出电堆2的空气参数，如流量、压力、湿度和温度等，为电堆2提供内部反应所需的最佳空气，并将完成电堆2反应后的废气经过加湿处理后排出。
燃料电池在运行过程中需要氧气进行反应，同时，在反应过程中电堆 2产生的热量需要及时散出，避免电堆2因较大的热负荷导致性能下降，因此，合理控制燃料电池空气侧进出口温度至关重要。
空气***中的空压机11主要作用是为吸进空气提供动力，中冷器12 主要作用是对空压机11出口出来的高温气体进行降温，因此，空压机11 和中冷器12在运行过程中会不间断接触到高温气体，同时，空压机11和中冷器12自身运行也会产生大量的热能，因此，采用常规水冷却***4 和去离子水冷却***3分别对空气***中的空压机11和中冷器12进行换热，以满足空气***1的正常可靠运行。
从上述实施例一可以得到以下有益效果：
本实施例的冷却***包括：空气***、电堆、去离子水冷却***和常规水冷却***；空气***包括：空压机和中冷器；常规水冷却***与空压机形成冷却水循环回路；去离子水冷却***与中冷器形成冷却水循环回路。空气***中的空压机主要作用是为吸进空气提供动力，中冷器主要作用是对空压机出口出来的高温气体进行降温，因此，空压机和中冷器在运行过程中会不间断接触到高温气体，同时，空压机和中冷器自身运行也会产生大量的热能，因此，急需对空压机和中冷器进行换热。本实施例采用常规水冷却***和去离子水冷却***分别对空气***中的空压机和中冷器进行换热，取代传统方式中采用降温设备或是换热设备(如板式换热器)对空气***中的气体进行降温或换热的方式，一方面不需要在空气***中加装板式换热器，简化了***结构，另一方面实现了对空气***中的大热量设备的精准换热，提高了***的换热效率，另外，由于空气是先进入空压机再进入中冷器，因此，空压机和中冷器的在作用节点上存在时序的先后关系，采用常规水冷却***和去离子水冷却***两套***分别对空压机和中冷器进行换热，能够满足空压机和中冷器在不同时序上的换热需求，同时，由于中冷器在运行过程中可能会被磨损产生额外的离子，影响中冷器的正常工作，采用去离子水冷却***对其进行换热能够降低其周围的离子浓度，保障其工作效率。
实施例二
在实际应用中，在实施例一的基础上，还需要对去离子水冷却***和常规水冷却***进行换热。
参见图1，板式换热器5分别与去离子水冷却***3和常规水冷却***4形成冷却水循环回路，板式换热器5通过环境水源为常规水冷却*** 4和去离子水冷却***3换热。
从上述实施例二可以得到以下有益效果：
本实施例采用一个板式换热器分别连接常规水冷却***和去离子水冷却***的方式，实现对两个水冷却***的换热，与传统方式中针对去离子水冷却***和常规水冷却***分别设置一个板式换热器进行换热相比，本实施例减少了换热器的使用，简化了***结构，同时，与环境水进行换热，能够使得***温度与环境温度相接近，避免由于两者温差过大影响冷却***的运行。
实施例三
在实际应用中，在以上实施例的基础上，需要空气***、常规水冷却***和去离子水冷却***的配合合理控制燃料电池空气侧进出口温度和冷却水进出口的温度以保障电堆的稳定运行。
参见图2，空气***1包括：空压机11、中冷器12、空气过滤器13、流量计14、压力传感器15、增湿器16、第一节气门17、第一温湿压一体传感器18、第二节气门19和第二温湿压一体传感器20；空气过滤器13、流量计14、空压机11、压力传感器15、中冷器12、增湿器16和第二节气门19依次连接；第二温湿压一体传感器20、增湿器16、第一节气门17 和第一温湿压一体传感器18依次连接；空气过滤器13的输入端与空气***1的空气进口连接；第二节气门19的输出端与空气***1的空气出口连接；第一温湿压一体传感器18的输出端与电堆2的空气进口连接；第二温湿压一体传感器20的输入端与电堆2的空气出口连接。
空气过滤器13对外界空气进入进行过滤，去除空气中的悬浮固体颗粒物，如灰尘等，流量计14用于检测空气流量，空压机11为吸入空气提供动力，压力传感器15用于检测空气压力，流量计14和压力传感器15 的检测参数用于控制空压机11的转速，从空压机11出口出来的空气干燥、高温，不适宜燃料电池反应，所以需要通过中冷器12对空气进行降温，通过增湿器16对空气进行加湿，增湿器16的加湿由燃料电池空气出口中的反应水汽进行补偿，实现水汽利用。
通过第一温湿压一体传感器18和第二温湿压一体传感器20监测进出电堆2的空气状态(温度、湿度、压力)，使得电堆2运行在合适的工作条件下。通过控制第一节气门17的开度调控进入电堆2的空气流量，通过控制第二节气门19的开度调控燃料电池背压。
背压指后端的压力，通常用于描述***排出的流体在出口处或二次侧受到的与流动方向相反的压力(大于当地大气压)。
常规水冷却***4包括：空压机换热单元41、燃料电池DC/DC变换器换热单元42、温度传感器43、第一电子水泵44和第一膨胀水箱45；燃料电池DC/DC变换器换热单元42、温度传感器43和第一电子水泵44依次连接；燃料电池DC/DC变换器换热单元42的输出端与板式换热器5的输入端连接；第一电子水泵44的输入端与板式换热器5的输出端连接；燃料电池DC/DC变换器换热单元42的两端并联有空压机换热单元41；第一电子水泵44的输入端与板式换热器5的输出端之间并联有第一膨胀水箱45；空压机换热单元41并联在空气***1的空压机11两端。
常规水冷却***4主要用于对空压机换热单元41、燃料电池DC/DC 变换器换热单元42进行换热。通过温度传感器43检测常规水冷却***4 的循环水水温，并以此控制和调节第一电子水泵44的转速。
第一膨胀水箱45可以给冷却***提供相应的补给冷却液,冷却***冷却液的流动是靠第一电子水泵44的压力来实现的。第一电子水泵44吸水的一侧压力低，易产生蒸汽泡，使第一电子水泵44的出水量显著下降，并引起水泵气蚀，气蚀通常为流体在高速流动和压力变化条件下，在流体接触的金属表面上发生洞穴状腐蚀破坏的现象。加装第一膨胀水箱45后，由于第一膨胀水箱45和第一电子水泵44进水口之间存在补充水管且第一膨胀水箱45安装在管路的高处，只要***内部存在气体就会跑到水箱里，因此，***电堆2内的蒸汽泡和板式换热器5中的蒸汽泡通过管路进入第一膨胀水箱45，第一膨胀水箱45将水冷却***里面的气体排出，从而使气水彻底分离，防止第一电子水泵44气蚀的危害产生。
第一膨胀水箱45中的液位检测可实时监测***是否存在缺水并及时进行保护，避免第一电子水泵44空转损坏。
去离子水冷却***3与电堆2形成循环回路，该***包括：第二电子水泵31、温压一体传感器32、节温器33、去离子器34、电导率测试仪35 和第二膨胀水箱36；温压一体传感器32、第二电子水泵31和节温器33 依次连接；温压一体传感器32的输入端与电堆2的冷却出水口连接；节温器33的输出端与电堆2的冷却进水口连接；空气***1的中冷器12的一端连接第二电子水泵31的输入端，另一端连接节温器33的输出端；第二电子水泵31和节温器33的连接处与板式换热器5的输入端连接；去离子器34与第二膨胀水箱36形成循环回路；去离子器34的输入端与板式换热器5的输出端和节温器33的输入端连接；电导率测试仪35连接在板式换热器5的输出端和去离子器34的输出端之间；第二膨胀水箱36的输入端与电堆2的冷却出水口连接。
去离子水冷却***3主要用于对电堆2、中冷器12进行换热，通过温压一体传感器32检测去离子水冷却***3的循环水温度和水压力。通过控制节温器33的开度调节进入电堆2和中冷器12的循环水水温，通过控制第二电子水泵31的转速调节进入电堆2和中冷器12的循环水水压和水温，使得电堆2运行在合适的工作条件。第二膨胀水箱36可将***里面的气体排出，还可以给冷却***提供相应的补给冷却液并防止第二电子水泵31气蚀的危害产生。第二膨胀水箱36中的液位检测可实时监测***是否存在缺水并及时进行保护，避免第二电子水泵31空转损坏。
循环水中的离子主要来源于冷却***部件材料，例如在燃料电池运行过程中，由于流体对管路及各种控制阀门的磨损与侵蚀，会产生额外的离子。较高的离子浓度对膜电极有危害，因此，电堆在反应过程中控制离子浓度极为关键。去离子器34用于降低循环水中的离子含量，通过电导率测试仪35检测循环水中的离子含量，实时监测并在循环水离子含量过高时及时提示更换去离子器34。
从上述实施例三可以得到以下有益效果：
本实施例中，空气***的增湿器的加湿由燃料电池空气出口中的反应水汽进行补偿，实现水汽利用，相比传统方式专门设置加湿支路或加湿***更加简单高效，且在空气***和燃料电池电堆之间形成加湿的循环，实现水汽的重复利用，节约资源；利用常规水冷却***对空压机换热单元和燃料电池DC/DC变换器换热单元进行换热，能够使得空压机换热单元更好的对空气***中的空压机进行换热，燃料电池DC/DC变换器换热单元更好的对燃料电池变换器进行换热，保障空压机和燃料电池变换器的稳定工作；利用去离子水冷却***对电堆和空气***中的中冷器进行换热，保障电堆和中冷器的稳定工作，并对循环水中的离子进行去除，防止离子浓度过高对膜电极的损害；利用膨胀水箱提高***内部压力防止水泵气蚀。与传统冷却水***相比，本实施例中，常规水冷却***和去离子水冷却***除了完成自身的循环水冷却工作外，还对空气***中的关键部件，如空压机、中冷器进行换热，因此，空气***中不在需要设置板式换热器来对关键部件进行换热，即仅需要将常规水冷却***和去离子水冷却***与同一块板式换热器连接完成对两套水冷却***的换热，再利用常规水冷却***和去离子水冷却***对空气***进行换热，以此互相配合完成对电堆的换热，节约了板式换热器的同时也简化了整个***的结构。
实施例四
在实际应用中，在以上实施例的基础上，需要对常规水冷却***进行逻辑控制以保障该***的稳定运行。
图3是本申请实施例示出的船用燃料电池冷却***中常规水冷却***控制方法的流程示意图。
参见图3，本申请实施例中船用燃料电池冷却***中常规水冷却***控制方法包括：
步骤401、检测第一膨胀水箱的液位，判断第一膨胀水箱的液位是否小于等于第一阈值；
步骤402、若第一膨胀水箱的液位小于等于第一阈值，则***启动缺水保护并停止运行；
步骤403、若第一膨胀水箱的液位大于第一阈值，则开启第一电子水泵并通过温度传感器采集常规循环水的温度值；
步骤404、判断常规循环水的温度值是否小于等于第二阈值；
步骤405、若常规循环水的温度值小于等于第二阈值，则根据常规循环水的温度值调控第一电子水泵的转速；
当循环水水温较高时提高第一电子水泵的转速以加快换热降低水温，当循环水水温较低时降低第一电子水泵的转速以减缓换热提高水温，从而实现***稳定。
在调控第一电子水泵的转速的过程中通过温度传感器实时采集常规循环水的温度值并判断常规循环水的温度值是否小于等于第二阈值，即循环步骤404直到常规循环水的温度值大于第二阈值时跳出该循环进入步骤 406。
步骤406、若常规循环水的温度值大于第二阈值，则***启动过温保护并停止运行。
从上述实施例四可以得到以下有益效果：
本实施例中，根据水箱液位和水温对常规水冷却***进行逻辑控制和故障判断，实现***热量换热均衡，使常规水冷却***运行稳定，从而使得使电堆工作在合适反应环境，实现电堆高效可靠发电、延长***寿命。
实施例五
在实际应用中，在以上实施例的基础上，需要对去离子水冷却***进行逻辑控制以保障该***的稳定运行。
图4是本申请实施例示出的船用燃料电池冷却***中去离子水冷却***控制方法的流程示意图。
参见图4，本申请实施例中船用燃料电池冷却***中去离子水冷却***控制方法包括：
步骤501、检测第二膨胀水箱的液位，判断第二膨胀水箱的液位是否小于等于第三阈值；
步骤502、若第二膨胀水箱的液位小于等于第三阈值，则***启动缺水保护并停止运行；
步骤503、若第二膨胀水箱的液位大于第三阈值，则开启第二电子水泵；
步骤504、通过电导率测试仪检测去离子循环水的电导率并判断去离子循环水的电导率是否大于第四阈值；
步骤505、若去离子循环水的电导率大于第四阈值，则提示需要更换去离子器；
步骤506、若去离子循环水的电导率小于等于第四阈值，则通过温压一体传感器采集去离子循环水的温度并判断去离子循环水的温度是否小于等于第五阈值；
步骤507、若去离子循环水的温度小于等于第五阈值，则关闭节温器的阀门并根据去离子循环水的温度调控第二电子水泵的转速，开启空压机；
步骤508、若去离子循环水的温度大于第五阈值，则判断去离子循环水的温度是否大于第五阈值且小于等于第六阈值；
步骤509、若去离子循环水的温度大于第五阈值且小于等于第六阈值，则开启节温器的阀门至0度到90度之间并开启空压机；
步骤510、若去离子循环水的温度大于第六阈值，则***启动过温保护并停止运行；
步骤511、通过温压一体传感器采集去离子循环水的水压并判断去离子循环水的水压是否大于等于第七阈值且小于第八阈值；
步骤512、若去离子循环水的水压大于等于第七阈值且小于第八阈值，则***启动冷却水压力异常报警并停止运行；
步骤513、若去离子循环水的水压小于第七阈值或大于等于第八阈值，则根据去离子循环水的水压调控第二电子水泵的转速；
当循环水水压较高时降低第二电子水泵的转速以降低水压，当循环水水压较低时提高第二电子水泵的转速以提高水压，从而实现***稳定。
在调控第二电子水泵的转速的过程中通过电导率测试仪实时检测离子循环水的电导率并判断去离子循环水的电导率是否大于第四阈值，即重新从步骤504开始循环。
从上述实施例五可以得到以下有益效果：
本实施例中，根据水箱液位、电导率、水温、水压对去离子水冷却***进行逻辑控制和故障判断，实现***热量换热及离子浓度均衡，使去离子水冷却***运行稳定，从而使得电堆工作在合适反应环境，实现电堆高效可靠发电、延长***寿命。
以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种船用燃料电池冷却***，其特征在于，包括：空气***(1)、电堆(2)、去离子水冷却***(3)、常规水冷却***(4)和板式换热器(5)；
所述空气***(1)包括：空压机(11)和中冷器(12)；
所述空气***(1)用于向所述电堆(2)输送符合反应条件的气体并排出反应完成后产生的废气；
所述常规水冷却***(4)与所述空压机(11)形成冷却水循环回路；
所述去离子水冷却***(3)与所述中冷器(12)形成冷却水循环回路；
所述常规水冷却***(4)包括：空压机换热单元(41)、燃料电池DC/DC变换器换热单元(42)、温度传感器(43)、第一电子水泵(44)和第一膨胀水箱(45)；
所述燃料电池DC/DC变换器换热单元(42)、所述温度传感器(43)和所述第一电子水泵(44)依次连接；
所述燃料电池DC/DC变换器换热单元(42)的输出端与所述板式换热器(5)的输入端连接；
所述第一电子水泵(44)的输入端与所述板式换热器(5)的输出端连接；
所述燃料电池DC/DC变换器换热单元(42)的两端并联有所述空压机换热单元(41)；
所述第一电子水泵(44)的输入端与所述板式换热器(5)的输出端之间并联有所述第一膨胀水箱(45)；
所述空压机换热单元(41)并联在所述空气***(1)的所述空压机(11)两端。
2.根据权利要求1所述的船用燃料电池冷却***，其特征在于，所述去离子水冷却***(3)包括：第二电子水泵(31)、温压一体传感器(32)、节温器(33)、去离子器(34)、电导率测试仪(35)和第二膨胀水箱(36)；
所述温压一体传感器(32)、所述第二电子水泵(31)和所述节温器(33)依次连接；
所述温压一体传感器(32)的输入端与所述电堆(2)的冷却出水口连接；
所述节温器(33)的输出端与所述电堆(2)的冷却进水口连接；
所述空气***(1)的所述中冷器(12)的一端连接所述第二电子水泵(31)的输入端，另一端连接所述节温器(33)的输出端；
所述第二电子水泵(31)和所述节温器(33)的连接处与所述板式换热器(5)的输入端连接；
所述去离子器(34)与所述第二膨胀水箱(36)形成循环回路；
所述去离子器(34)的输入端与所述板式换热器(5)的输出端和所述节温器(33)的输入端连接；
所述电导率测试仪(35)连接在所述板式换热器(5)的输出端和所述去离子器(34)的输出端之间；
所述第二膨胀水箱(36)的输入端与所述电堆(2)的冷却出水口连接。
3.根据权利要求2所述的船用燃料电池冷却***，其特征在于：
所述板式换热器(5)分别与所述去离子水冷却***(3)和所述常规水冷却***(4)形成冷却水循环回路。
4.根据权利要求3所述的船用燃料电池冷却***，其特征在于，所述空气***(1)包括：空压机(11)、中冷器(12)、空气过滤器(13)、流量计(14)、压力传感器(15)、增湿器(16)、第一节气门(17)、第一温湿压一体传感器(18)、第二节气门(19)和第二温湿压一体传感器(20)；
所述空气过滤器(13)、所述流量计(14)、所述空压机(11)、所述压力传感器(15)、所述中冷器(12)、所述增湿器(16)和所述第二节气门(19)依次连接；
所述第二温湿压一体传感器(20)、所述增湿器(16)、所述第一节气门(17)和所述第一温湿压一体传感器(18)依次连接；
所述空气过滤器(13)的输入端与所述空气***(1)的空气进口连接；
所述第二节气门(19)的输出端与所述空气***(1)的空气出口连接；
所述第一温湿压一体传感器(18)的输出端与所述电堆(2)的空气进口连接；
所述第二温湿压一体传感器(20)的输入端与所述电堆(2)的空气出口连接。
5.根据权利要求4所述的船用燃料电池冷却***，其特征在于：
所述板式换热器(5)通过环境水源为所述常规水冷却***(4)和所述去离子水冷却***(3)换热。
6.根据权利要求5所述的船用燃料电池冷却***，其特征在于：
所述去离子水冷却***(3)与所述电堆(2)形成冷却水循环回路。
7.一种船用燃料电池冷却***的控制方法，其特征在于，用于控制权利要求1至6任一项所述的冷却***，包括：
***工作后，检测第一膨胀水箱(45)的液位；
若所述第一膨胀水箱(45)的液位小于等于第一阈值，则***启动缺水保护并停止运行；
若所述第一膨胀水箱(45)的液位大于所述第一阈值，则开启第一电子水泵(44)并通过温度传感器(43)采集常规循环水的温度值；
若所述常规循环水的温度值小于等于第二阈值，则根据所述常规循环水的温度值调控所述第一电子水泵(44)的转速；
若所述常规循环水的温度值大于所述第二阈值，则***启动过温保护并停止运行。
8.根据权利要求7所述的船用燃料电池冷却***的控制方法，其特征在于，所述根据所述常规循环水的温度值调控所述第一电子水泵(44)的转速之后，包括：
通过所述温度传感器(43)采集所述常规循环水的温度值并判断所述常规循环水的温度值是否小于等于所述第二阈值。
9.根据权利要求7所述的船用燃料电池冷却***的控制方法，其特征在于，还包括：
***工作后，检测第二膨胀水箱(36)的液位；
若所述第二膨胀水箱(36)的液位小于等于第三阈值，则***启动缺水保护并停止运行；
若所述第二膨胀水箱(36)的液位大于所述第三阈值，则开启第二电子水泵(31)并通过电导率测试仪(35)检测去离子循环水的电导率；
若所述去离子循环水的电导率大于第四阈值，则提示需要更换去离子器(34)；
若所述去离子循环水的电导率小于等于所述第四阈值，则通过温压一体传感器(32)采集所述去离子循环水的温度；
若所述去离子循环水的温度小于等于第五阈值，则关闭节温器(33)的阀门并根据所述去离子循环水的温度调控所述第二电子水泵(31)的转速，开启空压机(11)；
若所述去离子循环水的温度大于所述第五阈值且小于等于第六阈值，则开启所述节温器(33)的阀门至0度到90度之间并开启所述空压机(11)；
若所述去离子循环水的温度大于所述第六阈值，则***启动过温保护并停止运行；
通过所述温压一体传感器(32)采集所述去离子循环水的水压；
若所述去离子循环水的水压大于等于第七阈值且小于第八阈值，则***启动冷却水压力异常报警并停止运行；
若所述去离子循环水的水压小于所述第七阈值或大于等于所述第八阈值，则根据所述去离子循环水的水压调控所述第二电子水泵(31)的转速。
10.根据权利要求9所述的船用燃料电池冷却***的控制方法，其特征在于，所述根据所述去离子循环水的水压调控所述第二电子水泵(31)的转速之后，包括：
通过所述电导率测试仪(35)检测所述去离子循环水的电导率并判断所述去离子循环水的电导率是否大于所述第四阈值。
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