CN113451610B - 控制方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents

控制方法、装置、计算机设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种控制方法、装置、计算机设备和存储介质，所述方法包括：在燃料电池以目标功率运行，且给定散热风扇目标转速的情况下，获取散热风扇的实际转速；根据所述散热风扇的实际转速，确定所述燃料电池的实际输出功率；获取所述燃料电池的可加载功率；根据若所述燃料电池的可加载功率与实际输出功率之间的功率差值大于功率差值阈值，则控制所述燃料电池以所述实际输出功率运行。本申请所述方法能够提高散热器的散热效能、保证燃料电池的功率持续输出以及提升燃料电池的运行性能和寿命。

Description

控制方法、装置、计算机设备和存储介质
技术领域
本申请涉及自动化技术领域，特别是涉及一种控制方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种低温型燃料电池，最佳工作温度一般在60℃～80℃之内。PEMFC电化学反应是放热反应，会在运行过程中不断产生热量，进而系统温度会逐渐升高。PEMFC系统温度升高，一方面改善电堆电极内气体传质，提高电解质膜上催化剂活性，使燃料电池电化学反应速度加快；另一方面能够增加质子交换膜的电导率，减少膜的欧姆极化，从而提高转换效率。但随着燃料电池电堆温度不断升高，会加速质子交换膜中水分流失，使得水蒸气分压增大，造成膜脱水、收缩甚至破裂，严重影响燃料电池的正常工作，并存在极大安全隐患。相反，如果燃料电池内部温度过低，反应生成的水不能以气态方式排出，容易出现“电极淹没”现象，同时会引起电池内部传质受限和电化学反应速度降低，造成电池性能下降。因此，必须合理设计燃料电池散热系统和控制方法，将燃料电池温度控制在合理范围内，才能保证燃料电池性能和寿命。
在电堆正常工作过程中，如果发生散热风扇由于自身故障，实际转速偏离目标值较多，或者散热器本体被杂物遮挡，散热效能降低等情况，散热系统不能及时有效的将热量散发出去，会造成燃料电池本体温度急剧上升，进而影响燃料电池功率输出及寿命，甚至损坏燃料电池。
现有燃料电池温控算法设计，都是在散热组件(包括散热器、散热风扇)正常情况下控制散热风扇转速和水泵转速，来保证燃料电池温度和出入口温差与目标值一致。现有燃料电池温控算法设计，当散热器被遮挡，散热风扇效率降低的情况发生时，不能对散热器散热效能实时监测和燃料电池功率合理控制，造成燃料电池温度偏离目标值，甚至导致燃料电池因温度过高而损坏。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高散热器的散热效能、保证燃料电池的功率持续输出以及提供燃料电池的运行性能和寿命的控制方法、装置、计算机设备和存储介质。
一种控制方法，所述方法包括：
在燃料电池以目标功率运行，且给定散热风扇目标转速的情况下，获取散热风扇的实际转速；
根据所述散热风扇的实际转速，确定所述燃料电池的实际输出功率；
获取所述燃料电池的可加载功率；
若所述燃料电池的可加载功率与实际输出功率之间的功率差值大于功率差值阈值，则控制所述燃料电池以所述实际输出功率运行。
在一实施例中，所述根据所述散热风扇的实际转速，确定所述燃料电池的实际输出功率包括：
计算所述散热风扇的实际转速与目标转速之间的差值，得到转速差值；
根据所述转速差值和转速差值阈值，确定所述燃料电池的实际输出功率。
在一实施例中，所述根据所述转速差值和转速差值阈值，确定所述燃料电池的实际输出功率包括：
若所述转速差值小于或等于转速差值阈值，则获取所述散热器的理论散热量和实际散热量；
若所述散热器的理论散热量和实际散热量的差值大于散热量阈值，则将所述燃料电池的输出功率从所述目标功率调整至第一预设功率，并使所述燃料电池在第一预设时间内以所述第一预设功率运行，其中，所述第一预设功率小于所述目标功率；
根据所述第一预设时间和时间阈值的大小，确定所述燃料电池的实际输出功率。
在一实施例中，所述获取所述散热器的理论散热量和实际散热量包括：
获取环境温度、车速和第一预设数据文件；
根据所述燃料电池的目标功率、环境温度、车速、所述风扇的实际转速以及第一预设数据文件，确定所述散热器的理论散热量；
获取散热器出口温度、散热器入口温度和第二预设数据文件；
根据所述散热器出口温度、散热器入口温度、环境温度、车速以及第二预设数据文件，确定所述散热器的实际散热量。
在一实施例中，所述若所述转速差值小于或等于转速差值阈值，则计算散热器的理论散热量和实际散热量之后还包括：
若所述散热器的理论散热量和实际散热量的差值小于或等于散热量阈值，则返回执行所述在燃料电池以目标功率运行，且散热器以目标转速旋转的情况下，获取散热风扇的实际转速的步骤。
在一实施例中，所述根据所述转速差值和转速差值阈值，确定所述燃料电池的实际输出功率包括：
若所述转速差值大于转速差值阈值，则将所述燃料电池的输出功率从所述目标功率调整至第一预设功率，并使所述燃料电池在第一预设时间内以所述第一预设功率运行，其中，所述第一预设功率小于所述目标功率；
根据所述第一预设时间和时间阈值的大小，确定所述燃料电池的实际输出功率。
在一实施例中，所述根据所述第一预设时间和时间阈值的大小，确定所述燃料电池的实际输出功率包括：
若所述第一预设时间大于时间阈值，则对所述燃料电池的输出功率进行累加，确定所述燃料电池的实际输出功率；
若所述第一预设时间小于或等于时间阈值，则返回执行所述将所述燃料电池的输出功率从所述目标功率调整至第一预设功率，并使所述燃料电池在第一预设时间内以所述第一预设功率运行的步骤。
在一实施例中，所述对所述燃料电池的输出功率进行累加，确定所述燃料电池的实际输出功率包括：
设置所述燃料电池的输出功率在第一预设功率的基础上，每隔第二预设时间递增第二预设功率，得到所述燃料电池的实际输出功率；其中，所述燃料电池的实际输出功率为小于或等于所述目标功率中的最大值。
在一实施例中，所述获取所述燃料电池的可加载功率包括：
获取第三预设数据文件；
根据所述风扇的实际转速、车速、环境温度和第三预设数据文件，得到所述燃料电池的可加载功率。
在一实施例中，所述方法还包括：
若所述燃料电池的可加载功率与实际输出功率之间的功率差值小于或等于功率差值阈值，则返回执行所述对所述燃料电池的输出功率进行累加的步骤。
一种控制装置，所述装置包括：
第一获取模块，用于在燃料电池以目标功率运行，且给定散热风扇目标转速的情况下，获取散热风扇的实际转速；
功率确定模块，用于根据所述散热风扇的实际转速，确定所述燃料电池的实际输出功率；
第二获取模块，用于获取所述燃料电池的可加载功率；
控制模块，用于若所述燃料电池的可加载功率与实际输出功率之间的功率差值大于功率差值阈值，则控制所述燃料电池以所述实际输出功率运行。
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。
上述的一种控制方法、装置、计算机设备和存储介质，所述方法包括：在燃料电池以目标功率运行，且给定散热风扇目标转速的情况下，获取散热风扇的实际转速；进而根据所述散热风扇的实际转速，确定所述燃料电池的实际输出功率；然后获取所述燃料电池的可加载功率；最后根据若所述燃料电池的可加载功率与实际输出功率之间的功率差值大于功率差值阈值，则控制所述燃料电池以所述实际输出功率运行。本申请所述方法能够提高散热器的散热效能、保证燃料电池的功率持续输出以及提供燃料电池的运行性能和寿命。
附图说明
图1为一个实施例中燃料电池散热系统的结构示意图；
图2为一种控制方法的应用环境图；
图3为一个实施例中一种控制方法的流程示意图；
图4为另一个实施例中一种控制方法的流程示意图；
图5为一个实施例中一种控制装置的结构框图；
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。
一种典型的燃料电池温度控制系统由电堆系统、水泵、三通阀、散热器(包括散热风扇)、温度传感器、压力传感器及控制器等部件构成，如图1所示。图1中，黑色实线箭头表示冷却液流动方向，黑色虚线箭头表示控制信号方向。在电堆出口处安装有温度传感器T2，监控出口冷却液温度；电堆入口处安装有温度传感器T1和压力传感器P1，分别监控电堆入口冷却液温度和入口冷却液压力；同时电堆系统上还安装有温度传感器T3，来监控电堆工作时，外界的环境温度；散热器出入口分别安装有温度传感器T4和温度传感器T5，分别监控散热器出口水温和入口水温。电堆入口温度传感器T1、电堆出口温度传感器T2、环境温度传感器T3、散热器出口温度传感器T4、散热器入口温度传感器T5及压力传感器P1，分别将温度信号和压力信号反馈给控制器，控制器根据采集的温度信号值和压力信号值，利用控制算法，调节水泵、电子节温器及散热风扇控制信号，实现电堆入口温度及出入口温差的控制。
在电堆正常工作过程中，如果发生散热风扇由于自身故障，实际转速偏离目标值较多，或者散热器本体被杂物遮挡，散热效能降低等情况，散热系统不能及时有效的将热量散发出去，会造成燃料电池本体温度急剧上升，进而影响燃料电池功率输出及寿命，甚至损坏燃料电池。本专利针对此问题，设计一套燃料电池功率控制方法，实现散热器散热效能实时监测和燃料电池功率合理控制。
本申请提供的一种环境温度预测方法，可以应用于如图2所示的应用环境中。其中，燃料电池散热系统102通过网络与服务器104进行通信。燃料电池散热系统102中，在燃料电池以目标功率运行，且给定散热风扇目标转速的情况下，服务器104获取散热风扇的实际转速；进而根据所述散热风扇的实际转速，确定所述燃料电池的实际输出功率；然后获取所述燃料电池的可加载功率；最后根据若所述燃料电池的可加载功率与实际输出功率之间的功率差值大于功率差值阈值，则控制所述燃料电池以所述实际输出功率运行。服务器104根据所述温度差和冷却液温度，确定所述环境温度。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3所示，提供了一种控制方法，以该方法应用于图2中的服务器104为例进行说明，包括以下步骤：
步骤S110：在燃料电池以目标功率运行，且给定散热风扇目标转速的情况下，获取散热风扇的实际转速；
步骤S210：根据所述散热风扇的实际转速，确定所述燃料电池的实际输出功率；
步骤S310：获取所述燃料电池的可加载功率；
步骤S410：若所述燃料电池的可加载功率与实际输出功率之间的功率差值大于功率差值阈值，则控制所述燃料电池以所述实际输出功率运行。
具体地，为了保证功率输出及运行寿命，PEMFC对本体温度控制有较高的要求。因此，在燃料电池工作期间，燃料电池实际温度始终要保持在目标温度值附近。如果在燃料电池工作过程中，发生散热风扇由于自身故障，实际转速偏离目标值较多，或者散热器本体被杂物遮挡，散热效能降低等情况，此时散热系统不能有效的将热量散发出去，会造成燃料电池本体温度急剧上升，破坏燃料电池正常的工作环境。
针对以上问题，本发明设计了一种控制方法，散热器散热性能检测单元，检测散热器在当前状态下是否满足散热需求；电堆功率控制单元，控制电堆在散热系统效能降低时输出合适的功率；温度控制单元，控制燃料电池温度符合目标状态。最终目标是通过所提出燃料电池温度控制策略，确保在发生散热器(包括散热风扇)的散热效能降低时，电堆在合适的功率点运行，提高燃料电池的运行性能和寿命。
上述的一种控制方法，所述方法包括：在燃料电池以目标功率运行，且给定散热风扇目标转速的情况下，获取散热风扇的实际转速；进而根据所述散热风扇的实际转速，确定所述燃料电池的实际输出功率；然后获取所述燃料电池的可加载功率；最后根据若所述燃料电池的可加载功率与实际输出功率之间的功率差值大于功率差值阈值，则控制所述燃料电池以所述实际输出功率运行。本申请所述方法能够提高散热器的散热效能、保证燃料电池的功率持续输出以及提升燃料电池的运行性能和寿命。
在一实施例中，所述根据所述散热风扇的实际转速，确定所述燃料电池的实际输出功率包括：
计算所述散热风扇的实际转速与目标转速之间的差值，得到转速差值；
根据所述转速差值和转速差值阈值，确定所述燃料电池的实际输出功率。
在一实施例中，所述根据所述转速差值和转速差值阈值，确定所述燃料电池的实际输出功率包括：
若所述转速差值小于或等于转速差值阈值，则获取所述散热器的理论散热量和实际散热量；
若所述散热器的理论散热量和实际散热量的差值大于散热量阈值，则将所述燃料电池的输出功率从所述目标功率调整至第一预设功率，并使所述燃料电池在第一预设时间内以所述第一预设功率运行，其中，所述第一预设功率小于所述目标功率；
根据所述第一预设时间和时间阈值的大小，确定所述燃料电池的实际输出功率。
在一实施例中，所述获取所述散热器的理论散热量和实际散热量包括：
获取环境温度、车速和第一预设数据文件；
根据所述燃料电池的目标功率、环境温度、车速、所述风扇的实际转速以及第一预设数据文件，确定所述散热器的理论散热量；
获取散热器出口温度、散热器入口温度和第二预设数据文件；
根据所述散热器出口温度、散热器入口温度、环境温度、车速以及第二预设数据文件，确定所述散热器的实际散热量。
在一实施例中，所述若所述转速差值小于或等于转速差值阈值，则计算散热器的理论散热量和实际散热量之后还包括：
若所述散热器的理论散热量和实际散热量的差值小于或等于散热量阈值，则返回执行所述在燃料电池以目标功率运行，且散热器以目标转速旋转的情况下，获取散热风扇的实际转速的步骤。
在一实施例中，所述根据所述转速差值和转速差值阈值，确定所述燃料电池的实际输出功率包括：
若所述转速差值大于转速差值阈值，则将所述燃料电池的输出功率从所述目标功率调整至第一预设功率，并使所述燃料电池在第一预设时间内以所述第一预设功率运行，其中，所述第一预设功率小于所述目标功率；
根据所述第一预设时间和时间阈值的大小，确定所述燃料电池的实际输出功率。
在一实施例中，所述根据所述第一预设时间和时间阈值的大小，确定所述燃料电池的实际输出功率包括：
若所述第一预设时间大于时间阈值，则对所述燃料电池的输出功率进行累加，确定所述燃料电池的实际输出功率；
若所述第一预设时间小于或等于时间阈值，则返回执行所述将所述燃料电池的输出功率从所述目标功率调整至第一预设功率，并使所述燃料电池在第一预设时间内以所述第一预设功率运行的步骤。
在一实施例中，所述对所述燃料电池的输出功率进行累加，确定所述燃料电池的实际输出功率包括：
设置所述燃料电池的输出功率在第一预设功率的基础上，每隔第二预设时间递增第二预设功率，得到所述燃料电池的实际输出功率；其中，所述燃料电池的实际输出功率为小于或等于所述目标功率中的最大值。
在一实施例中，所述获取所述燃料电池的可加载功率包括：
获取第三预设数据文件；
根据所述风扇的实际转速、车速、环境温度和第三预设数据文件，得到所述燃料电池的可加载功率。
在一实施例中，所述方法还包括：
若所述燃料电池的可加载功率与实际输出功率之间的功率差值小于或等于功率差值阈值，则返回执行所述对所述燃料电池的输出功率进行累加的步骤。
参见图4，下面根据图4对本申请所述的控制方法进行具体说明。
若燃料电池运行目标功率为P_Tgt,在此功率下，通过温度控制算法得出风扇的目标转速为RF_Tgt，并将风扇目标转速RF_Tgt通过CAN信号传递为风扇控制器，由风扇控制器控制风扇实际转速。与此同时，散热风扇控制器实时测量风扇转速RF_Act。比较散热风扇的实际转速RF_Act与目标转速RF_Tgt大小，可以获得风扇转速偏差值E_RF＝RF_Tgt-RF_Act；设定风扇转速偏差值阈值为TF。
如果风扇转速偏差值E_RF大于风扇转速偏差值阈值TF，即E_RF>TF，则表明风扇自身存在故障，风扇实际转速达不到目标转速要求，即风扇散热量不能满足需求值，在这种情况下，会造成电堆本体温度逐步上升，最终影响电堆性能。为此，需要调整燃料电池功率为P0，并运行时间为t秒，且P0<P_Tgt，保证燃料电池不会过温。
如果风扇转速偏差值E_RF小于或等于风扇转速偏差值阈值TF，即E_RF<TF或E_RF＝TF,则需要根据燃料电池功率P_Tgt、环境温度T3、车速Ve及风扇实际转速RF_Act，查第一预设数据文件中的表格(表格中记载了燃料电池功率P_Tgt、环境温度T3、车速Ve、风扇实际转速RF_Act和理论散热量Q_Th的关系数据)，得出此状态下的系统理论散热量Q_Th；再根据散热器出口温度T4、散热器入口温度T5、环境温度T3、车速Ve，查第二预设数据文件中的表格(表格中记载了散热器出口温度T4、散热器入口温度T5、环境温度T3、车速Ve和散热器实际散热量Q_Act的关系数据)，得出此时散热器实际散热量Q_Act；计算燃料电池系统理论散热量Q_Th和散热器实际散热量Q_Act的差值E_Q＝Q_Th-Q_Act,然后与差值阈值Q_Thd之间进行比较。若差值E_Q不大于差值阈值Q_Thd，即E_Q≤Q_Thd，则表明散热器的散热性能符合要求，电堆继续以目标功率P_Tgt工作；若差值Q_T大于差值阈值Q_Thd，即Q_T>Q_Thd,则表明散热器的散热性能出现下降，需要及时调节电堆输出功率为P0。并运行时间为t秒，且P0<P_Tgt，保证燃料电池不会过温。
设定散热器的散热性能出现下降时燃料电池输出P0<P_Tgt，保证燃料电池以小功率运行不会出现过温现象，但此时燃料电池输出功率可能不满足整车功率需求。为了在散热器的散热性能出现下降时尽可能提高燃料电池输出功率，需要在燃料电池以功率P0运行t秒以后，进一步调节燃料电池输出功率。同时，为了避免在提高功率过程中出现过温情况，本发明采取燃料电池输出功率逐次递加方法，即在功率P0基础上，每间隔时间t1，燃料电池输出功率增加P1，燃料电池实际输出功率P_Act＝P0+P1，且累加过程中保证燃料电池实际输出功率P_Act不大于燃料电池目标功率P_Tgt，即P_Act≤P_Tgt。
在燃料电池以实际功率P_Act工作时，需要根据此时的燃料电池目标温度T_Tgt和温差要求，控制水泵转速RP、三通阀开度TVD及风扇转速RF，并实时测量电堆出口冷却液温度T2。具体地，根据当前电堆入口温度T1和目标温度T_Tgt之间偏差，利用PID算法计算三通阀开度TVD和风扇转速RF_Act；根据当前电堆出入口温差E_T和目标温差E_Tgt之间偏差，利用PID算法计算水泵转速RP。在温度控制策略上可以采用通用温度控制方法，即通过调节散热风扇转速RF_Act和三通阀开度TVD来实现对电堆入口冷却液温度T1控制；通过调节水泵转速RP以获得不同冷却液入堆流量来完成对电堆出入口冷却液温差控制。
在电堆温度控制过程中，根据环境温度T3、车速Ve及风扇实际转速RF_Act，查第三预设数据文件中的表格(表格中记载了环境温度T3、车速Ve、风扇实际转速RF_Act和燃料电池可加载功率P_A的关系数据)，得出此状态下的燃料电池可加载功率P_A；计算燃料电池可加载功率P_A和实际功率P_Act的差值E_P＝P_A-P_Act,然后与差值阈值P_Thd之间进行比较。若差值E_P小于或等于差值阈值P_Thd，即E_P≤P_Thd，则表明散热器的散热性能满足加载功率要求，电堆输出功率在实际功率P_Act上进行累加；若差值E_P大于差值阈值P_Thd，即E_P>P_Thd,则表明散热器的散热性能不能满足继续加载功率需求，此时燃料电池以功率P_Act运行。
应该理解的是，虽然图3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，提供了一种控制装置，包括：第一获取模块201、功率确定模块202、第二获取模块203和控制模块204，其中：
第一获取模块201，用于在燃料电池以目标功率运行，且给定散热风扇目标转速的情况下，获取散热风扇的实际转速；
功率确定模块202，用于根据所述散热风扇的实际转速，确定所述燃料电池的实际输出功率；
第二获取模块203，用于获取所述燃料电池的可加载功率；
控制模块204，用于若所述燃料电池的可加载功率与实际输出功率之间的功率差值大于功率差值阈值，则控制所述燃料电池以所述实际输出功率运行。
在一实施例中，所述功率确定模块202包括：
第一计算模块2021，用于计算所述散热风扇的实际转速与目标转速之间的差值，得到转速差值；
第一功率确定模块2022，用于根据所述转速差值和转速差值阈值，确定所述燃料电池的实际输出功率。
在一实施例中，所述第一功率确定模块2022包括：
第三获取模块2022a，用于若所述转速差值小于或等于转速差值阈值，则获取所述散热器的理论散热量和实际散热量；
第一运行模块2022b，用于若所述散热器的理论散热量和实际散热量的差值大于散热量阈值，则将所述燃料电池的输出功率从所述目标功率调整至第一预设功率，并使所述燃料电池在第一预设时间内以所述第一预设功率运行，其中，所述第一预设功率小于所述目标功率；
第二功率确定模块2022c，用于根据所述第一预设时间和时间阈值的大小，确定所述燃料电池的实际输出功率。
在一实施例中，所述第三获取模块2022a包括：
第四获取模块2022a-1，用于获取环境温度、车速和第一预设数据文件；
理论散热量确定模块2022a-2，用于根据所述燃料电池的目标功率、环境温度、车速、所述风扇的实际转速以及第一预设数据文件，确定所述散热器的理论散热量；
第五获取模块2022a-3，用于获取散热器出口温度、散热器入口温度和第二预设数据文件；
实际散热量确定模块2022a-4，用于根据所述散热器出口温度、散热器入口温度、环境温度、车速以及第二预设数据文件，确定所述散热器的实际散热量。
在一实施例中，所述第三获取模块2022a之后还包括：
第一执行模块2022d，用于若所述散热器的理论散热量和实际散热量的差值小于或等于散热量阈值，则返回执行所述在燃料电池以目标功率运行，且散热器以目标转速旋转的情况下，获取散热风扇的实际转速的步骤。
在一实施例中，所述第一功率确定模块2022包括：
第二运行模块2022-A，用于若所述转速差值大于转速差值阈值，则将所述燃料电池的输出功率从所述目标功率调整至第一预设功率，并使所述燃料电池在第一预设时间内以所述第一预设功率运行，其中，所述第一预设功率小于所述目标功率；
第三功率确定模块2022-B，用于根据所述第一预设时间和时间阈值的大小，确定所述燃料电池的实际输出功率。
在一实施例中，所述第三功率确定模块2022-B包括：
功率累加模块2022-B-1，用于若所述第一预设时间大于时间阈值，则对所述燃料电池的输出功率进行累加，确定所述燃料电池的实际输出功率；
第二执行模块2022-B-2，用于若所述第一预设时间小于或等于时间阈值，则返回执行所述将所述燃料电池的输出功率从所述目标功率调整至第一预设功率，并使所述燃料电池在第一预设时间内以所述第一预设功率运行的步骤。
在一实施例中，所述功率累加模块2022-B-1包括：
第四功率确定模块2022-B-1-1，用于设置所述燃料电池的输出功率在第一预设功率的基础上，每隔第二预设时间递增第二预设功率，得到所述燃料电池的实际输出功率；其中，所述燃料电池的实际输出功率为小于或等于所述目标功率中的最大值。
在一实施例中，所述第二获取模块203包括：
第六获取模块2031，用于获取第三预设数据文件；
第五功率确定模块2032，用于根据所述风扇的实际转速、车速、环境温度和第三预设数据文件，得到所述燃料电池的可加载功率。
在一实施例中，所述方法还包括：
第三执行模块205，用于若所述燃料电池的可加载功率与实际输出功率之间的功率差值小于或等于功率差值阈值，则返回执行所述对所述燃料电池的输出功率进行累加的步骤。
关于一种控制装置的具体限定可以参见上文中对于一种控制方法的限定，在此不再赘述。上述一种控制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系统相关数据。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环境温度预测方法。
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：
在燃料电池以目标功率运行，且给定散热风扇目标转速的情况下，获取散热风扇的实际转速；
根据所述散热风扇的实际转速，确定所述燃料电池的实际输出功率；
获取所述燃料电池的可加载功率；
若所述燃料电池的可加载功率与实际输出功率之间的功率差值大于功率差值阈值，则控制所述燃料电池以所述实际输出功率运行。
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：
在燃料电池以目标功率运行，且给定散热风扇目标转速的情况下，获取散热风扇的实际转速；
根据所述散热风扇的实际转速，确定所述燃料电池的实际输出功率；
获取所述燃料电池的可加载功率；
若所述燃料电池的可加载功率与实际输出功率之间的功率差值大于功率差值阈值，则控制所述燃料电池以所述实际输出功率运行。
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 (8)

1.一种控制方法，所述控制方法用于控制燃料电池温度控制系统，其中，燃料电池温度控制系统包括电堆系统、水泵、三通阀、散热器、温度传感器、压力传感器及控制器，其中，所述散热器包括散热风扇，其特征在于，所述方法包括：
在燃料电池以目标功率运行，且给定散热风扇目标转速的情况下，获取散热风扇的实际转速；
根据所述散热风扇的实际转速，确定所述燃料电池的实际输出功率；
获取所述燃料电池的可加载功率；
若所述燃料电池的可加载功率与实际输出功率之间的功率差值大于功率差值阈值，则控制所述燃料电池以所述实际输出功率运行；
其中，所述根据所述散热风扇的实际转速，确定所述燃料电池的实际输出功率包括：
计算所述散热风扇的实际转速与目标转速之间的差值，得到转速差值；
根据所述转速差值和转速差值阈值，确定所述燃料电池的实际输出功率；
其中，所述根据所述转速差值和转速差值阈值，确定所述燃料电池的实际输出功率包括：
若所述转速差值小于或等于转速差值阈值，则获取所述散热器的理论散热量和实际散热量；
若所述散热器的理论散热量和实际散热量的差值大于散热量阈值，则将所述燃料电池的输出功率从所述目标功率调整至第一预设功率，并使所述燃料电池在第一预设时间内以所述第一预设功率运行，其中，所述第一预设功率小于所述目标功率；
根据所述第一预设时间和时间阈值的大小，确定所述燃料电池的实际输出功率；
其中，所述若所述转速差值小于或等于转速差值阈值，则计算散热器的理论散热量和实际散热量之后还包括：
若所述散热器的理论散热量和实际散热量的差值小于或等于散热量阈值，则返回执行所述在燃料电池以目标功率运行，且散热器以目标转速旋转的情况下，获取散热风扇的实际转速的步骤；
其中，所述根据所述转速差值和转速差值阈值，确定所述燃料电池的实际输出功率包括：
若所述转速差值大于转速差值阈值，则将所述燃料电池的输出功率从所述目标功率调整至第一预设功率，并使所述燃料电池在第一预设时间内以所述第一预设功率运行，其中，所述第一预设功率小于所述目标功率；
根据所述第一预设时间和时间阈值的大小，确定所述燃料电池的实际输出功率；
其中，所述根据所述第一预设时间和时间阈值的大小，确定所述燃料电池的实际输出功率包括：
若所述第一预设时间大于时间阈值，则对所述燃料电池的输出功率进行累加，确定所述燃料电池的实际输出功率；
若所述第一预设时间小于或等于时间阈值，则返回执行所述将所述燃料电池的输出功率从所述目标功率调整至第一预设功率，并使所述燃料电池在第一预设时间内以所述第一预设功率运行的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述散热器的理论散热量和实际散热量包括：
获取环境温度、车速和第一预设数据文件；
根据所述燃料电池的目标功率、环境温度、车速、所述风扇的实际转速以及第一预设数据文件，确定所述散热器的理论散热量；
获取散热器出口温度、散热器入口温度和第二预设数据文件；
根据所述散热器出口温度、散热器入口温度、环境温度、车速以及第二预设数据文件，确定所述散热器的实际散热量。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述对所述燃料电池的输出功率进行累加，确定所述燃料电池的实际输出功率包括：
设置所述燃料电池的输出功率在第一预设功率的基础上，每隔第二预设时间递增第二预设功率，得到所述燃料电池的实际输出功率；其中，所述燃料电池的实际输出功率为小于或等于所述目标功率中的最大值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取所述燃料电池的可加载功率包括：
获取第三预设数据文件；
根据所述风扇的实际转速、车速、环境温度和第三预设数据文件，得到所述燃料电池的可加载功率。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述燃料电池的可加载功率与实际输出功率之间的功率差值小于或等于功率差值阈值，则返回执行所述对所述燃料电池的输出功率进行累加的步骤。
6.一种控制装置，其特征在于，所述控制装置用于执行权利要求1-5任一所述控制方法，所述装置包括：
第一获取模块，用于在燃料电池以目标功率运行，且给定散热风扇目标转速的情况下，获取散热风扇的实际转速；
功率确定模块，用于根据所述散热风扇的实际转速，确定所述燃料电池的实际输出功率；
第二获取模块，用于获取所述燃料电池的可加载功率；
控制模块，用于若所述燃料电池的可加载功率与实际输出功率之间的功率差值大于功率差值阈值，则控制所述燃料电池以所述实际输出功率运行。
7.一种计算机设备，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至5中任一项所述方法的步骤。
8.一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至5中任一项所述的方法的步骤。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113903946B (zh) * 2021-09-29 2023-02-24 北京亿华通科技股份有限公司 一种车载燃料电池的散热控制方法及装置
CN114122465B (zh) * 2021-11-25 2023-11-28 重庆地大工业技术研究院有限公司 一种修正燃料电池系统动态加载斜率的控制方法
CN113903950B (zh) * 2021-12-08 2022-03-08 国家电投集团氢能科技发展有限公司 分布式空冷燃料电池系统和航天器
CN114447366A (zh) * 2021-12-28 2022-05-06 东方电气(成都)氢燃料电池科技有限公司 一种抑制燃料电池冷却液温度过冲方法、系统及其控制器
CN115498213B (zh) * 2022-11-14 2023-02-17 北京亿华通科技股份有限公司 一种燃料电池热管理系统及其迟滞补偿控制方法
CN116344874B (zh) * 2023-03-31 2024-04-05 上海氢晨新能源科技有限公司 一种燃料电池的电堆状态的判断方法、优化方法及应用
CN116979104B (zh) * 2023-06-29 2024-04-26 上海徐工智能科技有限公司 一种燃料电池系统温度控制方法、装置、设备及存储介质
CN116936883B (zh) * 2023-09-14 2023-12-08 北京英博新能源有限公司 燃料电池电堆水温控制系统、方法、设备及介质

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2621424B2 (ja) * 1988-10-04 1997-06-18 富士電機株式会社 燃料電池の運転制御装置
US6743539B2 (en) * 2002-04-29 2004-06-01 General Motors Corporation Coolant fan control for fuel cell systems
JP4677715B2 (ja) * 2003-12-04 2011-04-27 日産自動車株式会社 燃料電池冷却システム
US7402353B2 (en) * 2004-04-13 2008-07-22 General Motors Corporation Transient controls to improve fuel cell performance and stack durability
CA2557865C (en) * 2004-08-25 2009-10-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power supply device
JP2006140031A (ja) * 2004-11-12 2006-06-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池発電装置システム
JP2007165088A (ja) * 2005-12-13 2007-06-28 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム及び該システムにおける冷却制御方法
JP4935566B2 (ja) * 2007-08-01 2012-05-23 日産自動車株式会社 車両用燃料電池システムおよび車両用燃料電池システムにおける運転温度の制御方法
US9437884B2 (en) * 2008-05-13 2016-09-06 GM Global Technology Operations LLC Self-tuning thermal control of an automotive fuel cell propulsion system
CN104728145B (zh) * 2013-12-23 2016-08-17 武汉众宇动力系统科技有限公司 一种空冷型燃料电池风扇的转速调节方法
CN106058285B (zh) * 2016-08-11 2019-09-10 深圳市科比特航空科技有限公司 一种无人机用燃料电池活化控制系统及控制方法
CN109786787A (zh) * 2019-01-09 2019-05-21 合肥工业大学 一种燃料电池堆控制装置及其使用方法

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