车载燃料电池系统的热管理方法、装置、车辆及存储介质与流程

本发明涉及燃料电池，特别涉及一种车载燃料电池系统的热管理方法、装置、车辆及存储介质。

背景技术：

1、车载燃料电池系统使用冷却液、水泵和散热器等元器件为电堆散热，以保证电堆能够在最适宜的工作温度条件下进行工作。车辆中的两条冷却回路(第一回路和第二回路)可以通过冷却液分流阀控制冷却液的流向，并可以在第二回路中设置散热器，来实现冷却液和环境进行热交换；但是，当第一回路与第二回路的温度差别较大，且管路较长时，混合冷却液后的温度变化就变得难以控制，会出现第一回路温度变化较大的情况，而这种较大温度的变化会对燃料电池产生影响。

2、相关技术中，可以扩大燃料电池的温度适应性，并使用pid控制器(proportionintegration differentiation，比例-积分-微分控制器)进行温度调节。然而，燃料电池的温度适应性问题为燃料电池的根本问题，涉及燃料电池的运作原理，其适应范围并不能无限扩大，且传统的pid控制器只能实时判断温度变化并做出对应调节动作，其控制精度较低，控制效果不稳定，在不同长度的冷却管道间的适用程度仍然不高。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种车载燃料电池系统的热管理方法，该方法可以有效提升热管理的控制精度，提升车载热交换的可控性、智能性和稳定性，降低电池损耗风险，满足实际使用的需要。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种车载燃料电池的热管理方法，所述车载燃料系统包括第一回路、第二回路和控制所述第一回路和所述第二回路导通或截止的分流阀，其中，所述方法包括以下步骤：获取所述车载燃料系统的电堆入口处冷却液的第一实际温度；在所述第一实际温度大于预设温度时，控制所述分流阀的阀门开度使得所述第一回路和所述第二回路同时导通，并获取所述车载燃料系统的散热器出口处冷却液的第二实际温度；根据所述第一实际温度、所述第二实际温度、所述预设温度和所述第一冷却回路中冷却液的实际质量计算所述第二回路中冷却液的期望质量，并在所述第二回路中冷却液的实际质量达到所述期望质量时，控制所述分流阀关闭，保持所述第一回路导通的同时，使得所述第二回路截止。

4、进一步地，根据所述第一实际温度、所述第二实际温度、所述预设温度和所述第一冷却回路中冷却液的实际质量计算所述第二回路中冷却液的期望质量，包括：根据所述第一实际温度与所述预设温度之间的第一温度差值和所述第一冷却回路中冷却液的实际质量计算期望散热热量，所述期望散热热量的计算公式为：

5、qm＝cm*δt1*m1，

6、根据所述第二实际温度与所述预设温度之间的第二温度差值和所述期望散热热量计算所述第二回路中冷却液的期望质量；其中，所述期望质量的计算公式为：

7、m＝qm/(cm*δt)，

8、其中，qm表示所述期望散热热量，m1表示所述第一回路冷却液的实际质量，δt1表示所述第一温度差值，δt表示第二温度差值，m表示期望质量，cm为质量热容。

9、进一步地，根据所述第一实际温度、所述第二实际温度、所述预设温度和所述第一冷却回路中冷却液的实际质量计算所述第二回路中冷却液的期望质量，包括：以所述第一实际温度、所述第二实际温度、所述预设温度和所述第一冷却回路中冷却液的实际质量为索引，查询所述车载燃料电池系统的预设数据库，得到所述期望质量。

10、进一步地，当所述分流阀的阀门开度的截面积和所述车载燃料系统中水泵的转速均为非固定值时，所述第二回路中冷却液的实际质量为：

11、m2＝c*v*ρ*t，

12、其中，m2为所述第二回路中冷却液的实际质量，c为所述分流阀的阀门开度的截面积，v为所述第二回路中冷却液的流速，ρ为所述冷却液的液体密度，t为所述分流阀的实际开启时长。

13、进一步地，当所述分流阀的阀门开度的截面积和所述车载燃料系统中水泵的转速均为非固定值时，所述第二回路中冷却液的实际质量为：

14、

15、其中，m2为所述第二回路中冷却液的实际质量，n为所述分流阀的控制周期的实际数量，mn为第二回路中冷却液在任意控制周期的实际质量，k为正整数；其中，第二回路中冷却液在任意控制周期的实际质量的计算公式为：

16、

17、其中，mn为第二回路中冷却液在任意控制周期的实际质量，c为所述分流阀的阀门开度的截面积，v为所述第二回路中冷却液的流速，t1和t2的差值为一个控制周期，ρ为冷却液的液体密度。

18、进一步地，在控制所述分流阀关闭之后，还包括：判断所述第一实际温度和所述第二实际温度是否相等；如果所述第一实际温度和所述第二实际温度不相等，则保持所述第一回路导通，所述第二回路截止，并继续获取所述电堆入口处冷却液的第一实际温度；

19、如果所述第一实际温度和所述第二实际温度相等，则判断所述第一实际温度是否大于所述预设温度，如果所述第一实际温度大于所述预设温度，则控制所述分流阀的阀门开度至最大开度，使得所述第一回路截止的同时，使得所述第二回路导通，并控制所述散热器进入散热模式，直到所述第一实际温度小于或等于所述预设温度，控制所述分流阀和所述散热器均关闭；否则保持所述第一回路导通，所述第二回路截止，并继续获取所述电堆入口处冷却液的第一实际温度。

20、进一步地，在控制所述分流阀的阀门开度使得所述第一回路和所述第二回路同时导通时，所述散热器处于关闭状态。

21、相对于现有技术，本发明所述的车载燃料电池系统的热管理方法具有以下优势：

22、本发明所述的车载燃料电池系统的热管理方法，可以通过判断第二回路中冷却液的实际质量是否达到期望质量来控制分流阀的开闭，以实现车载燃料电池系统的热管理，避免低温环境中或发动机功率变化较快时冷却液温度波动对于热管理的控制精度影响，有效提升热管理的控制精度，提升车载热交换的可控性、智能性和稳定性，降低电池损耗风险，满足实际使用的需要。

23、本发明的另一个目的在于提出一种车载燃料电池系统的热管理装置，该装置可以通过判断第二回路中冷却液的实际质量是否达到期望质量来控制分流阀的开闭，以实现车载燃料电池系统的热管理，避免低温环境中或发动机功率变化较快时冷却液温度波动对于热管理的控制精度影响，有效提升热管理的控制精度，提升车载热交换的可控性、智能性和稳定性，降低电池损耗风险，满足实际使用的需要。

24、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

25、一种车载燃料电池系统的热管理装置，包括：获取模块，用于获取所述车载燃料系统的电堆入口处冷却液的第一实际温度；调整模块，用于在所述第一实际温度大于预设温度时，控制所述分流阀的阀门开度使得所述第一回路和所述第二回路同时导通，并获取所述车载燃料系统的散热器出口处冷却液的第二实际温度；控制模块，用于根据所述第一实际温度、所述第二实际温度、所述预设温度和所述第一冷却回路中冷却液的实际质量计算所述第二回路中冷却液的期望质量，并在所述第二回路中冷却液的实际质量达到所述期望质量时，控制所述分流阀关闭，保持所述第一回路导通的同时，使得所述第二回路截止。

26、所述的车载燃料电池系统的热管理装置与上述的车载燃料电池系统的热管理方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

27、本发明的另一个目的在于提出一种车辆，该车辆可以通过判断第二回路中冷却液的实际质量是否达到期望质量来控制分流阀的开闭，以实现车载燃料电池系统的热管理，避免低温环境中或发动机功率变化较快时冷却液温度波动对于热管理的控制精度影响，有效提升热管理的控制精度，提升车载热交换的可控性、智能性和稳定性，降低电池损耗风险，满足实际使用的需要。

28、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

29、一种车辆，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的车载燃料电池系统的热管理方法。

30、所述的车辆与上述的车载燃料电池系统的热管理方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

31、本发明的另一个目的在于提出一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以被用于执行并实现如上述实施例的车载燃料系统的热管理方法。

32、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

33、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，以用于实现如上述实施例的车载燃料电池系统的热管理方法。

34、所述的计算机可读存储介质与上述的车载燃料电池系统的热管理方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。