【技术实现步骤摘要】
本说明书的一个或多个实施例涉及燃料电池，特别的涉及一种控制器、燃料电池散热控制系统。
技术介绍
1、燃料电池是一种将化学能直接转化成电能和热能的反应装置。燃料电池的散热依赖冷却液散热。燃料电池散热系统包括燃料电池电堆、节温器、散热器和水泵。所述节温器根据冷却水温度调节进入散热器的水量，改变水的循环范围；所述散热器的风扇用于辅助散热；所述水泵用于调节冷却液流量。
2、对燃料电池冷却液温度实现精确控制对于保障燃料电池性能起着至关重要的影响。在实现冷却液进堆温度闭环调节的同时，还要同时控制冷却液进出堆温差及风扇转速。现有的控制策略中，需要用到多个温度传感器检测燃料电池散热系统各个部分的采集温度，并进行大量温度阈值标定，最后通过比较采集温度和温度阈值来确定如何调节节温器、水泵、散热器的风扇。
技术实现思路
1、本说明书一个或多个实施例描述了一种控制器、燃料电池散热控制系统，能在较为准确地实现冷却液进堆温度闭环调节的同时，还能同时较为准确地控制冷却液进出堆温差及散热器的风扇转速。
2、第一方面，本说明书实施例提供了一种控制器，用于监测并调控燃料电池散热系统，所述燃料电池散热系统包括燃料电池电堆、节温器、散热器和水泵；燃料电池电堆的进堆端经冷却液管路连接节温器，燃料电池电堆的出堆端经冷却液管路连接水泵，水泵与节温器通过冷却液管路连接，散热器设于节温器侧；所述控制器包括：
3、监测模块，用于获取燃料电池电堆的进堆检测温度、出堆检测温度、电流密度；
5、pid控制模块，用于基于燃料电池电堆的进堆温度误差，利用pid算法输出第一占空比并将第一占空比配置于节温器；
6、模糊控制模块，用于基于燃料电池电堆的进堆温度误差，利用模糊控制算法输出第二占空比并将第二占空比配置于节温器；
7、散热器控制模块，用于在pid控制模块或模糊控制模块工作后，基于输出的第一占空比或第二占空比，根据风扇转速表，输出风扇转速并将风扇转速配置于散热器；
8、水泵控制模块，用于基于燃料电池电堆的电流密度，从水泵转速表中获取对应电流密度下的水泵转速并将水泵转速配置于水泵；
9、其中，所述燃料电池电堆的进堆温度误差为燃料电池电堆的进堆预设温度与进堆检测温度的差值；所述燃料电池电堆的进出堆温度差为燃料电池电堆的出堆检测温度与进堆检测温度的差值；所述风扇转速表存储有多个占空比下的风扇转速；所述水泵转速表中存储有多个电流密度下的水泵转速。
10、在一些实施方式下，所述pid控制模块中第一占空比的计算公式为：
11、
12、k表示第k个采样周期，uthermo，pi(k)为第k个采样周期的第一占空比，kp、ki和kd分别为比例、积分和微分参数，ecool,in为燃料电池电堆的进堆温度误差。
13、在一些实施方式下，所述模糊控制模块包括：
14、模糊处理单元，用于利用模糊控制规则表对燃料电池电堆的进堆温度误差及进堆温度误差变化量进行模糊处理，以得到燃料电池电堆的进堆温度误差及进堆温度误差变化量所相关的模糊数据；
15、模糊推理单元，用于基于通过模糊控制规则表获得的模糊规则，对模糊处理单元得到的模糊数据进行推理，以得到模糊量输出；
16、解模糊化单元，用于对模糊量输出进行解模糊化，输出第二占空比；
17、其中，所述模糊控制规则表存储有多个模糊子集，每个模糊子集定义有模糊范围，当燃料电池电堆的进堆温度误差或进堆温度误差变化量位于某个模糊子集的模糊范围内时，燃料电池电堆的进堆温度误差或进堆温度误差变化量对应有某个模糊子集下的模糊数据；所述模糊规则基于燃料电池电堆的进堆温度误差和进堆温度误差变化量所相关的模糊子集确定。
18、在一些实施方式下，所述模糊子集根据三角形隶属度函数确定其定义的模糊范围。
19、在一些实施方式下，所述利用模糊控制规则表对燃料电池电堆的进堆温度误差及进堆温度误差变化量进行模糊处理，以得到燃料电池电堆的进堆温度误差及进堆温度误差变化量所相关的模糊数据的过程，包括：
20、对照模糊控制规则表，获得燃料电池电堆的进堆温度误差及进堆温度误差变化量所对应的模糊子集；
21、在所对应的模糊子集下，确定燃料电池电堆的进堆温度误差模糊及进堆温度误差变化量所对应的模糊数据。
22、在一些实施方式下，所述基于通过模糊控制规则表获得的模糊规则，对模糊处理单元得到的模糊数据进行推理，以得到模糊量输出的过程，包括：
23、基于模糊处理单元获得的模糊子集，确定模糊规则；
24、对每一条模糊规则进行单独推理，以得到每一条模糊规则下的模糊量子集；
25、对所有模糊量子集求并集，得到模糊量输出。
26、在一些实施方式下，所述对模糊量输出进行解模糊化的过程，通过面积中心法实现。
27、在一些实施方式下，所述风扇转速表中风扇转速与占空比呈线性正相关。
28、在一些实施方式下，所述水泵转速表基于燃料电池散热系统开环控制下的不同电流密度下所需水泵转速，预先配置；所需水泵转速指在每个电流密度下，燃料电池散热系统的进出堆温差保持不变时的转速。
29、第二方面，本说明书实施例还提供了一种燃料电池散热控制系统，包括燃料电池散热系统、温度检测器、电流检测器、上述第一方面的控制器；所述燃料电池散热系统包括燃料电池电堆、节温器、散热器和水泵；燃料电池电堆的进堆端经冷却液管路连接节温器，燃料电池电堆的出堆端经冷却液管路连接水泵，水泵与节温器通过冷却液管路连接，散热器设于节温器侧；所述温度检测器用于检测燃料电池电堆的进堆检测温度和出堆检测温度，并发送给所述控制器；所述电流检测器用于检测燃料电池电堆的电流密度，并发送给所述控制器。
30、本说明书一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
31、在本说明书一个或多个实施例中，本说明书的控制器采用pid控制模块和模糊控制模块，以实现基于不同冷却液进堆温度误差下的不同程度占空比调控，以使节流器在此占空比配置下能较为准确地基于不同温度来调控流入散热器的水流量；不同的占空比可准确表征冷却回路的循环程度，可在节温器全关状态下实现小循环，在节温器全开状态下实现大循环；进一步，可基于占空比的数值来确定散热器的大致温度情况，继而无需在散热器处设置温度检测器，无需标定散热器的温度阈值，而是基于占空比进行自动地转速调控；此外，所述水泵转速的配置基于预先配置的水泵转速表确定，通过检测燃料电池电堆电流密度确定对应的水泵转速，实现实时控制。
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1.一种控制器，用于监测并调控燃料电池散热系统，所述燃料电池散热系统包括燃料电池电堆、节温器、散热器和水泵；燃料电池电堆的进堆端经冷却液管路连接节温器，燃料电池电堆的出堆端经冷却液管路连接水泵，水泵与节温器通过冷却液管路连接，散热器设于节温器侧；其特征在于，所述控制器包括：
2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述PID控制模块中第一占空比的计算公式为：
3.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述模糊控制模块包括：模糊处理单元，用于利用模糊控制规则表对燃料电池电堆的进堆温度误差及进堆温度误差变化量进行模糊处理，以得到燃料电池电堆的进堆温度误差及进堆温度误差变化量所相关的模糊数据；
4.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于，所述模糊子集根据三角形隶属度函数确定其定义的模糊范围。
5.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于，所述利用模糊控制规则表对燃料电池电堆的进堆温度误差及进堆温度误差变化量进行模糊处理，以得到燃料电池电堆的进堆温度误差及进堆温度误差变化量所相关的模糊数据的过程，包括：
6.根据权利要求3所
7.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于，所述对模糊量输出进行解模糊化的过程，通过面积中心法实现。
8.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述风扇转速表中风扇转速与占空比呈线性正相关。
9.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述水泵转速表基于燃料电池散热系统开环控制下的不同电流密度下所需水泵转速，预先配置；所需水泵转速指在每个电流密度下，燃料电池散热系统的进出堆温差保持不变时的转速。
10.燃料电池散热控制系统，其特征在于，包括燃料电池散热系统、温度检测器、电流检测器、如权利要求1-9之一所述的控制器；所述燃料电池散热系统包括燃料电池电堆、节温器、散热器和水泵；燃料电池电堆的进堆端经冷却液管路连接节温器，燃料电池电堆的出堆端经冷却液管路连接水泵，水泵与节温器通过冷却液管路连接，散热器设于节温器侧；所述温度检测器用于检测燃料电池电堆的进堆检测温度和出堆检测温度，并发送给所述控制器；所述电流检测器用于检测燃料电池电堆的电流密度，并发送给所述控制器。
...【技术特征摘要】
1.一种控制器，用于监测并调控燃料电池散热系统，所述燃料电池散热系统包括燃料电池电堆、节温器、散热器和水泵；燃料电池电堆的进堆端经冷却液管路连接节温器，燃料电池电堆的出堆端经冷却液管路连接水泵，水泵与节温器通过冷却液管路连接，散热器设于节温器侧；其特征在于，所述控制器包括：
2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述pid控制模块中第一占空比的计算公式为：
3.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述模糊控制模块包括：模糊处理单元，用于利用模糊控制规则表对燃料电池电堆的进堆温度误差及进堆温度误差变化量进行模糊处理，以得到燃料电池电堆的进堆温度误差及进堆温度误差变化量所相关的模糊数据；
4.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于，所述模糊子集根据三角形隶属度函数确定其定义的模糊范围。
5.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于，所述利用模糊控制规则表对燃料电池电堆的进堆温度误差及进堆温度误差变化量进行模糊处理，以得到燃料电池电堆的进堆温度误差及进堆温度误差变化量所相关的模糊数据的过程，包括：
6.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于，所述基...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶玺臣，章桐，张晓杰，
申请(专利权)人：德燃浙江动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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