CN112455213B - 燃料电池低温冷却系统设计方法、装置、介质及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了燃料电池低温冷却系统设计方法、装置、介质及设备，该方法包括：获取冷却系统中的每个零部件的流量需求及对应的压降；设计初始冷却水路及选定水泵的参数和散热器的型号；对初始冷却水路进行流量和压降仿真，获得每个零部件的仿真流量；若其中一个零部件的仿真流量小于零部件对应的预设流量，则调整初始冷却水路；获得与初始冷却水路的总仿真流量对应的散热功率，若散热功率大于散热器的额定散热量，则重新选择散热器的型号；获得逆变器和DC/DC电源模块的出口水温，根据逆变器的出口水温和DC/DC电源模块的进口水温，调整初始冷却水路。本发明在满足零部件散热需求的同时，使水泵和散热器性能达到最合理的使用和配置。

Description

燃料电池低温冷却系统设计方法、装置、介质及设备
技术领域
本发明属于汽车控制技术领域，更具体地，涉及一种燃料电池低温冷却系统设计方法、装置、介质及设备。
背景技术
燃料电池汽车低温散热零部件主要包括：空压机，中冷器，空压机逆变器，DC/DC及电机，在设计散热系统时，有以下几个要点：①系统中的流量需要满足每个零部件的散热需求。②水泵的扬程需要满足整个系统的压降。③散热器的散热功率能满足系统各零部件的需求。④零部件的进出口水温能在各零部件要求的范围内。
随着燃料电池技术的发展，保证燃料电池附件的散热需求成为燃料电池的众多课题之一，现有的方法中有的采用将所有零部件串联在一起的方式，这种方式因压降大流量相对较小，因此对水泵及散热器性能要求较高，在现有完全并联的方式中往往因水泵的扬程不够而增加一个水泵。有的采用单独将电机作为一个散热系统，将中冷器，空压机，空压机逆变器，DC/DC串联并作为一个散热系统的方式。有的将电机和燃料电池附件作为两套散热系统进行设计，这种方式增加了零部件数量，包括：两个散热器，两个水泵和两个水罐，这种方式既不利于燃料电池系统的集成化，也不利于前机舱的布置。
综上，特别需要一种在满足零部件散热需求的同时，使水泵和散热器性能达到最合理的使用和配置，且系统高度集成化的冷却系统。
发明内容
本发明的目的是提出一种在满足零部件散热需求的同时，使水泵和散热器性能达到最合理的使用和配置，且系统高度集成化的燃料电池低温冷却系统设计方法、装置、介质及电子设备。
第一方面，本发明提供了一种燃料电池低温冷却系统设计方法，冷却系统包括：散热器、水泵、电机、逆变器、DC/DC电源模块、中冷器和空压机，包括：步骤1：获取冷却系统中的每个零部件的流量需求及对应的压降；步骤2：根据每个零部件的流量需求和压降，设计初始冷却水路及选定水泵的参数和散热器的型号；步骤3：输入所述水泵的参数，对所述初始冷却水路进行流量和压降仿真，获得每个零部件的仿真流量；步骤4：若其中一个零部件的仿真流量小于所述零部件对应的预设流量，则调整所述初始冷却水路；步骤5：基于所述散热器的流量散热功率曲线图，获得与所述初始冷却水路的总仿真流量对应的散热功率，若所述散热功率大于所述散热器的额定散热量，则重新选择所述散热器的型号；步骤6：基于所述水泵的出口水温，获得所述逆变器和DC/DC电源模块的出口水温，根据所述逆变器的出口水温和DC/DC电源模块的进口水温，调整所述初始冷却水路。
优选地，所述电机作为初始冷却水路的第一支路，串联连接的逆变器和DC/DC电源模块作为初始冷却水路的第二支路，并联连接的中冷器和空压机作为初始冷却水路的第三支路，所述散热器和水泵作为初始冷却水路的主路；所述第一支路、第二支路和第三支路并联连接，所述主路与并联后的第一支路、第二支路和第三支路串联连接；所述散热器的一端与所述水泵的一端连接，所述水泵的另一端分别与所述电机的一端、逆变器的一端、中冷器的一端和空压机的一端连接，所述逆变器的另一端与所述DC/DC电源模块的一端连接，所述电机的另一端、所述DC/DC电源模块的另一端、所述中冷器的另一端和空压机的另一端均与所述散热器的另一端连接。
优选地，所述步骤3包括：基于所述初始冷却水路，建立初始冷却水路的仿真模型；输入所述水泵的参数；基于所述仿真模型、水泵参数和每个零部件的流量需求及对应的压降，获得每个零部件的仿真流量。
优选地，所述步骤4包括：步骤401：针对每个零部件，比较所述零部件的仿真流量与其对应的预设流量；步骤402：若所述零部件的仿真流量小于其预设流量，则执行步骤403，若所述零部件的仿真流量大于或等于其预设流量，则执行步骤5；步骤403：判断所述初始冷却水路中的第一支路和第三支路是否在主路中；若所述第一支路和第三支路均不在主路中，则将所述第一支路或第三支路中调整至所述主路中，并返回步骤3；若所述第一支路和第三支路中的一个支路在主路中，则将不在主路中的支路调整至所述主路中，并返回步骤3；若所述第一支路和第三支路均在主路中，则重新选择水泵的参数，并返回步骤3。
优选地，所述步骤5包括：基于每个零部件的仿真流量，获得所述初始冷却水路的总仿真流量；基于所述散热器的流量散热功率曲线图，获得与所述初始冷却水路的总仿真流量对应的散热功率；若所述散热功率大于所述散热器的额定散热量，则根据所述散热功率，重新选择所述散热器的型号。
优选地，所述步骤6包括：基于所述水泵的出口水温，计算所述逆变器的出口水温；基于所述逆变器的出口水温，计算所述DC/DC电源模块的出口水温；若所述逆变器的出口水温低于所述DC/DC电源模块要求的进口水温，在第三支路中，将所述DC/DC电源模块调整至所述逆变器的前端。
优选地，采用下述公式计算零部件的出口水温：
t出＝t入+Δt
Figure GDA0003589703090000031
其中，t出为零部件的出口温度，t入为零部件的入口温度，也是冷却水路中与所述零部件相邻的前端零部件的出口温度，Δt为零部件的温升，Qc为零部件发热量，qc为零部件水流量，Cc为冷却液比热，ρc冷却液密度。
第二方面，本发明还提供一种电子设备，存储器，存储有可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现上述燃料电池低温冷却系统设计方法。
第三方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述燃料电池低温冷却系统设计方法。
第四方面，本发明还提供一种燃料电池低温冷却系统设计装置，冷却系统包括：散热器、水泵、电机、逆变器、DC/DC电源模块、中冷器和空压机，包括：流量需求及压降获取模块：获取冷却系统中的每个零部件的流量需求及对应的压降；设计模块：根据每个零部件的流量需求和压降，设计初始冷却水路及选定水泵的参数和散热器的型号；仿真流量获取模块：输入所述水泵的参数，对所述初始冷却水路进行流量和压降仿真，获得每个零部件的仿真流量；第一调整模块：若其中一个零部件的仿真流量小于所述零部件对应的预设流量，则调整所述初始冷却水路；散热器重新选择模块：基于所述散热器的流量散热功率曲线图，获得与所述初始冷却水路的总仿真流量对应的散热功率，若所述散热功率大于所述散热器的额定散热量，则重新选择所述散热器的型号；第二调整模块：基于所述水泵的出口水温，获得所述逆变器和DC/DC电源模块的出口水温，根据所述逆变器的出口水温和DC/DC电源模块的进口水温，调整所述初始冷却水路。
优选地，所述电机作为初始冷却水路的第一支路，串联连接的逆变器和DC/DC电源模块作为初始冷却水路的第二支路，并联连接的中冷器和空压机作为初始冷却水路的第三支路，所述散热器和水泵作为初始冷却水路的主路；所述第一支路、第二支路和第三支路并联连接，所述主路与并联后的第一支路、第二支路和第三支路串联连接；所述散热器的一端与所述水泵的一端连接，所述水泵的另一端分别与所述电机的一端、逆变器的一端、中冷器的一端和空压机的一端连接，所述逆变器的另一端与所述DC/DC电源模块的一端连接，所述电机的另一端、所述DC/DC电源模块的另一端、所述中冷器的另一端和空压机的另一端均与所述散热器的另一端连接。
优选地，所述仿真流量获取模块包括：基于所述初始冷却水路，建立初始冷却水路的仿真模型；输入所述水泵的参数；基于所述仿真模型、水泵参数和每个零部件的流量需求及对应的压降，获得每个零部件的仿真流量。
优选地，所述第一调整模块包括：步骤401：针对每个零部件，比较所述零部件的仿真流量与其对应的预设流量；步骤402：若所述零部件的仿真流量小于其预设流量，则执行步骤403，若所述零部件的仿真流量大于或等于其预设流量，则执行步骤5；步骤403：判断所述初始冷却水路中的第一支路和第三支路是否在主路中；若所述第一支路和第三支路均不在主路中，则将所述第一支路或第三支路中调整至所述主路中，并返回步骤3；若所述第一支路和第三支路中的一个支路在主路中，则将不在主路中的支路调整至所述主路中，并返回步骤3；若所述第一支路和第三支路均在主路中，则重新选择水泵的参数，并返回步骤3。
优选地，所述散热器重新选择模块包括：基于每个零部件的仿真流量，获得所述初始冷却水路的总仿真流量；基于所述散热器的流量散热功率曲线图，获得与所述初始冷却水路的总仿真流量对应的散热功率；若所述散热功率大于所述散热器的额定散热量，则根据所述散热功率，重新选择所述散热器的型号。
优选地，所述第二调整模块包括：基于所述水泵的出口水温，计算所述逆变器的出口水温；基于所述逆变器的出口水温，计算所述DC/DC电源模块的出口水温；若所述逆变器的出口水温低于所述DC/DC电源模块要求的进口水温，在第三支路中，将所述DC/DC电源模块调整至所述逆变器的前端。
优选地，采用下述公式计算零部件的出口水温：
t出＝t入+Δt
Figure GDA0003589703090000061
其中，t出为零部件的出口温度，t入为零部件的入口温度，也是冷却水路中与所述零部件相邻的前端零部件的出口温度，Δt为零部件的温升，Qc为零部件发热量，qc为零部件水流量，Cc为冷却液比热，ρc冷却液密度。
本发明的有益效果在于：本发明的燃料电池低温冷却系统设计方法设计初始冷却水路，并设置了三种验证方式，通过调整冷却水路或修改水泵的参数等方式，在满足零部件散热需求的同时，使水泵和散热器性能达到最合理的使用和配置，从而将两套回路集成为一套回路，更加有利于前舱的集成化，为其它零部件争取到了更多的空间。
本发明的方法具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。其中，在本发明示例性实施方式中，相同的附图标记通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的燃料电池低温冷却系统设计方法的流程图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的燃料电池低温冷却系统设计方法的初始冷却水路的连接图。
图3示出了根据本发明的一个实施例的燃料电池低温冷却系统设计装置的框图。
附图标记说明
1、散热器；2、水泵；3、电机；4、逆变器；5、DC/DC电源模块；6、中冷器；7、空压机；102、流量需求及压降获取模块；104、设计模块；106、仿真流量获取模块；108、第一调整模块；110、散热器重新选择模块；112、第二调整模块。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施例。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明提供了一种燃料电池低温冷却系统设计方法，冷却系统包括：散热器、水泵、电机、逆变器、DC/DC电源模块、中冷器和空压机，包括：步骤1：获取冷却系统中的每个零部件的流量需求及对应的压降；步骤2：根据每个零部件的流量需求和压降，设计初始冷却水路及选定水泵的参数和散热器的型号；步骤3：输入水泵的参数，对初始冷却水路进行流量和压降仿真，获得每个零部件的仿真流量；步骤4：若其中一个零部件的仿真流量小于零部件对应的预设流量，则调整初始冷却水路；步骤5：基于散热器的流量散热功率曲线图，获得与初始冷却水路的总仿真流量对应的散热功率，若散热功率大于散热器的额定散热量，则重新选择散热器的型号；步骤6：基于水泵的出口水温，获得逆变器和DC/DC电源模块的出口水温，根据逆变器的出口水温和DC/DC电源模块的进口水温，调整初始冷却水路。
具体的，获取冷却系统中的每个零部件的流量需求及对应的压降，根据每个零部件的流量需求和压降，设计初始冷却水路及选定水泵的参数和散热器的型号，对初始冷却水路进行流量和压降仿真，获得每个零部件的仿真流量，通过三个验证方式判断水路是否达到要求和合理性。第一个验证是通过各回路中分配的流量是否符合前期搜集的流量需求，根据判断结果调整初始冷却水路；第二个验证是判断初始冷却水路的总仿真流量对应的散热功率是否满足散热器的额定散热量，根据判断结果重新选择散热器的型号，第三个验证，根据逆变器的出口水温和DC/DC电源模块的进口水温，调整初始冷却水路。
根据示例性的实施方式，燃料电池低温冷却系统设计方法设计初始冷却水路，并设置了三种验证方式，通过调整冷却水路或修改水泵的参数等方式，在满足零部件散热需求的同时，使水泵和散热器性能达到最合理的使用和配置，从而将两套回路集成为一套回路，更加有利于前舱的集成化，为其它零部件争取到了更多的空间。
作为优选方案，电机作为初始冷却水路的第一支路，串联连接的逆变器和DC/DC电源模块作为初始冷却水路的第二支路，并联连接的中冷器和空压机作为初始冷却水路的第三支路，散热器和水泵作为初始冷却水路的主路；第一支路、第二支路和第三支路并联连接，主路与并联后的第一支路、第二支路和第三支路串联连接；散热器的一端与水泵的一端连接，水泵的另一端分别与电机的一端、逆变器的一端、中冷器的一端和空压机的一端连接，逆变器的另一端与DC/DC电源模块的一端连接，电机的另一端、DC/DC电源模块的另一端、中冷器的另一端和空压机的另一端均与散热器的另一端连接。
具体的，首先需要统计各零部件的流量需求及对应的压降，根据每个零部件流量压降特点初步设计冷却水路，电机压降及散热功率需求最大需求流量相对较小，因此将电机单独串为一路，其它几个零部件中中冷器与空压机因存在并联的逻辑关系，因此将两个零部件并联连接，逆变器和DC/DC因两者压降较小，且逆变器散热功率较小，因此将逆变器放在DC/DC前端，两者串联后与总回路并联在一起，这样做主回路的流量相对较大，根据散热器特性，流量越大散热功率越大，因此，利于散热器的选型。但同时由于管路复杂，总流量大，压降也随之增大，因此，对水泵的选型要求较高。
作为优选方案，步骤3包括：基于初始冷却水路，建立初始冷却水路的仿真模型；输入水泵的参数；基于仿真模型、水泵参数和每个零部件的流量需求及对应的压降，获得每个零部件的仿真流量。
具体的，采用软件建立初始冷却水路的仿真模型，在仿真模型的软件中输入水泵的参数，基于仿真模型、水泵参数和每个零部件的流量需求及对应的压降，计算获得每个零部件的仿真流量。
作为优选方案，步骤4执行以下步骤：步骤401：针对每个零部件，比较零部件的仿真流量与其对应的预设流量；步骤402：若零部件的仿真流量小于其预设流量，则执行步骤403，若零部件的仿真流量大于或等于其预设流量，则执行步骤5；步骤403：判断初始冷却水路中的第一支路和第三支路是否在主路中；若第一支路和第三支路均不在主路中，则将第一支路或第三支路中调整至主路中，并返回步骤3；若第一支路和第三支路中的一个支路在主路中，则将不在主路中的支路调整至主路中，并返回步骤3；若第一支路和第三支路均在主路中，则重新选择水泵的参数，并返回步骤3。
具体的，判断各回路中分配的流量是否符合前期搜集的流量需求，针对一个零部件，当零部件的仿真流量小于其对应的预设流量时，将第一支路或第三支路调整到主路中，针对调整后的水路重新进行仿真，获得每个零部件的仿真流量，当一个零部件的仿真流量小于其对应的预设流量时，将第一支路或第三支路不在主路中支路调整至主路中，针对调整后的水路重新进行仿真，获得每个零部件的仿真流量，当一个零部件的仿真流量小于其对应的预设流量时，将第一支路和第三支路都不在主路中时，修改水泵的参数，重新进行仿真，重复上述过程。
作为优选方案，步骤5执行以下步骤：基于每个零部件的仿真流量，获得初始冷却水路的总仿真流量；基于散热器的流量散热功率曲线图，获得与初始冷却水路的总仿真流量对应的散热功率；若散热功率大于散热器的额定散热量，则根据散热功率，重新选择散热器的型号。
具体的，需要校对散热器的热负荷，将每个零部件的仿真流量加和计算获得初始冷却水路的总仿真流量，在散热器的流量散热功率曲线图中找到总仿真流量下的散热功率是多少，判断散热器的额定散热量是否符合整个系统需要的散热量。当散热功率大于散热器的额定散热量，根据散热功率，重新选择散热器的型号，提升散热器的性能。
作为优选方案，步骤6执行以下步骤：基于水泵的出口水温，计算逆变器的出口水温；基于逆变器的出口水温，计算DC/DC电源模块的出口水温；若逆变器的出口水温低于DC/DC电源模块要求的进口水温，在第三支路中，将DC/DC电源模块调整至逆变器的前端。
具体的，计算逆变器和DC/DC电源模块的进出口水温，判断逆变器和DC/DC电源模块是否符合需求，使温度变化小对入口水温要求较低的零件放在回路前端，水温高的次之，直到满足要求为止。即逆变器的出口水温是否低于DC/DC电源模块要求的进口水温，若逆变器的出口水温是否低于DC/DC电源模块要求的进口水温，将第三支路中的DC/DC电源模块调整至逆变器的前端。
作为优选方案，采用下述公式计算零部件的出口水温：
t出＝t入+Δt
Figure GDA0003589703090000101
其中，t出为零部件的出口温度，t入为零部件的入口温度，也是冷却水路中与零部件相邻的前端零部件的出口温度，Δt为零部件的温升，Qc为零部件发热量，qc为零部件水流量，Cc为冷却液比热，ρc冷却液密度。
具体的，水泵的出口水温是环境温度，水泵的出口水温就是逆变器的进口水温，采用上述公式计算逆变器的出口水温，逆变器的出口水温就是DC/DC电源模块的进口水温，采用上述公式计算DC/DC电源模块的出口水温。
本发明还提供一种电子设备，存储器，存储有可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的可执行指令，以实现上述燃料电池低温冷却系统设计方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述燃料电池低温冷却系统设计方法。
本发明还提供一种燃料电池低温冷却系统设计装置，冷却系统包括：散热器、水泵、电机、逆变器、DC/DC电源模块、中冷器和空压机，包括：流量需求及压降获取模块：获取冷却系统中的每个零部件的流量需求及对应的压降；设计模块：根据每个零部件的流量需求和压降，设计初始冷却水路及选定水泵的参数和散热器的型号；仿真流量获取模块：输入水泵的参数，对初始冷却水路进行流量和压降仿真，获得每个零部件的仿真流量；第一调整模块：若其中一个零部件的仿真流量小于零部件对应的预设流量，则调整初始冷却水路；散热器重新选择模块：基于散热器的流量散热功率曲线图，获得与初始冷却水路的总仿真流量对应的散热功率，若散热功率大于散热器的额定散热量，则重新选择散热器的型号；第二调整模块：基于水泵的出口水温，获得逆变器和DC/DC电源模块的出口水温，根据逆变器的出口水温和DC/DC电源模块的进口水温，调整初始冷却水路。
具体的，获取冷却系统中的每个零部件的流量需求及对应的压降，根据每个零部件的流量需求和压降，设计初始冷却水路及选定水泵的参数和散热器的型号，对初始冷却水路进行流量和压降仿真，获得每个零部件的仿真流量，通过三个验证方式判断水路是否达到要求和合理性。第一个验证是通过各回路中分配的流量是否符合前期搜集的流量需求，根据判断结果调整初始冷却水路；第二个验证是判断初始冷却水路的总仿真流量对应的散热功率是否满足散热器的额定散热量，根据判断结果重新选择散热器的型号，第三个验证，根据逆变器的出口水温和DC/DC电源模块的进口水温，调整初始冷却水路。
根据示例性的实施方式，燃料电池低温冷却系统设计方法设计初始冷却水路，并设置了三种验证方式，通过调整冷却水路或修改水泵的参数等方式，在满足零部件散热需求的同时，使水泵和散热器性能达到最合理的使用和配置，从而将两套回路集成为一套回路，更加有利于前舱的集成化，为其它零部件争取到了更多的空间。
作为优选方案，电机作为初始冷却水路的第一支路，串联连接的逆变器和DC/DC电源模块作为初始冷却水路的第二支路，并联连接的中冷器和空压机作为初始冷却水路的第三支路，散热器和水泵作为初始冷却水路的主路；第一支路、第二支路和第三支路并联连接，主路与并联后的第一支路、第二支路和第三支路串联连接；散热器的一端与水泵的一端连接，水泵的另一端分别与电机的一端、逆变器的一端、中冷器的一端和空压机的一端连接，逆变器的另一端与DC/DC电源模块的一端连接，电机的另一端、DC/DC电源模块的另一端、中冷器的另一端和空压机的另一端均与散热器的另一端连接。
具体的，首先需要统计各零部件的流量需求及对应的压降，根据每个零部件流量压降特点初步设计冷却水路，电机压降及散热功率需求最大需求流量相对较小，因此将电机单独串为一路，其它几个零部件中中冷器与空压机因存在并联的逻辑关系，因此将两个零部件并联连接，逆变器和DC/DC因两者压降较小，且逆变器散热功率较小，因此将逆变器放在DC/DC前端，两者串联后与总回路并联在一起，这样做主回路的流量相对较大，根据散热器特性，流量越大散热功率越大，因此，利于散热器的选型。但同时由于管路复杂，总流量大，压降也随之增大，因此，对水泵的选型要求较高。
作为优选方案，仿真流量获取模块包括：基于初始冷却水路，建立初始冷却水路的仿真模型；输入水泵的参数；基于仿真模型、水泵参数和每个零部件的流量需求及对应的压降，获得每个零部件的仿真流量。
具体的，采用软件建立初始冷却水路的仿真模型，在仿真模型的软件中输入水泵的参数，基于仿真模型、水泵参数和每个零部件的流量需求及对应的压降，计算获得每个零部件的仿真流量。
作为优选方案，第一调整模块执行以下步骤：步骤401：针对每个零部件，比较零部件的仿真流量与其对应的预设流量；步骤402：若零部件的仿真流量小于其预设流量，则执行步骤403，若零部件的仿真流量大于或等于其预设流量，则执行步骤5；步骤403：判断初始冷却水路中的第一支路和第三支路是否在主路中；若第一支路和第三支路均不在主路中，则将第一支路或第三支路中调整至主路中，并返回步骤3；若第一支路和第三支路中的一个支路在主路中，则将不在主路中的支路调整至主路中，并返回步骤3；若第一支路和第三支路均在主路中，则重新选择水泵的参数，并返回步骤3。
具体的，判断各回路中分配的流量是否符合前期搜集的流量需求，针对一个零部件，当零部件的仿真流量小于其对应的预设流量时，将第一支路或第三支路调整到主路中，针对调整后的水路重新进行仿真，获得每个零部件的仿真流量，当一个零部件的仿真流量小于其对应的预设流量时，将第一支路或第三支路不在主路中支路调整至主路中，针对调整后的水路重新进行仿真，获得每个零部件的仿真流量，当一个零部件的仿真流量小于其对应的预设流量时，将第一支路和第三支路都不在主路中时，修改水泵的参数，重新进行仿真，重复上述过程。
作为优选方案，散热器重新选择模块执行以下步骤：基于每个零部件的仿真流量，获得初始冷却水路的总仿真流量；基于散热器的流量散热功率曲线图，获得与初始冷却水路的总仿真流量对应的散热功率；若散热功率大于散热器的额定散热量，则根据散热功率，重新选择散热器的型号。
具体的，需要校对散热器的热负荷，将每个零部件的仿真流量加和计算获得初始冷却水路的总仿真流量，在散热器的流量散热功率曲线图中找到总仿真流量下的散热功率是多少，判断散热器的额定散热量是否符合整个系统需要的散热量。当散热功率大于散热器的额定散热量，根据散热功率，重新选择散热器的型号，提升散热器的性能。
作为优选方案，第二调整模块执行以下步骤：基于水泵的出口水温，计算逆变器的出口水温；基于逆变器的出口水温，计算DC/DC电源模块的出口水温；若逆变器的出口水温低于DC/DC电源模块要求的进口水温，在第三支路中，将DC/DC电源模块调整至逆变器的前端。
具体的，计算逆变器和DC/DC电源模块的进出口水温，判断逆变器和DC/DC电源模块是否符合需求，使温度变化小对入口水温要求较低的零件放在回路前端，水温高的次之，直到满足要求为止。即逆变器的出口水温是否低于DC/DC电源模块要求的进口水温，若逆变器的出口水温是否低于DC/DC电源模块要求的进口水温，将第三支路中的DC/DC电源模块调整至逆变器的前端。
作为优选方案，采用下述公式计算零部件的出口水温：
t出＝t入+Δt
Figure GDA0003589703090000141
其中，t出为零部件的出口温度，t入为零部件的入口温度，也是冷却水路中与零部件相邻的前端零部件的出口温度，Δt为零部件的温升，Qc为零部件发热量，qc为零部件水流量，Cc为冷却液比热，ρc冷却液密度。
具体的，水泵的出口水温是环境温度，水泵的出口水温就是逆变器的进口水温，采用上述公式计算逆变器的出口水温，逆变器的出口水温就是DC/DC电源模块的进口水温，采用上述公式计算DC/DC电源模块的出口水温。
实施例一
图1示出了根据本发明的一个实施例的燃料电池低温冷却系统设计方法的流程图。图2示出了根据本发明的一个实施例的燃料电池低温冷却系统设计方法的初始冷却水路的连接图。
结合图1和图2所示，该燃料电池低温冷却系统设计方法，冷却系统包括：散热器1、水泵2、电机3、逆变器4、DC/DC电源模块5、中冷器6和空压机7，包括：
步骤1：获取冷却系统中的每个零部件的流量需求及对应的压降；
步骤2：根据每个零部件的流量需求和压降，设计初始冷却水路及选定水泵2的参数和散热器1的型号；
其中，电机3作为初始冷却水路的第一支路，串联连接的逆变器4和DC/DC电源模块5作为初始冷却水路的第二支路，并联连接的中冷器6和空压机7作为初始冷却水路的第三支路，散热器1和水泵2作为初始冷却水路的主路；第一支路、第二支路和第三支路并联连接，主路与并联后的第一支路、第二支路和第三支路串联连接；散热器1的一端与水泵2的一端连接，水泵2的另一端分别与电机3的一端、逆变器4的一端、中冷器6的一端和空压机7的一端连接，逆变器4的另一端与DC/DC电源模块5的一端连接，电机3的另一端、DC/DC电源模块5的另一端、中冷器6的另一端和空压机7的另一端均与散热器1的另一端连接。
步骤3：输入水泵的参数，对初始冷却水路进行流量和压降仿真，获得每个零部件的仿真流量；
其中，步骤3包括：基于初始冷却水路，建立初始冷却水路的仿真模型；输入水泵2的参数；基于仿真模型、水泵参数和每个零部件的流量需求及对应的压降，获得每个零部件的仿真流量。
步骤4：若其中一个零部件的仿真流量小于零部件对应的预设流量，则调整初始冷却水路；
其中，步骤4包括：步骤401：针对每个零部件，比较零部件的仿真流量与其对应的预设流量；步骤402：若零部件的仿真流量小于其预设流量，则执行步骤403，若零部件的仿真流量大于或等于其预设流量，则执行步骤5；步骤403：判断初始冷却水路中的第一支路和第三支路是否在主路中；若第一支路和第三支路均不在主路中，则将第一支路或第三支路中调整至主路中，并返回步骤3；若第一支路和第三支路中的一个支路在主路中，则将不在主路中的支路调整至主路中，并返回步骤3；若第一支路和第三支路均在主路中，则重新选择水泵2的参数，并返回步骤3。
步骤5：基于散热器1的流量散热功率曲线图，获得与初始冷却水路的总仿真流量对应的散热功率，若散热功率大于散热器1的额定散热量，则重新选择散热器1的型号；
其中，步骤5包括：基于每个零部件的仿真流量，获得初始冷却水路的总仿真流量；基于散热器的流量散热功率曲线图，获得与初始冷却水路的总仿真流量对应的散热功率；若散热功率大于散热器的额定散热量，则根据散热功率，重新选择散热器的型号。
步骤6：基于水泵的出口水温，获得逆变器和DC/DC电源模块的出口水温，根据逆变器的出口水温和DC/DC电源模块的进口水温，调整初始冷却水路。
其中，步骤6包括：基于水泵的出口水温，计算逆变器4的出口水温；基于逆变器4的出口水温，计算DC/DC电源模块5的出口水温；若逆变器4的出口水温低于DC/DC电源模块5要求的进口水温，在第三支路中，将DC/DC电源模块5调整至逆变器4的前端。
其中，采用下述公式计算零部件的出口水温：
t出＝t入+Δt
Figure GDA0003589703090000171
其中，t出为零部件的出口温度，t入为零部件的入口温度，也是冷却水路中与零部件相邻的前端零部件的出口温度，Δt为零部件的温升，Qc为零部件发热量，qc为零部件水流量，Cc为冷却液比热，ρc冷却液密度。
实施例二
图3示出了根据本发明的一个实施例的燃料电池低温冷却系统设计装置的框图。图2示出了根据本发明的一个实施例的燃料电池低温冷却系统设计方法的初始冷却水路的连接图。
结合图3和图2所示，该燃料电池系统功率模型预测计算的装置，包括：
流量需求及压降获取模块102：获取冷却系统中的每个零部件的流量需求及对应的压降；
设计模块104：根据每个零部件的流量需求和压降，设计初始冷却水路及选定水泵的参数和散热器的型号；
仿真流量获取模块106：输入水泵2的参数，对初始冷却水路进行流量和压降仿真，获得每个零部件的仿真流量；
第一调整模块108：若其中一个零部件的仿真流量小于零部件对应的预设流量，则调整初始冷却水路；
散热器重新选择模块110：基于散热器1的流量散热功率曲线图，获得与初始冷却水路的总仿真流量对应的散热功率，若散热功率大于散热器1的额定散热量，则重新选择散热器1的型号；
第二调整模块112：基于水泵2的出口水温，获得逆变器4和DC/DC电源模块5的出口水温，根据逆变器4的出口水温和DC/DC电源模块5的进口水温，调整初始冷却水路。
其中，电机3作为初始冷却水路的第一支路，串联连接的逆变器4和DC/DC电源模块5作为初始冷却水路的第二支路，并联连接的中冷器6和空压机7作为初始冷却水路的第三支路，散热器1和水泵2作为初始冷却水路的主路；第一支路、第二支路和第三支路并联连接，主路与并联后的第一支路、第二支路和第三支路串联连接；散热器1的一端与水泵2的一端连接，水泵2的另一端分别与电机3的一端、逆变器4的一端、中冷器6的一端和空压机7的一端连接，逆变器4的另一端与DC/DC电源模块5的一端连接，电机3的另一端、DC/DC电源模块5的另一端、中冷器6的另一端和空压机7的另一端均与散热器1的另一端连接。
其中，仿真流量获取模块106包括：基于初始冷却水路，建立初始冷却水路的仿真模型；输入水泵2的参数；基于仿真模型、水泵参数和每个零部件的流量需求及对应的压降，获得每个零部件的仿真流量。
其中，第一调整模块108执行以下步骤：步骤401：针对每个零部件，比较零部件的仿真流量与其对应的预设流量；步骤402：若零部件的仿真流量小于其预设流量，则执行步骤403，若零部件的仿真流量大于或等于其预设流量，则执行步骤5；步骤403：判断初始冷却水路中的第一支路和第三支路是否在主路中；若第一支路和第三支路均不在主路中，则将第一支路或第三支路中调整至主路中，并返回步骤3；若第一支路和第三支路中的一个支路在主路中，则将不在主路中的支路调整至主路中，并返回步骤3；若第一支路和第三支路均在主路中，则重新选择水泵2的参数，并返回步骤3。
其中，散热器重新选择模块110执行以下步骤：基于每个零部件的仿真流量，获得初始冷却水路的总仿真流量；基于散热器的流量散热功率曲线图，获得与初始冷却水路的总仿真流量对应的散热功率；若散热功率大于散热器的额定散热量，则根据散热功率，重新选择散热器的型号。
其中，第二调整模块112执行以下步骤：基于水泵的出口水温，计算逆变器4的出口水温；基于逆变器4的出口水温，计算DC/DC电源模块5的出口水温；若逆变器4的出口水温低于DC/DC电源模块5要求的进口水温，在第三支路中，将DC/DC电源模块5调整至逆变器4的前端。
其中，采用下述公式计算零部件的出口水温：
t出＝t入+Δt
Figure GDA0003589703090000191
其中，t出为零部件的出口温度，t入为零部件的入口温度，也是冷却水路中与零部件相邻的前端零部件的出口温度，Δt为零部件的温升，Qc为零部件发热量，qc为零部件水流量，Cc为冷却液比热，ρc冷却液密度。
实施例三
本公开提供一种电子设备包括，该电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的可执行指令，以实现上述燃料电池低温冷却系统设计方法。
根据本公开实施例的电子设备包括存储器和处理器。
该存储器用于存储非暂时性计算机可读指令。具体地，存储器可以包括一个或多个计算机程序产品，该计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。该易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。该非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。
该处理器可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其它组件以执行期望的功能。在本公开的一个实施例中，该处理器用于运行该存储器中存储的该计算机可读指令。
本领域技术人员应能理解，为了解决如何获得良好用户体验效果的技术问题，本实施例中也可以包括诸如通信总线、接口等公知的结构，这些公知的结构也应包含在本公开的保护范围之内。
有关本实施例的详细说明可以参考前述各实施例中的相应说明，在此不再赘述。
实施例四
本公开提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述燃料电池低温冷却系统设计方法。
根据本公开实施例的计算机可读存储介质，其上存储有非暂时性计算机可读指令。当该非暂时性计算机可读指令由处理器运行时，执行前述的本公开各实施例方法的全部或部分步骤。
上述计算机可读存储介质包括但不限于：光存储介质(例如：CD－ROM和DVD)、磁光存储介质(例如：MO)、磁存储介质(例如：磁带或移动硬盘)、具有内置的可重写非易失性存储器的媒体(例如：存储卡)和具有内置ROM的媒体(例如：ROM盒)。
以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明的实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (7)

1.一种燃料电池低温冷却系统设计方法，冷却系统包括：散热器、水泵、电机、逆变器、DC/DC电源模块、中冷器和空压机，其特征在于，包括：
步骤1：获取冷却系统中的每个零部件的流量需求及对应的压降；
步骤2：根据每个零部件的流量需求和压降，设计初始冷却水路及选定水泵的参数和散热器的型号；
步骤3：输入所述水泵的参数，对所述初始冷却水路进行流量和压降仿真，获得每个零部件的仿真流量；
步骤4：若其中一个零部件的仿真流量小于所述零部件对应的预设流量，则调整所述初始冷却水路；
步骤5：基于所述散热器的流量散热功率曲线图，获得与所述初始冷却水路的总仿真流量对应的散热功率，若所述散热功率大于所述散热器的额定散热量，则重新选择所述散热器的型号；
步骤6：基于所述水泵的出口水温，获得所述逆变器和DC/DC电源模块的出口水温，根据所述逆变器的出口水温和DC/DC电源模块的进口水温，调整所述初始冷却水路；其中，所述电机作为初始冷却水路的第一支路，串联连接的逆变器和DC/DC电源模块作为初始冷却水路的第二支路，并联连接的中冷器和空压机作为初始冷却水路的第三支路，所述散热器和水泵作为初始冷却水路的主路；
所述第一支路、第二支路和第三支路并联连接，所述主路与并联后的第一支路、第二支路和第三支路串联连接；
所述散热器的一端与所述水泵的一端连接，所述水泵的另一端分别与所述电机的一端、逆变器的一端、中冷器的一端和空压机的一端连接，所述逆变器的另一端与所述DC/DC电源模块的一端连接，所述电机的另一端、所述DC/DC电源模块的另一端、所述中冷器的另一端和空压机的另一端均与所述散热器的另一端连接；
所述步骤4包括：
步骤401：针对每个零部件，比较所述零部件的仿真流量与其对应的预设流量；
步骤402：若所述零部件的仿真流量小于其预设流量，则执行步骤403，若所述零部件的仿真流量大于或等于其预设流量，则执行步骤5；
步骤403：判断所述初始冷却水路中的第一支路和第三支路是否在主路中；
若所述第一支路和第三支路均不在主路中，则将所述第一支路或第三支路中调整至所述主路中，并返回步骤3；
若所述第一支路和第三支路中的一个支路在主路中，则将不在主路中的支路调整至所述主路中，并返回步骤3；
若所述第一支路和第三支路均在主路中，则重新选择水泵的参数，并返回步骤3；
所述步骤6包括：
基于所述水泵的出口水温，计算所述逆变器的出口水温；
基于所述逆变器的出口水温，计算所述DC/DC电源模块的出口水温；
若所述逆变器的出口水温低于所述DC/DC电源模块要求的进口水温，在第三支路中，将所述DC/DC电源模块调整至所述逆变器的前端。
2.根据权利要求1所述的燃料电池低温冷却系统设计方法，其特征在于，所述步骤3包括：
基于所述初始冷却水路，建立初始冷却水路的仿真模型；
输入所述水泵的参数；
基于所述仿真模型、水泵参数和每个零部件的流量需求及对应的压降，获得每个零部件的仿真流量。
3.根据权利要求1所述的燃料电池低温冷却系统设计方法，其特征在于，所述步骤5包括：
基于每个零部件的仿真流量，获得所述初始冷却水路的总仿真流量；
基于所述散热器的流量散热功率曲线图，获得与所述初始冷却水路的总仿真流量对应的散热功率；
若所述散热功率大于所述散热器的额定散热量，则根据所述散热功率，重新选择所述散热器的型号。
4.根据权利要求1所述的燃料电池低温冷却系统设计方法，其特征在于，采用下述公式计算零部件的出口水温：
t出＝t入+Δt
Figure FDA0003589703080000031
其中，t出为零部件的出口温度，t入为零部件的入口温度，也是冷却水路中与所述零部件相邻的前端零部件的出口温度，Δt为零部件的温升，Qc为零部件发热量，qc为零部件水流量，Cc为冷却液比热，ρc冷却液密度。
5.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
存储器，存储有可执行指令；
处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现根据权利要求1-4中任一项所述的燃料电池低温冷却系统设计方法。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1-4中任一项所述的燃料电池低温冷却系统设计方法。
7.一种燃料电池低温冷却系统设计装置，冷却系统包括：散热器、水泵、电机、逆变器、DC/DC电源模块、中冷器和空压机，其特征在于，包括：
流量需求及压降获取模块：获取冷却系统中的每个零部件的流量需求及对应的压降；
设计模块：根据每个零部件的流量需求和压降，设计初始冷却水路及选定水泵的参数和散热器的型号；
仿真流量获取模块：输入所述水泵的参数，对所述初始冷却水路进行流量和压降仿真，获得每个零部件的仿真流量；
第一调整模块：若其中一个零部件的仿真流量小于所述零部件对应的预设流量，则调整所述初始冷却水路；
散热器重新选择模块：基于所述散热器的流量散热功率曲线图，获得与所述初始冷却水路的总仿真流量对应的散热功率，若所述散热功率大于所述散热器的额定散热量，则重新选择所述散热器的型号；
第二调整模块：基于所述水泵的出口水温，获得所述逆变器和DC/DC电源模块的出口水温，根据所述逆变器的出口水温和DC/DC电源模块的进口水温，调整所述初始冷却水路；
所述电机作为初始冷却水路的第一支路，串联连接的逆变器和DC/DC电源模块作为初始冷却水路的第二支路，并联连接的中冷器和空压机作为初始冷却水路的第三支路，所述散热器和水泵作为初始冷却水路的主路；
所述第一支路、第二支路和第三支路并联连接，所述主路与并联后的第一支路、第二支路和第三支路串联连接；
所述散热器的一端与所述水泵的一端连接，所述水泵的另一端分别与所述电机的一端、逆变器的一端、中冷器的一端和空压机的一端连接，所述逆变器的另一端与所述DC/DC电源模块的一端连接，所述电机的另一端、所述DC/DC电源模块的另一端、所述中冷器的另一端和空压机的另一端均与所述散热器的另一端连接；
所述第一调整模块执行以下步骤：
步骤401：针对每个零部件，比较所述零部件的仿真流量与其对应的预设流量；
步骤402：若所述零部件的仿真流量小于其预设流量，则执行步骤403，若所述零部件的仿真流量大于或等于其预设流量，则重新选择所述散热器的型号；
步骤403：判断所述初始冷却水路中的第一支路和第三支路是否在主路中；
若所述第一支路和第三支路均不在主路中，则将所述第一支路或第三支路中调整至所述主路中，并重新获得每个零部件的仿真流量；
若所述第一支路和第三支路中的一个支路在主路中，则将不在主路中的支路调整至所述主路中，并重新获得每个零部件的仿真流量；
若所述第一支路和第三支路均在主路中，则重新选择水泵的参数，并重新获得每个零部件的仿真流量；
所述第二调整模块执行以下步骤：
基于所述水泵的出口水温，计算所述逆变器的出口水温；
基于所述逆变器的出口水温，计算所述DC/DC电源模块的出口水温；
若所述逆变器的出口水温低于所述DC/DC电源模块要求的进口水温，在第三支路中，将所述DC/DC电源模块调整至所述逆变器的前端。
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