CN113851672A - 燃料电池冷却水系统的控制方法、燃料电池及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃料电池冷却水系统的控制方法、燃料电池及存储介质，该方法包括：当燃料电池的动力系统进入工作状态时，实时获取电堆出水端的出水温度；根据出水温度所处的范围对应控制三通阀节温器的板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率，调节出水温度处于预期温度范围。应用本发明的燃料电池冷却水系统的控制方法便于提高电堆温度稳定性，提高燃料电池寿命。

Description

燃料电池冷却水系统的控制方法、燃料电池及存储介质
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，具体的，涉及一种燃料电池冷却水系统的控制方法，还涉及应用该燃料电池冷却水系统的控制方法的燃料电池，还涉及应用该燃料电池冷却水系统的控制方法的计算机可读存储介质。
背景技术
随着气候变暖和能源日益匮乏，人们探索清洁能源替代化石燃料没有止步。近些年，利用氢能提供能源成为了当下的一个热门技术主题，氢能燃料电池发电系统正在逐步直接或间接取代化学电池供电和燃烧化石燃料供电，将成为第四代发电系统。氢能燃料电池是一种能量转换装置，又叫氢氧质子交换膜燃料电池，它是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。其基本原理是电解水的逆反应，即把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散与电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极，等温地将贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能。对于燃料电池而言，由于工作过程中不涉及到氢氧的燃烧仅仅是氢和氧通过电化学反应生成水，因而不受卡诺循环的限制，其能量转换效率明显高于内燃机，但其最佳工作温度为80℃左右，因此为提高电池使用性能应尽可能控制其工作温度在最佳工作范围内，当热能积累至电池温度超过电池最佳工作温度后，多余热量必须由冷却系统带走，因此冷却系统的优化热量管理对电池性能的提高非常重要。
现有的一种燃料电池水冷却系统通过设置有主循环通路和板式换热器循环通路，主循环通路用于对电堆进行降温，板式换热器循环通路用于调节主循环通路中冷却水的温度，主循环通路设置有主循环水泵，用于调节冷却水流量，板式换热器循环通路也设置有一个水泵，用于调节与冷却水热交换液体的流量，同时，通过三通阀节温器调节主循环通路与经过板式换热器中冷却水的比例，从而达到控制电堆温度的目的。然而该方案中，在进行冷却控制时，对冷却液的控制存在不精确的问题，且容易造成电堆进水口和出水口的温差较大，使得电堆的稳定性较差。
因此，需要更加合理的控制方案，控制冷却水系统进行电堆降温。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种提高电堆温度稳定性，提高燃料电池寿命的燃料电池冷却水系统的控制方法。
本发明的第二目的是提供一种提高电堆温度稳定性，提高燃料电池寿命的燃料电池。
本发明的第三目的是提供一种提高电堆温度稳定性，提高燃料电池寿命的计算机可读存储介质。
为了实现上述第一目的，本发明提供的燃料电池冷却水系统的控制方法包括：当燃料电池的动力系统进入工作状态时，实时获取电堆出水端的出水温度；根据出水温度所处的范围对应控制三通阀节温器的板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率，调节出水温度处于预期温度范围。
由上述方案可见，本发明的燃料电池冷却水系统的控制方法通过电堆出水端的出水温度对板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行控制，使得出水温度处于预期温度范围，从而提高电堆温度稳定性，使电堆工作在预期的温度，提高燃料电池寿命。
进一步的方案中，根据出水温度所处的范围对应控制三通阀节温器的板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率的步骤包括：出水温度处于预期温度范围时，获取电堆进水端的进水温度；根据出水温度与进水温度的温差控制板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行电堆恒温调节。
进一步的方案中，为了避免电堆进水端和出水端的温差过大导致电堆稳定性降低，利用出水温度与进水温度的温差控制板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率，使得电堆稳定性增加。
进一步的方案中，根据出水温度与进水温度的温差控制板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行电堆恒温调节的步骤包括：若温差大于预设温差时，控制板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行温差减小调节，直至温差小于或等于预设温差。
由此可见，在温差大于预设温差时，则说明温差过大，通过控制板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行温差减小调节，降低出水温度与进水温度的温差。
进一步的方案中，控制板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行温差减小调节的步骤包括：减小板式换热器侧开度；和/或增大第一水泵的运行功率；和/或减小第二水泵的运行功率。
由此可见，在温差减小调节时，可通过减小板式换热器侧开度、增大第一水泵的运行功率和减小第二水泵的运行功率等方式进行组合调节，提高调节的精确度。
进一步的方案中，控制板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行温差减小调节的步骤包括：以对应的预设幅度逐步调整板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和/或第二水泵的运行功率进行温差减小调节。
由此可见，通过预设幅度逐步调整板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和/或第二水泵的运行功率，可提高控制的精准度，避免调节幅度过大。
进一步的方案中，在以对应的预设幅度逐步调整板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和/或第二水泵的运行功率进行温差减小调节的步骤后，还包括：判断板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和/或第二水泵的运行功率是否达到停机条件，若是，则将燃料电池停止运行。
由此可见，在对应的预设幅度逐步调整板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和/或第二水泵的运行功率进行温差减小调节后，如果，板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和/或第二水泵的运行功率是否达到停机条件，则说明调节不起作用，需要进行停机处理，保障燃料电池的安全。
进一步的方案中，根据出水温度所处的范围对应控制三通阀节温器的板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率的步骤包括：获取当前的燃料电池输出功率，根据燃料电池输出功率控制第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率。
由此可见，由于燃料电池运行功率不同，其发热量也随之变化，通过监测达到预期温度范围时的燃料电池输出功率，并通过燃料电池输出功率变化对水泵实时调节，使得冷却调节更加精准。
进一步的方案中，根据出水温度所处的范围对应控制三通阀节温器的板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率的步骤包括：出水温度低于预期温度范围的下限值时，控制板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行冷却水升温调节。
由此可见，出水温度低于预期温度范围的下限值时，说明电堆的温度还未达到最佳的工作温度，因此，需要进行冷却水升温调节，使得电堆尽快达到最佳温度。
进一步的方案中，控制板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行冷却水升温调节的步骤包括：当出水温度处于第一温度范围且低于预期温度范围的下限值时，控制板式换热器侧开度为0度，第一水泵的运行功率为第一预设功率，第二水泵停机。
由此可见，当出水温度处于第一温度范围且低于预期温度范围的下限值时，通过控制板式换热器侧开度为0度，使得冷却水不经过板式换热器，不对电堆进行降温，加快电堆升温的速度。
进一步的方案中，控制板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行冷却水升温调节的步骤还包括：当出水温度处于第二温度范围且低于预期温度范围的下限值时，控制板式换热器侧开度为第一预设开度，第一水泵的运行功率为第二预设功率，第二水泵停机，其中，第一温度范围的上限值小于第二温度范围的下限值，第一预设开度大于0度，第一预设功率小于第二预设功率。
由此可见，当出水温度处于第二温度范围且低于预期温度范围的下限值时，说明电堆的温度接近最佳工作温度，由于冷却水升温与电堆温度之间存在滞后性，因此，此时适当的进行降温调节，避免电堆温度升温过快。
进一步的方案中，根据出水温度所处的范围对应控制三通阀节温器的板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率的步骤包括：当出水温度高于预期温度范围的上限值时，控制板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行冷却水降温调节。
由此可见，当出水温度高于预期温度范围的上限值时，则说明电堆的温度过高，需要进行冷却水降温调节，避免电堆的温度过高。
进一步的方案中，控制板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行冷却水降温调节的步骤包括：以对应的预设幅度逐步调整板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和/或第二水泵的运行功率进行冷却水降温调节，直至出水温度低于预期温度范围的上限值。
由此可见，以对应的预设幅度逐步调整板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和/或第二水泵的运行功率进行冷却水降温调节，可提高调节的精准度，避免温度较大的波动。
进一步的方案中，以对应的预设幅度逐步调整板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和/或第二水泵的运行功率进行冷却水降温调节的步骤后，还包括：判断出水温度是否达到报警温度，若是，将燃料电池停止运行。
由此可见，在进行冷却水降温调节后，如果温度达到报警温度，则说明温度调节失效，需要停机报警，保障电池的安全。
为了实现本发明的第二目的，本发明提供燃料电池包括处理器以及存储器，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的燃料电池冷却水系统的控制方法的步骤。
进一步的方案中，燃料电池还包括空气进气系统，空气进气系统用于向电堆输送空气；空气进气系统设置有用于对空气进行降温的中冷器，中冷器的进水端与三通阀节温器的出水端连通，中冷器的出水端与第一水泵的进水端连通。
由此可见，通过冷却水系统对空气进气系统进行降温，可简化系统结构，节省成本。
为了实现本发明的第三目的，本发明提供的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被控制器执行时实现上述的燃料电池冷却水系统的控制方法的步骤。
附图说明
图1是本发明燃料电池冷却水系统实施例的结构示意图。
图2是本发明燃料电池冷却水系统的控制方法实施例的流程图。
图3是本发明燃料电池冷却水系统的控制方法实施例中的根据出水温度控制燃料电池冷却水系统的流程图。
图4是本发明燃料电池冷却水系统的控制方法实施例中进行电堆恒温调节步骤的流程图。
图5是本发明燃料电池冷却水系统的控制方法实施例中进行温差减小调节步骤的流程图。
图6是本发明燃料电池冷却水系统的控制方法实施例中进行冷却水降温调节步骤的流程图。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
燃料电池冷却水系统的控制方法实施例：
本实施例的燃料电池冷却水系统的控制方法是应用在燃料电池冷却水系统中的应用程序，用于控制燃料电池冷却水系统对燃料电池的电堆进行控制。本实施例中，燃料电池包括电堆1、燃料电池冷却水系统2和空气进气系统3，燃料电池冷却水系统2用于对电堆1进行温度调节，空气进气系统3用于向电堆1输送空气。
燃料电池冷却水系统2包括第一水泵21、三通阀节温器22、板式换热器23、第二水泵24、电导率仪25、去离子器26、膨胀水箱27、液位检测器28、电堆出水温压传感器29和电堆进水温压传感器30，第一水泵21的进水端与电堆出水端连通，板式换热器23的热水管道进水端和三通阀节温器22的第一进水端均与第一水泵21的出水端连通，板式换热器23的热水管道出水端与三通阀节温器22的第二进水端连通，三通阀节温器22的出水端与电堆进水端连通，第二水泵24的出水端连通板式换热器23的冷水管道进水端，板式换热器23的热水管道出水端还与膨胀水箱27连通，电导率仪25设置在板式换热器23的热水管道出水端与膨胀水箱27之间的通路上，去离子器26的进水端连通板式换热器23的热水管道出水端与膨胀水箱27之间的通路去离子器26的出水端与三通阀节温器22的第二进水端连通，膨胀水箱27的出水端与三通阀节温器22的第二进水端连通，液位检测器28设置在膨胀水箱27内，电堆出水温压传感器29设置在电堆出水端，电堆进水温压传感器30设置在电堆进水端。
第一水泵21用于调节冷却水的流速，三通阀节温器22用于分配三通阀节温器22的第一进水端和三通阀节温器22的第二进水端的水量，板式换热器23用于对流经它的冷却水进行换热，第二水泵24用于调节板式换热器23冷水通道中的水流量，电导率仪25用于对冷却水进行电导率检测，去离子器26用于对冷却水进行导电离子去除，膨胀水箱27用来防止管道过压，液位检测器28用于检测管道是否缺水，电堆出水温压传感器29用于检测电堆出水端的压力和温度，电堆进水温压传感器30用于检测电堆进水端的压力和温度。
空气进气系统3设置有用于对空气通路进行降温的中冷器31，中冷器31的进水端与三通阀节温器22的出水端连通，中冷器31的出水端与第一水泵21的进水端连通。
参见图2，本实施例的燃料电池冷却水系统的控制方法在工作时，首先，执行步骤S1，当燃料电池的动力系统进入工作状态时，实时获取电堆出水端的出水温度。燃料电池的动力系统进入工作状态后，开始产生热量，此时，第一水泵21开启工作，此时，通过电堆出水温压传感器29实时获取电堆出水端的出水温度。
获取电堆出水端的出水温度后执行步骤S2，根据出水温度所处的范围对应控制三通阀节温器的板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率，调节出水温度处于预期温度范围。为了使电堆1工作在预期的温度，通过不同的温度范围对板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行控制，从而提高温度控制的精准度，提高电堆温度的稳定性。优选的，第一水泵的运行功率由以下公式获得：当前出水温度对应的功率设定值+X％×50％Pmax，其中，Pmax为第一水泵21的最大功率，X％＝(Pp－PRef)/PRef×100％，Pp为燃料电池当前输出功，PRef为出水温度达到预期温度范围的下限值时的输出功率。
本实施例中，根据出水温度所处的范围对应控制三通阀节温器的板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率的步骤包括：获取当前的燃料电池输出功率，根据燃料电池输出功率控制第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率。由于燃料电池运行功率不同，其发热量也随之变化，通过监测达到预期温度范围时的燃料电池输出功率，并通过燃料电池输出功率变化对水泵实时调节，使得冷却调节更加精准。第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率均由以下公式获得：当前出水温度对应的功率设定值+X％×50％Pmax，其中，Pmax为对应水泵的最大功率，X％＝(Pp－PRef)/PRef×100％，Pp为燃料电池当前输出功率，PRef为参考输出功率。本实施中，当出水温度低于预期温度范围的下限值时，燃料电池当前输出功率处于上升阶段，此时不需要根据燃料电池当前实际的输出功率进行调节第一水泵的运行功率，因此，在出水温度低于预期温度范围的下限值的阶段，燃料电池当前输出功率Pp赋值为1，参考输出功率PRef赋值为1，使得X％的值为0，当然，此时的燃料电池当前输出功率Pp是用来计算第一水泵的运行功率的值，而非燃料电池当前实际的输出功率。在出水温度大于或等于预期温度范围的下限值时，燃料电池当前输出功率Pp为燃料电池当前实际的输出功率，参考输出功率PRef为出水温度首次上升达到预期温度范围的下限值时燃料电池的输出功率。
本实施例中，参见图3，在根据出水温度所处的范围对应控制三通阀节温器的板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率时，先执行步骤S11，判断出水温度是否低于预期温度范围的下限值。电堆1开始工作后，电堆1的温度会持续上升，在电堆1的温度未达到预期的温度前，需要使电堆1尽快达到最佳温度。因此，需要先判断出水温度是否低于预期温度范围的下限值。
若确认出水温度低于预期温度范围的下限值时，执行步骤S12，控制板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行冷却水升温调节。出水温度低于预期温度范围的下限值时，说明电堆的温度还未达到最佳的工作温度，因此，需要进行冷却水升温调节，使得电堆尽快达到最佳温度。
本实施例中，控制板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行冷却水升温调节的步骤包括：当出水温度处于第一温度范围且低于预期温度范围的下限值时，控制板式换热器侧开度为0度，第一水泵的运行功率为第一预设功率，第二水泵停机；当出水温度处于第二温度范围且低于预期温度范围的下限值时，控制板式换热器侧开度为第一预设开度，第一水泵的运行功率为第二预设功率，第二水泵停机，其中，第一温度范围的上限值小于第二温度范围的下限值，第一预设开度大于0度，第一预设功率小于第二预设功率。优选的，第一温度范围为大于0℃且小于60℃，第二温度范围为大于或等于60℃且小于70℃，预期温度范围为大于或等于70℃且小于75℃，第一预设开度为10度，第一预设功率为20％Pmax+X％×50％Pmax，第二预设功率为40％Pmax+X％×50％Pmax。
在执行步骤S11时，若确认出水温度不低于预期温度范围的下限值，则执行步骤S13，判断出水温度是否处于预期温度范围。
若判断出水温度处于预期温度范围，则执行步骤S14，获取电堆进水端的进水温度。出水温度处于预期温度范围，则说明电堆1的温度达到预期的温度，为了避免电堆进水端和出水端的温差过大导致电堆稳定性降低，需要获取电堆进水端的进水温度。电堆进水端的进水温度可通过电堆进水温压传感器30获取。
获取电堆进水端的进水温度后，执行步骤S15，根据出水温度与进水温度的温差控制板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行电堆恒温调节。利用出水温度与进水温度的温差控制板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行电堆恒温调节，可提高电堆的稳定性，其中，出水温度与进水温度的温差为：出水温度减去进水温度的差值。
参见图4，本实施例中，在根据出水温度与进水温度的温差控制板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行电堆恒温调节的步骤时，先执行步骤S21，判断温差是否大于预设温差。其中，预设温差可根据试验数据预先设置，本实施例中，预设温差为5℃。若确认温差小于或等于预设温差时，执行步骤S22，控制板式换热器侧开度为第二预设开度，第一水泵的运行功率为第三预设功率，第二水泵的运行功率为第四预设功率。优选的，第二预设开度为45度，第三预设功率为40％Pmax+X％×50％Pmax，第四预设功率为20％Pmax+X％×20％Pmax。若确认温差大于预设温差时，则执行步骤S23，控制板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行温差减小调节，直至温差小于或等于预设温差。在温差大于预设温差时，则说明温差过大，通过控制板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行温差减小调节，降低出水温度与进水温度的温差。
控制板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行温差减小调节的步骤包括：减小板式换热器侧开度；和/或增大第一水泵的运行功率；和/或减小第二水泵的运行功率。在温差减小调节时，可通过减小板式换热器侧开度、增大第一水泵的运行功率和减小第二水泵的运行功率等方式进行组合调节，提高调节的精确度。
为了提高控制的精准度，避免调节幅度过大，本实施例中，控制板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行温差减小调节的步骤还包括：以对应的预设幅度逐步调整板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和/或第二水泵的运行功率进行温差减小调节。其中，预设幅度可根据实验数据预先设置。板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率均可设置对应的预设幅度进行温差减小调节。
本实施例中，在以对应的预设幅度逐步调整板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和/或第二水泵的运行功率进行温差减小调节的步骤后，还包括：判断板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和/或第二水泵的运行功率是否达到停机条件，若是，则将燃料电池停止运行。
为了更清楚的说明根据出水温度与进水温度的温差控制板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行电堆恒温调节的步骤，下面举例说明：
一个优选的实施例中，参见图5，以对应的预设幅度逐步调整板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和/或第二水泵的运行功率进行温差减小调节时，执行步骤S31，控制板式换热器侧开度为第三预设开度，第一水泵的运行功率为第五预设功率，第二水泵的运行功率为第六预设功率。其中，第三预设开度与第二预设开度相等，第五预设功率大于第四预设功率，第六预设功率小于第五预设功率，优选的，第三预设开度为45度，第五预设功率为70％Pmax+X％×50％Pmax，第六预设功率为10％Pmax+X％×25％Pmax。接着，执行步骤S32，判断温差是否大于预设温差。若温差小于或等于预设温差，则执行步骤S33，控制板式换热器侧开度为第二预设开度，第一水泵的运行功率为第三预设功率，第二水泵的运行功率为第四预设功率。若温差大于预设温差，则执行步骤S34，控制板式换热器侧开度为第一预设开度，第一水泵的运行功率增加第一功率幅度。第一功率幅度根据实验数据预先设置，优选的，第一功率幅度为10％Pmax。接着，执行步骤S35，判断第一水泵的运行功率是否达到停机条件。其中，停机条件为第一水泵的运行功率等于100％Pmax。若第一水泵的运行功率达到停机条件，则执行步骤S36，将燃料电池停止运行。若第一水泵的运行功率未达到停机条件，则返回执行步骤S32。
在执行步骤S13后，若确认出水温度未处于预期温度范围，即确认出水温度高于预期温度范围的上限值，此时，执行步骤S16，控制板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行冷却水降温调节。当出水温度高于预期温度范围的上限值时，则说明电堆的温度过高，需要进行冷却水降温调节，避免电堆的温度过高。
为了提高控制的精准度，避免调节幅度过大，本实施例中，控制板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行冷却水降温调节的步骤包括：以对应的预设幅度逐步调整板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和/或第二水泵的运行功率进行冷却水降温调节，直至出水温度低于预期温度范围的上限值。
本实施例中，以对应的预设幅度逐步调整板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和/或第二水泵的运行功率进行冷却水降温调节的步骤后，还包括：判断出水温度是大于或等于到报警温度，若是，将燃料电池停止运行。报警温度根据实验值预先设置，优选的，报警温度为大于或等于85℃。
为了更清楚的说明控制板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行冷却水降温调节的步骤，下面举例说明：
一个优选的实施例中，参见图6，以对应的预设幅度逐步调整板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和/或第二水泵的运行功率进行冷却水降温调节时，先执行步骤S41，控制板式换热器侧开度为第四预设开度，第一水泵的运行功率为第七预设功率，第二水泵的运行功率为第八预设功率。其中，第四预设开度为45度，第七预设功率为40％Pmax+X％×50％Pmax，第八预设功率为30％Pmax+X％×25％Pmax。接着，执行步骤S42，判断出口温度是否大于预期温度范围的上限值且小于报警温度。若判断出口温度大于预期温度范围的上限值且小于报警温度，则执行步骤S43，控制第一水泵的运行功率增加第二功率幅度，其中，第二功率幅度为10％Pmax。若判断出口温度不满足大于预期温度范围的上限值且小于报警温度，则执行步骤S44，判断出口温度是否小于或等于预期温度范围的上限值。若判断出口温度不满足小于或等于预期温度范围的上限值，即出口温度大于或等于报警温度，此时，执行步骤S45，将燃料电池停止运行，并报警通知。若判断出口温度小于或等于预期温度范围的上限值，则执行步骤S46，根据出水温度与进水温度的温差控制板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行电堆恒温调节。
需要说明的是，本领域技术人员应当知晓，在上述的步骤中，调节三通阀节温器的板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率之后，需等待预设时长之后再进行下一步骤的判断。预设时长应与进堆、出堆之间冷却水管道长度有关，每米增加0.4S等待时长。
燃料电池实施例：
本实施例的燃料电池包括控制器，控制器执行计算机程序时实现上述燃料电池冷却水系统的控制方法实施例中的步骤。
例如，计算机程序可以被分割成一个或多个模块，一个或者多个模块被存储在存储器中，并由控制器执行，以完成本发明。一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在燃料电池中的执行过程。
燃料电池可包括，但不仅限于，控制器、存储器。本领域技术人员可以理解，燃料电池可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如燃料电池还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
例如，控制器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用控制器、数字信号控制器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用控制器可以是微控制器或者该控制器也可以是任何常规的控制器等。控制器是燃料电池的控制中心，利用各种接口和线路连接整个燃料电池的各个部分。
存储器可用于存储计算机程序和/或模块，控制器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现燃料电池的各种功能。例如，存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
计算机可读存储介质实施例：
上述实施例的燃料电池集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，实现上述燃料电池冷却水系统的控制方法实施例中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被控制器执行时，可实现上述燃料电池冷却水系统的控制方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。存储介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read－Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
由上述可知，本发明的燃料电池冷却水系统的控制方法通过电堆出水端的出水温度对板式换热器侧开度、第一水泵的运行功率和第二水泵的运行功率进行控制，使得出水温度处于预期温度范围，从而提高电堆温度稳定性，使电堆工作在预期的温度，提高燃料电池寿命。
需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例，但发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明做出的非实质性修改，也均落入本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种燃料电池冷却水系统的控制方法，该系统包括第一水泵、三通阀节温器、板式换热器和第二水泵，所述第一水泵的进水端与电堆出水端连通，所述板式换热器的热水管道进水端和所述三通阀节温器的第一进水端均与所述第一水泵的出水端连通，所述板式换热器的热水管道出水端与所述三通阀节温器的第二进水端连通，所述三通阀节温器的出水端与电堆进水端连通，所述第二水泵的出水端连通所述板式换热器的冷水管道进水端；其特征在于：
所述方法包括：
当燃料电池的动力系统进入工作状态时，实时获取所述电堆出水端的出水温度；
根据所述出水温度所处的范围对应控制所述三通阀节温器的板式换热器侧开度、所述第一水泵的运行功率和所述第二水泵的运行功率，调节所述出水温度处于预期温度范围。
2.根据权利要求1所述的燃料电池冷却水系统的控制方法，其特征在于：
所述根据所述出水温度所处的范围对应控制所述三通阀节温器的板式换热器侧开度、所述第一水泵的运行功率和所述第二水泵的运行功率的步骤包括：
所述出水温度处于所述预期温度范围时，获取所述电堆进水端的进水温度；
根据所述出水温度与所述进水温度的温差控制所述板式换热器侧开度、所述第一水泵的运行功率和所述第二水泵的运行功率进行电堆恒温调节。
3.根据权利要求2所述的燃料电池冷却水系统的控制方法，其特征在于：
根据所述出水温度与所述进水温度的温差控制所述板式换热器侧开度、所述第一水泵的运行功率和所述第二水泵的运行功率进行电堆恒温调节的步骤包括：
若所述温差大于预设温差时，控制所述板式换热器侧开度、所述第一水泵的运行功率和所述第二水泵的运行功率进行温差减小调节，直至所述温差小于或等于所述预设温差。
4.根据权利要求3所述的燃料电池冷却水系统的控制方法，其特征在于：
所述控制所述板式换热器侧开度、所述第一水泵的运行功率和所述第二水泵的运行功率进行温差减小调节的步骤包括：
减小所述板式换热器侧开度；和/或
增大所述第一水泵的运行功率；和/或
减小所述第二水泵的运行功率。
5.根据权利要求4所述的燃料电池冷却水系统的控制方法，其特征在于：
控制所述板式换热器侧开度、所述第一水泵的运行功率和所述第二水泵的运行功率进行温差减小调节的步骤包括：
以对应的预设幅度逐步调整所述板式换热器侧开度、所述第一水泵的运行功率和/或所述第二水泵的运行功率进行温差减小调节。
6.根据权利要求5所述的燃料电池冷却水系统的控制方法，其特征在于：
在以对应的预设幅度逐步调整所述板式换热器侧开度、所述第一水泵的运行功率和/或所述第二水泵的运行功率进行温差减小调节的步骤后，还包括：
判断所述板式换热器侧开度、所述第一水泵的运行功率和/或所述第二水泵的运行功率是否达到停机条件，若是，则将所述燃料电池停止运行。
7.根据权利要求1所述的燃料电池冷却水系统的控制方法，其特征在于：
根据所述出水温度所处的范围对应控制所述三通阀节温器的板式换热器侧开度、所述第一水泵的运行功率和所述第二水泵的运行功率的步骤包括：
获取当前的燃料电池输出功率，根据所述燃料电池输出功率控制所述第一水泵的运行功率和所述第二水泵的运行功率。
8.根据权利要求1至7任一项所述的燃料电池冷却水系统的控制方法，其特征在于：
所述根据所述出水温度所处的范围对应控制所述三通阀节温器的板式换热器侧开度、所述第一水泵的运行功率和所述第二水泵的运行功率的步骤包括：
所述出水温度低于所述预期温度范围的下限值时，控制所述板式换热器侧开度、所述第一水泵的运行功率和所述第二水泵的运行功率进行冷却水升温调节。
9.根据权利要求8所述的燃料电池冷却水系统的控制方法，其特征在于：
所述控制所述板式换热器侧开度、所述第一水泵的运行功率和所述第二水泵的运行功率进行冷却水升温调节的步骤包括：
当所述出水温度处于第一温度范围且低于所述预期温度范围的下限值时，控制所述板式换热器侧开度为0度，第一水泵的运行功率为第一预设功率，所述第二水泵停机。
10.根据权利要求9所述的燃料电池冷却水系统的控制方法，其特征在于：
所述控制所述板式换热器侧开度、所述第一水泵的运行功率和所述第二水泵的运行功率进行冷却水升温调节的步骤还包括：
当所述出水温度处于第二温度范围且低于所述预期温度范围的下限值时，控制所述板式换热器侧开度为第一预设开度，第一水泵的运行功率为第二预设功率，所述第二水泵停机，其中，所述第一温度范围的上限值小于所述第二温度范围的下限值，所述第一预设开度大于0度，所述第一预设功率小于所述第二预设功率。
11.根据权利要求1至7任一项所述的燃料电池冷却水系统的控制方法，其特征在于：
所述根据所述出水温度所处的范围对应控制所述三通阀节温器的板式换热器侧开度、所述第一水泵的运行功率和所述第二水泵的运行功率的步骤包括：
当所述出水温度高于所述预期温度范围的上限值时，控制所述板式换热器侧开度、所述第一水泵的运行功率和所述第二水泵的运行功率进行冷却水降温调节。
12.根据权利要求11所述的燃料电池冷却水系统的控制方法，其特征在于：
所述控制所述板式换热器侧开度、所述第一水泵的运行功率和所述第二水泵的运行功率进行冷却水降温调节的步骤包括：
以对应的预设幅度逐步调整所述板式换热器侧开度、所述第一水泵的运行功率和/或所述第二水泵的运行功率进行冷却水降温调节，直至所述出水温度低于预期温度范围的上限值。
13.根据权利要求12所述的燃料电池冷却水系统的控制方法，其特征在于：
所述以对应的预设幅度逐步调整所述板式换热器侧开度、所述第一水泵的运行功率和/或所述第二水泵的运行功率进行冷却水降温调节的步骤后，还包括：
判断所述出水温度是否大于或等于报警温度，若是，将所述燃料电池停止运行。
14.一种燃料电池，设置有燃料电池冷却水系统，所述燃料电池冷却水系统包括处理器以及存储器，其特征在于：所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至13中任意一项所述的燃料电池冷却水系统的控制方法的步骤。
15.根据权利要求14所述的燃料电池，其特征在于：
所述燃料电池还包括空气进气系统，所述空气进气系统用于向所述电堆输送空气；
所述空气进气系统设置有用于对空气进行降温的中冷器，所述中冷器的进水端与所述三通阀节温器的出水端连通，所述中冷器的出水端与所述第一水泵的进水端连通。
16.一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：所述计算机程序被控制器执行时实现如权利要求1至13中任意一项所述的燃料电池冷却水系统的控制方法的步骤。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115857318A (zh) * 2023-02-08 2023-03-28 长春绿动氢能科技有限公司 电解槽的温度控制方法、装置及电解制氢系统控制系统
CN116314954A (zh) * 2023-03-30 2023-06-23 广东名阳信息科技有限公司 一种氢燃料电堆的温度预测补偿方法、系统、设备及介质

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN207637906U (zh) * 2017-12-28 2018-07-20 杭州银轮科技有限公司 一种含两级非混合循环水路的燃料电池热管理系统
CN110395143A (zh) * 2018-04-25 2019-11-01 天津银隆新能源有限公司 具有冷启动功能的车载燃料电池热管理系统及控制方法
CN210554237U (zh) * 2019-09-16 2020-05-19 江苏重塑能源科技有限公司 一种燃料电池系统和汽车
CN111600052A (zh) * 2020-05-29 2020-08-28 风氢扬科技(杭州)有限公司 一种燃料电池的电堆温度控制方法及控制装置
CN111864230A (zh) * 2020-07-02 2020-10-30 摩氢科技有限公司 甲醇重整燃料电池的热交换系统及甲醇重整燃料电池系统
CN111987333A (zh) * 2020-08-28 2020-11-24 全球能源互联网研究院有限公司 一种燃料电池储能系统的控制方法及控制系统
CN112563533A (zh) * 2021-01-28 2021-03-26 厦门金龙联合汽车工业有限公司 一种车用燃料电池余热管理系统及方法
CN112768732A (zh) * 2021-02-03 2021-05-07 重庆长安新能源汽车科技有限公司 一种燃料电池热管理控制方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN207637906U (zh) * 2017-12-28 2018-07-20 杭州银轮科技有限公司 一种含两级非混合循环水路的燃料电池热管理系统
CN110395143A (zh) * 2018-04-25 2019-11-01 天津银隆新能源有限公司 具有冷启动功能的车载燃料电池热管理系统及控制方法
CN210554237U (zh) * 2019-09-16 2020-05-19 江苏重塑能源科技有限公司 一种燃料电池系统和汽车
CN111600052A (zh) * 2020-05-29 2020-08-28 风氢扬科技(杭州)有限公司 一种燃料电池的电堆温度控制方法及控制装置
CN111864230A (zh) * 2020-07-02 2020-10-30 摩氢科技有限公司 甲醇重整燃料电池的热交换系统及甲醇重整燃料电池系统
CN111987333A (zh) * 2020-08-28 2020-11-24 全球能源互联网研究院有限公司 一种燃料电池储能系统的控制方法及控制系统
CN112563533A (zh) * 2021-01-28 2021-03-26 厦门金龙联合汽车工业有限公司 一种车用燃料电池余热管理系统及方法
CN112768732A (zh) * 2021-02-03 2021-05-07 重庆长安新能源汽车科技有限公司 一种燃料电池热管理控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
黄辰东、范君: "系统工程指导下的产品研发", 北京理工大学出版社, pages: 105 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115857318A (zh) * 2023-02-08 2023-03-28 长春绿动氢能科技有限公司 电解槽的温度控制方法、装置及电解制氢系统控制系统
CN116314954A (zh) * 2023-03-30 2023-06-23 广东名阳信息科技有限公司 一种氢燃料电堆的温度预测补偿方法、系统、设备及介质
CN116314954B (zh) * 2023-03-30 2023-09-22 广东名阳信息科技有限公司 一种氢燃料电堆的温度预测补偿方法、系统、设备及介质

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