CN106335385B - 冷却系统以及冷却系统的操作方法 - Google Patents

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Abstract

本公开内容涉及冷却系统以及冷却系统的操作方法。具有燃料电池堆的车辆的冷却系统包括：泵，用于使冷却剂在穿过燃料电池堆的冷却剂管线中循环；设置在冷却剂管线上的加热器，用于通过由车辆的驱动电动机提供的电力来加热冷却剂；以及控制器，用于在燃料电池堆的热量产生量小于第一阈值并且泵的转速高于第二阈值时通过由驱动电动机产生的剩余电力来操作加热器；并且用于在燃料电池堆的热量产生量小于第一阈值并且泵的转速小于第二阈值时关断加热器。

Description

冷却系统以及冷却系统的操作方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年7月9日向韩国专利局提交的韩国专利申请第10-2015-0097888号的优先权的权益，通过引用将其全部内容结合于本文中。
技术领域
本公开涉及冷却系统以及冷却系统的操作方法，并且更具体地，涉及用于冷却车辆的燃料电池堆(fuel cell stack)的冷却系统以及操作方法。
背景技术
车辆通常设置有冷却系统，以保持在操作期间产生热量的燃料电池堆、逆变器、电动机、发动机和/或其它电气设备的最佳温度。这种冷却系统可以是通过将外部气体引至热源来冷却热源的风冷式类型，或者是使冷却剂循环以冷却热源的水冷式类型。通常，风冷式类型的冷却性能比水冷式类型的冷却性能差，并且因此，车辆广泛地采用水冷式的冷却系统。
在操作用于车辆的冷却系统的过程中，冷却剂的温度和压力根据热源的热量产生量和诸如控制冷却剂的流动的泵和阀门部件的操作状态而频繁地变化。当冷却剂的压力或温度变得超出特定的部件可容许范围或者在特定的部件的可容许范围之外时，该特定部件的耐久性可能被劣化并且该部件的寿命会降低，从而导致不期望的效果，如增加的摩擦力、噪声及成本。例如，当热源的热量产生量突然下降时，冷却剂的压力会突然减少。当诸如泵的旋转部件在这样的状态下高速旋转时，可以通过气穴现象(cavitation phenomenon)在冷却剂中形成气泡，从而通过气泡与该部件的表面的高速碰撞而造成该部分的损坏。
因此，理想的是可将冷却系统设计成优选地控制冷却剂的操作压力，以改善冷却系统的操作寿命和质量。
在此背景技术部分公开的上述信息仅用于增强对本公开内容的背景技术的理解，并且因此它可能包含不构成在该国家的本领域的普通技术人员已经公知的现有技术的信息。
发明内容
创作本公开内容致力于提供用于车辆的冷却系统以及其操作方法，其具有有效控制冷却剂的操作压力，并且从而提高寿命和噪音特性的优势。
具有燃料电池堆的车辆的示例性冷却系统可包括泵、加热器以及控制器。泵被配置为使冷却剂在穿过所述燃料电池堆的冷却剂管线(coolant line)中循环。设置在冷却剂管线上的加热器被配置为通过由车辆的驱动电动机(drive motor)提供的电力来加热冷却剂。控制器被配置为：当燃料电池堆的热量产生量小于第一阈值并且泵的转速高于第二阈值时，通过由驱动电动机产生的剩余电力(surplus electric power)来操作加热器；并且当燃料电池堆的热量产生量小于第一阈值并且泵的转速小于第二阈值时关断加热器。
用于具有燃料电池堆的车辆的冷却系统的示例性操作方法可包括：获取燃料电池堆的热量产生量以及穿过燃料电池堆的冷却剂管线中的冷却剂的温度；当热量产生量和冷却剂的温度满足预定的前馈控制模式进入条件时执行前馈控制(feed-forward control)，前馈控制是根据燃料电池堆的热量产生量和冷却剂的温度控制使冷却剂循环通过冷却剂管线的泵的转速的模式；当在前馈控制期间，热量产生量或者冷却剂的温度满足预定的前馈控制模式解除条件时停止前馈控制；当热量产生量低于第一阈值并且转速高于第二阈值时，通过由车辆的驱动电动机产生的剩余电力来操作加热器；并且当热量产生量低于第一阈值并且转速低于第二阈值时关断加热器。
一种非暂时性记录介质，具有使控制器执行用于具有燃料电池堆的车辆的冷却系统的操作方法的步骤的指令。
本公开内容的这种示例性实施方式可防止当冷却剂操作压力随着燃料电池堆的热量产生量突然减小而突然减小时可能产生的气穴现象。
附图说明
图1是根据本公开内容的示例性实施方式的冷却系统的示意图。
图2是根据本公开内容的实施方式的调压器(pressurizer)的示意性剖视图。
图3是示出根据本公开内容的第一示例性实施方式的冷却系统的操作方法的流程图。
图4示出了适用于滑行范围(coasting range)的根据本公开内容的第一示例性实施方式的冷却系统的操作方法。
图5是示出根据本公开内容的第二示例性实施方式的冷却系统的操作方法的流程图。
图6示出了适用于滑行范围的根据本公开内容的第二示例性实施方式的冷却系统的操作方法。
图7是示出根据本公开内容的第三示例性实施方式的冷却系统的操作方法的流程图。
具体实施方式
在下面的详细描述中，仅简单地通过示例的方式示出并描述了本公开内容的某些示例性实施方式。正如本领域的那些技术人员将认识到的，在在所有的不脱离本公开内容的精神或范围的情况下，可以以各种不同的方式对所描述的实施方式进行修改。
因此，附图和描述在本质上将被视为说明性而非限制性的。贯穿本说明书，相似的参考编号指定相似的元件。
贯穿本说明书和以下所附的权利要求，当描述元件“耦接”至另一个元件时，该元件可以是“直接地耦接”至其它元件或通过第三个元件“电耦接”至其它元件。此外，除非明确说明并非如此，否则词语“包括(comprise)”及诸如“包含(comprises)”或“含有(comprising)”等变形将被理解为暗指包括所述的元件但并不排除任何其它元件。
在下文中，将参考附图对根据本公开内容的示例性实施方式的冷却系统以及冷却系统的操作方法进行详细描述。
图1是根据本公开内容的示例性实施方式的冷却系统的示意图。此外，图2是调压器的示意性剖视图。
参考图1，根据本公开内容的示例性实施方式的冷却系统可包括泵11、散热器12、三通阀(3-way valve)13、温度传感器14-1、压力传感器14-2、冷却剂储存器15、调压器16、加热器17和控制器18。在图1中所示的部件对于冷却系统的实施方式不一定是必要的，并且在本说明书中所描述的冷却系统可包括比上述部件更多或更少数目的部件。
泵11可以进行抽吸并且使冷却剂通过冷却剂管线循环。泵11可以位于将冷却剂提供给电池堆20的第一冷却剂管线L1上。可以通过泵11的抽吸将流入第一冷却剂管线L1的冷却剂提供给燃料电池堆20。
燃料电池堆20是包括可被连续排列的多个燃料电池的发电组件。燃料电池堆20可通过提供给燃料电池的燃料与氧化剂的电化学反应而产生电能。产生电能的同时产生了热量，并且因此在燃料电池堆20设置有使冷却剂循环以对系统进行冷却的冷却系统。
通过第一冷却剂管线L1提供给燃料电池堆20的冷却剂可以在冷却剂穿过燃料电池堆20时通过吸收在燃料电池堆20处产生的热量来使燃料电池堆20冷却。
穿过燃料电池堆20的冷却剂可通过第二冷却剂管线L2被排出。第二冷却剂管线L2可以与第三冷却剂管线L3和第四冷却剂管线L4相连接。也就是说，第二冷却剂管线L2可以分叉成第三冷却剂管线L3和第四冷却剂管线L4。
第三冷却剂管线L3可以是通过使散热器12旁路而用于使冷却剂循环的冷却剂管线。流经第三冷却剂管线L3的冷却剂可以通过使散热器12旁路而被传递到三通阀13。
第四冷却剂管线L4可以是用于将冷却剂从燃料电池堆20提供给散热器12的冷却剂管线。
散热器12可以被安装在第四冷却剂管线L4上，并通过气流冷却该冷却剂。流经第四冷却剂管线L4的冷却剂可以在散热器12处被冷却后传递到三通阀13。
可根据冷却剂温度，通过控制该控制器18来打开或者关闭三通阀13，并且控制冷却剂的流动方向，即，如果该冷却剂穿过散热器12或使该散热器旁路的方向。
当冷却剂被加热超过预定的温度时，则三通阀13可以将第一冷却剂管线L1和第四冷却剂管线L4互连。在这种情况下，通过第二冷却剂管线L2从燃料电池堆20流出的冷却剂可以流动到第四冷却剂管线L4。流经第四冷却剂管线L4的冷却剂可以通过第四冷却剂管线L4上的散热器12进行冷却，并且然后通过三通阀13被再循环到第一冷却剂管线L1。
当冷却剂的温度低于预定的温度时，则三通阀13可将第一冷却剂管线L1和第三冷却剂管线L3互连。在这种情况下，通过第二冷却剂管线L2从燃料电池堆20流出的冷却剂可以流动到第三冷却剂管线L3。流经第三冷却剂管线L3的冷却剂可以根据第三冷却剂管线L3的路线使散热器12旁路，并且然后可以通过三通阀13被再循环到第一冷却剂管线L1。
温度传感器14-1可以位于冷却剂管线上并且检测流过冷却剂管线的冷却剂的温度。
压力传感器14-2可以位于冷却剂管线上并且检测流过冷却剂管线的冷却剂的压力。
图1示出了一种示例性布局，其中，温度传感器14-1和压力传感器14-2可以设置在第二冷却剂管线L2上，以便检测通过第二冷却剂管线L2从燃料电池堆20排出的冷却剂温度和操作压力。然而，值得注意的是，本公开不限于此，并且温度传感器14-1和/或压力传感器14-2的位置可以是变化的。例如，温度传感器14-1和压力传感器14-2可以设置在第一冷却剂管线L1上，以便检测通过第一冷却剂管线L1提供给燃料电池堆20的冷却剂的温度和操作压力。
冷却剂储存器15可存储冷却剂，并将冷却剂重新填充到散热器12。从冷却剂储存器15提供给散热器12的冷却剂可流经第四冷却剂管线L4。
调压器16可以被设置在从冷却剂储存器15接收冷却剂的散热器12的上游侧。
调压器16可以被用于增大或减小在冷却剂管线中的冷却剂的操作压力。
参考图2，根据本公开内容的示例性实施方式的调压器16可以是增压盖(pressurizing cap)的形式，并且可以包括气缸21、增压板22、增压弹簧23和致动器24。
气缸21可以是封闭且密封的中空圆筒状的空间。增压板22和增压弹簧23可设置在气缸21的内部。
增压板22可被安装在气缸21的内部以往复操作，并可通过增压弹簧23连接。致动器24可以被固定到壳体25并以电子阀的形式布置。致动器24可以被来自控制器18(在图1中所示)的控制信号控制，并控制气缸21内部的增压板22的位置。也就是说，根据来自控制器18的控制信号，致动器可以向前或向后(图中为向下或向上)移动增压板22。
增压板22可以由致动器24进行操作并增大或减小气缸21的压力，从而控制冷却剂管线的压力。更详细地，当致动器24按图中向上的方向拉起增压板22时，在冷却剂管线中的压力会降低。当致动器24按图中向下的方向按压增压板22时，在冷却剂管线中的压力可以最高上升到增压弹簧23的力。当致动器24向上完全拉起增压板22时，到冷却剂储存器15的路径和到散热器12的路径可彼此连通，并且由此在冷却剂管线中的压力可能会变成大气压力。增压弹簧23可以连接增压板22，并且可以被设置在增压板22与外壳25之间。
返回参考图1，加热器17将热量施加到流经冷却剂管线的冷却剂。加热器17可与驱动电动机30相连接，并从驱动电动机30接收电力。在各种驱动情况下(例如，在再生制动的情况下)，驱动电动机30可产生车辆的驱动电力，并且还可作为产生电能的发电机。图1作为示例示出加热器17被设置在泵11与燃料电池堆20之间，并且将热量施加到流经第一冷却剂管线L1的冷却剂。应当理解的是，本公开内容并不一定局限于此，因为在冷却剂管线上的加热器17的位置可以变化。
控制器18可以控制冷却系统的整体操作。
应当理解的是，控制器18可以基于燃料电池堆20的堆电流(stack current)计算燃料电池堆20的热量产生量。此外，控制器18可以通过设置在冷却剂管线上的温度传感器14-1和压力传感器14-2获取在冷却剂管线中的冷却剂温度和冷却剂操作压力。
控制器18可基于燃料电池堆20的热量产生量和泵11的转速RPM控制加热器17的加热。
控制器18可以基于冷却剂管线的冷却剂操作压力来控制调压器16的增压/减压。
控制器18可以基于燃料电池堆20的热量产生量和冷却剂温度来选择泵11的控制模式，并根据所选择的控制模式来控制泵11的转速RPM。例如，控制器18可基于燃料电池堆20的热量产生量和冷却剂温度来确定前馈控制模式(feed-forward control mode)和图控制模式(map control mode)之一作为用于控制泵11的转速RPM的控制模式。
前馈控制模式可以是基于燃料电池堆20的热量产生量与周围环境的温度来控制泵11的转速RPM的控制模式以及图控制模式可以是基于存储泵11的理想转速RPM与冷却剂温度的关系的转速图来控制泵11的转速RPM的控制模式。
在由于车辆加速或由于车辆的其它操作的燃料电池堆20的高功率范围内，冷却系统可在前馈控制模式下控制泵11。当在滑行模式驱动车辆时(即，在驾驶员没有操作加速器踏板时被驱动)，可解除前馈控制模式。在车辆的滑行过程中，燃料电池堆20输出需要驱动配件的最小堆电流，并且由此燃料电池堆20的热量产生量突然减小。当燃料电池堆20的热量产生量突然减小时，移除产生使冷却剂膨胀的热量的热源，并且因此冷却剂的操作压力突然减小。当冷却剂的操作压力随着燃料电池堆20的热量产生量的突然减小而突然减小时，可能引起在泵11的上游侧的负压，从而在泵11的上游侧产生气穴现象。当泵11以高速旋转并易于产生气穴现象时会在冷却剂中形成气泡，并且这种气泡可能导致以高速旋转的泵的损坏。此外，非理想的情况是燃料电池堆20的沸点被气穴降低，并且在旋转的泵11处的噪声可能会增大。
在这种状态下，燃料电池堆20在诸如车辆加速后的滑行状态下热量产生量突然减小，本公开内容的示例性实施方式通过消除在泵11的上游侧的负压以及在燃料电池堆20的上游侧的正压而防止了气穴现象。
在下文中，参考附图对根据本公开内容的示例性实施方式的冷却系统的操作方法进行详细描述。
图3是示出根据本公开内容的第一示例性实施方式的冷却系统的操作方法的流程图。图4示出了适用于滑行范围的根据本公开内容的第一示例性实施方式的冷却系统的操作方法的流程图。
参考图3，在步骤S100中，控制器18可以获取燃料电池堆20的热量产生量和冷却剂温度，以确定用于燃料电池堆20的控制模式。
燃料电池堆20的热量产生量可与燃料电池堆20的输出电流相对应。因此，在步骤S100中，控制器18可基于存储取决于燃料电池堆20的输出电流的热量产生量的关系的热量产生量的图，通过计算与燃料电池堆20当前输出的电流相对应的热量产生量来获取热量产生量。
在步骤S100中，可以由温度传感器14-1来获得冷却剂温度。
当获得了燃料电池堆20的热量产生量以及冷却剂温度时，控制器18可以在步骤S110中确定燃料电池堆20的热量产生量以及冷却剂温度是否满足前馈控制模式的进入条件。
在步骤S110中，当燃料电池堆20的热量产生量高于预定的阈值量，并且冷却剂温度高于预定的阈值温度时，控制器18可确定满足前馈控制模式的进入条件。
当燃料电池堆20的热量产生量与冷却剂温度满足在步骤S110中的前馈控制模式进入条件时，控制器18可以进入前馈控制模式。通过进入前馈控制模式，控制器18可以在步骤S120中执行前馈控制，在该前馈控制中，基于燃料电池堆20的热量产生量和周围环境的温度来控制泵11的转速。
当保持在前馈控制模式中时，控制器18可以监测燃料电池堆20的热量产生量以及冷却剂温度，并在步骤S130中确定燃料电池堆20的热量产生量或者冷却剂温度是否满足前馈控制模式的解除条件。
在步骤S130中，当燃料电池堆20的热量产生量小于预定的阈值量或冷却剂温度低于预定的阈值温度时，控制器18可确定满足前馈控制模式解除条件。
当燃料电池堆20的热量产生量或冷却剂温度满足前馈控制方式解除条件时，在步骤S140中，控制器18可以关断(即，停止)前馈控制。此外，在步骤S150中，控制器18可以控制泵11以将泵11的转速降低到预定的值，并控制调压器16的(在图2中所示的)致动器24以通过调压器16增大冷却剂操作压力。
当泵11的转速通过步骤S150降低到预定的值时，控制器18可以在步骤S160中进入图控制模式。在图控制模式下，控制器18可以执行泵11的图控制，其中基于冷却剂温度控制泵11的转速。
在步骤S160中，控制器18可基于存储泵11的转速与冷却剂温度之间的关系的转速图来图控制(map-control)泵11的转速。也就是说，控制器18可以从转速图检索与当前的冷却剂温度相对应的理想转速，并将泵11的转速控制到理想转速。
在步骤S160中，可以考虑车辆的燃料消耗而预设转速图，使得该泵11的转速不会不必要地变高。也就是说，可将存储在转速图中的取决于冷却剂温度的理想转速预设成相对低于在前馈控制模式下的泵11的转速。在图控制模式下，冷却系统可以控制三通阀13以及将气体吹到散热器12的风扇(未示出)，使得风扇的冷却性能以及三通阀13可以被最大化。通过这种控制操作，在图控制模式下由于泵11的相对低的转速而降低的冷却性能可以得到补偿，并且可防止不必要地重新进入前馈控制模式。
在下文中，参考图4描述了适用于滑行范围的根据本公开内容的第一示例性实施方式的冷却系统的操作方法。
参考图4，第一范围可以指示其中车辆是在加速并且因此燃料电池堆20的堆电流保持高于预定值的范围。冷却系统可以在这种第一范围内执行前馈控制。虽然未在图4中示出，可以理解的是，当车辆保持加速时，在燃料电池堆20处持续地产生热量，并且因此燃料电池堆20的热量产生量和冷却剂温度可满足前馈控制模式进入条件。
第二范围可以是其中驾驶员释放加速器踏板以开始车辆的滑行并且因此燃料电池堆20的堆电流可以最低限度地保持在驱动配件所需的电平的范围。在这种第二范围中，冷却系统可以关断前馈控制。可以从通过加速器踏板位置传感器(未示出)所获得加速器踏板的操作状态检测出加速器踏板的释放。当由加速器踏板位置传感器检测到驾驶员释放了加速踏板时，同时燃料电池堆20保持在高功率范围(第一范围)时，控制器18可确定开始了滑行驾驶，并且将燃料电池堆20的输出电流降低到最低电平。
如在图4中所示，当车辆在时刻t1处开始滑行时，燃料电池堆20的堆电流会突然减小，并且由此燃料电池堆20的热量产生量也会突然减小。因此，燃料电池堆20的热量产生量可满足前馈控制模式解除状态，并且控制器18可以解除(或停止)前馈控制。
当车辆开始滑行并从而解除前馈控制时，该冷却系统可以控制泵11，使得泵11的转速可被降低到预定值R1。随后，当在时刻t2处泵11的转速降低到预定值R1时，该冷却系统可以启动泵11的图控制，其中控制器18可从转速图检索与当前的冷却剂温度相对应的理想转速，并根据该理想转速来控制制泵11的转速。
如上所述，根据本公开内容的第一示例性实施方式，在停止泵11的转速的前馈控制的时刻，泵11的转速可以被降低到预定的值。从而可以防止由燃料电池堆20的输出功率突然减小而引起的气穴现象。也就是说，当在停止前馈控制的时刻泵11的转速突然减小时，在燃料电池堆20的入口侧的泵11的正压会减小并且在泵11的上游侧的负压会增大。因此，燃料电池堆20的入口侧的正压和泵11的上游的负压可以被缓解，并由此可以防止由冷却剂的操作压力的突然下降而引起的气穴现象。
根据本公开内容的第一示例性实施方式，当解除了前馈模式时，可操作调压器16使得增压16的压力增加。通过这种操作，在泵11的上游侧的负压也可被缓解，因为可以通过调压器16增加在泵11的上游侧的冷却剂的压力。
图5是示出了根据本公开内容的第二示例性实施方式的冷却系统的操作方法的流程图。图6示出了适用于滑行范围的根据本公开内容的第二示例性实施方式的冷却系统的操作方法。
参考图5，在步骤S200中，控制器18可以获取燃料电池堆20的热量产生量以及冷却剂温度，以确定用于燃料电池堆20的控制模式。
在步骤S210中，控制器18可确定燃料电池堆20的热量产生量以及冷却剂温度是否满足前馈控制模式进入条件(S210)。
在步骤S210中，当燃料电池堆20的热量产生量高于预定的阈值量并且冷却剂温度高于预定的阈值温度时，控制器18可确定满足了前馈控制模式进入条件。
当燃料电池堆20的热量产生量以及冷却剂温度满足前馈控制模式进入条件时，在步骤S220中，控制器18可以进入前馈控制模式。通过进入前馈控制模式，在步骤S220中，控制器18可以执行前馈控制，其中，基于燃料电池堆20的热量产生量以及周围环境的温度来控制泵11的转速。
当保持在前馈控制模式下时，控制器18可以监测燃料电池堆20的热量产生量以及冷却剂温度，并在步骤S230中确定燃料电池堆20的热量产生量或者冷却剂温度是否满足前馈控制模式解除条件。
在步骤S230中，当燃料电池堆20的热量产生量小于预定的阈值量或者冷却剂温度低于预定的阈值温度时，控制器18可确定满足了前馈控制模式解除条件。
当燃料电池堆20的热量产生量或冷却剂温度满足前馈控制模式解除条件时，在步骤S240中，控制器18可以停止(即，关断)前馈控制。此外，控制器18在步骤S250中可以确定燃料电池堆20的热量产生量和泵11的转速是否满足加热器17的操作条件。当满足加热器17的操作条件时，在步骤S260中控制器18可以操作加热器17以加热冷却剂。
在步骤S250中，当燃料电池堆20的热量产生量小于预定的阈值量并且泵11的转速高于预定的阈值速度时，控制器18可确定满足加热器17的操作条件。
随后，控制器18可以监测燃料电池堆20的热量产生量和泵11的转速，并在步骤S270中确定燃料电池堆20的热量产生量和泵11的转速是否满足加热器17的关断条件。
在步骤S270中，当燃料电池堆20的热量产生量小于预定的阈值量并且泵11的转速也小于预定的阈值速度时，控制器18可确定满足加热器17的关断条件。
在步骤S280中，当燃料电池堆20的热量产生量和泵11的转速满足加热器17的关断条件时，控制器18可以关断加热器17以停止对冷却剂的加热。
在下文中，参考图6描述了适用于滑行范围的根据本公开内容的第二示例性实施方式的冷却系统的操作方法。
参照图6，第一范围可以表示车辆处于加速下的范围，并且因此燃料电池堆20的堆电流可以保持高于预定的值。冷却系统可以在这种第一范围下执行前馈控制。第二范围可以是驾驶员释放加速器踏板以开始车辆的滑行并且因此燃料电池堆20的堆电流可以最小地保持在驱动配件所需的电平的范围。在这种第二范围内，冷却系统可以关断前馈控制。
如在图6中所示，当车辆在时刻t1处开始滑行时，燃料电池堆20的堆电流会突然减小，并且由此燃料电池堆20的热量产生量也会突然减小。即使解除了前馈控制，泵11的转速在停止前馈控制的时刻保持当前转速直至时刻t3的预定的时间段，并且然后会被控制减小。
如上所述，当前馈控制随车辆开始滑行而被关断时，泵11的转速可以在预定的时间段内保持为最大值，而燃料电池堆20的堆电流减小。因此，可以满足加热器17的操作条件，并且随后控制器18可启动加热器17的操作。当泵11的转速在保持它的最大值预定的时间段之后而在时刻t3处减小时，加热器17可以被关断并且停止冷却剂的加热。
当车辆滑行时，可以由驱动电动机30在滑行时的剩余电力驱动加热器17，因为只有电气配件在车辆的这种滑行过程中充当电负载，而驱动电动机30通过车辆的运动可产生足够的电力。
当车辆开始滑行时，燃料电池堆20的热量产生量会突然减少。在这种情况下，由于可以随着在冷却剂管线中移除了热源而减小了冷却剂的压力，因此可能会发生气穴现象。根据本公开内容的第二示例性实施方式，当通过驾驶员使脚离开加速器踏板而使车辆开始滑行时，可以通过使用在车辆的滑行过程中产生电力的驱动电动机30的剩余电功率来操作加热器17。因此，通过减小燃料电池堆20的热量产生量而引起的泵11的上游侧的负压可以被减少，并且因此防止气穴现象。
图7是示出根据本公开内容的第三示例性实施方式的冷却系统的操作方法的流程图。
参照图7，在步骤S300中，控制器18可以获取燃料电池堆20的热量产生量以及冷却剂温度以确定燃料电池堆20的控制模式。
在步骤S310中，控制器18可确定燃料电池堆20的热量产生量和冷却剂温度是否满足前馈控制模式进入条件。
在步骤S310中，当燃料电池堆20的热量产生量高于预定的阈值量时并且冷却剂温度高于预定的阈值温度时，控制器18可确定满足前馈控制模式进入条件。
当在步骤S310中燃料电池堆20的热量产生量和冷却剂温度满足前馈控制模式进入条件时，控制器18可以进入前馈控制模式。通过进入前馈控制模式，在步骤S320中，控制器18可以执行前馈控制，在前馈控制中，基于燃料电池堆20的热量产生量和周围环境的温度来控制泵11的转速。
当保持在前馈控制模式中时，控制器18可以监测燃料电池堆20的热量产生量和冷却剂温度，并且在步骤S330确定燃料电池堆20的热量产生量和冷却剂温度是否满足前馈控制模式解除条件。
在步骤S330中，当燃料电池堆20的热量产生量小于预定的阈值量时或者当冷却剂温度低于预定的阈值温度时，控制器18可确定满足前馈控制模式的解除条件。
当燃料电池堆20的热量产生量或冷却剂温度满足前馈控制模式解除条件时，在步骤S340中，控制器18可以关断(即，停止)前馈控制。此外，在步骤S350中，控制器18可以通过控制致动器24来操作调压器16以在冷却剂管线中施加压力，从而增大冷却剂的操作压力。通过这种操作，可防止冷却剂的操作压力随着燃料电池堆20的热量产生量的减小而减小。
随后，当在步骤S360中燃料电池堆20的输出电流增大时(例如，通过操作加速器踏板)，控制器18可以将调压器16控制到在步骤S350之前的状态。此外，在步骤S370中，控制器18可基于冷却剂的操作压力通过控制致动器24来操作调压器16。
当车辆开始滑行，燃料电池堆20的热量产生量会突然减少。在这种情况下，由于冷却剂的压力随着从冷却剂管线移除热源而减小，因此可能会发生气穴现象。根据本公开内容的第三示例性实施方式，当驾驶员使脚离开加速器踏板而使车辆开始滑行时，可操作调压器16以在冷却剂管线中施加压力，从而增大冷却剂的操作压力。因此，通过减小燃料电池堆20的热量产生量而引起的泵11的上游侧的负压会缓解，并且因此可以防止气穴现象。
可以通过软件来执行根据本公开内容的示例性实施方式的冷却系统的操作方法。当由软件执行该控制方法时，本发明内容的组成方式可以是执行所需的操作的代码段。程序或代码段可以存储在处理器可读介质中或通过传输介质或与通信网络上的载波相耦合的计算机数据信号进行传输。
计算机可读记录介质包括其中存储了可以由计算机系统读取的数据的所有类型的记录装置。计算机可读记录介质的示例包括ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、光数据存储单元、非内存半导体等。此外，计算机可读记录介质分布在通过网络连接的计算机系统上，并且因此计算机可读记录介质可以被存储并且通过分布式布置的计算机可读代码执行。
附图提到以及到目前为止所公开的本公开内容的详细描述在本公开内容中仅仅是示例性的，并且它们是被用于描述本公开的内容而非限制含义或限制在权利要求书中所公开的本公开内容的范围。因此，本领域技术人员可容易从中进行选择或替换。此外，在不劣化其性能或者不增加额外的构成元件以提高其性能的情况下，本领域的普通技术人员可省略前述构成元件之中的一部分。此外，本领域的普通技术人员可根据处理环境或者设备改变在本说明书中所描述的步骤的顺序。因此，不应由上述示例性实施方式来确定而是应当仅根据所附的权利要求确定本公开内容的范围。

Claims (10)

1.一种具有燃料电池堆的车辆的冷却系统，包括：
泵，用于使冷却剂在穿过所述燃料电池堆的冷却剂管线中循环；
设置在所述冷却剂管线上的加热器，用于通过由所述车辆的驱动电动机提供的电力加热所述冷却剂；
控制器，用于在所述燃料电池堆的热量产生量小于第一阈值并且所述泵的转速高于第二阈值时通过由所述驱动电动机产生的剩余电力来操作所述加热器；并且用于在所述燃料电池堆的热量产生量小于所述第一阈值并且所述泵的转速小于所述第二阈值时关断所述加热器；以及
设置在所述冷却剂管线上的温度传感器，所述温度传感器用于检测所述冷却剂的冷却剂温度，
其中，所述控制器基于所述燃料电池堆的热量产生量和所述冷却剂温度确定是否将执行前馈控制，所述前馈控制是根据所述燃料电池堆的热量产生量和周围环境的温度控制所述泵的转速的模式。
2.根据权利要求1所述的冷却系统，其中，当所述燃料电池堆的热量产生量高于第三阈值并且所述冷却剂温度高于第四阈值时，所述控制器执行所述前馈控制。
3.根据权利要求2所述的冷却系统，其中，当在所述前馈控制的过程中，所述燃料电池堆的热量产生量变得低于所述第三阈值或者所述冷却剂温度变得低于所述第四阈值时，所述控制器停止所述前馈控制。
4.根据权利要求3所述的冷却系统，其中，在停止所述前馈控制之后，所述控制器保持所述泵的当前转速一预定时间段。
5.根据权利要求4所述的冷却系统，其中，在所述预定时间段之后，所述控制器将所述泵的转速降低到预定的值。
6.根据权利要求4所述的冷却系统，进一步包括调压器，所述调压器用于增大或者减小所述冷却剂管线的冷却剂操作压力，
其中，当关断所述前馈控制时，所述控制器操作所述调压器以增大所述冷却剂操作压力。
7.一种用于具有燃料电池堆的车辆的冷却系统的操作方法，包括以下步骤：
确定所述燃料电池堆的热量产生量以及穿过所述燃料电池堆的冷却剂管线中的冷却剂的温度；
当所述热量产生量和所述冷却剂的温度满足预定的前馈控制模式进入条件时执行前馈控制，所述前馈控制是根据所述热量产生量和周围环境的温度控制使所述冷却剂循环通过所述冷却剂管线的泵的转速的模式；
当在所述前馈控制期间，所述热量产生量或者所述冷却剂的温度满足预定的前馈控制模式解除条件时，停止所述前馈控制；
当所述热量产生量低于第一阈值并且所述转速高于第二阈值时，通过由所述车辆的驱动电动机产生的剩余电力来操作加热器；并且
当所述热量产生量低于所述第一阈值并且所述转速低于所述第二阈值时关断所述加热器。
8.根据权利要求7所述的操作方法，其中，在执行所述前馈控制的步骤中，当所述热量产生量高于第三阈值并且所述冷却剂的温度高于第四阈值时执行所述前馈控制。
9.根据权利要求8所述的操作方法，其中，在停止所述前馈控制的步骤中，当在所述前馈控制的过程中所述热量产生量变得低于所述第三阈值或者所述冷却剂的温度变得低于所述第四阈值时停止所述前馈控制。
10.根据权利要求7所述的操作方法，进一步包括以下步骤：
在停止所述前馈控制之后，保持所述泵的当前转速一预定时间段；并且
在所述预定时间段之后，将所述泵的所述转速降低到预定的值。
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