气热式换热器性能的预测方法、装置、电子设备和介质与流程

本发明涉及车辆，尤其涉及一种气热式换热器性能的预测方法、装置、电子设备和介质。

背景技术：

1、燃料电池发动机工作过程中，电堆对空气、冷却液等都有一定入堆温度要求，故需要用中冷器对空气入堆温度进行冷却，水路需要散热器对冷却液进行冷却。

2、然而，由于随着换热器使用年限的增加，换热器在不同工作状态下的性能会不同，这使得现有的基于换热器模型建立的预测模型太理想，不符合实际使用的情况，因此，如何建立完全符合实际换热器运行情况的模型成为了业内非常关注的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种气热式换热器性能的预测方法、装置、电子设备和介质，该方法实用且计算量小，方便用于燃料电池发动机控制中来计算预测气热式换热器性能的各项数据，提升预测结果的可靠性和精确性，保证整个控制的可靠性。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种气热式换热器性能的预测方法，所述气热式换热器应用于燃料电池发动机系统中，所述气热式换热器的预测方法包括：

3、获取所述气热式换热器的测试参数，所述测试参数包括第一类参数和第二类参数；

4、根据所述测试参数确定所述气热式换热器的单位温差传热功率关于所述测试参数的第一函数关系式；

5、确定待预测参数，所述待预测参数为所述待测参数中的第一类参数；

6、获取所述测试参数中第二类参数的值，并根据所述第一函数关系式预测得到所述待预测参数的值。

7、可选的，所述测试参数包括：换热器散热量、空气进口温度、空气出口温度、冷却液进口温度、冷却液出口温度、冷却液体积流量、空气流量和冷却液质量流量。

8、可选的，根据所述测试参数确定所述气热式换热器的单位温差传热功率关于各所述测试参数的第一函数关系式，包括：

9、所述第一函数关系式的表达式为：

10、

11、其中，ka表示所述单位温差传热功率，vcoolant表示所述冷却液体积流量，mair表示空气流量，a、b、c、d和e均为关于所述换热器散热量、所述空气进口温度、所述空气出口温度、所述冷却液进口温度、所述冷却液出口温度和所述冷却液质量流量的函数表达式。

12、可选的，所述待预测参数包括换热器散热量和空气出口温度；

13、获取所述测试参数中第二类参数的值，并根据所述第一函数关系式预测得到所述待预测参数的值，包括：

14、获取所述空气进口温度、所述冷却液进口温度、所述冷却液出口温度、所述冷却液体积流量、所述空气流量和所述冷却液质量流量的值；

15、根据所述第一函数关系式公式确定所述单位温差传热功率；

16、根据所述单位温差传热功率、所述空气进口温度、所述冷却液进口温度、所述冷却液体积流量、所述空气流量和所述冷却液质量流量确定所述气热式换热器的热效率以及最大散热功率；

17、根据所述热效率和所述最大散热功率预测得到所述换热器散热量和所述空气出口温度。

18、可选的，根据所述单位温差传热功率、所述空气进口温度、所述冷却液进口温度、所述冷却液体积流量、所述空气流量和所述冷却液质量流量确定所述气热式换热器的热效率以及最大散热功率，包括：

19、按照如下公式计算得到热效率ε和最大散热功率qmax：

20、

21、

22、

23、qmax＝min{[mcoolant·(cp)coolant],[mair·(cp)air]}·(tcin-tain)；

24、其中，ntu表示传热单元数，cr表示热容比，ka表示所述单位温差传热功率，(cp)coolant表示冷却液比热容，(cp)air表示空气比热容，mcoolant表示所述冷却液质量流量，mair表示所述空气流量，tcin表示所述冷却液进口温度，tain表示所述空气进口温度。

25、可选的，根据所述热效率和所述最大散热功率预测得到所述换热器散热量和所述空气出口温度，包括：

26、按照如下公式计算得到换热器散热量q和空气出口温度taout：

27、q＝ε·qmax；

28、

29、可选的，在根据所述第一函数关系式预测得到所述待预测参数的值之后，还包括：

30、根据所述待预测参数的值更新所述测试参数。

31、第二方面，本发明实施例提供了一种气热式换热器性能的预测装置，所述气热式换热器应用于燃料电池发动机系统中，所述预测装置包括：

32、获取模块，用于获取气热式换热器的测试参数，所述测试参数包括第一类参数和第二类参数；

33、第一确定模块，用于根据所述测试参数确定所述气热式换热器的单位温差传热功率关于各所述测试参数的第一函数关系式；

34、第二确定模块，用于确定待预测参数，所述待预测参数为所述待测参数中的第一类参数；

35、计算模块，用于获取所述测试参数中除所述待预测参数以外的参数的值，并根据所述第一函数关系式预测得到所述待预测参数的值。

36、第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：

37、一个或多个处理器；

38、存储器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；

39、其中，所述处理器被配置为由所述处理器执行如第一方面所述的气热式换热器性能的预测方法。

40、第四方面，本发明实施例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中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如第一方面所述的气热式换热器性能的预测方法。

41、本发明提供的方案，通过获取气热式换热器的测试参数，测试参数包括但不限于气热式换热器的空气进口温度、空气出口温度、空气流量、冷却液进口温度、冷却液出口温度和冷却液流量等实际不同工作状态(例如不同换热器散热量需求)下的实测参数等。然后根据测试参数确定气热式换热器的单位温差传热功率关于测试参数的第一函数关系式，单位温差传热功率为单位温差内气热式换热器的散热量，可以理解的，第一函数关系式可认为是气热式换热器的实际等效模型，然后确定待预测参数(即第一类参数)，待预测参数为测试参数中的一种或多种，例如待预测参数为空气出口温度、冷却出口温度或者换热器散热量等，此处不做具体限定。再然后获取测试参数中第二类参数的值，即获取测试参数中除待预测参数以外的参数的值，第二类参数可以通过实际测量得到，对于无法测量的参数(例如换热器散热量)可以通过用户按照目标需求进行设定，并将获取到的获取测试参数中除待预测参数以外的参数的值代入到第一函数关系式，通过进一步计算处理预测得到待预测参数的值。因此，该预测方法无需三维计算、不需要迭代计算、也不受限于换热器结构，而是基于实测数据实时计算更新预测计算用参数，计算量小且提高了使用范围和精度，方便用于燃料电池发动机控制中来计算预测气热式换热器性能的各项数据，提升预测结果的可靠性和精确性，保证整个控制的可靠性。

42、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。