CN116826116B - 一种燃料电池温度控制方法及系统 - Google Patents
一种燃料电池温度控制方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116826116B CN116826116B CN202310592237.2A CN202310592237A CN116826116B CN 116826116 B CN116826116 B CN 116826116B CN 202310592237 A CN202310592237 A CN 202310592237A CN 116826116 B CN116826116 B CN 116826116B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fuel cell
- temperature
- radiator
- thermostat
- heat dissipation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 125
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 28
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims abstract description 27
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 119
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 34
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 24
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 23
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 claims description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 9
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 7
- 238000005070 sampling Methods 0.000 abstract description 3
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04701—Temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04029—Heat exchange using liquids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04537—Electric variables
- H01M8/04544—Voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04537—Electric variables
- H01M8/04574—Current
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04992—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the implementation of mathematical or computational algorithms, e.g. feedback control loops, fuzzy logic, neural networks or artificial intelligence
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Fuzzy Systems (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
本发明涉及一种燃料电池温度控制方法及系统，属于新能源汽车燃料电池领域。本发明首先评估燃料电池系统的散热需求和散热器的散热能力，确定对应条件下散热风扇的最小散热能力，当散热需求小于散热器的最小散热能力时，通过节温器冷热掺混实现温度控制，当散热需求大于散热器的最小散热能力时根据节温器的开度，采用不同点的采样温度作为散热风扇的控制对象，采用节温器和散热器双PI控制的方式进行控制，最后根据环境温度的不同确定节温器和散热风扇PI调节的系数。本发明不仅保证了燃料电池系统的温度控制精度，而且避免了节温器开度小、大小循环冷热掺混、风扇高速运转的情况，保证所有工况下能耗的最低，提高整车经济性。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃料电池温度控制方法及系统，属于新能源汽车燃料电池领域。
背景技术
燃料电池系统是一种把燃料(氢气)所具有的化学能在催化剂的作用下通过电化学反应直接转化为电能的装置。燃料电池在运行过程时，燃料电池的温度需控制在一定的范围内，从而保证合适的水热管理，提高燃料电池的耐久性。如果温度变化较大，一方面燃料电池水管理不善，可能引起膜干或者水淹故障，另一方面电堆材料一直处于频繁的温度交变工况下，对其可靠耐久性也有较大的影响，严重时会出现故障，导致其无法正常运行。因此燃料电池系统的温度控制至关重要，且要求波动范围越小越好，精确度越高越好。
现有的燃料电池系统一般采用电子节温器和散热风扇双PID控制的方式对燃料电池的温度进行控制，例如专利公布号为CN113903946A的中国专利申请文件，该文件公开了一种车载燃料电池的散热控制方法及装置，根据发热功率等条件确定节温器等的前馈调节值，然后再通过PI调节的方式实现温度的控制，此方法虽然实现了对系统温度的控制，但是未考虑到散热风扇能耗的问题，易造成风扇大转速运转，使散热风扇能耗较高，经济性较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃料电池温度控制方法及系统，以解决目前控制过程存在的风扇能耗高、经济性差的问题。
本发明为解决上述技术问题而提供一种燃料电池温度控制方法，该控制方法包括以下步骤：
1)获取燃料电池的电流、电压和环境温度数据，并以此计算燃料电池的散热功率需求；
2)根据环境温度、冷却液流量和散热器的散热能力MAP确定当前环境温度下的散热器的最低散热能力；
3)将燃料电池的散热功率需求与最低散热能力进行比较，若散热功率需求低于散热器最低散热能力，以燃料电池电堆的入口温度或者出口温度作为调节对象，以燃料电池对应电流下的反应温度T作为目标温度控制节温器的开度，以散热器的出口温度作为调节对象控制散热风扇进行调节；
4)当散热功率需求高于散热器最低散热能力时，根据节温器开度的大小对节温器进行控制调节，以燃料电池出口温度作为调节对象，以燃料电池对应电流下的反应温度T作为目标温度对散热风扇进行控制调节。
本发明在散热需求低于散热器的最低散热能力时，通过节温器冷热掺混实现温度的精准控制，此时散热风扇通过最低转速开关控制，保证了能耗的最小化。在散热需求大于散热器的最低散热能力时，根据节温器的开度，采用不同点的采样温度作为散热风扇的控制对象，小循环未完全关闭时，节温器与散热器共同控制，使节温器向小循环完全关闭、大循环完全开启的状态运行。小循环完全关闭后，节温器停止调节，散热器通过PI进行控制。一方面保证全目标功率段、不同环境温度燃料电池系统的温度控制精度；另一方面避免节温器开度小、大小循环冷热掺混、风扇高速运转的情况，保证所有工况下能耗最低，提高整车经济性。同时根据环境温度的不同确定节温器和散热风扇PI调节的系数，从而确定散热器的散热能力，提高控制的环境适应性，避免出现夏季温控响应慢、冬季温控超调的情况。
进一步地，所述步骤3)中的散热风扇的控制，当散热器出口温度高于T-2时，散热风扇以最低转速运转，当散热器出口温度达到T-5时，散热风扇停止运转。
在散热需求较小时，散热风扇以散热器出口温度作为调节对象，以高于T-2和低于T-5作为调节范围，避免了散热风扇的频繁启停，降低了散热风扇的运行功耗。
进一步地，所述步骤4)中，当节温器开度小于B％时，以燃料电池电堆的入口温度或者出口温度作为调节对象，以燃料电池对应电流下的反应温度T作为目标温度对节温器进行控制；否则，控制节温器开度增加到最大后停止调节。
在节温器小循环未完全关闭时，散热风扇以燃料电池的出口温度作为调节对象，保证节温器往大循环开启，避免出现大风扇转速、小节温器开度的情况，保证节温器开度由冷热掺混阶段到全开过程中的温度控制精度。
进一步地，所述的散热风扇的调节范围为最低转速下的占空比PWM1和PWM2之间，PWM1是散热风扇最低转速工作时满足燃料电池散热功率需求的最大风扇占空比，PWM2是当前条件下散热风扇的最大占空比。
以满足燃料电池散热功率需求的风扇最低转速工作时最大风扇占空比PWM1和当前条件下散热风扇的最大占空比PWM2为调节范围，使散热风扇用最小的功耗来满足散热功率需求，减少了散热风扇不必要的运行功耗，保证了能耗的最小化。
进一步地，所述的在散热功率需求低于散热器最低散热能力时，节温器进行PI调节；在散热功率需求高于散热器最低散热能力时，散热风扇进行PI调节，在散热功率需求高于散热器最低散热能力且节温器开度小于B％时，节温器PI调节。
进一步地，所述的PI调节包括比例参数调节KP和积分调节参数KI，根据环境温度来调整，以出厂条件环境温度T0下标定参数KP0和KI0作为基准，当环境温度为T1时，将KP、KI乘以系数(T1-T)/(T0-T)作为当前环境温度下的调节参数进行控制，其中T为额定电流下的目标温度。
PI调节能够快速调整输出的电流和电压，运行速度快，准确性高，根据环境温度的不同确定调节参数进行控制，提高了控制的稳定性和环境适应性。
进一步地，所述散热器的散热能力MAP是通过风洞试验确定的。
风洞试验可以准确控制试验条件，使得到的散热能力更加准确，且风洞试验成本较低，也更加安全。
本发明还提供了一种燃料电池系统温度控制系统，包括采集模块和控制模块，其特征在于，采集模块用于采集燃料电池的电流、电压和环境温度数据以及冷却液的流量，控制模块用于根据采集到的数据计算燃料电池的散热功率需求和散热器的最低散热能力，并将燃料电池的散热功率需求和散热器的最低散热能力进行比较；当散热功率需求小于散热器的最小散热能力时，以燃料电池电堆的入口温度或者出口温度作为调节对象，以燃料电池对应电流下的反应温度T作为目标温度控制节温器的开度，以散热器的出口温度作为调节对象控制散热风扇，当散热功率需求大于散热器的最小散热能力时，根据节温器开度的大小，以燃料电池电堆的入口温度或者出口温度作为调节对象，以燃料电池对应电流下的反应温度T作为目标温度控制节温器开度，以燃料电池出口温度作为调节对象，以燃料电池对应电流下的反应温度T作为目标温度控制散热风扇进行调节。
本发明在散热需求低于散热器的最低散热能力时，通过节温器冷热掺混实现温度的精准控制，此时散热风扇通过最低转速开关控制，保证了能耗的最小化。在散热需求大于散热器的最低散热能力，根据节温器的开度，采用不同点的采样温度作为散热风扇的控制对象，小循环未完全关闭时，节温器与散热器共同控制，使节温器向小循环完全关闭、大循环完全开启的状态运行。小循环完全关闭后，节温器停止调节，散热器通过PI进行控制。一方面保证全目标功率段、不同环境温度燃料电池系统的温度控制精度；另一方面避免节温器开度小，大小循环冷热掺混，风扇高速运转的情况，保证所有工况下能耗最低，提高整车经济性。同时根据环境温度的不同确定节温器和散热风扇PI调节的系数，从而确定散热器的散热能力，提高控制的环境适应性，避免出现夏季温控响应慢、冬季温控超调的情况。
进一步地，所述的散热功率需求小于散热器的最小散热能力时散热风扇的控制：当散热器出口温度高于T-2时，散热风扇以最低转速运转，当散热器出口温度达到T-5时，散热风扇停止运转。
在散热需求较小时，散热风扇以散热器出口温度作为调节对象，以高于T-2和低于T-5作为调节范围，避免了散热风扇的频繁启停，降低了散热风扇的运行功耗。
进一步地，所述的节温器开度，当节温器开度小于B％时，以燃料电池电堆的入口温度或者出口温度作为调节对象，以燃料电池对应电流下的反应温度T作为目标温度对节温器进行控制；否则，控制节温器开度增加到最大后停止调节。
在节温器小循环未完全关闭时，散热风扇以燃料电池的出口温度作为调节对象，保证节温器往大循环开启，避免出现大风扇转速、小节温器开度的情况，保证节温器开度由冷热掺混阶段到全开过程中的温度控制精度。
附图说明
图1是燃料电池冷却系统图；
图2是本发明燃料电池温度控制方法原理图；
其中：1是燃料电池；2是汽车电子水泵；3是电子节温器；4是PTC加热器；5是燃料电池散热器；6是散热器出口温度传感器；7是电堆冷却液入口温度传感器；
图3是节温器角度与大小循环流通面积曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
燃料电池温度控制系统的实施例
本发明由采集模块和控制模块构成，首先采集模块采集燃料电池的电流、电压和环境温度数据以及冷却液的流量数据，然后控制模块根据采集到的数据计算燃料电池的散热功率需求和散热器的最低散热能力，并将燃料电池的散热功率需求和散热器的最低散热能力进行比较；当散热功率需求小于散热器的最小散热能力时，以燃料电池电堆的入口温度或者出口温度作为调节对象，以燃料电池对应电流下的反应温度T作为目标温度控制节温器的开度，以散热器的出口温度作为调节对象控制散热风扇；当散热功率需求大于散热器的最小散热能力时，以燃料电池电堆的入口温度或者出口温度作为调节对象，以燃料电池对应电流下的反应温度T作为目标温度控制节温器开度，以燃料电池出口温度作为调节对象，以燃料电池对应电流下的反应温度T作为目标温度控制散热风扇进行调节。
燃料电池冷却系统如图1所示，包括汽车电子水泵2、电子节温器3、PTC加热器4、燃料电池散热器5，汽车电子水泵2、电子节温器3、PTC加热器4和燃料电池散热器5通过散热管路连接，用于对燃料电池1进行热管理，散热器出口处设置有散热器出口温度传感器6，电堆冷却液入口处设置有电堆冷却液入口温度传感器7。无需散热器工作情况下，冷却液经过燃料电池、汽车电子水泵、电子节温器、PTC加热器形成小循环，散热器进行工作时，冷却液经过燃料电池、汽车电子水泵、电子节温器、燃料电池散热器形成大循环。
该系统的控制原理如图2所示，下面结合具体的实例来进行说明。
由采集模块获取燃料电池的电流、电压和环境温度数据，并以此计算燃料电池的散热功率需求。本发明中的燃料电池的电流、电压数据通过设置的电流传感器和电压传感器采集得到，也可以从现有燃料电池控制系统中获取，环境温度数据通过温度传感器采集，通过燃料电池的电流、电压计算燃料电池的散热功率需求Q1，若燃料电池系统存在其他热源需通过主散热器散热，则同步考虑，散热功率需求Q1的计算公式为：
Q1＝(ε0-εcell)·I·n/1000 (kW)
式中：ε0——1.37V，可根据实际情况调整，在1.25-1.47之间；εcell——对应电流下的单片电压，等于总电压/片数；n——单电池片数；I——电堆电流，I＝活化面积×电流密度。
根据环境温度、冷却液流量和散热器的散热能力MAP确定当前环境温度下的散热器的最低散热能力。本实施例首先通过风洞试验确定散热器不同控制占空比、冷却液流量、气液温差下的散热能力MAP，然后根据燃料电池的工作电流确定节温器大循环全开时的冷却液流量，根据冷却液流量、环境温度和散热器的散热能力通过MAP插值确定风扇最低转速工作时的散热能力Q2以及满足Q1散热需求的最大风扇占空比PWM1。由于估算值与实际有一定的差别，考虑到温度控制的波动性，在最低散热能力Q2的基础上增加一定的值作为实际环境中散热风扇的最低散热能力Q3，在最大风扇占空比PWM1的基础上增加一定值作为当前条件下散热风扇的最大占空比PWM2。本实施例中在PWM1的基础上增加10％作为当前当前条件下散热风扇的最大占空比PWM2，以实际环境中散热风扇的最低散热能力Q3＝Q2+10KW作为控制模式的判定条件。
将燃料电池的散热功率需求与最低散热能力进行比较，若散热功率需求低于散热器最低散热能力，节温器以燃料电池电堆的入口温度或者出口温度作为调节对象，以燃料电池对应电流下的反应温度T作为目标温度，通过PI调节对节温器进行控制。对散热风扇可采用开关控制方式，散热风扇以散热器的出口温度作为调节对象，当节温器的开度达到A％即达到大循环开启的角度，此时大循环开始有流量，散热风扇开始控制，以燃料电池对应电流下的温度T-2/T-5作为调节目标，当散热器出口温度高于T-2时，散热风扇以最低转速运转；当散热器出口温度达到T-5时，散热风扇停止运转。当节温器开度小于A％时，大循环无冷却液通过，散热风扇停止运转。本实施例中A％设定为大循环开启开度+5％。
节温器结构如图3所示，随着节温器开度的增加，小循环的开度越来越小，大循环的开度越来越大，A％为大循环初开的开度，B％为小循环完全关闭的开度。
当散热功率需求高于散热器最低散热能力时，根据节温器开度的大小进行控制调节，散热风扇以燃料电池出口温度作为调节对象，以燃料电池对应电流下的反应温度T作为目标温度进行控制调节。
当节温器开度＜B％即小循环完全关闭的角度时，节温器以燃料电池电堆的入口温度或者出口温度作为调节对象，散热风扇以燃料电池出口温度作为调节对象，并以最低转速下的占空比PWM1和PWM2作为风扇占空比的调节范围，均以燃料电池对应电流下的反应温度T作为目标温度，通过PI调节进行温度控制，使节温器向小循环完全关闭、大循环完全开启的状态运行。
当节温器开度≥B％时，节温器线性增加到最大，停止调节，散热风扇以燃料电池电堆入口温度或出口温度作为调节对象，以燃料电池对应电流下的温度T作为目标温度，通过PI调节进行温度控制。本实施例中B％设定为小循环完全关闭的开度。
上述针对节温器和散热风扇的PI调节时的参数可根据环境温度的不同设定不同的值，PI调节包括比例参数调节KP和积分调节参数KI，将出厂条件环境温度T0下标定的参数KP0和KI0作为基准，当环境温度为T1时，将KP、KI乘以系数(T1-T)/(T0-T)作为当前环境温度下的调节参数进行智能控制，其中T为额定电流下的目标温度，其中系数可根据标定参数的增多适当优化。
燃料电池温度控制方法的实施例
本发明首先获取燃料电池的电流、电压和环境温度数据，计算燃料电池的散热功率需求，然后根据环境温度、冷却液流量和散热器的散热能力确定当前环境温度下散热器的最低散热能力；将燃料电池的散热功率需求与最低散热能力进行比较，当散热需求低于散热器的最低散热能力时，通过节温器冷热掺混实现温度的精准控制，以燃料电池电堆的入口温度或者出口温度作为调节对象，以燃料电池对应电流下的反应温度T作为目标温度控制节温器的开度，以散热器的出口温度作为调节对象控制散热风扇进行调节；当散热功率需求高于最低散热能力时，以燃料电池电堆的入口温度或者出口温度作为调节对象，以燃料电池对应电流下的反应温度T作为目标温度控制节温器开度，以燃料电池出口温度作为调节对象，以燃料电池对应电流下的反应温度T作为目标温度控制散热风扇进行调节。该控制方法的具体实现方式已在燃料电池温度控制系统的实施例中进行详细说明，这里不再赘述。
Claims (7)
1.一种燃料电池温度控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：
1）获取燃料电池的电流、电压和环境温度数据，并以此计算燃料电池的散热功率需求；
2）根据环境温度、冷却液流量和散热器的散热能力MAP确定当前环境温度下的散热器的最低散热能力；
3）将燃料电池的散热功率需求与最低散热能力进行比较，若散热功率需求低于散热器最低散热能力，以燃料电池电堆的入口温度或者出口温度作为调节对象，以燃料电池对应电流下的反应温度T作为目标温度控制节温器的开度，以散热器的出口温度作为调节对象控制散热风扇进行调节，当散热器的出口温度高于T-2时，散热风扇以最低转速运转；当散热器的出口温度达到T-5时，散热风扇停止运转；
4）当散热功率需求高于散热器最低散热能力时，根据节温器开度的大小对节温器进行控制调节，以燃料电池出口温度作为调节对象，以燃料电池对应电流下的反应温度T作为目标温度对散热风扇进行控制调节。
2.根据权利要求1所述的燃料电池温度控制方法，其特征在于，所述步骤4）中，当节温器开度小于B%时，以燃料电池电堆的入口温度或者出口温度作为调节对象，以燃料电池对应电流下的反应温度T作为目标温度对节温器进行控制；否则，控制节温器开度增加到最大后停止调节，B%为小循环完全关闭的开度，所述小循环是在无需散热器工作情况下，冷却液经过燃料电池、汽车电子水泵、节温器、PTC加热器形成的。
3.根据权利要求2所述的燃料电池温度控制方法，其特征在于，所述的散热风扇的调节范围为最低转速下的占空比PWM1和PWM2之间，PWM1是散热风扇最低转速工作时满足燃料电池散热功率需求的最大风扇占空比，PWM2是当前条件下散热风扇的最大占空比。
4.根据权利要求2或3所述的燃料电池温度控制方法，其特征在于，在散热功率需求低于散热器最低散热能力时，节温器进行PI调节；在散热功率需求高于散热器最低散热能力时，散热风扇进行PI调节，在散热功率需求高于散热器最低散热能力且节温器开度小于B%时，节温器PI调节；所述的PI调节包括比例参数调节KP和积分调节参数KI，根据环境温度来调整，以出厂条件环境温度T0下标定参数KP0和KI0作为基准，当环境温度为T1时，将KP、KI乘以系数（T1-T）/(T0-T)作为当前环境温度下的调节参数进行控制，其中T为额定电流下的目标温度。
5.根据权利要求1所述的燃料电池温度控制方法，其特征在于，所述步骤2）散热器的散热能力MAP是通过风洞试验确定的。
6.一种燃料电池温度控制系统，包括采集模块和控制模块，其特征在于，采集模块用于采集燃料电池的电流、电压和环境温度数据以及冷却液的流量，控制模块用于根据采集到的数据计算燃料电池的散热功率需求和散热器的最低散热能力，并将燃料电池的散热功率需求和散热器的最低散热能力进行比较；当散热功率需求小于散热器的最小散热能力时，以燃料电池电堆的入口温度或者出口温度作为调节对象，以燃料电池对应电流下的反应温度T作为目标温度控制节温器的开度，以散热器的出口温度作为调节对象控制散热风扇，当散热器的出口温度高于T-2时，散热风扇以最低转速运转；当散热器的出口温度达到T-5时，散热风扇停止运转；当散热功率需求大于散热器的最小散热能力时，根据节温器开度的大小，以燃料电池电堆的入口温度或者出口温度作为调节对象，以燃料电池对应电流下的反应温度T作为目标温度控制节温器开度，以燃料电池出口温度作为调节对象，以燃料电池对应电流下的反应温度T作为目标温度控制散热风扇进行调节。
7.根据权利要求6所述的燃料电池温度控制系统，其特征在于，所述的节温器开度：当节温器开度小于B%时，以燃料电池电堆的入口温度或者出口温度作为调节对象，以燃料电池对应电流下的反应温度T作为目标温度对节温器进行控制；否则，控制节温器开度增加到最大后停止调节，B%为小循环完全关闭的开度，所述小循环是在无需散热器工作情况下，冷却液经过燃料电池、汽车电子水泵、节温器、PTC加热器形成的。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310592237.2A CN116826116B (zh) | 2023-05-24 | 2023-05-24 | 一种燃料电池温度控制方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310592237.2A CN116826116B (zh) | 2023-05-24 | 2023-05-24 | 一种燃料电池温度控制方法及系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116826116A CN116826116A (zh) | 2023-09-29 |
| CN116826116B true CN116826116B (zh) | 2024-05-31 |
Family
ID=88117570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310592237.2A Active CN116826116B (zh) | 2023-05-24 | 2023-05-24 | 一种燃料电池温度控制方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116826116B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117317315A (zh) * | 2023-11-30 | 2023-12-29 | 大连擎研科技有限公司 | 一种燃料电池系统水温的精确控制方法及装置 |
| CN117996111B (zh) * | 2024-04-03 | 2024-06-14 | 浙江大学 | 一种阴极开放式pemfc混合能源系统及控制方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007164998A (ja) * | 2005-12-09 | 2007-06-28 | Denso Corp | 燃料電池システム |
| CN112909308A (zh) * | 2019-12-03 | 2021-06-04 | 郑州宇通客车股份有限公司 | 一种燃料电池的温度控制方法 |
| CN113013441A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-22 | 一汽解放汽车有限公司 | 燃料电池系统温度控制方法 |
| CN113745568A (zh) * | 2021-11-08 | 2021-12-03 | 潍坊力创电子科技有限公司 | 一种整车热管理方法及系统 |
| CN113937325A (zh) * | 2021-09-08 | 2022-01-14 | 佛山仙湖实验室 | 一种燃料电池发动机热管理控制方法 |
-
2023
- 2023-05-24 CN CN202310592237.2A patent/CN116826116B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007164998A (ja) * | 2005-12-09 | 2007-06-28 | Denso Corp | 燃料電池システム |
| CN112909308A (zh) * | 2019-12-03 | 2021-06-04 | 郑州宇通客车股份有限公司 | 一种燃料电池的温度控制方法 |
| CN113013441A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-22 | 一汽解放汽车有限公司 | 燃料电池系统温度控制方法 |
| CN113937325A (zh) * | 2021-09-08 | 2022-01-14 | 佛山仙湖实验室 | 一种燃料电池发动机热管理控制方法 |
| CN113745568A (zh) * | 2021-11-08 | 2021-12-03 | 潍坊力创电子科技有限公司 | 一种整车热管理方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116826116A (zh) | 2023-09-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN116826116B (zh) | 一种燃料电池温度控制方法及系统 | |
| CN111439167B (zh) | 燃料电池汽车多环境综合热管理方法 | |
| CN104934619B (zh) | 一种水冷型质子交换膜燃料电池热管理系统及其控制方法 | |
| CN110931824B (zh) | 一种燃料电池冷却液流量分配系统及其控制方法 | |
| CN113078334B (zh) | 一种兼容不同功率电堆的燃料电池温度控制系统 | |
| CN106848349A (zh) | 一种分布式燃料电池热管理系统 | |
| CN110120533A (zh) | 车用燃料电池系统的冷却系统 | |
| CN113299949A (zh) | 具有低温冷启动功能的燃料电池热管理系统及控制方法 | |
| CN114335625B (zh) | 燃料电池堆温度控制方法、装置、模型预测控制器及系统 | |
| KR20140088922A (ko) | 연료전지 시스템의 냉각수 온도 제어 장치 및 방법 | |
| CN114447379A (zh) | 一种燃料电池冷却液温度控制方法、系统及其控制器 | |
| CN114335624A (zh) | 一种燃料电池热管理系统及其控制方法 | |
| CN113725460A (zh) | 一种大功率燃料电池发动机温度管理系统及其控制方法 | |
| CN206574801U (zh) | 一种分布式燃料电池热管理系统 | |
| KR20110045290A (ko) | 연료전지 시스템의 냉각수 관리장치 및 방법 | |
| CN113394428B (zh) | 一种燃料电池余热管理系统及其控制方法 | |
| CN113594496B (zh) | 一种燃料电池热管理系统控制装置、方法及系统 | |
| KR20210041860A (ko) | 연료전지 냉각 제어시스템 및 제어방법 | |
| CN114843547B (zh) | 一种燃料电池余热控制系统以及车辆 | |
| CN212323044U (zh) | 一种大功率燃料电池发动机温度管理系统 | |
| CN115224303A (zh) | 一种燃料电池循环冷却装置及温度均衡控制方法 | |
| US20210036349A1 (en) | Control system and control method for fuel cell cooling | |
| CN115036532B (zh) | 一种快速响应的车载燃料电池热管理回路的控制系统 | |
| CN112909308A (zh) | 一种燃料电池的温度控制方法 | |
| CN114864997B (zh) | 一种燃料电池的冷却系统及其控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |