[go: up one dir, main page]

CN112331890A - 燃料电池温度控制方法和装置、电子设备和存储介质 - Google Patents

燃料电池温度控制方法和装置、电子设备和存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN112331890A
CN112331890A CN202011249473.7A CN202011249473A CN112331890A CN 112331890 A CN112331890 A CN 112331890A CN 202011249473 A CN202011249473 A CN 202011249473A CN 112331890 A CN112331890 A CN 112331890A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
cooling medium
target
fuel cell
medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011249473.7A
Other languages
English (en)
Inventor
张威
张永
潘艳艳
刘智亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Original Assignee
Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai filed Critical Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Priority to CN202011249473.7A priority Critical patent/CN112331890A/zh
Publication of CN112331890A publication Critical patent/CN112331890A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04544—Voltage
    • H01M8/04552—Voltage of the individual fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04029—Heat exchange using liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04604—Power, energy, capacity or load
    • H01M8/04611—Power, energy, capacity or load of the individual fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04768—Pressure; Flow of the coolant
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本申请提供一种燃料电池温度控制方法和装置、电子设备和存储介质，其中，该方法包括：获取燃料电池的电池功率和电池电压；根据电池功率和电池电压，确定冷却介质的第一介质流量，其中，冷却介质用于对燃料电池进行降温；按照第一介质流量控制目标驱动装置的转速，其中，目标驱动装置用于控制冷却介质的流量。本申请能够避免因温度测量的延迟特性导致燃料电池内部温度超过允许值，保证燃料电池在温度允许的范围内尽可能高的电化学活性，有利于提高电池输出性能；同时确保燃料电池温度不会超过其损坏阈值，有利于延长电池运行寿命。

Description

燃料电池温度控制方法和装置、电子设备和存储介质
技术领域
本申请涉及燃料电池管理领域，尤其涉及一种燃料电池温度控制方法和装置、电子设备和存储介质。
背景技术
由于极化损失的存在，目前燃料电池的实际工作效率大约在50％左右，说明燃料电池在对外提供直流电能的同时，大约有等量的热能产生。燃料电池的热管理水平对电池输出性能的优劣直接相关，在允许的情况下，燃料电池温度越高，电化学反应的活性越高，电池输出性能越优良；然而当电池温度超过一定的阈值时，将对膜电极造成不可逆转的损坏，严重者甚至引发电池运行安全事故，因此，为了使得燃料电池作用发挥到极致，需要准确获知燃料电池当前温度。
现有技术中获取燃料电池温度的方式通常采用直接测量燃料电池内部温度的措施。直接测量燃料电池的温度存在一定的缺陷：燃料电池电堆由多片电池堆叠而成，因安装误差以及空间位置的差异，每片电池之间存在一定的差异性，这种差异性导致通过测量某一片单电池的温度并不能准确反映整个电堆的温度；此外，在单电池内部的不同位置也会存在温度差异(这在风冷燃料电池中表现更加明显)，布置单个温度测量无法反映整个单电池的平均温度，因此，即便在电堆中每一片单电池内部均布置温度测点，依然无法准确反映真实温度(除非在单电池内部布置多个温度测点，但显然这在实际中难以实施，且成本较高)。
因此，为了使燃料电池温度水平始终较为稳定地维持在电化学反应高活性位点，且不超温损坏，现需要一种精准控制燃料电池电堆温度的方法。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种模型训练的方法和装置、电子设备和存储介质。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种燃料电池温度控制方法，所述方法包括：
获取燃料电池的电池功率和电池电压；
根据所述电池功率和电池电压，确定冷却介质的第一介质流量，其中，所述冷却介质用于对所述燃料电池进行降温；
按照所述第一介质流量控制目标驱动装置的转速，其中，所述目标驱动装置用于控制所述冷却介质的流量。
可选地，在所述按照所述第一介质流量控制目标驱动装置的转速之后，所述方法还包括：
获取所述冷却介质的温度参数；
根据所述温度参数、所述冷却介质的比热容、所述电池功率和所述电池电压，确定所述冷却介质的第二介质流量；
按照所述第二介质流量调整所述目标驱动装置的转速。
可选地，所述按照所述第二介质流量调整所述目标驱动装置的转速包括：
根据所述第二介质流量，确定所述目标驱动装置的稳定转速；
确定所述稳定转速与所述目标驱动装置的当前转速之间的校正量；
按照所述校正量将所述目标驱动装置的转速调整为所述稳定转速。
可选地，所述获取所述冷却介质的温度参数包括：
获取所述冷却介质的进口温度；
获取所述冷却介质的出口温度；
将所述进口温度和所述出口温度的温度差值，确定为所述冷却介质温度参数。
可选地，所述获取所述冷却介质的出口温度之后，所述方法还包括：
在所述出口温度大于或者等于目标温度阈值的情况下，将所述目标驱动装置的转速调整为最大转速，其中，所述目标温度阈值为所述燃料电池允许承受的最大温度值。
可选地，所述获取所述冷却介质的出口温度之后，所述方法还包括：
在所述出口温度大于或者等于目标温度阈值的情况下，将所述电池功率调低为目标功率值或维持所述电池功率当前功率值，其中，所述目标温度阈值为所述燃料电池允许承受的最大温度值。
可选地，所述按照所述第一介质流量控制目标驱动装置的转速包括：
在所述第一介质流量大于或者等于目标流量阈值的情况下，将所述目标驱动装置的最大转速确定为所述目标驱动装置的转速；
在所述第一介质流量小于目标流量阈值的情况下，根据所述第一介质流量，确定所述目标驱动装置的转速。
根据本申请实施例的再一个方面，提供了一种燃料电池温度控制装置，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取燃料电池的电池功率和电池电压；
第一确定模块，用于根据所述电池功率和电池电压，确定冷却介质的第一介质流量，其中，所述冷却介质用于对所述燃料电池进行降温；
控制模块，用于按照所述第一介质流量控制目标驱动装置的转速，其中，所述目标驱动装置用于控制所述冷却介质的流量。
可选地，所述装置还包括：
第二获取模块，用于在所述按照所述第一介质流量控制目标驱动装置的转速之后，获取所述冷却介质的温度参数；
第二确定模块，用于根据所述温度参数、所述冷却介质的比热容、所述电池功率和所述电池电压，确定所述冷却介质的第二介质流量；
第一调整模块，用于按照所述第二介质流量调整所述目标驱动装置的转速。
可选地，所述调整模块包括：
第一确定单元，用于根据所述第二介质流量，确定所述目标驱动装置的稳定转速；
第二确定单元，用于确定所述稳定转速与所述目标驱动装置的当前转速之间的校正量；
调整单元，用于按照所述校正量将所述目标驱动装置的转速调整为所述稳定转速。
可选地，所述第二获取模块包括：
第一获取单元，用于获取所述冷却介质的进口温度；
第二获取单元，用于获取所述冷却介质的出口温度；
第三确定单元，用于将所述进口温度和所述出口温度的温度差值，确定为所述冷却介质温度参数。
可选地，所述装置还包括：
第二调整模块，用于获取所述冷却介质的出口温度之后，在所述出口温度大于或者等于目标温度阈值的情况下，将所述目标驱动装置的转速调整为最大转速，其中，所述目标温度阈值为所述燃料电池允许承受的最大温度值。
可选地，所述装置还包括：
调低或维持模块，用于获取所述冷却介质的出口温度之后，在所述出口温度大于或者等于目标温度阈值的情况下，将所述电池功率调低为目标功率值或维持所述电池功率当前功率值，其中，所述目标温度阈值为所述燃料电池允许承受的最大温度值。
可选地，所述控制模块包括：
第四确定单元，用于在所述第一介质流量大于或者等于目标流量阈值的情况下，将所述目标驱动装置的最大转速确定为所述目标驱动装置的转速；
第五确定单元，用于在所述第一介质流量小于目标流量阈值的情况下，根据所述第一介质流量，确定所述目标驱动装置的转速。
根据本申请实施例的又一个方面，还提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信；其中，存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于通过运行存储器上所存储的所述计算机程序来执行上述任一实施例中燃料电池温度控制方法步骤。
根据本申请实施例的又一个方面，还提供了一种计算机可读的存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一实施例中燃料电池温度控制方法步骤。
本申请实施例不直接测量燃料电池内部温度，而监测功率和电压变化，根据理论计算得到所需冷却介质流量，直接调整对应目标驱动装置转速，控制冷却介质流量能够随工况变化及时、快速进行调整，避免因温度测量的延迟特性导致燃料电池内部温度超过允许值，保证燃料电池在温度允许的范围内尽可能高的电化学活性，有利于提高电池输出性能；同时确保燃料电池温度不会超过其损坏阈值，有利于延长电池运行寿命。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种可选的燃料电池温度控制方法流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种可选的燃料电池温度控制方法整体流程示意图；
图3为本申请实施例提供的一种可选的液冷燃料电池冷却水泵与冷却风扇接续控制逻辑图示意图；
图4为本申请实施例提供的一种可选的燃料电池温度控制装置框图；
图5为本申请实施例提供的一种可选的电子设备框图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个类似的实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
为了保证燃料电池能够维持恒定温度工作而不至于被烧毁，一般会通过冷却介质对燃料电池进行冷却。常用的冷却介质有液态介质和气态介质，其中采用液态冷却介质(主要是去离子水或去离子水与防冻液的混合液)的燃料电池称为液冷型燃料电池，配套驱动装置为冷却液泵；采用气态冷却介质(主要是空气)的燃料电池称为风冷型燃料电池，配套驱动装置为风扇。
燃料电池的热管理水平对电池输出性能的优劣直接相关，在允许的情况下，燃料电池温度越高，电化学反应的活性越高，电池输出性能越优良；然而当电池温度超过一定的阈值时，将对膜电极造成不可逆转的损坏，严重者甚至引发电池运行安全事故。电堆温度的影响因素包括电堆当前的输出功率、效率、电堆冷却介质的进出口温度、冷却介质流量等，其中冷却介质流量与风扇、水泵等驱动装置转速密切相关，因此如何控制和调节驱动装置的转速是控制冷却介质流量，进而精准控制燃料电池电堆温度的关键策略。
现有技术中通过测量燃料电池冷却通道进出口温度进行温度的反馈调控具有很大的迟滞性；直接测量电堆内部温度无法准确反映整个电池、电堆的平均温度且实际中难以实施。为了解决上述问题，本申请实施例提供一种燃料电池温度控制方法，如图1所示，该方法包括：
步骤S101，获取燃料电池的电池功率和电池电压。
可选地，在燃料电池处于工作状态后，检监测燃料电池的实时功率P和电池电压，同时获取燃料电池的电化学效率η，根据实时功率P和电化学效率η得到燃料电池实时发热功率H，计算方式参见计算公式(1)：
H＝P(1/η-1) (1)
除了得到燃料电池实时发热功率H外，还可以监测到电池电压V。
步骤S102，根据电池功率和电池电压，确定冷却介质的第一介质流量，其中，冷却介质用于对燃料电池进行降温。
可选地，若燃料电池本身温度保持不变，则散热功率等于发热功率，不考虑相变、自然对流、辐射等方式带走的热量，设冷却介质比热容为C，同时假设经过燃料电池前后的物性参数及流量保持不变，则有如下计算公式(2)得到冷却介质流量，这里作为冷却介质的第一介质流量：
H＝QV1·C (2)
其中，Qv1表示冷却介质的第一介质流量，H表示燃料电池实时发热功率(公式(1)已经得出)，C表示冷却介质比热容。冷却介质用于对燃料电池进行降温。这里的冷却介质可以是水，风，空气等。
步骤S103，按照第一介质流量控制目标驱动装置的转速，其中，目标驱动装置用于控制冷却介质的流量。
根据获得的Qv控制目标驱动装置的转速，这里的目标驱动装置用于控制冷却介质的流量，目标驱动装置驱动冷却介质带走电堆热量，当电堆的发热量发生变化时需要及时调整目标驱动装置转速。目标驱动装置可以是水泵，风扇等。
本申请实施例不直接测量燃料电池内部温度，而监测功率和电压变化，根据理论计算得到所需冷却介质流量，直接调整对应驱动装置转速，控制冷却介质流量能够随工况变化及时、快速进行调整，避免因温度测量的延迟特性导致燃料电池内部温度超过允许值，保证燃料电池在温度允许的范围内尽可能高的电化学活性，有利于提高电池输出性能；同时确保燃料电池温度不会超过其损坏阈值，有利于延长电池运行寿命。
基于上述各实施例的内容，作为一种可选实施例：在按照第一介质流量控制目标驱动装置的转速之后，方法还包括：
获取冷却介质的温度参数；
根据温度参数、冷却介质的比热容、电池功率和电池电压，确定冷却介质的第二介质流量；
按照第二介质流量调整目标驱动装置的转速。
可选地，如图2，监测燃料电池的冷却介质通道的进口温度和出口温度，得到温度参数，该温度参数即是出口温度与进口温度的差值，然后利用如下计算公式(3)，得到冷却介质的第二介质流量：
H＝QV2·C·(Tout-Tin) (3)
其中，Qv2表示冷却介质的第二介质流量，Tout表示冷却通道出口温度，Tin表示冷却通道进口温度，H表示燃料电池实时发热功率(公式(1)已经得出)，C表示冷却介质比热容(固定值)。
然后按照第二介质流量Qv2调整目标驱动装置的转速。
基于上述各实施例的内容，作为一种可选实施例：按照第二介质流量调整目标驱动装置的转速包括：
根据第二介质流量，确定目标驱动装置的稳定转速；
确定稳定转速与目标驱动装置的当前转速之间的校正量；
按照校正量将目标驱动装置的转速调整为稳定转速。
可选地，如图2，根据第二介质流量(即图2中更新所需冷却介质流量)，确定出目标驱动装置的稳定转速，且第二介质流量对应的转速确定的流量是最佳冷却介质流量，然后利用得到目标驱动装置的稳定转速去校正目标驱动装置的当前转速，进而使目标驱动装置的转速调整为稳定转速。
这种调节方法能够使驱动装置转速进行快速响应，尤其是功率突然增大时，可避免燃料电池内部局部超温，然后对预设的驱动装置转速进行修正，最终达到稳定转速。
当功率提高时能够快速超调增加冷却介质流量，利用本申请实施例提供的校正方法，可降低一定的流量，避免电堆温度过低；而在功率下降阶段能够快速超调降低冷却介质流量，通过该校正方法增加一定的流量，避免电堆温度过高。
基于上述各实施例的内容，作为一种可选实施例：获取冷却介质的出口温度之后，方法还包括：
在出口温度大于或者等于目标温度阈值的情况下，将目标驱动装置的转速调整为最大转速，其中，目标温度阈值为燃料电池允许承受的最大温度值。
可选地，如图2，在获得冷却介质的出口温度之后，将该出口温度与目标温度阈值进行比较，其中该目标阈值为燃料电池允许承受的最大温度值。在出口温度大于或者等于目标温度阈值的情况下，将目标驱动装置的转速调整为最大转速，这样利用最大转速释放冷却介质，起到快速降温的作用。
基于上述各实施例的内容，作为一种可选实施例：获取冷却介质的出口温度之后，方法还包括：
在出口温度大于或者等于目标温度阈值的情况下，将电池功率调低为目标功率值或维持电池功率当前功率值，其中，目标温度阈值为燃料电池允许承受的最大温度值。
可选地，如图2，在出口温度大于或者等于目标温度阈值的情况下，可以维持或降低电池功率，其中，可以将电池功率降低到一预设的目标功率值，这样在出口温度过高时，除了设定驱动装置为最大转速外，还可以通过控制燃料电池的电池功率降低电池温度。
基于上述各实施例的内容，作为一种可选实施例：按照第一介质流量控制目标驱动装置的转速包括：
在第一介质流量大于或者等于目标流量阈值的情况下，将目标驱动装置的最大转速确定为目标驱动装置的转速；
在第一介质流量小于目标流量阈值的情况下，根据第一介质流量，确定目标驱动装置的转速。
可选地，如图2，在利用公式(1)得到第一介质流量(即图2中的预估所需冷却介质流量)后，将其与目标流量阈值作比较，这里的目标流量阈值是极限流量，在第一介质流量大于或者等于目标流量阈值的情况下，直接将标驱动装置的最大转速确定为目标驱动装置的当前转速；在第一介质流量小于目标流量阈值的情况下，根据公式(1)得到的第一介质流量确定目标驱动装置的转速。
需要说明的是，冷却介质流量与驱动装置的转速成正比，事先标定驱动装置转速与冷却介质流量的关系，利用历史经验可以通过冷却介质流量直接得出对应的驱动装置的转速，该部分不再赘述。
基于上述各实施例的内容，作为一种可选实施例：如图3，图3是本申请实施例提供的一种可选的液冷燃料电池冷却水泵与冷却风扇接续控制逻辑图示意图，其中，冷却水泵和冷却风扇均是图2中的驱动装置的具体实例，具体为：
根据燃料电池的电池功率和电池电压，预估冷却水流量，将预估冷却水流量与极限流量进行比较，若预估冷却水流量小于极限流量，则直接根据预先设定的冷却介质流量与水泵转速之间的关系，得到预设水泵转速。
根据冷却介质进出口温差值，电池功率和电池电压，更新最佳冷却介质流量，根据最佳冷却介质流量得到水泵最佳转速，根据水泵最佳转速校正预估冷却水流量对应的水泵转速，进而切得水泵的稳定转速。
在预估冷却水流量大于或者等于极限流量时，将水泵的最大转速作为当前水泵的转速，并维持或降低燃料电池的电池功率值。
在预估冷却水流量大于或者等于极限流量时，可以利用另一个驱动装置：风扇，去调整冷却介质流量：风量(或空气)。值得注意的是，风扇驱动的这部分空气一部分为散热所需一部分为反应所需，都通过电堆阴极通道，反应空气中的氧气被部分消耗，一般情况下，不考虑消耗这部分氧气造成的空气流量减少，预估风量还需除去反应部分的空气量，预估风量计算公式(4)具体如下：
Figure BDA0002771142510000121
其中，Qv3表示冷却介质风量(或空气)，Tout表示冷却通道出口温度，Tin表示冷却通道进口温度，H表示燃料电池实时发热功率(公式(1)已经得出)，C表示冷却介质比热容(固定值)，ρ表示空气被反应的部分，P表示实时功率。
根据公式(4)得到预估冷却介质风量(即所需风扇风量)，然后根据预估冷却介质风量得到预设风扇转速，将预设风扇转速与预设阈值作比较，当预设风扇转速小于预设阈值时，根据监测到的环境温度校正预设风扇转速，得到风扇稳定转速。
需要说明的是，因其冷却系统一般是经过多重换热才将电堆发热量最终散失到环境中的，其冷却介质不仅包括与电堆直接换热的冷却液部分，还包括给冷却液散热的空气，冷却液由冷却液泵驱动，空气由散热风扇驱动，此时，这两种冷却介质(水和空气)和驱动装置(水泵和风扇)的控制都可按照本申请实施例的校正方法进行。从尽可能降低系统寄生功率的角度，应优先调整功耗低且效率高的运转部件—冷却水泵(由于水的比热容大、换热能力强，相同情况下冷却水泵功所消耗的功率更小)，当冷却水泵流量调整无法满足换热需求时，快速调整风扇转速。
根据本申请实施例的另一个方面，还提供了一种用于实施上述燃料电池温度控制方法的燃料电池温度控制装置。图4是根据本申请实施例的一种燃料电池温度控制装置的示意图，如图4所示，该装置可以包括：
第一获取模块401，用于获取燃料电池的电池功率和电池电压；
第一确定模块402，用于根据电池功率和电池电压，确定冷却介质的第一介质流量，其中，冷却介质用于对燃料电池进行降温；
控制模块403，用于按照第一介质流量控制目标驱动装置的转速，其中，目标驱动装置用于控制冷却介质的流量。
需要说明的是，该实施例中的第一获取模块401可以用于执行上述步骤S101，该实施例中的第一确定模块402可以用于执行上述步骤S102，该实施例中的控制模块403可以用于执行上述步骤S103。
本申请实施例不直接测量燃料电池内部温度，而监测功率和电压变化，根据理论计算得到所需冷却介质流量，直接调整对应目标驱动装置转速，控制冷却介质流量能够随工况变化及时、快速进行调整，避免因温度测量的延迟特性导致燃料电池内部温度超过允许值，保证燃料电池在温度允许的范围内尽可能高的电化学活性，有利于提高电池输出性能；同时确保燃料电池温度不会超过其损坏阈值，有利于延长电池运行寿命。
作为一种可选的实施例，装置还包括：
第二获取模块，用于在按照第一介质流量控制目标驱动装置的转速之后，获取冷却介质的温度参数；
第二确定模块，用于根据温度参数、冷却介质的比热容、电池功率和电池电压，确定冷却介质的第二介质流量；
第一调整模块，用于按照第二介质流量调整目标驱动装置的转速。
作为一种可选的实施例，调整模块包括：
第一确定单元，用于根据第二介质流量，确定目标驱动装置的稳定转速；
第二确定单元，用于确定稳定转速与目标驱动装置的当前转速之间的校正量；
调整单元，用于按照校正量将目标驱动装置的转速调整为稳定转速。
作为一种可选的实施例，第二获取模块包括：
第一获取单元，用于获取冷却介质的进口温度；
第二获取单元，用于获取冷却介质的出口温度；
第三确定单元，用于将进口温度和出口温度的温度差值，确定为冷却介质温度参数。
作为一种可选的实施例，装置还包括：
第二调整模块，用于获取冷却介质的出口温度之后，在出口温度大于或者等于目标温度阈值的情况下，将目标驱动装置的转速调整为最大转速，其中，目标温度阈值为燃料电池允许承受的最大温度值。
作为一种可选的实施例，装置还包括：
调低或维持模块，用于获取冷却介质的出口温度之后，在出口温度大于或者等于目标温度阈值的情况下，将电池功率调低为目标功率值或维持电池功率当前功率值，其中，目标温度阈值为燃料电池允许承受的最大温度值。
作为一种可选的实施例，控制模块包括：
第四确定单元，用于在第一介质流量大于或者等于目标流量阈值的情况下，将目标驱动装置的最大转速确定为目标驱动装置的转速；
第五确定单元，用于在第一介质流量小于目标流量阈值的情况下，根据第一介质流量，确定目标驱动装置的转速。
根据本申请实施例的又一个方面，还提供了一种用于实施上述燃料电池温度控制方法的电子设备，该电子设备可以是服务器、终端、或者其组合。
图5是根据本申请实施例的一种可选的电子设备的结构框图，如图5所示，包括处理器501、通信接口502、存储器503和通信总线504，其中，处理器501、通信接口502和存储器503通过通信总线504完成相互间的通信，其中，
存储器503，用于存储计算机程序；
处理器501，用于执行存储器503上所存放的计算机程序时，实现如下步骤：
S1，获取燃料电池的电池功率和电池电压；
S2，根据电池功率和电池电压，确定冷却介质的第一介质流量，其中，冷却介质用于对燃料电池进行降温；
S3，按照第一介质流量控制目标驱动装置的转速，其中，目标驱动装置用于控制冷却介质的流量。
可选地，在本实施例中，上述的通信总线可以是PCI(Peripheral ComponentInterconnect，外设部件互连标准)总线、或EISA(Extended Industry StandardArchitecture，扩展工业标准结构)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图5中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括RAM，也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如，至少一个磁盘存储器。可选地，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
作为一种示例，如图5所示，上述存储器502中可以但不限于包括上述燃料电池温度控制装置中的第一获取模块401、第一确定模块402、控制模块403。此外，还可以包括但不限于上述燃料电池温度控制装置中的其他模块单元，本示例中不再赘述。
上述处理器可以是通用处理器，可以包含但不限于：CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)、NP(Network Processor，网络处理器)等；还可以是DSP(DigitalSignal Processing，数字信号处理器)、ASIC(Application Specific IntegratedCircuit，专用集成电路)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
此外，上述电子设备还包括：显示器，用于显示燃料电池温度控制结果。
可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解，图5所示的结构仅为示意，实施上述燃料电池温度控制方法的设备可以是终端设备，该终端设备可以是智能手机(如Android手机、iOS手机等)、平板电脑、掌上电脑以及移动互联网设备(Mobile Internet Devices，MID)、PAD等终端设备。图5其并不对上述电子设备的结构造成限定。例如，终端设备还可包括比图5中所示更多或者更少的组件(如网络接口、显示装置等)，或者具有与图5所示的不同的配置。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令终端设备相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：闪存盘、ROM、RAM、磁盘或光盘等。
根据本申请实施例的又一个方面，还提供了一种存储介质。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以用于执行燃料电池温度控制方法的程序代码。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以位于上述实施例所示的网络中的多个网络设备中的至少一个网络设备上。
可选地，在本实施例中，存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：
S1，获取燃料电池的电池功率和电池电压；
S2，根据电池功率和电池电压，确定冷却介质的第一介质流量，其中，冷却介质用于对燃料电池进行降温；
S3，按照第一介质流量控制目标驱动装置的转速，其中，目标驱动装置用于控制冷却介质的流量。
可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例中所描述的示例，本实施例中对此不再赘述。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、ROM、RAM、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
上述实施例中的集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在上述计算机可读取的存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在存储介质中，包括若干指令用以使得一台或多台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例燃料电池温度控制方法的全部或部分步骤。
在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的客户端，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例中所提供的方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种燃料电池温度控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取燃料电池的电池功率和电池电压；
根据所述电池功率和电池电压，确定冷却介质的第一介质流量，其中，所述冷却介质用于对所述燃料电池进行降温；
按照所述第一介质流量控制目标驱动装置的转速，其中，所述目标驱动装置用于控制所述冷却介质的流量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述按照所述第一介质流量控制目标驱动装置的转速之后，所述方法还包括：
获取所述冷却介质的温度参数；
根据所述温度参数、所述冷却介质的比热容、所述电池功率和所述电池电压，确定所述冷却介质的第二介质流量；
按照所述第二介质流量调整所述目标驱动装置的转速。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述按照所述第二介质流量调整所述目标驱动装置的转速包括：
根据所述第二介质流量，确定所述目标驱动装置的稳定转速；
确定所述稳定转速与所述目标驱动装置的当前转速之间的校正量；
按照所述校正量将所述目标驱动装置的转速调整为所述稳定转速。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述冷却介质的温度参数包括：
获取所述冷却介质的进口温度；
获取所述冷却介质的出口温度；
将所述进口温度和所述出口温度的温度差值，确定为所述冷却介质温度参数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取所述冷却介质的出口温度之后，所述方法还包括：
在所述出口温度大于或者等于目标温度阈值的情况下，将所述目标驱动装置的转速调整为最大转速，其中，所述目标温度阈值为所述燃料电池允许承受的最大温度值。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取所述冷却介质的出口温度之后，所述方法还包括：
在所述出口温度大于或者等于目标温度阈值的情况下，将所述电池功率调低为目标功率值或维持所述电池功率当前功率值，其中，所述目标温度阈值为所述燃料电池允许承受的最大温度值。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述按照所述第一介质流量控制目标驱动装置的转速包括：
在所述第一介质流量大于或者等于目标流量阈值的情况下，将所述目标驱动装置的最大转速确定为所述目标驱动装置的转速；
在所述第一介质流量小于目标流量阈值的情况下，根据所述第一介质流量，确定所述目标驱动装置的转速。
8.一种燃料电池温度控制装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取燃料电池的电池功率和电池电压；
第一确定模块，用于根据所述电池功率和电池电压，确定冷却介质的第一介质流量，其中，所述冷却介质用于对所述燃料电池进行降温；
控制模块，用于按照所述第一介质流量控制目标驱动装置的转速，其中，所述目标驱动装置用于控制所述冷却介质的流量。
9.一种可读计算机存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时执行上述权利要求1至7中任一项所述的燃料电池温度控制方法步骤。
10.一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；其中：
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于通过运行存储器上所存放的程序来执行权利要求1至7中任一项所述的燃料电池温度控制方法步骤。
CN202011249473.7A 2020-11-10 2020-11-10 燃料电池温度控制方法和装置、电子设备和存储介质 Pending CN112331890A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011249473.7A CN112331890A (zh) 2020-11-10 2020-11-10 燃料电池温度控制方法和装置、电子设备和存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011249473.7A CN112331890A (zh) 2020-11-10 2020-11-10 燃料电池温度控制方法和装置、电子设备和存储介质

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112331890A true CN112331890A (zh) 2021-02-05

Family

ID=74319066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011249473.7A Pending CN112331890A (zh) 2020-11-10 2020-11-10 燃料电池温度控制方法和装置、电子设备和存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112331890A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114614051A (zh) * 2022-02-08 2022-06-10 东风汽车集团股份有限公司 燃料电池热管理控制方法、装置、介质、电子设备
CN115332562A (zh) * 2022-07-11 2022-11-11 东风汽车集团股份有限公司 燃料电池车辆、控制器及其热管理方法和装置
CN115891770A (zh) * 2022-12-28 2023-04-04 欣旺达电动汽车电池有限公司 电池温度的控制方法、装置、计算机可读存储介质和车辆

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009140696A (ja) * 2007-12-05 2009-06-25 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
DE102016110560A1 (de) * 2015-06-26 2016-12-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Brennstoffzellensystem und Verfahren zur Steuerung einer Brennstoffzelle
CN110614925A (zh) * 2019-09-30 2019-12-27 潍柴动力股份有限公司 燃料电池车的充电控制方法、装置、设备及可读存储介质
JP2020030929A (ja) * 2018-08-22 2020-02-27 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
CN111082107A (zh) * 2019-12-31 2020-04-28 潍柴动力股份有限公司 一种热管理方法及相关装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009140696A (ja) * 2007-12-05 2009-06-25 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
DE102016110560A1 (de) * 2015-06-26 2016-12-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Brennstoffzellensystem und Verfahren zur Steuerung einer Brennstoffzelle
CN106299405A (zh) * 2015-06-26 2017-01-04 丰田自动车株式会社 燃料电池系统和燃料电池的控制方法
KR20170001606A (ko) * 2015-06-26 2017-01-04 도요타지도샤가부시키가이샤 연료 전지 시스템, 연료 전지의 제어 방법
JP2020030929A (ja) * 2018-08-22 2020-02-27 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
CN110614925A (zh) * 2019-09-30 2019-12-27 潍柴动力股份有限公司 燃料电池车的充电控制方法、装置、设备及可读存储介质
CN111082107A (zh) * 2019-12-31 2020-04-28 潍柴动力股份有限公司 一种热管理方法及相关装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114614051A (zh) * 2022-02-08 2022-06-10 东风汽车集团股份有限公司 燃料电池热管理控制方法、装置、介质、电子设备
CN114614051B (zh) * 2022-02-08 2023-08-22 东风汽车集团股份有限公司 燃料电池热管理控制方法、装置、介质、电子设备
CN115332562A (zh) * 2022-07-11 2022-11-11 东风汽车集团股份有限公司 燃料电池车辆、控制器及其热管理方法和装置
CN115891770A (zh) * 2022-12-28 2023-04-04 欣旺达电动汽车电池有限公司 电池温度的控制方法、装置、计算机可读存储介质和车辆
CN115891770B (zh) * 2022-12-28 2024-06-11 欣旺达动力科技股份有限公司 电池温度的控制方法、装置、计算机可读存储介质和车辆

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112331890A (zh) 燃料电池温度控制方法和装置、电子设备和存储介质
CN111082107B (zh) 一种热管理方法及相关装置
CN108376810B (zh) 动力电池热管理方法及系统
CN110391662B (zh) 电力系统负载侧调控装置、方法和负载调控系统
WO2017167002A1 (zh) 一种磷酸铁锂电池的充电方法及装置
WO2013023415A1 (zh) 液流电池系统及其控制方法和装置
CN117246163B (zh) 液冷充电枪的控制方法、控制器及充电桩
CN116864862A (zh) 电池包的热管理方法、装置、设备及存储介质
CN115051002B (zh) 散热控制方法、装置、计算机设备和存储介质
CN115842173A (zh) 一种电池温度均衡方法、装置、电子设备和存储介质
CN111861067A (zh) 风电机组的损耗补偿控制方法和装置
CN119050411A (zh) 一种燃料电池系统冷却回路的循环流量估计方法、装置、设备及介质
US10505209B2 (en) Method and apparatus for controlling fuel cell cooling
CN112467243A (zh) 电池包冷却控制方法及装置
CN115064808A (zh) 电流控制方法、装置、设备及存储介质
CN116053534A (zh) 高适应性燃料电池热管理控制方法及系统
CN117517952B (zh) 一种永磁同步电机的标定方法及装置
CN113451622A (zh) 燃料电池系统的怠速控制方法、系统、装置及计算机设备
CN114335602B (zh) 水热管理方法、装置、电子设备和存储介质
CN119208839B (zh) 一种基于光伏储能的热管理系统
CN116914199B (zh) 燃料电池工作参数控制方法、用电设备和电子设备
CN117476980A (zh) 一种燃料电池堆的热管理方法、系统、终端及存储介质
CN119627261A (zh) 电池管理方法、装置、计算机设备、可读存储介质和程序产品
CN119009029A (zh) 一种冷却液温度的控制方法、装置、设备和存储介质
CN116133175A (zh) 加热膜功率设计方法、加热膜、锂离子电池、设备及介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210205