燃料电池车辆中燃料电池的温度控制方法技术

本发明专利技术提供了一种燃料电池车辆中燃料电池的温度控制方法，整车控制器测算得到燃料电池稳态功率温度补偿占空比，之后整车控制器将燃料电池稳态功率温度补偿占空比乘以环境温度补偿占空比与1之和得到散热系统的冷却功率对应的风扇占空比，风扇控制器按散热系统的冷却功率对应的风扇占空比控制风扇转速，之后整车控制器实时根据燃料电池入水口实际温度与设定的燃料电池入水口需求温度之差的绝对值选择燃料电池动态温度补偿占空比并将其与散热系统的冷却功率对应的风扇占空比相加得到散热系统的最终冷却功率对应的风扇占空比，并实时将其更新至散热系统的冷却功率对应的风扇占空比。本发明专利技术方法简单可行，可更快更精准地降低燃料电池的温度。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池车辆中燃料电池的温度控制方法
本专利技术涉及一种燃料电池车辆中燃料电池的温度控制方法。
技术介绍
燃料电池作为新能源发展的一条重要分支，具有能量转换效率高、环境友好度高等特点。燃料电池内部通过质子交换膜发生化学反应，将化学能转换为电能，实现能量转换。能量转换的过程中就会有热量产生，温度适中可以提高电解质膜上催化剂的活性、使进入电堆内部的氢气和氧气扩散系数加大气体扩散更充分；但温度过高会使得质子交换膜中水分流失，使得水蒸气分压增大使膜脱水，严重影响燃料电池工作。燃料电池车辆中，一般会配有专门为燃料电池冷却的散热系统，散热系统中一般采用冷却液循环来降低燃料电池温度，而冷却液的冷却一般通过风扇等来实现，而冷却液多数都采用水，水的比热容较大以及散热系统管路较长导致水温变化有很大的惯性量，往往调节会出现滞后和震荡。为了更好地控制冷却液的温度，从而更好地达到控制燃料电池温度的目的，就需要更好更精准地控制风扇的转速。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种简单可行、可更快更精准地降低燃料电池的温度的燃料电池车辆中燃料电池的温度控制方法。本专利技术通过以下方案实现：一种燃料电池车辆中燃料电池的温度控制方法，在车辆运行过程中，整车控制器实时采集燃料电池实际输出电压、燃料电池实际输出电流、燃料电池入水口实际温度和环境温度，整车控制器根据燃料电池实际输出电压、燃料电池实际输出电流和燃料电池开路电压积分测算得到燃料电池稳态功率温度补偿占空比，之后整车控制器将燃料电池稳态功率温度补偿占空比乘以环境温度补偿占空比与1之和得到散热系统的冷却功率对应的风扇占空比，风扇控制器按散热系统的冷却功率对应的风扇占空比控制风扇转速，之后整车控制器实时根据燃料电池入水口实际温度与设定的燃料电池入水口需求温度之差的绝对值选择燃料电池动态温度补偿占空比，将燃料电池动态温度补偿占空比与散热系统的冷却功率对应的风扇占空比相加得到散热系统的最终冷却功率对应的风扇占空比，并实时将散热系统的冷却功率对应的风扇占空比更新为散热系统的最终冷却功率对应的风扇占空比。进一步地，所述燃料电池稳态功率温度补偿占空比PWM_FCS_CTU按公式(1)计算得到：其中，Uopen为燃料电池开路电压，UFcs为燃料电池实际输出电压，IFcs为燃料电池实际输出电流，t为燃料电池工作时间；KJ为第一单位转换系数，取值为0.8～1.2，单位为Kw-1。燃料电池稳态功率温度补偿占空比PWM_FCS_CTU每2s更新一次数据，散热系统的冷却功率对应的风扇占空比的数据也随燃料电池稳态功率温度补偿占空比的更新而更新。进一步地，所述环境温度补偿占空比PWM_KT按公式(2)计算得到：其中，TEnviroment为环境温度；TBase为基础温度，取值为40～45℃；KEnv为第二单位转换系数，取值为1。进一步地，按以下原则选择燃料电池动态温度补偿占空比PWM_ALG：若|TFedBak-TSet|＞TCtr，则燃料电池动态温度补偿占空比PWM_ALG按公式(3)计算得到：若|TFedBak-TSet|≤TCtr，则燃料电池动态温度补偿占空比PWM_ALG取值为0；其中，TFedBak为燃料电池入水口实际温度，TSet为设定的燃料电池入水口需求温度，TCtr为设定的燃料电池入水口温度波动门限值，t为燃料电池工作时间；KI为第三单位转换系数，取值为0.8～1.2。公式(1)中的第一单位转换系数KJ、公式(2)中的第二单位转换系数KEnv和公式(3)中的第三单位转换系数KI的作用是将相对应的参数转化为相对应的占空比。所述设定的燃料电池入水口温度波动门限值在67.5～68.5℃中取值。所述设定的燃料电池入水口需求温度在55～75℃中取值。本专利技术的燃料电池车辆中燃料电池的温度控制方法，简单可行，可通过实时调整散热系统的冷却功率对应的风扇占空比来调控风扇转速，以有效快速精准地调整散热系统中冷却液的温度，使得冷却液的实际温度与预设值温度的误差较小，从而更快更精准地降低燃料电池的温度，以保证燃料电池温度在理想范围内，延长燃料电池的使用寿命。本专利技术的燃料电池车辆中燃料电池的温度控制方法，涉及到的各参数的算法都较为整定简洁，可以缩短整车厂调试人员调试时间，提高工作效率，且通用性好，可以适用不同功率型号的电堆，提高程序兼容性，方便管控，而且本专利技术方法不受环境温度影响，省去了高热、高寒环温下的标定工作，节省资金。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术并不局限于实施例之表述。实施例1一种燃料电池车辆中燃料电池的温度控制方法，在车辆运行过程中，整车控制器实时采集燃料电池实际输出电压、燃料电池实际输出电流、燃料电池入水口实际温度和环境温度，整车控制器根据燃料电池实际输出电压、燃料电池实际输出电流和燃料电池开路电压积分测算得到燃料电池稳态功率温度补偿占空比，燃料电池稳态功率温度补偿占空比PWM_FCS_CTU按公式(1)计算得到：其中，Uopen为燃料电池开路电压，UFcs为燃料电池实际输出电压，IFcs为燃料电池实际输出电流，t为燃料电池工作时间；KJ为第一单位转换系数，取值为0.8～1.2。燃料电池稳态功率温度补偿占空比PWM_FCS_CTU每2s更新一次数据，散热系统的冷却功率对应的风扇占空比的数据也随燃料电池稳态功率温度补偿占空比的更新而更新。之后整车控制器将燃料电池稳态功率温度补偿占空比乘以环境温度补偿占空比与1之和得到散热系统的冷却功率对应的风扇占空比，环境温度补偿占空比PWM_KT按公式(2)计算得到：其中，TEnviroment为环境温度；TBase为基础温度，取值为40～45℃；KEnv为第二单位转换系数，取值为1；风扇控制器按散热系统的冷却功率对应的风扇占空比控制风扇转速，之后整车控制器实时根据燃料电池入水口实际温度与设定的燃料电池入水口需求温度之差的绝对值选择燃料电池动态温度补偿占空比，将燃料电池动态温度补偿占空比与散热系统的冷却功率对应的风扇占空比相加得到散热系统的最终冷却功率对应的风扇占空比，并实时将散热系统的冷却功率对应的风扇占空比更新为散热系统的最终冷却功率对应的风扇占空比。按以下原则选择燃料电池动态温度补偿占空比PWM_ALG：若|TFedBak-TSet|＞TCtr，则燃料电池动态温度补偿占空比PWM_ALG按公式(3)计算得到：若|TFedBak-TSet|≤TCtr，则燃料电池动态温度补偿占空比PWM_ALG取值为0；其中，TFedBak为燃料电池入水口实际温度，TSet为设定的燃料电池入水口需求温度，设定的燃料电池入水口需求温度在55～75℃中取值；TCtr为设定的燃料电池入水口温度波动门限值，设定的燃料电池入水口温度波动门限值在67.5～68.5℃中取值；t为燃料电池工作时间；KI为第三单位转换系数，取值为0.8～1.2。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池车辆中燃料电池的温度控制方法，其特征在于：在车辆运行过程中，整车控制器实时采集燃料电池实际输出电压、燃料电池实际输出电流、燃料电池入水口实际温度和环境温度，整车控制器根据燃料电池实际输出电压、燃料电池实际输出电流和燃料电池开路电压积分测算得到燃料电池稳态功率温度补偿占空比，之后整车控制器将燃料电池稳态功率温度补偿占空比乘以环境温度补偿占空比与1之和得到散热系统的冷却功率对应的风扇占空比，风扇控制器按散热系统的冷却功率对应的风扇占空比控制风扇转速，之后整车控制器实时根据燃料电池入水口实际温度与设定的燃料电池入水口需求温度之差的绝对值选择燃料电池动态温度补偿占空比，将燃料电池动态温度补偿占空比与散热系统的冷却功率对应的风扇占空比相加得到散热系统的最终冷却功率对应的风扇占空比，并实时将散热系统的冷却功率对应的风扇占空比更新为散热系统的最终冷却功率对应的风扇占空比。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池车辆中燃料电池的温度控制方法，其特征在于：在车辆运行过程中，整车控制器实时采集燃料电池实际输出电压、燃料电池实际输出电流、燃料电池入水口实际温度和环境温度，整车控制器根据燃料电池实际输出电压、燃料电池实际输出电流和燃料电池开路电压积分测算得到燃料电池稳态功率温度补偿占空比，之后整车控制器将燃料电池稳态功率温度补偿占空比乘以环境温度补偿占空比与1之和得到散热系统的冷却功率对应的风扇占空比，风扇控制器按散热系统的冷却功率对应的风扇占空比控制风扇转速，之后整车控制器实时根据燃料电池入水口实际温度与设定的燃料电池入水口需求温度之差的绝对值选择燃料电池动态温度补偿占空比，将燃料电池动态温度补偿占空比与散热系统的冷却功率对应的风扇占空比相加得到散热系统的最终冷却功率对应的风扇占空比，并实时将散热系统的冷却功率对应的风扇占空比更新为散热系统的最终冷却功率对应的风扇占空比。


2.如权利要求1所述的燃料电池车辆中燃料电池的温度控制方法，其特征在于：所述燃料电池稳态功率温度补偿占空比PWM_FCS_CTU按公式(1)计算得到：



其中，Uopen为燃料电池开路电压，UFcs为燃料电池实际输出电压，IFcs为燃料电池实际输出电流，t为燃料电池工作时间；KJ为第一单位转换系数，取值为0.8～1.2。


3...

【专利技术属性】
技术研发人员：石建珍，刘豹，
申请(专利权)人：佛山市飞驰汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44