[發明專利]一種氫燃料電池溫度自學習冷卻方法、裝置和系統

有效

• 申請號: 202010973098.4
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112201822B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 俞雅茹;全琎;肖慧鵬;熊熒;胡雄暉;全睿;全書海
• 申請（專利權）人: 武漢海億新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04992
• 分類號: H01M8/04992;H01M8/04701;H01M8/04014;H01M8/04029;H01M8/04298
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 姜展志

本發明涉及一種氫燃料電池溫度自學習冷卻方法、裝置和系統，包括獲取氫燃料電池的樣本數據集；設定第一輸入變量、第一輸出變量、第二輸入變量和第二輸出變量，采用支持向量機訓練方法，構建第一支持向量機訓練模型和第二支持向量機訓練模型；利用樣本數據集進行參數尋優，得到第一溫度控制模型和第二溫度控制模型；并根據第一溫度控制模型和第二溫度控制模型得到目標溫度冷卻控制模型；獲取實時電堆輸出電流，將實時電堆輸出電流輸入目標溫度冷卻控制模型，得到實時水泵轉速比和實時風扇轉速比；根據實時水泵轉速比和實時風扇轉速比對氫燃料電池進行溫度冷卻。本發明實現更加準確、高效和可靠的溫度自學習冷卻，對氫燃料電池的冷卻效果好。

技術領域

本發明涉及氫燃料電池冷卻技術領域，尤其涉及一種氫燃料電池溫度自學習冷卻方法、裝置和系統。

背景技術

在全球日益增長的能源需求、愈演愈烈的環境危機、與日俱增的人口壓力等背景下，新型的清潔能源利用方式越來越受人們重視。其中，氫燃料電池具有高效率、零污染、低噪音、啟動快等優勢，具有廣闊的發展前景，是下一代車用動力的發展方向之一。

氫燃料電池在發電時會產生大量的熱量，其對應的冷卻系統能夠將產生的熱量帶走，來平衡燃料電池內部的工作溫度。冷卻系統主要由散熱器和水泵等組成，通過水泵轉動提供冷卻水循環和散熱器內部的風扇轉動來達到降溫冷卻的目的。

目前，對于燃料電池冷卻系統的控制主要采用PI控制方法，然而，PI控制方法主要適用于控制通道滯后小，負荷變化不太大，工藝上不允許有余差的場合，如流量或壓力的控制；在水泵的轉速控制和散熱器風扇的轉速控制上，可靠性較差，從而導致氫燃料電池的冷卻效果不佳；同時，PI控制方法所實現氫燃料電池冷卻系統的冷卻不具備自學習的能力。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種氫燃料電池溫度自學習冷卻方法、裝置和系統，能夠采用自學習的方法實現對燃料電池冷卻系統的控制，控制方法簡單，結果可靠，對氫燃料電池的冷卻效果好。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種氫燃料電池溫度自學習冷卻方法，包括以下步驟：

獲取氫燃料電池的樣本數據集；其中，所述樣本數據集包括多個電堆輸出電流樣本，以及在每個電堆輸出電流樣本下的水泵轉速比樣本和風扇轉速比樣本；

設定第一輸入變量、第一輸出變量、第二輸入變量和第二輸出變量；采用支持向量機訓練方法，根據所述樣本數據集、所述第一輸入變量和所述第一輸出變量構建第一支持向量機訓練模型；采用所述支持向量機訓練方法，根據所述樣本數據集、所述第二輸入變量和所述第二輸出變量構建第二支持向量機訓練模型；

利用所述樣本數據集，對所述第一支持向量機訓練模型進行參數尋優，得到第一溫度控制模型；利用所述樣本數據集，對所述第二支持向量機訓練模型進行參數尋優，得到第二溫度控制模型；并根據所述第一溫度控制模型和所述第二溫度控制模型得到目標溫度冷卻控制模型；

獲取所述氫燃料電池的實時電堆輸出電流，將所述實時電堆輸出電流輸入所述目標溫度冷卻控制模型，得到實時水泵轉速比和實時風扇轉速比；

根據所述實時水泵轉速比和所述實時風扇轉速比對所述氫燃料電池進行溫度冷卻，完成溫度自學習冷卻。

依據本發明的另一方面，還提供了一種氫燃料電池溫度自學習冷卻裝置，應用于本發明的氫燃料電池溫度自學習冷卻方法中，包括樣本數據獲取模塊、建模模塊、優化模塊、實時數據獲取模塊、輸出模塊和控制模塊；

所述樣本數據獲取模塊，用于獲取氫燃料電池的樣本數據集；其中，所述樣本數據集包括多個電堆輸出電流樣本，以及在每個電堆輸出電流樣本下的水泵轉速比樣本和風扇轉速比樣本；