CN114709446A - 一种氢燃料电池的冷却控制方法、装置及冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及氢燃料电池技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池的冷却控制方法、装置及冷却系统，该冷却系统包括：冷却风扇组、散热器以及控制器，该冷却风扇组位于散热器前方；冷却风扇包括至少两个风扇；控制器用于根据散热器所需的风量，控制冷却风扇组按照对称的方式开启运转，以将冷却风扇组前部的冷空气通过冷却风扇组吸入后与散热器内的冷却液进行热交换，在满足冷却需求的同时，还极大地降低了风扇运转时的振动噪音。
Description
技术领域
本发明涉及氢燃料电池技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池的冷却控制方法、装置及冷却系统。
背景技术
燃料电池系统冷却主要包括两部分，燃料电池系统附件冷却与燃料电池堆的冷却；燃料电池堆的冷却系统主要由散热器、冷却风扇，风扇控制器以及冷却管路等部件，在燃料电池系统功率较大的设备上，对其冷却能力的要求更高。
因此，如何在确保散热能力的同时降低风扇框架的振动是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的氢燃料电池的冷却控制方法、装置及冷却系统。
第一方面，本发明提供了一种氢燃料电池的冷却系统，包括：
冷却风扇组、散热器以及控制器，所述冷却风扇组位于所述散热器前方，
所述冷却风扇组包括至少两个风扇；
所述控制器用于根据散热器所需的风量，控制所述冷却风扇组按照对称的方式开启运转，以将所述冷却风扇组前部的冷空气通过所述冷却风扇组吸入后与所述散热器内的冷却液进行热交换。
进一步地，所述控制器用于根据所述散热器的温度，确定所述散热器所需的风量。
进一步地，所述至少两个风扇呈对称结构排布。
第二方面，本发明还提供了一种搭载氢燃料电池的商用车，包括：第一方面中的氢燃料电池的冷却系统。
第三方面，本发明还提供了一种氢燃料电池的冷却控制方法，应用于第一方面中的氢燃料电池的冷却系统中，包括：
获取散热器所需的风量；
基于所述风量，控制冷却风扇组按照对称的方式开启运转，以将冷却风扇组前部的冷空气通过冷却风扇组吸入后与所述散热器内的冷却液进行热交换。
进一步地，所述获取散热器所需的需求量，包括：
基于所述散热器的温度，确定所述散热器所需的风量。
进一步地，所述基于所述风量，控制所述冷却风扇组按照对称的方式开启运转，以将冷却风扇组前部的冷空气通过冷却风扇组吸入后与所述散热器内的冷却液进行热交换，包括：
基于所述风量，确定运转风扇的数量以及每个运转风扇的预设转速；
基于运转风扇的数量以及每个运转风扇的预设转速，控制对称位置的运转风扇按照所述预设转速开启，以将冷却风扇组前部的冷空气通过冷却风扇组吸入后与散热器内的冷却液进行热交换。
进一步地，所述基于运转风扇的数量以及每个运转风扇的预设转速，控制对称位置的运转风扇按照所述预设转速开启，以将冷却风扇组前部的冷空气通过冷却风扇组吸入后与散热器内的冷却液进行热交换，包括：
在所述运转风扇的数量包括多组对称位置的风扇时，基于运转风扇的数量以及每个运转风扇的预设转速，依次控制每组对称位置的风扇按照所述预设转速开启，直至达到所述运转风扇的数量，以将冷却风扇组前部的冷空气通过冷却风扇组吸入后与散热器内的冷却液进行热交换。
第四方面，本发明还提供了一种氢燃料电池的冷却控制装置，应用于第一方面中的氢燃料电池的冷却系统中，包括：
获取模块，用于获取散热器所需的风量；
控制模块，用于基于所述风量，控制冷却风扇组按照对称的方式开启运转，以将冷却风扇组前部的冷空气通过冷却风扇组吸入后与所述散热器内的冷却液进行热交换。
第五方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法步骤。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明提供了一种氢燃料电池的冷却系统，该系统包括：冷却风扇组、散热器以及控制器，该冷却风扇组位于散热器前方；冷却风扇组包括至少两个风扇；控制器用于根据散热器所需的风量，控制冷却风扇组按照对称的方式开启运转，以将冷却风扇组前部的冷空气通过冷却风扇组吸入后与散热器内的冷却液进行热交换，在满足冷却需求的同时，还极大地降低了风扇运转时的振动噪音。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考图形表示相同的部件。在附图中：
图1示出了本发明实施例中氢燃料电池的冷却系统的结构示意图；
图2示出了本发明实施例中冷却风扇组的结构示意图；
图3示出了本发明实施例中氢燃料电池的冷却控制方法的步骤流程示意图；
图4示出了本发明实施例中氢燃料电池的冷却控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例一
本发明的实施例提供了一种氢燃料电池的冷却系统，如图1所示，该冷却系统包括：
冷却风扇组101，散热器102以及控制器103，其中，冷却风扇组101位于散热器102前方；
该冷却风扇组101包括至少两个风扇；
控制器103用于根据散热器所需的风量，控制冷却风扇组按照对称的方式开启运转，以将冷却风扇组前部的冷空气通过冷却风扇组吸入后与散热器102内的冷却液进行热交换。
首先，冷却风扇组101的风扇数量可以随意设置，但是，需是对称结构排布。如图2所示，为6个风扇的冷却风扇组101，具体是按照上下两排，每排3个风扇的方式进行排布设置，并按照从左至右从上至下的方式依次编号为1～6。
下面以该6个风扇的冷却风扇组101为例进行详细描述。
在对冷却风扇组101进行控制之前，需要获取散热器102所需的风量，具体地，控制器103用于根据散热器102的温度，确定散热器102所需的风量，由于本发明的重点在于如何控制冷却风扇组101，在此对于风量的获取过程不再详细赘述。
在根据散热器102所需的风量，控制冷却风扇组101的过程中，具体是按照对称方式开启运转。
具体地，对于风量需求较小时，控制该6个风扇中的两个风扇开启运转，比如，在开启两个风扇运转时，可以对称地开启1号风扇和6号风扇、或者对称地开启2号风扇和5号风扇、或者对称地开启1号风扇和5号风扇、或者对称地开启2号风扇和6号风扇。
其中，上述开启的两个风扇的运转速度控制在较低档位，以满足风量较小的需求。当然，在风量需求较小的范围内，还可以根据风量需求量的不同，通过控制这两个风扇的风力档位进行精细控制。
对于风量需求中等时，控制该6个风扇中的对称分布的4个风扇开启运转，比如，对称地开启1号、2号、5号、6号的风扇，同时开启，这4个风扇的运转速度控制在预设相等的档位。还可以先对称地开启1号、6号的风扇，再对称地开启2号、5号的风扇。
按照风量的不同需求量，可以再对这4个风扇的风力档位进行精细控制。
当然，在风量需求较大时，可全部风扇开启。
具体的风量需求，按照下表的控制方式进行控制。
风量1～风量5依次增大。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明提供了一种氢燃料电池的冷却系统，该系统包括：冷却风扇组、散热器以及控制器，该冷却风扇组位于散热器前方；冷却风扇组包括至少两个风扇；控制器用于根据散热器所需的风量，控制冷却风扇组按照对称的方式开启运转，以将冷却风扇组前部的冷空气通过冷却风扇组吸入后与散热器内的冷却液进行热交换，在满足冷却需求的同时，还极大地降低了风扇运转时的振动噪音。
实施例二
基于相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种氢燃料电池的商用车，包括，实施例一中所述的氢燃料电池的冷却系统。
搭载氢燃料电池的商用车，其燃料电池系统功率较大，燃料电池系统对冷却能力要求也更高，则需要实施例一种采用至少两个风扇的冷却风扇组进行冷却。
实施例三
基于相同的方法构思，本发明实施例还提供了一种氢燃料电池的冷却控制方法，应用于实施例一种的氢燃料电池的冷却系统中，如图3所示，该方法包括：
S301，获取散热器所需的风量；
S302，基于该风量，控制冷却风扇组按照对称的方式开启运转，以将冷却风扇组前部的冷空气通过冷却风扇组吸入后与散热器内的冷却液进行热交换。从而达到散热的目的。
S301中，具体是基于散热器的温度，确定散热器所需的风量。由于散热器的温度越高，则散热器所需的风量就越大。
接着，S302，基于该风量，控制冷却风扇组按照对称的方式开启运转，以将冷却风扇组前部的冷空气通过冷却风扇组吸入后与散热器内的冷却液进行热交换，包括：
基于该风量，确定运转风扇的数量以及每个运转风扇的预设转速；基于运转风扇的数量以及每个运转风扇的预设转速，控制对称位置的运转风扇按照预设转速开启，以将冷却风扇组前部的冷空气通过冷却风扇组吸入后与散热器内的冷却液进行热交换。
其中，在基于运转风扇的数量以及每个运转风扇的预设转速，控制对称位置的运转风扇按照预设转速开启，具体是，在运转风扇的数量包括多组对称位置的风扇时，基于运转风扇的数量以及每个运转风扇的预设转速，依次控制每组对称位置的风扇按照预设转速开启，直至达到运转风扇的数量，以将冷却风扇组前部的冷空气通过冷空气通过冷却风扇组吸入后与散热器内的冷却液进行热交换。
还是以上述的6个风扇的冷却风扇组为例，开启4个风扇时，可以先对称地开启1号、6号风扇，然后，对称地开启2号、5号风扇。
在开启6个风扇时，可以对称地开启1号、6号风扇，然后，对称地开启2号、5号风扇，最后，对称地开启3号、4号风扇。
在开启的过程中，可以控制风扇的转动速度，从而实现在一个较大风量需求的范围内的精细风量的调整。在控制的过程中，需确保对称位置的风扇保持相同的转速，同时降低了风扇运转时的振动噪音。
当然，冷却风扇组的风扇数量可以随意设置，在此并不再详细赘述。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明提供了一种氢燃料电池的冷却控制方法，该方法包括：获取散热器所需的风量，基于该风量，控制冷却风扇组按照对称的方式开启运转，以将冷却风扇组前部的冷空气通过冷却风扇组吸入后与散热器内的冷却液进行热交换，在满足冷却需求的同时，还极大地降低了风扇运转时的振动噪音。
实施例四
基于相同的发明构思，本发明实施例提供了一种氢燃料电池的冷却控制装置，如图4所示，包括：
获取模块401，用于获取散热器所需的风量；
控制模块402，用于基于所述风量，控制冷却风扇组按照对称的方式开启运转，以将冷却风扇组前部的冷空气通过冷却风扇组吸入后与所述散热器内的冷却液进行热交换。
在一种可选的实施方式中，获取模块401用于：基于所述散热器的温度，确定所述散热器所需的风量。
在一种可选的实施方式中，控制模块402用于：基于所述风量，确定运转风扇的数量以及每个运转风扇的预设转速；基于运转风扇的数量以及每个运转风扇的预设转速，控制对称位置的运转风扇按照所述预设转速开启，以将冷却风扇组前部的冷空气通过冷却风扇组吸入后与散热器内的冷却液进行热交换。
在一种可选的实施方式中，控制模块402用于：在所述运转风扇的数量包括多组对称位置的风扇时，基于运转风扇的数量以及每个运转风扇的预设转速，依次控制每组对称位置的风扇按照所述预设转速开启，直至达到所述运转风扇的数量，以将冷却风扇组前部的冷空气通过冷却风扇组吸入后与散热器内的冷却液进行热交换。
实施例五
基于相同的发明构思，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述氢燃料电池的冷却控制方法的步骤。
在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的氢燃料电池的冷却控制装置、冷却系统中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
Claims (10)
1.一种氢燃料电池的冷却系统，其特征在于，包括：
冷却风扇组、散热器以及控制器，所述冷却风扇组位于所述散热器前方，
所述冷却风扇组包括至少两个风扇；
所述控制器用于根据散热器所需的风量，控制所述冷却风扇组按照对称的方式开启运转，以将所述冷却风扇组前部的冷空气通过所述冷却风扇组吸入后与所述散热器内的冷却液进行热交换。
2.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述控制器用于根据所述散热器的温度，确定所述散热器所需的风量。
3.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述至少两个风扇呈对称结构排布。
4.一种搭载氢燃料电池的商用车，其特征在于，包括：如权利要求1～3中任一所述的氢燃料电池的冷却系统。
5.一种氢燃料电池的冷却控制方法，应用于权利要求1～3中任一所述的氢燃料电池的冷却系统中，其特征在于，包括：
获取散热器所需的风量；
基于所述风量，控制冷却风扇组按照对称的方式开启运转，以将冷却风扇组前部的冷空气通过冷却风扇组吸入后与所述散热器内的冷却液进行热交换。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述获取散热器所需的需求量，包括：
基于所述散热器的温度，确定所述散热器所需的风量。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述风量，控制所述冷却风扇组按照对称的方式开启运转，以将冷却风扇组前部的冷空气通过冷却风扇组吸入后与所述散热器内的冷却液进行热交换，包括：
基于所述风量，确定运转风扇的数量以及每个运转风扇的预设转速；
基于运转风扇的数量以及每个运转风扇的预设转速，控制对称位置的运转风扇按照所述预设转速开启，以将冷却风扇组前部的冷空气通过冷却风扇组吸入后与散热器内的冷却液进行热交换。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于运转风扇的数量以及每个运转风扇的预设转速，控制对称位置的运转风扇按照所述预设转速开启，以将冷却风扇组前部的冷空气通过冷却风扇组吸入后与散热器内的冷却液进行热交换，包括：
在所述运转风扇的数量包括多组对称位置的风扇时，基于运转风扇的数量以及每个运转风扇的预设转速，依次控制每组对称位置的风扇按照所述预设转速开启，直至达到所述运转风扇的数量，以将冷却风扇组前部的冷空气通过冷却风扇组吸入后与散热器内的冷却液进行热交换。
9.一种氢燃料电池的冷却控制装置，应用于权利要求1～3中任一所述的氢燃料电池的冷却系统中，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取散热器所需的风量；
控制模块，用于基于所述风量，控制冷却风扇组按照对称的方式开启运转，以将冷却风扇组前部的冷空气通过冷却风扇组吸入后与所述散热器内的冷却液进行热交换。
10.一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，该程序被处理器执行时实现如权利要求5～8中任一权利要求所述的方法步骤。
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