大功率燃料电池温度控制方法、装置和车辆制造方法及图纸

本申请提供一种大功率燃料电池温度控制方法、装置和车辆，属于燃料电池热控制技术领域。该方法包括：获取燃料电池所处的内部参数信息和外部参数信息；根据内部参数信息和外部参数信息确定燃料电池的需求散热量Q1和中冷器需求散热量Q2；根据内部参数信息、外部参数信息、燃料电池的需求散热量Q1和中冷器需求散热量Q2计算出燃料电池散热需求流量L1和中冷器散热需求流量L2；根据L1、L2、Q1和Q2确定水泵的期望转速v1、风扇的期望转速v2和开关阀的期望开度k1；将水泵的转速调整至期望转速v1，将风扇的转速调整至期望转速v2，将开关阀的开度调整至期望开度k1。本申请可以快速直接地使燃料电池系统维持在目标工作状态。料电池系统维持在目标工作状态。料电池系统维持在目标工作状态。

【技术实现步骤摘要】
大功率燃料电池温度控制方法、装置和车辆


[0001]本申请涉及燃料电池热控制
，尤其涉及一种大功率燃料电池温度控制方法、装置和车辆。

技术介绍

[0002]随着大功率燃料电池系统在交通、能源等领域的广泛应用，系统的热管理成为一个重要的技术挑战。由于大功率燃料电池系统具有高热容和散热功率大的特点，系统在运行过程中容易出现温度波动大、系统迟滞等问题。传统的温控策略往往采用PI（比例积分）控制加预控的方法，但在系统变载过程中，仍然存在温度波动较大的问题，从而影响系统的性能和稳定性。

技术实现思路

[0003]本申请的目的在于提供一种大功率燃料电池温度控制方法、装置和车辆，以解决上述至少一种问题。
[0004]本申请第一方面，提供了一种大功率燃料电池温度控制方法，所述方法包括：获取燃料电池所处的内部参数信息和外部参数信息；根据所述内部参数信息和所述外部参数信息确定所述燃料电池的需求散热量Q1和中冷器需求散热量Q2；根据所述内部参数信息、所述外部参数信息、所述燃料电池的需求散热量Q1和所述中冷器需求散热量Q2计算出燃料电池散热需求流量L1和所述中冷器散热需求流量L2；根据所述燃料电池散热需求流量L1、所述中冷器散热需求流量L2、所述燃料电池的需求散热量Q1和所述中冷器需求散热量Q2确定水泵的期望转速v1、风扇的期望转速v2和开关阀的期望开度k1；将所述水泵的转速调整至所述期望转速v1，将所述风扇的转速调整至所述期望转速v2，将所述开关阀的开度调整至所述期望开度k1。
[0005]本申请第二方面，提供了一种大功率燃料电池温度控制装置，所述装置包括：参数信息获取模块，用于获取燃料电池所处的内部参数信息和外部参数信息；需求确定模块，用于根据所述内部参数信息和所述外部参数信息确定所述燃料电池的需求散热量Q1和中冷器需求散热量Q2；根据所述内部参数信息、所述外部参数信息、所述燃料电池的需求散热量Q1和所述中冷器需求散热量Q2计算出燃料电池散热需求流量L1和所述中冷器散热需求流量L2；根据所述燃料电池散热需求流量L1、所述中冷器散热需求流量L2、所述燃料电池的需求散热量Q1和所述中冷器需求散热量Q2确定水泵的期望转速v1、风扇的期望转速v2和开关阀的期望开度k1；调整模块，用于将所述水泵的转速调整至所述期望转速v1，将所述风扇的转速调整至所述期望转速v2，将所述开关阀的开度调整至所述期望开度k1。
[0006]本申请第三方面，提供了一种车辆，所述车辆包括燃料电池、散热器、中冷器和风扇，以及上述的大功率燃料电池温度控制装置。
[0007]上述的大功率燃料电池温度控制方法、装置和车辆，通过根据燃料电池所处的内部参数信息和外部参数信息，利用相应的物理计算模型，首先求解出所需的燃料电池所需
的散热量，再基于散热量得出所需供应的流量，最后基于该流量得出风扇、水泵所需的转速和开关阀所需的开度，并直接调节风扇、水泵的转速至所期望的转速，调节开关阀的开度至其所期望的开度，从而快速直接地使燃料电池系统维持在目标工作状态。并且还可以有效减缓高温引起的燃料电池系统中的相关材料的损伤，在实现大功率散热应用的前提下，有效保障了燃料电池系统的使用寿命需求。
附图说明
[0008]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请范围的限定。
[0009]图1为一个实施例中燃料电池温度控制方法的流程示意图；图2为一个实施例中根据内部参数信息和外部参数信息确定燃料电池的需求散热量Q1和中冷器需求散热量Q2的流程示意图；图3为一个实施例中根据燃料电池散热需求流量L1和中冷器散热需求流量L2确定水泵的期望转速v1、风扇的期望转速v2和开关阀的期望开度k1的流程示意图；图4为一个实施例中燃料电池系统的部分结构示意图；图5为一个实施例中燃料电池系统中冷却液在流经燃料电池和中冷器处时的流量与流阻特性曲线的示意图；图6为一个实施例中燃料电池系统中空气在流经风扇和散热器时的流量与流阻特性曲线的示意图；图7为一个实施例中散热器在不同的风侧流量和水侧流量下的散热能力的关系地图示意图；图8为一个实施例中开关阀在不同开度下的流量与流阻特性曲线的示意图；图9为一个实施例中水泵在不同转速下的流量与流阻特性曲线的示意图；图10为一个实施例中大功率燃料电池温度控制方法的流程示意图；图11为一个实施例中燃料电池温度控制装置的结构示意图。
[0010]其中，10、燃料电池；20、水泵；31、第一散热器；32、第二散热器；41、第一风扇；42、第二风扇；51、第一开关阀、52、第二开关阀；60、中冷器；70、空气压缩机；80、增湿机。
具体实施方式
[0011]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0012]本申请所使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
[0013]比如本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
[0014]再比如本申请所使用的术语“包括”、“包含”等表明了特征、步骤、操作和/或部件
的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
[0015]在一个实施例中，如图1所示，提供了一种燃料电池温度控制方法，具体的，为一种大功率燃料电池温度控制方法。该方法包括：步骤102，获取燃料电池所处的内部参数信息和外部参数信息。
[0016]本实施例中，燃料电池可为氢燃料电池。内部参数信息包括燃料电池自身的固有参数、工作时所处的燃料电池的工作状态参数以及装载有该燃料电池的设备的相关内部参数信息。电池的固有参数包括电池的重量、电池的电堆数量、燃料电池的合适工作温度等信息，电池的工作状态参数可包括电池的电压、电流等信息。其中，该设备可为车辆，比如一些重型卡车或私家车或自动驾驶车辆等任意合适的车辆。设备的相关内部参数信息同样的可以包括车辆固有参数以及车辆工作状态参数等。车辆固有参数包括车辆重量等信息，车辆工作状态参数包括车辆当前车速等信息。外部参数信息即为电池所处的外部环境的信息，比如包括当前环境温度、湿度、压强等环境参数，以及燃料电池系统的运行模式、负载要求等外部条件。
[0017]可选地，内部参数信息和外部参数信息中，有些是预先设置的固定的信息，有些是根据相关传感器按照一定的频率定期地或实时地直接或间接测量或计算而得到的信息。比如燃料电池的固有参数和车辆的固有参数均可为预先设置的信息，而燃料电池的工作状态参数、车辆的工作状态参数和外部参数信息等可为根据相关传感器直接或间接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大功率燃料电池温度控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取燃料电池所处的内部参数信息和外部参数信息，所述内部参数信息包括电池基本参数信息、电池工作参数信息、空气压缩机参数信息和增湿器参数信息，所述外部参数信息包括环境温度信息；根据所述内部参数信息和所述外部参数信息确定所述燃料电池的需求散热量Q1和中冷器需求散热量Q2，包括：根据所述电池基本参数信息和所述电池工作参数信息计算出所述燃料电池的产热量和所述燃料电池的温升吸热量，根据所述产热量和所述温升吸热量计算出所述燃料电池的需求散热量Q1，根据所述空气压缩机参数信息、增湿器参数信息和所述环境温度信息进行查表，确定出所述中冷器需求散热量Q2；根据所述内部参数信息、所述外部参数信息、所述燃料电池的需求散热量Q1和所述中冷器需求散热量Q2计算出燃料电池散热需求流量L1和所述中冷器散热需求流量L2；根据所述燃料电池散热需求流量L1、所述中冷器散热需求流量L2、所述燃料电池的需求散热量Q1和所述中冷器需求散热量Q2确定水泵的期望转速v1、风扇的期望转速v2和开关阀的期望开度k1；将所述水泵的转速调整至所述期望转速v1，将所述风扇的转速调整至所述期望转速v2，将所述开关阀的开度调整至所述期望开度k1。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述燃料电池散热需求流量L1、所述中冷器散热需求流量L2、所述燃料电池的需求散热量Q1和所述中冷器需求散热量Q2确定水泵的期望转速v1、风扇的期望转速v2和开关阀的期望开度k1之前，所述方法还包括：根据所述燃料电池的需求散热量Q1和所述中冷器需求散热量Q2计算出散热器的需求散热量Q3；所述根据所述燃料电池散热需求流量L1、所述中冷器散热需求流量L2、所述燃料电池的需求散热量Q1和所述中冷器需求散热量Q2确定水泵的期望转速v1、风扇的期望转速v2和开关阀的期望开度k1，包括：确定在所述燃料电池处于L1流量和所述中冷器处于L2流量的情况下，所述散热器的散热能力Q0；所述散热器的散热能力Q0为一个处于最小散热能力为Q
0_min
、最大散热能力为Q
0_max
的散热能力范围；根据所述燃料电池散热需求流量L1、所述中冷器散热需求流量L2、所述散热器的散热能力Q0和所述需求散热量Q3确定所述开关阀的期望开度k1和所述风扇的期望转速v2；根据所述燃料电池散热需求流量L1、所述中冷器散热需求流量L2和所述开关阀的期望开度k1确定所述水泵的期望转速v1。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定在所述燃料电池处于L1流量和所述中冷器处于L2流量的情况下，所述散热器的散热能力Q0，包括：根据环境温度信息与所述风扇的风量能力地图查询出所述风扇在所述环境温度信息下的风量能力；根据所述L1流量、所述L2流量和所述风量能力确定所述散热器的散热能力Q0。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述燃料电池散热需求流量L1、所述中冷器散热需求流量L2、所述散热器的散热能力Q0和所述需求散热量Q3确定所述开关阀的期望开度k1和所述风扇的期望转速v2，包括：当Q3<Q
0_min
时，确定所述风扇的期望转速v2为
所述风扇的最小转速v
2_min
，确定所述开关阀的期望开度k1处于全开至全闭内的范围，不包括全闭。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述散热器包括第一散热器和第二散热器，所述风扇包括为所述第一散热器提供散热的第一风扇和为所述第二散热器提供散热的第二风扇，所述开关阀包括第一开关阀和第二开关阀，所述第一开关阀连接所述第一散热器，所述第二开关阀连接所述第二散热器，所述第一散热器与所述第二散热器并联连接，所述散热器的散热能力Q0指单个散热器的散热能力；所述根据所述燃料电池散热需求流量L1、所述中冷器散热需求流量L2、所述散热器的散热能力Q0和所述需求散热量Q3确定所述开关阀的期望开度k1和所述风扇的期望转速v2，包括：当Q
0_min
<Q3<Q
0_max
时，所述第一开关阀连通所述第一散热器，所述第二开关阀不连通所述第二散热器，所述第一开关阀的期望开度k1处于全开至全闭内的范围，不包括全闭。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一开关阀的期望开度k1为全开，所述第一风扇的期望转速v
2_1
为所述第一散热器流经的冷却液流量同时...

【专利技术属性】
技术研发人员：程准，刘赟，梁伟，戴添翼，杨硕，崔鲁，卞磊，
申请(专利权)人：上海重塑能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：