燃料电池热电联供系统的控制方法与流程

1.本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池热电联供系统的控制方法。


背景技术：

2.燃料电池热电联供系统主要包括燃料电池单元、燃料供给单元、氧化剂供给单元、储热单元等。系统在运行时能够同时产生电能和热能，产生的电能可以用于外部电器的供电，产生的热能则可以用于外部供热。
3.就热能利用来说，目前主要采用储热水箱将燃料电池单元反应生成的热量加以存储利用，具体地，通过冷却管路中的冷却液在储热水箱与燃料电池单元之间循环，实现将燃料电池单元内的热量转移至储热水箱内，供用户使用。为满足用户的用水需求，通常储热水箱都具有较大的容量，而燃料电池单元的反应稳定性要求又决定了冷却管路进出燃料电池单元的温差较小，通常只有5℃左右，这就导致在热量转移过程中储热水箱的升温慢、一次性加热时间长，加热效率低下。
4.相应地，本领域需要一种新的燃料电池热电联供系统的控制方法来解决上述问题。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中的上述至少一个问题，即为了解决现有储热水箱的加热效率低的问题，本技术提供了一种燃料电池热电联供系统的控制方法，所述燃料电池热电联供系统包括：
6.燃料电池单元，所述燃料电池单元包括冷却进口和冷却出口；
7.保温水箱，所述保温水箱包括彼此分隔的上部内胆和下部内胆，所述上部内胆设置有第一换热进口、第一换热出口和第一用水出口，所述第一换热进口与所述冷却出口连通，所述第一换热出口与所述冷却进口连通，所述第一用水出口与供水开关连通，所述下部内胆设置有第二换热进口、第二换热出口和第二用水出口，所述第二换热进口与所述冷却出口连通，所述第二换热出口与所述冷却进口连通，所述第二用水出口与所述供水开关连通；
8.所述控制方法包括：
9.获取所述燃料电池单元的运行状态参数；
10.基于所述运行状态参数，确定所述上部内胆的第一停止加热温度和所述下部内胆的第二停止加热温度；
11.基于所述第一停止加热温度和所述第二停止加热温度，对所述上部内胆和所述下部内胆分别进行加热。
12.在上述燃料电池热电联供系统的控制方法的优选技术方案中，所述运行状态参数包括运行功率和启停次数，“基于所述运行状态参数，确定所述上部内胆的第一停止加热温
度和所述下部内胆的第二停止加热温度”的步骤进一步包括：
13.如果所述运行功率大于等于预设功率阈值，则确定所述第一停止加热温度和所述第二停止加热温度均为第一预设温度；
14.如果所述运行功率小于所述预设功率阈值或者所述燃料电池单元在预设时间段内的启停次数大于预设次数阈值，则确定所述第一停止加热温度为所述第一预设温度，所述第二停止加热温度为第二预设温度；
15.其中，所述第一预设温度大于所述第二预设温度。
16.在上述燃料电池热电联供系统的控制方法的优选技术方案中，“基于所述第一停止加热温度和所述第二停止加热温度，对所述上部内胆和所述下部内胆分别进行加热”的步骤进一步包括：
17.在所述第一停止加热温度和所述第二停止加热温度均为第一预设温度的前提下，先对所述上部内胆进行加热，直至所述上部内胆的水温达到所述第一预设温度时，再对所述下部内胆进行加热；
18.在所述第一停止加热温度为所述第一预设温度，所述第二停止加热温度为第二预设温度的前提下，先对所述下部内胆进行加热，直至所述下部内胆的水温达到所述第二预设温度时，再对所述上部内胆进行加热。
19.在上述燃料电池热电联供系统的控制方法的优选技术方案中，所述燃料电池热电联供系统还包括散热器，所述散热器的进口与所述冷却出口连通，所述散热器的出口与所述冷却进口连通，
20.所述控制方法还包括：
21.在所述第一停止加热温度和所述第二停止加热温度均为第一预设温度的前提下，如果所述下部内胆的水温达到所述第一预设温度，则控制所述散热器启动运行。
22.在上述燃料电池热电联供系统的控制方法的优选技术方案中，所述燃料电池热电联供系统还包括：
23.连通开关，所述连通开关设置于所述上部内胆与所述下部内胆之间，所述连通开关被设置成在处于打开状态时所述上部内胆与所述下部内胆连通，在处于关闭状态时所述上部内胆与所述下部内胆彼此分隔；
24.所述控制方法还包括：
25.如果燃料电池单元停止运行，则控制所述连通开关打开。
26.在上述燃料电池热电联供系统的控制方法的优选技术方案中，所述控制方法还包括：
27.当用户端有用热需求时，判断所述上部内胆是否处于加热状态；
28.如果所述上部内胆未处于加热状态，则控制所述上部内胆进行供水；
29.如果所述上部内胆处于加热状态，则控制所述下部内胆进行供水。
30.在上述燃料电池热电联供系统的控制方法的优选技术方案中，所述燃料电池热电联供系统还包括辅热单元，所述第一用水出口和所述第二用水出口同时与所述辅热单元的进口连通，所述辅热单元的出口与所述供水开关连通，
31.所述控制方法还包括：在开启所述上部内胆供水的前提下，获取所述上部内胆的出水温度；
32.判断所述上部内胆的出水温度是否小于预设温度阈值；
33.如果所述上部内胆的出水温度小于所述预设温度阈值，则判断所述下部内胆是否处于加热状态；
34.如果所述下部内胆未处于加热状态，则控制所述上部内胆停止供水并控制所述下部内胆进行供水，同时对所述上部内胆进行加热；
35.如果所述下部内胆处于加热状态，则控制所述辅热单元启动运行。
36.在上述燃料电池热电联供系统的控制方法的优选技术方案中，所述控制方法还包括：
37.在开启所述下部内胆进行供水的前提下，获取所述下部内胆的出水温度；
38.判断所述下部内胆的出水温度是否小于所述预设温度阈值；
39.如果所述下部内胆的出水温度小于所述预设温度阈值，则判断所述上部内胆是否处于加热状态；
40.如果所述上部内胆未处于加热状态，则再次获取所述上部内胆的出水温度；
41.如果再次获取的所述上部内胆的出水温度等于所述第一停止加热温度，则控制所述上部内胆进行供水，同时对所述下部内胆进行加热；
42.如果再次获取的所述上部内胆的出水温度小于所述第一停止加热温度，或者所述上部内胆处于加热状态，则控制所述辅热单元启动运行。
43.在上述燃料电池热电联供系统的控制方法的优选技术方案中，所述燃料电池热电联供系统还包括第一换热盘管，所述第一换热盘管设置于所述上部内胆内并且所述第一换热盘管的两端分别与所述第一换热进口和所述第一换热出口连通；并且/或者
44.所述燃料电池热电联供系统还包括第二换热盘管，所述第二换热盘管设置于所述下部内胆内并且所述第二换热盘管的两端分别与所述第二换热进口和所述第二换热出口连通。
45.在上述燃料电池热电联供系统的控制方法的优选技术方案中，所述燃料电池热电联供系统还包括混水阀，所述第一用水出口和所述第二用水出口同时与所述混水阀的热水进口连通，所述混水阀的冷水进口与水源连通，所述混水阀的混水出口与所述供水开关连通；并且/或者所述下部内胆还设置有补水口，所述补水口与水源连通。
46.通过将保温水箱分隔成彼此分隔的上部内胆和下部内胆，并且基于运行状态参数确定上部内胆的第一停止加热温度和下部内胆的第二停止加热温度，然后对上部内胆和下部内胆分别进行加热，本技术的控制方法能够实现对水箱的分区加热，提高加热效率。同时，由于上部内胆和下部内胆上下布置，还使得下部内胆被加热时，高温水由于密度差而上浮并与上部内胆的底部冷水进行换热，实现上部内胆的更多热量存储，保证上部内胆的用热。
47.进一步地，通过在运行功率大于等于预设功率阈值时，确定第一停止加热温度和第二停止加热温度均为第一预设温度，可以利用燃料电池单元在大功率运行时提供的稳定热量供应来同时加热上部内胆和下部内胆，充分利用燃料电池余热，保证用热。通过在运行功率小于预设功率阈值或者燃料电池启停次数过多时，确定第一停止加热温度为第一预设温度，第二停止加热温度为第二预设温度，可以在燃料电池单元不能提供稳定热量供应时，有差别的加热两个内胆，保证至少一个内胆可以用热。
48.进一步地，通过在燃料电池单元能够提供稳定热量供应时，先对上部内胆加热，直至上部内胆水温达到第一预设温度，再对下部内胆进行加热，可以优先保证上部内胆的储热和用热，保证上部内胆储热效果。通过在燃料电池单元不能提供稳定热量供应时，先对下部内胆加热，直至下部内胆水温达到第二预设温度，再对上部内胆加热，可以优先保证下部内胆的基本储热，满足用户基本用热需求。
49.进一步地，通过在下部内胆水温达到第一预设温度时，控制散热器启动运行，可以利用散热器对燃料电池单元进行散热，保证燃料电池单元的运行稳定性。
50.进一步地，通过在上部内胆与下部内胆之间设置连通开关，并且在燃料电池停止运行时控制连通开关打开，可以在无热量供应时通过连通上部内胆与下部内胆实现二者之间的强制对流，利用水温分层效应完成较多的热水存储于上部内胆，满足用户基本用热需求。
51.进一步地，通过在用户端有用热需求时判断上部内胆是否处于加热状态，在上部内胆未处于加热状态时控制上部内胆供水，在上部内胆处于加热状态时控制下部内胆供水，本技术的控制方法可以避免同时加热和用水导致的冷热不均，出水压力不稳等影响用户体验的情况出现，保障用户用热体验。
52.进一步地，通过在上部内胆出水温度小于预设温度阈值时切换至下部内胆供水或控制辅热单元启动运行，能够保证用户用热体验。
53.进一步地，通过在下部内胆出水温度小于预设温度阈值时切换至上部内胆供水或控制辅热单元启动运行，能够保证用户用热体验。
54.进一步地，通过在上部内胆的内侧上部设置第一换热盘管，可以保证上部内胆的上部存储更多的热量。通过在下部内胆的内侧上部设置第二换热盘管，可以保证下部内胆的上部存储更多的热量，同时利用上部内胆与下部内胆之间的换热，保证上部内胆的更多热量存储，保证上部内胆的用热。
附图说明
55.下面参照附图来描述本技术的燃料电池热电联供系统的控制方法。
56.附图中：
57.图1为本技术的燃料电池热电联供系统的系统图；
58.图2为本技术的燃料电池热电联供系统的控制方法的流程图；
59.图3为本技术的燃料电池热电联供系统的控制方法的加热过程的逻辑图；
60.图4为本技术的燃料电池热电联供系统的控制方法的用热过程的逻辑图。
61.附图标记列表
62.1、燃料电池单元；11、冷却进口；12、冷却出口；2、保温水箱；21、上部内胆；211、第一换热进口；212、第一换热出口；213、第一用水出口；22、下部内胆；221、第二换热进口；222、第二换热出口；223、第二用水出口；23、连通开关；3、散热器；4、循环泵；51、第一换热盘管；52、第二换热盘管；6、混水阀；71、第一通断阀；72、第二通断阀；73、第三通断阀；74、第四通断阀；81、第一三通控制阀；82、第二三通控制阀；83、第三三通控制阀；9、辅热单元。
具体实施方式
63.下面参照附图来描述本技术的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本技术的技术原理，并非旨在限制本技术的保护范围。例如，尽管下文详细描述了本技术方法的详细步骤，但是，在不偏离本技术的基本原理的前提下，本领域技术人员可以对下述步骤进行组合、拆分及调换顺序，如此修改后的技术方案并没有改变本技术的基本构思，因此也落入本技术的保护范围之内。
64.需要说明的是，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
65.还需要说明的是，在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
66.首先参照图1，对本技术的燃料电池热电联供系统进行介绍。其中，图1为本技术的燃料电池热电联供系统的系统图。
67.如图1所示，燃料电池热电联供系统包括燃料电池单元1、保温水箱2、散热器3、循环泵4和辅热单元9。燃料电池单元1具有燃料进口、燃料出口、氧化剂进口、氧化剂出口、冷却进口11和冷却出口12等。燃料进口和燃料出口与燃料供应单元连通，以实现燃料的供给以及反应产物和剩余燃料的排出。氧化剂进口和氧化剂出口与氧化剂供应单元连通，以实现氧化剂的供给以及反应产物和剩余氧化剂的排出。冷却进口11与循环泵4的出口连通，循环泵4的进口与第一三通控制阀81的第一接口(图1中第一三通控制阀81的左侧接口)连通，冷却出口12与第二三通控制阀82的第一接口(图1中第二三通控制阀82的左侧接口)连通。
68.保温水箱2包括彼此分隔的上部内胆21和下部内胆22，上部内胆21与下部内胆22的形成方式本技术中不作限制，可以是两个彼此独立的内胆彼此拼接形成，也可以是单个内胆中间增加隔板分隔形成。
69.上部内胆21设置有第一换热进口211、第一换热出口212和第一用水出口213，第一换热进口211与第一通断阀71的出口连通，第一通断阀71的进口与第二三通控制阀82的第二接口(图1中第二三通控制阀82的右侧接口)连通，从而第一换热进口211与冷却出口12连通。第一换热出口212与第一三通阀的第二接口(图1中第一三通控制阀81的右侧接口)连通，从而第一换热出口212与冷却进口11连通。第一用水出口213与第三通断阀73的进口连通，第三通断阀73的出口与辅热单元9的进口连通。其中，第一通断阀71和第三通断阀73优选地为电磁阀。
70.下部内胆22设置有第二换热进口221、第二换热出口222、第二用水出口223和补水口，第二换热进口221与第二通断阀72的出口连通，第二通断阀72的进口与第二三通控制阀82的第二接口，从而第二换热进口221与冷却出口12连通。第二换热出口222与第一三通阀的第二接口的进口连通，从而第二换热出口222与冷却进口11连通。第二用水出口223与第四通断阀74的进口连通，第四通断阀74的出口与辅热单元9的进口连通。补水口与第三三通控制阀83的第一接口(图1中第三三通控制阀83的左侧接口)连通，第三三通控制阀83的第二接口(图1中第三三通控制阀83的右侧接口)与水源连通，从而实现补水口与水源的连通。其中，第二通断阀72和第四通断阀74优选地为电磁阀。
71.燃料电池热电联供系统还包括混水阀6，辅热单元9的出口与混水阀6的热水进口(图1中混水阀6的上侧接口)连通，混水阀6的冷水进口(图1中混水阀6的下侧接口)与第三三通控制阀83的第三接口(图1中第三三通控制阀83的上侧接口)连通，混水阀6的混水出口(图1中混水阀6的右侧接口)与供水开关连通，从而实现第一用水出口213和第二用水出口223与供水开关的连通。
72.上部内胆21与下部内胆22之间还设置有连通开关23，连通开关23被设置成在处于打开状态时上部内胆21与下部内胆22连通，在处于关闭状态时上部内胆21与下部内胆22彼此分隔。在本技术中，连通开关23可以为开关机构，如平移挡板机构或旋转挡板机构等，也可以为电磁阀，只要能够实现上述开关打开时上部内胆21与下部内胆22连通、开关关闭时上部内胆21与下部内胆22分隔的功能即可。
73.燃料电池热电联供系统还包括第一换热盘管51和第二换热盘管52，第一换热盘管51设置于上部内胆21的内侧上部，并且第一换热盘管51的两端分别与第一换热进口211和第一换热出口212连通，从而第一换热盘管51与燃料电池单元1之间形成循环回路。第二换热盘管52设置于下部内胆22的内侧上部，并且第二换热盘管52的两端分别与第二换热进口221和第二换热出口222连通，从而第二换热盘管52与燃料电池单元1之间形成循环回路。
74.散热器3的进口与第二三通控制阀82第三接口(图1中第二三通控制阀82的下侧接口)连通，从而散热器3的进口与冷却出口12连通。散热器3的出口与第一三通阀的第三接口(图1中第一三通控制阀81的上侧接口)连通，从而散热器3的出口与冷却进口11连通。
75.本领域技术人员可以理解，燃料电池系统的运行原理为本领域公知常识，本技术中不再展开赘述。当然，上述燃料电池系统的具体组成方式并非唯一，在满足燃料电池热电联供系统至少包括燃料电池单元1和保温水箱2的前提下，本领域技术人员可以有选择地调整，这种调整并未偏离本技术的原理。例如，散热器3、第一换热盘管51、第二换热盘管52、辅热单元9、连通开关23中的部分可以省略或替换。再如，三通控制阀可以替换为两个通断阀，反之两个通断阀也可以合并为一个三通控制阀等。
76.下面参照图2，对本技术的燃料电池热电联供系统的控制方法进行介绍。其中，图2为本技术的燃料电池热电联供系统的控制方法的流程图。
77.如图2所示，为了解决现有储热水箱的加热效率低的问题，本技术的燃料电池热电联供系统的控制方法包括：
78.s101、获取燃料电池单元的运行状态参数。本技术中，运行状态参数包括运行功率和启停次数，运行功率的大小和启停次数的多少均可以反映出燃料电池单元运行过程中的余热产量。
79.s103、基于运行状态参数，确定上部内胆的第一停止加热温度和下部内胆的第二停止加热温度。例如，在燃料电池单元的余热产量较高时，可以将上部内胆和下部内胆设置较高的停止加热温度，将燃料电池单元的产热进行充分存储；在燃料电池单元的余热产量较低时，可以将上部内胆和下部内胆中至少一个设置为较低的停止加热温度，以优先满足用户的基本用热需求。
80.s105、基于第一停止加热温度和第二停止加热温度，对上部内胆和下部内胆分别进行加热。在确定第一停止加热温度和第二停止加热温度后，可以按照特定的顺序对上部内胆和下部内胆分别进行加热，以分别实现燃料电池单元的余热产量较高时产热充分存储
和燃料电池单元的余热产量较低时优先满足用热需求的目的。例如，在燃料电池单元的余热产量较高时，可以一次对上部内胆和下部内胆加热；在燃料电池单元的余热产量较低时，可以先对停止加热温度较低的内胆加热，再对停止加热温度较高的内胆加热。
81.通常，燃料电池单元的反应稳定性要求决定了进出燃料电池冷却液的进出温差需要保持在一定标准值，通常只有5℃左右，如冷却进口温度60℃，冷却出口温度65℃。如果仅凭5℃的温差加热整个保温水箱，将导致加热时间过长，加热效率低下等问题。而本技术通过将保温水箱分隔成彼此分隔的上部内胆和下部内胆，并且基于运行状态参数确定上部内胆的第一停止加热温度和下部内胆的第二停止加热温度，然后对上部内胆和下部内胆分别加热，本技术的控制方法能够实现对水箱的分区加热，提高加热效率。同时，由于上部内胆和下部内胆上下布置，还使得下部内胆被加热时，高温水由于密度差而上浮并与上部内胆的底部冷水(相对上部内胆的上部水温而言)进行换热，实现上部内胆的更多热量存储，保证上部内胆的用热。
82.下面对本技术的控制方法进行展开描述。
83.一种实施方式中，s103进一步包括：如果运行功率大于等于预设功率阈值，则确定第一停止加热温度和第二停止加热温度均为第一预设温度；如果运行功率小于预设功率阈值或者燃料电池单元在预设时间段内的启停次数大于预设次数阈值，则确定第一停止加热温度为第一预设温度，第二停止加热温度为第二预设温度；其中，第一预设温度大于第二预设温度。
84.举例而言，第一预设温度可以为50℃-60℃，第二预设温度可以为40℃-50℃，以下实施方式以第一预设温度为55℃，第二预设温度为45℃为例。通常燃料电池热电联供系统在运行周期内的启停次数较少，因此当燃料电池单元的运行功率大于等于预设功率阈值时，证明此时燃料电池单元可以提供稳定的产热，第一内胆和第二内胆可以充分存储热量，此时考虑将第一停止加热温度和第二停止加热温度设置为较高的温度值，本技术中将第一停止加热温度和第二停止加热温度均设置为第一预设温度，即55℃。反之，当燃料电池单元的运行功率小于预设功率阈值、或者系统因为故障、人工设置等因素导致运行周期内(如一天或近1小时等)启停次数大于预设次数阈值时，证明此时燃料电池单元无法提供稳定的产热，第一内胆和第二内胆无法充分存储热量，甚至无法达到对应的停止加热温度，此时考虑将第一停止加热温度设置为较高的温度值，即55℃，而将第二停止加热温度设置为较低的温度值，即45℃。其中，预设功率阈值和预设次数阈值可以通过试验确定，也可以通过经验确定。
85.一种可替换的实施方式中，当燃料电池单元的运行功率大于等于预设功率阈值时，可以将第一停止加热温度和第二停止加热温度设置为不同的温度值，如第一停止加热温度设置为55℃，第二停止加热温度设置为50℃。
86.一种可替换的实施方式中，当燃料电池单元的运行功率小于预设功率阈值、或者启停次数大于预设次数阈值时，可以将第一停止加热温度设置为45℃，第二停止加热温度设置为55℃。
87.通过在运行功率大于等于预设功率阈值时，确定第一停止加热温度和第二停止加热温度均为第一预设温度，可以利用燃料电池单元在大功率运行时提供的稳定热量供应来同时加热上部内胆和下部内胆，充分利用燃料电池余热，保证用热。通过在运行功率小于预
设功率阈值或者燃料电池启停次数过多时，确定第一停止加热温度为第一预设温度，第二停止加热温度为第二预设温度，可以在燃料电池单元不能提供稳定热量供应时，有差别的加热两个内胆，保证至少一个内胆可以用热。
88.一种实施方式中，s105进一步包括：在第一停止加热温度和第二停止加热温度均为第一预设温度的前提下，先对上部内胆进行加热，直至上部内胆的水温达到第一预设温度时，再对下部内胆进行加热；在第一停止加热温度为第一预设温度，第二停止加热温度为第二预设温度的前提下，先对下部内胆进行加热，直至下部内胆的水温达到第二预设温度时，再对上部内胆进行加热。
89.具体地，如前所述，由于上部内胆与下部内胆上下布置，使得上部内胆能够实现更多的热量存储，因此在燃料电池单元可以提供稳定热量时，先对上部内胆加热，优先保证上部内胆的热量存储，在上部内胆热量存储充足后再进行下部内胆的加热。此时，控制第一三通控制阀的第一接口和第二接口连通，第二三通控制阀的第一接口和第二接口连通，第一通断阀打开，循环泵启动运行，实现燃料电池单元与第一换热盘管之间的冷却液循环，利用第一换热盘管加热上部内胆中的水。当上部内胆的水温加热至55℃时，关闭第一通断阀、打开第二通断阀，实现燃料电池单元与第二换热盘管之间的冷却液循环，利用第二换热盘管加热下部内胆中的水。
90.反之，在燃料电池单元无法提供稳定热量时，先对下部内胆加热，优先保证下部内胆的基本热量存储，满足用户基本用热需求，然后再加热上部内胆。此时，控制第一三通控制阀的第一接口和第二接口连通，第二三通控制阀的第一接口和第二接口连通，第二通断阀打开，循环泵启动运行，实现燃料电池单元与第二换热盘管之间的冷却液循环，利用第二换热盘管加热下部内胆中的水。当下部内胆的水温加热至45℃时，关闭第二通断阀、打开第一通断阀，实现燃料电池单元与第一换热盘管之间的冷却液循环，利用第一换热盘管加热上部内胆中的水。
91.一种可替换的实施方式中，在燃料电池单元能够提供稳定热量时，当第一停止加热温度和第二停止加热温度不同时，可以先对停止加热温度较低的内胆进行加热，再对停止温度较高的内胆进行加热。
92.一种可替换的实施方式中，在燃料电池单元无法提供稳定热量时，当第一停止加热温度小于第二停止加热温度时，可以先对上部内胆进行加热，再对下部内胆进行加热。
93.通过在燃料电池单元能够提供稳定热量供应时，先对上部内胆加热，直至上部内胆水温达到第一预设温度，再对下部内胆进行加热，可以优先保证上部内胆的储热和用热，保证上部内胆储热效果。通过在燃料电池单元不能提供稳定热量供应时，先对下部内胆加热，直至下部内胆水温达到第二预设温度，再对上部内胆加热，可以优先保证下部内胆的基本储热，满足用户基本用热需求。
94.一种实施方式中，控制方法还包括：在第一停止加热温度和第二停止加热温度均为第一预设温度的前提下，如果下部内胆的水温达到第一预设温度，则控制散热器启动运行。
95.举例而言，由于在燃料电池单元可以提供稳定热量时，上部内胆和下部内胆均比较容易达到对应的停止加热温度而无法存储更多的热量，而燃料电池单元反应过程仍需要散热，此时控制散热器启动运行，对燃料电池单元进行散热处理。具体地，此时，控制第一三
通控制阀的第一接口和第三接口连通，第二三通控制阀的第一接口和第三接口连通，实现燃料电池单元与散热器之间的冷却液循环。
96.一种可替换的实施方式中，除了采用散热器进行散热外，还可以采用在下部内胆设置排水阀，通过排出部分下部内胆中的水而继续加热下部内胆的方式实现燃料电池单元的散热需求。
97.通过在下部内胆水温达到第一预设温度时，控制散热器启动运行，可以利用散热器对燃料电池单元进行散热，保证燃料电池单元的运行稳定性。
98.一种实施方式中，控制方法还包括：如果燃料电池单元停止运行，则控制连通开关打开。
99.举例而言，当燃料电池热电联供系统由于故障或者人工设置的定时关闭等原因导致燃料电池单元停止运行，此时燃料电池单元将无法提供热量来加热上部内胆和下部内胆。此时通过打开连通开关，使上部内胆与下部内胆连通，可以实现二者之间的强制对流，利用水温分层效应完成较多的热水存储于上部内胆，满足用户基本用热需求。
100.通过在上部内胆与下部内胆之间设置连通开关，并且在燃料电池停止运行时控制连通开关打开，可以在无热量供应时通过连通上部内胆与下部内胆实现二者之间的强制对流，利用水温分层效应完成较多的热水存储于上部内胆，满足用户基本用热需求。
101.一种实施方式中，控制方法还包括：当用户端有用热需求时，判断上部内胆是否处于加热状态；如果上部内胆未处于加热状态，则控制上部内胆进行供水；如果上部内胆处于加热状态，则控制下部内胆进行供水。
102.举例而言，当用户有用热需求时，需要保温水箱向用户提供热水。而此时上部内胆或者下部内胆正处于加热状态，那么一旦使用正在加热的内胆提供热水，会导致冷热不均，出水压力不稳等现象，用户体验受到影响。因此本技术通过在用户有用热需求时先判断上部内胆是否处于加热状态，在未处于加热状态时，优先利用上部内胆提供热水，即控制第三通断阀打开、第三三通控制阀的第二接口与第三接口连通，实现自来水与上部内胆中的热水在混水阀处混合后向用户供水。如果上部内胆处于加热状态，则使用下部内胆提供热水，即控制第四通断阀打开、第三三通控制阀的第二接口与第三接口连通，实现自来水与下部内胆中的热水在混水阀处混合后向用户供水。
103.一种可替换的实施方式中，也可以通过判断下部内胆是否处于加热状态来选择使用哪个内胆进行供水。
104.通过在用户端有用热需求时判断上部内胆是否处于加热状态，在上部内胆未处于加热状态时控制上部内胆供水，在上部内胆处于加热状态时控制下部内胆供水，本技术的控制方法可以避免同时加热和用水导致的冷热不均，出水压力不稳等影响用户体验的情况出现，保障用户用热体验。
105.一种实施方式中，控制方法还包括：在开启上部内胆供水的前提下，获取上部内胆的出水温度；判断上部内胆的出水温度是否小于预设温度阈值；如果上部内胆的出水温度小于预设温度阈值，则判断下部内胆是否处于加热状态；如果下部内胆未处于加热状态，则控制上部内胆停止供水并控制下部内胆进行供水，同时对上部内胆进行加热；如果下部内胆处于加热状态，则控制辅热单元启动运行。
106.具体地，预设温度阈值可以为35-40℃中的任意值，本技术以38℃为例，在使用上
部内胆进行供水时，可以通过上部内胆的第一用水出口处设置的温度传感器获取上部内胆的出水温度，在上部内胆出水温度小于38℃时，会导致供水开关的出水温度较低，影响用户使用体验，需要提高出水温度。此时先判断下部内胆是否正在加热，如果下部内胆未加热，则控制下部内胆进行供水，即控制第三通断阀关闭，第四通断阀打开，实现自来水与下部内胆中的热水在混水阀处混合后向用户供水，与此同时对上部内胆进行加热，即控制第一三通控制阀的第一接口和第二接口连通，第二三通控制阀的第一接口和第二接口连通，第一通断阀打开，循环泵启动运行。如果下部内胆正在加热，会导致不好的用水体验，因此保持上部内胆供水前提下，控制辅热单元启动运行，利用辅热单元加热出水。
107.通过在上部内胆出水温度小于预设温度阈值时切换至下部内胆供水或控制辅热单元启动运行，能够保证用户用热体验。通过在下部内胆出水温度小于预设温度阈值时切换至上部内胆供水或控制辅热单元启动运行，能够保证用户用热体验。
108.一种实施方式中，控制方法还包括：在开启下部内胆进行供水的前提下，获取下部内胆的出水温度；判断下部内胆的出水温度是否小于预设温度阈值；如果下部内胆的出水温度小于预设温度阈值，则判断上部内胆是否处于加热状态；如果上部内胆未处于加热状态，则获取上部内胆的水温；如果上部内胆的水温等于第一停止加热温度，则控制上部内胆进行供水，同时对下部内胆进行加热；如果上部内胆的水温小于第一停止加热温度，或者上部内胆处于加热状态，则控制辅热单元启动运行。
109.具体地，在使用下部内胆进行供水时，可以通过下部内胆的第二用水出口处设置的温度传感器获取下部内胆的出水温度，在下部内胆出水温度小于38℃时，会导致供水开关的出水温度较低，影响用户使用体验，需要提高出水温度。此时先判断上部内胆是否正在加热，如果上部内胆未加热，则获取上部内胆的水温，判断上部内胆是否适合供水。如果上部内胆的水温等于第一停止加热温度，则证明上部内胆适合继续供水，此时控制上部内胆进行供水，即控制第四通断阀关闭，第三通断阀打开，实现自来水与上部内胆中的热水在混水阀处混合后向用户供水，与此同时对下部内胆进行加热，即控制第一三通控制阀的第一接口和第二接口连通，第二三通控制阀的第一接口和第二接口连通，第二通断阀打开，循环泵启动运行。如果上部内胆正在加热，或者上部内胆的水温小于第一停止加热温度，则证明上部内胆不适合供水，会导致不好的用水体验，因此保持下部内胆供水前提下，控制辅热单元启动运行，利用辅热单元加热出水。
110.通过在上部内胆的内侧上部设置第一换热盘管，可以保证上部内胆的上部存储更多的热量。通过在下部内胆的内侧上部设置第二换热盘管，可以保证下部内胆的上部存储更多的热量，同时利用上部内胆与下部内胆之间的换热，保证上部内胆的更多热量存储，保证上部内胆的用热。
111.下面参照图3，对本技术的燃料电池热电联供系统的一种可能的加热过程进行介绍。其中，图3为本技术的燃料电池热电联供系统的控制方法的加热过程的逻辑图。
112.如图3所示，一种可能的实施过程中：
113.s301，获取燃料电池单元的运行功率p和近1小时内的启停次数n，然后执行s302。
114.s302，判断p≥pr且n＜3是否成立，其中pr为预设功率阈值；如果成立，则执行s303；否则只要其中一项不成立，则执行s309。
115.s303，确定第一停止加热温度t1和第二停止加热温度t2均为55℃，然后执行s304。
116.s304，先对上部内胆加热，并获取上部内胆的水温ts，然后执行s305。
117.s305，判断ts≥55℃是否成立；如果成立，则执行s306，否则如果不成立，则返回执行s304。
118.s306，对下部内胆加热，并获取下部内胆的水温tx，然后执行s307。
119.s307，判断tx≥55℃是否成立；如果成立，则执行s308，否则如果不成立，则返回执行s306。
120.s308，控制散热器启动运行对燃料电池单元散热。
121.s309，确定第一停止加热温度t1＝55℃，第二停止加热温度t2＝45℃，然后执行s310。
122.s310，先对下部内胆加热，并获取上部内胆的水温tx，然后执行s311。
123.s311，判断tx≥45℃是否成立；如果成立，则执行s312，否则如果不成立，则返回执行s310。
124.s312，对上部内胆加热，并获取上部内胆的水温ts，然后执行s313。
125.s313，判断ts≥55℃是否成立；如果成立，则返回执行s306，否则如果不成立，则返回执行s312。
126.下面参照图4，对本技术的燃料电池热电联供系统的一种可能的用热过程进行介绍。其中，图4为本技术的燃料电池热电联供系统的控制方法的用热过程的逻辑图。
127.如图4所示，一种可能的实施过程中：
128.s401，在用户有用热需求时，获取上部内胆的状态，然后执行s402。
129.s402，判断上部内胆是否处于加热状态；如果是，则执行s403；否则如果不是，则执行s408。
130.s403，控制上部内胆供水，并获取上部内胆的出水温度tc1，然后执行s404。
131.s404，判断tc1＜38℃是否成立；如果成立，则执行s405；否则如果不成立，则返回执行s403。
132.s405，判断下部内胆是否处于加热状态；如果不是，则执行s406；否则如果是，则执行s407。
133.s406，切换至下部内胆供水，并获取下部内胆的出水温度tc2，同时对上部内胆加热，然后执行s409。
134.s407，控制辅热单元启动运行加热出水。
135.s408，控制下部内胆供水，并获取下部内胆的出水温度tc2，然后执行s409。
136.s409，判断tc2＜38℃是否成立；如果成立，则执行s410；否则如果不成立，则返回执行s408。
137.s410，判断上部内胆是否处于加热状态；如果不是，则执行s411；否则如果是，则返回执行s407。
138.s411，获取上部内胆的水温ts，然后执行s412。
139.s412，判断ts≥55℃是否成立；如果成立，则执行s413，否则如果不成立，则返回执行s407。
140.s413，切换至上部内胆供水，并获取上部内胆的出水温度tc1，同时对下部内胆加热，然后返回执行s404。
141.上述实施例中虽然将各个步骤按照上述先后次序的方式进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，为了实现本实施例的效果，不同的步骤之间不必按照这样的次序执行，其可以同时(并行)执行或以颠倒的次序执行，这些简单的变化都在本技术的保护范围之内。
142.本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本技术的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在本技术的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
143.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本技术的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本技术的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本技术的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种燃料电池热电联供系统的控制方法，所述燃料电池热电联供系统包括：燃料电池单元，所述燃料电池单元包括冷却进口和冷却出口；保温水箱，所述保温水箱包括彼此分隔的上部内胆和下部内胆，所述上部内胆设置有第一换热进口、第一换热出口和第一用水出口，所述第一换热进口与所述冷却出口连通，所述第一换热出口与所述冷却进口连通，所述第一用水出口与供水开关连通，所述下部内胆设置有第二换热进口、第二换热出口和第二用水出口，所述第二换热进口与所述冷却出口连通，所述第二换热出口与所述冷却进口连通，所述第二用水出口与所述供水开关连通；所述控制方法包括：获取所述燃料电池单元的运行状态参数；基于所述运行状态参数，确定所述上部内胆的第一停止加热温度和所述下部内胆的第二停止加热温度；基于所述第一停止加热温度和所述第二停止加热温度，对所述上部内胆和所述下部内胆分别进行加热。2.根据权利要求1所述的燃料电池热电联供系统的控制方法，其特征在于，所述运行状态参数包括运行功率和启停次数，“基于所述运行状态参数，确定所述上部内胆的第一停止加热温度和所述下部内胆的第二停止加热温度”的步骤进一步包括：如果所述运行功率大于等于预设功率阈值，则确定所述第一停止加热温度和所述第二停止加热温度均为第一预设温度；如果所述运行功率小于所述预设功率阈值或者所述燃料电池单元在预设时间段内的启停次数大于预设次数阈值，则确定所述第一停止加热温度为所述第一预设温度，所述第二停止加热温度为第二预设温度；其中，所述第一预设温度大于所述第二预设温度。3.根据权利要求2所述的燃料电池热电联供系统的控制方法，其特征在于，“基于所述第一停止加热温度和所述第二停止加热温度，对所述上部内胆和所述下部内胆分别进行加热”的步骤进一步包括：在所述第一停止加热温度和所述第二停止加热温度均为第一预设温度的前提下，先对所述上部内胆进行加热，直至所述上部内胆的水温达到所述第一预设温度时，再对所述下部内胆进行加热；在所述第一停止加热温度为所述第一预设温度，所述第二停止加热温度为第二预设温度的前提下，先对所述下部内胆进行加热，直至所述下部内胆的水温达到所述第二预设温度时，再对所述上部内胆进行加热。4.根据权利要求3所述的燃料电池热电联供系统的控制方法，其特征在于，所述燃料电池热电联供系统还包括散热器，所述散热器的进口与所述冷却出口连通，所述散热器的出口与所述冷却进口连通，所述控制方法还包括：在所述第一停止加热温度和所述第二停止加热温度均为第一预设温度的前提下，如果所述下部内胆的水温达到所述第一预设温度，则控制所述散热器启动运行。5.根据权利要求1所述的燃料电池热电联供系统的控制方法，其特征在于，所述燃料电池热电联供系统还包括：
连通开关，所述连通开关设置于所述上部内胆与所述下部内胆之间，所述连通开关被设置成在处于打开状态时所述上部内胆与所述下部内胆连通，在处于关闭状态时所述上部内胆与所述下部内胆彼此分隔；所述控制方法还包括：如果燃料电池单元停止运行，则控制所述连通开关打开。6.根据权利要求1所述的燃料电池热电联供系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：当用户端有用热需求时，判断所述上部内胆是否处于加热状态；如果所述上部内胆未处于加热状态，则控制所述上部内胆进行供水；如果所述上部内胆处于加热状态，则控制所述下部内胆进行供水。7.根据权利要求6所述的燃料电池热电联供系统的控制方法，其特征在于，所述燃料电池热电联供系统还包括辅热单元，所述第一用水出口和所述第二用水出口同时与所述辅热单元的进口连通，所述辅热单元的出口与所述供水开关连通，所述控制方法还包括：在开启所述上部内胆供水的前提下，获取所述上部内胆的出水温度；判断所述上部内胆的出水温度是否小于预设温度阈值；如果所述上部内胆的出水温度小于所述预设温度阈值，则判断所述下部内胆是否处于加热状态；如果所述下部内胆未处于加热状态，则控制所述上部内胆停止供水并控制所述下部内胆进行供水，同时对所述上部内胆进行加热；如果所述下部内胆处于加热状态，则控制所述辅热单元启动运行。8.根据权利要求7所述的燃料电池热电联供系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：在开启所述下部内胆进行供水的前提下，获取所述下部内胆的出水温度；判断所述下部内胆的出水温度是否小于所述预设温度阈值；如果所述下部内胆的出水温度小于所述预设温度阈值，则判断所述上部内胆是否处于加热状态；如果所述上部内胆未处于加热状态，则获取所述上部内胆的水温；如果所述上部内胆的水温等于所述第一停止加热温度，则控制所述上部内胆进行供水，同时对所述下部内胆进行加热；如果所述上部内胆的水温小于所述第一停止加热温度，或者所述上部内胆处于加热状态，则控制所述辅热单元启动运行。9.根据权利要求1所述的燃料电池热电联供系统的控制方法，其特征在于，所述燃料电池热电联供系统还包括第一换热盘管，所述第一换热盘管设置于所述上部内胆的内侧上部并且所述第一换热盘管的两端分别与所述第一换热进口和所述第一换热出口连通；并且/或者所述燃料电池热电联供系统还包括第二换热盘管，所述第二换热盘管设置于所述下部内胆的内侧上部并且所述第二换热盘管的两端分别与所述第二换热进口和所述第二换热出口连通。
10.根据权利要求1所述的燃料电池热电联供系统的控制方法，其特征在于，所述燃料电池热电联供系统还包括混水阀，所述第一用水出口和所述第二用水出口同时与所述混水阀的热水进口连通，所述混水阀的冷水进口与水源连通，所述混水阀的混水出口与所述供水开关连通；并且/或者所述下部内胆还设置有补水口，所述补水口与水源连通。

技术总结
本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池热电联供系统的控制方法。本申请旨在解决现有储热水箱的加热效率低的问题。为此目的，本申请的燃料电池热电联供系统的保温水箱包括彼此分隔的上部内胆和下部内胆，上部内胆通过第一换热进口和第一换热出口分别与燃料电池单元的冷却出口和冷却进口连通，下部内胆通过第二换热进口和第二换热出口分别与冷却出口和冷却进口连通。控制方法包括：获取燃料电池单元的运行状态参数；基于运行状态参数，确定上部内胆的第一停止加热温度和下部内胆的第二停止加热温度，基于第一停止加热温度和第二停止加热温度，对上部内胆和下部内胆进行加热。本申请的控制方法能够实现对水箱的分区加热，提高加热效率。提高加热效率。提高加热效率。


技术研发人员：吕楠 俞国新 李靖 李思茹
受保护的技术使用者：海尔智家股份有限公司
技术研发日：2022.01.26
技术公布日：2023/8/4