CN111600052A - 一种燃料电池的电堆温度控制方法及控制装置 - Google Patents

一种燃料电池的电堆温度控制方法及控制装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种燃料电池的电堆温度控制方法及装置，方法包括：获取电堆的冷却液的出堆温度；判断出堆温度不大于设定启动温度时，控制第一冷却液循环系统对电堆进行加热；判断出堆温度与处于低温设定温度至设定启动温度之间的第一温度区间至第N温度区间的关系；确定出堆温度处于第i温度区间时，控制水泵以第i转速运行。由上述内容可知，本申请提供的技术方案，能够在出堆温度不大于设定启动温度时，控制第一冷却液循环系统对电堆进行加热，使电堆的温度快速达到正常工作的温度，同时本申请中还能够根据冷却液的出堆温度动态调节水泵的转速，以在对电堆的加热过程进行动态调节。同时，避免水泵的功率浪费，从而降低水泵的能耗。

Description

一种燃料电池的电堆温度控制方法及控制装置
技术领域
本发明涉及燃料电池领域，尤其涉及一种燃料电池的电堆温度控制方法及控制装置。
背景技术
燃料电池是一种将燃料和氧化剂的化学能通过电化学反应直接转换成电能的发电装置。燃料电池的电堆只有在合适的工作温度下才能正常工作，因此，需要对电堆的温度进行控制。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种燃料电池的电堆温度控制方法及控制装置，能够有效解决现有技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种燃料电池的电堆温度控制方法，包括：
获取所述电堆的冷却液的出堆温度；
判断所述出堆温度不大于设定启动温度时，控制第一冷却液循环系统对所述电堆进行加热，所述第一冷却液循环系统包括：所述冷却液依次流过的电堆冷却液出口、水泵、加热器、节温器、过滤器和电堆冷却液入口；
判断所述出堆温度与处于低温设定温度至所述设定启动温度之间的第一温度区间至第N温度区间的关系，其中，所述水泵包括呈增大趋势的第一转速至第N转速，且第i温度区间对应第i转速，N为不小于2的整数，且i为不大于N的正整数；
确定所述出堆温度处于所述第i温度区间时，控制所述水泵以所述第i转速运行。
可选的，在所述第i区间至第i+1区间之间还包括线性温度区间，其中，判断所述出堆温度处于所述线性温度区间时，根据公式V线性＝Vi+k线性X，线性控制所述水泵的转速直至所述水泵为所述第i+1转速，其中，V线性为所述水泵的转速，Vi为所述第i转速，k线性为常数，X为所述出堆温度。
可选的，在实时获取所述电堆的冷却液的出堆温度后，还包括：
判断所述冷却液的出堆温度大于所述设定启动温度时，控制第二冷却液循环系统对所述电堆进行冷却，所述第二冷却液循环系统包括：所述冷却液依次流过的电堆冷却液出口、水泵、散热器、节温器、过滤器和电堆冷却液入口；
判断所述出堆温度与高温设定温度的关系；
确定所述出堆温度不大于所述高温设定温度时，根据公式V1＝VN+kX线性控制所述水泵的转速直至所述水泵的全额转速，V1为所述水泵在当前的出堆温度下的转速，VN为所述第N转速，k为常数，X为所述出堆温度；或者，确定所述出堆温度大于所述高温设定温度时，控制所述水泵以其全额转速运行。
可选的，所述散热器包括散热风扇。
可选的，在判断所述出堆温度与高温设定温度的关系后，还包括：
确定所述出堆温度不大于所述高温设定温度时，根据公式V2＝aX线性控制所述散热风扇的转速直至所述散热风扇的全额转速，V2为所述散热风扇在当前的出堆温度下的转速，a为常数，X为所述出堆温度；或者，确定所述出堆温度大于所述高温设定温度时，控制所述散热风扇以其全额转速运行。
一种燃料电池的电堆温度控制装置，包括：
获取模块，用于获取所述电堆的冷却液的出堆温度；
第一控制模块，用于判断所述出堆温度不大于设定启动温度时，控制第一冷却液循环系统对所述电堆进行加热，所述第一冷却液循环系统包括：所述冷却液依次流过的电堆冷却液出口、水泵、加热器、节温器、过滤器和电堆冷却液入口；以及，
用于判断所述出堆温度与处于低温设定温度至所述设定启动温度之间的第一温度区间至第N温度区间的关系，其中，所述水泵包括呈增大趋势的第一转速至第N转速，且第i温度区间对应第i转速，N为不小于2的整数，且i为不大于N的正整数；
在确定所述出堆温度处于所述第i温度区间时，控制所述水泵以所述第i转速运行。
可选的，在所述第i区间至第i+1区间之间还包括线性温度区间；
所述第一控制模块还用于判断所述出堆温度处于所述线性温度区间时，根据公式V线性＝Vi+k线性X，线性控制所述水泵的转速直至所述水泵为所述第i+1转速，其中，V线性为所述水泵的转速，Vi为所述第i转速，k线性为常数，X为所述出堆温度。
可选的，所述电堆温度控制装置还包括：
第二控制模块，用于判断所述冷却液的出堆温度大于所述设定启动温度时，控制第二冷却液循环系统对所述电堆进行冷却，所述第二冷却液循环系统包括：所述冷却液依次流过的电堆冷却液出口、水泵、散热器、节温器、过滤器和电堆冷却液入口；以及，
用于判断所述出堆温度与高温设定温度的关系；
确定所述出堆温度不大于所述高温设定温度时，根据公式V1＝VN+kX线性控制所述水泵的转速直至所述水泵的全额转速，V1为所述水泵在当前的出堆温度下的转速，VN为所述第N转速，k为常数，X为所述出堆温度；或者，确定所述出堆温度大于所述高温设定温度时，控制所述水泵以其全额转速运行。
可选的，所述散热器包括散热风扇。
可选的，所述第二控制模块还用于确定所述出堆温度不大于所述高温设定温度时，根据公式V2＝aX线性控制所述散热风扇的转速直至所述散热风扇的全额转速，V2为所述散热风扇在当前的出堆温度下的转速，a为常数，X为所述出堆温度；或者，确定所述出堆温度大于所述高温设定温度时，控制所述散热风扇以其全额转速运行。
相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：
本发明提供了一种燃料电池的电堆温度控制方法及装置，所述方法包括：获取所述电堆的冷却液的出堆温度；判断所述出堆温度不大于设定启动温度时，控制第一冷却液循环系统对所述电堆进行加热，所述第一冷却液循环系统包括：所述冷却液依次流过的电堆冷却液出口、水泵、加热器、节温器、过滤器和电堆冷却液入口；判断所述出堆温度与处于低温设定温度至所述设定启动温度之间的第一温度区间至第N温度区间的关系，其中，所述水泵包括呈增大趋势的第一转速至第N转速，且第i温度区间对应第i转速，N为不小于2的整数，且i为不大于N的正整数；确定所述出堆温度处于所述第i温度区间时，控制所述水泵以所述第i转速运行。
由上述内容可知，本发明提供的技术方案，能够在出堆温度不大于设定启动温度时，控制第一冷却液循环系统对所述电堆进行加热，使所述电堆的温度快速达到正常工作的温度，同时本发明中还能够根据冷却液的出堆温度动态调节水泵的转速，以在对电堆的加热过程进行动态调节。同时，避免水泵的功率浪费，从而降低水泵的能耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种燃料电池的电堆温度控制方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种燃料电池冷却液循环系统；
图3为本发明实施例提供的所述水泵和散热风扇的温度-转速关系曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
正如背景技术所述，燃料电池是一种将燃料和氧化剂的化学能通过电化学反应直接转换成电能的发电装置。燃料电池的电堆只有在合适的工作温度下才能正常工作，因此，需要对电堆的温度进行控制。
基于此，本发明提供了一种燃料电池的电堆温度控制方法及装置，所述方法包括：获取所述电堆的冷却液的出堆温度；判断所述出堆温度不大于设定启动温度时，控制第一冷却液循环系统对所述电堆进行加热，所述第一冷却液循环系统包括：所述冷却液依次流过的电堆冷却液出口、水泵、加热器、节温器、过滤器和电堆冷却液入口；判断所述出堆温度与处于低温设定温度至所述设定启动温度之间的第一温度区间至第N温度区间的关系，其中，所述水泵包括呈增大趋势的第一转速至第N转速，且第i温度区间对应第i转速，N为不小于2的整数，且i为不大于N的正整数；确定所述出堆温度处于所述第i温度区间时，控制所述水泵以所述第i转速运行。
由上述内容可知，本发明提供的技术方案，能够在出堆温度不大于设定启动温度时，控制第一冷却液循环系统对所述电堆进行加热，使所述电堆的温度快速达到正常工作的温度，同时本发明中还能够根据冷却液的出堆温度动态调节水泵的转速，以在对电堆的加热过程进行动态调节。同时，避免水泵的功率浪费，从而降低水泵的能耗。
为实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下，具体结合图1至图3对本申请实施例提供的技术方案进行详细的描述。
参考图1所示，图1为本申请实施例提供的一种燃料电池的电堆温度控制方法的流程图。
本申请提供的一种燃料电池的电堆温度控制方法，包括：
获取所述电堆的冷却液的出堆温度。
判断所述出堆温度不大于设定启动温度时，控制第一冷却液循环系统对所述电堆进行加热，所述第一冷却液循环系统包括：所述冷却液依次流过的电堆冷却液出口、水泵、加热器、节温器、过滤器和电堆冷却液入口。
判断所述出堆温度与处于低温设定温度至所述设定启动温度之间的第一温度区间至第N温度区间的关系，其中，所述水泵包括呈增大趋势的第一转速至第N转速，且第i温度区间对应第i转速，N为不小于2的整数，且i为不大于N的正整数。
确定所述出堆温度处于所述第i温度区间时，控制所述水泵以所述第i转速运行。
需要说明的是，图2为本发明实施例提供的一种燃料电池冷却液循环系统，所述燃料电池冷却液循环系统包括第一冷却液循环系统和第二冷却液循环系统。
所述第一冷却液循环系统包括：所述冷却液依次流过的电堆冷却液出口、水泵、加热器、节温器、过滤器和电堆冷却液入口。
所述第二冷却液循环系统包括：所述冷却液依次流过的电堆冷却液出口、水泵、散热器、节温器、过滤器和电堆冷却液入口。
燃料电池是将燃料与氧化剂的化学能通过电化学反应直接转换成电能的发电装置，燃料电池在工作时会产生热量。
水泵用于将冷却液循环起来，为燃料电池提供冷却液。
过滤器用于将冷却液中的杂质过滤掉，避免杂质进入燃料电池系统，影响燃料电池系统的性能。
加热器用于在低温情况下加热冷却液，以使冷却液将热量带到燃料电池的电堆，对电堆进行加热。
散热器用于对冷却液进行降温，以使降温后的冷却液将热量从燃料电池的电堆带出，从而对电堆进行冷却。
如图2所示，本发明一实施例中，在电堆冷却液出口和水泵之间设置出堆温度传感器，以通过所述出堆温度传感器检测所述电堆的冷却液的出堆温度，其中，获取所述电堆的冷却液的出堆温度的方式包括实时获取，具体可以为每隔预定时间获取一次。本申请实施例对于“预定时间”的具体取值不做限定，对此需要根据实际应用进行具体计算选取。
一般燃料电池电堆的内部温度超过55℃即可以正常工作，而将电堆的内部温度控制在65℃-75℃可以保证电堆以最佳状态工作。本申请实施例提供的所述设定启动温度可以为55℃，当判断电堆的冷却液的出堆温度小于55℃时，说明电堆的温度低，需要对所述电堆进行加热，以帮助所述电堆尽快达到正常工作的温度。需要说明的是，本申请对所述设定启动温度的具体取值不做限定，对此可以根据实际应用进行具体计算选取。
本申请实施例提供的所述低温设定温度可以为0℃，需要说明的是，本申请对所述低温设定温度的具体取值不做限定，对此可以根据实际应用进行具体计算选取。
需要说明的是，由于所述电堆的冷却液的出堆温度为冷却液刚出电堆时的温度，其与电堆内部的温度基本相同，因此所述冷却液的出堆温度可以表征电堆的内部温度。
可以理解的，本申请中预先在低温设定温度和所述设定启动温度之间设定N个温度区间，即第一温度区间至第N温度区间。对应的，设置所述水泵的转速包括呈增大趋势的第一转速至第N转速，且第i温度区间对应水泵的第i转速，N为不小于2的整数，且i为不大于N的正整数。这样，当确定所述出堆温度不大于设定启动温度，且位于所述第i温度区间时，控制第一冷却液循环系统中的所述水泵以所述第i转速运行。
也就是说，所述出堆温度位于不同的温度区间时，对应的使所述水泵以不同的转速运行，这样随着所述出堆温度处于呈增大趋势的第一温度区间至第N温度区间，对应的使所述水泵的转速为呈增大趋势的第一转速至第N转速。通过对所述水泵转速的调节能够调节冷却液循环的速率，进而对电堆的加热过程进行动态调节，且通过动态调节所述水泵的转速，能够避免所述水泵在开始运行时直接全速运转，从而降低了水泵的能耗。
本申请一实施例中，可以设定所述第一温度区间为不小于第一温度值，且小于第二温度值，水泵对应的转速为第一转速；第二温度区间为不小于第二温度值，且小于第三温度值，水泵对应的转速为第二转速；第三温度区间为不小于第三温度值，且不大于第四温度值，水泵对应的转速为第三转速，其中，第一温度值即为低温设定温度的温度值。第四温度值即为设定启动温度的温度值。第一温度值至第四温度值依次增大。第一转速至第三转速依次增大。
本申请实施例提供的所述第一温度值可以为0℃，第二温度值可以为10℃，第三温度值可以为25℃，第四温度值可以为55℃；第一转速可以为全额转速的20％，第二转速可以为全额转速的30％，第三转速可以为全额转速的50％。需要说明的是，本申请对第一温度值，第二温度值，第三温度值，第四温度值，第一转速，第二转速和第三转速中的任意一个的具体取值不做限定，对此可以根据实际应用进行具体计算选取。
在本申请一实施例中，在所述第i区间至第i+1区间之间还包括线性温度区间，其中，判断所述出堆温度处于所述线性温度区间时，根据公式V线性＝Vi+k线性X，线性控制所述水泵的转速直至所述水泵为所述第i+1转速，其中，V线性为所述水泵的转速，Vi为所述第i转速，k线性为常数，X为所述出堆温度，此时i为不大于N-1的正整数，且i+1为不大于N的正整数。
可选的，图3为本发明实施例提供的所述水泵和散热风扇的温度-转速关系曲线，如图3所示，本申请一实施例中，设定所述第一温度区间为不小于第一温度值，且不大于第二温度值，水泵对应的转速为第一转速；第二温度区间为大于第一线性温度值，且不大于第三温度值，水泵对应的转速为第二转速；第三温度区间为大于第二线性温度值，且不大于第四温度值，水泵对应的转速为第三转速。所述第一温度区间至第二温度区间之间的线性温度区间为大于第二温度值，且不大于第一线性温度值；所述第二温度区间至第三温度区间之间的线性温度区间为大于第三温度值，且不大于第二线性温度值，其中，第一温度值即为低温设定温度的温度值。第四温度值即为设定启动温度的温度值。当所述出堆温度等于第一线性温度值时，根据上述公式计算出的V线性等于水泵的第二转速；当所述出堆温度等于第二线性温度值时，根据上述公式计算出的V线性等于水泵的第三转速。
本申请实施例提供的所述第一温度值可以为0℃。第二温度值可以为10℃。第三温度值可以为25℃。第四温度值可以为55℃。第一线性温度值可以为15℃。第二线性温度值可以为40℃。第一转速可以为全额转速的20％，第二转速可以为全额转速的30％，第三转速可以为全额转速的50％。本申请对第一温度值、第二温度值、第一线性温度值、第三温度值、第二线性温度值、第四温度值、第一转速、第二转速和第三转速中任意一个的具体取值不做限定，对此可以根据实际应用进行具体计算选取。
可以理解，通过在所述第i区间至第i+1区间之间设置线性温度区间，当判断所述出堆温度处于所述线性温度区间时，根据公式V线性＝Vi+k线性X，线性控制所述水泵的转速直至所述水泵为所述第i+1转速，可以通过对所述水泵转速的线性调节来提高所述水泵的控制精度，进而可以线性调节冷却液循环的速率，以及对电堆的加热过程进行线性调节，以增加电堆加热过程的控制精度。且由于没有直接控制水泵从第i转速提高到第i+1转速，而是线性提高所述水泵的转速直至第i+1转速，可以避免所述水泵直接以i+1的转速运转，从而可以避免浪费水泵的功率，且进一步的降低了水泵的能耗。
需要说明的是，每个线性温度区间的k线性的常数值可以相同，或不同，对此需要根据实际应用进行确定。
在一实施例中，沿温度增大方向，前一线性温度区间的k线性的常数值大于后一线性温度区间的k线性的常数值。
在本申请一实施例中，在实时获取所述电堆的冷却液的出堆温度后，还包括：
判断所述冷却液的出堆温度大于所述设定启动温度时，控制第二冷却液循环系统对所述电堆进行冷却，所述第二冷却液循环系统包括：所述冷却液依次流过的电堆冷却液出口、水泵、散热器、节温器、过滤器和电堆冷却液入口。
判断所述出堆温度与高温设定温度的关系。
确定所述出堆温度不大于所述高温设定温度时，根据公式V1＝VN+kX线性控制所述水泵的转速直至所述水泵的全额转速，V1为所述水泵在当前的出堆温度下的转速，VN为所述第N转速，k为常数，X为所述出堆温度；或者，确定所述出堆温度大于所述高温设定温度时，控制所述水泵以其全额转速运行。
本申请实施例提供的所述高温设定温度可以为65℃。需要说明的是，本申请对所述高温设定温度的具体取值不做限定，对此可以根据实际应用进行具体计算选取。
在一实施例中，k的常数值可以设定为在冷却液的出堆温度为60℃时，使计算出的水泵转速为全额转速的75％。本申请对所述K的常数值的具体取值不做限定，对此可以根据实际应用进行具体计算选取。
可以理解的，当判断电堆的冷却液的出堆温度大于所述设定启动温度时，说明电堆进入正常工作阶段，其温度将会快速升高，此时需要关闭第一冷却液循环系统，并通过第二冷却液循环系统对所述电堆进行散热，以帮助所述电堆维持在正常工作的温度。
具体的，当判断所述出堆温度大于所述设定启动温度，且不大于所述高温设定温度时，根据公式V1＝VN+kX线性控制所述水泵的转速直至所述水泵的全额转速。以通过对所述水泵转速的线性调节来提高所述水泵的控制精度，进而可以线性调节冷却液循环的速率，以及对电堆的散热过程进行线性调节，以增加电堆散热过程的控制精度。且由于是线性提高所述水泵的转速直至全额转速，避免所述水泵直接以全额转速运转，造成功率的浪费，从而降低了水泵的能耗。其中，当所述出堆温度等于高温设定温度时，根据上述公式计算出的V1等于水泵的全额转速。
当判断所述出堆温度大于所述高温设定温度时，说明电堆的温度较高，需要控制所述水泵以其全额转速运行，以使冷却液以最大速率循环以对所述电堆进行散热，从而使所述电堆维持在正常工作的温度。
在本申请一实施例中，所述散热器为风扇类散热器，其中所述散热器包括散热风扇，散热风扇采用PWM输出控制方式。在判断所述出堆温度与高温设定温度的关系后，还包括：
确定所述出堆温度不大于所述高温设定温度时，根据公式V2＝aX线性控制所述散热风扇的转速直至所述散热风扇的全额转速。V2为所述散热风扇在当前的出堆温度下的转速，a为常数，X为所述出堆温度，其中，当所述出堆温度等于高温设定温度时，根据上述公式计算出的V2等于散热风扇的全额转速。
或者，确定所述出堆温度大于所述高温设定温度时，控制所述散热风扇以其全额转速运行。
需要说明的是，a的常数值可以设定为在冷却液的出堆温度为60℃时，使计算出的散热风扇的转速为全额转速的50％。本申请对所述a的常数值的具体取值不做限定，对此可以根据实际应用进行具体计算选取。
可以理解的，通过设置所述散热器包括散热风扇并控制风扇的转速能够对电堆的散热过程进行动态控制。
当判断电堆的冷却液的出堆温度大于所述设定启动温度时，说明电堆进入正常工作阶段，其温度将会快速升高，此时需要关闭第一冷却液循环系统，并通过第二冷却液循环系统对所述电堆进行散热，以帮助所述电堆维持在适宜工作的温度。
具体的，当判断所述出堆温度大于所述设定启动温度，且不大于所述高温设定温度时，根据公式V2＝aX线性控制所述散热风扇的转速直至所述散热风扇的全额转速。可以通过对所述散热风扇转速的线性调节来提高所述散热风扇的控制精度，进而可以对电堆的散热过程进行线性调节，以增加电堆散热过程的控制精度。且由于线性提高所述散热风扇的转速直至全额转速，避免了所述散热风扇直接以全额转速运转造成的功率浪费，从而降低了散热风扇的能耗。同时线性调节所述散热风扇的转速还能够降低由于散热风扇高速运转而产生的噪声。
当判断所述出堆温度大于所述高温设定温度时，说明电堆的温度较高，需要控制所述散热风扇以其全额转速运行，以使所述散热风扇以其最大能力对所述电堆进行散热，从而使所述电堆维持在正常工作的温度。
在本申请一实施例中，如图2所示，在过滤器和电堆冷却液入口之间设置入堆温度传感器，以通过所述入堆温度传感器检测所述电堆冷却液的入堆温度。其中，获取所述电堆的冷却液的入堆温度的方式包括实时获取，具体可以为每隔预定时间获取一次。本申请实施例对于“预定时间”的具体取值不做限定，对此需要根据实际应用进行具体计算选取。
基于此，所述控制方法还包括：获取所述电堆的冷却液的入堆温度。
判断所述冷却液入堆温度和出堆温度的差大于预设温差时，对电堆输出功率进行限制。包括：判断所述冷却液入堆温度和出堆温度的差大于预设温差时，采用故障分级处理机制对电堆输出功率进行限制。
具体的，当判断所述冷却液入堆温度和出堆温度的差大于第一预设温差时，限制电堆的输出功率为第一输出功率。
当判断所述冷却液入堆温度和出堆温度的差大于第二预设温差时，限制电堆的输出功率为第二输出功率。其中，所述第一预设温差小于第二预设温差，所述第一输出功率大于第二输出功率。
可选的，第一预设温差可以为10℃。第二预设温差可以为15℃。本申请实施例对第一预设温差和第二预设温差中任意一个的具体取值不做限定，对此需要根据实际应用进行具体计算选取。
本申请实施例提供了一种燃料电池的电堆温度控制装置，包括：
获取模块，用于获取所述电堆的冷却液的出堆温度；
第一控制模块，用于判断所述出堆温度不大于设定启动温度时，控制第一冷却液循环系统对所述电堆进行加热，所述第一冷却液循环系统包括：所述冷却液依次流过的电堆冷却液出口、水泵、加热器、节温器、过滤器和电堆冷却液入口；以及，
用于判断所述出堆温度与处于低温设定温度至所述设定启动温度之间的第一温度区间至第N温度区间的关系，其中，所述水泵包括呈增大趋势的第一转速至第N转速，且第i温度区间对应第i转速，N为不小于2的整数，且i为不大于N的正整数；
在确定所述出堆温度处于所述第i温度区间时，控制所述水泵以所述第i转速运行。
需要说明的是，如图2所示，所述燃料电池的电堆温度控制装置为：燃料电池控制器(FCU，FuelCellUnit)。
所述水泵通过CAN线与所述电堆温度控制装置连接。
出堆温度传感器通过硬线与所述电堆温度控制装置连接，所述出堆温度传感器用于检测所述电堆的冷却液的出堆温度并发送给所述获取模块，其中，检测所述电堆的冷却液的出堆温度的方式包括实时检测，具体可以为每隔预定时间检测一次并发送给获取模块。本申请实施例对于“预定时间”的具体取值不做限定，对此需要根据实际应用进行具体计算选取。
在本申请一实施例中，在所述第i区间至第i+1区间之间还包括线性温度区间；
所述第一控制模块还用于判断所述出堆温度处于所述线性温度区间时，根据公式V线性＝Vi+k线性X，线性控制所述水泵的转速直至所述水泵为所述第i+1转速，其中，V线性为所述水泵的转速，Vi为所述第i转速，k线性为常数，X为所述出堆温度,此时i为不大于N-1的正整数，且i+1为不大于N的正整数。
在本申请一实施例中，所述燃料电池的电堆温度控制装置还包括：
第二控制模块，用于判断所述冷却液的出堆温度大于所述设定启动温度时，控制第二冷却液循环系统对所述电堆进行冷却，所述第二冷却液循环系统包括：所述冷却液依次流过的电堆冷却液出口、水泵、散热器、节温器、过滤器和电堆冷却液入口；以及，
用于判断所述出堆温度与高温设定温度的关系；
确定所述出堆温度不大于所述高温设定温度时，根据公式V1＝VN+kX线性控制所述水泵的转速直至所述水泵的全额转速，V1为所述水泵在当前的出堆温度下的转速，VN为所述第N转速，k为常数，X为所述出堆温度；或者，确定所述出堆温度大于所述高温设定温度时，控制所述水泵以其全额转速运行。
在本申请一实施例中，所述散热器为风扇类散热器，其中所述散热器包括散热风扇，散热风扇采用PWM输出控制方式。所述散热器通过硬线与所述电堆温度控制装置连接。
所述第二控制模块还用于确定所述出堆温度不大于所述高温设定温度时，根据公式V2＝aX线性控制所述散热风扇的转速直至所述散热风扇的全额转速，V2为所述散热风扇在当前的出堆温度下的转速，a为常数，X为所述出堆温度；或者，确定所述出堆温度大于所述高温设定温度时，控制所述散热风扇以其全额转速运行。
在本申请一实施例中，所述燃料电池的电堆温度控制装置还包括：
功率控制模块。
获取模块还用于获取所述电堆的冷却液的入堆温度。
所述功率控制模块用于在判断所述冷却液入堆温度和出堆温度的差大于预设温差时，对电堆输出功率进行限制。包括：判断所述冷却液入堆温度和出堆温度的差大于预设温差时，采用故障分级处理机制对电堆输出功率进行限制。
具体的，当判断所述冷却液入堆温度和出堆温度的差大于第一预设温差时，限制电堆的输出功率为第一输出功率。
当判断所述冷却液入堆温度和出堆温度的差大于第二预设温差时，限制电堆的输出功率为第二输出功率。其中，所述第一预设温差小于第二预设温差，所述第一输出功率大于第二输出功率。
可选的，第一预设温差可以为10℃。第二预设温差可以为15℃。本申请实施例对第一预设温差和第二预设温差中任意一个的具体取值不做限定，对此需要根据实际应用进行具体计算选取。
需要说明的是，如图2所示，在过滤器和电堆冷却液入口之间设置所述入堆温度传感器，所述入堆温度传感器通过硬线与电堆温度控制装置连接，以通过所述入堆温度传感器检测所述电堆冷却液的入堆温度并发送给所述获取模块。其中，所述获取模块获取所述电堆的冷却液的入堆温度的方式包括实时获取，具体可以为每隔预定时间获取一次。本申请实施例对于“预定时间”的具体取值不做限定，对此需要根据实际应用进行具体计算选取。
本发明提供了一种燃料电池的电堆温度控制方法及装置，所述方法包括：获取所述电堆的冷却液的出堆温度；判断所述出堆温度不大于设定启动温度时，控制第一冷却液循环系统对所述电堆进行加热，所述第一冷却液循环系统包括：所述冷却液依次流过的电堆冷却液出口、水泵、加热器、节温器、过滤器和电堆冷却液入口；判断所述出堆温度与处于低温设定温度至所述设定启动温度之间的第一温度区间至第N温度区间的关系，其中，所述水泵包括呈增大趋势的第一转速至第N转速，且第i温度区间对应第i转速，N为不小于2的整数，且i为不大于N的正整数；确定所述出堆温度处于所述第i温度区间时，控制所述水泵以所述第i转速运行。
由上述内容可知，本发明提供的技术方案，能够在出堆温度不大于设定启动温度时，控制第一冷却液循环系统对所述电堆进行加热，使所述电堆的温度快速达到正常工作的温度，同时本发明中还能够根据冷却液的出堆温度动态调节水泵的转速，以在对电堆的加热过程进行动态调节。同时，避免水泵的功率浪费，从而降低水泵的能耗。
本说明书中各个部分采用并列和递进相结合的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
还需要说明的是，在本申请中，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。

Claims (10)

1.一种燃料电池的电堆温度控制方法，其特征在于，包括：
获取所述电堆的冷却液的出堆温度；
判断所述出堆温度不大于设定启动温度时，控制第一冷却液循环系统对所述电堆进行加热，所述第一冷却液循环系统包括：所述冷却液依次流过的电堆冷却液出口、水泵、加热器、节温器、过滤器和电堆冷却液入口；
判断所述出堆温度与处于低温设定温度至所述设定启动温度之间的第一温度区间至第N温度区间的关系，其中，所述水泵包括呈增大趋势的第一转速至第N转速，且第i温度区间对应第i转速，N为不小于2的整数，且i为不大于N的正整数；
确定所述出堆温度处于所述第i温度区间时，控制所述水泵以所述第i转速运行。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于，在所述第i区间至第i+1区间之间还包括线性温度区间，其中，判断所述出堆温度处于所述线性温度区间时，根据公式V线性＝Vi+k线性X，线性控制所述水泵的转速直至所述水泵为所述第i+1转速，其中，V线性为所述水泵的转速，Vi为所述第i转速，k线性为常数，X为所述出堆温度。
3.如权利要求1所述方法，其特征在于，在实时获取所述电堆的冷却液的出堆温度后，还包括：
判断所述冷却液的出堆温度大于所述设定启动温度时，控制第二冷却液循环系统对所述电堆进行冷却，所述第二冷却液循环系统包括：所述冷却液依次流过的电堆冷却液出口、水泵、散热器、节温器、过滤器和电堆冷却液入口；
判断所述出堆温度与高温设定温度的关系；
确定所述出堆温度不大于所述高温设定温度时，根据公式V1＝VN+kX线性控制所述水泵的转速直至所述水泵的全额转速，V1为所述水泵在当前的出堆温度下的转速，VN为所述第N转速，k为常数，X为所述出堆温度；或者，确定所述出堆温度大于所述高温设定温度时，控制所述水泵以其全额转速运行。
4.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述散热器包括散热风扇。
5.如权利要求4所述方法，其特征在于，在判断所述出堆温度与高温设定温度的关系后，还包括：
确定所述出堆温度不大于所述高温设定温度时，根据公式V2＝aX线性控制所述散热风扇的转速直至所述散热风扇的全额转速，V2为所述散热风扇在当前的出堆温度下的转速，a为常数，X为所述出堆温度；或者，确定所述出堆温度大于所述高温设定温度时，控制所述散热风扇以其全额转速运行。
6.一种燃料电池的电堆温度控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取所述电堆的冷却液的出堆温度；
第一控制模块，用于判断所述出堆温度不大于设定启动温度时，控制第一冷却液循环系统对所述电堆进行加热，所述第一冷却液循环系统包括：所述冷却液依次流过的电堆冷却液出口、水泵、加热器、节温器、过滤器和电堆冷却液入口；以及，
用于判断所述出堆温度与处于低温设定温度至所述设定启动温度之间的第一温度区间至第N温度区间的关系，其中，所述水泵包括呈增大趋势的第一转速至第N转速，且第i温度区间对应第i转速，N为不小于2的整数，且i为不大于N的正整数；
在确定所述出堆温度处于所述第i温度区间时，控制所述水泵以所述第i转速运行。
7.如权利要求6所述装置，其特征在于，在所述第i区间至第i+1区间之间还包括线性温度区间；
所述第一控制模块还用于判断所述出堆温度处于所述线性温度区间时，根据公式V线性＝Vi+k线性X，线性控制所述水泵的转速直至所述水泵为所述第i+1转速，其中，V线性为所述水泵的转速，Vi为所述第i转速，k线性为常数，X为所述出堆温度。
8.如权利要求6所述装置，其特征在于，还包括：
第二控制模块，用于判断所述冷却液的出堆温度大于所述设定启动温度时，控制第二冷却液循环系统对所述电堆进行冷却，所述第二冷却液循环系统包括：所述冷却液依次流过的电堆冷却液出口、水泵、散热器、节温器、过滤器和电堆冷却液入口；以及，
用于判断所述出堆温度与高温设定温度的关系；
确定所述出堆温度不大于所述高温设定温度时，根据公式V1＝VN+kX线性控制所述水泵的转速直至所述水泵的全额转速，V1为所述水泵在当前的出堆温度下的转速，VN为所述第N转速，k为常数，X为所述出堆温度；或者，确定所述出堆温度大于所述高温设定温度时，控制所述水泵以其全额转速运行。
9.如权利要求8所述装置，其特征在于，所述散热器包括散热风扇。
10.如权利要求9所述装置，其特征在于，所述第二控制模块还用于确定所述出堆温度不大于所述高温设定温度时，根据公式V2＝aX线性控制所述散热风扇的转速直至所述散热风扇的全额转速，V2为所述散热风扇在当前的出堆温度下的转速，a为常数，X为所述出堆温度；或者，确定所述出堆温度大于所述高温设定温度时，控制所述散热风扇以其全额转速运行。
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