燃料电池系统散热调节方法、装置、介质和车辆制造方法及图纸

本申请提供一种燃料电池系统散热调节方法、装置、介质和车辆。该方法基于燃料电池系统中的每个热交换器的换热能力信息、需求换热量和需求流量确定每个热交换器所负载的目标换热量和目标流经流量，使目标换热量处于对应的热交换器在对应的目标流经流量下的换热量范围之内；再根据与每个热交换器对应预设的液体流阻特性关系和目标流经流量计算出水泵的第一值和与对应调节阀的第二值；根据目标换热量、目标流经流量以及空气流阻特性关系计算出对应风扇的第三值；将水泵的转速调整至第一值，将调节阀的开度调整至第二值，将风扇的转速调整至第三值。本申请提高了各个热交换器换热量分配的合理性。热量分配的合理性。热量分配的合理性。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统散热调节方法、装置、介质和车辆


[0001]本申请涉及燃料电池热控制
，尤其涉及一种燃料电池系统散热调节方法、装置、介质和车辆。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置，其工作过程会产生一定的热量。如果不及时有效地散热，燃料电池系统内部的温度会升高，导致电池性能下降、寿命缩短甚至发生故障。因此，散热在燃料电池系统中具有重要意义。燃料电池系统的散热方法是通过在燃料电池系统中设置一个或多个热交换器来分换热量，以保持燃料电池系统工作在合适的温度范围内。
[0003]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。
[0004]也有一些改进的技术是采用物理仿真模型，直接快速地计算出燃料电池系统所需的换热量和散热流量，并基于此对每个热交换器分配所承担的换热量和散热流量。这种直接利用物理仿真模型所计算出来的换热量和散热流量相比较于比例积分等传统温控策略而言，其计算效率更加高效。
[0005]但在一些改进的技术比如专利申请CN202310531062.4中，在进行热交换器的换热量和散热流量的具体分配方式上，存在一些不合理之处。比如当系统的需求换热量Q0在一定条件（比如Q0超过了单个热交换器的最大散热能力）下，让第一热交换器对应的第一调节阀保持全开的开度，而第二热交换器对应的第二调节阀处于全开至全闭的范围。但存在一些特殊的情况，比如该Q0刚好超过了第一热交换器的最大换热量时，直接将第一调节阀设置为全开的情况下第一热交换器的换热量为Q
0_1
，此时第二热交换器可以实现的最小换热量Q
0_2
>Q0‑
Q
0_1
，这种特殊情况下的换热量分配便显得不够合理。

技术实现思路

[0006]本申请的目的在于提供一种燃料电池系统散热调节方法、装置、介质和车辆，以解决上述中的至少一个技术问题。为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：本申请第一方面，提供了一种燃料电池系统散热调节方法，所述燃料电池系统包括多个热交换器，所述方法包括：获取所述燃料电池系统中的每个热交换器的换热能力信息，所述换热能力信息用于体现所述每个热交换器在不同的流经流量下的换热量范围；获取所述燃料电池系统的需求换热量和需求流量；基于所述换热能力信息、所述需求换热量和所述需求流量确定所述每个热交换器所负载的目标换热量和目标流经流量，使所述目标换热量处于对应的热交换器在对应的目标流经流量下的换热量范围之内；
根据与每个所述热交换器对应预设的液体流阻特性关系和所述目标流经流量计算出所述燃料电池系统中的水泵的第一值和与每个所述热交换器连接的调节阀的第二值；根据所述目标换热量、所述目标流经流量以及与每个所述热交换器对应的预设空气流阻特性关系计算出与每个所述热交换器对应的风扇的第三值；将所述水泵的转速调整至所述第一值，将所述调节阀的开度调整至所述第二值，将所述风扇的转速调整至所述第三值。
[0007]本申请第二方面，提供了一种燃料电池系统散热调节装置，所述燃料电池系统包括多个热交换器，所述装置包括：换热能力确认模块，用于获取所述燃料电池系统中的每个热交换器的换热能力信息，所述换热能力信息用于体现所述每个热交换器在不同的流经流量下的换热量范围；需求确认模块，用于获取所述燃料电池系统的需求换热量和需求流量；负载确认模块，用于基于所述换热能力信息、所述需求换热量和所述需求流量确定所述每个热交换器所负载的目标换热量和目标流经流量，使所述目标换热量处于对应的热交换器在对应的目标流经流量下的换热量范围之内；数值计算模块，用于根据与每个所述热交换器对应预设的液体流阻特性关系和所述目标流经流量计算出所述燃料电池系统中的水泵的第一值和与每个所述热交换器连接的调节阀的第二值；根据所述目标换热量、所述目标流经流量以及与每个所述热交换器对应的预设空气流阻特性关系计算出与每个所述热交换器对应的风扇的第三值；调整模块，用于将所述水泵的转速调整至所述第一值，将所述调节阀的开度调整至所述第二值，将所述风扇的转速调整至所述第三值。
[0008]本申请第二方面，提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有可执行指令，所述指令被处理器执行时使所述处理器执行如本申请任一实施例所述的燃料电池系统散热调节方法。
[0009]本申请第四方面，提供了一种车辆，所述车辆包括燃料电池、热交换器、中冷器和风扇，以及上述的燃料电池系统散热调节装置。
[0010]本申请中的燃料电池系统散热调节方法、装置、介质和车辆，根据燃料电池系统的需求换热量和需求流量，来合理分配各个热交换器所承担的换热量和流经流量，以并调节相应的各个调节阀、风扇和水泵，尽量使得各个热交换器可以达到该换热量和流经流量，使各个热交换器的换热量处于其换热量范围内，尽量减少出现无法达到各个热交换器的所分配的换热量，提高了各个热交换器换热量分配的合理性，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
[0011]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。
[0012]图1为一个实施例中燃料电池系统的部分结构示意图；图2为一个实施例中燃料电池系统散热调节方法的流程示意图；
图3为一个实施例中检测需求换热量和需求流量是否与其中一个热交换器的换热能力信息相匹配的流程示意图；图4为另一个实施例中燃料电池系统散热调节方法的流程示意图；图5为一个实施例中燃料电池系统散热调节装置的结构示意图。
[0013]其中，10、燃料电池；20、水泵；31、第一热交换器；32、第二热交换器；41、第一风扇；42、第二风扇；51、第一调节阀、52、第二调节阀；60、中冷器；70、空气压缩机；80、增湿机。
具体实施方式
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一热交换器称为第二热交换器，将第二热交换器称为第一热交换器。第一热交换器和第二热交换器两者都本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统散热调节方法，所述燃料电池系统包括多个热交换器，其特征在于，所述方法包括：获取所述燃料电池系统中的每个热交换器的换热能力信息，所述换热能力信息用于体现所述每个热交换器在不同的流经流量下的换热量范围；获取所述燃料电池系统的需求换热量和需求流量；基于所述换热能力信息、所述需求换热量和所述需求流量确定所述每个热交换器所负载的目标换热量和目标流经流量，使所述目标换热量处于对应的热交换器在对应的目标流经流量下的换热量范围之内；根据与每个所述热交换器对应预设的液体流阻特性关系和所述目标流经流量计算出所述燃料电池系统中的水泵的第一值和与每个所述热交换器连接的调节阀的第二值，所述第一值为使每个所述热交换器的流经流量达到所述目标流经流量所对应的水泵的转速值，所述第二值为使所述每个热交换器的流经流量达到所述目标流经流量所对应的调节阀的开度值；根据所述目标换热量、所述目标流经流量以及与每个所述热交换器对应的预设空气流阻特性关系计算出与每个所述热交换器对应的风扇的第三值，所述第三值为使所述每个热交换器所负载的换热量达到所述目标换热量所对应的风扇的转速值；将所述水泵的转速调整至所述第一值，将所述调节阀的开度调整至所述第二值，将所述风扇的转速调整至所述第三值。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统散热调节方法，其特征在于，所述基于所述换热能力信息、所述需求换热量和所述需求流量确定所述每个热交换器所负载的目标换热量和目标流经流量，包括：检测所述需求换热量和所述需求流量是否与其中一个热交换器的换热能力信息相匹配，若是，则确定所述其中一个热交换器的目标换热量为所述需求换热量，确定所述其中一个热交换器的目标流经流量为所述需求流量。3.根据权利要求2所述的燃料电池系统散热调节方法，其特征在于，所述检测所述需求换热量和所述需求流量是否与其中一个热交换器的换热能力信息相匹配，包括：获取所述其中一个热交换器的第一流经流量范围，所述第一流经流量范围表示所述其中一个热交换器对应的调节阀的开度、水泵的转速分别处于最大值和最小值的范围内，冷却液流经至所述其中一个热交换器的流量构成的范围；获取所述其中一个热交换器在流经流量为所述需求流量下的第一换热量范围；当所述需求流量处于所述第一流经流量范围，所述需求换热量处于所述第一换热量范围时，判定所述需求换热量和所述需求流量与所述其中一个热交换器的换热能力信息相匹配；当所述需求流量不处于所述第一流经流量范围，或所述需求换热量不处于所述第一换热量范围时，判定所述需求换热量和所述需求流量不与所述其中一个热交换器的换热能力信息相匹配。4.根据权利要求3所述的燃料电池系统散热调节方法，其特征在于，当所述需求换热量和所述需求流量不与所述其中一个热交换器的换热能力信息相匹配时，获取所述其中一个热交换器在承担换热量为所述需求换热量时对应的第二流经流量范围，所述第二流经流量
范围为所述其中一个热交换器在实现的换热量为所述需求换热量时，冷却液流经所述其中一个热交换器的流量构成的范围；当所述第二流经流量范围与所述第一流经流量范围存在交集时，若所述需求流量大于所述交集中的最大值，则从所述交集中选取一个数值作...

【专利技术属性】
技术研发人员：程准，梁伟，杨硕，卞磊，戴添翼，崔鲁，
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：