一种燃料电池系统、燃料电池空气系统及控制方法

技术领域

本发明涉及燃料电池系统技术领域，尤其涉及一种燃料电池系统、燃料电池空气系统及控制方法。

背景技术

使用绿色低碳、来源广泛的能源具有非常重要的意义，氢能作为二次能源，宇宙中氢元素占比75％，来源非常广泛，其热值是汽油的三倍，且燃烧或电化学反应后无碳生成，故其受到越来越多的重视和推广。

燃料电池系统，作为使用氢能的重要工具，因其效率高(理论效率可达80％以上)，零排放无污染(产物仅为水)，低温适应性好(-10℃可正常使用)，能源补给速度快等优点，在长途重载公路交通、轨道交通、船舶、飞机、独立电源、热电联供、轻型载具(如两轮车、三轮车)等场景逐渐得到广泛应用。

目前国内外燃料电池系统都朝着更高功率、高效率的方向发展。目前普遍采用的做法为在空压机上增加膨胀机，通过膨胀机可有效回收电堆空气侧出口气体的能量，从而可降低系统辅件功耗，提升系统效率。

膨胀机在目前实际应用过程中遇到的最大难题是如何确保其在低温下的使用可靠性。因为在实际应用过程中，通过膨胀机的气体含有大量水汽混合物，如果水汽混合物吹扫不彻底会导致膨胀机在低温下冻结。另外，系统低温启动过程中可能会有冰粒从电堆空气侧出口排出，随气流进入到膨胀机，有损坏膨胀机叶片的风险。

因此，如何保证膨胀机能够在低温下顺利启动及可靠运行，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种燃料电池空气系统，以保证膨胀机能够在低温下顺利启动及可靠运行；

本发明的另一目的在于提供一种具有上述燃料电池空气系统的燃料电池系统和燃料电池空气系统控制方法。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种燃料电池空气系统，包括：

空气压缩机；

膨胀机，与所述空气压缩机传动连接，所述膨胀机的空气出口与尾排管路连通；

空气进气管路，一端与所述空气压缩机的出口连通，另一端与燃料电池电堆的空气入口连通，所述空气进气管路上串联有空气组合阀，所述空气组合阀的空气入口和第一空气出口串联于所述空气进气管路上，所述空气组合阀的第二空气出口连通于所述膨胀机的空气入口，所述空气组合阀的第一空气出口和第二空气出口的开度可调；

空气排气管路，一端与所述燃料电池电堆的空气出口连通，另一端与所述膨胀机的空气入口连通，所述空气排气管路上串联有分水器和背压阀；

排水管路，一端与所述分水器的排水孔连通，另一端与所述尾排管路连通，所述排水管路上串联有旁通阀。

可选地，在上述燃料电池空气系统中，还包括控制系统，所述燃料电池空气系统包括第一工作模式，在处于所述第一工作模式时，所述控制系统控制所述空气组合阀的第一空气出口和第二空气出口均处于打开状态，所述背压阀处于关闭状态，所述旁通阀处于打开状态。

可选地，在上述燃料电池空气系统中，所述控制系统用于在燃料电池冷却回路水温低于第一预设温度时，启动所述第一工作模式。

可选地，在上述燃料电池空气系统中，所述燃料电池空气系统包括第二工作模式，在处于所述第二工作模式时，所述控制系统控制所述空气组合阀的第一空气出口处于关闭状态，第二空气出口处于打开状态，所述背压阀处于关闭状态，所述旁通阀处于关闭状态。

可选地，在上述燃料电池空气系统中，在燃料电池系统启动和/或停机时，所述控制系统启动所述第二工作模式。

可选地，在上述燃料电池空气系统中，在燃料电池系统启动，且燃料电池冷却回路水温低于第一预设温度时，所述控制系统控制启动所述第二工作模式，且经过第一预设时间后，控制启动所述第一工作模式。

可选地，在上述燃料电池空气系统中，所述燃料电池空气系统包括第三工作模式，在处于所述第三工作模式时，所述控制系统控制所述空气组合阀的第一空气出口处于打开状态，第二空气出口处于关闭状态，所述背压阀处于打开状态，所述旁通阀处于打开状态。

可选地，在上述燃料电池空气系统中，在燃料电池系统启动，且燃料电池冷却回路水温不低于第一预设温度时，所述控制系统控制启动所述第二工作模式，且经过第二预设时间后，控制启动所述第三工作模式；

在燃料电池系统启动，且燃料电池冷却回路水温低于第一预设温度时，所述控制系统控制启动所述第二工作模式，且经过第一预设时间后，控制启动所述第一工作模式，在满足预设条件后，控制启动所述第三工作模式。

可选地，在上述燃料电池空气系统中，所述预设条件为：燃料电池冷却回路水温高于第二预设温度；其中，所述第二预设温度不小于所述第一预设温度燃料电池系统启动。

可选地，在上述燃料电池空气系统中，在燃料电池空气系统吹扫时，所述控制系统控制启动所述第一工作模式，在经过第三预设时间后，控制启动所述第二工作模式。

可选地，在上述燃料电池空气系统中，所述空气组合阀、背压阀和旁通阀均为开度动态调整阀。

本发明提供的燃料电池空气系统，其空气压缩机能够为燃料电池电堆提供所需的空气量，膨胀机可部分回收燃料电池电堆的空气出口气体的能量，从而可降低系统辅件功耗，提升系统效率。空气进气管路上设置有空气组合阀，空气组合阀的空气入口和第一空气出口串联于空气进气管路上，第二空气出口连通于膨胀机的空气入口。空气组合阀为一进两出的阀件，可通过开度调节，分配第一空气出口和第二空气出口的流量。空气排气管路上设置有分水器和背压阀，分水器可部分分离燃料电池电堆的空气出口的液态水，并且分离后的液态水可通过排水管路排到尾排。当燃料电池电堆的空气出口的气体主要通过背压阀时，可通过背压阀的开度变化调节燃料电池电堆的空气入口压力。当燃料电池电堆的空气出口的气体主要通过旁通阀时，可通过旁通阀开度变化调节燃料电池电堆的空气入口压力，并且旁通阀还有排出分水器内部液态水的功能。

在低温启动时，可将空气组合阀的第一空气出口和第二空气出口均打开，并关闭背压阀，打开旁通阀，空气压缩机吸入的空气一部分通过空气组合阀的第二空气出口后直接流向膨胀机的空气入口，用于给膨胀机加热的同时，可有效防止膨胀机前端因为背压阀的封堵，导致的膨胀机的空气出口发生气体回流，避免膨胀机从尾排管路吸收冰粒或者氢气。空气压缩机吸入的空气一部分通过空气组合阀的第一空气出口流向燃料电池电堆后，再流向旁通阀，最后同燃料电池电堆的空气出口的液态水一起排到系统的尾排管路。

采用上述的阀门打开方式，可防止系统低温启动过程中，因为燃料电池电堆还处于低温，燃料电池电堆空气侧产生的液态水在流到燃料电池电堆空气出口的过程中结冰或者燃料电池电堆空气出口的液态水在通过系统金属阀件/接头时结冰形成冰粒，冰粒会随气流进入膨胀机内，损坏膨胀机叶片，降低系统使用可靠性。

如果低温下背压阀冻住，采用上述的阀门打开方式，可支持系统正常运行。背压阀可利用系统在运行过程中，燃料电池电堆的空气出口高温气体给背压阀的阀片加热，使其可以快速解冻，正常工作。

本发明可通过控制各个阀门不同的工作状态，以使燃料电池空气系统可以工作在不同的模式下，满足燃料电池空气系统在不同工作场景下的工作需求，最终到达膨胀机能够在低温下顺利启动及可靠运行的目的。

一种燃料电池系统，包括如上任一项所述的燃料电池空气系统。

本发明公开的燃料电池系统，由于具有上述燃料电池空气系统，因此兼具上述燃料电池空气系统的所有技术效果，本文在此不再赘述。

一种燃料电池空气系统控制方法，利用如上任一项所述的燃料电池空气系统，包括低温启动步骤、常温启动步骤和吹扫步骤；

所述低温启动步骤为：启动第二工作模式，且经过第一预设时间后，启动第一工作模式，在燃料电池冷却回路水温高于第二预设温度时，启动第三工作模式，所述第二预设温度不小于所述第一预设温度；

所述常温启动步骤为：启动第二工作模式，且经过第二预设时间后，启动第三工作模式；

所述吹扫步骤为：启动第一工作模式，在经过第三预设时间后，启动第二工作模式；

处于所述第二工作模式时，所述空气组合阀的第一空气出口处于关闭状态，第二空气出口处于打开状态，所述背压阀处于关闭状态，所述旁通阀处于关闭状态；

处于所述第一工作模式时，所述空气组合阀的第一空气出口和第二空气出口均处于打开状态，所述背压阀处于关闭状态，所述旁通阀处于打开状态；

处于所述第三工作模式时，所述空气组合阀的第一空气出口处于打开状态，第二空气出口处于关闭状态，所述背压阀处于打开状态，所述旁通阀处于打开状态。

本发明公开的燃料电池空气系统控制方法，由于利用上述燃料电池空气系统，因此兼具上述燃料电池空气系统的所有技术效果，本文在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的燃料电池系统的局部系统图；

图2为本发明实施例公开的燃料电池空气系统的结构示意图；

图3为本发明实施例公开的燃料电池空气系统处于第二工作模式时的空气流动路径图；

图4为本发明实施例公开的燃料电池空气系统处于第三工作模式时的空气流动路径图；

图5为本发明实施例公开的燃料电池空气系统处于第一工作模式时的空气流动路径图。

图中的各项附图标记的含义如下：

101为空气压缩机，102为膨胀机，103为中冷器，104为空气组合阀，105为旁通阀，106为分水器，107为燃料电池电堆，108为控制系统，109为温度传感器，110为去离子器，111为散热器，112为去离子器，113为节温器，114为空气进气管路，115为空气排气管路，116为尾排管路，117为排水管路，118为背压阀。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种燃料电池空气系统，以保证膨胀机能够在低温下顺利启动及可靠运行；

本发明的另一核心在于提供一种具有上述燃料电池空气系统的燃料电池系统和燃料电池空气系统控制方法。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本发明实施例公开了一种燃料电池空气系统，该燃料电池空气系统包括空气压缩机101、膨胀机102、空气进气管路114、空气排气管路115和排水管路117。

其中，空气压缩机101能够为燃料电池电堆107提供所需的空气量，在空气压缩机101的作用下，空气通过空气压缩机101的入口进入，并通过空气压缩机101的出口排出，最终通过空气进气管路114进入燃料电池电堆107内。

膨胀机102与空气压缩机101传动连接，使得可通过膨胀机102带动空气压缩机101工作。膨胀机102的空气出口与尾排管路116连通，膨胀机102可部分回收燃料电池电堆107的空气出口气体的能量，从而可降低系统辅件功耗，提升系统效率。

空气进气管路114的一端与空气压缩机101的出口连通，另一端与燃料电池电堆107的空气入口连通，空气进气管路114上串联有空气组合阀104。需要说明的是，空气进气管路114沿进气方向，在空气组合阀104的上游还可设置中冷器103，中冷器103可与冷却回路进行换热，冷却回路上设置有去离子器110、冷却泵112、节温器113和散热器111。

空气组合阀104的空气入口和第一空气出口串联于空气进气管路114上，空气组合阀104的第二空气出口连通于膨胀机102的空气入口，空气组合阀104的第一空气出口和第二空气出口的开度可调。空气组合阀104为一进两出的阀件，可通过开度调节，分配第一空气出口和第二空气出口的流量。即而可通过空气组合阀104分配空气压缩机101提供的空气进入燃料电池电堆107和膨胀机102的空气量。

空气排气管路115的一端与燃料电池电堆107的空气出口连通，另一端与膨胀机102的空气入口连通，空气排气管路115上串联有分水器106和背压阀118。分水器106可部分分离燃料电池电堆107的空气出口的液态水，并且分离后的液态水可通过排水管路117排到尾排管路116。当燃料电池电堆107的空气出口的气体主要通过背压阀118时，可通过背压阀118的开度变化调节燃料电池电堆107的空气入口压力。

排水管路117的一端与分水器106的排水孔连通，另一端与尾排管路116连通，排水管路117上串联有旁通阀105。当燃料电池电堆107的空气出口的气体主要通过旁通阀105时，可通过旁通阀105的开度变化调节燃料电池电堆107的空气入口压力，并且旁通阀105还有排出分水器106内部液态水的功能。

空气组合阀104、背压阀118和旁通阀105可均为开度动态调整阀，在打开后，可根据相应参数，自动调节开度值。背压阀118的开度动态调整，不同开度可用于调整燃料电池电堆107的空气入口压力大小。旁通阀105开度动态调整，不同开度可用于调整分水器106的排水能力，在背压阀118关闭时，还可用于调整燃料电池电堆107的空气入口压力大小。

如图5所示，在燃料电池系统低温启动时，可将空气组合阀104的第一空气出口和第二空气出口均打开，并关闭背压阀118，打开旁通阀105，空气压缩机101吸入的空气一部分通过空气组合阀104的第二空气出口后直接流向膨胀机102的空气入口，用于给膨胀机102加热的同时(空气进气管路114通过中冷器103与冷却回路进行换热后，使得空气进气管路114内的空气温度升高，从而能加热膨胀机102)，可有效防止膨胀机102前端因为背压阀118的封堵，导致的膨胀机102的空气出口发生气体回流，避免膨胀机102从尾排管路116吸收冰粒或者氢气。空气压缩机101吸入的空气一部分通过空气组合阀104的第一空气出口流向燃料电池电堆107后，再流向旁通阀105，最后同燃料电池电堆107的空气出口的液态水一起排到系统的尾排管路116。

采用上述的阀门打开方式，还可防止系统低温启动过程中，因为燃料电池电堆107还处于低温，燃料电池电堆107空气侧产生的液态水在流到燃料电池电堆107空气出口的过程中结冰或者燃料电池电堆107空气出口的液态水在通过系统金属阀件/接头时结冰形成冰粒，冰粒会随气流进入膨胀机102内，损坏膨胀机102的叶片，降低系统使用可靠性。本实施例通过背压阀118截断燃料电池电堆107空气出口排出的液态水，使得燃料电池电堆107空气出口排出的液态水直接通过排水管路117排入尾排管路116，而通过旁通阀105代替背压阀118的作用，通过调节旁通阀105的开度，调节燃料电池电堆107的空气入口压力。

如果低温下背压阀118冻住，采用上述的阀门打开方式，可支持系统正常运行。背压阀118可利用系统在运行过程中，燃料电池电堆107的空气出口高温气体给背压阀118的阀片加热，使其可以快速解冻，正常工作。

燃料电池系统停机前，可采用上述的阀门打开方式，通过空气压缩机101吸入的空气一部分通过空气组合阀104的第二空气出口后直接流向膨胀机102的空气入口。因为空气压缩机101吸入的是环境中的空气，湿度相比燃料电池电堆107空气出口低，且没有液态水，故可将该空气在系统停机时直接吹扫膨胀机102，吹扫出膨胀机102内液态水/高湿气体，避免在低温下膨胀机102内因液态水或气态水冷凝结冰导致的冻住。

本发明可通过控制各个阀门不同的工作状态，以使燃料电池空气系统可以工作在不同的模式下，满足燃料电池空气系统在不同工作场景下的工作需求，最终到达膨胀机102能够在低温下顺利启动及可靠运行的目的。

如图1所示，为了实现系统自动调节，本实施例中，燃料电池空气系统还可包括控制系统108，燃料电池空气系统包括第一工作模式，在处于第一工作模式时，控制系统108控制空气组合阀104的第一空气出口和第二空气出口均处于打开状态，背压阀118处于关闭状态，旁通阀105处于打开状态。具体的，控制系统108用于在燃料电池冷却回路水温低于第一预设温度时，启动第一工作模式。燃料电池冷却回路上设置有用于检测燃料电池电堆107冷却水出口侧温度的温度传感器109，燃料电池冷却回路水温可直接选择温度传感器109检测的温度，通过该温度传感器109检测的温度低于第一预设温度时，控制系统108启动第一工作模式，从而避免系统低温启动时带来的问题。控制系统108可在燃料电池冷却回路水温低于0摄氏度时，启动第一工作模式，当然第一预设温度还可选择其他温度，具体应当根据实际需求进行设定。

需要说明的是，还可通过其他条件，控制系统108启动第一工作模式，并不局限于上述燃料电池冷却回路水温低于第一预设温度，这一种判断条件。例如，可通过室温低于某一温度时，控制系统108启动第一工作模式。

如图3所示，进一步的，燃料电池空气系统还可包括第二工作模式，在处于第二工作模式时，控制系统108控制空气组合阀104的第一空气出口处于关闭状态，第二空气出口处于打开状态，背压阀118处于关闭状态，旁通阀105处于关闭状态。在燃料电池系统启动和/或停机时，控制系统108可启动第二工作模式。

通过控制系统108控制空气组合阀104的第一空气出口、背压阀118和旁通阀105全部关闭；然后让空气压缩机101吸入的空气，通过空气组合阀104的第二空气出口直接流向膨胀机102的入口，最后空气通过膨胀机102的出口流入系统的尾排管路116中。

在系统启动过程时选择第二工作模式：可用于稀释系统启动时，氢气路置换时排出的氢气，降低尾排管路116的氢气浓度，满足系统氢安全要求。

在系统停机过程时选择第二工作模式：因为空气压缩机101吸入的是环境中的空气，湿度相比燃料电池电堆107的空气出口低，且没有液态水，故可将该空气在系统停机时直接吹扫膨胀机102，吹扫出膨胀机102内液态水/高湿气体，避免在低温下膨胀机102内因液态水或气态水冷凝结冰导致的冻住。

在本发明一具体实施例中，在燃料电池系统启动，且燃料电池冷却回路水温低于第一预设温度时，控制系统108控制启动第二工作模式，且经过第一预设时间后，控制启动第一工作模式。燃料电池空气系统先启动第二工作模式，可用于稀释尾排管路116中的氢浓度。经过第一预设时间后，系统氢气路置换完成后，再切换到第一工作模式，用于置换燃料电池电堆107空腔中的氢气及防止燃料电池电堆107的空气出口的冰粒进入到膨胀机102中。

如图4所示，燃料电池空气系统还可包括第三工作模式，在处于第三工作模式时，控制系统108控制空气组合阀104的第一空气出口处于打开状态，第二空气出口处于关闭状态，背压阀118处于打开状态，旁通阀105处于打开状态。本实施例通过控制系统108控制空气组合阀104的第一空气出口全开，背压阀118和旁通阀105打开，且开度动态调整。空气压缩机101吸入的空气，流经燃料电池电堆107和背压阀118后，再流向膨胀机102。膨胀机102回收燃料电池电堆107空气出口气体的能量，降低空气压缩机101的功耗。其中背压阀118的开度动态调整的目的是为了满足燃料电池电堆107实时的空入压力需求；旁通阀105开度动态调整的目的是为了满足实时分水器106的排水需求，但是因其在排水的同时，会同时排走部分空气流量，降低膨胀机102的回收功率，所以需将旁通阀105调整在合理的开度范围内。系统正常运行过程可采用该第三工作模式，此模式是带膨胀机102的系统最常见的工作状态，燃料电池电堆107的空气出口的大量气体通过膨胀机102，膨胀机102将流经的部分气体能量回收，进而降低空气压缩机101的功耗，提升系统效率。

在燃料电池系统启动，且燃料电池冷却回路水温不低于第一预设温度时，即常温启动时，控制系统108控制启动第二工作模式，且经过第二预设时间后，控制启动第三工作模式。燃料电池空气系统先启动第二工作模式，可用于稀释尾排管路116中的氢浓度。经过第二预设时间后，系统氢气路置换完成后，再切换到第三工作模式，使燃料电池电堆107的空气出口的气体流入膨胀机102，回收气体能量，降低空压机功耗，提升系统效率。需要说明的是，第一预设时间和第二预设时间可设计为相同，也可根据需求设计为不同，具体时间应当结合应用场景进行设定，例如可结合燃料电池系统的氢气路置换完成的时间进行设定，以保证经过第一预设时间/第二预设时间后，氢气路能够置换完成。

在燃料电池系统启动，且燃料电池冷却回路水温低于第一预设温度时，控制系统108控制启动第二工作模式，且经过第一预设时间后，控制启动第一工作模式，在满足预设条件后，控制启动第三工作模式。燃料电池空气系统先启动第二工作模式，可用于稀释尾排管路116中的氢浓度。经过第一预设时间后，系统氢气路置换完成后，再切换到第一工作模式，用于置换燃料电池电堆107空腔中的氢气及防止燃料电池电堆107的空气出口的冰粒进入到膨胀机102中。在满足预设条件后，燃料电池空气系统的空气路置换完成，且确认燃料电池电堆107的空气出口不会再有冰粒形成时，燃料电池空气系统切换到第三工作模式，使燃料电池电堆107的空气出口的气体流入膨胀机102，回收气体能量，降低空压机功耗，提升系统效率。

需要说明的是，预设条件可以为：燃料电池冷却回路水温高于第二预设温度；其中，第二预设温度不小于第一预设温度。在燃料电池冷却回路水温低于第一预设温度时，存在结冰风险，则高于第二预设温度时，则说明燃料电池电堆的温度上升，使得结冰风险解除，则燃料电池电堆107的空气出口不会再有冰粒形成，燃料电池空气系统可切换到第三工作模式。本领域技术人员可以理解的是，预设条件还可设定为其他条件，例如时间，可令在第一工作模式下运行一段时间后，自动切换到第三工作模式。

在本发明一具体实施例中，在燃料电池空气系统吹扫时，控制系统108控制启动第一工作模式，在经过第三预设时间后，控制启动第二工作模式。第三预设时间可与第一预设时间和第二预设时间设计为相同，也可根据需求设计为不同。第一工作模式下，可在用大气量吹扫燃料电池空气系统的同时，将燃料电池电堆107的空气出口到膨胀机102之间的大量液态水吹出。在经过第三预设时间后，燃料电池空气系统吹扫结束，再切换到第二工作模式，用空气压缩机101相对湿度较低且无液态水的气体吹扫膨胀机102，保证膨胀机102内部不会有液态水累积或者高温高湿气体残留后冷凝形成液态水，避免膨胀机102的叶片受液态水长时间的侵蚀(燃料电池电堆107的空气出口的液态水呈酸性)，以及低温下液态水结冰导致膨胀机102无法顺利启动。

系统停机前，可对燃料电池空气系统进行吹扫，特别是气温较低具有结冰风险时，更应该在系统停机前对燃料电池空气系统进行吹扫。

综上所述，本发明实施例公开的燃料电池空气系统具有如下技术效果：

1)提高系统运行可靠性：通过在低温吹扫过程中增加第二工作模式，可有效避免膨胀机102在低温下因液态水或者气态水吹扫不彻底导致的低温无法启动的问题；通过在低温启动过程中增加第一工作模式，可有效避免系统低温启动过程中，燃料电池电堆107的空气出口的冰粒，被气流带入膨胀机102内部，损坏膨胀机102的叶片，降低系统可靠性；

2)提高系统功能与结构集成度：本发明实施例中旁通阀105兼具有调节空气路流量和压力的作用，以及分水器106上排水阀的作用，简化了系统空气路结构；当背压阀118和旁通阀105中的一个发生故障时，因其两个阀件在功能上具有一定的冗余性，可支持系统利用两阀中功能还正常的阀件继续运行；

3)提高系统运行安全性：通过工作在第一工作模式，可有效防止膨胀机102的出口发生回流时，可能从尾排倒吸氢气和冰粒的风险；通过在系统启动过程中增加第一工作模式，有效防止在启动过程中燃料电池电堆107空腔的高浓度氢气流入膨胀机102内，导致的安全隐患。

本发明实施例公开了一种燃料电池系统，包括上述实施例公开的燃料电池空气系统，因此兼具上述燃料电池空气系统的所有技术效果，本文在此不再赘述。

本发明实施例还公开了一种燃料电池空气系统控制方法，利用如上实施例公开的燃料电池空气系统，包括低温启动步骤、常温启动步骤和吹扫步骤。

其中，低温启动步骤为：启动第二工作模式，且经过第一预设时间后，启动第一工作模式，在燃料电池冷却回路水温高于第二预设温度时，启动第三工作模式，第二预设温度不小于所述第一预设温度。

常温启动步骤为：启动第二工作模式，且经过第二预设时间后，启动第三工作模式。吹扫步骤为：启动第一工作模式，在经过第三预设时间后，启动第二工作模式。

处于第二工作模式时，空气组合阀104的第一空气出口处于关闭状态，第二空气出口处于打开状态，背压阀118处于关闭状态，旁通阀105处于关闭状态。处于第一工作模式时，空气组合阀104的第一空气出口和第二空气出口均处于打开状态，背压阀118处于关闭状态，旁通阀105处于打开状态。处于第三工作模式时，空气组合阀104的第一空气出口处于打开状态，第二空气出口处于关闭状态，背压阀118处于打开状态，旁通阀105处于打开状态。需要说明的是，第一工作模式、第二工作模式和第三工作模式的技术效果，可参考上述实施例公开的燃料电池空气系统，本文在此不再赘述。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

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本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。