本发明涉及氢燃料电池系统，尤其是指一种氢燃料电池氢循环系统的控制装置及方法。
背景技术：
1、氢燃料电池系统在商用车市场的应用被认为更具优势。针对商用车，通常匹配较大功率的系统（≥200kw）。这种大功率系统在考虑氢气经济性的同时，还需要兼顾系统成本和氢循环系统的技术选择。
2、目前，氢循环主要通过氢泵和引射器实现。氢泵具有主动调节的优势，响应速度快，并具备较好的温度适应性。然而，其劣势在于噪音大、存在油泄漏风险且成本较高。除了传统的罗茨泵，市场上还出现了旋涡泵。旋涡泵因其无油设计和可以与引射器串联的特点，已经获得了一定的市场应用。引射器的优势在于成本低、尺寸小且无寄生功率，但其缺点包括低温适应性差、反应均匀性差和电堆易积水。
3、因此，为了规避单一方案的风险并优化成本，目前主流厂商多采用氢泵与引射器配合的氢循环方案。氢泵与引射器的组合方式多样，包括初期的并联设计和后期的串联设计等。由于各厂商对氢循环的选择不尽相同，且新技术方案不断涌现，因此对大功率系统氢循环方案的研究非常必要。
4、市场普遍认为，氢循环方案应强化引射器的作用，弱化氢泵的作用。然而，目前多采用罗茨泵和引射器的并联配置，或旋涡泵和引射器的串联配置。这两种方式各有不足：并联方案中，引射器的循环能力未得到增强；串联方案中，旋涡泵随着功率增加而需提升流量，导致功耗增加。
技术实现思路
1、为此，本发明提供一种氢燃料电池氢循环系统的控制装置及方法，能够提高氢循环系统的效率和可靠性，降低系统的成本和功耗，适应不同的技术需求。
2、为解决上述技术问题，本发明提供一种氢燃料电池氢循环系统的控制装置，包括：
3、氢气流量供给端；
4、氢引射器；
5、第一比例阀，所述氢气流量供给端通过所述第一比例阀与所述氢引射器的入口端相连；
6、第二比例阀，所述氢气流量供给端通过所述第二比例阀与所述氢引射器的出口端相连；
7、电堆，用于实现氢气和氧气电化学反应，反应得到的物质包括水蒸气、杂质气体以及未反应的氢气，所述电堆的入口端与所述氢引射器的出口端相连；
8、分离装置，用于将电化学反应生成的物质进行分离，分离得到液态水、杂质气体的混合物以及未反应的氢气，所述分离装置的入口端与所述电堆的出口端相连；
9、尾排阀，与所述分离装置的出口端相连，用于排出分离后的液态水、杂质气体；
10、氢循环泵，所述氢循环泵的入口端与所述分离装置的出口端相连，所述氢循环泵用于对未反应氢气进行循环；
11、第一开关阀，所述氢循环泵的出口端通过所述第一开关阀连接至所述氢引射器的出口端；
12、单向阀、第二开关阀和第三开关阀，所述分离装置的出口端依次通过所述单向阀、所述第三开关阀与所述氢引射器的入口端相连；所述第二开关阀一端连接于所述第一开关阀和所述氢循环泵之间，另一端连接于所述第三开关阀和所述氢引射器的入口端之间；以及
13、设置于所述电堆的入口端处的压力传感器和湿度传感器。
14、在本发明的一种实施方式中，所述氢循环泵包括罗茨泵或旋涡泵。
15、一种氢燃料电池氢循环系统的控制方法，利用所述的氢燃料电池氢循环系统的控制装置，所述方法包括：
16、当氢燃料电池系统在低功率或中功率下运行时，控制打开所述第二开关阀和所述第一比例阀并关闭所述第二比例阀、所述第一开关阀和所述第三开关阀；
17、氢气通过所述氢气流量供给端经所述第一比例阀、所述氢引射器进入所述电堆，通过氢气和氧气电化学反应，反应得到的物质包括水蒸气、杂质气体以及未反应的氢气；
18、通过所述分离装置将电化学反应生成的物质进行分离，分离得到液态水、杂质气体的混合物以及未反应的氢气；
19、未反应的氢气通过所述氢循环泵、所述第二开关阀进入所述氢引射器循环，液态水、杂质气体通过所述尾排阀排出；
20、当氢燃料电池系统在高功率下运行时，控制打开所述第二开关阀、所述第一比例阀和所述第二比例阀，并关闭所述第一开关阀和所述第三开关阀；
21、氢气通过氢气流量供给端分别经所述第一比例阀、所述氢引射器进入所述电堆以及经所述第二比例阀进入所述电堆，通过氢气和氧气电化学反应，反应得到的物质包括水蒸气、杂质气体以及未反应的氢气；
22、通过所述分离装置将电化学反应生成的物质进行分离，分离得到液态水、杂质气体的混合物以及未反应的氢气；
23、未反应的氢气通过所述氢循环泵、所述第二开关阀进入所述氢引射器循环，液态水、杂质气体通过所述尾排阀排出。
24、在本发明的一种实施方式中，还包括：
25、当所述湿度传感器监测到数值高于设定功率时，控制加大所述第二比例阀的开度，控制减小所述第一比例阀的开度；当所述湿度传感器监测到数值低于设定功率时，控制减小所述第二比例阀的开度，增大所述第一比例阀的开度。
26、一种氢燃料电池氢循环系统的控制方法，利用权利要求1中所述的氢燃料电池氢循环系统的控制装置，其特征在于，所述方法包括：
27、当氢燃料电池系统在低功率下运行时，控制打开所述第一比例阀和所述第一开关阀并关闭所述第二比例阀、所述第二开关阀和所述第三开关阀；
28、氢气通过所述氢气流量供给端经所述第一比例阀、所述氢引射器进入所述电堆，通过氢气和氧气电化学反应，反应得到的物质包括水蒸气、杂质气体以及未反应的氢气；
29、通过所述分离装置将电化学反应生成的物质进行分离，分离得到液态水、杂质气体的混合物以及未反应的氢气；
30、未反应的氢气通过所述氢循环泵、所述第一开关阀进入所述电堆循环，液态水、杂质气体通过所述尾排阀排出；
31、当氢燃料电池系统在中功率下运行时，控制打开所述第一比例阀和所述第三开关阀并关闭所述第二比例阀、所述第一开关阀和所述第二开关阀；
32、氢气通过氢气流量供给端经所述第一比例阀、所述氢引射器进入电堆，通过氢气和氧气电化学反应，反应得到的物质包括水蒸气、杂质气体以及未反应的氢气；
33、通过所述分离装置将电化学反应生成的物质进行分离，分离得到液态水、杂质气体的混合物以及未反应的氢气；
34、未反应的氢气通过所述单向阀、所述第三开关阀进入所述氢引射器循环，液态水、杂质气体通过所述尾排阀排出；
35、当氢燃料电池系统在高功率下运行时，控制打开所述第一比例阀、所述第二比例阀和所述第三开关阀并关闭所述第一开关阀和所述第二开关阀；
36、氢气通过氢气流量供给端分别经所述第一比例阀和所述氢引射器进入所述电堆以及经所述第二比例阀进入所述电堆，通过氢气和氧气电化学反应，反应得到的物质包括水蒸气、杂质气体以及未反应的氢气；
37、通过所述分离装置将电化学反应生成的物质进行分离，分离得到液态水、杂质气体的混合物以及未反应的氢气；
38、未反应的氢气通过所述单向阀、所述第三开关阀进入所述氢引射器循环，液态水、杂质气体通过所述尾排阀排出。
39、在本发明的一种实施方式中，还包括：
40、当所述湿度传感器监测到数值高于设定功率时，控制加大所述第二比例阀的开度，控制减小所述第一比例阀的开度；当所述湿度传感器监测到数值低于设定功率时，控制减小所述第二比例阀的开度，增大所述第一比例阀的开度。
41、一种氢燃料电池氢循环系统的控制方法，利用所述的氢燃料电池氢循环系统的控制装置，所述方法包括：
42、当氢燃料电池系统在低功率下运行时，控制打开所述第一比例阀和所述第二开关阀并关闭所述第二比例阀、所述第一开关阀和所述第三开关阀；
43、氢气通过所述氢气流量供给端经所述第一比例阀、所述氢引射器进入所述电堆，通过氢气和氧气电化学反应，反应得到的物质包括水蒸气、杂质气体以及未反应的氢气；
44、通过所述分离装置将电化学反应生成的物质进行分离，分离得到液态水、杂质气体的混合物以及未反应的氢气；
45、未反应的氢气通过所述氢循环泵、所述第二开关阀进入所述氢引射器循环，液态水、杂质气体通过所述尾排阀排出；
46、当氢燃料电池系统在中功率下运行时，控制打开所述第一比例阀和所述第三开关阀并关闭所述第二比例阀、所述第一开关阀和所述第二开关阀；
47、氢气通过所述氢气流量供给端经所述第一比例阀、所述氢引射器进入所述电堆，通过氢气和氧气电化学反应，反应得到的物质包括水蒸气、杂质气体以及未反应的氢气；
48、通过所述分离装置将电化学反应生成的物质进行分离，分离得到液态水、杂质气体的混合物以及未反应的氢气；
49、未反应的氢气通过所述单向阀、所述第三开关阀进入所述氢引射器循环，液态水、杂质气体通过所述尾排阀排出；
50、当氢燃料电池系统在高功率下运行时，控制打开所述第一比例阀、所述第二比例阀和所述第三开关阀并关闭所述第一开关阀和所述第二开关阀；
51、氢气通过所述氢气流量供给端分别经所述第一比例阀和所述氢引射器进入所述电堆以及经所述第二比例阀进入所述电堆，通过氢气和氧气电化学反应，反应得到的物质包括水蒸气、杂质气体以及未反应的氢气；
52、通过所述分离装置将电化学反应生成的物质进行分离，分离得到液态水、杂质气体的混合物以及未反应的氢气；
53、未反应的氢气通过所述单向阀、所述第三开关阀进入所述氢引射器循环，液态水、杂质气体通过所述尾排阀排出。
54、在本发明的一种实施方式中，还包括：
55、当所述湿度传感器监测到数值高于设定功率时，控制加大所述第二比例阀的开度，控制减小所述第一比例阀的开度；当所述湿度传感器监测到数值低于设定功率时，控制减小所述第二比例阀的开度，增大所述第一比例阀的开度。
56、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
57、本发明所述的一种氢燃料电池氢循环系统的控制装置及方法，提升引射器的循环能力的同时，允许氢泵怠速运转或停止，以提高氢泵的可靠性，从而增强系统的耐久性和经济性。考虑到不同系统厂商的控制策略差异，还引入了通过旁通阀补气的方式，以适当调节入堆氢气湿度，实现流量补给的同时提升燃料电池系统的效率和耐久性。
58、本发明提供了多种氢泵和引射器的组合方式（如串联和并联），使得氢循环系统可以根据不同的功率需求选择最优的运行模式。在低功率模式下，主要依靠引射器循环氢气，减少能耗；在高功率模式下，氢泵和引射器协同工作，确保足够的氢气流量和压力，使得系统能够适应各种运行工况。
59、本发明不仅限于特定类型的氢泵，还能够支持包括罗茨泵和旋涡泵在内的多种泵类型，极大地拓展了系统的应用范围和灵活性。
1.一种氢燃料电池氢循环系统的控制装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池氢循环系统的控制装置，其特征在于，所述氢循环泵（7）包括罗茨泵或旋涡泵。
3.一种氢燃料电池氢循环系统的控制方法，其特征在于，利用权利要求1中所述的氢燃料电池氢循环系统的控制装置，所述方法包括：
4.如权利要求3所述的一种氢燃料电池氢循环系统的控制方法，其特征在于，还包括：
5.一种氢燃料电池氢循环系统的控制方法，其特征在于，利用权利要求1中所述的氢燃料电池氢循环系统的控制装置，其特征在于，所述方法包括：
6.如权利要求5所述的一种氢燃料电池氢循环系统的控制方法，其特征在于，还包括：
7.一种氢燃料电池氢循环系统的控制方法，其特征在于，利用权利要求1中所述的氢燃料电池氢循环系统的控制装置，其特征在于，所述方法包括：
8.如权利要求7所述的一种氢燃料电池氢循环系统的控制方法，其特征在于，还包括：
