CN116666698B - 燃料电池暖机方法、装置、车辆及存储介质 - Google Patents

燃料电池暖机方法、装置、车辆及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种燃料电池暖机方法、装置、车辆及存储介质。该燃料电池暖机方法包括：根据燃料电池所连接冷却液管路的出口温度，选择进入或者退出快速暖机模式；若进入快速暖机模式，则根据燃料电池冷却系统子单元状态，选择与冷却液管路连接的冷却液循环泵的控制模式；燃料电池冷却系统子单元状态是燃料电池所在冷却系统的子单元的状态；若控制模式为开关控制模式，则控制冷却液循环泵开启或者关闭；若控制模式为开环控制模式，则根据出口温度以及燃料电池的请求电流，调节冷却液循环泵的流量。本申请能够在对燃料电池暖机过程中，避免过多消耗燃料，以提高燃料电池系统效率。

Description

燃料电池暖机方法、装置、车辆及存储介质
技术领域
本申请涉及车辆技术领域，具体涉及一种燃料电池暖机方法、装置、车辆及存储介质。
背景技术
燃料电池能够将燃料的化学能转换成电能。燃料电池需要工作在特定温度范围内，因此启动后需要进行暖机以调节温度。调节温度过程中，如果采用氢氧催化策略或者正温度系数电阻器(PTC，Positive Temperature Coefficient)辅助加热的方式实现暖机，则必然会消耗燃料或电能，降低燃料电池系统效率。
发明内容
本申请的一个目的在于提出一种燃料电池暖机方法、装置、车辆及存储介质，旨在对燃料电池暖机过程中，避免过多消耗燃料，以提高燃料电池系统效率。
根据本申请实施例的一方面，提供了一种燃料电池暖机方法，所述方法包括：
根据燃料电池所连接冷却液管路的出口温度，选择进入或者退出快速暖机模式；所述快速暖机模式是加快燃料电池温度升高的模式；
若进入所述快速暖机模式，则根据燃料电池冷却系统子单元状态，选择与所述冷却液管路连接的冷却液循环泵的控制模式；所述燃料电池冷却系统子单元状态是所述燃料电池所在冷却系统的子单元的状态；
若所述控制模式为开关控制模式，则控制所述冷却液循环泵开启或者关闭；
若所述控制模式为开环控制模式，则根据所述出口温度以及所述燃料电池的请求电流，调节所述冷却液循环泵的流量。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种燃料电池暖机装置，所述装置包括：
暖机模式选择模块，用于根据燃料电池所连接冷却液管路的出口温度，选择进入或者退出快速暖机模式；所述快速暖机模式是加快燃料电池温度升高的模式；
控制模式选择模块，用于若进入所述快速暖机模式，则根据燃料电池冷却系统子单元状态，选择与所述冷却液管路连接的冷却液循环泵的控制模式；所述燃料电池冷却系统子单元状态是所述燃料电池所在冷却系统的子单元的状态；
开关控制模块，用于若所述控制模式为开关控制模式，则控制所述冷却液循环泵开启或者关闭；
开环控制模块，用于若所述控制模式为开环控制模式，则根据所述出口温度以及所述燃料电池的请求电流，调节所述冷却液循环泵的流量。
在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，所述装置配置为：
若所述请求电流小于或者等于电流阈值，且所述加热状态是未加热，以及所述暖风状态是关闭暖风，则选择所述控制模式为所述开关控制模式；
若所述请求电流大于所述电流阈值，或者所述加热状态是正在加热，或者所述暖风状态是开启暖风，则选择所述控制模式为所述开环控制模式。
在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，所述装置配置为：
根据所述出口温度，获取所述冷却液循环泵开启时的预设转速、所述冷却液循环泵的开启时间以及所述冷却液循环泵的关闭时间；
按照所述预设转速控制所述冷却液循环泵持续开启所述开启时间，并控制所述冷却液循环泵持续关闭所述关闭时间后重新开启。
在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，所述装置配置为：
选取所述出口温度对应的预设转速，作为所述开启时的预设转速；
根据所述开启时的预设转速以及所述出口温度，计算冷却液流速；
根据所述冷却液流速以及所述冷却液管路的容积，计算所述开启时间；
根据所述开启时间与所述关闭时间之间的对应信息，获取所述关闭时间。
在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，所述装置配置为：
根据所述出口温度以及所述请求电流，计算目标转速；
将所述冷却液循环泵的转速调节为所述目标转速。
在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，所述装置配置为：
若所述燃料电池处于工作状态，且所述出口温度小于或者等于开启快速暖机模式的温度阈值，则选择进入所述快速暖机模式；
若所述燃料电池处于所述工作状态，且所述出口温度大于退出快速暖机模式的温度阈值，则选择退出所述快速暖机模式；所述退出快速暖机模式的温度阈值大于或者等于所述开启快速暖机模式的温度阈值。
在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，所述装置配置为：
若选择退出所述快速暖机模式，则进入固定温差模式；所述固定温差模式是控制所述冷却液管路的出口温度和入口温度维持固定偏差的模式；
在所述固定温差模式下，获取所述冷却液管路的入口温度，并检测所述入口温度与所述出口温度的偏差；
若所述偏差不匹配目标偏差，则根据所述偏差调节所述燃料电池的电流，直至所述偏差与目标偏差匹配。
根据本申请实施例的一方面，提供了一种车辆，包括：一个或多个处理器；存储装置，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，使得所述车辆实现上述各种可选实现方式中提供的方法。
根据本申请实施例的一方面，提供了一种计算机程序介质，其上存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使计算机执行上述各种可选实现方式中提供的方法。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述各种可选实现方式中提供的方法。
在本申请实施例提供的技术方案中，通过根据燃料电池所连接冷却液管路的出口温度，选择进入或者退出快速暖机模式，若进入快速暖机模式，则根据燃料电池冷却系统子单元状态，选择与冷却液循环管路连接的冷却液循环泵的控制模式，若控制模式为开关控制模式则控制冷却液循环泵开启或者关闭，若控制模式为开环控制模式，则根据出口温度以及燃料电池的请求电流，调节冷却液循环泵的流量。
采用上述方式，如果根据燃料电池所连接冷却液管路的出口温度选择进入快速暖机模式，则结合燃料电池冷却系统子单元状态切换开关控制模式或者开环控制模式，在开关控制模式下，关闭或者开启冷却液循环泵，关闭冷却液循环泵的情况下暖机速度相较于开启冷却液循环泵的暖机速度更快，从而可以灵活调节暖机速度，在关闭冷却液循环泵的情况下可以加快燃料电池暖机速度，而在开环控制模式下，结合燃料电池的请求电流和出口温度调节冷却液循环泵的流量，从而调节暖机速度，在上述两种模式下，通过控制冷却液循环泵以调节冷却液流动所带走的燃料电池的热量，从而改变暖机速度，缓解对燃料的消耗，能够提高燃料电池系统的效率。
本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
通过参考附图详细描述其示例实施例，本申请的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。
图1示出了根据本申请一个实施例的燃料电池暖机方法的流程示意图。
图2示出了根据本申请一个实施例的燃料电池冷却系统的结构示意图。
图3示出了根据本申请一个实施例的燃料电池冷却系统的结构示意图。
图4示出了根据本申请一个实施例的燃料电池暖机方法的流程示意图。
图5示出了根据本申请一个实施例的燃料电池暖机方法的流程示意图。
图6示出了根据本申请一个实施例的燃料电池暖机装置的结构示意图。
图7示出了根据本申请一个实施例的车辆的结构示意图。
附图标记说明：
燃料电池电堆-201；第一温度传感器-202；冷却液循环泵-203；第一换热器-204；散热风扇-205；分流阀-206；第二温度传感器-207；靠近内部通路出口一侧的部分管路208；大循环冷却液管路-209；小循环冷却液管路-210；靠近内部通路入口一侧的部分管路-211；控制器-212；第二换热器-213；冷却液加热器-214。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本申请的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本申请的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多示例实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的示例实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而省略特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、实现或者操作以避免喧宾夺主而使得本申请的各方面变得模糊。
附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
图1示出了根据本申请一个实施例的燃料电池暖机方法的流程示意图，该方法包括：
步骤S101，根据燃料电池所连接冷却液管路的出口温度，选择进入或者退出快速暖机模式。
在本实施例中，执行主体是车辆。该车辆包括燃料电池冷却系统，燃料电池冷却系统是用于对燃料电池进行冷却的系统，燃料电池冷却系统包括燃料电池，连接该燃料电池的冷却液管路，以及连接该冷却液管路的冷却液循环泵，冷却液循环泵用于泵送冷却液使得冷却液在冷却液管路中循环。快速暖机模式是加快燃料电池温度升高的模式。
该燃料电池也指燃料电池电堆，在燃料电池电堆内部可以设置有使得冷却液流动的内部通路，冷却液管路包括此部分内部通路，而冷却液管路的入口则是进入该内部通路的端口，而冷却液管路的出口则是流出该内部通路的端口，即出口温度指的是流经燃料电池所对应的部分冷却液管路的出口的温度，而入口温度指的是流经燃料电池所对应的部分冷却液管路的入口的温度。如果燃料电池正在加热，那么由于冷却液通过热传导带走了燃料电池的部分热量，使得出口温度可能大于入口温度。
如果出口温度比较高，则表明燃料电池已经暖机至较为合适的温度，此时可以退出快速暖机模式，而如果出口温度比较低，则表明燃料电池需要暖机以加热，此时可以进入快速暖机模式以加快对燃料电池的暖机。
在一实施例中，燃料电池冷却系统包括燃料电池，冷却液循环管路，控制器，冷却液循环泵，出口温度传感器，入口温度传感器，加热器。其中，冷却液循环管路使得冷却液在所属燃料电池连接的管路中循环。控制器用于获取温度传感检测的冷却液温度，确定燃料电池工作状态，并且根据冷却液温度以及燃料电池工作状态，输出冷却液循环泵的控制参数。该控制参数比如转速。冷却液循环泵用于调节冷却液循环管路中冷却液流量，可以通过调节冷却液循环泵的转速来调节流量。出口温度传感器用于对流经燃料电池对应的冷却液循环管路出口的冷却液温度进行检测。入口温度传感器用于对流经燃料电池对应的冷却液循环管路入口的冷却液温度进行检测。加热器用于对冷却液循环管路中的冷却液进行加热。
步骤S102，若进入快速暖机模式，则根据燃料电池冷却系统子单元状态，选择与冷却液管路连接的冷却液循环泵的控制模式。
燃料电池冷却系统子单元状态是燃料电池所在冷却系统的子单元的状态。该燃料电池冷却系统子单元状态比如燃料电池的请求电流、暖风状态、冷却液加热器的加热状态等状态，但不限于此，也可以是其他状态。
图2示出了根据本申请一个实施例的燃料电池冷却系统的结构示意图。该燃料电池冷却系统包括燃料电池电堆201，连接燃料电池电堆201的冷却液循环管路，连接该冷却液循环管路的冷却液循环泵203，设置于该冷却液循环管路上的第一换热器204，靠近第一换热器204设置的散热风扇205，设置于该冷却液循环管路上的分流阀206，设置在该冷却液循环管路上的第一温度传感器202以及第二温度传感器207。其中，该冷却液循环管路包括设置于燃料电池电堆201内部的内部通路部分，靠近该内部通路部分出口一侧的部分管路208，靠近该内部通路部分入口一侧的部分管路211，大循环冷却液管路部分209以及小循环冷却液管路部分210。出口是指从内部通路流出的端口，入口是指流入内部通道的端口。大循环冷却液管路部分209和小循环冷却液管路部分210，均设置于冷却液循环泵203与分流阀206之间，且大循环冷却液管路部分209上设置第一换热器204。
燃料电池电堆201发生氧化还原反应，产生通过外部电路的电子流以及化学生成物和热量。冷却液与燃料电池电堆201通过热传导及热对流进行热量传递。冷却液从设置于燃料电池电堆201内部的内部通路部分流出后，进入靠近该内部通路部分出口一侧的部分管路208，此时设置于该出口一侧的部分管路208上的第一温度传感器202检测出口温度。冷却液进一步流经设置于该出口一侧部分管路上的冷却液循环泵203，该冷却液循环泵203为冷却液流动提供动力。冷却液循环泵203的出口连接大循环冷却液管路以及小循环冷却液管路，冷却液经过大循环冷却液管路以及小循环冷却液管路后流经分流阀206，分流阀206对通过的冷却液进行流量控制。
流经大循环冷却液管路的冷却液可以在第一换热器204的散热作用下降低温度，且可以在第一换热器204散热能力不足时，通过散热风扇205提高散热能力而降低冷却液的温度。分流阀206流出的冷却液经过靠近入口一侧的部分211管路流入设置于燃料电池201内部的内部通路，第二温度传感器207则可以检测入口温度。控制器212连接冷却液循环泵203以调节冷却液循环泵203的转速，控制器212连接分流阀206以调节分流阀206的开度，控制器212连接散热风扇205以调节散热风扇205的转速，控制器212连接第一温度传感器202以获得出口温度，控制器212连接第二温度传感器207以获得入口温度。冷却液比如乙二醇等防冻液、水、或者防冻液和水的混合液。
在一实施例中，燃料电池冷却系统子单元状态包括燃料电池的请求电流。如果燃料电池的请求电流比较高，比如高于电流阈值，则选择控制模式为开环控制模式，如果燃料电池的请求电流比较低，比如低于或者等于电流阈值，则选择控制模式为开关控制模式。在开环控制模式下，冷却液循环泵203保持开启状态，通过冷却液带走燃料电池电堆201的部分热量而使燃料电池电堆201内部温度场梯度较小，在大电流时燃料电池电堆201内部温度分布均匀，同时调节冷却液循环泵203流量以加快暖机速度。而在开关模式下，冷却液循环泵203在开启状态下可以带走燃料电池电堆201的热量使得燃料电池电堆201的温度合适，而冷却液循环泵203在关闭状态下可以减少冷却液所带走的燃料电池电堆201的热量，从而加快燃料电池电堆201暖机速度。如此，既可以加快暖机速度，也可以使得大电流时燃料电池电堆201内部温度分布均匀。
图3示出了根据本申请一个实施例的燃料电池冷却系统的结构示意图。相较于图2所示的燃料电池冷却系统，图3所示的燃料电池冷却系统还包括与冷却液循环管路连接的第二换热器213以及冷却液加热器214。冷却液加热器214用于加热冷却液。第二换热器213用于为外界提供热量，如暖风热源。
在一实施例中，燃料电池冷却系统子单元状态包括燃料电池的请求电流，连接冷却液管路的冷却液加热器的加热状态，以及连接冷却液加热器的暖风单元的暖风状态；根据燃料电池冷却系统子单元状态，选择与冷却液管路连接的冷却液循环泵的控制模式，包括：若请求电流小于或者等于电流阈值，且加热状态是未加热，以及暖风状态是关闭暖风，则选择控制模式为开关控制模式；若请求电流大于电流阈值，或者加热状态是正在加热，或者暖风状态是开启暖风，则选择控制模式为开环控制模式。
燃料电池冷却系统可以包括燃料电池电堆201，冷却液加热器214，暖风单元等子单元，通过结合子单元的状态切换对冷却液循环泵203的控制模式，可以使得燃料电池电堆201内部温度分布均匀，满足车辆的暖风需求以及保持冷却液加热器214正常运作，且能够加快暖机速度。冷却液加热器214的加热状态包括正在加热和未加热，冷却液加热器214用于快速使得冷却液升温，如果冷却液加热器214正在加热，那么冷却液循环泵203保持开启状态，保护冷却液加热器214不会烧毁。暖风状态包括开启暖风或者关闭暖风。在有暖风需求时，暖风单元需要开启，此时冷却液循环泵203保持开启使得冷却液流经暖风单元的出风侧，暖风单元可以将冷却液的热量转换为暖风。暖风状态为关闭暖风，冷却液加热器214的状态为未加热状态，且请求电流小于电流阈值的情况下，通过开关控制模式循环开启和关闭冷却液循环泵203可以进一步提高暖机速度，同时可以保持燃料电池电堆201温度相对稳定，有利于燃料电池电堆201的长期使用和维护。
步骤S103，若控制模式为开关控制模式，则控制冷却液循环泵开启或者关闭。
在开关控制模式下，对冷却液循环泵循环进行开启和关闭，即在冷却液开启一定时长后，关闭一定时长，并继续重复开启和关闭。
在一实施例中，控制冷却液循环泵开启或者关闭，包括：按照预先设置的参考开启转速控制冷却液循环泵开启参考开启时长后，关闭参考关闭时长，此后重新按照参考开启时长、参考开启转速以及参考关闭时长重复进行开启和关闭。采用此方式，快速响应以启动开关控制模式。
在一实施例中，参考开启转速是冷却液循环泵能稳定运行的最低转速。
在一实施例中，控制冷却液循环泵开启或者关闭，包括：根据出口温度，获取冷却液循环泵开启时的预设转速、冷却液循环泵的开启时间以及冷却液循环泵的关闭时间；按照预设转速控制冷却液循环泵持续开启开启时间，并控制冷却液循环泵持续关闭关闭时间后重新开启。采用此方式，使得开关控制模式匹配出口温度，能够加快暖机速度并保持燃料电池稳定运行。
在一实施例中，根据出口温度，控制冷却液循环泵开启或者关闭，包括：获取与该出口温度关联的预设开启转速以及该出口温度关联的预设开启时长和该出口温度关联的预设关闭时长，控制冷却液循环泵按照该出口温度关联的预设开启转速维持运行该预设开启时长后，关闭该预设关闭时长并重新开启，在重新开启后，可以根据重新检测的出口温度更新预设开启转速、预设开启时长以及预设关闭时长，预设开启转速与出口温度正相关。由此结合出口温度控制冷却液循环泵开启和关闭，匹配当前的出口温度，以保持燃料电池的稳定运行同时加快暖机速度。
在一实施例中，根据出口温度，获取冷却液循环泵开启时的预设转速、冷却液循环泵的开启时间以及冷却液循环泵的关闭时间，包括：选取出口温度对应的预设转速，作为开启时的预设转速；根据开启时的预设转速以及出口温度，计算冷却液流速；根据冷却液流速以及冷却液管路的容积，计算开启时间；根据开启时间与关闭时间之间的对应信息，获取关闭时间。
预设转速与出口温度正相关。可以预先设置预设转速、出口温度以及冷却液流速之间的函数，以计算该冷却液流速。并且可以预先设置冷却液流速、冷却液管路的容积以及开启时间之间的函数，以计算开启时间，该函数用于计算燃料电池内部冷却液通道内已加热的冷却液全部流至出口的最小开启时间。开启时间与关闭时间之间的对应信息描述了关闭时间相较于开启时间的倍数。比如关闭时间是开启时间的N倍。N可以大于1，使得冷却液循环泵关闭的时间大于开启的时间，以加快暖机速度。
步骤S104：若控制模式为开环控制模式，则根据出口温度以及燃料电池的请求电流，调节冷却液循环泵的流量。
可以预先保存出口温度、燃料电池的请求电流与调节参数之间的对应关系，根据对应关系获得出口温度以及请求电流对应的调节参数，按照该调节参数调节冷却液循环泵的流量。该调节参数可以包括冷却液循环泵的转速，通过调节转速来调节冷却液循环泵的流量。此外调节参数还可以包括阀门的开度，通过在冷却液循环泵的进出口管道上安装阀门，以通过调节阀门开度来调节冷却液循环泵的流量。
在一实施例中，根据出口温度以及燃料电池的请求电流，调节冷却液循环泵的流量，包括：根据出口温度以及请求电流，计算目标转速；将冷却液循环泵的转速调节为目标转速。
可以预先设置出口温度、请求电流以及目标转速的函数，根据该函数计算目标转速，将冷却液循环泵的转速调节为目标转速。使得冷却液循环泵的转速与出口温度以及请求电流相匹配，以针对出口温度和请求电流，来调节合适的转速，以加快暖速度。
采用上述方式，如果根据燃料电池所连接冷却液管路的出口温度选择进入快速暖机模式，则结合燃料电池冷却系统子单元状态切换开关控制模式或者开环控制模式，在开关控制模式下，关闭或者开启冷却液循环泵，关闭冷却液循环泵的情况下暖机速度相较于开启冷却液循环泵的暖机速度更快，从而可以灵活调节暖机速度，在关闭冷却液循环泵的情况下可以加快燃料电池暖机速度，而在开环控制模式下，结合燃料电池的请求电流和出口温度调节冷却液循环泵的流量，从而调节暖机速度，在上述两种模式下，通过控制冷却液循环泵以调节冷却液流动所带走的燃料电池的热量，从而改变暖机速度，缓解对燃料的消耗，能够提高燃料电池系统的效率。
图4示出了根据本申请一个实施例的燃料电池暖机方法的流程示意图，该燃料电池暖机方法包括：
步骤S301，若燃料电池处于工作状态，且燃料电池的出口温度小于或者等于开启快速暖机模式的温度阈值，则选择进入快速暖机模式。
步骤S302，若燃料电池处于工作状态，且出口温度大于退出快速暖机模式的温度阈值，则选择退出快速暖机模式。
退出快速暖机模式的温度阈值大于或者等于开启快速暖机模式的温度阈值；快速暖机模式是加快燃料电池温度升高的模式。
在一实施例中，开启快速暖机模式的温度阈值比如为60℃，结束快速暖机模式的温度阈值比如为70℃。通过设置退出快速暖机模式的温度阈值大于进入快速暖机模式的温度阈值，可以起到迟滞效果，保障正常控制车辆零部件的运行。此外，开启快速暖机模式的温度阈值与退出快速暖机模式的温度阈值也可以相同。
如果燃料电池处于不工作状态，则可以不进入快速暖机模式。
步骤S303，若进入快速暖机模式，则根据燃料电池冷却系统子单元状态，选择与冷却液管路连接的冷却液循环泵的控制模式。
燃料电池冷却系统子单元状态是燃料电池所在冷却系统的子单元的状态。
步骤S304，若控制模式为开关控制模式，则控制冷却液循环泵开启或者关闭。
步骤S305，若控制模式为开环控制模式，则根据出口温度以及燃料电池的请求电流，调节冷却液循环泵的流量。
在一实施例中，选择进入或者退出快速暖机模式之后，该方法还包括：若选择退出快速暖机模式，则进入固定温差模式；固定温差模式是控制冷却液管路的出口温度和入口温度维持固定偏差的模式；在固定温差模式下，获取冷却液管路的入口温度，并检测入口温度与出口温度的偏差；若偏差不匹配目标偏差，则根据偏差调节燃料电池的电流，直至偏差与目标偏差匹配。
在固定温差模式下，可以维持燃料电池工作在正常温度范围内，保持燃料电池正常运作。
在一实施例中，可以在检测到出口温度大于低温阈值，比如0℃时，根据出口温度选择进入或者退出快速暖机模式，而在出口温度小于或者等于低温阈值时，关闭快速暖机模式并进行冷启动。比如，在出口温度小于0℃时，进行冷启动，同时关闭快速暖机模式，而在出口温度大于0℃时，且小于60℃时，进入快速暖机模式，在出口温度大于70℃时，退出快速暖机模式并进入固定温差模式。
图5示出了根据本申请一个实施例中燃料电池暖机方法的流程示意图，包括：
步骤S401，检测第一温度传感器温度值是否小于第一温度阈值。
如果否则执行步骤S402，如果是则执行步骤S403。进入快速暖机的判断条件为：燃料电池内部冷却液通道出口的冷却液温度，第一温度传感器测量T1小于第一温度阈值，如果不满足该条件则进入固定温差模式。第一温度传感器温度值是燃料电池内部冷却液管道出口的温度值。其中，可以在第一温度传感器温度值大于0℃时，再执行步骤S401，如果第一温度传感器温度值小于0℃，则进行冷启动过程。
步骤S402，进入固定温差模式。
固定温差模式下，燃料电池控制器闭环控制燃料电池电流，使得燃料电池内部通道出口冷却液温度即第一温度传感器测量T1，与入口冷却液温度，即第二温度传感器测量T2的差值达到目标值，即T1-T2的值达到目标值。
步骤S403，进入快速暖机模式。
步骤S404，检测第一温度传感器温度值是否大于第二温度阈值。
如果是则执行步骤S402，如果否则执行步骤S405。暖机结束的判断条件为出口冷却液温度即第一温度传感器测量T1大于第二温度阈值。第二温度阈值大于或等于第一温度阈值。
步骤S405，检测燃料电池请求电流是否大于电流阈值。
如果是执行步骤S409，如果否则执行步骤S406。燃料电池请求电流大于电流阈值，此时冷却液循环泵进入开环控制模式，可以在高电流时保持冷却液循环泵转动，使得燃料电池内部温度场梯度小。
步骤S406，检测燃料电池的冷却液加热器是否加热。
如果是则执行步骤S409，如果否则执行步骤S407。冷却液加热器加热，此时冷却液循环泵进入开环控制模式，使得PTC内部具有冷却液流动而不会被烧毁。
步骤S407，检测当前是否有暖风需求。
如果是则执行步骤S409，如果否则执行步骤S408。有暖风需求，此时冷却液循环泵进入开环控制模式，优先满足车辆的暖风需求。
步骤S408，冷却液循环泵进行ON-OFF控制。
ON-OFF控制即开-关控制。控制的参数包括冷却液循环泵开启时间ton、开启转速Non以及停止时间toff和停止转速Noff。冷却液循环泵开启转速Non可以是水泵能稳定运行的最低转速，亦可为随出口冷却液温度相关的预设值。冷却液循环泵开启时间ton可以是将燃料电池内部冷却液通道内已加热的冷却液全部排入燃料电池出口冷却液管道的最小时间，其计算方式为：
其中，Vstack为燃料电池内部冷却液通道容积；v(T1,NON)为流经燃料电池的循环冷却液流速，为关于燃料电池出口温度T1和循环液冷却泵开启转速Non的函数，可提前将流速存入燃料电池控制器。停止时间toff为开启时间ton的倍数，即2ton≤toff≤9ton。停止转速Noff为0。
步骤S409，冷却液循环泵开环控制。
开环控制的控制参数为冷却液循环泵的开启转速，开启转速为关于燃料电池出口温度T1和燃料电池请求电流I的函数。
通过燃料电池控制器获取燃料电池冷却液温度，温度值高于暖机结束温度则进入固定温差模式，温度值低于暖机结束温度则进入快速暖机模式。快速暖机模式下燃料电池目标工作电流低，且加热器无加热请求，且无暖风请求，则冷却液循环泵使用ON-OFF策略，ON-OFF策略控制参数包括冷却液循环泵开启时间、开启转速以及关闭时间。ON-OFF策略下，冷却液循环泵关闭时，燃料电池与内部循环冷却液热交换功率最低，因此可加快燃料电池升温过程。通过设置开启时间可以防止燃料电池内部积热严重，从而维持燃料电池正常运行。快速暖机模式下燃料电池目标工作电流高，或加热器有加热请求，或有暖风请求，则冷却液循环泵使用开环策略，开环策略包括冷却液循环泵运转转速，冷却液循环泵转速为关于燃料电池电流和冷却液温度的函数。
采用上述方式，针对燃料不同运行工况，主动控制循环冷却泵，可以适用于常温(0℃以上)启动快速暖机策略，加快暖机速度的同时，无需额外消耗燃料电池，可以提高燃料电池系统效率。
图6示出了根据本申请一实施例的燃料电池暖机装置，该装置包括：
暖机模式选择模块501，用于根据燃料电池所连接冷却液管路的出口温度，选择进入或者退出快速暖机模式；快速暖机模式是加快燃料电池温度升高的模式；
控制模式选择模块502，用于若进入快速暖机模式，则根据燃料电池冷却系统子单元状态，选择与冷却液管路连接的冷却液循环泵的控制模式；燃料电池冷却系统子单元状态是燃料电池所在冷却系统的子单元的状态；
开关控制模块503，用于若控制模式为开关控制模式，则控制冷却液循环泵开启或者关闭；
开环控制模块504，用于若控制模式为开环控制模式，则根据出口温度以及燃料电池的请求电流，调节冷却液循环泵的流量。
在本申请的一示例性实施例中，该装置配置为：
若请求电流小于或者等于电流阈值，且加热状态是未加热，以及暖风状态是关闭暖风，则选择控制模式为开关控制模式；
若请求电流大于电流阈值，或者加热状态是正在加热，或者暖风状态是开启暖风，则选择控制模式为开环控制模式。
在本申请的一示例性实施例中，该装置配置为：
根据出口温度，获取冷却液循环泵开启时的预设转速、冷却液循环泵的开启时间以及冷却液循环泵的关闭时间；
按照预设转速控制冷却液循环泵持续开启开启时间，并控制冷却液循环泵持续关闭关闭时间后重新开启。
在本申请的一示例性实施例中，该装置配置为：
选取出口温度对应的预设转速，作为开启时的预设转速；
根据开启时的预设转速以及出口温度，计算冷却液流速；
根据冷却液流速以及冷却液管路的容积，计算开启时间；
根据开启时间与关闭时间之间的对应信息，获取关闭时间。
在本申请的一示例性实施例中，该装置配置为：
根据出口温度以及请求电流，计算目标转速；
将冷却液循环泵的转速调节为目标转速。
在本申请的一示例性实施例中，该装置配置为：
若燃料电池处于工作状态，且出口温度小于或者等于开启快速暖机模式的温度阈值，则选择进入快速暖机模式；
若燃料电池处于工作状态，且出口温度大于退出快速暖机模式的温度阈值，则选择退出快速暖机模式；退出快速暖机模式的温度阈值大于或者等于开启快速暖机模式的温度阈值。
在本申请的一示例性实施例中，该装置配置为：
若选择退出快速暖机模式，则进入固定温差模式；固定温差模式是控制冷却液管路的出口温度和入口温度维持固定偏差的模式；
在固定温差模式下，获取冷却液管路的入口温度，并检测入口温度与出口温度的偏差；
若偏差不匹配目标偏差，则根据偏差调节燃料电池的电流，直至偏差与目标偏差匹配。
下面参考图7来描述根据本申请实施例的车辆60。图7显示的车辆60仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图7所示，车辆60以通用计算设备的形式表现。车辆60的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元610、上述至少一个存储单元620、连接不同系统组件(包括存储单元620和处理单元610)的总线630。
其中，存储单元存储有程序代码，程序代码可以被处理单元610执行，使得处理单元610执行本说明书上述示例性方法的描述部分中描述的根据本申请各种示例性实施方式的步骤。例如，处理单元610可以执行如图1中所示的各个步骤。
存储单元620可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)6201和/或高速缓存存储单元6202，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)6203。
存储单元620还可以包括具有一组(至少一个)程序模块6205的程序/实用工具6204，这样的程序模块6205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
总线630可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
车辆60也可以与一个或多个外部设备700(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该车辆60交互的设备通信，和/或与使得该车辆60能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口650进行。输入/输出(I/O)接口650与显示单元640相连。并且，车辆60还可以通过网络适配器660与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器660通过总线630与车辆60的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合车辆60使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本申请实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台车辆执行根据本申请实施方式的方法。
在本申请的示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读指令，当计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使计算机执行上述方法实施例部分描述的方法。
根据本申请的一个实施例，还提供了一种用于实现上述方法实施例中的方法的程序产品，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本申请的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如JAVA、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本申请的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本申请中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本申请实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台车辆执行根据本申请实施方式的方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (8)

1.一种燃料电池暖机方法，其特征在于，所述方法包括：
根据燃料电池所连接冷却液管路的出口温度，选择进入或者退出快速暖机模式；所述快速暖机模式是加快燃料电池温度升高的模式；
若进入所述快速暖机模式，则当所述燃料电池的请求电流小于或者等于电流阈值，且所述冷却液管路的冷却液加热器的加热状态是未加热，以及连接所述冷却液加热器的暖风单元的暖风状态是关闭暖风时，选择与所述冷却液管路连接的冷却液循环泵的控制模式为开关控制模式；
若进入所述快速暖机模式，则当所述燃料电池的请求电流大于所述电流阈值时，或者当所述冷却液管路的冷却液加热器的加热状态是正在加热时，或者当连接所述冷却液加热器的暖风单元的暖风状态是开启暖风时，选择与所述冷却液管路连接的冷却液循环泵的控制模式为开环控制模式；
若所述控制模式为开关控制模式，则控制所述冷却液循环泵开启或者关闭；
若所述控制模式为开环控制模式，则根据所述出口温度以及所述请求电流，计算目标转速；将所述冷却液循环泵的转速调节为所述目标转速。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述冷却液循环泵开启或者关闭，包括：
根据所述出口温度，获取所述冷却液循环泵开启时的预设转速、所述冷却液循环泵的开启时间以及所述冷却液循环泵的关闭时间；
按照所述预设转速控制所述冷却液循环泵持续开启所述开启时间，并控制所述冷却液循环泵持续关闭所述关闭时间后重新开启。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述出口温度，获取所述冷却液循环泵开启时的预设转速、所述冷却液循环泵的开启时间以及所述冷却液循环泵的关闭时间，包括：
选取所述出口温度对应的预设转速，作为所述开启时的预设转速；
根据所述开启时的预设转速以及所述出口温度，计算冷却液流速；
根据所述冷却液流速以及所述冷却液管路的容积，计算所述开启时间；
根据所述开启时间与所述关闭时间之间的对应信息，获取所述关闭时间。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据燃料电池的出口温度，选择进入或者退出快速暖机模式，包括：
若所述燃料电池处于工作状态，且所述出口温度小于或者等于开启快速暖机模式的温度阈值，则选择进入所述快速暖机模式；
若所述燃料电池处于所述工作状态，且所述出口温度大于退出快速暖机模式的温度阈值，则选择退出所述快速暖机模式；所述退出快速暖机模式的温度阈值大于或者等于所述开启快速暖机模式的温度阈值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选择进入或者退出所述快速暖机模式之后，所述方法还包括：
若选择退出所述快速暖机模式，则进入固定温差模式；所述固定温差模式是控制所述冷却液管路的出口温度和入口温度维持固定偏差的模式；
在所述固定温差模式下，获取所述冷却液管路的入口温度，并检测所述入口温度与所述出口温度的偏差；
若所述偏差不匹配目标偏差，则根据所述偏差调节所述燃料电池的电流，直至所述偏差与目标偏差匹配。
6.一种燃料电池暖机装置，其特征在于，所述装置包括：
暖机模式选择模块，用于根据燃料电池所连接冷却液管路的出口温度，选择进入或者退出快速暖机模式；所述快速暖机模式是加快燃料电池温度升高的模式；
控制模式选择模块，用于若进入所述快速暖机模式，则当所述燃料电池的请求电流小于或者等于电流阈值，且所述冷却液管路的冷却液加热器的加热状态是未加热，以及连接所述冷却液加热器的暖风单元的暖风状态是关闭暖风时，选择与所述冷却液管路连接的冷却液循环泵的控制模式为开关控制模式；若进入所述快速暖机模式，则当所述燃料电池的请求电流大于所述电流阈值时，或者当所述冷却液管路的冷却液加热器的加热状态是正在加热时，或者当连接所述冷却液加热器的暖风单元的暖风状态是开启暖风时，选择与所述冷却液管路连接的冷却液循环泵的控制模式为开环控制模式；
开关控制模块，用于若所述控制模式为开关控制模式，则控制所述冷却液循环泵开启或者关闭；
开环控制模块，用于若所述控制模式为开环控制模式，则根据所述出口温度以及所述请求电流，计算目标转速；将所述冷却液循环泵的转速调节为所述目标转速。
7.一种车辆，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，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，使得所述车辆实现如权利要求1至5中任一项所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使计算机执行权利要求1至5中任一项所述的方法。
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