一种燃料电池系统温度控制方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种燃料电池系统温度控制方法、装置、设备及存储介质，方法包括：根据系统内环境温度传感器信号、氢瓶阀温度传感器信号、空调入口温度传感器信号，确定环境温度参考值；根据系统目标工作温度和环境温度参考值或根据系统目标工作温度、环境温度参考值、系统修正发热量、系统额定发热量、气压计信号和风扇额定转速，确定风扇转速预设值；根据风扇转速预设值对风扇转速进行控制；根据系统实际温度或根据系统实际温度和散热器温度，确定节温器开度预设值；利用参考动态模型结合节温器开度预设值计算出节温器开度值，根据节温器开度值对节温器开度进行控制，使系统实际温度位于系统目标工作温度误差范围内。于系统目标工作温度误差范围内。于系统目标工作温度误差范围内。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池系统温度控制方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及一种燃料电池系统温度控制方法、装置、设备及存储介质，属于燃料电池


技术介绍

[0002]燃料电池系统的工作温度对功率输出和使用寿命有明显的影响，根据电堆内部水汽平衡的需要，不同输出功率下，应匹配不同的工作温度，因此在随车环境下，系统目标工作温度需要随着整车需求功率而变动，这就要求温度控制居被较高的跟随能力。同时，我国天南海北气候差异明显，东西部海拔落差巨大，这就要求系统能够自适应环境条件的变化，保持较高的温度控制精度。
[0003]现有技术对温度自适应提出了一定的改善办法，但对环境温度的感知准确性方面没有提及，在实车路试中，单一的环境温度易受到干扰，会使自适应的效果变差。有部分文献采用了模型参考的自适应控制，一定程度上可以减小系统温度控制效果的迟滞，但没有扩展到实车风扇的控制，并且也没有将因海拔变化而造成的系统效率下降，自身发热增加计算在内，易造成计算结果的偏差。
[0004]在实车运行中，燃料电池的热管理单元需要主动适应不同的环境条件，实现电堆工作温度的稳定，单一的环境温度信号易受到干扰，会使温度控制自适应的效果变差。现有技术采用了模型参考的自适应控制，一定程度上可以减小系统温度控制效果的迟滞，但没有扩展到散热风扇与节温器共同工作的场景。

技术实现思路

[0005]目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种燃料电池系统温度控制方法、装置、设备及存储介质。
[0006]技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种燃料电池系统温度控制方法，包括：
[0008]根据系统内环境温度传感器信号、氢瓶阀温度传感器信号、空调入口温度传感器信号，确定环境温度参考值；
[0009]根据系统目标工作温度和环境温度参考值或根据系统目标工作温度、环境温度参考值、系统修正发热量、系统额定发热量、气压计信号和风扇额定转速，确定风扇转速预设值；根据风扇转速预设值对风扇转速进行控制；
[0010]根据系统实际温度或根据系统实际温度和散热器温度，确定节温器开度预设值；
[0011]利用参考动态模型结合节温器开度预设值计算出节温器开度值，根据节温器开度值对节温器开度进行控制，使系统实际温度位于系统目标工作温度误差范围内。
[0012]在一些实施例中，根据系统内环境温度传感器信号、氢瓶阀温度传感器信号、空调入口温度传感器信号，确定环境温度参考值T
ave
，包括：
[0013](1)获取系统内环境温度传感器信号T
sys
、氢瓶阀温度传感器信号T
tank
、空调入口
温度传感器信号T
ac
；
[0014]判断系统内环境温度传感器信号T
sys
、氢瓶阀温度传感器信号T
tank
、空调入口温度传感器信号T
ac
是否有效；
[0015]若T
sys
、T
tank
和T
ac
数值均有效，则进入三源模式，并锁存设定时长(例如2S)内系统内环境温度传感器信号的平均值氢瓶阀温度传感器信号的平均值和空调入口温度传感器信号的平均值
[0016]若有传感器信号存在失效，则剔除对应传感器信号，以剩余有效传感器信号进行后续计算；
[0017]若T
sys
、T
tank
和T
ac
数值均失效，则输出20℃的固定默认数值作为环境温度参考值T
ave
；
[0018](2)检查三个温度传感器信号的一致性：计算三个锁存平均值(2)检查三个温度传感器信号的一致性：计算三个锁存平均值的算数平均值T
ave3
，若中有一个数值与T
ave3
的离均差超过2℃，则剔除此偏离信号，以剩余两个温度传感器信号计算平均值T
ave2
，并以T
ave2
作为最终的环境温度参考值T
ave
；若中有2
‑
3个信号数值离均差超过2℃或三者离均差不超过2℃，则以T
ave3
作为最终的环境温度参考值T
ave
；
[0019](3)计算参考值的更新规则：系统运行后跟踪三个信号T
sys
、T
tank
和T
ac
的变化趋势；
[0020]若T
sys
随燃料电池系统工作而缓慢上升，则T
sys
保持1)中锁存的平均值结果，并持续判定其有效，T
sys
随燃料电池系统工作而缓慢上升的规律需满足如下条件：
[0021]且T
sys
≤T
stack
；
[0022]其中T
stack
为燃料电池系统电堆温度；t表示变化时间；
[0023]若T
tank
随燃料电池系统工作而缓慢下降，则保持第一步锁存的T
tank
平均值；T
tank
随燃料电池系统工作而缓慢下降的规律需满足如下条件：
[0024]且T
tank
≤T
ac
；
[0025]其中，表示氢瓶温度的估计值，F表示法拉第常数，P
tank
表示氢瓶的实时压力，P0表示氢瓶的原始压力值，表示氢瓶内的原始储氢质量，若实际传感器数值T
tank
的值始终落在的[
‑
50％，50％]区间内，则判定其有效；
[0026]若T
ac
随燃料电池系统工作而保持相对恒定，且无明显波动的现象，则实时更新T
ac
的信号数值；T
ac
随燃料电池系统工作而保持相对恒定的规律需满足如下条件：
[0027]且T
ac
≤T
stack
。
[0028]在一些实施例中，根据系统目标工作温度T
set
和环境温度参考值T
ave
，确定风扇转速预设值FAN
fw
，包括：
[0029]若T
set
≤T
ave
，则FAN
fw
＝0。
[0030]在另一些实施例中，根据系统目标工作温度T
set
、环境温度参考值T
ave
、系统修正发热量Q
new
、系统额定发热量Q
e
、气压计信号P
atom
、风扇额定转速FAN
e
，确定风扇转速预设值FAN
fw
，包括：
[0031]若T
set...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统温度控制方法，其特征在于，所述方法包括：根据系统内环境温度传感器信号、氢瓶阀温度传感器信号、空调入口温度传感器信号，确定环境温度参考值；根据系统目标工作温度和环境温度参考值或根据系统目标工作温度、环境温度参考值、系统修正发热量、系统额定发热量、气压计信号和风扇额定转速，确定风扇转速预设值；根据风扇转速预设值对风扇转速进行控制；根据系统实际温度或根据系统实际温度和散热器温度，确定节温器开度预设值；利用参考动态模型结合节温器开度预设值计算出节温器开度值，根据节温器开度值对节温器开度进行控制，使系统实际温度位于系统目标工作温度误差范围内。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统温度控制方法，其特征在于，根据系统内环境温度传感器信号、氢瓶阀温度传感器信号、空调入口温度传感器信号，确定环境温度参考值T
ave
，包括：(1)获取系统内环境温度传感器信号T
sys
、氢瓶阀温度传感器信号T
tank
、空调入口温度传感器信号T
ac
；判断系统内环境温度传感器信号T
sys
、氢瓶阀温度传感器信号T
tank
、空调入口温度传感器信号T
ac
是否有效；若T
sys
、T
tank
和T
ac
数值均有效，则进入三源模式，并锁存设定时长内系统内环境温度传感器信号的平均值氢瓶阀温度传感器信号的平均值和空调入口温度传感器信号的平均值若有传感器信号存在失效，则剔除对应传感器信号，以剩余有效传感器信号进行后续计算；若T
sys
、T
tank
和T
ac
数值均失效，则输出20℃的固定默认数值作为环境温度参考值T
ave
；(2)检查三个温度传感器信号的一致性：计算三个锁存平均值(2)检查三个温度传感器信号的一致性：计算三个锁存平均值的算数平均值T
ave3
，若中有一个数值与T
ave3
的离均差超过2℃，则剔除此偏离信号，以剩余两个温度传感器信号计算平均值T
ave2
，并以T
ave2
作为最终的环境温度参考值T
ave
；若中有2
‑
3个信号数值离均差超过2℃或三者离均差不超过2℃，则以T
ave3
作为最终的环境温度参考值T
ave
；(3)计算参考值的更新规则：系统运行后跟踪三个信号T
sys
、T
tank
和T
ac
的变化趋势；若T
sys
随燃料电池系统工作而缓慢上升，则T
sys
保持1)中锁存的平均值结果，并持续判定其有效，T
sys
随燃料电池系统工作而缓慢上升的规律需满足如下条件：且T
sys
≤T
stack
；其中T
stack
为燃料电池系统电堆温度；t表示变化时间；若T
tank
随燃料电池系统工作而缓慢下降，则保持第一步锁存的T
tank
平均值；T
tank
随燃料电池系统工作而缓慢下降的规律需满足如下条件：且T
tank
≤T
ac
；
其中，表示氢瓶温度的估计值，F表示法拉第常数，P
tank
表示氢瓶的实时压力，P0表示氢瓶的原始压力值，表示氢瓶内的原始储氢质量，若实际传感器数值T
tank
的值始终落在的[
‑
50％，50％]区间内，则判定其有效；若T
ac
随燃料电池系统工作而保持相对恒定，且无明显波动的现象，则实时更新T
ac
的信号数值；T
ac
随燃料电池系统工作而保持相对恒定的规律需满足如下条件：且T
ac
≤T
stack
。3.根据权利要求1所述的燃料电池系统温度控制方法，其特征在于，根据系统目标工作温度T
set
和环境温度参考值T
ave
，确定风扇转速预设值FAN
fw
，包括：若T
set
≤T
ave
，则FAN
fw
＝0。4.根据权利要求1所述的燃料电池系统温度控制方法，其特征在于，根据系统目标工作温度T
set
、环境温度参考值T
ave
、系统修正发热量Q
new
、系统额定发热量Q
e
、气压计信号P
atom
、风扇额定转速FAN
e
，确定风扇转速预设值FAN
fw
，包括：若T
set
＞T
ave
，根据气压计信号P
atom
和环境温度参考值T
ave
确定风扇散热修正系数α1，根据风扇额定转速FAN
e
、风扇散热修正系数α1、系统修正发热量Q
new
、系统额定发热量Q
e
、系统目标工作温度T
set
和环境温度参考值T
ave
，计算得到风扇转速预设值FAN
fw
。5.根据权利要求4所述的燃料电池系统温度控制方法，其特征在于，根据气压计信号P
atom
、环境温度参考值T
ave
确定风扇散热修正系数α1，包括：基于理想气体状态方程，根据气压计信号P
atom
和环境温度参考值T
ave
，计算得出当前环境下空气密度M
air
：其中R为气体常...

【专利技术属性】
技术研发人员：王佳，刘士广，朱玉，
申请(专利权)人：江苏徐工工程机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：