CN116259785A - 大功率燃料电池入水温度控制方法、装置、介质和车辆 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种大功率燃料电池入水温度控制方法、装置、介质和车辆，属于燃料电池热控制技术领域。该方法包括：获取燃料电池所处的工作状态信息；根据所述当前工作电流I确定所述燃料电池对应当前时刻合适的目标入水温度ttar；基于所述ta、所述tb和所述ttar确定所述工作状态信息对应的子集；基于所述子集确定多个调整参数的数值；根据所述多个调整参数的数值和预设的调整模型对输出参数集合中的至少一个输出参数进行调整，所述输出参数集合包括所述水泵的转速、风扇的转速和调节阀的开度。本申请可以提高温度控制的及时性。

Description

大功率燃料电池入水温度控制方法、装置、介质和车辆
技术领域
本申请涉及燃料电池热控制技术领域，尤其涉及一种大功率燃料电池入水温度控制方法、装置、介质和车辆。
背景技术
大功率燃料电池系统具有电池产热量比例高，电堆材料所能承受的温度较低等特点，因此，对于大功率燃料电池系统的设计和控制，需要特别考虑如何有效管理系统产生的热量，以及保持电堆在合适的温度范围内运行。
传统的大功率燃料电池系统所采用的温度控制策略中，通常仅考虑当前的温度变化，如果当前温度过高，则加大降温力度，如果当前温度过低，则减小降温力度。然而，系统中的温度变化是存在一个变化的过程，如果仅考虑温度的变化，则在温度过高的时候一直保持加大降温力度，那么会出现超调，比如温度虽然过高，但可以看出温度是在下降的，说明之前的加大降温力度已经起到了效果，如果持续加大降温力度，虽然可以使温度快速下降，但更容易出现温度偏低的情况产生，导致出现超调。
一些改进的温度控制策略中引入了温度变化速率的参数，除了考虑温度的高低，也会考虑温度变化速率的大小，如果温度偏高，但温度朝着降低的趋势进行变化，那么可以提前结束加大降温的力度，从而降低出现超调的情况发生。但现有的这种控制策略往往采用比例积分控制加预控的方法。在系统变载过程中，现有技术仍然存在温度波动较大的问题，也使得温度控制不够及时，从而影响系统的性能和稳定性。
发明内容
本申请的目的在于提供一种大功率燃料电池入水温度控制方法、装置、介质和车辆，以解决上述至少一种问题。
在其中一个实施例中，提供了一种大功率燃料电池入水温度控制方法，所述方法包括：
获取燃料电池所处的工作状态信息，所述工作状态信息包括当前工作电流I、当前速度va、当前时刻的实际入水温度ta、上一时刻的实际入水温度tb、水泵的当前转速RPM1、调节阀的当前开度P1和风扇的当前转速P2；
根据所述当前工作电流I确定所述燃料电池对应当前时刻合适的目标入水温度ttar；
基于所述ta、所述tb和所述ttar确定所述工作状态信息对应的子集；
基于所述子集确定多个调整参数的数值；
根据所述多个调整参数的数值和预设的调整模型对输出参数集合中的至少一个输出参数进行调整，所述输出参数集合包括所述水泵的转速、风扇的转速和调节阀的开度。
在其中一个实施例中，所述基于所述ta、所述tb和所述ttar确定所述工作状态信息对应的子集，包括：基于所述ta和所述ttar计算出所述燃料电池的目标入水温度差值ta-ttar；基于所述ta和所述tb计算出所述燃料电池的实际入水温度变化差值ta-tb；根据所述ta-ttar和所述ta-tb确定对应的子集。
在其中一个实施例中，所述根据所述ta-ttar和所述ta-tb确定对应的子集，包括：根据所述当前工作电流I、所述当前速度va、所述ta-ttar和所述ta-tb确定对应的子集。
在其中一个实施例中，所述调整参数包括温度变化率系数k1、电流系数k2和速度系数k3；
所述根据所述多个调整参数的数值和预设的调整模型对输出参数集合中的至少一个输出参数进行调整，包括：获取待调整输出参数的基础幅值△Pi0；基于所述调整参数和所述基础幅值△Pi0计算出对相应的输出参数的调整值，根据所述调整值对所述相应的输出参数进行调整。
在其中一个实施例中，所述基于所述调整参数和所述基础幅值△Pi0计算出对相应的输出参数的调整值，包括：按照公式△Pi=(k1+k2+k3)×△Pi0计算出对相应的输出参数的调整值△Pi。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：预测所述燃料电池在下一时刻所处的速度vc；所述基于所述子集确定多个调整参数的数值，包括：根据所述vc和所述子集确定所述k3。
在其中一个实施例中，所述根据所述多个调整参数的数值和预设的调整模型对输出参数集合中的至少一个输出参数进行调整，包括：当确定需要增加冷却能力时，优先选取所述调节阀的开度进行调整，当所述调节阀的开度达到了最大值时，选取所述风扇的转速进行调整；当确定需要减小冷却能力时，优先选取所述风扇的转速进行调整，当所述风扇的转速达到了最小值时，选取所述调节阀的开度进行调整。
在其中一个实施例中，还提供了一种大功率燃料电池入水温度控制装置，所述装置包括：
状态信息获取模块，用于获取燃料电池所处的工作状态信息，所述工作状态信息包括当前工作电流I、当前速度va、当前时刻的实际入水温度ta、上一时刻的实际入水温度tb、水泵的当前转速RPM1、调节阀的当前开度P1和风扇的当前转速P2；
目标温度确定模块，用于根据所述当前工作电流I确定所述燃料电池对应当前时刻合适的目标入水温度ttar；
调整模块，用于基于所述ta、所述tb和所述ttar确定所述工作状态信息对应的子集；基于所述子集确定多个调整参数的数值；根据所述多个调整参数的数值和预设的调整模型对输出参数集合中的至少一个输出参数进行调整，所述输出参数集合包括所述水泵的转速、风扇的转速和调节阀的开度。
在其中一个实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有可执行指令，所述可执行指令被处理器执行时使所述处理器执行本申请任一项实施例中所述的方法。
在其中一个实施例中，还提供了一种车辆，包括：
大功率燃料电池；
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行本申请任一项实施例中所述的方法。
本申请中的大功率燃料电池入水温度控制方法、装置、介质和车辆，通过设置不同的工作状态对应的目标入水温度ttar，进而根据当前时刻和上一时刻的入水温度差值和当前时刻入水温度与目标入水温度的差值，确定所对应的子集，进而根据该子集确定出相应的输出参数调整值，根据该输出参数调整值来对输出参数进行调整，使得燃料电池可以更接近其合适的入水温度。由于考虑到了入水温度的变化速率，使得可以根据入水温度变化速率即可提前知道调整参数是否对实际的入水温度起到了作用，从而可以及时地进行输出参数的调整，提高了温度控制的及时性。
且本申请中，在获取的工作状态信息中还包含当前速度va，经实验仿真发现，在同等情况中，散热器的散热效率在搭载了该燃料电池的设备的运行速度条件下，与不考虑运行速度时的散热效率之间的差距可以高达20~30%的差别，故本申请通过结合当前速度va来进行水泵的转速、风扇的转速、调节阀的开度的调节，使得更加符合现实情况，并能够提高大功率燃料电池入水温度调节的精确性。
此外，由于水泵的转速、风扇的转速和调节阀的开度均能够影响大功率燃料电池入水温度，本申请最终所控制的输出参数包括水泵的转速、风扇的转速和调节阀的开度等三个输出参数，与现有的模糊控制通常仅包含风扇转速等一种参数相比，本申请根据三个输出参数的协同调整可以进一步提高对入水温度调节的精确性。且调节风扇的转速通常会影响风扇的功耗，本申请还可以通过对调节阀的开度和水泵的转速的调节，使得尽量减少对风扇的调节，从而尽量避免对风扇功耗的改变，可以提高风扇的功耗乃至整个系统功耗的平稳性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请范围的限定。
图1为一个实施例中燃料电池入水温度控制方法的流程示意图；
图2为一个实施例中大功率燃料电池入水温度控制方法的流程示意图；
图3为一个实施例中大功率燃料电池入水温度控制装置的结构框图；
图4为一个实施例中燃料电池系统的部分结构示意图。
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，此处所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。
本申请所使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
比如本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
再比如本申请所使用的术语“包括”、“包含”等表明了特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种燃料电池入水温度控制方法，具体地，可为一种大功率燃料电池入水温度控制方法。该方法包括：
步骤102，获取燃料电池所处的工作状态信息。
本实施例中，燃料电池包括氢燃料电池。具体的，可为上述的大功率燃料电池。相比于常规功率的燃料电池，大功率燃料电池通常设计用于高功率应用，如重型卡车、船舶等，其具有较高的功率输出能力，较大的尺寸和重量，可以提供更大的电力输出。且相比较于常规功率的燃料电池，大功率燃料电池需要更复杂的散热系统、温度传感器和控制策略来保持燃料电池在合适的温度范围内运行。
工作状态信息包括燃料电池系统的工作状态信息和搭载有该燃料电池系统的设备或处理的工作状态信息。该设备可为车辆，比如为搭载有大功率燃料电池的重型卡车等行驶设备。具体的，工作状态信息包括工作状态信息包括当前工作电流I、当前速度va、当前时刻的实际入水温度ta、上一时刻的实际入水温度tb、水泵的当前转速RPM1、调节阀的当前开度P1、风扇的当前转速P2等其中的一个或多个工作状态。
其中，当前工作电流I指的是燃料电池在当前时刻下的工作电流；当前速度va表示搭载了该燃料电池的设备在当前时刻下的运行速度，比如该当前速度va表示搭载了该燃料电池的车辆在当前时刻下的车速。当前时刻的实际入水温度ta表示冷却介质在当前时刻进入燃料电池时的温度，上一时刻的实际入水温度tb表示冷却介质在上一时刻进入燃料电池时的温度，实际入水温度表示直接或间接测量得到的水温。
水泵处于冷却介质所处管路上，是将冷却介质泵送至向燃料电池入水口处的水泵，调节阀为处于冷却介质所在管路上的调节阀，用于调节该入水的流量或水温，比如可为调温阀，风扇为调节该冷却介质在入水口处的温度的风扇。可选地，调节阀的开度、风扇的负载（转速）、水泵的转速和入水温度负相关，调节阀的开度越大、风扇的负载越大、水泵的转速越大，入水温度越小。
举例来说，如图4所示，其示出了一种燃料电池系统的部分结构示意图。其中，调节阀50位于燃料电池散热系统中的管路（参考图4中的实线箭头回路）中，用于控制冷却介质（如冷却液）在不同部分之间的流速，从而实现散热系统的控温和流量调节。调节阀可安装在冷却液流向燃料电池10和散热器30之间的管路上，调节阀50和水泵20可控制冷却液的流速，结合风扇提供的风量以调整燃料电池10的入水温度，以满足燃料电池系统的工作温度要求。风扇40处于散热器30附近，用于向散热器提供风量，水泵20处于回路中，用于将液体泵送至燃料电池10以及其他相关部件（比如中冷器、空气压缩机、增湿器等部件，图中未示出）。调节阀可为一个四通调节阀，其可以包括如图4中的a、b、c、d四个入口端/出口端。比如四通调节阀50的一个入口端a连接燃料电池10的出水口，出口端b连接一个旁通路，出口端d连接散热器30，另一个入口端c可以连接中冷器等相关部件。
上述的工作状态信息可根据燃料电池系统或者设备中的相关传感器直接或间接地实时测量得到。比如该实际入水温度可采用相关的温度传感器直接测量得到。系统可以按照一定的频率实时地进行燃料电池所处的工作状态信息进行检测提取，所检测到的最新的信息可作为当前时刻的信息。
在一个实施例中，当前时刻和当前可表示当前周期下对应的时刻；上一时刻可为在上一个单位周期下对应的时刻。比如当前速度表示当前时刻下的速度，当前开度表示当前时刻下的开度，当前转速表示当前时刻下的负载（转速）。
其中，该单位周期可为0.5秒、1秒、2秒或5秒等任意合适的数值。系统在单位周期下可以进行一次或多次工作状态信息的检测和获取。比如该单位周期为1秒，系统按照每秒1次、2次、5次等任意合适的次数来进行工作状态信息检测。其中，可以将在一个单位周期内得到的同一个工作状态的参数进行适当的归一化处理，将其作为当前时刻的工作状态的参数，也可以将最新检测到的数据作为当前时刻的工作状态的参数。
举例来说，在一个单位周期内，测量了3次入水温度和2次调节阀的开度，则可以将该3个入水温度的数值进行相应处理，计算出的数值作为当前时刻的实际入水温度ta，将该2个调节阀的开度进行相应处理，计算出的数值作为当前开度P1。比如可以将3个入水温度的数值进行加权平均，得到的数值作为ta，也可以直接将最新一次测量得到的数值记录为ta，而将最新一次测量得到的调节阀的开度作为当前开度P1。
步骤104，根据当前工作电流I确定燃料电池对应当前时刻合适的目标入水温度ttar。
本实施例中，目标入水温度表示燃料电池所处的工作状态下相对理想或合适的入水温度。一般在不同的工作状态下，燃料电池合适的入水温度不同。目标入水温度与燃料电池的工作电流相关，系统可预先设置工作电流与目标入水温度之间的对应关系，基于该对应关系可确定与当前工作电流I对应的目标入水温度ttar。
可选地，可根据燃料电池以及所搭载的设备的实际情况进行测试或者仿真分析，确定出不同的工作电流所对应的目标入水温度，并形成相应的对应关系表或者数据地图。基于所建立的关系表或者地图，从其中查找出当前工作电流I所对应的入水温度，将其作为目标入水温度ttar。
在一个实施例中，该入水温度可为一个具体的温度数值，也可以为一个合适的温度范围。
步骤106，基于ta、tb和ttar确定工作状态信息对应的子集。
本实施例中，预先设置了多个子集，不同的子集对应不同的工作状态。子集用来确定对输出参数的调整方式。输出参数包括水泵的转速、风扇的转速和调节阀的开度等其中的一种或多种，调整方式包括对输出参数的数值进行调整。
在一个实施例中，该子集可为预先建立的模糊控制模型下的子集。不同的当前时刻的实际入水温度ta、上一时刻的实际入水温度tb和目标入水温度ttar对应的子集不同。
具体地，每个子集对应一个实际入水温度与目标入水温度的温度差值范围和温度变化速率范围。系统可根据该ta、ttar计算出实际入水温度与目标入水温度的温度差值，根据ta、tb计算出温度变化速率。
进而查找该温度差值在所有子集中所处的温度差值范围，查找温度变化速率在所有子集中所处的温度变化速率范围，基于查找所属的范围，确定出对应的子集。
在一个实施例中，步骤106包括：基于ta和ttar计算出燃料电池的目标入水温度差值ta-ttar；基于ta和tb计算出燃料电池的实际入水温度变化差值ta-tb；根据ta-ttar和ta-tb确定对应的子集。
可选地，可以将ta与ttar相减，得到目标入水温度差值ta-ttar。将ta与tb相减，得到实际入水温度变化差值ta-tb。进而根据该两个差值在预先设置的多个子集中进行查找，检测该差值处于哪个子集中。
举例来说，如下表1所示，预先设置了多个子集，分别为下表1中的子集1~35。假设某个状态信息下，对应的ta-ttar=5，而ta-tb=2，则可以查表得到其对应的子集为子集12。其中，该差值的单位为摄氏度。可以理解地，该表1中所举的只是一种情况，实际中，子集的数量以及各个温度区间的大小可以根据情况进行调整和设置。
表1
Figure SMS_1
在一个实施例中，当目标入水温度ttar为一个温度范围时，则可以计算当前时刻的实际入水温度ta和目标入水温度ttar的最大值的差值，以及与其最小值的差值，进而可以确定出两个差值，根据该两个差值来确定与各个子集之间的隶属度大小，选择隶属度最大的子集作为该对应的子集。隶属度用于反映出所属的子集的概率的大小或准确度。
举例来说，假设某个工作状态下，ta与对应的目标入水温度ttar的最大值的差值为1，最小的差值为5，而计算出来的ta-tb=2.5，则可以看出其分别落入到了上述表1中的子集17和子集12，则可以计算与该两个子集之间的隶属度大小，确定最终对应的子集，比如最终确定该对应的子集为子集12。
在一个实施例中，根据ta-ttar和ta-tb确定对应的子集，包括：根据当前工作电流I、当前速度va、ta-ttar和ta-tb确定对应的子集。
本实施例中，子集还可以进一步跟工作电流I和当前速度va相关。进一步的，系统还进一步针对ta-ttar、ta-tb以及工作电流I和当前速度va来设置子集，比如针对上表1中的子集12，可以对其做进一步的细分，可以细分成子集12-a~子集12-l。系统可以类似于上述查表一样，比如设置表2，通过表2来进一步查询当前工作电流I和当前速度va分别对应的区间范围，基于此确定所对应的子集。
表2
Figure SMS_2
本实施例中，通过进一步参考工作电流和当前速度，可以更好地设置后续的调整参数。
步骤108，基于子集确定多个调整参数的数值。
本实施例中，调整参数是用于为下述的输出参数进行调整。系统针对不同的子集设置了对应不同的调整参数的数值，基于所确定的调整参数，可以查找出对应的调整参数的数值。其中，调整参数可以包括一个或多个，当具有多个调整参数时，不同的子集中，可能存在一个或部分的调整参数相同。
步骤110，根据多个调整参数的数值和预设的调整模型对输出参数集合中的至少一个输出参数进行调整。
在确定了调整参数的数值之后，可以直接根据该调整参数作为输出参数的调整值，或者将该调整参数的数值导入调整模型中，计算出相应的数值，将所计算出来的数值作为输出参数的调整值。
其中，输出参数集合包括水泵的转速、风扇的转速和调节阀的开度等其中的一个或多个。系统可以针对水泵的转速、风扇的转速和调节阀的开度等其中的一个进行调整，也可以选择其中的两个或三个进行同时调整。比如可以选择仅调整调节阀的开度，或者仅调整风扇的转速。
在一个实施例中，可针对其中的一个或多个输出参数分别设置不同的调整模型，所计算出来的调整值可作为对其中的一个输出参数或多个输出参数的调整值，进而对其中的一个输出参数或几个输出参数进行调整。
预设的调整模型可为相应的一个或多个输出参数的调整值的计算公式，该计算公式中包含相应的调整参数，调整参数的数值根据所确定的子集来确定，在确定了相应的调整参数的数值之后，可以基于该调整模型计算出对应的调整值。
举例来说，步骤108中的调整参数包含3个，其对应的数值分别为k1、k2和k3，则可以根据该3个数值和调整模型，计算出相应的调整值，基于该调整值来对输出参数进行调整。
举例来说，比如当确定对应的子集为12时，可根据该子集确定调整参数的数值，基于该数值计算出来的调整值可为某个正值，比如为0.2，则可以表示将相关的输出参数增大0.2，比如可以将调节阀的开度增大20%。
上述的燃料电池入水温度控制方法，通过设置不同的工作状态对应的目标入水温度ttar，进而根据当前时刻和上一时刻的入水温度差值和当前时刻入水温度与目标入水温度的差值，确定所对应的子集，进而根据该子集确定出相应的输出参数调整值，根据该输出参数调整值来对输出参数进行调整，使得燃料电池可以更接近其合适的入水温度。由于考虑到了入水温度的变化速率，使得可以根据入水温度变化速率即可提前知道调整参数是否对实际的入水温度起到了作用，从而可以及时地进行输出参数的调整，提高了温度控制的及时性。
在一个实施例中，调整参数包括温度变化率系数k1、电流系数k2和速度系数k3。本实施例中，调整参数包括多个，分别包括温度变化率系数、电流系数和速度系数。同一个子集中，不同的输出参数对应的3个系数的数值可以相同，也可以不同。
步骤110包括：获取待调整输出参数的基础幅值△Pi0；基于调整参数和基础幅值△Pi0计算出对相应的输出参数的调整值，根据调整值对相应的输出参数进行调整。
本实施例中，除了上述3个调整参数之外，还包含相应的基础幅值△Pi0，基础幅值用于体现对应的输出参数的基础增幅或者降幅。调整模型可根据该基础幅值和调整参数计算出来对应输出参数的调整值，基于该调整值来进行调整。
在一个实施例中，可按照公式△Pi=(k1+k2+k3)×△Pi0计算出对相应的输出参数的调整值△Pi。将该调整值与输出参数原始值进行相加，将相加后的数值作为调整后的输出参数的值。具体的，当该相加后的数值未超过其最大值或者未小于其最小值时，则将该作为调整后的输出参数的值。如果超过其最大值，则将输出参数调整至最大值，如果小于其最小值，则将输出参数调整至最小值。
这样，在确定了子集之后，可以确定相应的k1、k2和k3，然后再获取对应的基础幅值△Pi0，进而可以根据该公式计算出相应的调整值△Pi，基于该调整值对输出参数进行调整。
在一个实施例中，不同的输出参数对应的基础幅值△Pi0可以不同。比如说调节阀的基础幅值可为△P10，风扇的基础幅值可为△P20，水泵的基础幅值可为△P30，其中，△P10=25%，△P20=10%，△P30=5%。当对应的k1=1，k2=0.1，k3=0.2时，可计算出对应的△P1=32.5%，即表示将调节阀的开度增加32.5%。比如说原来的调节阀开度为50%时，则增加32.5%即表示将调节阀的开度调整到82.5%。其中，上述的k1、k2、k3的数值通常处于-1~1的范围内，△Pi0处于0~1的任意合适的数值。
在一个实施例中，当某个输出参数如果按照该调整值进行调整后，超过了其最大值或者最小值时，则仅将该输出参数调整至其最大值或者最小值。
同样举例来说，如果对应的△P1=23%，而原来的调节阀开度为90%时，则仅将调节阀的开度调整至100%；如果对应的△P1=-20%，而原来的调节阀开度为15%时，则仅将调节阀的开度调整至0%。
在一个实施例中，上述方法还包括：预测燃料电池在下一时刻所处的速度vc；基于子集确定多个调整参数的数值，包括：根据vc和子集确定k3。
本实施例中，上述的速度系数k3还与下一时刻的速度vc相关。其中，该下一时刻的速度vc可为系统预测的速度。其中，下一时刻的速度可以对应相应的下一时刻的工作电流，进而可以预测出下一时刻的目标入水温度ttar’。由于温度的变化并非瞬时的，故而可以通过预测下一时刻的速度来确定下一时刻的目标入水温度ttar’，基于此来对应调整下一时刻的速度vc，进而使得计算出来的调整值让温度更能够适应所需的目标温度，或者让我温度变化更加稳定，提高了系统的工作效率。
举例来说，如果计算出来对应的子集为上述的子集12，即表示当前温度高于目标温度2~6°C，且温度正按照每个时刻1~3°C的上升，此时确定的k1=0.5，k2=0.3，不考虑vc时，默认k3=0.4。而考虑vc时，根据所预测的vc来看，下一时刻的目标温度更高，则可以基于此调大k3，比如将k3调整成0.5或1，使得尽快增大目标温度，进行提前调整。而如果下一时刻的目标温度低于当前时刻的温度，则可以适当降低k3，降低预先准备的温度升高的速率甚至使目标温度进行降低，从而适配下一时刻所需的目标温度。
在一个实施例中，可以基于预测的vc来确定下一时刻的目标入水温度ttar’，并计算当前入水温度ta与ttar’之间的差值，基于该差值和所确定的子集来确定k3。比如根据该子集可以确定k3所处的范围，而根据该差值可从该k3所处的范围中计算出相应的具体数值。
在一个实施例中，可以基于所处的子集确定出对应的基础k3，然后根据预测的下一时刻的速度vc确定出相应的k3的系数，基于该系数对k3进行调整，从而确定出最终的k3。
举例来说，可以将该系数与k3相乘，将得到的数值作为最终的k3。
在一个实施例中，上述的vc可为一个变化范围，其用于体现相对于当前速度va是加速还是减速，或者加速的大小或者减速的大小。比如是急加速、慢加速还是基本匀速，或者急减速、慢减速等速度类型。具体的，可设置相应的类型，预测下一时刻的速度是属于以上几种类型的哪一种，根据所确定的类型来确定vc。
系统还可以检测上述的下一时刻的速度vc的预测的准确性概率，基于该准确性概率和速度vc以及子集来确定相应的k3。
具体地，如果准确性相对较低，且需要减小基础k3，则可以设置相对接近于1的系数，使得对k3的变化较小，而如果准确性较高，且需要增大基础k3，则可以设置与1偏离较大的系数，使得调整后的k3变化较大。
下一时刻的速度vc可以根据车辆当前所处的环境以及驾驶人员的驾驶习惯等其中的一种或多种情况来确定。举例来说，如果检测到行驶路段的前方路口的信号灯变成了红色，则可以预测下一时刻可能为减速，且准确性较高。同样地，如果检测到车辆处于路口已停止，且信号灯刚变成绿色，则可以预测下一时刻可能为加速，且准确性较高。
在一个实施例中，步骤110包括：当确定需要增加冷却能力时，优先选取调节阀的开度进行调整，当调节阀的开度达到了最大值时，选取风扇的转速进行调整；当确定需要减小冷却能力时，优先选取风扇的转速进行调整，当风扇的转速达到了最小值时，选取调节阀的开度进行调整。
本实施例中，调节阀开度越高，风扇的转速越大，则入水温度则会降低，表示冷却能力增加；反之，调节阀开度越小，风扇的转速越小，则入水温度会升高，即冷却能力减小。通常而言，如果计算出来的调整值为正，则表示需要增加冷却能力，如果计算出来的调整值为负，则需要降低冷却能力。
其中，在需要增加冷却能力的情况下，上述的输出参数的调整优先级别从高到低分别为：调节阀的开度、风扇的转速和水泵的转速。在需要降低冷却能力的情况下，上述的输出参数的优先级别从高到低分别为风扇的转速、调节阀的开度和水泵的转速。可以理解的，调整的优先级还可以根据其他情况进行适应性调整。
通过合理设置不同输出参数的优先级别，可以在不同的冷却需求下，灵活地调整燃料电池系统的冷却能力，从而达到优化控制的效果。例如，在高负荷工况下需要增加冷却能力以保持燃料电池系统的稳定性时，通过优先调整调节阀的开度和风扇的转速来增强冷却效果；而在低负荷工况下需要降低冷却能力以提高系统效率时，通过优先调整风扇的转速来减少冷却效果。这样的优化控制可以在不同工况下提高燃料电池系统的性能和可靠性。
在一个实施例中，当识别出需要增加冷却能力时，可检测调节阀的开度是否达到了最大值，若未达到最大值，则根据该调整值仅调节调节阀的开度，风扇的转速保持不变；若达到了最大值，则保持调节阀的开度为最大值，并调整风扇的转速。当识别出需要降低冷却能力时，可检测风扇的风速是否达到了最小值，若未达到最小值，则根据该调整值仅调节风扇的转速，保持调节阀的开度不变；若达到了最小值，则保持风扇的转速不变，并根据该调整值调整调节阀的开度。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种大功率燃料电池入水温度控制方法，该方法包括：
步骤202，获取燃料电池所处的工作状态信息。
本实施例中，工作状态信息包括当前工作电流I、当前速度va、当前时刻的实际入水温度ta、上一时刻的实际入水温度tb、水泵的当前转速RPM1、调节阀的当前开度P1和风扇的当前转速P2。
可选地，上一时刻可为相对于当前时刻的前1秒的时刻。
步骤204，根据当前工作电流I确定燃料电池对应当前时刻合适的目标入水温度ttar。
步骤206，基于ta和ttar计算出燃料电池的目标入水温度差值ta-ttar。
步骤208，基于ta和tb计算出燃料电池的实际入水温度变化差值ta-tb。
步骤210，根据ta-ttar和ta-tb确定对应的子集。
可选地，系统可以预先建立如上表1或上表2类似的子集，在计算出ta-ttar和ta-tb之后，可以确定ta-ttar和ta-tb在相应的对应表中所属的范围，基于其所属范围确定对应的子集。
在一个实施例中，所确定所对应的子集所需要的ta-ttar和ta-tb之外，还可以包括当前工作电流I、当前速度va、下一时刻的速度vc等其中的一个或多个参数来确定子集。
举例来说，可根据ta-ttar和ta-tb、当前工作电流I、当前速度va、下一时刻的速度vc一起确定子集。
具体地，同样可以划分当前速度对应的速度范围、当前工作电流I对应的速度范围以及下一时刻的速度vc对应的速度范围或者加减速模糊区间范围，基于此确定相应的子集。
其中，该模糊区间可为上述的急加速、急减速等区间。
通过进一步考虑下一时刻的速度，可以提前预测下一时刻所需的目标温度，进而可以提高温度调整的及时性。
步骤212，基于子集确定多个调整参数的数值。
其中，调整参数包括温度变化率系数k1、电流系数k2和速度系数k3。
在一个实施例中，速度系数k3还可以根据下一时刻的速度预测的准确性来确定。不同的准确性对应的速度系数可能不同。
步骤214，获取待调整输出参数的基础幅值△Pi0。
本实施例中，不同的输出参数对应的基础幅值△Pi0不同，比如调节阀对应的基础幅值为△P10=25%，而风扇对应的基础幅值为△P20=10%。
步骤216，按照公式△Pi=(k1+k2+k3)×△Pi0计算出对相应的输出参数的调整值。
可选地，可根据相应的公式计算出对应的调整值，比如可以计算出调节阀的调整值△P1和风扇的调整值△P2。
步骤218，根据调整值确定冷却能力的变化模式，当确定需要增加冷却能力时，优先选取调节阀的开度进行调整，当调节阀的开度达到了最大值时，选取风扇的转速进行调整；当确定需要减小冷却能力时，优先选取风扇的转速进行调整，当风扇的转速达到了最小值时，选取调节阀的开度进行调整。
本实施例中，当调整值的数值为正时，可判定需要增加冷却能力，当为负时，则可判定需要降低冷却能力。并可以按照上述的优先级来确定优先调整的参数。
上述的大功率燃料电池入水温度控制方法，通过建立目标入水温度、水温变化速率以及预测下一时刻的速度等信息来进行输出参数的调整，使得可以及时调整燃料电池的入水温度，让入水温度与当前工作状态更加的契合，有效减缓高温引起的材料损伤，保障燃料电池系统的使用寿命需求。
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种大功率燃料电池入水温度控制装置，该装置包括：
状态信息获取模块302，用于获取燃料电池所处的工作状态信息，工作状态信息包括当前工作电流I、当前速度va、当前时刻的实际入水温度ta、上一时刻的实际入水温度tb、水泵的当前转速RPM1、调节阀的当前开度P1和风扇的当前转速P2；
目标温度确定模块304，用于根据当前工作电流I确定燃料电池对应当前时刻合适的目标入水温度ttar；
调整模块306，用于基于ta、tb和ttar确定工作状态信息对应的子集；基于子集确定多个调整参数的数值；根据多个调整参数的数值和预设的调整模型对输出参数集合中的至少一个输出参数进行调整，输出参数集合包括水泵的转速、风扇的转速和调节阀的开度。
在一个实施例中，调整模块306还用于基于ta和ttar计算出燃料电池的目标入水温度差值ta-ttar；基于ta和tb计算出燃料电池的实际入水温度变化差值ta-tb；根据ta-ttar和ta-tb确定对应的子集。
在一个实施例中，调整模块306还用于根据当前工作电流I、当前速度va、ta-ttar和ta-tb确定对应的子集。
在一个实施例中，调整参数包括温度变化率系数k1、电流系数k2和速度系数k3；调整模块306还用于获取待调整输出参数的基础幅值△Pi0；基于调整参数和基础幅值△Pi0计算出对相应的输出参数的调整值，根据调整值对相应的输出参数进行调整。
在一个实施例中，调整模块306还用于按照公式调整值△Pi=(k1+k2+k3)×△Pi0计算出对相应的输出参数的调整值。
在一个实施例中，调整模块306还用于预测燃料电池在下一时刻所处的速度vc；根据vc和子集确定k3。
在一个实施例中，调整模块306还用于当确定需要增加冷却能力时，优先选取调节阀的开度进行调整，当调节阀的开度达到了最大值时，选取风扇的转速进行调整；当确定需要减小冷却能力时，优先选取风扇的转速进行调整，当风扇的转速达到了最小值时，选取调节阀的开度进行调整。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器执行上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，还提供了一种车辆，其包括上述的燃料电池，该燃料电池可为大功率燃料电池，还包括一个或多个处理器；存储器，存储器中存储有一个或多个程序，其中，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行上述各方法实施例中的步骤。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
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申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，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。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种大功率燃料电池入水温度控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取燃料电池所处的工作状态信息，所述工作状态信息包括当前工作电流I、当前速度va、当前时刻的实际入水温度ta、上一时刻的实际入水温度tb、水泵的当前转速RPM1、调节阀的当前开度P1和风扇的当前转速P2；
根据所述当前工作电流I确定所述燃料电池对应当前时刻合适的目标入水温度ttar；
基于所述ta、所述tb和所述ttar确定所述工作状态信息对应的子集；
基于所述子集确定多个调整参数的数值；
根据所述多个调整参数的数值和预设的调整模型对输出参数集合中的至少一个输出参数进行调整，所述输出参数集合包括所述水泵的转速、所述风扇的转速和所述调节阀的开度。
2.根据权利要求1所述的大功率燃料电池入水温度控制方法，其特征在于，所述基于所述ta、所述tb和所述ttar确定所述工作状态信息对应的子集，包括：
基于所述ta和所述ttar计算出所述燃料电池的目标入水温度差值ta-ttar；
基于所述ta和所述tb计算出所述燃料电池的实际入水温度变化差值ta-tb；
根据所述ta-ttar和所述ta-tb确定对应的子集。
3.根据权利要求2所述的大功率燃料电池入水温度控制方法，其特征在于，所述根据所述ta-ttar和所述ta-tb确定对应的子集，包括：
根据所述当前工作电流I、所述当前速度va、所述ta-ttar和所述ta-tb确定对应的子集。
4.根据权利要求1所述的大功率燃料电池入水温度控制方法，其特征在于，所述调整参数包括温度变化率系数k1、电流系数k2和速度系数k3；
所述根据所述多个调整参数的数值和预设的调整模型对输出参数集合中的至少一个输出参数进行调整，包括：
获取待调整输出参数的基础幅值△Pi0；
基于所述调整参数和所述基础幅值△Pi0计算出对相应的输出参数的调整值，根据所述调整值对所述相应的输出参数进行调整。
5.根据权利要求4所述的大功率燃料电池入水温度控制方法，其特征在于，所述基于所述调整参数和所述基础幅值△Pi0计算出对相应的输出参数的调整值，包括：
按照公式△Pi=(k1+k2+k3)×△Pi0计算出对相应的输出参数的调整值△Pi。
6.根据权利要求4所述的大功率燃料电池入水温度控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
预测所述燃料电池在下一时刻所处的速度vc；
所述基于所述子集确定多个调整参数的数值，包括：
根据所述vc和所述子集确定所述k3。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的大功率燃料电池入水温度控制方法，其特征在于，所述根据所述多个调整参数的数值和预设的调整模型对输出参数集合中的至少一个输出参数进行调整，包括：
当确定需要增加冷却能力时，优先选取所述调节阀的开度进行调整，当所述调节阀的开度达到了最大值时，选取所述风扇的转速进行调整；
当确定需要减小冷却能力时，优先选取所述风扇的转速进行调整，当所述风扇的转速达到了最小值时，选取所述调节阀的开度进行调整。
8.一种大功率燃料电池入水温度控制装置，其特征在于，所述装置包括：
状态信息获取模块，用于获取燃料电池所处的工作状态信息，所述工作状态信息包括当前工作电流I、当前速度va、当前时刻的实际入水温度ta、上一时刻的实际入水温度tb、水泵的当前转速RPM1、调节阀的当前开度P1和风扇的当前转速P2；
目标温度确定模块，用于根据所述当前工作电流I确定所述燃料电池对应当前时刻合适的目标入水温度ttar；
调整模块，用于基于所述ta、所述tb和所述ttar确定所述工作状态信息对应的子集；基于所述子集确定多个调整参数的数值；根据所述多个调整参数的数值和预设的调整模型对输出参数集合中的至少一个输出参数进行调整，所述输出参数集合包括所述水泵的转速、风扇的转速和调节阀的开度。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有可执行指令，所述可执行指令被处理器执行时使所述处理器执行如权利要求1至7中任一项所述的方法。
10.一种车辆，其特征在于，包括：
大功率燃料电池；
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行如权利要求1至7中任一项所述的方法。
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