一种燃料电池电堆的热容测量方法和装置与流程

本发明涉及燃料电池电堆热容测量的，尤其涉及一种燃料电池电堆的热容测量方法和装置。

背景技术：

1、燃料电池电堆低温启动的初始工作温度区间通常为-40～0℃，燃料电池电堆长时间在低温条件下工作会导致其内部结冰，堵塞传质通道，甚至造成燃料电池电堆反极烧蚀的情况发生。因此，低温环境中控制燃料电池电堆快速升温是有必要的，燃料电池电堆冷启动策略的主要目的就是利用工作时产生的废热加热燃料电池电堆。燃料电池电堆的热容是冷启动策略设计的重要参数之一，准确的热容可以使启动策略设计更有效发挥燃料电池电堆的产热极限，获得更佳的低温启动性能。一般而言，燃料电池电堆的理论热容可以通过各个部件材料的体积和比热容进行估算，但是由于燃料电池电堆在实际冷启动过程中，内部温度分布不一致，导致燃料电池电堆的实际热容和理论热容有较大差异。

2、因此，如何提高燃料电池电堆热容测量的准确性，是目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供的一种燃料电池电堆的热容测量方法和装置，提高了燃料电池电堆热容测量的准确性。

2、本发明实施例提供了以下方案：

3、第一方面，本发明实施例提供了一种燃料电池电堆的热容测量方法，方法包括：

4、接收燃料电池电堆的热容测量指令；

5、根据热容测量指令，输出测试启动指令并获取与燃料电池电堆连通的冷却管内的冷却液的第一水温，其中，冷却管上还设置有冷却水泵，且冷却水泵在开启时用于驱动冷却液在冷却管内流动；

6、根据测试启动指令控制冷却水泵关闭，并对燃料电池电堆进行拉载，其中，冷却水泵在关闭时用于控制冷却液在冷却管内停止流动；

7、确定燃料电池电堆完成拉载时，获得燃料电池电堆的拉载数据，其中，拉载数据至少包括冷却液在拉载后的第二水温；

8、根据第一水温和拉载数据，获得燃料电池电堆的实际热容。

9、在一种可选的实施例中，输出测试启动指令并获取冷却液的第一水温之前，方法还包括：

10、根据热容测量指令控制冷却液循环运行，并以预设的第一周期采集冷却液的冷却水温；

11、判断循环温度差是否小于预设的第一温差阈值，其中，循环温度差为相邻的两个第一周期之间的冷却水温的温度差；

12、若否，则控制冷却液继续循环运行，直至循环温度差小于第一温差阈值；

13、若是，则执行输出测试启动指令并获取冷却液的第一水温。

14、在一种可选的实施例中，对燃料电池电堆进行拉载，包括：

15、获取燃料电池电堆的拉载曲线，其中，拉载曲线用于表征拉载被控量随电堆内部温度变化的曲线；

16、根据拉载曲线对燃料电池电堆进行拉载，以使冷却液的升温速率不小于速率阈值，且电堆运行温度小于温度阈值。

17、在一种可选的实施例中，拉载曲线为设定电流阈值下的输出电压随电堆内部温度变化的预设曲线，根据拉载曲线对燃料电池电堆进行拉载之前，方法还包括：

18、获取燃料电池电堆的拉载电流密度，其中，拉载电流密度为在基于拉载曲线进行拉载前，对燃料电池电堆进行启动拉载的电流密度；

19、根据拉载电流密度控制燃料电池电堆启动拉载，直至燃料电池电堆的输出电流达到设定电流阈值。

20、在一种可选的实施例中，获取燃料电池电堆的拉载曲线，包括：

21、对燃料电池电堆进行拉载，并获取拉载过程中冷却液的出堆温度和入堆温度；

22、根据出堆温度和入堆温度对冷却液流量进行控制，以使出堆温度和入堆温度的温度差小于第二温差阈值；

23、在燃料电池电堆的拉载电流达到设定电流阈值时，根据出堆温度随燃料电池电堆的输出电压之间的变化关系获得拉载曲线。

24、在一种可选的实施例中，确定燃料电池电堆完成拉载时获得燃料电池电堆的拉载数据，包括：

25、在燃料电池电堆的拉载过程中实时获取在设定电流阈值下的输出电压；

26、当输出电压达到预设的电压阈值时确定燃料电池电堆完成拉载，控制冷却水泵开启，并将冷却液的最高出堆温度确定为拉载数据。

27、在一种可选的实施例中，拉载数据还包括以预设的第二周期在拉载过程中采集的输出电压和输出电流；根据第一水温和拉载数据，获得燃料电池电堆的实际热容，包括：

28、根据公式pst＝i×(n×veq－vst)，获得每个第二周期的发热功率pst，其中，i为输出电流，n为单电池总数，veq为等效电压，vst为输出电压；

29、

30、周期的周期数量，t1为第二水温，t0为第一水温。

31、第二方面，本发明实施例还提供了一种燃料电池电堆的热容测量装置，装置包括：

32、接收模块，用于接收燃料电池电堆的热容测量指令；

33、输出获取模块，用于根据热容测量指令，输出测试启动指令并获取与燃料电池电堆连通的冷却管内的冷却液的第一水温，其中，冷却管上还设置有冷却水泵，且冷却水泵在开启时用于驱动冷却液在冷却管内流动；

34、控制拉载模块，用于根据测试启动指令控制冷却水泵关闭，并对燃料电池电堆进行拉载，其中，冷却水泵在关闭时用于控制冷却液在冷却管内停止流动；

35、确定获得模块，用于确定燃料电池电堆完成拉载时，获得燃料电池电堆的拉载数据，其中，拉载数据至少包括冷却液在拉载后的第二水温；

36、获得模块，用于根据第一水温和拉载数据，获得燃料电池电堆的实际热容。

37、第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，存储器耦接到处理器，存储器存储指令，当指令由处理器执行时使电子设备执行第一方面中任一项方法的步骤。

38、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，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面中任一项方法的步骤。

39、本发明的一种燃料电池电堆的热容测量方法和装置与现有技术相比，具有以下优点：

40、本发明的热容测量方法通过接收燃料电池电堆的热容测量指令，根据热容测量指令输出测试启动指令，并获取与燃料电池电堆连通的冷却管内的冷却液的第一水温，根据测试启动指令控制冷却水泵关闭，使冷却液不进行冷却循环，并对燃料电池电堆进行拉载，使拉载过程中电堆产生的热能传递至冷却液中，确定燃料电池电堆完成拉载时，获得燃料电池电堆的拉载数据，拉载数据至少包括冷却液在拉载后的第二水温，由于第一水温和拉载数据表征了电堆拉载前后的温度变化，据此获得燃料电池电堆的实际热容，由于该方案多基于实验数据确定实际热容，相比完全依赖理论计算或假设推导的热容估算方式，该方法计算结果更具有精准性，进而提高了燃料电池电堆热容测量的准确性。

技术特征：

1.一种燃料电池电堆的热容测量方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆的热容测量方法，其特征在于，所述输出测试启动指令并获取冷却液的第一水温之前，所述方法还包括：

3.根据权利要求1所述的燃料电池电堆的热容测量方法，其特征在于，所述对所述燃料电池电堆进行拉载，包括：

4.根据权利要求3所述的燃料电池电堆的热容测量方法，其特征在于，所述拉载曲线为设定电流阈值下的输出电压随电堆内部温度变化的预设曲线，所述根据所述拉载曲线对所述燃料电池电堆进行拉载之前，所述方法还包括：

5.根据权利要求3所述的燃料电池电堆的热容测量方法，其特征在于，所述获取所述燃料电池电堆的拉载曲线，包括：

6.根据权利要求1所述的燃料电池电堆的热容测量方法，其特征在于，所述确定所述燃料电池电堆完成拉载时获得所述燃料电池电堆的拉载数据，包括：

7.根据权利要求1所述的燃料电池电堆的热容测量方法，其特征在于，所述拉载数据还包括以预设的第二周期在拉载过程中采集的输出电压和输出电流；所述根据所述第一水温和所述拉载数据，获得所述燃料电池电堆的实际热容，包括：

8.一种燃料电池电堆的热容测量装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器耦接到所述处理器，所述存储器存储指令，当所述指令由所述处理器执行时使所述电子设备执行权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种燃料电池电堆的热容测量方法和装置，所述测量方法通过接收燃料电池电堆的热容测量指令，根据热容测量指令输出测试启动指令并获取冷却液的第一水温，根据测试启动指令控制冷却水泵关闭，使冷却液不进行冷却循环，对燃料电池电堆进行拉载，使拉载过程中电堆产生的热能传递至冷却液，确定燃料电池电堆完成拉载时获得燃料电池电堆的拉载数据，拉载数据至少包括冷却液在拉载后的第二水温，由于第一水温和拉载数据表征了电堆拉载前后的温度变化，据此获得燃料电池电堆的实际热容，该方案多基于实验数据确定实际热容，相比完全依赖理论计算的热容估算方式，该方法计算结果更具有精准性，进而提高了燃料电池电堆热容测量的准确性。

技术研发人员：吴康成,覃博文,何绍文
受保护的技术使用者：东风汽车集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15