CN108050092A - 燃料电池的风扇转速调节方法及装置、计算机存储介质及设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种燃料电池的风扇转速调节方法及装置，根据燃料电池所在环境的环境参数、燃料电池的当前温度、风扇的当前转速以及预设目标温度，对风扇的转速调节，即不但考虑了燃料电池所在环境的环境参数、燃料电池的当前温度以及风扇的当前转速，而且考虑了预设目标温度，能够更加准确地控制风扇的转速，由于风扇的转速大小会影响燃料电池散热的速度，进而影响燃料电池的温度，从而可实现对燃料电池的温度的准确控制。

Description

燃料电池的风扇转速调节方法及装置、计算机存储介质及 设备
技术领域
本申请涉及温控技术领域，特别涉及一种燃料电池的风扇转速调节方法及装置。
背景技术
氢燃料电池运用于无人机方面，相较于常用的锂电池来说续航优势明显，使用周期内性能衰减较小，同时使用氢燃料电池对环境无任何影响，只排放纯净水，属于绿色能源。为更大程度的提高燃料电池的反应效率，燃料电池的温度至关重要。最佳的温度能够使燃料电池反应更为高效，对燃料电池性能的保持有着重要的作用，反之，过高或过低的温度则会对燃料电池性能产生不可估量的影响。
如果能够准确地控制燃料电池的温度，将有利于提高燃料电池的反应效率，提高能源的使用率，从而提高燃料电池所供电的动力系统的续航时间等。然而，现有的燃料电池市场，缺乏对于燃料电池温度的准确控制，导致燃料电池的反应效率偏低，造成不必要的能源浪费，甚至对氢燃料电池本身产生很大的影响。
发明内容
基于此，有必要针对现有对燃料电池温度控制不准确的问题，提供一种燃料电池的风扇转速调节方法及装置。
一种燃料电池的风扇转速调节方法，包括以下步骤：
获取燃料电池在当前周期所在环境的环境参数；
获取所述燃料电池在所述当前周期的当前温度以及所述燃料电池对应的风扇在所述当前周期的当前转速；
根据所述环境参数、所述当前温度、所述当前转速以及预设目标温度，对所述风扇的转速调节。
本申请还提供一种燃料电池的风扇转速调节装置，包括：
参数获取模块，用于获取燃料电池在当前周期所在环境的环境参数；
当前信息获取模块，用于获取所述燃料电池在所述当前周期的当前温度以及所述燃料电池对应的风扇在所述当前周期的当前转速；
调节模块，用于根据所述环境参数、所述当前温度、所述当前转速以及预设目标温度，对所述风扇的转速调节。
本申请还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
本申请还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
上述燃料电池的风扇转速调节方法及装置，根据燃料电池所在环境的环境参数、燃料电池的当前温度、风扇的当前转速以及预设目标温度，对风扇的转速调节，即不但考虑了燃料电池所在环境的环境参数、燃料电池的当前温度以及风扇的当前转速，而且考虑了预设目标温度，能够更加准确地控制风扇的转速，由于风扇的转速大小会影响燃料电池散热的速度，进而影响燃料电池的温度，从而可实现对燃料电池的温度的准确控制。
附图说明
图1为一实施例的燃料电池的风扇转速调节方法的流程示意图；
图2为另一实施方式的燃料电池的风扇转速调节方法的流程示意图；
图3为另一实施方式的燃料电池的风扇转速调节方法中步骤S150的子流程示意图；
图4为一实施例的燃料电池的风扇转速调节装置的模块示意图；
图5为另一实施例的燃料电池的风扇转速调节装置的模块示意图；
图6为另一实施例的燃料电池的风扇转速调节装置中调节模块450的子模块示意图。
具体实施方式
请参阅图1，提供一种实施例的燃料电池的风扇转速调节方法，包括以下步骤：
S110：获取燃料电池在当前周期所在环境的环境参数。
在不同环境下，对应的环境参数的值可能不同，燃料电池在不同的环境下其反应效率是不同的，即不同环境对燃料电池反应效率产生不同程度的影响，为了控制燃料电池能在合适的温度下工作，确保反应效率，在本实施例中，需要获取燃料电池在当前周期所在环境的环境参数，为后续对风扇的转速的调节提供依据，从而实现对燃料电池温度的控制。可以理解，每一个周期对应执行一次风扇转速的控制。
S130：获取燃料电池在当前周期的当前温度以及燃料电池对应的风扇在当前周期的当前转速。
燃料电池在每个周期有其对应的温度。每个燃料电池上对应设置有风扇，用于散热，在本实施例中，在进行转速调节的过程中，考虑了燃料电池在当前周期的当前温度以及燃料电池对应的风扇在当前周期的当前转速，从而能准确地对燃料电池对应的风扇的转速的调节，从而实现温度调节的目的。在一个示例中，燃料电池为机载氢燃料电池，每个燃料电池分别设置的风扇的数量为四个。
S150：根据环境参数、当前温度、当前转速以及预设目标温度，对风扇的转速调节。
预设目标温度表示燃料电池工作时的最佳反应温度，在预设目标温度下，燃料电池能达到最佳反应效率。在获知燃料电池所在环境的环境参数、在当前周期的当前温度以及风扇在当前周期的当前转速后，为了让风扇调节后的转速能更加准确接近与预设目标温度相对应的目标转速，还需要将预设目标温度作为风扇转速调节的一个因素，确保能准确调节风扇转速，进而能够更加准确地控制燃料电池保持在较佳温度上进行工作，提高燃料电池的反应效率。在一个示例中，风扇与电机连接，电机转动带动风扇转动，根据环境参数、当前温度、当前转速以及预设目标温度对电机的转速进行调节，实现对风扇的转速的调节。
上述燃料电池的风扇转速调节方法，根据燃料电池所在环境的环境参数、燃料电池的当前温度、风扇的当前转速以及预设目标温度，对风扇的转速调节，即不但考虑了燃料电池所在环境的环境参数、燃料电池的当前温度以及风扇的当前转速，而且考虑了预设目标温度，能够更加准确地控制风扇的转速，由于风扇的转速大小会影响燃料电池散热的速度，进而影响燃料电池的温度，从而可实现对燃料电池的温度的准确控制。
请参阅图2，在其中一个实施例中，对风扇的转速调节之前，还包括步骤：
S140：检测在当前周期的当前温度是否达到预设目标温度；
若否，则进入根据环境参数、当前温度、当前转速以及预设目标温度，对风扇的转速调节的步骤S150；
若是，则执行步骤：
S160：维持风扇在当前周期的当前转速。
另外，上述对风扇的转速调节之后，还包括步骤：
S170：将下一个周期作为当前周期；
并返回获取燃料电池所在环境在当前周期的环境参数的步骤S110。
上述过程是对风扇的转速进行循环调节的过程(可以理解为闭环控制过程)，首先检测在当前周期的当前温度是否达到预设目标，若否，表示燃料电池的当前温度没有达到燃料电池最佳的反应温度，此时，还需要继续根据环境参数、当前温度、当前转速以及预设目标温度，对风扇的转速进行调节，进而调节燃料电池的温度。若是，则表示燃料电池的当前温度已达到了燃料电池最佳的反应温度即预设目标温度，此时维持风扇的转速在当前转速不变，则可实现燃料电池在预设目标温度下工作，在预设目标温度下进行工作时，燃料电池的反应效率最佳，从而提高能源的使用率。在一个示例中，预设目标温度为68℃。
另外，在未达到预设目标温度时，对风扇的转速进行调节后，则进入下一个周期的对风扇转速的调节，即将下一个周期作为当前周期，即更新当前周期，返回继续获取燃料电池所在环境在当前周期的环境参数，并获取所述燃料电池在所述当前周期的当前温度以及所述燃料电池对应的风扇在所述当前周期的当前转速；根据所述环境参数、所述当前温度、所述当前转速以及预设目标温度，对所述风扇的转速调节。可以理解，此处的燃料电池所在环境在当前周期的环境参数是经过转速调节后燃料电池在更新后的当前周期的环境参数，燃料电池在所述当前周期的当前温度是经过转速调节后燃料电池在更新后的当前周期的当前温度，风扇在所述当前周期的当前转速是经过转速调节后风扇在更新后的当前周期的当前转速。
请参阅图3，在其中一个实施例中，环境参数包括环境温度、气压以及湿度。
环境对燃料电池的温度存在影响，从而需要将环境参数作为转速调节的一个因素，在本实施例中，环境参数包括环境温度、气压以及湿度，考虑了燃料电池所在环境的环境温度、气压以及湿度，在对转速进行调节时，能够满足在不同环境温度、气压和湿度条件下对燃料电池进行准确控制。
在本实施例中，根据环境参数、当前温度、当前转速以及预设目标温度，对风扇的转速调节的步骤S150包括：
S351：根据环境温度、气压、湿度、预设参照温度、预设参照气压以及预设参照湿度，获得第一调节系数。
第一调节系数为与环境温度、气压、湿度、预设参照温度、预设参照气压以及预设参照湿度相关的数，可以理解，在获取第一调节系数的过程中考虑了上述环境温度、气压、湿度、预设参照温度、预设参照气压以及预设参照湿度，可确保第一调节系数的准确性，为后续准确第二调节系数提供依据。
进一步地，获得第一调节系数Kr的公式如下：
其中，TEMatmos为环境温度，Patmos为气压，RHatmos为湿度，TEMmodel为预设参照温度，Pmodel为预设参照气压，RHmodel为预设参照湿度。
S352：获取燃料电池的当前温度以及预设目标温度之间的温差。
为了控制燃料电池在预设目标温度下工作，在对燃料电池的温度进行调节过程中，还需要获知当前温度与预设目标温度之间的差距。
S353：根据温差以及第一调节系数，获取第二调节系数。
具体地，获取第二调节系数Kp的公式如下：
其中，Δerr为温差。
S354：获取风扇在当前周期前第一个周期对应的第一转速以及在当前周期前第二个周期对应的第二转速，根据第二调节系数、当前转速、预设积分时长、预设微分时长、当前周期的时长、第一转速以及第二转速获得转速调节量。
在获取转速调节量的过程中，不但依赖于上述第二调节系数、当前转速、预设积分时长、预设微分时长和当前周期的时长，还依赖于风扇的历史转速，即在当前周期前第一个周期对应的第一转速以及在当前周期前第二个周期对应的第二转速，可确保转速调节量的准确获取。
获得转速调节量Δr的公式如下：
其中，T1为预设积分时长，TD为预设微分时长，T为当前周期的时长，Rn为风扇的当前转速，Rn-1为第一转速，Rn-2为第一转速。
S355：根据转速调节量对风扇的转速进行调节。
即是对风扇的当前转速调节上述转速调节量的大小，例如，风扇的当前转速为10转/秒，Δr为1，则调节后的转速为11转/秒。
预设积分时长、预设微分时长以及当前周期的时长过长或过短都会影响获取转速调节量的大小，即影响转速调节量的精度，从而会影响风扇调节后的转速，进而影响温度的精确控制，在本实施例中，预设积分时长为0.84秒，预设微分时长为0.16秒，当前周期的时长为1秒，以确保转速调节量的精度。
在其中一个实施例中，预设参照温度为20℃，预设参照气压为0.1兆帕，预设参照湿度为80％RH(相对湿度)。如此，可确保第一调节系数的精确性。
在其中一个实施例中，获取燃料电池在当前周期的当前温度包括步骤：获取燃料电池一侧的第一当前温度以及与一侧相对的另一侧的第二当前温度；获取第一当前温度以及第二当前温度的平均值，作为燃料电池的当前温度。
由于燃料电池的各区域的温度不仅相同，利用单个区域的温度作为燃料电池的当前温度可能存在偶然性，导致结果不准确，从而，在本实施例中，将燃料电池一侧的第一当前温度和另一侧的第二当前温度的均值作为燃料电池的当前温度，提高当前温度的准确性，为后续对风扇的转速的准确控制，进而实现对燃料电池温度的准确控制。
请参阅图4，本申请还提供一种实施例的燃料电池的风扇转速调节装置，包括：
参数获取模410，用于获取燃料电池在当前周期所在环境的环境参数。
当前信息获取模块430，用于获取燃料电池在当前周期的当前温度以及燃料电池对应的风扇在当前周期的当前转速。
调节模块450，用于根据环境参数、当前温度、当前转速以及预设目标温度，对风扇的转速调节。
请参阅图5，在其中一个实施例中，上述燃料电池的风扇转速调节装置，还包括：
检测模块440，用于检测在当前周期的当前温度是否达到预设目标温度，若否，则通过调节模块执行根据环境参数、当前温度、当前转速以及预设目标温度，对风扇的转速调节；
维持模块460，用于在检测模块的检测结果为是时，维持风扇在当前周期的当前转速；
设置模块470，用于将下一个周期作为当前周期，并返回参数获取模块执行获取燃料电池在当前周期所在环境的环境参数。
请参阅图6，在其中一个实施例中，环境参数包括环境温度、气压以及湿度。
调节模块450包括：
第一调节系数获取模块651，用于根据环境温度、气压、湿度、预设参照温度、预设参照气压以及预设参照湿度，获得第一调节系数。
温差获取模块652，用于获取燃料电池的当前温度以及预设目标温度之间的温差。
第二调节系数获取模块653，用于根据温差以及第一调节系数，获取第二调节系数。
调节量获取模块654，用于获取风扇在当前周期前第一个周期对应的第一转速以及在当前周期前第二个周期对应的第二转速，根据第二调节系数、当前转速、预设积分时长、预设微分时长、当前周期的时长、第一转速以及第二转速获得转速调节量。
转速调节模块655，用于根据转速调节量对风扇的转速进行调节。
在其中一个实施例中，预设积分时长为0.84秒，预设微分时长为0.16秒，当前周期的时长为1秒。
在其中一个实施例中，预设参照温度为20℃，预设参照气压为0.1兆帕，预设参照湿度为80％RH。
在其中一个实施例中，当前信息获取模块包括：当前温度获取模块和均值获取模块。
当前温度获取模块，用于获取燃料电池一侧的第一当前温度以及与一侧相对的另一侧的第二当前温度。
均值获取模块，用于获取第一当前温度以及第二当前温度的平均值，作为燃料电池的当前温度。
上述燃料电池的风扇转速调装置为实现上述燃料电池的风扇转速调方法的装置，技术特征对应，在此不再赘述。
本申请还提供一种实施例的计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述燃料电池的风扇转速调节方法的步骤。
本申请还提供一种实施例的计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述燃料电池的风扇转速调节方法的步骤。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种燃料电池的风扇转速调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取燃料电池在当前周期所在环境的环境参数；
获取所述燃料电池在所述当前周期的当前温度以及所述燃料电池对应的风扇在所述当前周期的当前转速；
根据所述环境参数、所述当前温度、所述当前转速以及预设目标温度，对所述风扇的转速调节。
2.根据权利要求1所述的燃料电池的风扇转速调节方法，其特征在于，
所述对所述风扇的转速调节之前，还包括步骤：检测在所述当前周期的当前温度是否达到预设目标温度，若否，则进入根据所述环境参数、所述当前温度、所述当前转速以及预设目标温度，对所述风扇的转速调节的步骤，若是，则维持所述风扇在所述当前周期的当前转速；
所述对所述风扇的转速调节之后，还包括步骤：将下一个周期作为所述当前周期，并返回所述获取燃料电池所在环境在当前周期的环境参数的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池的风扇转速调节方法，其特征在于，所述环境参数包括环境温度、气压以及湿度；
所述根据所述环境参数、所述当前温度、所述当前转速以及预设目标温度，对所述风扇的转速调节的步骤包括：
根据所述环境温度、所述气压、所述湿度、预设参照温度、预设参照气压以及预设参照湿度，获得第一调节系数；
获取所述燃料电池的当前温度以及所述预设目标温度之间的温差；
根据所述温差以及所述第一调节系数，获取第二调节系数；
获取所述风扇在所述当前周期前第一个周期对应的第一转速以及在所述当前周期前第二个周期对应的第二转速，根据所述第二调节系数、所述当前转速、预设积分时长、预设微分时长、所述当前周期的时长、所述第一转速以及所述第二转速获得转速调节量；
根据所述转速调节量对所述风扇的转速进行调节。
4.根据权利要求3所述的燃料电池的风扇转速调节方法，其特征在于，所述预设积分时长为0.84秒，所述预设微分时长为0.16秒，所述当前周期的时长为1秒。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的燃料电池的风扇转速调节方法，其特征在于，所述预设参照温度为20℃，所述预设参照气压为0.1兆帕，所述预设参照湿度为80％RH。
6.根据权利要求1所述的燃料电池的风扇转速调节方法，其特征在于，所述获取所述燃料电池在所述当前周期的当前温度包括步骤：
获取所述燃料电池一侧的第一当前温度以及与所述一侧相对的另一侧的第二当前温度；
获取所述第一当前温度以及所述第二当前温度的平均值，作为所述燃料电池的当前温度。
7.一种燃料电池的风扇转速调节装置，其特征在于，包括：
参数获取模块，用于获取燃料电池在当前周期所在环境的环境参数；
当前信息获取模块，用于获取所述燃料电池在所述当前周期的当前温度以及所述燃料电池对应的风扇在所述当前周期的当前转速；
调节模块，用于根据所述环境参数、所述当前温度、所述当前转速以及预设目标温度，对所述风扇的转速调节。
8.根据权利要求7所述的燃料电池的风扇转速调节装置，其特征在于，还包括：
检测模块，用于检测在所述当前周期的当前温度是否达到预设目标温度，若否，则通过调节模块执行根据所述环境参数、所述当前温度、所述当前转速以及预设目标温度，对所述风扇的转速调节；
维持模块，用于在所述检测模块的检测结果为是时，维持所述风扇在所述当前周期的当前转速；
设置模块，用于将下一个周期作为所述当前周期，并返回参数获取模块执行获取燃料电池在当前周期所在环境的环境参数。
9.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现上述权利要求1-6中任意一项所述方法的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6中任意一项所述的方法的步骤。
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