燃料电池发动机及辅机的冷却控制方法及装置与流程

本发明涉及燃料电池发动机散热，具体而言，涉及一种燃料电池发动机及辅机的冷却控制方法及装置。

背景技术：

1、燃料电池发动机在运行过程中对水温要求很高，电堆入口温度须维持在60±2℃的范围内才能够保证发动机高效运行，同时发动机辅机包括空压机、空压机控制器、中冷器、氢气循环泵在运转过程中都需要进行额外的冷却使这些辅机能够长时间处于稳定的工作状态。发动机一方面通过直接驱动整车运行，一方面在发动机功率超过整车行驶所需功率时将会把多余的功率给动力电池供电，发动机在给动力电池供电时需要dc/dc进行电压转换，dc/dc在运行过程中也需要进行低温冷却，通常情况下dc/dc是作为燃料电池发动机的一部分提供给整车厂的，所以在发动机整体设计过程中，冷却回路的设计非常重要，同时由于整车空间非常有限，如若需过多的散热器则整车布置不开。

2、对于上述缺陷，相关技术中就燃料电池发动机的冷却回路进行了设计，具体包括两种冷却回路。第一冷却回路包括：水箱、水泵、中冷器，第二冷却回路包括：空压机及控制器、dc/dc、电机及控制器，这种冷却系统是用于乘用车，但不适用于商用车，因为商用车冷却系统水流量大，同时为了使发动机尽快达到效率最高的温度，在发动机散热器外部加了三通球阀，同时对空压机及控制器、中冷器等散热要求较高。而且，第一冷却回路包括水泵、中冷器且当第一冷却回路运转过程中水温上升的很慢，无法快速达到最佳水温值，第二冷却回路只是给出了冷却的零部件，至于冷却零部件的水温控制未做说明。

3、针对上述相关技术中燃料电池发动机以及辅机的冷却回路冷却液的温度无法根据实际工况进行调整，影响燃料电池发动机的运行效率的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种燃料电池发动机及辅机的冷却控制方法及装置，以至少解决相关技术中燃料电池发动机以及辅机的冷却回路冷却液的温度无法根据实际工况进行调整，影响燃料电池发动机的运行效率的技术问题。

2、根据本发明实施例的一个方面，提供了一种燃料电池发动机及辅机的冷却控制方法，包括：在燃料电池发动机启动后，获取第一冷却回路上冷却液进入所述燃料电池发动机的电堆时的温度值，得到第一入口温度值，获取第二冷却回路上所述冷却液进入所述燃料电池发动机的辅机时的温度值，得到第二入口温度值，其中，所述第一冷却回路用于对所述燃料电池发动机进行冷却，所述第二冷却回路用于对所述辅机进行冷却，所述辅机用于对影响所述第一入口温度值的预设参数进行调整，所述预设参数至少包括：空气进气量、氢气循环量；根据所述第一入口温度值与对应温度阈值之间的大小关系，确定第一温度调节部件的控制方式，根据所述第二入口温度值与对应温度阈值之间的大小关系，确定第二温度调节部件的控制方式，其中，所述第一温度调节部件用于对所述第一冷却回路中的所述冷却液的温度进行调节，所述第二温度调节部件用于对所述第二冷却回路中的所述冷却液的温度进行调节；按照所述控制方式控制所述第一温度调节部件和所述第二温度调节部件，以使得所述第一冷却回路中的所述冷却液对所述燃料电池发动机进行冷却，所述第二冷却回路中的所述冷却液对所述辅机进行冷却。

3、可选地，所述温度调节部件包括：第一热敏电阻和第二热敏电阻，其中，所述第一热敏电阻的一端与温度传感器的一端连接，另外一端与流量调节部件连接；所述第二热敏电阻的一端与所述燃料电池发动机的散热器连接，另外一端与所述流量调节部件连接；所述温度传感器用于获取所述第一入口温度值，所述流量调节部件用于调节所述第一冷却回路上所述冷却液的流量；其中，根据所述第一入口温度值与对应温度阈值之间的大小关系，确定第一温度调节部件的控制方式，包括：在确定所述第一入口温度值小于第一温度阈值时，确定所述第一热敏电阻和所述第二热敏电阻的所述控制方式为同时启动；在确定所述第一入口温度值大于所述第一温度阈值且小于第二温度阈值时，确定所述第一热敏电阻的控制方式为关闭、所述第二热敏电阻的所述控制方式为启动；在确定所述第一入口温度值大于所述第二温度阈值时，确定所述第一热敏电阻和所述第二热敏电阻的所述控制方式为同时关闭。

4、可选地，该燃料电池发动机及辅机的冷却控制方法还包括以下之一：在确定所述燃料电池发动机的实际需求功率增大或减小时，调节所述第一冷却回路上的水泵的转速以使得所述第一入口温度值达到设定温度值，其中，所述水泵位于所述流量调节部件和所述电堆之间；调节所述第一冷却回路上流量调节部件的开度以使得所述第一入口温度值达到所述设定温度值。

5、可选地，所述温度调节部件包括：散热风扇和制冷器，其中，所述散热风扇位于所述第二冷却回路中散热器的一侧，用于对所述散热器进行温度调节；所述制冷器设置于所述第二冷却回路上，用于对所述第二冷却回路中的所述冷却液进行温度调节；所述辅机包括：空压机和中冷器；其中，根据所述第二入口温度值与对应温度阈值之间的大小关系，确定第二温度调节部件的控制方式，包括：在确定所述第二入口温度值低于第三温度阈值时，确定所述制冷器的所述控制方式为关闭，所述空压机和所述中冷器的所述控制方式为向所述空压机和所述中冷器输送防冻液；在确定所述第二入口温度值高于所述第三温度阈值时，确定所述制冷器的所述控制方式为开启，所述空压机和所述中冷器的所述控制方式为停止所述冷却液流向所述空压机和所述中冷器。

6、可选地，所述辅机包括：电压转换器和氢气循环泵，其中，所述电压转换器用于对所述燃料电池发动机输出的功率进行转换，所述氢气循环泵用于对氢气循环量进行控制，该燃料电池发动机及辅机的冷却控制方法还包括：在所述燃料电池发动机启动后，确定所述辅机所需的散热功率；根据所述散热功率确定所述第二冷却回路上所述冷却液的流量；根据所述流量的大小确定所述第二冷却回路上控制阀开度，其中，所述控制阀包括：第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀用于控制流经所述电压转换器的所述冷却液的流量，所述第二控制阀用于控制流经所述氢气循环泵的所述冷却液的流量，所述流量与所述控制阀开度呈正相关。

7、可选地，确定所述辅机所需的散热功率，包括：获取所述燃料电池发动机所在目标车辆的第一实际需求功率；根据所述第一实际需求功率确定所述燃料电池发动机对应燃料电池的第二实际需求功率；根据所述第二实际需求功率确定所述燃料电池的拉载电流；根据所述拉载电流确定所述辅机所需的散热功率。

8、可选地，该燃料电池发动机及辅机的冷却控制方法还包括：根据所述散热功率的大小确定所述散热风扇的转速；控制所述散热风扇按照所述转速运行，以对所述散热器进行温度调节。

9、可选地，根据所述散热功率确定所述第二冷却回路上所述冷却液的流量，包括：根据散热功率-冷却液流量之间的预设关系确定所述散热功率对应的流量，其中，所述预设关系是预先根据所述辅机在不同散热功率下对应的所述第二冷却回路上所述冷却液的流量之间的对应关系确定的；确定所述散热功率对应的流量为所述第二冷却回路上所述冷却液的流量。

10、根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种燃料电池发动机及辅机的冷却控制装置，包括：获取单元，用于在燃料电池发动机启动后，获取第一冷却回路上冷却液进入所述燃料电池发动机的电堆时的温度值，得到第一入口温度值，获取第二冷却回路上所述冷却液进入所述燃料电池发动机的辅机时的温度值，得到第二入口温度值，其中，所述第一冷却回路用于对所述燃料电池发动机进行冷却，所述第二冷却回路用于对所述辅机进行冷却，所述辅机用于对影响所述第一入口温度值的预设参数进行调整，所述预设参数至少包括：空气进气量、氢气循环量；确定单元，用于根据所述第一入口温度值与对应温度阈值之间的大小关系，确定第一温度调节部件的控制方式，根据所述第二入口温度值与对应温度阈值之间的大小关系，确定第二温度调节部件的控制方式，其中，所述第一温度调节部件用于对所述第一冷却回路中的所述冷却液的温度进行调节，所述第二温度调节部件用于对所述第二冷却回路中的所述冷却液的温度进行调节；冷却单元，用于按照所述控制方式控制所述第一温度调节部件和所述第二温度调节部件，以使得所述第一冷却回路中的所述冷却液对所述燃料电池发动机进行冷却，所述第二冷却回路中的所述冷却液对所述辅机进行冷却。

11、可选地，所述温度调节部件包括：第一热敏电阻和第二热敏电阻，其中，所述第一热敏电阻的一端与温度传感器的一端连接，另外一端与流量调节部件连接；所述第二热敏电阻的一端与所述燃料电池发动机的散热器连接，另外一端与所述流量调节部件连接；所述温度传感器用于获取所述第一入口温度值，所述流量调节部件用于调节所述第一冷却回路上所述冷却液的流量；其中，所述确定单元，包括：第一确定模块，用于在确定所述第一入口温度值小于第一温度阈值时，确定所述第一热敏电阻和所述第二热敏电阻的所述控制方式为同时启动；第二确定模块，用于在确定所述第一入口温度值大于所述第一温度阈值且小于第二温度阈值时，确定所述第一热敏电阻的控制方式为关闭、所述第二热敏电阻的所述控制方式为启动；第三确定模块，用于在确定所述第一入口温度值大于所述第二温度阈值时，确定所述第一热敏电阻和所述第二热敏电阻的所述控制方式为同时关闭。

12、可选地，该燃料电池发动机及辅机的冷却控制装置还包括以下之一：第一调节单元，用于在确定所述燃料电池发动机的实际需求功率增大或减小时，调节所述第一冷却回路上的水泵的转速以使得所述第一入口温度值达到设定温度值，其中，所述水泵位于所述流量调节部件和所述电堆之间；第二调节单元，用于调节所述第一冷却回路上流量调节部件的开度以使得所述第一入口温度值达到所述设定温度值。

13、可选地，所述温度调节部件包括：散热风扇和制冷器，其中，所述散热风扇位于所述第二冷却回路中散热器的一侧，用于对所述散热器进行温度调节；所述制冷器设置于所述第二冷却回路上，用于对所述第二冷却回路中的所述冷却液进行温度调节；所述辅机包括：空压机和中冷器；其中，所述确定单元，包括：第四确定模块，用于在确定所述第二入口温度值低于第三温度阈值时，确定所述制冷器的所述控制方式为关闭，所述空压机和所述中冷器的所述控制方式为向所述空压机和所述中冷器输送防冻液；第五确定模块，用于在确定所述第二入口温度值高于所述第三温度阈值时，确定所述制冷器的所述控制方式为开启，所述空压机和所述中冷器的所述控制方式为停止所述冷却液流向所述空压机和所述中冷器。

14、可选地，所述辅机包括：电压转换器和氢气循环泵，其中，所述电压转换器用于对所述燃料电池发动机输出的功率进行转换，所述氢气循环泵用于对氢气循环量进行控制，该燃料电池发动机及辅机的冷却控制装置还包括：所述确定单元，还用于在所述燃料电池发动机启动后，确定所述辅机所需的散热功率；所述确定单元，还用于根据所述散热功率确定所述第二冷却回路上所述冷却液的流量；所述确定单元，还用于根据所述流量的大小确定所述第二冷却回路上控制阀开度，其中，所述控制阀包括：第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀用于控制流经所述电压转换器的所述冷却液的流量，所述第二控制阀用于控制流经所述氢气循环泵的所述冷却液的流量，所述流量与所述控制阀开度呈正相关。

15、可选地，所述确定单元，包括：获取模块，用于获取所述燃料电池发动机所在目标车辆的第一实际需求功率；第六确定模块，用于根据所述第一实际需求功率确定所述燃料电池发动机对应燃料电池的第二实际需求功率；第七确定模块，用于根据所述第二实际需求功率确定所述燃料电池的拉载电流；第八确定模块，用于根据所述拉载电流确定所述辅机所需的散热功率。

16、可选地，该燃料电池发动机及辅机的冷却控制装置还包括：所述确定单元，还用于根据所述散热功率的大小确定所述散热风扇的转速；控制单元，用于控制所述散热风扇按照所述转速运行，以对所述散热器进行温度调节。

17、可选地，根据所述散热功率确定所述第二冷却回路上所述冷却液的流量，包括：第九确定模块，用于根据散热功率-冷却液流量之间的预设关系确定所述散热功率对应的流量，其中，所述预设关系是预先根据所述辅机在不同散热功率下对应的所述第二冷却回路上所述冷却液的流量之间的对应关系确定的；第十确定模块，用于确定所述散热功率对应的流量为所述第二冷却回路上所述冷却液的流量。

18、根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种车辆，所述车辆使用上述中任一项所述的燃料电池发动机及辅机的冷却控制方法。

19、根据本发明实施例的另外一个方面，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包括存储的程序，其中，所述程序执行上述中任意一项所述的燃料电池发动机及辅机的冷却控制方法。

20、根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述中任意一项所述的燃料电池发动机及辅机的冷却控制方法。

21、在本发明实施例中，在燃料电池发动机启动后，获取第一冷却回路上冷却液进入燃料电池发动机的电堆时的温度值，得到第一入口温度值，获取第二冷却回路上冷却液进入燃料电池发动机的辅机时的温度值，得到第二入口温度值，其中，第一冷却回路用于对燃料电池发动机进行冷却，第二冷却回路用于对辅机进行冷却，辅机用于对影响第一入口温度值的预设参数进行调整，预设参数至少包括：空气进气量、氢气循环量；根据第一入口温度值与对应温度阈值之间的大小关系，确定第一温度调节部件的控制方式，根据第二入口温度值与对应温度阈值之间的大小关系，确定第二温度调节部件的控制方式，其中，第一温度调节部件用于对第一冷却回路中的冷却液的温度进行调节，第二温度调节部件用于对第二冷却回路中的冷却液的温度进行调节；按照控制方式控制第一温度调节部件和第二温度调节部件，以使得第一冷却回路中的冷却液对燃料电池发动机进行冷却，第二冷却回路中的冷却液对辅机进行冷却。通过该燃料电池发动机及辅机的冷却控制方法，实现了根据燃料电池发动机的电堆入口温度和冷却液进入辅机时的温度值来确定冷却回路上温度调节部件的控制方式，以基于该控制方式调节温度调节部件使得冷却液较快地控制燃料电池发动机的电堆在合理的温度范围内的目的，提高了燃料电池发动机的运行效率，进而解决了相关技术中燃料电池发动机以及辅机的冷却回路冷却液的温度无法根据实际工况进行调整，影响燃料电池发动机的运行效率的技术问题。