CN112993333B - 燃料电池的保温方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents

燃料电池的保温方法、装置、计算机设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种燃料电池的保温方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：选取燃料电池系统中多个标定位置中下降速率最大的标定位置对应的温度；当所述温度低于第一预设温度，则唤醒燃料电池控制器上电；通过所述燃料电池控制器，实现所述燃料电池系统中的燃料电池进行自暖机加热。采用本方法能够延长使用寿命、节省启动时间和易实现。

Description

燃料电池的保温方法、装置、计算机设备和存储介质
技术领域
本申请涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种燃料电池的保温方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
随着传统汽车对环境污染问题的影响越来越严重，燃料电池有着效率高、零污染和续驶里程长等优点。因此，燃料电池汽车越来越被人们所熟知。
燃料电池系统本身产物只有水的特点就要求他在停止工作后必须将电堆和零部件中的水全部吹干，防止电堆和相关的零部件被冻坏。为了防止燃料电池系统在冬天被冻坏，现有技术主要采用以下两种方案：第一，关机前使用空气吹扫空气路，氢气吹扫氢气路的方式将电堆内部以及零部件和管路中的水吹干，防止水结冰冻坏电堆，在启动前先将系统加热，当系统被加热到零度以上才可以正常工作；第二，在系统内部布置了外加热器，停机后需要给系统持续外部供电以保证系统中的温度一直在零度以上，防止系统被冻坏。
然而，目前的方法，存在使用寿命短、启动时间长或易失败等问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够延长使用寿命、节省启动时间和易实现的燃料电池的保温方法、装置、计算机设备和存储介质。
一种燃料电池的保温方法，所述方法包括：
选取燃料电池系统中多个标定位置中下降速率最大的标定位置对应的温度；
当所述温度低于第一预设温度，则唤醒燃料电池控制器上电；
通过所述燃料电池控制器，实现所述燃料电池系统中的燃料电池进行自暖机加热。
在其中一个实施例中，所述选取燃料电池系统中多个标定位置中下降速率最大的标定位置对应的温度之后包括：
获取设置于所述温度下降速率最大的标定位置上的唤醒装置的第一预设温度。
在其中一个实施例中，所述当所述温度低于第一预设温度，则唤醒燃料电池控制器上电包括：
当所述温度低于唤醒装置的第一预设温度，则利用所述唤醒装置，使所述燃料电池控制器上电。
在其中一个实施例中，所述唤醒装置为温度开关，所述当所述温度低于唤醒装置的第一预设温度，则利用所述唤醒装置使所述燃料电池控制器上电包括：
当所述温度低于温度开关的第一预设温度，则所述温度开关唤醒，以导通所述燃料电池控制器、温度开关和低压电源所在的环路。
在其中一个实施例中，所述通过所述燃料电池控制器，实现所述燃料电池系统中的燃料电池进行自暖机加热包括：
所述燃料电池控制器触发整车控制器上电；
所述燃料电池控制器与整车控制器进行通信，并通过所述整车控制器对所述燃料电池系统中的燃料电池进行自暖机加热。
在其中一个实施例中，所述燃料电池控制器与整车控制器进行通信，并通过所述整车控制器对所述燃料电池系统中的燃料电池进行自暖机加热包括：
所述燃料电池控制器向所述整车控制器发送上高压请求；
当所述整车控制器接收到所述上高压请求，则整车控制器输出为燃料电池系统中的燃料电池进行自暖机加热的高压；
当所述燃料电池的温度达到第二预设温度，则燃料电池控制器控制燃料电池停止自暖机加热，并向所述整车控制器发送下高压电请求，以使所述整车控制器高压下电。
在其中一个实施例中，所述整车控制器高压下电之后包括：
所述整车控制器低压下电。
在其中一个实施例中，所述燃料电池控制器上电之后包括：
所述燃料电池控制器控制第一开关闭合，为所述燃料电池控制器提供额外低压电源，其中，所述第一开关设置于低压电源和燃料电池控制器之间；
所述燃料电池控制器控制第二开关闭合，使所述整车控制器上电，其中，所述第二开关设置于低压电源和整车控制器之间。
一种燃料电池的保温装置，所述装置包括：
选取模块，用于选取燃料电池系统中多个标定位置中下降速率最大的标定位置对应的温度；
唤醒模块，用于当所述温度低于第一预设温度，则唤醒燃料电池控制器上电；
加热模块，用于通过所述燃料电池控制器，实现所述燃料电池系统中的燃料电池进行自暖机加热。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任一项所述方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述的方法的步骤。
上述燃料电池的保温方法、装置、计算机设备和存储介质，所述方法包括：选取燃料电池系统中多个标定位置中下降速率最大的标定位置对应的温度；当所述温度低于第一预设温度，则唤醒燃料电池控制器上电；通过所述燃料电池控制器，实现所述燃料电池系统中的燃料电池进行自暖机加热。上述方法能够延长使用寿命、节省启动时间和易实现。
附图说明
图1为一个实施例中一种燃料电池的保温方法的应用环境图；
图2为一个实施例中一种燃料电池的保温方法的流程示意图；
图3为一个实施例中一种燃料电池系统的结构示意图；
图4为一个实施例中自唤醒策略的电气示意图；
图5为一个实施例中一种燃料电池的保温装置的结构框图；
图6为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供的一种燃料电池的保温方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，燃料电池系统102与服务器104通过网络进行通信。服务器104 选取燃料电池系统102中多个标定位置中下降速率最大的标定位置对应的温度；当所述温度低于第一预设温度，则唤醒燃料电池控制器上电；通过所述燃料电池控制器，实现所述燃料电池系统102中的燃料电池进行自暖机加热。其中，服务器104可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种燃料电池的保温方法，以该方法应用于图1中的服务器104为例进行说明，包括以下步骤：
步骤S1：选取燃料电池系统中多个标定位置中下降速率最大的标定位置对应的温度；
步骤S2：当所述温度低于第一预设温度，则唤醒燃料电池控制器上电；
步骤S3：通过所述燃料电池控制器，实现所述燃料电池系统中的燃料电池进行自暖机加热。
在一个实施例中，如图3所示，本申请中的燃料电池系统主要包括：燃料电池电堆1、冷却水泵2、电子三通阀3、散热器4、空气过滤器5、空压机6、中冷器7、空气入口节气门8、空气出口节气门9、进气电磁阀10、氢气循环泵 11、出口电磁阀12以及连接这些零部件的管路、燃料电池控制器和其他的一些传感器组成，燃料电池控制器和传感器未在图上显示。
在步骤S1-S3中，在选取燃料电池系统中多个标定位置中下降速率最大的标定位置对应的温度之前，需要对燃料电池系统进行仿真或测试，以找到燃料电池系统中温度下降速率最快的标定位置。标定位置为燃料电池系统的各个管路和各个部件，即在燃料电池系统的各个管路和各个部件上设置温度传感器，当燃料电池系统停止工作开始，实时监测各个管路和各个部件上的温度传感器的参数。一段时间后，通过计算得到燃料电池系统中温度下降速率最大的标定位置。第一预设温度指内部设定的温度，根据具体情况进行调整，不作具体限定。本申请中的自暖机加热，采用自动化的方式，当所述温度低于第一预设温度，唤醒(触发)燃料电池控制器上电，避免人工操作、提高加热效率。
上述燃料电池的保温方法，所述方法包括：选取燃料电池系统中多个标定位置中下降速率最大的标定位置对应的温度；当所述温度低于第一预设温度，则唤醒燃料电池控制器上电；通过所述燃料电池控制器，实现所述燃料电池系统中的燃料电池进行自暖机加热。本申请采用的技术方案，不需要执行长时间的关机吹扫操作就可以防止燃料电池停放时由于外界温度过低冻坏燃料电池系统；由于没有长时间的吹扫，也就不会导致质子交换膜被吹的过干，避免质子交换膜出现干湿循环，延长燃料电池使用寿命；没有长时间的吹扫，可以缩短系统的关机时间，减少用户的等待时间，提高用户体验。
在其中一个实施例中，所述步骤S1之后包括：
步骤S1a：获取设置于所述温度下降速率最大的标定位置上的唤醒装置的第一预设温度。
如图4所示，本申请提供了燃料电池的保温方法采用的一个自唤醒策略的电气示意图。唤醒装置设置于燃料电池控制器和低压电源之间，唤醒装置可为温度开关、触发器或其他装置，不作限定。本申请由于设定了温度阈值(即第一预设温度)，系统不会低于零度以下，所以系统不会执行冷启动操作，可以降低冷启动失败的风险，还可以缩短系统在低温下的启动时间；温度低于温度阈值后自动执行低温暖机操作来防止系统在低温环境下被冻坏，解决车载燃料电池系统在低温下的冷储存问题；温度低于阈值后自动执行低温暖机操作会将系统温度保持在零度以上，解决冷启动时间过长以及冷启动容易失败的问题。其中，唤醒策略不限于本申请中所提供的，还可以为其他方式进行唤醒以实现本申请中燃料电池的保温方法。
在其中一个实施例中，所述步骤S2包括：
步骤S21：当所述温度低于唤醒装置的第一预设温度，则利用所述唤醒装置使所述燃料电池控制器上电。
具体地，当唤醒装置内部的第一预设阈值高于或等于燃料电池系统中温度下降速率最大的管路的温度，则温度开关闭合。
在其中一个实施例中，所述步骤S21包括：
步骤S211：当所述温度低于温度开关的第一预设温度，则所述温度开关唤醒，以导通所述燃料电池控制器、温度开关和低压电源所在的环路。
具体地，当温度开关闭合，那么燃料电池控制器、温度开关和低压电源所在的环路导通，即低压电源给燃料电池控制器供电。低压电源的电压范围根据具体情况进行调整，不作限定。
在其中一个实施例中，所述步骤S3包括：
步骤S31：所述燃料电池控制器触发整车控制器上电；
步骤S32：所述燃料电池控制器与整车控制器进行通信，并通过所述整车控制器对所述燃料电池系统中的燃料电池进行自暖机加热。
具体地，当燃料电池控制器上电后，则开始工作，可以触发整车控制器上电。整车控制器上电后，通过CAN通信线与燃料电池控制器进行信息交互，完成燃料电池进行自暖机加热。
在其中一个实施例中，所述步骤S32包括：
步骤S321：所述燃料电池控制器向所述整车控制器发送上高压请求；
步骤S322：当所述整车控制器接收到所述上高压请求，则整车控制器输出为燃料电池系统中的燃料电池进行自暖机加热的高压；
步骤S323：当所述燃料电池的温度达到第二预设温度，则燃料电池控制器控制燃料电池停止自暖机加热，并向所述整车控制器发送下高压电请求，以使所述整车控制器高压下电。
具体地，需要给燃料电池加高压，才能实现燃料电池的暖机加热，高压具体范围不作限定，根据不同情况进行调整。燃料电池控制器通过CAN通信线向整车控制器发送为燃料电池上高压的请求信号，当整车控制器接收到上高压的请求信号后，为燃料电池提供加热所需的高压。燃料电池加热一段时间后，即燃料电池的温度达到第二预设温度，则燃料电池控制器控制燃料电池停止加热，并向整车控制器发送下高压请求，以使所述整车控制器高压下电。若不终止整车控制器对燃料电池进行高压输送，则可能造成人身安全问题。第二预设温度，具体不作限定，根据具体情况进行调整。
在其中一个实施例中，所述步骤S323之后包括：
步骤S324：所述整车控制器低压下电。
在其中一个实施例中，所述步骤S2之后包括：
步骤S2a：所述燃料电池控制器控制第一开关闭合，为所述燃料电池控制器提供额外低压电源，其中，所述第一开关设置于低压电源和燃料电池控制器之间；
步骤S2b：所述燃料电池控制器控制第二开关闭合，使所述整车控制器上电，其中，所述第二开关设置于低压电源和整车控制器之间。
具体地，当温度开关闭合后，低压电源为燃料电池控制器提供工作电压，但是，在低压电源和燃料电池控制器之间设置第一开关，为燃料电池控制器配置备用工作电压源，主要是防止燃料电池温度升高后，温度开关断开导致燃料电池控制器失去供电。
应该理解的是，虽然图2的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图5所示，提供了一种燃料电池的保温装置，包括：选取模块10、唤醒模块20和加热模块30，其中：
选取模块10，用于选取燃料电池系统中多个标定位置中下降速率最大的标定位置对应的温度；
唤醒模块20，用于当所述温度低于第一预设温度，则唤醒燃料电池控制器上电；
加热模块30，用于通过所述燃料电池控制器，实现所述燃料电池系统中的燃料电池进行自暖机加热。
在其中一个实施例中，所述选取模块10之后包括：
第一获取模块，用于获取设置于所述温度下降速率最大的标定位置上的唤醒装置的第一预设温度。
在其中一个实施例中，所述唤醒模块包括：
第一上电模块，用于当所述温度低于唤醒装置的第一预设温度，则利用所述唤醒装置使所述燃料电池控制器上电。
在其中一个实施例中，所述唤醒装置为温度开关，所述第一上电模块包括：
环路导通模块，用于当所述温度低于温度开关的第一预设温度，则所述温度开关唤醒，以导通所述燃料电池控制器、温度开关和低压电源所在的环路。
在其中一个实施例中，所述加热模块包括：
第二上电模块，用于所述燃料电池控制器触发整车控制器上电；
自加热模块，用于所述燃料电池控制器与整车控制器进行通信，并通过所述整车控制器对所述燃料电池系统中的燃料电池进行自暖机加热。
在其中一个实施例中，所述自加热模块包括：
高压请求模块，用于所述燃料电池控制器向所述整车控制器发送上高压请求；
高压输出模块，用于当所述整车控制器接收到所述上高压请求，则整车控制器输出为燃料电池系统中的燃料电池进行自暖机加热的高压；
下高压模块，用于当所述燃料电池的温度达到第二预设温度，则燃料电池控制器控制燃料电池停止自暖机加热，并向所述整车控制器发送下高压电请求，以使所述整车控制器高压下电。
在其中一个实施例中，所述下高压模块之后包括：
下低压模块，用于所述整车控制器低压下电。
在其中一个实施例中，所述唤醒模块之后包括：
第一开关闭合模块，用于所述燃料电池控制器控制第一开关闭合，为所述燃料电池控制器提供额外低压电源，其中，所述第一开关设置于低压电源和燃料电池控制器之间；
第二开关闭合模块，用于所述燃料电池控制器控制第二开关闭合，使所述整车控制器上电，其中，所述第二开关设置于低压电源和整车控制器之间。
关于一种燃料电池的保温装置的具体限定可以参见上文中对于一种燃料电池的保温方法的限定，在此不再赘述。上述一种燃料电池的保温装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图6所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储燃料电池相关数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种燃料电池的保温方法。
本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
选取燃料电池系统中多个标定位置中下降速率最大的标定位置对应的温度；
当所述温度低于第一预设温度，则唤醒燃料电池控制器上电；
通过所述燃料电池控制器，实现所述燃料电池系统中的燃料电池进行自暖机加热。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
选取燃料电池系统中多个标定位置中下降速率最大的标定位置对应的温度；
当所述温度低于第一预设温度，则唤醒燃料电池控制器上电；
通过所述燃料电池控制器，实现所述燃料电池系统中的燃料电池进行自暖机加热。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM 以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM (SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM (RDRAM)等。
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。
以上所述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发明专利范围的限制。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 (9)

1.一种燃料电池的保温方法，其特征在于，所述方法包括：
选取燃料电池系统中多个标定位置中下降速率最大的标定位置对应的温度；
当所述温度低于第一预设温度，则唤醒燃料电池控制器上电；
通过所述燃料电池控制器，实现所述燃料电池系统中的燃料电池进行自暖机加热；
其中，在选取燃料电池系统中多个标定位置中下降速率最大的标定位置对应的温度之前，需要对燃料电池系统进行仿真或测试，以找到燃料电池系统中温度下降速率最快的标定位置；
其中，所述标定位置为燃料电池系统的各个管路和各个部件，所述标定位置上设置温度传感器，当燃料电池系统停止工作开始，实时监测各个管路和各个部件上的温度传感器的参数；
其中，所述选取燃料电池系统中多个标定位置中下降速率最大的标定位置对应的温度之后包括：
获取设置于所述温度下降速率最大的标定位置上的唤醒装置的第一预设温度；
其中，所述当所述温度低于第一预设温度，则唤醒燃料电池控制器上电包括：
当所述温度低于唤醒装置的第一预设温度，则利用所述唤醒装置使所述燃料电池控制器上电。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述唤醒装置为温度开关，所述当所述温度低于唤醒装置的第一预设温度，则利用所述唤醒装置，使所述燃料电池控制器上电包括：
当所述温度低于温度开关的第一预设温度，则所述温度开关唤醒，以导通所述燃料电池控制器、温度开关和低压电源所在的环路。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过所述燃料电池控制器，实现所述燃料电池系统中的燃料电池进行自暖机加热包括：
所述燃料电池控制器触发整车控制器上电；
所述燃料电池控制器与整车控制器进行通信，并通过所述整车控制器对所述燃料电池系统中的燃料电池进行自暖机加热。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述燃料电池控制器与整车控制器进行通信，并通过所述整车控制器对所述燃料电池系统中的燃料电池进行自暖机加热包括：
所述燃料电池控制器向所述整车控制器发送上高压请求；
当所述整车控制器接收到所述上高压请求，则整车控制器输出为燃料电池系统中的燃料电池进行自暖机加热的高压；
当所述燃料电池的温度达到第二预设温度，则燃料电池控制器控制燃料电池停止自暖机加热，并向所述整车控制器发送下高压电请求，以使所述整车控制器高压下电。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述整车控制器高压下电之后，包括：所述整车控制器低压下电。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃料电池控制器上电之后包括：
所述燃料电池控制器控制第一开关闭合，为所述燃料电池控制器提供额外低压电源，其中，所述第一开关设置于低压电源和燃料电池控制器之间；
所述燃料电池控制器控制第二开关闭合，使整车控制器上电，其中，所述第二开关设置于低压电源和整车控制器之间。
7.一种燃料电池的保温装置，其特征在于，所述装置包括：
选取模块，用于选取燃料电池系统中多个标定位置中下降速率最大的标定位置对应的温度；
唤醒模块，用于当所述温度低于第一预设温度，则唤醒燃料电池控制器上电；
加热模块，用于通过所述燃料电池控制器，实现权利要求1-6中任一所述燃料电池的保温方法。
8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-6中任一项所述方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述的方法的步骤。
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