一种氢燃料电堆的温度预测补偿方法、系统、设备及介质技术方案

本发明专利技术公开了一种氢燃料电堆的温度预测补偿方法、系统、设备及介质，氢燃料电堆通过两组散热风扇进行温度调节，其中所述方法包括：构建关于氢燃料电堆入口处冷却水的温度动态预测模型；将获取的氢燃料电堆的当前输出功率和两组散热风扇的当前电机驱动信号输入至温度动态预测模型，得到当前无时滞温度预测值；根据温度动态预测模型的实时运行情况和散热系统时滞，确定当前有时滞温度预测值；根据当前无时滞温度预测值、当前有时滞温度预测值和获取的氢燃料电堆入口处冷却水的当前温度实测值，生成氢燃料电堆入口处冷却水的当前温度预测补偿值。本发明专利技术可以消除因大时滞引起输出反馈不及时的影响，有助于提高氢燃料电堆的温控系统的响应速度。控系统的响应速度。控系统的响应速度。

【技术实现步骤摘要】
一种氢燃料电堆的温度预测补偿方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术涉及温度预测
，具体是涉及一种氢燃料电堆的温度预测补偿方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]氢燃料电堆作为一种直接将化学能转换为电能的装置，其因清洁、无污染、能量效率高等优点，已成为国内外新能源应用的重要发展方向，并引起了国内外政府和企业家的高度重视。氢燃料电堆在实际应用中存在负载动态变化、系统扰动、状态大时滞等复杂情况，由此引起的温度变化会影响氢燃料电堆的最大输出功率和使用寿命，对氢燃料电堆进行有效的温度控制是保证其高性能、长寿命运行的关键。将氢燃料电堆的工作温度控制在设定值的
±
3℃范围内，不仅可避免因过高温度造成质子交换膜的降解，而且也可避免较低温度会导致电池性能的衰减。
[0003]目前国内外学者对氢燃料电堆的温度预测补偿方式仍然是空白的，其主要原因在于氢燃料电堆系统固有的非线性、模型参数的时变不确定性、系统状态的强耦合特性、负载大扰动以及大时滞引起输出反馈不及时等复杂特性，无法使用现有的Smith预估器来对氢燃料电堆的大时滞温度系统进行预测补偿。特别是在电堆输出功率突变引起电堆温度变化率大扰动的工况下，因大时滞引起输出反馈不及时，会导致电堆温度快速变化，从而使得氢燃料电堆的温控系统出现不利的振荡现象。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种氢燃料电堆的温度预测补偿方法、系统、设备及介质，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
>[0005]第一方面，提供一种氢燃料电堆的温度预测补偿方法，所述氢燃料电堆通过预先设置的两组散热风扇进行温度调节，所述方法包括：
[0006]步骤100、构建所述氢燃料电堆入口处冷却水的温度动态预测模型；
[0007]步骤200、将获取的所述氢燃料电堆的当前输出功率和所述两组散热风扇的当前电机驱动信号输入至所述温度动态预测模型，得到当前无时滞温度预测值；
[0008]步骤300、根据所述温度动态预测模型的实时运行情况和散热系统时滞，确定当前有时滞温度预测值；
[0009]步骤400、根据所述当前无时滞温度预测值、所述当前有时滞温度预测值和获取的所述氢燃料电堆入口处冷却水的当前温度实测值，生成所述氢燃料电堆入口处冷却水的当前温度预测补偿值。
[0010]进一步地，所述步骤100包括：
[0011]根据升温系数和电堆输出功率，构建关于电堆预估升温率的第一计算模型；
[0012]根据两组散热风扇的电机驱动信号，构建关于两组散热风扇的空气质量流速的第二计算模型；
[0013]结合所述第一计算模型和所述第二计算模型，得到所述温度动态预测模型。
[0014]进一步地，所述第一计算模型为：w
m
＝μP0，w
m
为所述电堆预估升温率，μ为所述升温系数，P0为所述电堆输出功率。
[0015]进一步地，所述第二计算模型为：u＝(PWM1+PWM2)/18，u为所述空气质量流速，PWM1为第一组散热风扇的电机驱动信号，PWM2为第二组散热风扇的电机驱动信号。
[0016]进一步地，所述温度动态预测模型为：T
m
为无时滞温度预测值。
[0017]进一步地，所述温度动态预测模型用于输出在t
‑
τ0时间下的有时滞温度预测值以及在当前时间t下的无时滞温度预测值，τ0为散热系统时滞。
[0018]进一步地，所述当前温度预测补偿值为：T
p
(t)＝T
m
(t)
‑
T
c
(t)+T(t)，T
m
(t)为所述当前无时滞温度预测值，T
c
(t)为所述当前有时滞温度预测值，且T
c
(t)＝T
m
(t
‑
τ0)，T(t)为所述当前温度实测值，t为当前时间。
[0019]第二方面，提供一种氢燃料电堆的温度预测补偿系统，所述氢燃料电堆通过预先设置的两组散热风扇进行温度调节，所述系统包括：
[0020]构建模块，用于构建所述氢燃料电堆入口处冷却水的温度动态预测模型；
[0021]运行模块，用于将获取的所述氢燃料电堆的当前输出功率和所述两组散热风扇的当前电机驱动信号输入至所述温度动态预测模型，得到当前无时滞温度预测值；
[0022]确定模块，用于根据所述温度动态预测模型的实时运行情况和散热系统时滞，确定当前有时滞温度预测值；
[0023]生成模块，用于根据所述当前无时滞温度预测值、所述当前有时滞温度预测值和获取的所述氢燃料电堆入口处冷却水的当前温度实测值，生成所述氢燃料电堆入口处冷却水的当前温度预测补偿值。
[0024]第三方面，提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现如第一方面所述的氢燃料电堆的温度预测补偿方法。
[0025]第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的氢燃料电堆的温度预测补偿方法。
[0026]本专利技术至少具有以下有益效果：由于氢燃料电堆的输出功率可以反映其温度变化率，通过利用电堆输出功率来确定无时滞温度预测值，再结合散热系统时滞来确定有时滞温度预测值，最后进一步结合温度实测值来确定最终的温度预测补偿值以提供给氢燃料电堆的温控系统，可以消除因大时滞引起输出反馈不及时的影响，有助于提高该温控系统的响应速度。
附图说明
[0027]附图用来提供对本专利技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术的技术方案，并不构成对本专利技术技术方案的限制。
[0028]图1是本专利技术实施例中的氢燃料电堆的温度预测补偿方法的流程示意图；
[0029]图2是本专利技术实施例中的氢燃料电堆的输出功率实测结果示意图；
[0030]图3是本专利技术实施例中的氢燃料电堆入口处冷却水的温度实测结果示意图；
[0031]图4是本专利技术实施例中的氢燃料电堆入口处冷却水的无时滞温度预测结果示意图；
[0032]图5是本专利技术实施例中的氢燃料电堆入口处冷却水的有时滞温度预测结果示意图；
[0033]图6是本专利技术实施例中的氢燃料电堆入口处冷却水的温度预测补偿结果示意图；
[0034]图7是本专利技术实施例中的氢燃料电堆的温度预测补偿系统的组成示意图；
[0035]图8是本公开实施例中的计算机设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
[0036]为了使本专利技术的目的、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专利技术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用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0037]需要说明的是，虽然在系统示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电堆的温度预测补偿方法，其特征在于，所述氢燃料电堆通过预先设置的两组散热风扇进行温度调节，所述方法包括：步骤100、构建所述氢燃料电堆入口处冷却水的温度动态预测模型；步骤200、将获取的所述氢燃料电堆的当前输出功率和所述两组散热风扇的当前电机驱动信号输入至所述温度动态预测模型，得到当前无时滞温度预测值；步骤300、根据所述温度动态预测模型的实时运行情况和散热系统时滞，确定当前有时滞温度预测值；步骤400、根据所述当前无时滞温度预测值、所述当前有时滞温度预测值和获取的所述氢燃料电堆入口处冷却水的当前温度实测值，生成所述氢燃料电堆入口处冷却水的当前温度预测补偿值。2.根据权利要求1所述的氢燃料电堆的温度预测补偿方法，其特征在于，所述步骤100包括：根据升温系数和电堆输出功率，构建关于电堆预估升温率的第一计算模型；根据两组散热风扇的电机驱动信号，构建关于两组散热风扇的空气质量流速的第二计算模型；结合所述第一计算模型和所述第二计算模型，得到所述温度动态预测模型。3.根据权利要求2所述的氢燃料电堆的温度预测补偿方法，其特征在于，所述第一计算模型为：w
m
＝μP0，w
m
为所述电堆预估升温率，μ为所述升温系数，P0为所述电堆输出功率。4.根据权利要求3所述的氢燃料电堆的温度预测补偿方法，其特征在于，所述第二计算模型为：u＝(PWM1+PWM2)/18，u为所述空气质量流速，PWM1为第一组散热风扇的电机驱动信号，PWM2为第二组散热风扇的电机驱动信号。5.根据权利要求4所述的氢燃料电堆的温度预测补偿方法，其特征在于，所述温度动态预测模型为：T
m
为无时滞温度预测值。6.根据权利要求5所述的氢燃料电堆的温度预测补偿方法，其特征在于，所述温度动态预测模型用于输出在t
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴秀东，曾喆昭，贺文锋，
申请(专利权)人：曾喆昭，
类型：发明
国别省市：