CN112026590A - 一种车辆及其散热系统的控制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车辆及其散热系统的控制方法和装置，该方法在散热器的风扇开启后，根据当前环境温度、燃料电池散热出水口冷液温度和需求散热量等确定散热器的需求进风量或者风扇的需求转速，由于在车辆行驶中自然风会对散热器起到一定的冷却作用，因此，根据车速确定自然风的进风量或者与自然风等效的风扇转速，以自然风的进风量或者等效转速对上述的需求进风量或者需求转速进行修正，进而得到风扇的实际控制转速，使得控制更加精确，降低了风扇能耗，提高了风扇的使用寿命，降低了燃料电池冷却液入口与出口温度波动，提高燃料电池寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆及其散热系统的控制方法和装置。
背景技术
目前氢燃料电池汽车面临几大问题，寿命短、成本高、维修方便性差，这制约了燃料电池技术的推广与应用。其中，燃料电池系统综合热管理对燃料电池寿命起到决定性作用，因此提高燃料电池散热系统的控制精度与燃料电池冷却液温度的恒定显得非常重要。
有中国专利申请公布号为CN108050092A的发明专利申请文件公开了一种燃料电池的风扇转速调节方法，主要是根据环境温度、燃料电池温度和预设目标温度确定风扇转速的调节量，并根据调节量和当前风扇转速对风扇进行调节。由于车辆在行驶过程中，车速会对散热起到一定的影响，因此采用上述调节方法会导致风扇控制不准确，进而造成风扇能耗较高等现象，这就导致风扇的使用寿命降低，且车辆使用后期成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种车辆及其散热系统的控制方法和装置，用以解决现有技术对散热风扇控制不准确导致能耗较高的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种车辆散热系统的控制方法，包括以下步骤：
1)散热器的风扇开启后，获取当前车速、燃料电池当前实际功率、当前环境温度以及燃料电池散热出水口冷液温度；根据当前车速、散热器的安装位置和散热器的安装角度确定等效到散热器的风扇的等效转速或等效到散热器的等效进风量，根据燃料电池当前实际功率确定需求散热量；
2)根据当前环境温度、燃料电池散热出水口冷液温度、散热器的散热系数以及所述需求散热量确定所述风扇的需求转速或散热器的需求进风量；
3)将所述风扇的需求转速减去等效转速得到所述风扇的实际控制转速，以所述实际控制转速控制所述风扇运行；或者将所述风扇的需求进风量减去等效进风量得到所述风扇的实际进风量，根据实际进风量确定所述风扇的实际控制转速，以所述实际控制转速控制所述风扇运行。
有益效果是，根据当前环境温度、燃料电池散热出水口冷液温度和需求散热量等确定散热器的需求进风量或者风扇的需求转速，由于在车辆行驶中车速引起的自然风会对散热器起到一定的冷却作用，因此，根据车速确定自然风的进风量或者与自然风等效的风扇转速，以自然风的进风量或者等效转速对上述的需求进风量或者需求转速进行修正，进而得到风扇的实际控制转速，使得控制更加精确，降低了风扇能耗，提高了风扇的使用寿命，降低了燃料电池冷却液入口与出口温度波动，提高燃料电池寿命。
进一步地，为了保证燃料电池处在最佳操作温度，在控制所述风扇运行过程中还判断燃料电池出水口冷却液温度与第一设定温度的关系，当出水口冷却液温度大于第一设定温度时，在实际控制转速的基础上增加风扇转速；当出水口冷却液温度小于第一设定温度时，在实际控制转速的基础上降低风扇转速。
进一步地，为了降低燃料电池冷启动过程中冷液温度的波动，提高燃料电池寿命，避免风扇在燃料电池冷启动时的频繁启停，当燃料电池出水口冷却液温度大于第二设定温度时，开启所述风扇；其中，第二设定温度小于第一设定温度。
进一步地，为了准确得到等效进风量，根据实车标定的车速、等效进风量、散热器的安装位置和散热器的安装角度的关系确定当前车辆的当前车速下的等效进风量。
进一步地，为了准确得到等效转速，根据散热器的风扇转速与进风量的关系确定当前等效进风量下的所述风扇的等效转速。
进一步地，为了准确得到实际控制转速，根据散热器的风扇转速与进风量的关系确定当前实际进风量下的所述风扇的实际控制转速。
本发明提供一种车辆散热系统的控制装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的车辆散热系统的控制方法及其改进中的步骤。
有益效果是，根据当前环境温度、燃料电池散热出水口冷液温度和需求散热量等确定散热器的需求进风量或者风扇的需求转速，由于在车辆行驶中车速引起的自然风会对散热器起到一定的冷却作用，因此，根据车速确定自然风的进风量或者与自然风等效的风扇转速，以自然风的进风量或者等效转速对上述的需求进风量或者需求转速进行修正，进而得到风扇的实际控制转速，使得控制更加精确，降低了风扇能耗，提高了风扇的使用寿命，降低了燃料电池冷却液入口与出口温度波动，提高燃料电池寿命。
本发明提供一种车辆，包括车辆本体，以及设置在车辆本体上的燃料电池、散热系统和控制装置，散热系统包括散热器，所述控制装置控制连接所述散热器，所述控制装置包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的车辆散热系统的控制方法及其改进中的步骤。
有益效果是，根据当前环境温度、燃料电池散热出水口冷液温度和需求散热量等确定散热器的需求进风量或者风扇的需求转速，由于在车辆行驶中车速引起的自然风会对散热器起到一定的冷却作用，因此，根据车速确定自然风的进风量或者与自然风等效的风扇转速，以自然风的进风量或者等效转速对上述的需求进风量或者需求转速进行修正，进而得到风扇的实际控制转速，使得控制更加精确，降低了风扇能耗，提高了风扇的使用寿命，降低了燃料电池冷却液入口与出口温度波动，提高燃料电池寿命。
附图说明
图1是本发明的方法实施例1的一种车辆散热系统的控制方法的流程图；
图2是本发明的方法实施例2的一种车辆散热系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
方法实施例1：
本发明提供一种车辆散热系统的控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
1)散热器的风扇开启后，获取当前车速、燃料电池当前实际功率、当前环境温度以及燃料电池散热出水口冷液温度。
一般散热器包括散热片和散热的风扇，本发明的车辆散热系统的控制实际是针对散热器的中风扇的控制，散热器的散热片通过管路与燃料电池散热进出水口连接。
2)根据当前车速、散热器的安装位置和散热器的安装角度确定等效到散热器的风扇的等效转速，根据燃料电池当前实际功率确定需求散热量。
根据散热器的安装位置、安装角度，如当散热器布置在车辆的大顶上，且处于较前位置，且安装的倾斜度固定，通过实车标定出车速与进入散热器的等效进风量之间的关系，根据此关系和当前车速即可确定车辆行驶过程中自然风进入散热器的等效进风量。作为其他的实施方式，车速与进入散热器的等效进风量之间的关系也可以由风洞试验或者软件模拟试验得到。
散热器中风扇的转速与散热器的进风量之间具有固定的关系，该关系在不同的散热器之间存在差异，但其可以通过标定得到；因此，根据等效进风量即可确定等效至风扇的等效转速N2。
3)根据当前环境温度、燃料电池散热出水口冷液温度、散热器的散热系数以及需求散热量确定风扇的需求转速。
需求转速为N，其中N＝Q1/K(T1-T2)，式中Q1为需求散热量，K为散热器的散热系数，T1为燃料电池散热出水口冷液温度，T2为当前环境温度。
散热器的散热系数K为根据在燃料电池额定功率下的最大需求散热量Q，最高环境温度T即整车开发时所限定的最高环境温度，例如45℃，燃料电池处在最佳操作状态对应的出水口冷液温度T3以及风扇的额定转速N0来确定，即公式：Q＝K(T3-T)*N0，其中假设散热器散热量与风热转速成正比关系。作为其他的实施方式，K也可以通过实车标定，或者其他现有计算方式得到。
4)将风扇的需求转速减去等效转速得到风扇的实际控制转速，以实际控制转速控制风扇运行。
由于燃料电池的需求散热量中一部分的热量由自然风的进风量带走，因此，风扇的实际控制转速N1为N-N2，通过调整占空比即可使风扇的转速调节值N1。
在上述控制的基础上，判断燃料电池出水口冷却液温度与第一设定温度的关系，当出水口冷却液温度大于第一设定温度时，在实际控制转速的基础上增加风扇转速；当出水口冷却液温度小于第一设定温度时，在实际控制转速的基础上降低风扇转速。其中第一设定温度为燃料电池处在最佳操作状态对应的出水口冷液温度，即为T3。
当燃料电池出水口冷却液温度T1大于第二设定温度T4时，开启风扇；其中，第二设定温度T4小于第一设定温度T3，在燃料电池冷启动时，检测燃料电池出水温度T1，T1<T4，散热器的风扇不工作。
方法实施例2：
本发明提供一种车辆散热系统的控制方法，如图2所示，包括以下步骤：
1)散热器的风扇开启后，获取当前车速、燃料电池当前实际功率、当前环境温度以及燃料电池散热出水口冷液温度；
2)根据当前车速、散热器的安装位置和散热器的安装角度确定等效到散热器的等效进风量，根据燃料电池当前实际功率确定需求散热量。
等效进风量的计算过程与方法实施例1中的过程相同，在此不再赘述。
3)根据当前环境温度、燃料电池散热出水口冷液温度、散热器的散热系数以及所述需求散热量确定散热器的需求进风量。
4)将风扇的需求进风量减去等效进风量得到风扇的实际进风量，根据实际进风量确定风扇的实际控制转速，以所述实际控制转速控制风扇运行。
本方法实施例2与方法实施例1的不同在于，先计算等效进风量和需求进风量，进而确定由风扇提供的实际进风量，根据实际进风量确定风扇的实际控制转速，进而达到控制风扇转速的目的；其中具体的计算方式与方法实施例1中的方式相同，在此不再赘述。
装置实施例：
本发明提供一种车辆散热系统的控制装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现上述方法实施例1和方法实施例2中的控制方法步骤，具体内容在此不再赘述。
车辆实施例：
本发明提供一种车辆，包括车辆本体，以及设置在车辆本体上的燃料电池、散热系统和控制装置，散热系统包括散热器，控制装置控制连接所述散热器，控制装置包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现上述方法实施例1和方法实施例2中的控制方法步骤，具体内容在此不再赘述。
本发明通过引入车速对散热器的冷却，使得散热器风扇的控制更加精确，还可以保证燃料电池一直工作在最佳操作温度内。
Claims (8)
1.一种车辆散热系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)散热器的风扇开启后，获取当前车速、燃料电池当前实际功率、当前环境温度以及燃料电池散热出水口冷液温度；根据当前车速、散热器的安装位置和散热器的安装角度确定等效到散热器的风扇的等效转速或等效到散热器的等效进风量，根据燃料电池当前实际功率确定需求散热量；
2)根据当前环境温度、燃料电池散热出水口冷液温度、散热器的散热系数以及所述需求散热量确定所述风扇的需求转速或散热器的需求进风量；
3)将所述风扇的需求转速减去等效转速得到所述风扇的实际控制转速，以所述实际控制转速控制所述风扇运行；或者将所述风扇的需求进风量减去等效进风量得到所述风扇的实际进风量，根据实际进风量确定所述风扇的实际控制转速，以所述实际控制转速控制所述风扇运行。
2.根据权利要求1所述的车辆散热系统的控制方法，其特征在于，在控制所述风扇运行过程中还判断燃料电池出水口冷却液温度与第一设定温度的关系，当出水口冷却液温度大于第一设定温度时，在实际控制转速的基础上增加风扇转速；当出水口冷却液温度小于第一设定温度时，在实际控制转速的基础上降低风扇转速。
3.根据权利要求2所述的车辆散热系统的控制方法，其特征在于，当燃料电池出水口冷却液温度大于第二设定温度时，开启所述风扇；其中，第二设定温度小于第一设定温度。
4.根据权利要求1所述的车辆散热系统的控制方法，其特征在于，根据实车标定的车速、等效进风量、散热器的安装位置和散热器的安装角度的关系确定当前车辆的当前车速下的等效进风量。
5.根据权利要求1或4所述的车辆散热系统的控制方法，其特征在于，根据散热器的风扇转速与进风量的关系确定当前等效进风量下的所述风扇的等效转速。
6.根据权利要求1所述的车辆散热系统的控制方法，其特征在于，根据散热器的风扇转速与进风量的关系确定当前实际进风量下的所述风扇的实际控制转速。
7.一种车辆散热系统的控制装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在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程序时实现如权利要求1-6中任一项所述的车辆散热系统的控制方法。
8.一种车辆，包括车辆本体，以及设置在车辆本体上的燃料电池、散热系统和控制装置，散热系统包括散热器，所述控制装置控制连接所述散热器，所述控制装置包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在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程序时实现如权利要求1-6中任一项所述的车辆散热系统的控制方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: 450061 Yudao Road, Guancheng District, Zhengzhou City, Henan Province Applicant after: Yutong Bus Co.,Ltd. Address before: No.1, Shibali Heyu Road, Guancheng Hui District, Zhengzhou City, Henan Province Applicant before: ZHENGZHOU YUTONG BUS Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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