[發(fā)明專利]一種燃料電池冷卻液溫度控制方法、系統(tǒng)及其控制器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111624810.0
• 申請日: 2021-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN114447379A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐剛;練勇;余漆;胡軍;謝光有
• 申請（專利權(quán)）人: 東方電氣（成都）氫燃料電池科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/04537
• 分類號(hào): H01M8/04537;H01M8/04014;H01M8/04029;H01M8/04701
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 張杰

1.一種燃料電池冷卻液溫度控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.采集燃料電池電堆冷卻液出口實(shí)時(shí)溫度值、電堆輸出電流及輸出電壓，并采集環(huán)境溫度；根據(jù)調(diào)度電流查找冷卻液出口目標(biāo)值溫度、溫差設(shè)定值和初始風(fēng)扇個(gè)數(shù)；

S2.判斷冷卻液出口目標(biāo)溫度值與冷卻液出口實(shí)時(shí)溫度值之差是否小于溫差設(shè)定值，若是，則啟動(dòng)風(fēng)扇控制策略，根據(jù)采集的電堆輸出電流及輸出電壓計(jì)算電堆產(chǎn)熱功率，再根據(jù)電堆產(chǎn)熱功率、環(huán)境溫度和初始風(fēng)扇個(gè)數(shù)計(jì)算風(fēng)扇初始占空比；根據(jù)冷卻液出口目標(biāo)溫度值與冷卻液出口實(shí)時(shí)溫度值的差值，通過PI控制算法得到風(fēng)扇調(diào)節(jié)占空比；由風(fēng)扇初始占空比和風(fēng)扇調(diào)節(jié)占空比之和得到風(fēng)扇占空比，再執(zhí)行步驟S3；否則，執(zhí)行步驟S1；

S3.判斷風(fēng)扇占空比是否小于最小設(shè)定占空比，若是，則減少風(fēng)扇個(gè)數(shù)，執(zhí)行步驟S6；否則，再判斷風(fēng)扇占空比是否大于最大設(shè)定占空比，若是，則增加風(fēng)扇個(gè)數(shù)，執(zhí)行步驟S4，否則執(zhí)行步驟S6；

S4.判斷是否達(dá)到風(fēng)扇啟動(dòng)延時(shí)，若是，則執(zhí)行步驟S6；否則，執(zhí)行步驟S5；

S5.根據(jù)環(huán)境溫度、電堆產(chǎn)熱功率、風(fēng)扇優(yōu)化前個(gè)數(shù)計(jì)算風(fēng)扇初始占空比；根據(jù)冷卻液出口目標(biāo)溫度值與冷卻液出口實(shí)時(shí)溫度值的差值，通過PI控制算法得到風(fēng)扇調(diào)節(jié)占空比；由風(fēng)扇初始占空比和風(fēng)扇調(diào)節(jié)占空比之和得到風(fēng)扇占空比，再執(zhí)行步驟S7；

S6.根據(jù)環(huán)境溫度、電堆產(chǎn)熱功率、風(fēng)扇優(yōu)化后個(gè)數(shù)計(jì)算風(fēng)扇初始占空比；根據(jù)冷卻液出口目標(biāo)溫度值與冷卻液出口實(shí)時(shí)溫度值的差值，通過PI控制算法得到風(fēng)扇調(diào)節(jié)占空比；由風(fēng)扇初始占空比和風(fēng)扇調(diào)節(jié)占空比之和得到風(fēng)扇占空比，再執(zhí)行步驟S7；

S7.輸出風(fēng)扇占空比控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，使產(chǎn)熱與散熱達(dá)到平衡，從而穩(wěn)定冷卻液溫度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池冷卻液溫度控制方法，其特征在于，計(jì)算風(fēng)扇初始占空比的方法為：通過采集的電堆輸出電流及輸出電壓計(jì)算電堆產(chǎn)熱功率，根據(jù)電堆產(chǎn)熱功率和風(fēng)扇入口的環(huán)境溫度得到電堆所需的散熱風(fēng)量，再根據(jù)散熱風(fēng)量、風(fēng)扇個(gè)數(shù)和風(fēng)扇風(fēng)量曲線計(jì)算出風(fēng)扇初始占空比。

3.一種燃料電池冷卻液溫度控制器，其特征在于，包括：

采集模塊，用于采集燃料電池電堆冷卻液出口實(shí)時(shí)溫度值、電堆輸出電流及輸出電壓，并采集環(huán)境溫度；根據(jù)調(diào)度電流查找冷卻液出口目標(biāo)值溫度、溫差設(shè)定值和初始風(fēng)扇個(gè)數(shù)；

判斷模塊，用于判斷冷卻液出口目標(biāo)溫度值與冷卻液出口實(shí)時(shí)溫度值之差是否小于溫差設(shè)定值，若大于或等于溫差設(shè)定值，則轉(zhuǎn)至采集模塊；若小于溫差設(shè)定值，則啟動(dòng)風(fēng)扇控制策略，轉(zhuǎn)至計(jì)算模塊；

計(jì)算模塊，用于根據(jù)采集的電堆輸出電流及輸出電壓計(jì)算電堆產(chǎn)熱功率，再根據(jù)電堆產(chǎn)熱功率、環(huán)境溫度和初始風(fēng)扇個(gè)數(shù)計(jì)算風(fēng)扇初始占空比；根據(jù)冷卻液出口目標(biāo)溫度值與冷卻液出口實(shí)時(shí)溫度值的差值，通過PI控制算法得到風(fēng)扇調(diào)節(jié)占空比；由風(fēng)扇初始占空比和風(fēng)扇調(diào)節(jié)占空比之和得到風(fēng)扇占空比；

選擇模塊，用于判斷計(jì)算模塊得到的風(fēng)扇占空比是否大于等于最小設(shè)定占空比，且小于等于最大設(shè)定占空比，若是，則直接輸出風(fēng)扇占空比控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速；若小于最小設(shè)定占空比，則減少風(fēng)扇個(gè)數(shù)，重新計(jì)算風(fēng)扇占空比并用于控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速；若大于最大設(shè)定占空比，則增加風(fēng)扇個(gè)數(shù)，并考慮風(fēng)扇啟動(dòng)延時(shí)，在達(dá)到風(fēng)扇啟動(dòng)延時(shí)之前，風(fēng)扇個(gè)數(shù)按變化前計(jì)算風(fēng)扇占空比，達(dá)到風(fēng)扇啟動(dòng)延時(shí)之后，風(fēng)扇個(gè)數(shù)按變化后計(jì)算風(fēng)扇占空比，再輸出風(fēng)扇占空比控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，使產(chǎn)熱與散熱達(dá)到平衡，從而穩(wěn)定冷卻液溫度。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種燃料電池冷卻液溫度控制器，其特征在于，計(jì)算風(fēng)扇初始占空比的方法為：通過采集的電堆輸出電流及輸出電壓計(jì)算電堆產(chǎn)熱功率，根據(jù)電堆產(chǎn)熱功率和風(fēng)扇入口的環(huán)境溫度得到電堆所需的散熱風(fēng)量，再根據(jù)散熱風(fēng)量、風(fēng)扇個(gè)數(shù)和風(fēng)扇風(fēng)量曲線計(jì)算出風(fēng)扇初始占空比。