一种电堆冷却液流量的控制方法、系统及装置与流程

本发明涉及燃料电池，特别涉及一种电堆冷却液流量的控制方法、系统及装置。

背景技术：

1、氢燃料电池是一种将化学能转化为电能的电化学发电装置，氢燃料电池的结构主要包括电堆、氢气回路、空气回路、冷却液回路和外电路回路。其工作过程为：在电堆阳极，氢分子从氢气回路进入电堆，在阳极催化剂的作用下氢分子解离为氢离子并释放出电子，电子通过外电路回路进入电堆阴极。在电堆阴极，氧分子从空气回路进入电堆，在催化剂的作用下氧分子与氢离子，以及通过外电路回路到达的电子发生化学反应生成水，该过程中，电子在外电路回路就形成了电流。

2、其中，燃料电池冷却液流量对阴极湿度、电堆温度等有很重要的影响。例如，为了使电堆温度维持在目标工作温度，对应需要将流经电堆的冷却液流量调整至目标流量。由于在实车运行中没有电堆流量传感器，因此电堆的冷却液流量只能根据etv(电子调温阀electronic temperature regulating valve )开度、水泵转速查表得到，通过etv开度、水泵转速的调节来使电堆冷却液流量调节为目标的流量值。同时在设定目标流量时，由于没有考虑热容和传感器造成的延迟，测量数据与实际存在偏差，因此无法基于此对水温进行精确的控制，影响燃料电池的性能。

技术实现思路

1、本发明提供一种电堆冷却液流量的控制方法、系统及装置，用以解决现有技术中无法对水温精确的控制的缺陷，实现对水温精确的控制，提高燃料电池的性能。

2、本发明提供一种电堆冷却液流量的控制方法，包括：

3、获得电堆入口的实际温度；

4、基于所述电堆入口的实际温度，计算得到预冷却液流量值；

5、根据所述预冷却液流量值对冷却液装置进行调整之后，基于调整后电堆出口的传感器测量温度与延迟时间，计算得到电堆出口的实际温度；

6、基于所述电堆入口的实际温度和所述电堆出口的实际温度，对所述冷却液装置进行二次调整。

7、在一种可能的实施方式中，所述基于调整后电堆出口的传感器测量温度与延迟时间，具体包括：

8、其中，为电堆出口的实际温度；

9、t为当前时刻，t-1为上一时刻；为电堆出口的传感器实测量温度；

10、为延迟时间；

11、为采样时间。

12、在一种可能的实施方式中，所述延迟时间的计算，具体包括：

13、设置多个不同的冷却液流量值；

14、测量每个所述冷却液流量值对应的延迟时间；

15、基于所述延迟时间和所述冷却液流量值，通过拟合算法，获得所述延迟时间与所述冷却液流量值之间的函数关系。

16、在一种可能的实施方式中，所述延迟时间与所述冷却液流量值之间的函数关系，具体包括：

17、其中，为延迟时间；

18、m为冷却液流量值。

19、在一种可能的实施方式中，所述基于所述电堆入口的实际温度，计算得到预冷却液流量值，具体包括：

20、根据热量平衡，基于电堆入口的实际温度，计算得到预冷却液流量值，其中，所述热量平衡为：

21、其中，为电堆产热量；

22、为电堆升温吸热热量；

23、为冷却液流量吸热热量。

24、在一种可能的实施方式中，所述电堆产热量的计算，具体包括：

25、

26、其中，current为电流；

27、ncell为电堆片数；

28、为液态水比例，其为0-1；

29、voltage为单片电压。

30、在一种可能的实施方式中，所述电堆升温吸热量的计算，具体包括：

31、

32、其中，为电堆热质量；

33、为电堆入口的实际温度。

34、在一种可能的实施方式中，所述计算得到预冷却液流量值，具体包括：

35、其中，m为冷却液流量值；

36、为冷却液比热容。

37、本发明还提供一种电堆冷却液流量的控制系统，包括：

38、第一获取模块，用于获得电堆入口的实际温度；

39、第一处理模块，用于基于所述电堆入口的实际温度，计算得到预冷却液流量值；

40、第二处理模块，用于根据所述预冷却液流量值对冷却液装置进行调整之后，基于调整后电堆出口的传感器测量温度与延迟时间，计算得到电堆出口的实际温度；

41、调节模块，用于基于所述电堆入口的实际温度和所述电堆出口的实际温度，对所述冷却液装置进行二次调整。

42、本发明还提供一种电堆冷却液流量的控制装置，包括：

43、电堆；

44、水泵，与所述电堆的出口连接；

45、散热器，与所述电堆的出口和入口连接；

46、etv与所述电堆入口、所述水泵和所述散热器连接，通过调节所述etv开度，控制冷却系统中大小循环冷却液的流量。

47、本发明提供的一种电堆冷却液流量的控制方法、系统及装置，通过两次调整冷却液流量值，将冷却液流量控制在期望值范围内，实现对电堆水温的精确控制，从而提高燃料电池的性能。

技术特征：

1.一种电堆冷却液流量的控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种电堆冷却液流量的控制方法，其特征在于，所述延迟时间的计算，具体包括：

3.根据权利要求2所述的一种电堆冷却液流量的控制方法，其特征在于，所述延迟时间与所述冷却液流量值之间的函数关系，具体包括：

4.根据权利要求1所述的一种电堆冷却液流量的控制方法，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4中所述的一种电堆冷却液流量的控制方法，其特征在于，所述电堆产热量的计算，具体包括：

6.根据权利要求4所述的一种电堆冷却液流量的控制方法，其特征在于，所述电堆升温吸热量的计算，具体包括：

7.根据权利要求4所述的一种电堆冷却液流量的控制方法，其特征在于，所述计算得到预冷却液流量值，具体包括：

8.一种采用如权利要求1-7所述控制方法的电堆冷却液流量的控制系统，其特征在于，包括：

9.一种采用如权利要求1-7所述控制方法的电堆冷却液流量的控制装置，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供一种电堆冷却液流量的控制方法、系统及装置，该控制方法，主要包括：获得电堆入口的实际温度；基于电堆入口的实际温度，计算得到预冷却液流量值；根据预冷却液流量值对冷却液装置进行调整之后，基于调整后电堆出口的传感器测量温度与延迟时间，计算得到电堆出口的实际温度；基于电堆入口的实际温度和电堆出口的实际温度，对冷却液装置进行二次调整。本申请通过两次调整冷却液流量值，将冷却液流量控制在期望值范围内，实现对电堆水温的精确控制，从而提高燃料电池的性能。

技术研发人员：田真,张震
受保护的技术使用者：上海重塑能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13